(57)【要約】【課題】            共振器中にモード制限アパーチャを有し、高品質なレーザ光を発生することが可能なレーザ装置を供給する。【解決手段】        レーザ媒質５と全反射鏡と部分反射鏡により共振器を構成するレーザ装置において、レーザ媒質５と部分反射鏡の間のレーザ光路上にモード制限アパーチャ４ａを配置し、該モード制限アパーチャ４ａにはアパーチャ孔を通過せずに孔周辺部で反射、散乱したレーザ光がレーザ媒質５に入射することを防止する反射防止手段を設ける。【選択図】          図４
2007096063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒質と全反射鏡と部分反射鏡により共振器を構成するレーザ装置において、
前記レーザ媒質と前記部分反射鏡の間のレーザ光路上にレーザ光がレーザ媒質に反射することを防止する反射防止手段を設けたモード制限アパーチャ
を有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
レーザ媒質と全反射鏡と部分反射鏡により共振器を構成するレーザ装置において、
前記レーザ媒質と前記部分反射鏡の間のレーザ光路上に前記レーザ媒質側の側面の孔周縁部がレーザ光をレーザ媒質以外の方向に導く傾斜面となっていて前記部分反射鏡側の側面の孔周縁部がレーザ媒質側の孔を部分反射鏡側の孔より小さくするような傾斜面となっているモード制限アパーチャと、
前記モード制限アパーチャ周辺に前記傾斜面で反射した光を受けるレーザ用ダンパーと、
を有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項３】
レーザ媒質と全反射鏡と部分反射鏡により共振器を構成するレーザ装置において、
前記レーザ媒質と前記部分反射鏡の間のレーザ光路上に前記部分反射鏡側の側面の孔周縁部がレーザ媒質側の孔を部分反射鏡側の孔より小さくするような傾斜面となっていて前記レーザ媒質に対向する側面にレーザ光反射防止膜を設けたモード制限アパーチャ
を有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項４】
複屈折性を有するレーザ媒質と全反射鏡と部分反射鏡により共振器を構成するレーザ装置において、
前記レーザ媒質と前記部分反射鏡の間のレーザ光路上に偏光分離手段を有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項５】
前記レーザ媒質と前記部分反射鏡の間のレーザ光路上にモード制限アパーチャを有することを特徴とする請求項４に記載のレーザ装置。
【請求項６】
レーザ媒質と全反射鏡と部分反射鏡により共振器を構成し、波長変換素子により高調波レーザ光を出力するレーザ装置において、
前記レーザ媒質と前記部分反射鏡の間のレーザ光路上にモード制限アパーチャ
を有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項７】
前記レーザ媒質は固体媒質であることを特徴とする請求項６に記載のレーザ装置。
【請求項８】
複屈折性を有するレーザ媒質と全反射鏡と部分反射鏡により共振器を構成し、波長変換素子により高調波レーザ光を出力するレーザ装置において、
前記レーザ媒質と前記波長変換素子の間のレーザ光路上に偏光分離手段を有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項９】
前記レーザ媒質と前記部分反射鏡の間のレーザ光路上にモード制限アパーチャを有することを特徴とする請求項８に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記レーザ媒質が固体媒質であることを特徴とする請求項９に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
前記波長変換素子が前記共振器の内部に配置されたことを特徴とする請求項６乃至１０のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項１２】
前記波長変換素子が前記共振器の外部に配置されたことを特徴とする請求項６乃至１０のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項１３】
発振したレーザ光をモード制限アパーチャ通過後、部分反射鏡を通過させて、被加工物に照射して加工を行うレーザ加工方法において、
発振したレーザ光がレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置されたモード制限アパーチャを通過し、
