(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を共振させるフロントミラーとリアミラーと、この両ミラー間のレーザ光の光路上に励起領域を挟んで互いに対向して配置されてそれぞれレーザ光を反射する一対の反射ミラーとを備えたレーザ共振器において、
上記一対の反射ミラーを、軸部を一致させて互いに平行に配置した一対のパラボリックミラーとするとともに、両パラボリックミラーを上記フロントミラーおよびリアミラーと非平行状態として、
一方のパラボリックミラーの反射面に入射されたレーザ光を、当該一方のパラボリックミラーの上記反射面と該反射面と対向する位置にある反射面とで反射させてから他方のパラボリックミラーに向けて入射させるとともに、上記他方のパラボリックミラーの反射面に入射されたレーザ光を、当該他方のパラボリックミラーの上記反射面と該反射面と対向する位置にある反射面とで反射させてから上記一方のパラボリックミラーに向けて入射させるようにし、かつ上記レーザ光を一対のパラボリックミラーの間で複数回往復反射させた際に、各パラボリックミラーにおける各反射面を、それぞれ円周方向等間隔位置に位置をずらして形成させることを特徴とするレーザ共振器。
【請求項２】
上記励起領域を、中空円柱形状としたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ共振器。
【請求項３】
上記両パラボリックミラーの少なくともいずれか一方に、レーザ光をフロントミラー及び／又はリアミラーに向けて通過させる貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ共振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ共振器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスレーザ共振器として、レーザ光を共振させるフロントミラーとリアミラーと、この両ミラー間のレーザ光の光路上に放電励起空間を挟んで互いに対向して配置されてそれぞれレーザ光を複数回反射する一対の反射ミラーとを備えたものは知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、放電励起空間内において反射ミラーに入射するレーザ光の光路と反射されるレーザ光の光路とが部分的にオーバーラップすると、レーザ光のゲインが局所的に低下して横モードが非円形になってしまうといった欠点がある。
このような問題を解決する手段として、放電励起空間外にレーザ光の光路の部分的なオーバーラップを退避させることが提案されている(特開平５−９０６８０号公報)。しかしながら、このようにレーザ光を一度の反射で他方の反射ミラーに向けてＶ字状に折り返すようにしていた従来では、レーザ共振器が大型化してしまうといった欠点がある。
上述した事情に鑑み、本発明は、従来に比較して小型化を図ることのできるレーザ共振器を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明では、レーザ光を共振させるフロントミラーとリアミラーと、この両ミラー間のレーザ光の光路上に励起領域を挟んで互いに対向して配置されてそれぞれレーザ光を反射する一対の反射ミラーとを備えたレーザ共振器において、
上記一対の反射ミラーを、軸部を一致させて互いに平行に配置した一対のパラボリックミラーとするとともに、両パラボリックミラーを上記フロントミラーおよびリアミラーと非平行状態として、一方のパラボリックミラーの反射面に入射されたレーザ光を、当該一方のパラボリックミラーの上記反射面と該反射面と対向する位置にある反射面とで反射させてから他方のパラボリックミラーに向けて入射させるとともに、上記他方のパラボリックミラーの反射面に入射されたレーザ光を、当該他方のパラボリックミラーの上記反射面と該反射面と対向する位置にある反射面とで反射させてから上記一方のパラボリックミラーに向けて入射させるようにし、かつ上記レーザ光を一対のパラボリックミラーの間で複数回往復反射させた際に、各パラボリックミラーにおける各反射面を、それぞれ円周方向等間隔位置に位置をずらして形成させることを特徴とするものである。
【０００５】
上述した構成によれば、パラボリックミラーによってレーザ光の光路の部分的なオーバーラップを励起領域外に退避させることができ、それによりレーザ光の横モードを円形にすることができる。
ここでの励起領域とは、ガスレーザの場合には放電励起空間内において放電する電極間の領域のことであり、固体レーザの場合にはレーザ結晶である。
