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JP2009071231A - Laser oscillation apparatus - Google Patents

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JP2009071231A
JP2009071231A JP2007240857A JP2007240857A JP2009071231A JP 2009071231 A JP2009071231 A JP 2009071231A JP 2007240857 A JP2007240857 A JP 2007240857A JP 2007240857 A JP2007240857 A JP 2007240857A JP 2009071231 A JP2009071231 A JP 2009071231A
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Japan
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laser
excitation light
fiber
optical path
optical
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JP2007240857A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuya Sawai
卓哉 澤井
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NAKANISHI KK
Original Assignee
NAKANISHI KK
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser oscillation apparatus which can be manufactured at low cost and with a simpler constitution than conventional ones. <P>SOLUTION: By having the laser oscillation apparatus 2A equipped with a loop optical path portion 8 comprising an optical fiber 22, an outgoing optical system 24 and an incident optical system 26 which are provided at both the ends of the optical fiber 22, and a total reflection mirror 16 for making a pumping light outgo from one end 22a of the optical fiber 22 and the pumping light incident to the other end 22b of the optical fiber 22, the pumping light is irradiated repeatedly on a laser medium portion 20 and a laser beam is output from the laser medium portion 20. As a result, the laser oscillation apparatus 2A is made compact and its manufacturing cost is reduced, without using complex optical systems. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ発振装置に関する。   The present invention relates to a laser oscillation device.

従来より、固体レーザ発振を行う場合、そのレーザ媒質形状はロッドやスラブであるのが大半であったが、これに対して近年、媒質形状を薄いディスクとした、いわゆる薄ディスクレーザが用いられつつある(例えば、特許文献1参照。)。
ディスクレーザは、半導体レーザ等の光源から出力されたビームを励起光とし、レーザ媒質として設置されたディスクに上記励起光を複数回照射して用いる。ディスクに入射した励起光は、ディスク裏面で反射され、プリズムペアーおよび放物面ミラーによって、ディスクの同じ位置に同じビーム径で照射される。このようにして、励起光はディスク上に16回にわたって順次照射されることにより、90%以上のエネルギーがディスクに吸収され、高効率なレーザ発振を可能にする。
Conventionally, in the case of performing solid-state laser oscillation, the laser medium shape is mostly a rod or a slab. However, in recent years, so-called thin disk lasers in which the medium shape is a thin disk are being used. (For example, refer to Patent Document 1).
A disk laser uses a beam output from a light source such as a semiconductor laser as excitation light, and irradiates a disk installed as a laser medium with the excitation light a plurality of times. The excitation light incident on the disk is reflected on the back surface of the disk, and is irradiated to the same position of the disk with the same beam diameter by the prism pair and the parabolic mirror. In this way, the excitation light is sequentially irradiated 16 times on the disk, so that 90% or more of the energy is absorbed by the disk, thereby enabling highly efficient laser oscillation.

特表2002−524839号公報Japanese translation of PCT publication No. 2002-524839

しかしながら、上記のような技術においては、ディスクに照射された光をディスクの同じ位置に同形状で複数回再照射させるためのプリズムやミラーから構成される光学系が非常に複雑となり、装置の高コスト化、光軸調整を含む製作の困難化が伴うという問題があった。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、より簡易な構成且つ低コストで製作可能なレーザ発振装置を提供することを目的とする。
However, in the technology as described above, an optical system composed of prisms and mirrors for re-irradiating the light irradiated on the disk to the same position of the disk in the same shape and multiple times becomes very complicated. There was a problem that the manufacturing was difficult including cost and optical axis adjustment.
The present invention has been made based on such a technical problem, and an object thereof is to provide a laser oscillation device that can be manufactured with a simpler configuration and at a lower cost.