アパーチャ孔周辺部のレーザ光がアパーチャ孔周縁部の傾斜面によりレーザ媒質以外の方向に導かれてレーザ用ダンパーで受けられることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１４】
発振したレーザ光をモード制限アパーチャ通過後、部分反射鏡を通過させて、被加工物に照射して加工を行うレーザ加工方法において、
発振したレーザ光がレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置されたモード制限アパーチャにより切り出され、
前記レーザ媒質に対向するアパーチャ側面に設けられたレーザ光反射防止膜によりアパーチャ孔周辺部のレーザ光の反射が抑えられていることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１５】
発振したレーザ光を偏光分離手段により直線偏光化した後、部分反射鏡を通過させて、被加工物に照射して加工を行うレーザ加工方法において、
発振したレーザ光が複屈折性を有するレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置された偏光分離手段により直線偏光化されることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１６】
発振したレーザ光をモード制限アパーチャ通過後、波長変換素子により高調波化して被加工物に照射して加工を行うレーザ加工方法において、
発振したレーザ光が固体媒質であるレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置されたモード制限アパーチャを通過することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１７】
発振したレーザ光を偏光分離手段により直線偏光化し、波長変換素子により高調波化して被加工物に照射して加工を行うレーザ加工方法において、
発振したレーザ光が複屈折性を有するレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置された偏光分離手段により直線偏光化されることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１８】
レーザ光を発振し、
レーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置されたモード制限アパーチャの孔周辺部のレーザ光をアパーチャ孔周縁部の傾斜面によりレーザ媒質以外の方向に導いてレーザ用ダンパーで受け、
モード制限アパーチャを通過し、部分反射鏡を通過したレーザ光を被レーザ加工物に照射する被レーザ加工物の生産方法。
【請求項１９】
レーザ光を発振し、
レーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置されたモード制限アパーチャの孔周辺部のレーザ光の反射を前記レーザ媒質に対向する側面に設けたレーザ光反射防止膜により抑え、
モード制限アパーチャを通過し、部分反射鏡を通過したレーザ光を被レーザ加工物に照射する被レーザ加工物の生産方法。
【請求項２０】
レーザ光を発振し、
固体媒質であるレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置されたモード制限アパーチャを通過後、波長変換素子により高調波化して被レーザ加工物に照射する被レーザ加工物の生産方法。
【請求項２１】
発振したレーザ光を偏光分離手段により直線偏光化し円形に照射して加工された被レーザ加工物において、
発振したレーザ光を複屈折性を有するレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置された偏光分離手段により直線偏光化して照射することを特徴とする被レーザ加工物。
【請求項２２】
偏光分離手段により直線偏光化され、波長変換素子により高調波化されたレーザ光を円形に照射して加工された被レーザ加工物において、
