(57)【要約】【解決手段】  固体レーザ発振装置１にはＱスイッチ素子を設けておらず、その代わりに、励起光源としての半導体レーザ４にパルス電流（励起電流）を通電する際の立ち上がり時間を１μｓ以下に設定するとともに、パルスレーザ光が発振し始めるまでの間、パルス電流を半導体レーザ４に通電するようにする。【効果】  Ｑスイッチ素子を用いることなく、高ピーク短パルスのレーザ光Ｌａを得ることができる。また、従来と比較して固体レーザ発振装置１の製造コストを安くすることができる。【選択図】  図１
2007329272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に活性物質を有するレーザ媒質と、励起電流を通電することにより励起光を発振する半導体レーザとを備えて、上記半導体レーザに励起電流としてのパルス電流を通電して該半導体レーザから発振される励起光により上記レーザ媒質を励起して、パルスレーザ光を発振させるようにした半導体レーザ励起固体レーザ発振装置において、
上記半導体レーザにパルス電流を通電する際の立ち上がり時間を１μｓ以下に設定し、上記パルスレーザ光が発振し始めるまでの間、パルス電流を半導体レーザに通電することを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ発振装置。
【請求項２】
上記半導体レーザにパルス電流を通電する際の立ち上がり時間を１００〜２００ｎｓに設定したことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ励起固体レーザ発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザ励起固体レーザ発振装置に関し、より詳しくは、Ｑスイッチ素子を用いることなく高ピーク短パルスレーザ光を得ることが可能な半導体レーザ励起固体レーザ発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｑスイッチ素子を用いることで高ピーク短パルスレーザ光を得るようにした半導体レーザ励起固体レーザ発振装置は知られている（例えば特許文献１）。
図３は上記特許文献１に開示された従来の装置の概略を示したものである。ここで、固体レーザ発振装置１は、ヒートシンク３に一方の端面を接触させたレーザ媒質２と、このレーザ媒質２の外方位置に配設されてレーザ媒質２に向けて励起光ＰＬを照射する複数の半導体レーザ４と、上記レーザ媒質２に対向させた出力鏡５と、さらにレーザ媒質２と出力鏡５との間に配置したＱスイッチ素子とを備えている。
従来の装置において用いられる半導体レーザ４では、図４ａに示すように励起電流を通電する際の立ち上がり時間ｔ１は数十μｓ程度であり、このような半導体レーザにより励起した場合には、図４ｂに示すようにレーザ光Ｌａの立ち上がり時間も数十μｓとなっていた。
このため、高ピーク短パルスレーザを得るために、特許文献１の装置においては音響光学素子や電気光学素子などのＱスイッチ素子を共振器内に設けていた。
【特許文献１】特許第２７２９６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献１の装置においては、レーザ媒質から発光したＡＳＥ光（増幅された自然放出光）が共振器内に設けたＱスイッチ素子を透過することで出力損失があったり、共振器長が長くなり発振器全体としても大きくなったり、さらにＱスイッチ素子の駆動装置が必要になるという問題点があった。
また、励起光源による励起時間が長いと、第１のレーザ光発振の後に低いピーク値のレーザ光が発振されてしまい、被加工物によってはレーザ光の照射部分に印加される熱エネルギが過剰になって被加工物に熱影響を及ぼしてしまう可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した事情に鑑み、本発明は、内部に活性物質を有するレーザ媒質と、励起電流を通電することにより励起光を発振する半導体レーザとを備えて、上記半導体レーザに励起電流としてのパルス電流を通電して該半導体レーザから発振される励起光により上記レーザ媒質を励起して、パルスレーザ光を発振させるようにした半導体レーザ励起固体レーザ発振装置において、
上記半導体レーザにパルス電流を通電する際の立ち上がり時間を１μｓ以下に設定し、上記パルスレーザ光が発振し始めるまでの間、パルス電流を半導体レーザに通電するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００５】
上述した構成によれば、Ｑスイッチ素子を設けることなくＱスイッチ素子により発振可能なＱスイッチパルスレーザ光と同等の高ピーク短パルスのレーザ光を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
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はレーザ光Ｌａを発振する固体レーザ発振装置であり、本実施例ではセラミックス製で円板状のレーザ媒質２を用いている。