かかる目的のもと、本発明のレーザ発振装置は、レーザ光を発振するレーザ媒質を励起するための励起光を出力する励起光源と、励起光源から出力された励起光が照射されることでレーザ光を発振するレーザ媒質部と、励起光源から出力された励起光がレーザ媒質部に複数回繰り返して照射されるよう、励起光を循環させる光路を形成するループ光路部とを備える。そして、ループ光路部は、励起光が導入される光ファイバーと、光ファイバーの一端から出射される励起光を光ファイバーの他端に結合する光学系および反射部材と、を備えるとともに、レーザ媒質部は、ループ光路部における励起光の光路上に配置されていることを特徴とする。
励起光源から出力された励起光は、ファイバー長の任意位置で光ファイバーに導入されて一端面から出射される。その出射端面から出力された励起光は、反射部材と集光または結像光学系を介して同じファイバーの他端面に結合される。これによりループ光路部が構成され、励起光は、反射部材と光学系、および光ファイバー内を繰り返し循環する。レーザ媒質部は、ループ光路部における励起光の光路上に配置されているので、励起光が繰り返し照射され、これによってレーザ光が発振される。
For this purpose, the laser oscillation device of the present invention is a laser that emits an excitation light source that outputs excitation light for exciting a laser medium that oscillates laser light, and excitation light output from the excitation light source. A laser medium section that oscillates light and a loop optical path section that forms an optical path for circulating the excitation light so that the excitation light output from the excitation light source is repeatedly irradiated onto the laser medium section a plurality of times. The loop optical path section includes an optical fiber into which the excitation light is introduced, an optical system and a reflection member that couple the excitation light emitted from one end of the optical fiber to the other end of the optical fiber, and the laser medium section includes a loop It is arranged on the optical path of the excitation light in the optical path part.
The excitation light output from the excitation light source is introduced into the optical fiber at an arbitrary position of the fiber length and emitted from one end surface. The excitation light output from the output end face is coupled to the other end face of the same fiber via the reflecting member and the condensing or imaging optical system. As a result, a loop optical path portion is formed, and the excitation light repeatedly circulates in the reflecting member, the optical system, and the optical fiber. Since the laser medium part is disposed on the optical path of the excitation light in the loop optical path part, the excitation light is repeatedly irradiated, and thereby the laser light is oscillated.

ここで、ループ光路部には、励起光をファイバーに導くための導光ファイバーが融着されたマルチモードファイバー、その導光ファイバーがクラッドに融着されて屈折率の異なるコア部を有する光ファイバー、ファイバーレーザのいずれか一つを用いることができる。   Here, in the loop optical path portion, a multimode fiber in which a light guide fiber for guiding the excitation light to the fiber is fused, an optical fiber having a core portion in which the light guide fiber is fused in the clad and having a different refractive index, and a fiber laser Any one of these can be used.

レーザ媒質部には、反射部材を積層することができる。この反射部材は、レーザ媒質部の片面に全反射膜としてコーティングすることができる。これにより、このループ光路を形成する役割と共に、ディスクレーザの共振器後部ミラーとして用いられる。   A reflection member can be laminated on the laser medium portion. This reflection member can be coated as a total reflection film on one surface of the laser medium portion. Thus, it is used as a resonator rear mirror of the disk laser together with the role of forming this loop optical path.

レーザ媒質部を介し、ファイバー出射端面を物体として、その像をファイバー入射端面に任意の倍率で結像する結像光学系を備えるのがこのましい。上記、マルチモードファイバーとコア部を有する光ファイバーにおいて、前者は、エネルギー損失の無いように出射端面から入射端面へ任意の倍率で結合光学系を設置し、後者においては、出射面積であるコアとクラッドの像が入射側コア面積内に結合するように倍率を調整するのが好ましい。   It is preferable to provide an imaging optical system that forms an image of the fiber exit end face at an arbitrary magnification through the laser medium section with the fiber exit end face as an object. In the above optical fiber having a multi-mode fiber and a core part, the former has a coupling optical system installed at an arbitrary magnification from the exit end face to the entrance end face so that there is no energy loss. It is preferable to adjust the magnification so that the image of the image is coupled within the incident-side core area.