発振したレーザ光を複屈折性を有するレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置された偏光分離手段により直線偏光化して照射することを特徴とする被レーザ加工物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、共振器中にモード制限アパーチャまたは偏光分離手段を挿入したレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来例１のレーザ装置を図１５に示す。従来例１のレーザ装置では、図示しない励起手段により励起されレーザ媒質５が放出したフォトンがレーザ媒質５の周りにある例えば部分反射鏡２と全反射鏡１からなるレーザ共振器中を往復することによってレーザ媒質中で誘導放出が発生しレーザ光に正帰還が生じレーザ発振が起こる。発振したレーザ光３は共振器中を往復することによりモード制限アパーチャ４で制限され、横モードと呼ばれる固有モードを形成する。この固有モードによりレーザ光のビーム品質が決定される。一般にビーム品質はＭ２と呼ばれる数値で評価可能である。発振したレーザ光６は部分反射鏡２から出力される。この出射ビームにおける偏光、発振波長、出力及びＭ２がレーザ加工における加工品質を決定する（例えば特許文献１）。
【０００３】
従来例２のレーザ装置を図１６に示す。従来例２のレーザ装置は、従来例１のレーザ装置にさらにブリュースタープレートなどの偏光分離手段８を設けたものである。これにより、部分反射鏡２から取り出されるレーザ光６の偏光を直線偏光に固定することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２８６１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のレーザ装置では、モード制限アパーチャが全反射鏡とレーザ媒質の間に配置されていたので、モード制限アパーチャで発生する回折光が、レーザ媒質で増幅された後にレーザ光が出力される為、ビーム品質が悪化するという問題があった。
【０００６】
また、従来のレーザ装置では、偏光分離手段が全反射鏡とレーザ媒質の間に配置されていたので、偏光分離手段により直線偏光化されたレーザ光が、複屈折性を有する液体や固体のレーザ媒質を通過した後に出力される場合、直線偏光度が悪化するという問題があった。
【０００７】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、高品質なレーザ光もしくは直線偏光度の高いレーザ光を発生することが可能なレーザ装置を供給することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るレーザ装置においては、レーザ媒質と全反射鏡と部分反射鏡により共振器を構成するレーザ装置において、前記レーザ媒質と前記部分反射鏡の間のレーザ光路上にレーザ光がレーザ媒質に反射することを防止する反射防止手段を設けたモード制限アパーチャを有することを特徴とするものである。
【０００９】
この発明に係るレーザ装置においては、レーザ媒質と全反射鏡と部分反射鏡により共振器を構成するレーザ装置において、前記レーザ媒質と前記部分反射鏡の間のレーザ光路上に前記レーザ媒質側の側面の孔周縁部がレーザ光をレーザ媒質以外の方向に導く傾斜面となっていて前記部分反射鏡側の側面の孔周縁部がレーザ媒質側の孔を部分反射鏡側の孔より小さくするような傾斜面となっているモード制限アパーチャと、前記モード制限アパーチャ周辺に前記傾斜面で反射した光を受けるレーザ用ダンパーと、を有することを特徴とするものである。
【００１０】
この発明に係るレーザ装置においては、レーザ媒質と全反射鏡と部分反射鏡により共振器を構成するレーザ装置において、前記レーザ媒質と前記部分反射鏡の間のレーザ光路上に前記部分反射鏡側の側面の孔周縁部がレーザ媒質側の孔を部分反射鏡側の孔より小さくするような傾斜面となっていて前記レーザ媒質に対向する側面にレーザ光反射防止膜を設けたモード制限アパーチャを有することを特徴とするものである。
【００１１】
この発明に係るレーザ装置においては、複屈折性を有するレーザ媒質と全反射鏡と部分反射鏡により共振器を構成するレーザ装置において、前記レーザ媒質と前記部分反射鏡の間のレーザ光路上に偏光分離手段を有することを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、前記レーザ媒質と前記部分反射鏡の間のレーザ光路上にモード制限アパーチャを有することを特徴とするものである。
【００１３】
この発明に係るレーザ装置においては、レーザ媒質と全反射鏡と部分反射鏡により共振器を構成し、波長変換素子により高調波レーザ光を出力するレーザ装置において、前記レーザ媒質と前記部分反射鏡の間のレーザ光路上にモード制限アパーチャを有することを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、前記レーザ媒質は固体媒質であることを特徴とするものである。
【００１５】
