JPH02148874A - レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ産業上の利用分野 本発明はレーザ装置に関し、特にブロードエリアレーザ
を用いて大出力を得るものに適用して好適なものである
。

Ｂ発明の概要 本発明は、ブロードエリアレーザにシングルモードレー
ザのレーザ光を注入同期して出力レーザ光を得るレーザ
装置において、シングルモードレーザから得られるレー
ザ光を、偏光ビームスプリッタ、ファラデーローテータ
、１／２波長板でなる偏光分離光学系及びアナモルフィ
ックプリズムを介してブロードエリアレーザに注入同期
すると共に、ブロードエリアレーザから射出されたレー
ザ光をアナモルフィックプリズムを介して偏光分離光学
系で偏光分離して、出力レーザ光として取り出すように
したことにより、精度よくシングルモードのコヒーレン
トでかつ大出力なレーザ光を出力し得る。

Ｃ従来の技術 従来高出力なレーザ光を得る半導体レーザとして、電流
ストライブ幅の広いいわゆるブロードエリアレーザが提
案されている。

このブロードエリアレーザ１は、第４図に示すように、
従来の光デイスク装置の光ピツクアップ等に用いられて
いる半導体レーザの電流ストライブ幅（５〔μ■〕程度
でなる）に比較して、５０〜３００〔μ■〕程度の電流
ストライブＩＡＯ幅を有しており、これにより従来の半
導体レーザの最大５０　（ｌｌＷ〕程度のレーザ出力に
対して、最大１　〔Ｗ〕程度の高出力レーザ光を得るよ
うになされている。

なおこのブロードエリアレーザは、端面発光領域ＩＢが
広いため、発振位相が電流ストライブの平行方向で揃わ
ず、このため射出されるレーザ光自体ランダムな横モー
ドで、点光源に絞れないと共に縦モードも含まれるマル
チモードで、例えば、光デイスク装置の記録用光ピツク
アップのレーザ光源等のようにコヒーレンスを要求され
る用途には使用できないという問題がある。

このためブロードエリアレーザ１に対して、小出力シン
グルモードレーザのレーザ光を注入することにより、ブ
ロードエリアレーザから射出されるレーザ光のコヒーレ
ンジを改善するようになされたレーザ装置が提案されて
いる（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、５０（２４）、
１５　Ｊｕｎｅ　１９８７１７１３〜１７１５頁）。

すなわち、第４図との対応部分に同一符号を付した第５
図に示すように、このレーザ装置２において、小出力シ
ングルモードの半導体レーザでなるマスターレーザ３か
ら射出されたコヒーレントな第１のマスターレーザ光Ｌ
１は、第１の対物レンズ４及びファラデーローテータ５
を介してシリンドリカルレンズ６に入射される。

この結果シリンドリカルレンズ６及び第２の対物レンズ
７を通じて、ブロードエリアレーザ１の端面発光領域Ｉ
Ｂの形状にほぼ等しいビーム形状の第２のマスターレー
ザ光Ｌ２が得られ、この第２のマスターレーザ光Ｌ２が
、所定の角度でブロードエリアレーザ１の端面発光領域
ＩＢに注入される。

これによりブロードエリアレーザｌからは、発振位相が
マスターレーザ光Ｌ１に同期した第１の発振レーザ光Ｌ
３が所定の角度で射出され、第２の対物レンズ７及びシ
リンドリカルレンズ６を介して、シリンドリカルレンズ
６及びファラデーローテーク５間に配されたミラー８で
９０＠折り曲げられた後、第３の対物レンズ９を介して
第２の発振レーザ光Ｌ４として取り出される。

