(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光によって励起される、入射面にミラーが形成された固体レーザ結晶と、該レーザ結晶の入射面ミラーとの間で光共振器を形成する出力側ミラーと、該出力側ミラーよりも出射側に配置され、一面が平坦面で他の面が凹面となっている出射ビーム角度補正用平凹レンズと、      出射ビーム角度が補正されるようレーザビーム軸に直角な方向において前記平凹レンズの取り付け位置が調整されて上記平凹レンズの平坦面が接着固定される保持板と、前記固体レーザ結晶を保持する保持板と、前記出力側ミラーを保持する保持板と、ヒートシンクとを備え、全ての前記保持板は一体のブロック構造であると共に、前記ブロック構造とヒートシンクとが連結されていることを特徴とする固体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光を入射して固体レーザ結晶を励起し、その励起光を光共振器によって共振させてレーザ発振させる固体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体レーザ装置は、たとえば励起光源として半導体レーザを用い、これからのレーザ光を、レーザ媒質であるＮｄ：ＹＡＧ結晶などの固体レーザ結晶に入射してこれを励起し、その励起光を、出力側ミラーと、その結晶の入射面ミラーとの間で形成される光共振器で共振させてレーザ発振を生じさせ、そのレーザ光を出力側ミラーより取り出すという構成をとる。そして、これら固体レーザ結晶および出力側ミラーはヒートシンク上に固定されて温度の安定化が図られるとともに、このヒートシンクも含めてレーザ結晶、出力側ミラー、半導体レーザなどが筐体に納められ、その出射口からレーザ光を外部に出射するよう構成される。
【０００３】
こうして筐体内にすべての構成部品が納められているので、固体レーザ装置は、種々の装置・システムの構成部品として使用することが可能となる。他の装置に組み込む際、レーザビームの指向角度は重要であり、筐体の取付け位置・角度などは非常に精度高く行う必要があるのが普通である。その前提として、筐体基準面（基準面とされた筐体の一つの面）に対するレーザビーム指向角度の公差はきわめて厳密なものが要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の固体レーザ装置では、レーザビーム指向角度の要求精度に応えることが難しい、という問題がある。すなわち、筐体内での各部品の取付け精度など、機械的寸法精度を高めても、筐体基準面に対するレーザビーム指向角度を定められた公差内に収めることは難しい。レーザビーム指向角度を調整するための調整機構を備えれば別であるが、そうすると経年変化に弱くなり、長期安定性が損なわれるし、小型化できないという別の問題も生じる。
【０００５】
この発明は、上記に鑑み、比較的シンプルで経年変化することのない構成で、小型化を損なうことなく、筐体基準面に対するレーザビーム指向角度を一定の公差内に収めることができ、かつ長期安定性にも優れた、固体レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明による固体レーザ装置においては、入射光によって励起される、入射面にミラーが形成された固体レーザ結晶と、該レーザ結晶の入射面ミラーとの間で光共振器を形成する出力側ミラーと、該出力側ミラーよりも出射側に配置され、一面が平坦面で他の面が凹面となっている出射ビーム角度補正用平凹レンズと、     出射ビーム角度が補正されるようレーザビーム軸に直角な方向において前記平凹レンズの取り付け位置が調整されて上記平凹レンズの平坦面が接着固定される保持板と、前記固体レーザ結晶を保持する保持板と、前記出力側ミラーを保持する保持板と、ヒートシンクとを備え、全ての前記保持板は一体のブロック構造であると共に、前記ブロック構造とヒートシンクとが連結されていることが特徴となっている。
【０００７】
平凹レンズの屈折により出力側ミラーから出射されてくるレーザビームを曲げることができる。その屈折角度は、平凹レンズの位置、つまりビーム軸に直角な方向での位置に応じて定まるので、この平凹レンズのビーム軸に直角な方向での取付け位置を調整して所定のビーム角度が得られるポイントを探り、そのポイントで、平凹レンズの平坦面を保持板に接着固定する。平凹レンズの追加、その平坦面の保持板への接着固定という構成で済むので、構造が簡単であり、経年変化にも強く、長期間にわたり安定であり、大型化することもない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１はこの発明の実施形態にかかる固体レーザ装置を模式的に示すものである。この図１において、固体レーザ結晶１１と、出力側ミラー１２とにより光共振器１０が形成される。固体レーザ結晶１１は、たとえばＮｄ：ＹＡＧ結晶などからなり、レーザ光の入射により励起されるようになっている。その入射面には反射コート１３が施されてミラーとなっている。励起レーザ光源としてはたとえばレーザダイオード１５が用いられ、そのレーザ光が光学系１６を経て固体レーザ結晶１１に入射するようになっている。出力側ミラー１２は、光学ガラスなどからなり、その表面は凹面に研磨され、反射コート１４が形成されている。
【０００９】
固体レーザ結晶１１は、励起光の入射によって励起され、発生した光が出力側ミラー１２（の反射コート１４）と自身の反射コート（ミラー）１３との間で反射を繰り返して共振することによって増幅されて光強度が強まりレーザ発振する。こうして増幅される基本波の光（赤外光）は、この例では、この光共振器１０中に挿入された波長変換用結晶１８により波長変換されて、グリーンまたはブルーの光となる。出力側ミラー１２の反射コート１４は基本波については全反射し、波長変換した可視光（グリーン、ブルー）に対しては透過するような波長特性を有しており、この反射コート１４を透過して波長変換後の光が出射することになる。
