(57)【要約】【解決手段】固体レーザ装置１は、５台のレーザモジュール２と、一対のフロントミラー３およびリヤミラー４を備えている。固体レーザ装置１は、長方形の箱型をした取り付けベース６を備えており、各レーザモジュール２は、上記取り付けベース６の各鉛直面の位置に内方側を向けて配置されている。各レーザモジュール２のレーザ媒質５から発振されたレーザ光Ｌは、各レーザ媒質５に囲繞される空間部において光路が交差するように多数回反射されて増幅される。【効果】小型で高出力のレーザ光Ｌが得られる固体レーザ装置を提供できる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のフロントミラー及びリヤミラーと、励起光を照射されるとレーザ光を発振するとともにレーザ光を反射させる反射面を背面側に有する複数のレーザ媒質と、各レーザ媒質に対してそれらの背面から励起光を照射する励起光照射手段とを備えた固体レーザ装置において、
上記各レーザ媒質を薄板状に形成するとともに、多角形を形成する直線上に上記反射面が位置するように上記各レーザ媒質を配置して、上記多角形の内方側の領域において、光路が交差するようにレーザ光を繰り返し反射させて増幅させることを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項２】
上記レーザ媒質の背面に冷却手段を設けてあり、この冷却手段は上記励起光を透過させる貫通孔を備えるとともに、上記貫通孔内に冷却水を循環させることで上記レーザ媒質を冷却するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の固体レーザ装置。
【請求項３】
上記多角形は、四角形または六角形であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体レーザ装置に関し、より詳しくは、薄板状の複数のレーザ媒質によってレーザ光を増幅させるようにした固体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体レーザ装置として次のような構成を備えたものは公知である。すなわち、一対のフロントミラー及びリヤミラーと、励起光を照射されるとレーザ光を発振するとともにレーザ光を反射させる反射面を有する複数のレーザ媒質と、各レーザ媒質に対してそれらの背面から励起光を照射する励起光照射手段とを備えた固体レーザ装置は知られている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。
上述した従来の装置においては、レーザ媒質を薄板状に形成することにより、このレーザ媒質内で発生する熱歪みを抑制してレーザ光の品質が劣化するのを防止することができる。しかも、レーザ媒質の数を増やすことによってレーザゲインが増加して高出力のレーザ光を発振させることができるようになっている。
【特許文献１】
特開平４−３０４８４号公報
【特許文献２】
特開２００２−７６４８０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の装置では、レーザ光の出力を増大させるためにレーザ媒質の数を増やすと、レーザ装置全体が大型化するという欠点があった。しかも、上記従来の装置においては、レーザ光を順次ジグザグに反射させて増幅させているために、レーザ光がジグザグに延びていく方向に沿って複数のレーザ媒質を配置する必要があった。この点からも上記従来の固体レーザ装置は大型化するという欠点が指摘されていたものである。
そこで、本発明の目的は、小型でありながら高出力のレーザ光を得ることが可能な固体レーザ装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、一対のフロントミラー及びリヤミラーと、励起光を照射されるとレーザ光を発振するとともにレーザ光を反射させる反射面を背面側に有する複数のレーザ媒質と、各レーザ媒質に対してそれらの背面から励起光を照射する励起光照射手段とを備えた固体レーザ装置において、