このようにして、このレーザ装置２においては、注入さ
れたマスターレーザ３のコヒーレントな第１のマスター
レーザ光Ｌ１に、ブロードエリアレーザ１の発振が同期
し、電流ストライプＩＡ方向での位相が揃いかつ単一縦
モードのレーザ光を得るようになされている。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところがかかる構成のレーザ装置２においては、マスタ
ーレーザ３から射出された第１のマスターレーザ光Ｌ１
を、ブロードエリアレーザ１の端面発光領域ＩＢの形状
に応じたビーム形状に成形する際にシリンドリカルレン
ズ６を用いており、このため、微妙な調整ずれによって
非点収差が発生し、実際上回折限界のレーザビームを得
ることが困難な問題があった。

またこれに加えて、このレーザ装置２においては、ブロ
ードエリアレーザ１に注入するマスターレーザ光Ｌ１、
Ｌ２に対して、ブロードエリアレーザ１から射出された
発振レーザ光Ｌ３、Ｌ４を、空間分離して取り出すよう
になされている。

このためマスターレーザ光Ｌ１、Ｌ２及び発振レーザ光
Ｌ３、Ｌ４間で不要な干渉を排除して効率よく空間分離
するためには、ブロードエリアレーザ１の端面発光領域
ＩＢ及びミラー８間の光路長ｌを十分長くしなければな
らず、この結果レーザ装置２の光路長が長（なることを
避は得す、結局全体として実用上未だ不十分であった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ブロード
エリアレーザにシングルモードレーザのレーザ光を注入
同期するにつき、従来の問題を一挙に解決して、精度良
くコヒーレントで大出力なレーザ光を得ることのできる
レーザ装置を提案しようとするものである。

Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、ブロー
ドエリアレーザ１にシングルモードレーザ３の第１のレ
ーザ光ＬＩＯを注入同期して第２のレーザ光Ｌ２０を得
るレーザ装置１０において、シングルモードレーザ３か
ら射出された第１のレーザ光ＬＩＯを、偏光ビームスプ
リッタ１２、ファラデーローテータ５及び１／２波長板
１３でなる偏光分離光学系及びアナモルフィックプリズ
ム１４を介して、ブロードエリアレーザ１に注入同期し
、そのブロードエリアレーザ１から射出された第２のレ
ーザ光Ｌ２０を、アナモルフィックプリズム１４を介し
て、偏光分離光学系１３．５．１２で偏光分離して取り
出すようにした。

２作用 シングルモードレーザ３から得られる第１のレーザ光１
０を、偏光分離光学系１２．５．１３及びアナモルフィ
ックプリズム１４を介してブロードエリアレーザ１に注
入同期すると共に、ブロードエリアレーザ１から射出さ
れた第２のレーザ光Ｌ２０をアナモルフィックプリズム
１４を介して偏光分離光学系１３．５．１２で偏光分離
して、出力レーザ光Ｌ２１として取り出すようにしたこ
とにより、精度よくシングルモードのコヒーレントでか
つ大出力なレーザ光Ｌ２１を出力し得る。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

第５図との対応部分に同一符号を付して示す第１図にお
いて、１０は全体としてレーザ装置を示し、小出力シン
グルモードの半導体レーザでなるマスターレーザ３は、
紙面と平行方向に電流ストライブ方向及び圧ベクトル方
向を有するように配置されている。

これにより、マスターレーザ３から射出されたコヒーレ
ントなＰ偏光でなる第１のマスターレーザ光Ｌ１０は、
第１のコリメータレンズ１１を通じて平行ビームでなる
第２のマスターレーザ光Ｌ１１に成形され、偏光ビーム
スプリッタ（ＰＢＳ）１２を１００％透過し、ファラデ
ーローテータ５に入射する。

この結果、第２のマスターレーザ光Ｌｌｌの偏光面は、
ファラデーローテータ５において＋４５゜回転され、そ
の後１／２波長板（ＨＷＰ）１３で一４５°回転された
後、アナモルフィックプリズム１４を通過させて、圧ベ
クトル方向に所定量だけ圧縮され、第３のマスターレー
ザ光Ｌ１２として第２のコリメータレンズ１５を通じて
、紙面に平行方向に電流ストライプＩＡ方向及び圧ベク
トル方向を有するように配置されたブロードエリアレー
ザ１の端面発光領域ＩＢに入射する。