本発明によれば、励起光は、光ファイバーを用いて構成されたループ光路部を通して循環することでレーザ媒質部に繰り返し照射される。これにより、レーザ媒質部からレーザ光を発振することができ、ロッド状のレーザ媒質を用いる方式や従来のディスクレーザ方式に比較して、装置のコンパクト化を図るとともに、光学系をより簡易な構成とすることができ、装置を低コストで製作することが可能となる。   According to the present invention, the excitation light is repeatedly irradiated to the laser medium portion by circulating through the loop optical path portion configured using an optical fiber. As a result, laser light can be oscillated from the laser medium section, and the device can be made more compact and the optical system can be made simpler than a method using a rod-shaped laser medium or a conventional disk laser method. Thus, the device can be manufactured at low cost.

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
〔第一の実施形態〕
図1は、本実施形態におけるレーザ発振装置2Aの構成を説明するための図である。
図1に示すように、レーザ発振装置2Aは、レーザの励起光を出力する励起光源4と、レーザを発振するレーザ発振部6と、ループ光路部8と、を備えている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a laser oscillation device 2A in the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the laser oscillation device 2 </ b> A includes an excitation light source 4 that outputs laser excitation light, a laser oscillation unit 6 that oscillates a laser, and a loop optical path unit 8.

励起光源4は、レーザダイオード10を備え、レーザダイオード10は、予め定められた波長のレーザ光を励起光として出力する。レーザダイオード10としては、例えば、InGaAs系半導体レーザを用いることができる。本発明のレーザダイオード10は、もちろんこれに限るものではない。
励起光源4は、レーザダイオード10を複数備えている。これは、励起光源4が発振するレーザ光の出力値を大きくするためである。ただし、単一のレーザダイオード10によって大きな出力を得ることができるのであれば、複数のレーザダイオード10を備える必要がないことは言うまでもなく、さらに数個のレーザダイオード10が複数箇所に融着されていても構わない。
The excitation light source 4 includes a laser diode 10, and the laser diode 10 outputs laser light having a predetermined wavelength as excitation light. As the laser diode 10, for example, an InGaAs semiconductor laser can be used. Of course, the laser diode 10 of the present invention is not limited to this.
The excitation light source 4 includes a plurality of laser diodes 10. This is to increase the output value of the laser light oscillated by the excitation light source 4. However, if a single laser diode 10 can obtain a large output, it is needless to say that a plurality of laser diodes 10 need not be provided, and several laser diodes 10 are fused at a plurality of locations. It doesn't matter.

それぞれのレーザダイオード10から出力された励起光は、石英ガラスを用いた導光用光ファイバー12に入力される。
導光用光ファイバー12は、合波カプラ14Aを介し、ループ光路部8に光学的に接続されている。ここで、各レーザダイオード10に接続された導光用光ファイバー12は、合波カプラ14Aの内部で互いに融着されている。
Excitation light output from each laser diode 10 is input to a light guiding optical fiber 12 using quartz glass.
The optical fiber 12 for light guide is optically connected to the loop optical path unit 8 via the multiplexing coupler 14A. Here, the light guide optical fibers 12 connected to the laser diodes 10 are fused to each other inside the multiplexing coupler 14A.

レーザ発振部6は、出力ミラー28と、全反射ミラー(反射部材)16とからなるレーザ共振器と、ヒートシンク18と、レーザ媒質部20と、を備えている。
全反射ミラー16は、レーザ媒質部20の裏面に励起光および出力ビームを全反射するコーティング膜として施されている。
ヒートシンク18は、全反射ミラー16の裏面側に設けられ、励起光照射に起因した熱によるレーザ媒質部20の熱レンズ効果等の熱的負荷を抑制する。ヒートシンク18としては、ペルチェ素子等を用いることができる。
レーザ媒質部20を構成するレーザ結晶としては、例えばYb:YAGを用いることができる。このレーザ媒質部20の表面には、励起光と出力光の波長に対するAR(anti-reflective)コーティング膜21が形成されている。
The laser oscillation unit 6 includes a laser resonator including an output mirror 28, a total reflection mirror (reflection member) 16, a heat sink 18, and a laser medium unit 20.
The total reflection mirror 16 is applied to the back surface of the laser medium unit 20 as a coating film that totally reflects the excitation light and the output beam.
The heat sink 18 is provided on the back surface side of the total reflection mirror 16 and suppresses thermal loads such as a thermal lens effect of the laser medium unit 20 due to heat caused by excitation light irradiation. As the heat sink 18, a Peltier element or the like can be used.
For example, Yb: YAG can be used as the laser crystal constituting the laser medium unit 20. An AR (anti-reflective) coating film 21 for the wavelengths of the excitation light and the output light is formed on the surface of the laser medium portion 20.

