JPH04155977A - レーザーダイオードポンピング固体レーザー - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、固体レーザーロッドを半導体レーザー（レー
ザーダイオード）によってボンピングするレーザーダイ
オードポンピング固体レーザーに関し、特に詳細には、
固体レーザーロッド自身が光波長変換機能を有し、固体
レーザー発振ビームをその第２高調波等に波長変換する
ようにしたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
に関するものである。

（従来の技術） 例えばＳ　Ｐ　Ｉ　Ｅ　Ｖｏｌ、１１０４　ｐｌｏＯＭ
ａｒｃｈ　１９８９に記載されているように、Ｎｄ（ネ
オジウム）等の希土類がドーピングされ、かつ光波長変
換機能を有する固体レーザーロッドとして、Ｎｄ　：　
Ｃ０ＡＮＰ、Ｎｄ　：　ＰＮＰ等が公知となっている。

またそのような固体レーザーロッドとして、同誌ｐ１３
２に記載されティるように、Ｎｄ：ＬｉＮｂＯ２゜ＮＹ
ＡＢ　（Ｎｄｘ　Ｙｌ−ｘ　Ａｌ１　　（ＢＯ３）ａ　
　ｘ−０，０４〜０．０８）等も公知となっており、こ
れらは、Ｓｅｌｆ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｏｕｂｌｉ
ｎｇ　Ｃｒｙｓｔａｌ　と呼ばれている。

これらを用いたレーザーダイオードポンピング固体レ−
ｆ−とＬｒは、Ｓ　Ｐ　Ｉ　Ｅ　　Ｖｏｌ、１１（１４
ｐｔｓ２　Ｍａｒｃｈ　１９８９や、レーザー研究Ｖｏ
１．１７　　ＮＯ，１２ｐ４ｇ（１９８９）に示される
ように、ＮＹＡＢ結晶を用い、レーザーダイオードボン
ピングによるその発振レーザビームの第２高調波を得る
ものが知られている。またＪ、　　Ｏｐｔ、　Ｓｏｃ、
　Ａｔ１Ｖｏ１．３　ｐ１４０（１９８Ｂ）には、Ｎｄ
：ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ３を波長０．８０μｍの色素レー
ザーにより励起し、その発振レーザービームの第２高調
波を得ることが示されている。

この種のレーザーダイオードボンピング固体レーザーの
具体的な構造としては、 ■５ｅｌｆ’−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｏｕｂｌｉｎｇ
　Ｃｒｙｓｔａｌの一端面と、それとは別に配された共
振器ミラーとの間で固体レーザー発振ビームを共振させ
るもの、■Ｓｅｌｆ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｏｕｂｌ
ｉｎｇ　Ｃｒｙｓｔａｌの一端面と他端面とを共振器ミ
ラー面として、それらの間で固体レーザー発振ビームお
よびその波長変換波を共振させるもの、 等が考えられている。

（発明が解決しようとする課８） しかし上記■の構成においては、例えばポンピング光の
出力が５００　ｍＷの場合で第２高調波の出力が４ｍＷ
程度と、非常に効率が低いという問題があった。

一方■の構成においては、波長変換波を共振させる分、
■の構成に比べれば高効率化が可能であるが、それでも
、波長変換波がＳｅｔ　ｆ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｏ
ｕｂｌｉｎｇ　Ｃｒｙｓｔａｌ内のＮｄイオンに吸収さ
れるために、十分に高い効率を実現することは困難とな
っている。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり
、十分に高い効率の下に、波長変換されたレーザービー
ムを得ることができるレーザーダイオードポンピング固
体レーザーを提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明によるレーザーダイオードボンピング固体レーザ
ーは、 前述したようにネオジウム等の希土類がドーピングされ
、かつ光波長変換機能を有するＳｅｔ　ｆ’−Ｐｒｅｑ
ｕｅｎｃｙ−Ｄｏｕｂｌｉｎｇ　Ｃｒｙｓｔａｌからな
る固体レーザーロッドを、半導体レーザーによってボン
ピングするレーザーダイオードボンピング固体レーザー
において、 固体レーザーロッドの一端面に、厚みのある共振器ミラ
ーを密着固定し、 固体レーザーロッドの他端面と共振器ミラーの一端面を
、固体レーザー発振ビームを共振させる共振器ミラー面
とする一方、 共振器ミラーの上記一端面と他端面を、固体レーザー発
振ビームの波長変換波を共振させる共振器ミラー面とし
たことを特徴とするものである。