上記各レーザ媒質を薄板状に形成するとともに、多角形を形成する直線上に上記反射面が位置するように上記各レーザ媒質を配置して、上記多角形の内方側の領域において、光路が交差するようにレーザ光を繰り返し反射させて増幅させるようにしたものである。
このような構成によれば、複数のレーザ媒質を上記多角形の位置に集中させて配置することができ、上記多角形の内方側においてレーザ光を繰り返し反射させて増幅させることができる。
したがって、上記従来のものと比較して、小型でかつ高出力が得られる固体レーザ装置を提供することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、固体レーザ装置１は、同じ構成の５台のレーザモジュール２と、所定位置に配置されて共振器を構成する一対のフロントミラー３およびリヤミラー４とを備えている。
本実施例においては各レーザモジュール２を次のように配置している。つまり、フロントミラー３とリヤミラー４との間のレーザ光Ｌの光路が、各レーザモジュール２が備えるレーザ媒質５を通過するとともに、その反射面５Ａによって反射されるように各レーザモジュール２を配置している。そして、各レーザモジュール２が備えるレーザ媒質５からレーザ光Ｌを発振させて増幅させ、所定出力以上に増幅されたレーザ光Ｌは、上記フロントミラー３を透過して矢印方向に出力されるようになっている。
【０００６】
この固体レーザ装置１は、四角形の箱型をした取り付けベース６を備えており、上記各レーザモジュール２は、取り付けベース６の各面６Ａ〜６Ｄに各レーザ媒質の反射面５Ａが一致するように連結されている。
各レーザモジュール２は、上記取り付けベース６に連結される四角柱のホルダ７と、このホルダ７の前面に取り付けた上記レーザ媒質５と、ホルダ７の背面に取り付けたシリンドリカルレンズ８と、上記ホルダ７の背面側に上記シリンドリカルレンズ８から離隔させて配置した従来公知の半導体レーザ１１とを備えている。
上記ホルダ７には、背面側から前面側へ貫通する水平方向の貫通孔７Ａを穿設している。貫通孔７Ａの前面側の開口部は、薄板状に形成した上記レーザ媒質５によって液密を保持して閉鎖してあり、他方、貫通孔７Ａの背面側の開口部は上記シリンドリカルレンズ８によって液密を保持して閉鎖している。上記レーザ媒質５とシリンドリカルレンズ８は、それらの中心が同一高さで一致するように配置している。そして、この貫通孔７Ａ内に冷却水を貯溜してあり、ホルダ７に形成した図示しない通路およびポンプを介して、上記貫通孔７Ａ内の冷却水を循環させるようにしている。つまり、本実施例のホルダ７は、冷却手段を兼ねており、上記貫通孔７Ａ内の冷却水によって、レーザ媒質５およびシリンドリカルレンズ８を冷却するようにしている。
【０００７】
半導体レーザ１１は、ホルダ７の背面に取り付けたブラケット１２上に水平に固定されている。この半導体レーザ１１は、その光軸が上記シリンドリカルレンズ８および上記レーザ媒質５の中心と、同一直線上となる位置に配置されている。この半導体レーザ１１が作動されると、励起光としての半導体レーザ光Ｌ１がシリンドリカルレンズ８に向けて発振される。すると、この半導体レーザ光Ｌ１はシリンドリカルレンズ８を透過したのち上記貫通孔７Ａ内の冷却水を透過して背面側から上記レーザ媒質５に照射されるようになっている。上記半導体レーザ１１から発振される半導体レーザ光Ｌ１の断面形状はシリンドリカルレンズ８を透過することにより、幅方向を集光されるようになっている。したがって、図３に横長の楕円で示した領域が、レーザ媒質５に対する半導体レーザ光Ｌ１の照射領域であり、増幅されるレーザ光Ｌの通過領域にほぼ一致するようになっている。この半導体レーザＬ１の照射領域において、レーザ媒質５が励起されてレーザ光Ｌが効率よく発振されるようになっている。
なお、半導体レーザ１１は、従来公知の冷却手段を備えており、この冷却手段によって冷却されるようになっている。又、半導体レーザ１１の詳細な構成は、既に公知であり、詳細な説明は省略する。
レーザ媒質５として薄板状としたＹＡＧ結晶を用いており、その表面と背面は平行となるようにしてあり、かつ、背面はレーザ媒質５の内部で発生したレーザ光Ｌを反射させる反射面５Ａとしている。