またパラボリックミラーでは、入射するレーザ光を自身の別の反射面に向けて反射するとともに、ここの別の反射面から他方のパラボリックミラーに向けて反射するので、つまり同一のパラボリックミラー内で２度反射してから他方のパラボリックミラーに向けて折り返すことになる。このため、１度の反射によりレーザ光を他方の反射ミラーに向けて反射するようにしていた従来に比較してレーザ光の光路の部分的なオーバーラップが励起領域に向かって伸びることが全くないので、励起領域に対してレーザ光の光路の部分的なオーバーラップを考慮する必要なくパラボリックミラーを接近させて設けることができ、その結果レーザ共振器の小型化を図ることができる。
さらに上記レーザ光を一対のパラボリックミラーの間で複数回往復反射させた際に、各パラボリックミラーにおける各反射面を、それぞれ円周方向等間隔位置に位置をずらして形成させるようにしているので、レーザ光の発振効率を向上させることができる。
【０００６】
【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において、１は軸流型のガスレーザ共振器であり、このレーザ共振器１は、所定のレーザガスが充填された放電励起空間２と、この放電励起空間２から発振されるレーザ光Ｌを共振するフロントミラー３とリアミラー４と、このフロントミラー３とリアミラー４の間の光路上に対向して設けられてレーザ光Ｌを反射する一対の反射ミラーとしてのフロント側パラボリックミラー５とリア側パラボリックミラー６とを備えており、これらフロントミラー３とリアミラー４との間で共振されるとともに、両パラボリックミラー５，６で反射増幅されて位相の揃ったレーザ光Ｌがフロントミラー３から出力されるようになっている。
なおパラボリックミラーとは、仮に焦点（図１の焦点Ｃを参照）に設置した光源から発した光はパラボリックミラーで反射すると、全て平行な光となるような回転放物面を有するものである。
【０００７】
上記フロント側パラボリックミラー６の上方部分には、フロントミラー３の同軸上に位置する円形の貫通孔１１が形成される一方、リア側パラボリックミラー６の下方部分には、リアミラー４の同軸上に位置する円形の貫通孔１２が形成されており、これら貫通孔１１と貫通孔１２を通過したレーザ光Ｌがフロントミラー３とリアミラー４とに照射されるようになっている。
上記フロントミラー３とリアミラー４は、相互に平行しており、また上記フロント側パラボリックミラー５とリア側パラボリックミラー６も相互に平行しているが、これら両ミラー３、４と両パラボリックミラー５、６にあっては非平行状態となっている。
また上記放電励起空間２は、中実円柱形状の放電励起空間に対して放電ロスを少なくしてレーザ光の発振効率を上げるために中空円柱形状をしており、そしてこの放電励起空間２の軸部に対して上記パラボリックミラー５，６は軸部を一致して配置されている。
そして放電励起空間２の左端面と対向するフロント側パラボリックミラー５の回転放物反射面５Ａの円周方向等間隔位置を実質的にレーザ光Ｌを反射する第１兼第２反射面Ｆとする一方、放電励起空間２の右端面と対向するリア側パラボリックミラー６の回転放物反射面６Ａの円周方向等間隔位置を実質的にレーザ光Ｌを反射する第１兼第２反射面Ｒとしており、これら第１兼第２反射面Ｆ，Ｒは、同一のパラボリックミラーにおける別の反射面に向けて一回目の反射を行なう場合には第１反射面Ｆ，Ｒと称し、他方別のパラボリックミラーに向けて２回目の反射を行なう場合には第２反射面Ｆ，Ｒと称するものである。
【０００８】
以上の構成を有する本実施例によれば、放電励起空間２から発振されたレーザ光Ｌはフロントミラー３とリアミラー４との間で共振されるとともに、フロント側パラボリックミラー５とリア側パラボリックミラー６との間でジグザグに反射増幅される(図２参照)。より具体的には、フロントミラー３により反射されて上記貫通孔１１を通過したレーザ光Ｌは、放電励起空間２に入射するとともにこれを通過してリア側パラボリックミラー６の第１反射面Ｒ１に向けて照射される。そしてリア側パラボリックミラー６の第１反射面Ｒ１に入射したレーザ光Ｌは、ここから該第１反射面Ｒ１と対向する位置にある自身の第２反射面Ｒ２に向けて直角に反射されるとともに、ここの第２反射面Ｒ２からフロント側パラボリックミラー５の第１反射面Ｆ３に向けて反射されるようになっており、そしてフロント側パラボリックミラー５の第１反射面Ｆ３に入射したレーザ光Ｌは該第１反射面Ｆ３と対向する位置にある自身の第２反射面Ｆ４に向けて直角に反射されるとともに、ここの第２反射面Ｆ４からリア側パラボリックミラー６の第１反射面Ｒ５に向けて反射されるようになっており、これ以降レーザ光Ｌは、自身の第２反射面Ｒ６→他方の第１反射面Ｆ７→自身の第２反射面Ｆ８→他方の第１反射面Ｒ９→自身の第２反射面Ｒ１０→第１反射面Ｆ１１を経由して第２反射面Ｆ１２に入射されるようになっており、そしてこの第２反射面Ｆ１２に入射されたレーザ光Ｌはリア側パラボリックミラー６の貫通孔１２を通過してリアミラー４に入射するようになっている。
他方、リアミラー４により反射されるレーザ光Ｌは、上述した順序とは逆となる反射を繰り返してフロントミラー３とリアミラー４の間で往復反射される（図３の括弧内の番号参照）。
