JPH03150885A - 半導体レーザ励起固体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ励起固体レーザ装置Info
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- JPH03150885A JPH03150885A JP1290189A JP29018989A JPH03150885A JP H03150885 A JPH03150885 A JP H03150885A JP 1290189 A JP1290189 A JP 1290189A JP 29018989 A JP29018989 A JP 29018989A JP H03150885 A JPH03150885 A JP H03150885A
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- lasers
- laser
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/0602—Crystal lasers or glass lasers
- H01S3/0606—Crystal lasers or glass lasers with polygonal cross-section, e.g. slab, prism
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- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
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- Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、金属・半導体・セラミックス等の加工及びコ
アギユレータとして医療に用いることができる半導体レ
ーザ励起による高出力固体レーザ装置に関するものであ
る。
アギユレータとして医療に用いることができる半導体レ
ーザ励起による高出力固体レーザ装置に関するものであ
る。
従来の技術
固体レーザ装置の励起には、従来アークランプやワラ１
シユランプ等が用いられてきたが、励起に寄与するスペ
クトル以外を多く含むために励起効率が悪く、ランプや
レーザ媒質の放熱の点から装置は大型にならざるを得な
かった。ところが近年、半導体レーザの高出力化に伴い
、これを固体レーザの励起光源として用いる試みがなさ
れるようになってきた。半導体レーザを用いると固体レ
ーザの吸収帯に波長を合わせることができるので、励起
効率が良く、しかも余分なスペクトルの吸収による発熱
がないため放熱が楽になる。
シユランプ等が用いられてきたが、励起に寄与するスペ
クトル以外を多く含むために励起効率が悪く、ランプや
レーザ媒質の放熱の点から装置は大型にならざるを得な
かった。ところが近年、半導体レーザの高出力化に伴い
、これを固体レーザの励起光源として用いる試みがなさ
れるようになってきた。半導体レーザを用いると固体レ
ーザの吸収帯に波長を合わせることができるので、励起
効率が良く、しかも余分なスペクトルの吸収による発熱
がないため放熱が楽になる。
そこで近年多く試みられている方法に第６図に示すよう
な軸端面励起と呼ばれる方法がある。この方法はＮｄ：
ＹＡＧロッド５の軸端面に半導体レーザ６の光を集光レ
ンズ７で集めて励起している。共振器は外部反射鏡４と
ＹＡＧロッド５の励起側端面とのあいだに形成されてい
る。この方式は、ＹＡＧレーザ光と半導体レーザ光との
結合効率がよいために効率よく励起でき、しかも安定に
ＴＥＭｏｏモードで動作させることができる。ところが
、１箇所しか励起できる点がないため、ＹＡＧレーザ光
の出力を向上させるには、半導体レーザの高出力化が不
可欠であり、半導体レーザの出力で制限されるという問
題点がある。
な軸端面励起と呼ばれる方法がある。この方法はＮｄ：
ＹＡＧロッド５の軸端面に半導体レーザ６の光を集光レ
ンズ７で集めて励起している。共振器は外部反射鏡４と
ＹＡＧロッド５の励起側端面とのあいだに形成されてい
る。この方式は、ＹＡＧレーザ光と半導体レーザ光との
結合効率がよいために効率よく励起でき、しかも安定に
ＴＥＭｏｏモードで動作させることができる。ところが
、１箇所しか励起できる点がないため、ＹＡＧレーザ光
の出力を向上させるには、半導体レーザの高出力化が不
可欠であり、半導体レーザの出力で制限されるという問
題点がある。
この問題点を解決する方法として提案されているのが第
７図に示すような六角注型のＹＡＧロッド内でＹＡＧレ
ーザ光を各側面で反射させ、ＹＡＧレーザ光がスパイラ