ループ光路部8は、石英ガラスを用いたマルチモードの光ファイバー22と、光ファイバー22の一端22aの近傍に設けられた出射光学系24と、光ファイバー22の他端22bの近傍に設けられた入射光学系26と、前記全反射ミラー16とから構成されている。
出射光学系24は、光ファイバー22の一端22aから出射される励起光をレーザ発振部6の全反射ミラー16上の所定の位置に任意の面積で照射させる光学系であり、複数枚のレンズ等の光学素子を組み合わせることで構成される。
光ファイバー22の一端22aから出射光学系24を経てレーザ発振部6の全反射ミラー16上で反射した励起光は、入射光学系26に入力される。入射光学系26は、入力された励起光を光ファイバー22の他端22bに任意の倍率で入射結合させる。
The loop optical path unit 8 includes a multimode optical fiber 22 using quartz glass, an output optical system 24 provided near one end 22a of the optical fiber 22, and an incident optical system provided near the other end 22b of the optical fiber 22. 26 and the total reflection mirror 16.
The emission optical system 24 is an optical system that irradiates a predetermined position on the total reflection mirror 16 of the laser oscillation unit 6 with an arbitrary area with excitation light emitted from one end 22a of the optical fiber 22, and includes a plurality of lenses and the like. It is configured by combining optical elements.
The excitation light reflected on the total reflection mirror 16 of the laser oscillation unit 6 from the one end 22a of the optical fiber 22 through the emission optical system 24 is input to the incident optical system 26. The incident optical system 26 incidentally couples the input excitation light to the other end 22b of the optical fiber 22 at an arbitrary magnification.

このようにして、ループ光路部8は、光ファイバー22、出射光学系24、入射光学系26によって、全反射ミラー16で反射した励起光を循環させ、再び全反射ミラー16の同じ位置に照射させる。その結果、励起光がループ光路部8において循環することで、励起光の光路上に配置されているレーザ媒質部20には励起光が複数回照射されることになる。レーザ媒質部20への入射を繰り返すことで、励起光の光子エネルギーは逐次吸収されて消失する。励起光光子から得たエネルギーにより、レーザ媒質部20は励起され、その結果、レーザ共振器からレーザビームが出力される。   In this manner, the loop optical path unit 8 circulates the excitation light reflected by the total reflection mirror 16 by the optical fiber 22, the emission optical system 24, and the incident optical system 26, and irradiates the same position of the total reflection mirror 16 again. As a result, the excitation light circulates in the loop optical path portion 8, so that the laser medium portion 20 disposed on the excitation light optical path is irradiated with the excitation light a plurality of times. By repeating the incidence on the laser medium unit 20, the photon energy of the excitation light is sequentially absorbed and disappears. The laser medium unit 20 is excited by the energy obtained from the excitation photons, and as a result, a laser beam is output from the laser resonator.

出力ミラー28より共振器外に伝搬したレーザビームは、ループ光路部8の光ファイバー22と干渉しないように、光ファイバー22を配置する必要がある。   It is necessary to arrange the optical fiber 22 so that the laser beam propagating out of the resonator from the output mirror 28 does not interfere with the optical fiber 22 in the loop optical path section 8.