この発明に係るレーザ装置においては、複屈折性を有するレーザ媒質と全反射鏡と部分反射鏡により共振器を構成し、波長変換素子により高調波レーザ光を出力するレーザ装置において、前記レーザ媒質と前記波長変換素子の間のレーザ光路上に偏光分離手段を有することを特徴とするものである。
【００１６】
さらに、前記レーザ媒質と前記部分反射鏡の間のレーザ光路上にモード制限アパーチャを有することを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、前記レーザ媒質が固体媒質であることを特徴とするものである。
【００１８】
さらに、前記波長変換素子が前記共振器の内部に配置されたことを特徴とするものである。
【００１９】
さらに、前記波長変換素子が前記共振器の外部に配置されたことを特徴とするものである。
【００２０】
この発明に係るレーザ加工方法においては、発振したレーザ光をモード制限アパーチャ通過後、部分反射鏡を通過させて、被加工物に照射して加工を行うレーザ加工方法において、発振したレーザ光がレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置されたモード制限アパーチャを通過し、アパーチャ孔周辺部のレーザ光がアパーチャ孔周縁部の傾斜面によりレーザ媒質以外の方向に導かれてレーザ用ダンパーで受けられることを特徴とするものである。
【００２１】
この発明に係るレーザ加工方法においては、発振したレーザ光をモード制限アパーチャ通過後、部分反射鏡を通過させて、被加工物に照射して加工を行うレーザ加工方法において、
発振したレーザ光がレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置されたモード制限アパーチャにより切り出され、前記レーザ媒質に対向するアパーチャ側面に設けられたレーザ光反射防止膜によりアパーチャ孔周辺部のレーザ光の反射が抑えられていることを特徴とするものである。
【００２２】
この発明に係るレーザ加工方法においては、発振したレーザ光を偏光分離手段により直線偏光化した後、部分反射鏡を通過させて、被加工物に照射して加工を行うレーザ加工方法において、発振したレーザ光が複屈折性を有するレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置された偏光分離手段により直線偏光化されることを特徴とするものである。
【００２３】
この発明に係るレーザ加工方法においては、発振したレーザ光をモード制限アパーチャ通過後、波長変換素子により高調波化して被加工物に照射して加工を行うレーザ加工方法において、発振したレーザ光が固体媒質であるレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置されたモード制限アパーチャを通過することを特徴とするものである。
【００２４】
この発明に係るレーザ加工方法においては、発振したレーザ光を偏光分離手段により直線偏光化し、波長変換素子により高調波化して被加工物に照射して加工を行うレーザ加工方法において、発振したレーザ光が複屈折性を有するレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置された偏光分離手段により直線偏光化されることを特徴とするものである。
【００２５】
この発明に係る被レーザ加工物の生産方法においては、レーザ光を発振し、レーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置されたモード制限アパーチャの孔周辺部のレーザ光をアパーチャ孔周縁部の傾斜面によりレーザ媒質以外の方向に導いてレーザ用ダンパーで受け、モード制限アパーチャを通過し、部分反射鏡を通過したレーザ光を被レーザ加工物に照射するものである。
【００２６】
この発明に係る被レーザ加工物の生産方法においては、レーザ光を発振し、レーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置されたモード制限アパーチャの孔周辺部のレーザ光の反射を前記レーザ媒質に対向する側面に設けたレーザ光反射防止膜により抑え、モード制限アパーチャを通過し、部分反射鏡を通過したレーザ光を被レーザ加工物に照射するものである。
【００２７】
この発明に係る被レーザ加工物の生産方法においては、レーザ光を発振し、固体媒質であるレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置されたモード制限アパーチャを通過後、波長変換素子により高調波化して被レーザ加工物に照射するものである。
【００２８】