そして、固体レーザ装置１が備える５台のレーザモジュール２は、全て同一に構成している。
【０００８】
しかして、本実施例は、上記５台のレーザモジュール２および両ミラー３，４の配置を工夫することで、小型で高出力のレーザ光Ｌが得られるように構成したものである。
すなわち、長方形の箱型とした上記取り付けベース６における１面６Ａに半導体レーザ光Ｌ１の光軸が直交するようにして２台のレーザモジュール２、２を並列に連結している。又同様に、取り付けベース６における他の３面６Ｂ、６Ｃ、６Ｄに、残りのレーザモジュール２を１台づつ連結している。ここで、各レーザモジュール２は、同じ高さとなるように、かつ、取り付けベース６の輪郭である長方形の各辺の位置（多角形を構成する直線上）に、各レーザ媒質５の反射面５Ａが位置するように配置している。
そして、上記５つのレーザ媒質５によって囲繞される空間部の外方側であって、かつ隣あう面６Ｂ、６Ｃの位置に設けたレーザモジュール２，２の中間の位置に上記フロントミラー３を設けている。又、上記５つのレーザ媒質５によって囲繞される空間部の外方側であって、かつ隣あう面６Ｃ、６Ｄの位置に設けたレーザモジュール２，２の中間の位置に上記リヤミラー４を設けている。上記フロントミラー３は、その軸心を面６Ａの位置にある左方のレーザ媒質５に対して４５度の角度をなすように配置している。又、リヤミラー４は、その軸心を面６Ａの右方の位置にあるレーザ媒質５に対して４５度の角度をなすように配置している。
上記各レーザモジュール２のレーザ媒質５の反射面５Ａおよび上記両ミラー３，４の軸心は、同一高さの水平面上に位置するように各モジュール２および両ミラー３，４の高さを調整されている。
【０００９】
このように、各レーザモジュール２および両ミラー３，４を配置してあるので、各レーザ媒質５から発振されたレーザ光Ｌは、隣接位置のレーザ媒質５の反射面に向けて４５度の角度で入射して４５度の角度で反射され、さらに両ミラー３，４へ入射されるようになっている。そして、両ミラー３，４に入射したレーザ光Ｌは、それまでの光路を逆方向に戻るようになっている。
各レーザ媒質５で同期して発振されたレーザ光Ｌは、両ミラー３，４および各レーザ媒質５の反射面５Ａにより、各レーザ媒質５により囲繞される空間内において光路が交差するように、多数回反射されて増幅される。そして、所定出力以上にレーザ光Ｌが増幅されると、フロントミラー３を透過して矢印方向に出力されるようになっている。
本実施例においては、多角形である長方形の輪郭を有する取り付けベース６の各面６Ａ〜６Ｄの位置に、各レーザ媒質５が位置するように各レーザモジュール２を配置してあり、かつ各レーザ媒質５が囲繞する空間の外方位置に両ミラー３，４を配置している。
そのため、各レーザ媒質５によって囲繞される内方側の空間部において、レーザ光Ｌを多数回反射させることができる。特に、各レーザ媒質５によって囲繞される内方側の空間部において、レーザ光Ｌの光路が交差するようにして繰り返しレーザ光Ｌを反射させることにより、レーザ光Ｌの光路が多数のレーザ媒質を通過することができ、固体レーザ装置１の設置スペースを小さく抑制して、高出力のレーザ光Ｌを得ることができる。
又、レーザ媒質５の背面側に冷却手段としてのホルダ７を配置しているので、薄板状としたレーザ媒質５およびシリンドリカルレンズ８を効率的に冷却することができ、熱歪みによるレーザ媒質５の屈折率分布の発生を軽減することができる。
【００１０】
次に、図４は本発明の第２実施例を示したものである。この第２実施例においては、上方側から見た時に横長の六角形となる取り付けベース１３を用いてあり、この取り付けベース１３における対向位置１３Ａ、１３Ｄの両面にそれぞれ２台のレーザモジュール２、２を並列に取り付けている。又、他の３箇所の面１３Ｂ，１３Ｃ、１３Ｆにそれぞれ１台のレーザモジュール２を取り付けている。さらに、レーザモジュール２を設けなかった残りの面１３Ｅに対する外方側の位置にフロントミラー４、リヤミラー５を配置している。この第２実施例においては、各レーザ媒質５に対するレーザ光Ｌの入射角（反射角）は６０度となっている。この他の構成は、上記第１実施例のものと同じである。