【００１０】
この出射側ミラー１２より出射側、つまり固体レーザ装置としては最終段に、補正レンズ１７が設けられる。この補正レンズ１７は一面が平坦面で他の面が凹面となっている平凹レンズとして構成されている。この平凹レンズの光軸と出力レーザビームの光軸とが合致する場合には、レーザビームは屈折することなく、図の実線のようにそのまま直進するが、両者の軸が図の点線のようにずれているとレーザビームは図の点線のように屈折して曲がることになる。そのため、補正レンズ１７の位置、レーザビーム軸に直角な方向の位置を調整することにより出力レーザビームの指向角度を補正することができる。
【００１１】
上記固体レーザ結晶１１は保持板２１に接着されてこれに保持されており、また出力側ミラー１２は保持板２２に接着されてこれに保持されている。補正レンズ１７も保持板２３に接着されて保持される。これらの保持板２１、２２、２３は図示しないヒートシンクに連結されて温度コントロールされる。このヒートシンク上で保持板２１〜２３に保持されたレーザ結晶１１、出力側ミラー１２、補正レンズ１７、およびレーザダイオード１４、光学系１６などが筐体３０内に納められる。筐体３０には図示しないが出力窓が設けられており、その出力窓からレーザビームが出射する。
【００１２】
こうして構成される固体レーザ装置は、他の装置に組み込まれて使用される。出射ビーム方向を厳密に定める必要がある場合、固体レーザ装置としては、筐体３０の一つの面を基準面３１として、その基準面３１に対して定められた角度でレーザビームが出射するようにしておく。たとえば筐体３０の出射側の面が基準面３１であるとすると、その基準面３１に対して正確に９０°の角度で出射するようにしておく。その角度が一定の公差に収まるように固体レーザ装置が作られているなら、基準面３１を基準にしてこの固体レーザ装置を取付けることにより、ビーム方向を正確に設定することが可能となる。
【００１３】
そのように出射レーザビームの指向角度が一定の公差に収まるようにするためには、保持板２１、２２などの機械的な寸法精度をきわめて高くすれば可能であるが、実際の寸法精度ではその公差内に収めることはほとんど不可能である。そこで、個々の固体レーザ装置を筐体３０内に組みあげた状態で、出射ビームの基準面３１に対する角度を測定してみて、所定の角度（この場合たとえば９０°）からずれていた場合には、補正レンズ１７の位置を調整して、その出射角度が所望の角度となるポイントを探り、そのポイントで補正レンズ１７を保持板２３に接着固定する。これにより、基準面３１に対する出射ビーム角度を所定の公差に収めることができる。
【００１４】
そして、いったん補正レンズ１７の位置を定めて接着固定してしまえば、可動部分はないので、長期にわたり安定にその状態を保つことができる。このように構造が簡単であり、経年変化にも強く、長期間にわたり安定であるし、補正レンズ１７を追加し接着固定するだけであるから大型化することもない。
【００１５】
さらに出射レーザビームのウェスト位置、ウェストサイズも、この固体レーザ装置を組み込む装置によっては厳しく制約されることもあるが、それに対しては、補正用平凹レンズ１７のレンズ曲率を調整することで対応可能である。すなわち、補正用レンズ１７の光学的なレンズ曲率を最適化することによって、出射レーザビームのウェスト位置、ウェストサイズについての仕様を満たすことが可能である。
【００１６】
なお、上の説明はこの発明の一つの実施形態に関するものであり、この発明が上で説明した構成に限定される趣旨でないことはもちろんである。たとえば、可視光ではなく基本波を出力させる場合には、光共振器１０の内部に挿入した波長変換用結晶１８は不要である。また、保持板２１〜２３等は一体のブロック構造とすることにより機械的寸法精度の安定性を高めるようにすることもできる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の固体レーザ装置によれば、出射するレーザビームの筐体基準面に対する指向角度を所定の公差内に収めることが、補正用平凹レンズの追加およびその固定というシンプルな構造で達成できる。また、構造がシンプルなため、大型化してしまうおそれはまったくないし、経年変化することもなく、長期にわたって安定である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の模式的な斜視図。
【符号の説明】
１０                    光共振器１０
１１                    固体レーザ結晶
１２                    出力側ミラー
１３、１４              反射コート
１５                    レーザダイオード
１６                    光学系
１７                    補正レンズ
１８                    波長変換用結晶
２１                    結晶保持板
２２                    ミラー保持板
２３                    補正レンズ保持板
３０                    筐体
３１                    基準面
【図１】
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