この発明に係る被レーザ加工物においては、発振したレーザ光を偏光分離手段により直線偏光化し円形に照射して加工された被レーザ加工物において、発振したレーザ光を複屈折性を有するレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置された偏光分離手段により直線偏光化して照射することを特徴とするものである。
【００２９】
この発明に係る被レーザ加工物においては、偏光分離手段により直線偏光化され、波長変換素子により高調波化されたレーザ光を円形に照射して加工された被レーザ加工物において、発振したレーザ光を複屈折性を有するレーザ媒質と部分反射鏡の間のレーザ光路上に配置された偏光分離手段により直線偏光化して照射することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
上記のように構成されたレーザ装置においては、共振器往復後における誘導増幅光を部分反射鏡で取り出す直前にモード制限アパーチャで切りだしている為、レーザ光の取り出しまでに余分な回折光が増幅されず、ビーム品質の向上が可能となる。
【００３１】
また、アパーチャ孔周辺で散乱されるレーザ光がレーザ媒質に入射することを防ぎ、レーザ品質の劣化を抑えることができる。
【００３２】
また、共振器往復後における誘導増幅光を部分反射鏡で取り出す直前に偏光分離手段で直線偏光にしている為、複屈折性を有するレーザ媒質による余分な楕円偏光が発生せず、レーザ光において略完全な直線偏光取りだしが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明にかかるレーザ装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３４】
図１は本発明の実施の形態１にかかるレーザ装置の基本的概念を説明するレーザ装置の概略構成図である。レーザ装置はレーザ媒質５、レーザ媒質５を挟んでレーザ光路上に対向している部分反射鏡２と全反射鏡１、レーザ媒質５と部分反射鏡２との間のレーザ光路上に配置される固有モードを制限するモード制限アパーチャ４により構成されている。
【００３５】
図２はモード制限アパーチャのアパーチャ孔周辺部分の公知の形状の一例である。図３はモード制限アパーチャのアパーチャ孔周辺部分の公知の形状の別の例である。図４は本発明の実施の形態１にかかるレーザ装置のモード制限アパーチャ４ａのアパーチャ孔周辺部拡大図である。
【００３６】
図１のように構成されたレーザ装置においては、レーザ媒質５を往復し増幅されたレーザ光３を、モード制限アパーチャ４で切りだし部分反射鏡２から取り出す為、従来のレーザ装置でモード制限アパーチャ４をレーザ媒質５と全反射鏡１の間のレーザ光路上に配置した場合と比較して、モード制限アパーチャ４で切り出した光のうち部分反射鏡２による光の取り出しまでに余分な回折光が増幅されないため、ビーム品質の向上が可能となる。
【００３７】
しかし、アパーチャの孔部分が図２のような形状であるとアパーチャの両端部（ｃ１、ｃ２）の２箇所でビームが切られることになり、レーザ品質上好ましくない。図３のようにアパーチャの孔部分を先細りの勾配状にすることにより、２箇所でビームが切られることは避けられる。しかし、アパーチャ形状を図３のようにしても、モード制限アパーチャ４´で切り出されなかったレーザ光がアパーチャ孔周辺で散乱し、それがレーザ媒質５に入射することにより、レーザ品質の劣化が生じる場合がある。
【００３８】
そこで、モード制限アパーチャを図４のように、アパーチャ孔周辺部に鏡面仕上げのテーパーを設け、さらに、モード制限アパーチャ４ａ周辺にレーザ光を受けるダンパー１１を配置する。このような構成にすることで、モード制限アパーチャで切り出されなかったレーザ光がテーパー部で反射しダンパー１１で受けられるので、レーザ媒質５に入射することがない。
【００３９】
ダンパーには、アルミニウムを材質とし、封孔処理済アルマイト処理された光吸収体が考えられる。
【００４０】
これにより、モード制限アパーチャ４ａで切り出した光のうち部分反射鏡２による光の取り出しまでに余分な回折光が増幅されず、さらにアパーチャ孔周辺で散乱したレーザ光がレーザ媒質に入射しないので、レーザ品質の向上が可能となる。
【００４１】
この場合、レーザ光のいわゆるＭ２が良化するので、レーザ加工における加工物上での焦点深度（コンフォーカルパラメータ）とビーム径との積が小さくなり、小径加工や厚板の加工が可能になるという効果がある。
【００４２】
上記、実施の形態１はレーザ媒質に固体、液体、または気体を用いた全てのレーザ装置について適用可能である。
【００４３】