ル状の光路を描く方式である。この方式を用いると各面
での反射点を励起点にできるので、従来から知られてい
る軸励起方式（第６図）の１箇所しか励起点がないとい
う欠点ヲカハーでき、しかも安定にＴＥＭｏｏモートチ
動作させることができる。
７図に示すような六角注型のＹＡＧロッド内でＹＡＧレ
ーザ光を各側面で反射させ、ＹＡＧレーザ光がスパイラ
ル状の光路を描く方式である。この方式を用いると各面
での反射点を励起点にできるので、従来から知られてい
る軸励起方式（第６図）の１箇所しか励起点がないとい
う欠点ヲカハーでき、しかも安定にＴＥＭｏｏモートチ
動作させることができる。
発明が解決しようとする課題
第７図で示す従来のＹＡＧレーザでは、各励起点を個別
の半導体レーザで励起している。そのため個々の半導体
レーザの波長を最適励起波長に合わせることができると
いう利点があるが、個々の半導体レーザに温度調整装置
や電源を必要とするため、大型化するという問題点があ
った。
の半導体レーザで励起している。そのため個々の半導体
レーザの波長を最適励起波長に合わせることができると
いう利点があるが、個々の半導体レーザに温度調整装置
や電源を必要とするため、大型化するという問題点があ
った。
課題を解決するための手段
本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置は励起用の半
導体レーザをアレイ状に並ベモノリシック化したものを
使用し、各励起面を１組のアレイ型半導体レーザで励起
する。
導体レーザをアレイ状に並ベモノリシック化したものを
使用し、各励起面を１組のアレイ型半導体レーザで励起
する。
アレイ型半導体レーザからのレーザ光をＹ 、Ａ Ｃロ
ッドの励起点に集光するには、シリンドリカル・レンズ
やファイバー・レンズを用いる。
ッドの励起点に集光するには、シリンドリカル・レンズ
やファイバー・レンズを用いる。
作用
アレイ型の半導体レーザを用い、同一面内にある励起点
を個々の半導体レーザに対応するように配置することに
より、アレイ型半導体レーザの数を励起面の数だけ使用
すればよくなり、半導体レーザの数を減らすことができ
る。この方法を用いることにより、温度調整装置や電源
の数も減らすことができるので、装置全体の簡素化、小
型化を図ることができる。
を個々の半導体レーザに対応するように配置することに
より、アレイ型半導体レーザの数を励起面の数だけ使用
すればよくなり、半導体レーザの数を減らすことができ
る。この方法を用いることにより、温度調整装置や電源
の数も減らすことができるので、装置全体の簡素化、小
型化を図ることができる。
アレイ型半導体レーザで励起する場合、各レーザの波長
のばらつきが心配と思われるが、ＭＢＥやＭＯＣＶＤの
気相結晶成長技術によって作製されたアレイ型半導体レ
ーザでは、各レーザの均一性がよいので特性がそろって
いるため、波長もほぼ一致しており、そのような問題は
生じない。
のばらつきが心配と思われるが、ＭＢＥやＭＯＣＶＤの
気相結晶成長技術によって作製されたアレイ型半導体レ
ーザでは、各レーザの均一性がよいので特性がそろって
いるため、波長もほぼ一致しており、そのような問題は
生じない。
実施例
以下、本発明の一実施例について図面を引用しながら説
明する。第１図に本発明の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の構造図を示す。六角注型に加工したＮｄ：ＹＡＧ
ロッド１内において、第２図に示すようにＹＡＧレーザ
光Ｃ光線ｍ線、互いに６０度で交わる３側面で反射する
ことにより、螺旋状の光路を描きながら進行している。
明する。第１図に本発明の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の構造図を示す。六角注型に加工したＮｄ：ＹＡＧ
ロッド１内において、第２図に示すようにＹＡＧレーザ
光Ｃ光線ｍ線、互いに６０度で交わる３側面で反射する
ことにより、螺旋状の光路を描きながら進行している。
この六角注型のＹＡＧロッド１は第４図の見取図に示す
ように、底面は２ＩＩｆｆ１１と３．８ｍｉの各３辺を
交互につないだ六角形であり、高さは１１閣である。共
振器は、ＹＡＧロッドｌの底面近傍の側面に形成した反
射面１ａと外部反射鏡４のあいだで形成されている。Ｙ
ＡＧロッドの側面に形成した反射面１ａと、出射側の側
面に形成した出射面１ｂは、ＹＡＧ光線の光路がＹＡＧ
ロッド内で螺旋状になるように、ＹＡＧロッドの高さ方
向に対して角度θ＝４度だけ傾きをもっており、ＹＡＧ
レーザの光路は、この反射面１−１と出射面１ｂに対し
て垂直に交わっている。
ように、底面は２ＩＩｆｆ１１と３．８ｍｉの各３辺を
交互につないだ六角形であり、高さは１１閣である。共