（作用および発明の効果） 上記の構成においては、波長変換波も共振するようにな
っており、そしてこの波長変換波の共振は、固体レーザ
ーロッドとは別体の共振器ミラー内でなされるから、該
波長変換波が固体レーザーロッド中のＮｄイオンに吸収
されることもない。

したがって本発明のレーザーダイオードボンピング固体
レーザーによれば、高効率の下に、極めて高強度の短波
長レーザービームを取り出すことが可能となる。

（実　施　例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

図は本発明の一実施例によるレーザーダイオードポンピ
ング固体レーザーを示すものである。この実施例におい
ては固体レーザーロッドｌｏとして、５ｅｔｆ’−Ｆｒ
ｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｏｕｂｌｉｎｇ　Ｃｒｙｓｔａｌで
あるＮＹＡＢ結晶からなるものが用いられている。この
ＮＹＡＢロッドｌＯは、−例として厚さ２ｍｍに形成さ
れている。そしてこのＮＹＡＢロッド１０の一端面ｔＯ
ａには、−例として厚さ２ｍｍの光学ガラスからなる共
振器ミラー２ｏが密着固定されている。

一方ボンピング光を発する半導体レーザー１１は、ＮＹ
ＡＢロッド１０の他端面１０ｂに密着して固定されてい
る。この半導体レーザー１１としては、フェ−ズドアレ
イレーザー、ブロードエリアレーザー、シングル縦・横
モードレーザー等を好適に用いることができる。

上記ＮＹＡＢロッドｌＯと共振器ミラー２０は一体的に
ヒートシンク１２上に固定され、このヒートシンク１２
は、ペルチェ素子等からなるＴＥクーラー１３上に固定
されている。そして該ＴＥクーラー１３が図示しない駆
動回路によって駆動されて、ＮＹＡＢロッドｌＯと共振
器ミラー２０が常時所定温度に保たれるようになってい
る。

半導体レーザー１１は、波長λ１　＝８０４　ｎｍのレ
ーザービーム１４を発するものが用いられている。

ＮＹＡＢロッドｌＯは、ドーピングされているネオジウ
ム原子が、上記レーザービーム１４によって励起される
ことにより、λ２−１０６２ｎｍのレーザービーム１５
を発する。

固体レーザーの共振器は、ＮＹＡＢロッド１０と共振器
ミラー２０によって形成される。すなわち、入力側共振
器ミラー面となるＮＹＡＢロッド端面］Ｏｂには、波長
１０Ｂ２ｎｍのレーザービーム１５は良好に反射させ（
反射率９９．９％以上）、波長８０４ｎｍのポンピング
用レーザービーム１４は良好に透過させる（透過率９９
％以上）コーティング２１が施されている。そして共振
器ミラー２０の端面２０ａには、レーザービーム１５を
良好に反射させ（反射率９９．９％以上）、そして後述
する波長５３１ｎｍの第２高調波１６は部分透過させる
（透過率９８％以上）コーティング２２が施されている
。

また共振器ミラー２０の、ＮＹＡＢロッド１０に密着し
ている端面２０ｂには、レーザービーム１５を良好に透
過させ（透過率９９％以上）、ボンピング用レーザービ
ーム１４および第２高調波１６は部分的に反射させる（
反射率９８％）コーティング２３が施されている。