固体レーザ発振装置１は、冷却手段としての銅からなるヒートシンク３と、このヒートシンク３の鉛直方向に伸びる平坦な冷却面３ａに左方側の端面を接着された上記レーザ媒質２と、このレーザ媒質２の円周面の外方位置となる複数箇所に配設されてレーザ媒質２に向けて励起光ＰＬを照射する励起光源としての半導体レーザ４と、上記レーザ媒質２の同軸上に対向して配置されてレーザ光Ｌａを図面上の右方側に向けて出力する出力鏡５とを備えている。
上述した固体レーザ発振装置１の各構成部材は図示しないケーシング内に配置してあり、フロントミラーとしての出力鏡５を透過したレーザ光Ｌａは図示しない開口部からケーシングの外部へ発振されるようになっている。
【０００７】
上記レーザ媒質２は、その軸心を囲む所定半径の仮想円内をドープ部６としてあり、またレーザ媒質２におけるドープ部６よりも外方側の領域を非ドープ部７としている。
本実施例では、上記レーザ媒質２のドープ部６は、母材としてのＹＡＧに活性物質として希土類イオン（例えばＹｂ）又は遷移金属イオンを添加して構成されている。
レーザ媒質２の左方側の端面にはリヤミラーとしての全反射膜８をコーティングしてあり、全反射膜８は、誘電体多層膜からなり活性物質から発振されたＡＳＥ光（増幅された自然放出光）および励起光を全反射させるようになっている。
他方、レーザ媒質２の出力鏡５側の端面には、励起光ＰＬを反射してＡＳＥ光を透過させる誘電体多層膜からなる部分反射膜１１をコーティングしている。そして、円板状としたレーザ媒質２の円周面は、励起光ＰＬを通過させるための入光部１２としている。
本実施例においては、上記ドープ部６を挟んでフロントミラーとしての上記出力鏡５とリヤミラーとしての上記全反射膜８とによって共振器を構成している。
【０００８】
しかして、本実施例は、従来のものとは異なり、固体レーザ発振装置１にＱスイッチ素子を設けることなく、高ピーク短パルスのレーザ光を得られるように構成したものである。
すなわち、本実施例においては、固体レーザ発振装置１にはＱスイッチ素子（ＡＯ、ＥＯ）は配置しておらず、その代わりに、上記半導体レーザ４に通電するパルス電流（励起電流）の立ち上がり時間を短く設定したものである。
より詳細には、図２ａに示すように、上記半導体レーザ４に通電するパルス電流の立ち上がり時間ｔ１を１００〜２００ｎｓ（１０−９ｓ）に設定している。これにより、本実施例においては、図２ｂに示すように、１００ｎｓ以下で立ち上がる高ピーク短パルスのレーザ光Ｌａの出力を得られるようになっている。なお、パルス電流の立ち上がり時間は１μｓ以下であればよく、より好ましくは２００ｎｓ以下である。
また、本実施例では、レーザ媒質２の活性物質Ｙｂの濃度を１０％以下にするとともに、上記レーザ媒質２の厚さ（軸方向寸法）を０．５ｍｍ以下に設定している。
なお、ドープ部６の濃度を高くすればするほど高出力なレーザ光Ｌａを得ることができるが、発熱量が多く熱ひずみによる熱レンズ作用が発生しレーザ光Ｌａの品質が悪くなる。そのため、本実施例では、レーザ媒質２の厚さを０．５ｍｍ以下に薄くしてあり、それによってヒートシンク３によりレーザ媒質２が冷却されやすくしている。
【０００９】
以上の構成において、上述のように立ち上がり時間を１００〜２００ｎｓに設定したパルス電流（励起電流）を、半導体レーザ４に対してレーザ光Ｌａが発振し始めるまでの間、通電する。
これにより、半導体レーザ４から放射されて入光部１２からレーザ媒質へ入光する励起光ＰＬは、非ドープ部７を通過してドープ部６に入射されるので該ドープ部６からＡＳＥ光が発光されるとともに、このレーザ光Ｌａはフロントミラーとしての出力鏡５とリヤミラーとしての全反射膜８とで共振された後にレーザ出力光Ｌａとして出力鏡５から発振されるようになっている。
そして、本実施例においては、Ｑスイッチ素子を設けていないにも拘らず、図２ａおよび図２ｂに示すように、半導体レーザ４に通電するパルス電流の立ち上がり時間を１μｓ以下に設定してあるので、高ピークで短パルスの品質の良いレーザ光Ｌａを得ることができる。
また、上記本実施例によれば、Ｑスイッチ素子を設けていないので、固体レーザ発振装置１を従来のものよりも小型化することができるとともに、従来と比較して固体レーザ発振装置１の製造コストも安くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図。
【図２】図１に示した本発明における励起電流と時間との関係、およびレーザ出力と時間との関係を示す図。
【図３】従来の固体レーザ発振装置を示す構成図。
【図４】図３の従来装置において、励起電流と時間との関係、およびレーザ出力と時間との関係を示す図。
【符号の説明】
【００１１】
１…固体レーザ発振装置                    ２…レーザ媒質
４…半導体レーザ                          Ｌａ…レーザ光
【図１】
2007329272.tif 000003
【図２】
2007329272.tif 000004
【図３】
2007329272.tif 000005
【図４】
2007329272.tif 000006