これにより、共振器１の大型化を招くことなく、また放電出力を高くすることなしにレーザ光の発振効率を向上させることができる。
したがって、上述した構成を有する本実施例によれば、入射するレーザ光Ｌの光路と反射するレーザ光Ｌの光路の部分的なオーバーラップＫは放電励起空間２の外部、つまり対向する電極１５間の領域である励起領域Ｘの外部にあるので、レーザ光Ｌの横モードを円形にすることができるとともに、しかもレーザ光の光路の部分的なオーバーラップが励起領域に向かって長く伸びていた従来に対して励起領域Ｘに向かっては全く伸びていないので、これによりレーザ光Ｌの光路のオーバーラップ部分Ｋを全く考慮する必要なく励起領域Ｘに接近させてパラボリックミラー５，６を配置することができるので、レーザ共振器１の小型化を図ることができる。
ところで、各第１反射面Ｆ，Ｒから各第２反射面Ｆ，Ｒに向けて反射される際に、各々のレーザ光Ｌの焦点Ｃ同士が交差するようになるが、この位置における交差（オーバーラップ）もやはり励起領域Ｘの外部なので問題となることはない。
また本実施例では、発明を理解し易いようにフロント側パラボリックミラー５の反射面Ｆとリア側パラボリックミラー６の反射面Ｒとが図３のように重なり合わないようにしたがこれに限定されるものではなく、少なくとも一方のパラボリックミラー内において隣り合う反射面同士が重ならない程度に接近させて配置してもよく、両パラボリックミラー間で折り返される回数を最適になるように構成する。このときに場合によっては、リアミラーをフロントミラーと同様にフロント側パラボリックミラー側に設けてもよく、この場合にはフロント側パラボリックミラーに２つの貫通孔を設けてもよい。
なお上記リアミラー５の外方に設けられているのは、出力モニター２０である。
【０００９】
次に図４は本発明の第２実施例を示すものであり、上記第１実施例では貫通孔１１と貫通孔１２を介してフロントミラー３とリアミラー４にレーザ光Ｌを照射するようにしていたが、本実施例ではその貫通孔１１，１２を省略したものである。
すなわち、リアミラー４を放電励起空間２とリア側パラボリックミラー６との間に設ける一方、放電励起空間２とフロント側パラボリックミラー５との間にレーザ光Ｌを入射方向と直交する方向に向けて外部に反射する内部中継ミラー２５を設けるとともに、この内部中間ミラー２５から反射されるレーザ光Ｌをフロントミラー３に向けて反射する外部中継ミラー２６を設けたものである。
なおそれ以外の構成は第１実施例と同一に構成されており、第１実施例と同一の部材には第１実施例で用いた符号を同一の符号を付している。
【００１０】
次に図５、図６は本発明の第３実施例を示すものであり、上記第２実施例では、２枚の中継ミラー２５、２６を用いていたが、本第３実施例で外部中継ミラー２６に相当する中継ミラー２７の一枚だけで構成している。
すなわち、放電励起空間２の左端面２から照射されるレーザ光Ｌをフロント側パラボリックミラー５の第１反射面Ｆにより反射させるとともに、この反射させたレーザ光Ｌをこれと対向する本来であれば第２反射面に相当する位置を切り欠いた貫通孔１１を通過させて上記中継ミラー２７に照射するようにしたものである。
なおそれ以外の構成は第２実施例と同一に構成されており、第２実施例と同一の部材には第２実施例で用いた符号と同一の符号を用いている。
【００１１】
なお上記第１実施例ないし第３実施例では、いずれもガスレーザ発振器の例であるがこれに限定されるものではなく、レーザ結晶を有する固体レーザであってもよいのは勿論であり、この場合には中空円柱状又は中実円柱状のレーザ結晶そのものが励起領域ということになる。そして、中空円柱形状のレーザ結晶の場合にはその中空部分に励起光源を設けることができる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザ光の横モードを円形に保つことができるとともに、しかも従来に比較してレーザ共振器の小型化を図ることが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実施例を示す配置図。
【図２】図２に示すレーザ共振器１の斜視図。
【図３】図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。
【図４】本発明の第２実施例を示す配置図。
【図５】本発明の第３実施例を示す配置図。
【図６】フロント側パラボリックミラー５の左側面図。
【符号の説明】
１…レーザ共振器
３…フロントミラー
４…リアミラー
５…フロント側パラボリックミラー
６…リア側パラボリックミラー
Ｌ…レーザ光
Ｆ，Ｒ…第１兼第２反射面
Ｋ…オーバーラップ
【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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