このような第２実施例の構成においても、各レーザ媒質５によって囲繞される空間部において、レーザ光Ｌを多数回反射させることにより、レーザ光Ｌの光路に多数のレーザ媒質を設けることができる。
したがって、この第２施例においても、上記各実施例と同様の作用、効果を得ることができる。
【００１１】
次に、図５から図７は本発明の第３実施例を示したものである。なお、この第３実施例においては、上記第１実施例と対応する各部材に１００を加算した部材番号を付して表示している。
この第３実施例においては、上記第１実施例でのホルダ７を省略して、その代わりに水平断面が正方形の枠状となる取り付けベース１０６を用いている。取り付けベース１０６の各面１０６Ａ〜１０６Ｄの位置に水平方向の貫通孔１０６Ｈを穿設している。そして、各貫通孔１０６Ｈの内方側の端部となる取り付けベース１０６の４箇所の内面にレーザ媒質１０５を取り付けている。又、各貫通孔１０６Ｈの外方側の端部となる各面１０６Ａ〜１０６Ｄにシリンドリカルレンズ１０８を取り付けている。上記各貫通孔１０６Ｈには、上記第１実施例と同様に冷却水を循環させるようにしてあり、それによって各レーザ媒質１０５およびシリンドリカルレンズ１０８を冷却できるようにしている。
この第３実施例においては、取り付けベース１０６の各面１０６Ａ〜１０６Ｄに設けたレーザ媒質１０５およびシリンドリカルレンズ１０８に向けてほぼ直交方向から励起光Ｌ１を照射するようにそれぞれ２台の半導体レーザ１１１，１１１を配置している。各レーザ媒質１０５に向けた２台の半導体レーザ１１１からレーザ媒質１０５に対して同期して背面側から励起光Ｌ１を照射すると、図７に示すように、励起光Ｌ１の照射領域は、水平方向において細長い楕円形状になる。
この図７に示すように、第３実施例においては、横長の各レーザ媒質１０５における反射面１０５Ａの横方向の７箇所において順次レーザ光Ｌを反射させるようにしている。この第３実施例においては、各レーザ媒質１０５に対するレーザ光Ｌの入射角及び反射角は４５度となっている。この他の構成は、上記第１実施例と同じである。
このような第３実施例の構成においても、各レーザ媒質１０５によって囲繞される空間部において、レーザ光Ｌを多数回反射させることにより、レーザ光Ｌの光路に多数のレーザ媒質を設けることができる。したがって、この第３実施例においても、上記第１実施例と同様の作用、効果を得ることができる。
なお、上記各実施例において、取り付けベースに複数のレーザ媒質を設けて、レーザ媒質により囲繞される空間を形成するユニットをフロントミラーとリヤミラーの間に複数配置すれば、さらに固体レーザ装置の高出力化が可能となる。
また、上記各実施例におけるシリンドリカルレンズの代わりに、平板で透明なガラスを用いたウィンドウとしても良い。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、小型でかつ高出力が得られる固体レーザ装置を提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す平面図。
【図２】図１のＩＩ―ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】図１のレーザ媒質５を前面側から見た正面図。
【図４】本発明の第２実施例を示す平面図。
【図５】本発明の第３実施例を示す平面図。
【図６】図５のＶＩ―ＶＩ線に沿う要部の断面図。
【図７】図６のレーザ媒質１０５を前面側から見た正面図。
【符号の説明】
１…固体レーザ装置            ２、１０２…レーザモジュール
３、１０３…フロントミラー    ４、１０４…リヤミラー
５、１０５…レーザ媒質        ５Ａ、１０５Ａ…反射面
１１、１１１…半導体レーザ    Ｌ…レーザ光
Ｌ１…励起光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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