上述したようなレーザ発振装置2Aによれば、励起光は、ループ光路部8を通してレーザ媒質部20に繰り返し照射される構成となっている。これにより、従来のディスクレーザでは、レーザ媒質部20への照射回数が限定されていたのに対して、本発明では、光子エネルギーがレーザ媒質部20で吸収消失するまでレーザ媒質部20を励起することが可能であり、さらに、従来方式のように複雑な光学系を用いる必要がない、よって、より簡易な構成とすることができ、装置を低コストで製作することが可能となる。特に、ループ光路部8は、光ファイバー22と、その両端に設けられる出射光学系24、入射光学系26、全反射ミラー16から構成されるので、既存の技術を用いて製作された部材を用いることができ、低コスト化という点で特に有効である。   According to the laser oscillation device 2 </ b> A as described above, the excitation light is repeatedly irradiated to the laser medium unit 20 through the loop optical path unit 8. Thereby, in the conventional disk laser, the number of times of irradiation to the laser medium unit 20 is limited, but in the present invention, the laser medium unit 20 is excited until the photon energy is absorbed and disappeared by the laser medium unit 20. In addition, it is not necessary to use a complicated optical system as in the conventional method, so that a simpler configuration can be obtained and the apparatus can be manufactured at low cost. In particular, the loop optical path portion 8 is composed of the optical fiber 22, the exit optical system 24, the entrance optical system 26, and the total reflection mirror 16 provided at both ends thereof, so that a member manufactured using existing technology is used. This is particularly effective in terms of cost reduction.

ところで、上記においては、ループ光路部8によって、励起光をレーザ媒質部20の同一位置に複数回照射される構成としたが、これに限るものではない。例えば、ループ光路部8において励起光をレーザ媒質部20に照射するたびに、レーザ媒質部20における照射位置を異ならせるようにしても良い。ただしこれには、光ファイバー22、出射光学系24、入射光学系26を複数組設ける必要があり、装置の複雑化を招く。それでも従来のディスクレーザに比較すれば、複雑な光学系を用いる必要がないというメリットは享受することができる。   By the way, in the above, although it was set as the structure which irradiates excitation light to the same position of the laser medium part 20 in multiple times by the loop optical path part 8, it is not restricted to this. For example, the irradiation position in the laser medium unit 20 may be changed every time the laser beam unit 20 is irradiated with the excitation light in the loop optical path unit 8. However, for this, it is necessary to provide a plurality of sets of the optical fiber 22, the output optical system 24, and the incident optical system 26, which leads to complication of the apparatus. Nevertheless, the advantage of not having to use a complicated optical system can be enjoyed as compared with a conventional disk laser.

〔第二の実施形態〕
図2は、本実施形態におけるレーザ発振装置2Bの構成を説明するための図である。本実施形態と、第一の実施形態が異なる点は、ループ光路部8に用いるファイバーをマルチモードの光ファイバー22から屈折率がクラッド部より大きいコア部を有する光ファイバー32に変更した点である。以下においては、第一の実施形態と共通する構成については、同符号を付してその説明を省略することがある。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the laser oscillation device 2B in the present embodiment. The difference between this embodiment and the first embodiment is that the fiber used for the loop optical path portion 8 is changed from the multimode optical fiber 22 to the optical fiber 32 having a core portion whose refractive index is larger than that of the cladding portion. In the following description, the same reference numerals are assigned to configurations common to the first embodiment, and the description thereof may be omitted.

合波カプラ14Bでは、導光用光ファイバー12が、光ファイバー32のクラッド部に融着されている。励起光は、クラッド部およびコア部を最初に周回する過程で、出射端32aより空間に出射した後、出射光学系24を通過し、レーザ媒質部20を励起することになるが、この第1照射で吸収されなかった残りの励起光は第一の実施形態と同様に全反射ミラー16により入射光学系26に向けて伝搬され、その後、入射端面32bのコア部に結合される。   In the multiplexing coupler 14B, the light guide optical fiber 12 is fused to the clad portion of the optical fiber 32. In the process of first circulating around the cladding portion and the core portion, the excitation light is emitted from the emission end 32a to the space and then passes through the emission optical system 24 to excite the laser medium portion 20. The remaining excitation light that has not been absorbed by irradiation is propagated toward the incident optical system 26 by the total reflection mirror 16 as in the first embodiment, and then coupled to the core portion of the incident end face 32b.

従って、n周目以降では、そのコア部を伝搬する(n−1)周目で吸収されなかった残りの励起光と新たにレーザダイオード10より注入された励起光が周回することになる。   Therefore, after the nth cycle, the remaining pump light that has not been absorbed in the (n−1) th cycle propagating through the core portion and the pump light newly injected from the laser diode 10 circulate.