図５は本発明の実施の形態２にかかるレーザ装置のモード制限アパーチャ４ｂのアパーチャ孔周辺部拡大図である。モード制限アパーチャ４ｂのレーザ媒質側の側面にレーザ光反射防止膜１２が設けてある。
【００４４】
モード制限アパーチャ４ｂで切り出されなかったレーザ光はアパーチャのレーザ媒質５側の側面に設けられた反射防止膜により反射、散乱することがない。反射防止膜には例えばアルマイト処理層がある。
【００４５】
これにより、アパーチャ孔周辺でレーザ光が散乱することがなく、レーザ品質の向上が可能となる。
【００４６】
図６は本発明の実施の形態３にかかるレーザ装置の概略構成図である。配置構成は図１と同様であるが、図６ではモード制限アパーチャ４の代わりにブリュースタープレートなどの直線偏光を選択する偏光分離手段８を、Ｎｄ：ＹＡＧなどの複屈折性を有する光学異方性結晶、いわゆる固体ロッド、からなるレーザ媒質５ａと部分反射鏡２との間のレーザ光路上に配置する。
【００４７】
上記のように構成されたレーザ装置においては、複屈折性を有するレーザ媒質５ａをレーザ光３が往復することにより発生した楕円偏光を、偏光分離手段８で直線偏光に固定し部分反射鏡２から取り出す為、従来のレーザ装置のように偏光分離手段８をレーザ媒質５と全反射鏡１の間のレーザ光路上に配置した場合と比較して、部分反射鏡２による光の取り出しまでに複屈折性を有するレーザ媒質５ａにおいて余分な楕円偏光が発生しない。
【００４８】
これにより、出力するレーザ光６には直線偏光以外の余分な偏光成分が含まれず、略完全な直線偏光取りだしが可能となる。
【００４９】
ここで、円偏光を得るためにλ／４板を用いると、略完全な直線偏光をλ／４板に入射できるので、略完全な円偏光が得られ、銅箔貫通加工などの金属加工時における真円度が増大する。
【００５０】
図７は本発明の実施の形態４にかかるレーザ装置の概略構成図である。配置構成は図６と同様であるが、図７ではさらにモード制限アパーチャ４を、複屈折性を有するレーザ媒質５ａと部分反射鏡２との間のレーザ光路上に配置する。
【００５１】
上記のように構成されたレーザ装置においては、共振器中を往復し増幅されたレーザ光３をモード制限アパーチャ４で切りだし部分反射鏡２から取り出す為、従来のレーザ装置のようにモード制限アパーチャ４をレーザ媒質５と全反射鏡１の間のレーザ光路上に配置した場合と比較して、切り出した光のうち部分反射鏡２による光の取り出しまでに余分な回折光が増幅されないため、ビーム品質の向上が可能となる。
【００５２】
また、複屈折性を有するレーザ媒質５ａを往復することにより発生した楕円偏光を、偏光分離手段８で直線偏光に固定し部分反射鏡２から取り出す為、従来のレーザ装置のように偏光分離手段８を複屈折性を有するレーザ媒質５ａと全反射鏡１の間のレーザ光路上に配置した場合と比較して、部分反射鏡２による光の取り出しまでに複屈折性を有するレーザ媒質５ａにおいて余分な楕円偏光が発生しないため、レーザ光６には直線偏光以外の余分な偏光成分が含まれず、略完全な直線偏光取りだしが可能となる。
【００５３】
これにより、小径加工や厚板の加工が可能になり、また、銅箔貫通加工などの金属加工時における真円度が増大する。
【００５４】
ここで、モード制限アパーチャ４を実施の形態１におけるモード制限アパーチャのようにアパーチャ孔周辺にテーパー部を設け、アパーチャ周辺にダンパーを配置したものにしてもよい。また、実施の形態２におけるモード制限アパーチャのように、アパーチャのレーザ媒質側の側面に反射防止膜を設けたものにしてもよい。
【００５５】
図８は本発明の実施の形態５にかかるレーザ装置の概略構成図である。発振したレーザ光３は非線形光学結晶である波長変換結晶７により基本波の一部を２倍高調波に変換される。全反射鏡１ａ及び１ｂは基本波及び２倍高調波のいずれに対しても全反射となるような反射特性を持つ。折り返しミラー９は基本波に対して全反射であり２倍高調波に対しては全透過となるような透過特性を持ち、２倍高調波のレーザ光６はここから出力される。複屈折性を有するレーザ媒質５ａと折り返しミラー９との間のレーザ光路上に偏光分離手段８が配置されている。波長変換結晶７は折り返しミラー９と全反射鏡１ｂとの間に配置される。
【００５６】
このような構成においては、複屈折性を有するレーザ媒質５ａを往復することにより発生した楕円偏光を偏光分離手段８で直線偏光に固定し波長変換結晶７に入射させるため、直線偏光以外の余分な偏光成分が含まれない略完全な直線偏光を波長変換結晶７に入射させることが可能となる。
【００５７】