かくしてブロードエリアレーザ１からは、発振位相が第
３のマスターレーザ光Ｌ１２に同期した第１の発振レー
ザＬ２０が射出され、アナモルフィックプリズム１４を
介してＨＷＰ　１３の可逆性によって＋４５°回転され
た後、さらにファラデーローテータ５で＋４５°回転さ
れ、この結果得られるＳ偏光でなる第２の発振レーザ光
Ｌ２１がＰＢＳ１２において１００％反射される。

このようにして、注入されたマスターレーザ３のコヒー
レントな第１のマスターレーザ光ＬＩＯに、ブロードエ
リアレーザ１の発振が同期し、電流ストライプＩＡ方向
での位相が揃いかつ単一縦モードの発振レーザ光Ｌ２１
を得るようになされている。

なお、マスターレーザ３及びブロードエリアレーザ１の
各半導体素子の共振器長は、発振波長λに対して、λ／
２の整数倍に選定され、これにより、効率良く注入同期
し得るようになされている。

ここでこの実施例の場合、アナモルフィックプリズム１
４の圧縮倍率とマスターレーザ３及びブロードエリアレ
ーザ１の電流ストライプ幅Ｗ０及びＷｌｏとの関係は、
以下のように設定されている。

すなわち、第２図に示すように、マスターレーザ３の電
流ストライプ幅をＷ、とじ、アナモルフイックプリズム
１４の圧縮倍率をＭとすれば、ブロードエリアレーザ１
の端面発光領域ＩＢには、次式、 ＷＩ　シ　ＭＷ。

・・・・・・　（１） で表される幅ＷＩの像が形成される。

従ってブロードエリアレーザ１の電流ストライプＩＡ０
幅Ｗ、。が、（１）式の結像幅ＷＩとほぼ同等のとき、
最も効率良く外部注入を行えることがわかる。

これにより、アナモルフィックプリズム１４の圧縮倍率
Ｍは、マスターレーザ３及びブロードエリアレーザ１の
電流ストライプ幅Ｗ０及びＷｌ、を用いて、次式、 で表される値に選定されている。

また実際上、ブロードエリアレーザ１から射出される発
振レーザ光Ｌ２１は、電流ストライブ１Ａ方向で位相が
揃いかつ単一縦モードで発振し得るが、その発光パター
ンはブロードエリアレーザ１の発光領域ＩＢが細長いた
め、第３図に示すように、電流ストライプＩＡの平行方
向に広がり角θ、が狭く、垂直方向に広がり角θ２が広
い非対称な発光パターンＰＴＮとなる。

このためこの実施例においては、発振レーザ光Ｌ２０が
アナモルフィックプリズム１４を通過することにより、
ブロードエリアレーザ１の電流ストライプＩＡの平行方
向の広がり角θ、のビームが拡大され、この結果この発
光パターンＰＴＮの楕円比を補正し得るようになされて
いる。

なお実際上アナモルフィックプリズム１４の倍率Ｍが、
はぼ（２）式について上述した関係を満足しているとき
、はぼ円形の発光パターンでなる回折限界の発振レーザ
光Ｌ２１を得ることができる。

このようにしてこのレーザ装置１０においては、ブロー
ドエリアレーザ１の端面発光領域ＩＢの形状に応じたビ
ーム形状に成形する際に、従来のシリンドリカルレンズ
に代え、非点収差のないアナモルフィックプリズム１４
を用いており、このため実用上回折限界のレーザビーム
を得ることができる。

またこのレーザ装置１０においては、発振レーザ光Ｌ２
１がアナモルフィックプリズム１４を通過した後、出力
レーザ光として取り出され、これにより、ブロードエリ
アレーザ１から射出された発振レーザ光Ｌ２１の楕円比
を、自動的に補正することができる。