またこのとき、出射光学系24と入射光学系26は、クラッド径をコア径以下に結像投影する光学系を構成している。   At this time, the exit optical system 24 and the entrance optical system 26 constitute an optical system that projects and projects the clad diameter to be equal to or smaller than the core diameter.

このような構成によれば、(n−1)周目で吸収されなかった励起光は、コア部のみを周回するため、合波カプラ14Bと干渉することが無い。したがって、合波カプラ14Bの融着部にビーム伝搬に損失となる要因が発生しても、上記励起光はコア部を伝搬するために損失させられることは無い。合波カプラ14Bに求められる性能は、レーザダイオード10より出力された励起光を損失無く光ファイバー32のクラッド部に注入することだけである。   According to such a configuration, the excitation light that has not been absorbed in the (n−1) th round circulates only in the core portion, and therefore does not interfere with the multiplexing coupler 14B. Therefore, even if a factor causing loss in beam propagation occurs in the fused portion of the multiplexing coupler 14B, the excitation light is not lost because it propagates through the core portion. The performance required for the multiplexing coupler 14B is only to inject the excitation light output from the laser diode 10 into the cladding portion of the optical fiber 32 without loss.

〔第三の実施形態〕
図3は、本実施形態におけるレーザ発振装置2Cの構成を説明するための図である。本実施形態と、第一の実施形態が異なる点は、ループ光路部8に用いるファイバーをマルチモードの光ファイバー22からファイバーレーザ42に変更した点である。以下においては、第一の実施形態と共通する構成については、同符号を付してその説明を省略することがある。
[Third embodiment]
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the laser oscillation device 2C in the present embodiment. The difference between this embodiment and the first embodiment is that the fiber used for the loop optical path unit 8 is changed from the multimode optical fiber 22 to the fiber laser 42. In the following description, the same reference numerals are assigned to configurations common to the first embodiment, and the description thereof may be omitted.

まず、ファイバーレーザビームを得るために、ファイバーレーザ42のレーザ媒質であるコア部に励起光を注入しなければならない。第一および第二の実施形態のように、導光用ファイバー12をクラッドへ融着し上記励起光を注入することも可能であるが、ここではその他の例として下記のような方法を述べる。
例えば励起光として、図中には指示していないファイバー端面から出射する半導体レーザ光を用いたならば、その出射端面積が、結像光学系43によりファイバーレーザ42のクラッド内に結像投影されるようにする。
First, in order to obtain a fiber laser beam, it is necessary to inject excitation light into a core portion that is a laser medium of the fiber laser 42. As in the first and second embodiments, it is possible to fuse the light guide fiber 12 to the cladding and inject the excitation light, but here, as another example, the following method will be described.
For example, if semiconductor laser light emitted from a fiber end surface not indicated in the drawing is used as the excitation light, the area of the emission end is imaged and projected into the cladding of the fiber laser 42 by the imaging optical system 43. So that

このとき、後述するファイバーレーザビームも略同じ光軸を伝搬できるように、上記半導体レーザのクラッドへの光路途中にビームコンバイナ44を配置した。このビームコンバイナ44は上記の半導体レーザの波長は全反射し、ファイバーレーザビームの波長においては全透過するコーティングが形成されている。   At this time, a beam combiner 44 is arranged in the middle of the optical path to the cladding of the semiconductor laser so that a fiber laser beam described later can propagate along substantially the same optical axis. The beam combiner 44 is formed with a coating that totally reflects the wavelength of the semiconductor laser and totally transmits the wavelength of the fiber laser beam.

ファイバーレーザ42のクラッド内を伝搬するファイバーレーザ励起光は、伝搬距離に依存してそのエネルギーがコア部で吸収される。その結果、レーザ媒質であるコア部は励起され、遷移光が放射される。   The fiber laser excitation light propagating in the cladding of the fiber laser 42 is absorbed by the core portion depending on the propagation distance. As a result, the core, which is a laser medium, is excited and transition light is emitted.