一般に波長変換結晶７は、その結晶軸に対する入射光の入射角度や偏光依存性によって変換効率（入射光強度に対する出射光強度）が異なり、変換効率は入射光の偏光が直線偏光である場合が最も高い。ここでは波長変換結晶７とレーザ媒質５の間のレーザ光路上に偏光分離手段８を配置しているため、波長変換結晶７には直線偏光以外の余分な偏光成分を含まない略完全な直線偏光が入射され、そのため最も高い変換効率で基本波を第２高調波に変換することが可能となる。
【００５８】
図９は本発明の実施の形態６にかかるレーザ装置の概略構成図である。モード制限アパーチャ４は固体媒質であるレーザ媒質５ｂと折り返しミラー９との間のレーザ光路上に配置されている。
【００５９】
上記のように構成されたレーザ装置においては、共振器中を往復し増幅されたレーザ光３をモード制限アパーチャ４で切りだした後に波長変換結晶７に入射させるため、ビーム品質の高いレーザ光を波長変換結晶７に入射させることが可能となる。
【００６０】
ここで、全反射鏡側に置いた場合より余分な回折光が増幅されないためビーム品質の良いビームが発振器出口で得られる。特にレーザ媒質５ｂが固体媒質の場合、上記のようにビーム品質の良いビームのほうが固体媒質の熱レンズ効果による集光性が良化し、ビーム径が小さくなることにより波長変換結晶内におけるレーザ光のパワー密度が増大し、さらに変換効率が増大可能となる。
【００６１】
図１０は本発明の実施の形態７にかかるレーザ装置の概略構成図である。モード制限アパーチャ４と偏光分離手段８をともに、固体媒質でありかつ複屈折性を有しているレーザ媒質５ｃと折り返しミラー９の間のレーザ光路上に配置する。
【００６２】
これにより、直線偏光以外の余分な偏光成分が含まれない略完全な直線偏光を波長変換結晶７に入射させることが可能となり、また、余分な回折光が増幅されないためビーム品質の良いビームとなり、波長変換結晶７での変換効率が向上する。
【００６３】
ここで、モード制限アパーチャ４は実施の形態１におけるモード制限アパーチャ４ａのようにアパーチャ孔周辺にテーパー部を設け、アパーチャ周辺にダンパーを配置したものにしてもよい。また、実施の形態２におけるモード制限アパーチャ４ｂのように、アパーチャのレーザ媒質側の側面に反射防止膜を設けたものにしてもよい。
【００６４】
図１１は本発明の実施の形態８にかかるレーザ装置の概略構成図である。発振したレーザ光３は波長変換結晶７で発振基本波の一部を２倍高調波に変換される。全反射鏡１、部分反射鏡２は複屈折性を有するレーザ媒質５ａを挟んでレーザ光路上に対向配置されている。レーザ光１０は波長変換結晶７により部分反射鏡２から出力されるレーザ光６が２倍高調波に変換されたものである。偏光分離手段８は複屈折性を有するレーザ媒質５ａと部分反射鏡２との間のレーザ光路上に配置されている。実施の形態６はいわゆる内部変換型であるのに対し、本実施の形態はいわゆる外部変換型のレーザ発振器である。
【００６５】
このような構成においては、複屈折性を有するレーザ媒質５ａを往復することにより発生した楕円偏光を偏光分離手段８で直線偏光に固定し部分反射鏡２を透過するので、直線偏光以外の余分な偏光成分が含まれない略完全な直線偏光を波長変換結晶７に入射させることが可能となる。
【００６６】
一般に波長変換結晶７は、その結晶軸に対する入射光の入射角度や偏光依存性によって変換効率（入射光強度に対する出射光強度）が異なり、変換効率は入射光の偏光が直線偏光である場合が最も高い。そのため最も高い変換効率で基本波を第２高調波に変換することが可能となる。
【００６７】
図１２は本発明の実施の形態９にかかるレーザ装置の概略構成図である。モード制限アパーチャ４は固体媒質のレーザ媒質５ｂと部分反射鏡２との間のレーザ光路上に配置されている。
【００６８】
上記のように構成されたレーザ装置においては、共振器中を往復し増幅されたレーザ光３をモード制限アパーチャ４で切りだした後に部分反射鏡２を透過させるので、ビーム品質の高いレーザ光を波長変換結晶７に入射させることが可能となる。
【００６９】
全反射鏡側に置いた場合より余分な回折光が増幅されないためビーム品質の良いビームが発振器出口で得られる。特にレーザ媒質５が固体媒質の場合、上記のようにビーム品質の良いビームのほうが固体媒質の熱レンズ効果による集光性が良化し、ビーム径が小さくなることにより波長変換結晶内におけるレーザ光のパワー密度が増大し、さらに変換効率が増大可能となる。
【００７０】
ここで、モード制限アパーチャ４は実施の形態１におけるモード制限アパーチャ４ａのようにアパーチャ孔周辺にテーパー部を設け、アパーチャ周辺にダンパーを配置したものにしてもよい。また、実施の形態２におけるモード制限アパーチャ４ｂのように、アパーチャのレーザ媒質側の側面に反射防止膜を設けたものにしてもよい。
【００７１】