さらにまたこのレーザ装置１０においては、ＨＷＰ　１
３ヲマスターレーザ３側から見てアナモルフィックプリ
ズム１４の前に配置し、マスターレーザ光Ｌｌｌがアナ
モルフィックプリズム１４にＰ偏光で入射するようにな
されていることにより、例えばアナモルフィックプリズ
ム１４の各プリズムの頂角をプリュスター角に選定する
ことにより、マスターレーザ光Ｌｌｌの入射ロスを皆無
にし得る。

従ってアナモルフィックプリズム１４として、プリズム
を多段に挿入しても、例えば垂直入射面に無反射コーテ
ィングを施せばロスは僅かであり、発振レーザ光Ｌ２１
の取り出しがいわゆる偏光分離を用いているため、はぼ
１００％の効率で発振レーザ光Ｌ２１の光エネルギーを
得ることができる。

また、発振レーザ光Ｌ２１の取り出しを偏光分離で行う
ようにしたことにより、シリンドリカルレンズを利用し
た空間分離の構成に比較して、光路長を格段的に短縮化
することができる。

以上の構成によれば、ブロードエリアレーザ１にマスタ
ーレーザ３のコヒーレントなマスターレーザ光ＬＩＯを
注入同期する際に、アナモルフィックプリズム１４を用
いてマスターレーザ光Ｌ１２をブロードエリアレーザ１
の端面発光領域ＩＢの形状に応じたビーム形状に成形す
ると共に、注入するマスターレーザ光ＬＩＯ１Ｌｌｌ、
Ｌ１２とブロードエリアレーザ１から射出された発振レ
ーザ光Ｌ２０、Ｌ２１とを偏光分離して、発振レーザ光
を取り出すようにしたことにより、簡易な構成で精度よ
くコヒーレントで大出力なレーザ光を得ることができる
。

かくするにつき、例えば高効率な５ＨＧ（ｓｅｃ。

ｎｄ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）等の光
学装置や、光デイスク装置の記録用光ピツクアップのレ
ーザ光源、さらに光コンピユータ用のレーザ光源として
最適なレーザ装置を実現できる。

Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、シングルモードレーザか
ら得られるレーザ光を、偏光ビームスプリッタ、ファラ
デーローテータ、１／２波長板でなる偏光分離光学系及
びアナモルフィックプリズムを介して注入同期すると共
に、そのレーザ光とブロードエリアレーザから射出され
たレーザ光とを偏光分離光学系で偏光分離して、出力レ
ーザ光を取り出すようにしたことにより、簡易な構成で
精度よく単一モードのコヒーレントでかつ大出力なレー
ザ光を出力し得るレーザ装置を実現できる。

第１図は本発明の一実施例を示す路線的系統図、第２図
はアナモルフィックプリズムの圧縮倍率の説明に供する
路線図、第３図はブロードエリアレーザの発光パターン
を示す路線的斜視図、第４図はブロードエリアレーザを
示す路線的斜視図、第５図は従来のレーザ装置の構成を
示す路線的系統図である。

■・・・・・・ブロードエリアレーザ、３・・・・・・
マスタレーザ、５・・・・・・ファラデーローテータ、
１１．１５・・・・・・コリメータレンズ、１２・・・
・・・偏光ビームスプリッタ、１３・・・・・・１／２
波長板、１４・・・・・・アナモルフィックプリズム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ブロードエリアレーザにシングルモードレーザの第１の
   レーザ光を注入同期して第２のレーザ光を得るレーザ装
   置において、 上記シングルモードレーザから射出された第１のレーザ
   光を、偏光ビームスプリッタ、ファラデーローテータ及
   び１／２波長板でなる偏光分離光学系及びアナモルフイ
   ツクプリズムを介して、上記ブロードエリアレーザに注
   入同期し、 当該ブロードエリアレーザから射出された上記第２のレ
   ーザ光を、上記アナモルフイツクプリズムを介して、上
   記偏光分離光学系で偏光分離して取り出すようにした ことを特徴とするレーザ装置。