一般のファイバーレーザならば、ファイバー両端面にファイバーブラッググレーティング(以下、FBG)等のレーザ共振器を設けることにより、片方のファイバー端面から位相の揃ったレーザビームを出力し、加工応用等に利用するが、本発明におけるファイバーレーザ42の使用法では、コア部に発生しているレーザビームを所定の光路から外部に取り出さずに利用する。   In the case of a general fiber laser, by providing a laser resonator such as a fiber Bragg grating (hereinafter referred to as FBG) on both end faces of the fiber, a laser beam having a uniform phase is output from one end face of the fiber and used for processing applications and the like. However, in the method of using the fiber laser 42 in the present invention, the laser beam generated in the core portion is used without being taken out from a predetermined optical path.

つまり、ファイバーレーザ42のコア部から一度出射したレーザビームを入射光学系26、出射光学系24、ディスクレーザであるレーザ発振部6のレーザ媒質部20、全反射ミラー16、およびビームコンバイナ44を用いて、再度ファイバーレーザ42のコア部に挿入しループ光路を形成して利用する。これは、一般的なレーザ発振器の共振器ミラーを前後共に全反射ミラーとした場合と酷似しており、本来このようなレーザ発振器は産業上の利用価値は小さいが、本発明のように、ループ光路途中にディスクレーザのレーザ媒質部20による吸収損失を設けることにより、あたかもレーザ共振器の外部にレーザビームを取り出して利用しているのと同等となる。ここで、ファイバーレーザ42の励起光である半導体レーザは、その損失分を補うように出力すれば良い。   That is, the laser beam once emitted from the core portion of the fiber laser 42 is used by the incident optical system 26, the emission optical system 24, the laser medium portion 20 of the laser oscillation portion 6 that is a disk laser, the total reflection mirror 16, and the beam combiner 44. Then, it is inserted again into the core portion of the fiber laser 42 to form a loop optical path for use. This is very similar to the case where the resonator mirror of a general laser oscillator is a total reflection mirror in both the front and rear. Originally, such a laser oscillator has little industrial utility value. By providing an absorption loss due to the laser medium portion 20 of the disk laser in the middle of the optical path, it is equivalent to using the laser beam extracted outside the laser resonator. Here, the semiconductor laser that is the excitation light of the fiber laser 42 may be output so as to compensate for the loss.

一度の入射で、レーザ発振部6のレーザ媒質部20で吸収されずに反射したレーザビームは、再度ファイバーレーザ42のコア部に注入されることにより、レーザ発振の基本原理である誘導放出による光の増幅に寄与する。また、このようなループ構成によるレーザ発振のため、FBGのようなコア部への特殊加工も必要としない。   The laser beam reflected without being absorbed by the laser medium section 20 of the laser oscillation section 6 after being incident once is injected again into the core section of the fiber laser 42, whereby light by stimulated emission, which is the basic principle of laser oscillation. Contributes to amplification. Further, because of the laser oscillation with such a loop configuration, special processing to the core portion like FBG is not required.

ファイバーレーザ42によるレーザビームをディスクレーザの励起光に用いることは、以下のような効果が得られる。
まず、レーザビームの本質である優れた指向性および収束性を利用できるため、レーザ発振部6のレーザ媒質部20を高いレーザパワー密度で励起することが出来る。従って、発振効率の改善を実現でき、電源を始めとした周辺装置の小型化が実現でき、結果、低価格な装置と成り得る。
また、ファイバーに偏波保持ファイバーを用いれば、ファイバーレーザビームは、直線偏光となり、吸収率に偏光方向依存性があるディスクレーザのレーザ媒質を用いれば、さらに発振効率の改善を見込める。
Using the laser beam from the fiber laser 42 as the excitation light of the disk laser has the following effects.
First, since the excellent directivity and convergence that are the essence of the laser beam can be used, the laser medium section 20 of the laser oscillation section 6 can be excited with a high laser power density. Therefore, the oscillation efficiency can be improved, and the peripheral devices such as the power supply can be downsized. As a result, the device can be inexpensive.
If a polarization-maintaining fiber is used as the fiber, the fiber laser beam becomes linearly polarized light, and if a laser medium of a disk laser whose absorptivity depends on the polarization direction is used, further improvement in oscillation efficiency can be expected.