振器は、ＹＡＧロッドｌの底面近傍の側面に形成した反
射面１ａと外部反射鏡４のあいだで形成されている。Ｙ
ＡＧロッドの側面に形成した反射面１ａと、出射側の側
面に形成した出射面１ｂは、ＹＡＧ光線の光路がＹＡＧ
ロッド内で螺旋状になるように、ＹＡＧロッドの高さ方
向に対して角度θ＝４度だけ傾きをもっており、ＹＡＧ
レーザの光路は、この反射面１−１と出射面１ｂに対し
て垂直に交わっている。
反射面１ａは平面で波長１．０６μｍに対して９９％以
上の反射率をもち、出射面１ｂは平面であり、波長１．
０６μｍに対して９０％以上の透過率をもつ。また外部
反射鏡４の曲率半径は１．５ｍであり、波長１．０６μ
ｍに対して８０％の反射率をもつ。ＹＡＧロッドを励起
するために側面（励起面１ｃ）は励起波長０．８０９μ
ｍに対して９０％以上の透過率をもち、波長１゜０６μ
ｍに対して９９％以上の反射率をもつ。
上の反射率をもち、出射面１ｂは平面であり、波長１．
０６μｍに対して９０％以上の透過率をもつ。また外部
反射鏡４の曲率半径は１．５ｍであり、波長１．０６μ
ｍに対して８０％の反射率をもつ。ＹＡＧロッドを励起
するために側面（励起面１ｃ）は励起波長０．８０９μ
ｍに対して９０％以上の透過率をもち、波長１゜０６μ
ｍに対して９９％以上の反射率をもつ。
半導体レーザ光による励起点は、第２図及び第４図の・
印で示すように３側面上にあり、ＹＡＧレーザ光がＹＡ
Ｇロッドの側面で反射する点に相当している。同一側面
上での各励起点の間隔は、アレイ型半導体レーザ２の各
レーザの間隔と一致しており、両方ともＩＩＩＩＩであ
る。各半導体レーザ光はファイバー・レンズ３を用いて
ＹＡＧロッド１の側面に集光している。その説明図を第
３図に示す。ファイバー・レンズ３は直径２００μｍを
使用し、各半導体レーザ光がほぼ平行ビームにそろうよ
うに調整して、ＹＡＧロッド側面上の励起点に照射して
いる。このとき各ビーム径は約２００μｍであった。励
起用のアレイ型半導体レーザ２はストライブ幅１５０μ
ｍのＧＲＩＮ−８ＣＨ−８ＱＷレーザを１０個並べたも
のであり、各レーザの中心どうしの間隔がｌｌｌ１１に
なっている。各レーザの波長は、０．８０６μｍ〜０．
８０９μｍの間にはいっている。この各アレイ型半導体
レーザ２の最大出力は約５Ｗ（各レーザあたり０．５Ｗ
）であり、ＹＡＧロッド１の３側面を励起している。
印で示すように３側面上にあり、ＹＡＧレーザ光がＹＡ
Ｇロッドの側面で反射する点に相当している。同一側面
上での各励起点の間隔は、アレイ型半導体レーザ２の各
レーザの間隔と一致しており、両方ともＩＩＩＩＩであ
る。各半導体レーザ光はファイバー・レンズ３を用いて
ＹＡＧロッド１の側面に集光している。その説明図を第
３図に示す。ファイバー・レンズ３は直径２００μｍを
使用し、各半導体レーザ光がほぼ平行ビームにそろうよ
うに調整して、ＹＡＧロッド側面上の励起点に照射して
いる。このとき各ビーム径は約２００μｍであった。励
起用のアレイ型半導体レーザ２はストライブ幅１５０μ
ｍのＧＲＩＮ−８ＣＨ−８ＱＷレーザを１０個並べたも
のであり、各レーザの中心どうしの間隔がｌｌｌ１１に
なっている。各レーザの波長は、０．８０６μｍ〜０．
８０９μｍの間にはいっている。この各アレイ型半導体
レーザ２の最大出力は約５Ｗ（各レーザあたり０．５Ｗ
）であり、ＹＡＧロッド１の３側面を励起している。
以上のような構成のもとての本実施例における入出力特
性を第５図に示す。最大入力１５Ｗのときに、最大出力
６Ｗが得られた。なお、入力１０Ｗ以上になると出力が
飽和しているが、これは熱のためと考えられる。ＹＡＧ
ロッドの放熱をよくすると改善できる。また、出力３Ｗ
までＴＥＭｏ。
性を第５図に示す。最大入力１５Ｗのときに、最大出力
６Ｗが得られた。なお、入力１０Ｗ以上になると出力が
飽和しているが、これは熱のためと考えられる。ＹＡＧ
ロッドの放熱をよくすると改善できる。また、出力３Ｗ
までＴＥＭｏ。
モードでの発振が得られた。
発明の効果
本発明は多角柱型固体レーザの励起点の間隔とアレイ型
半導体レーザの各レーザの間隔を一致させ、各半導体レ
ーザ光をファイバー・レンズで集光して励起することに
より、従来の励起方法に比べて、少ない部品数で構成す
ることができる。そのため小型の高出力固体レーザを実
現することができる。
半導体レーザの各レーザの間隔を一致させ、各半導体レ
ーザ光をファイバー・レンズで集光して励起することに
より、従来の励起方法に比べて、少ない部品数で構成す
ることができる。そのため小型の高出力固体レーザを実
現することができる。
また本発明における本構造はＮｄ ： ＹＡＧ以外の固
体レーザ媒質においても有効である。
体レーザ媒質においても有効である。