図１３は本発明の実施の形態１０にかかるレーザ装置の概略構成図である。モード制限アパーチャ４と偏光分離手段８をともに固体媒質でありかつ複屈折性を有しているレーザ媒質５ｃと部分反射鏡２の間のレーザ光路上に配置している。
【００７２】
これにより、直線偏光以外の余分な偏光成分が含まれない略完全な直線偏光を波長変換結晶７に入射させることが可能となり、また、余分な回折光が増幅されないためビーム品質の良いビームとなり、波長変換結晶７での変換効率が向上する。
【００７３】
ここで、モード制限アパーチャ４を実施の形態１におけるモード制限アパーチャ４ａのようにアパーチャ孔周辺にテーパー部を設け、アパーチャ周辺にダンパーを配置したものにしてもよい。また、実施の形態２におけるモード制限アパーチャ４ｂのように、アパーチャのレーザ媒質側の側面に反射防止膜を設けたものにしてもよい。
【００７４】
図１４は本発明の実施の形態１０にかかるレーザ装置の全体概略図である。モード制限アパーチャ４と偏光分離手段８をともに固体媒質でありかつ複屈折性を有しているレーザ媒質５ｃと部分反射鏡２の間のレーザ光路上に配置している。レーザ光１０は波長変換結晶７により部分反射鏡２から出力されるレーザ光６が２倍高調波に変換されたものである。ビームスプリッター１３で反射したレーザ光が伝送光路系１４によって集光光学系１５まで導かれ、被レーザ加工物１６に照射される。
【００７５】
以上、この発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきた。図面ではモード制限アパーチャと偏光分離手段の配置順が部分反射鏡からみて偏光分離手段、モード制限アパーチャの順となっているが、これに限定されるものではなく、モード制限アパーチャを部分反射鏡側に配置しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるレーザ装置の基本概念を説明するレーザ装置の概略構成図である。
【図２】従来のモード制限アパーチャのアパーチャ孔形状の一例である。
【図３】従来のモード制限アパーチャのアパーチャ孔形状の別の例である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかるレーザ装置のモード制限アパーチャのアパーチャ孔周辺拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態２にかかるレーザ装置のモード制限アパーチャのアパーチャ孔周辺拡大図である。
【図６】本発明の実施の形態３にかかるレーザ装置の概略構成図である。
【図７】本発明の実施の形態４にかかるレーザ装置の概略構成図である。
【図８】本発明の実施の形態５にかかるレーザ装置の概略構成図である。
【図９】本発明の実施の形態６にかかるレーザ装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態７にかかるレーザ装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態８にかかるレーザ装置の概略構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態９にかかるレーザ装置の概略構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態１０にかかるレーザ装置の概略構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態１０にかかるレーザ装置の全体概略図である。
【図１５】従来例１を示すレーザ装置の概略構成図である。
【図１６】従来例２を示すレーザ装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  全反射鏡
１ａ、１ｂ  基本波及び２倍高調波いずれに対しても全反射となるような反射特性を持つ全反射ミラー
２  部分反射鏡
３  レーザ光
４  モード制限アパーチャ
５  レーザ媒質
６  出力レーザ光
７  波長変換結晶
８  偏光分離手段
９  基本波に対して全反射であり、２倍高調波に対しては全透過となるような透過特性を持つ折り返しミラー
１０  ２倍高調波化された出力レーザ光
１１  ダンパー
１２  反射防止膜
１３  ビームスプリッター
１４  伝送光路系
１５  集光光学系
１６  被レーザ加工物
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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