なお、上記実施の形態では、励起光、レーザ媒質等の具体例を例示したが、言うまでもなく、励起光の波長やレーザ媒質にはいかなるものを用いても良い。
また、発振したレーザの用途については何ら限定するものではなく、さまざまな用途に用いることが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
In the above embodiment, specific examples of the excitation light, the laser medium, and the like have been illustrated. Needless to say, any wavelength or laser medium of the excitation light may be used.
The use of the oscillated laser is not limited at all, and can be used for various purposes.
In addition to this, as long as it does not depart from the gist of the present invention, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.

本実施の形態におけるマルチモードファイバー方式のレーザ発振装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser oscillation apparatus of the multimode fiber system in this Embodiment. 本実施の形態における屈折率の異なるコア部を有する光ファイバー方式のレーザ発振装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser oscillation apparatus of the optical fiber system which has a core part from which refractive index differs in this Embodiment. 本実施の形態におけるファイバーレーザ方式のレーザ発振装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser oscillation apparatus of the fiber laser system in this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

2A、2B、2C…レーザ発振装置、4…励起光源、6…レーザ発振部、8…ループ光路部、10…レーザダイオード、12…導光用光ファイバー、16…全反射ミラー(反射部材)、20…レーザ媒質部、22…光ファイバー、24…出射光学系、26…入射光学系、28…出力ミラー、32…光ファイバー   2A, 2B, 2C ... laser oscillation device, 4 ... excitation light source, 6 ... laser oscillation part, 8 ... loop optical path part, 10 ... laser diode, 12 ... optical fiber for light guide, 16 ... total reflection mirror (reflection member), 20 ... Laser medium part, 22 ... Optical fiber, 24 ... Emission optical system, 26 ... Incoming optical system, 28 ... Output mirror, 32 ... Optical fiber

Claims (4)

レーザ光を発振するレーザ媒質を励起するための励起光を出力する励起光源と、
前記励起光源から出力された前記励起光が照射されることで前記レーザ光を発振するレーザ媒質部と、
前記励起光源から出力された前記励起光が前記レーザ媒質部に複数回繰り返して照射されるよう、前記励起光を循環させる光路を形成するループ光路部とを備え、
前記ループ光路部は、前記励起光が導入される光ファイバーと、前記光ファイバーの一端から出射される前記励起光を前記光ファイバーの他端に結合する光学系および反射部材と、を備えるとともに、
前記レーザ媒質部は、前記ループ光路部における前記励起光の光路上に配置されていることを特徴とするレーザ発振装置。
An excitation light source that outputs excitation light for exciting a laser medium that oscillates laser light;
A laser medium unit that oscillates the laser beam by being irradiated with the excitation light output from the excitation light source;
A loop optical path portion that forms an optical path for circulating the excitation light so that the excitation light output from the excitation light source is repeatedly irradiated to the laser medium portion a plurality of times,
The loop optical path unit includes an optical fiber into which the excitation light is introduced, an optical system that couples the excitation light emitted from one end of the optical fiber to the other end of the optical fiber, and a reflection member.
The laser oscillation device, wherein the laser medium section is disposed on an optical path of the excitation light in the loop optical path section.
前記ループ光路部は、マルチモードファイバー、屈折率の異なるコア部を有する光ファイバー、ファイバーレーザのいずれか一つから構成されていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ発振装置。   The laser oscillation device according to claim 1, wherein the loop optical path unit includes any one of a multimode fiber, an optical fiber having a core part with different refractive index, and a fiber laser. 前記レーザ媒質部には、前記反射部材が積層されていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ発振装置。   The laser oscillation apparatus according to claim 1, wherein the reflection member is stacked on the laser medium portion. 前記レーザ媒質部を介し、ファイバー出射端面を物体として、その像をファイバー入射端面に任意の倍率で結像する結像光学系を備えてなることを特徴とする請求項1に記載のレーザ発振装置。   2. The laser oscillation device according to claim 1, further comprising: an imaging optical system that forms an image of the fiber exit end face on the fiber entrance end face with an arbitrary magnification through the laser medium section. .
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