本発明は高出力を要する加工、医療用の固体レーザとし
て大きな効果を有する。
て大きな効果を有する。
第１図は本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の構
造図、第２図は本発明の装置の一部である固体レーザ媒
質内におけるＹＡＧレーザ光の光路を説明する図、第３
図は本発明の固体レーザ装置の一部であるアレイ型半導
体レーザとファイバー・レンズとＹＡＧロッドの励起面
の断面図、第４図は本発明の装置の一部である固体レー
ザ媒質の見取図、第５図は本発明の装置の入出力特性図
、第６図は従来の軸励起固体レーザ装置の構造図、第７
図は従来の多角柱型固体レーザ装置の構造図である。 １・・・・・・六角柱型Ｎｄ：ＹＡＧロッド、１ａ・・
・・・・反射面、１ｂ・・・・・・出射面、ＩＣ・・・
・・・励起面、２・・・・・・アレイ型半導体レーザ、
３・・・・・・ファイバー・レンズ、４・・・・・・外
部反射鏡、５・・・・・・Ｎｄ：ＹＡＧロッド、６・・
・・・・半導体レーザ、７・・・・・・集光レンズ。
造図、第２図は本発明の装置の一部である固体レーザ媒
質内におけるＹＡＧレーザ光の光路を説明する図、第３
図は本発明の固体レーザ装置の一部であるアレイ型半導
体レーザとファイバー・レンズとＹＡＧロッドの励起面
の断面図、第４図は本発明の装置の一部である固体レー
ザ媒質の見取図、第５図は本発明の装置の入出力特性図
、第６図は従来の軸励起固体レーザ装置の構造図、第７
図は従来の多角柱型固体レーザ装置の構造図である。 １・・・・・・六角柱型Ｎｄ：ＹＡＧロッド、１ａ・・
・・・・反射面、１ｂ・・・・・・出射面、ＩＣ・・・
・・・励起面、２・・・・・・アレイ型半導体レーザ、
３・・・・・・ファイバー・レンズ、４・・・・・・外
部反射鏡、５・・・・・・Ｎｄ：ＹＡＧロッド、６・・
・・・・半導体レーザ、７・・・・・・集光レンズ。
Claims (1)
- 互いに６０度で交わる関係にある３側面を有する多角柱
型の固体レーザ媒質と、前記固体レーザ媒質の底面上あ
るいは側面上あるいは外部に設けられた共振器とを有し
、固体レーザ光が前記固体レーザ媒質の側面で反射され
る各点に半導体レーザ光がそれぞれ対応して集光される
ようにアレイ型半導体レーザが設けられていることを特
徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1290189A JPH03150885A (ja) | 1989-11-08 | 1989-11-08 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1290189A JPH03150885A (ja) | 1989-11-08 | 1989-11-08 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03150885A true JPH03150885A (ja) | 1991-06-27 |
Family
ID=17752904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1290189A Pending JPH03150885A (ja) | 1989-11-08 | 1989-11-08 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03150885A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01105586A (ja) * | 1987-08-28 | 1989-04-24 | General Electric Co <Ge> | 固体レーザ媒質 |
| JPH01122180A (ja) * | 1987-09-30 | 1989-05-15 | Spectra Physics Inc | 横方向ポンピングによる高能率のモード調和形固体レーザ |
-
1989
- 1989-11-08 JP JP1290189A patent/JPH03150885A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01105586A (ja) * | 1987-08-28 | 1989-04-24 | General Electric Co <Ge> | 固体レーザ媒質 |
| JPH01122180A (ja) * | 1987-09-30 | 1989-05-15 | Spectra Physics Inc | 横方向ポンピングによる高能率のモード調和形固体レーザ |
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