したがって波長１０Ｂ２ｎｍのレーザービーム１５は、
上記の各面１０ｂ、　２０ｎ間に閉じ込められて、レー
ザー発振を起こす。

このレーザービーム１５は、発振媒体でかつ波長変換機
能を有するＮＹＡＢロッドｌＯ内で、波長が１７２すな
わちλ３　＝５３１　ｎｍの第２高調波１６に波長変換
される。なおＮＹＡＢロッド１０は、波邦１０Ｂ２ｎｍ
と５３１ｎｍとの間でＴＹＰＥＩの角度Ｇ相整合が取れ
るように結晶がカットされてなる。

また共振器ミラー２０の両端面２０ａ、　２０ｂには、
それぞれ前述した通りのコーティング２２．２３が腫さ
れているので、第２高調波１６はこの共振器ミラー２０
内で共振する。したがって該共振器ミラー２（からは、
十分高強度となった第２高調波１６が取り出される。本
実施例においては半導体レーザー１１の出力が２００　
ｍＷの場合で、５０ｍ　Ｗの第２高調波１６を得ること
ができる。

なお固体レーザー発振ビーム１５は、ＮＹＡＢロッド端
面１０ｂと共振器ミラー面２０ｂとの間で共振させるよ
うにしても構わない。

以上、Ｓｅｌｆ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｏｕｂｌｉｎ
ｇ　ＣｒｙｓｔａｌとしてＮＹＡＢロッドを用いる実施
例について説明したが、本考案においては、その他のＳ
ｅｔ　ｆ−Ｐｒｅｑｕｅｔｃｙ−Ｄｏｕｂｌｉｎｇ　Ｃ
ｒｙｓｔａｌ　、例えばＮｄ：ＭｇＯ：ＬＩ　Ｎｂ　０
３やＮｄ　：　ＫＴＰ、Ｎｄ　：　ＰＮＰ等も同様にし
て用いることが可能である。これらの材料はＮＹＡＢロ
ッドより大きな非線形光学定数を有【　　　することが
あり、したがってそれらを用いれば、さらに効率良く波
長変換波を得ることが可能となる。

ｉ　　　　また本発明は、固体レーザー発振ビームを第
２高調波に波長変換するもののみならず、その他、〕　
　　固体レーザー発振ビームを１つの基本波として和周
波を得るレーザーダイオードポンピング固体し【　　　
−ザーや、上記発振ビームの第３高調波を発生さ・　　
　せるようにしたレーザーダイオードポンピング固体レ
ーザー等にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例によるレーザーダイオードボンピ
ング固体レーザーを示す概略側面図である。 １０・・・ＮＹＡＢロッド　　１０ａ、　１ｏｂ・・・
ロッド端面、　　　　ｌｌ・・・半導体レーザー　　１
２・・・ヒートシンク１３・・・ＴＥクーラー ・　　　１４・・・レーザービーム（ボンピング光）１
５・・・固体レーザー発振ビーム １６・・・第２高調波　　　　２０・・・共振器ミラー
２０ａ、２０ｂ・・・ミラー面 ２１．２２．２３・・・コーティング ／ｌ）　　　　Ｚ／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ネオジウム等の希土類がドーピングされ、かつ光波長変
   換機能を有する固体レーザーロッドを、半導体レーザー
   によってポンピングするレーザーダイオードポンピング
   固体レーザーにおいて、固体レーザーロッドの一端面に
   、厚みのある共振器ミラーが密着固定され、前記固体レ
   ーザーロッドの他端面と共振器ミラーの一端面が、固体
   レーザー発振ビームを共振させる共振器ミラー面とされ
   る一方、 共振器ミラーの前記一端面と他端面が、固体レーザー発
   振ビームの波長変換波を共振させる共振器ミラー面とさ
   れたことを特徴とするレーザーダイオードポンピング固
   体レーザー。