JPH04171779A - 半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置Info
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- JPH04171779A JPH04171779A JP2297208A JP29720890A JPH04171779A JP H04171779 A JPH04171779 A JP H04171779A JP 2297208 A JP2297208 A JP 2297208A JP 29720890 A JP29720890 A JP 29720890A JP H04171779 A JPH04171779 A JP H04171779A
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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
本発明は、固体レーザ装置に関し、特に、半導体レーザ
を励起光源とした固体ブルーレーザ装置に関する。 このような半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、
高密度光ディスク用光源、分析、医療等計測分野、情報
処理分野に広く利用されている。
を励起光源とした固体ブルーレーザ装置に関する。 このような半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、
高密度光ディスク用光源、分析、医療等計測分野、情報
処理分野に広く利用されている。
従来、半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置として、
２種類のものが知られている。 第１のタイプのものは、ピー・ギュンタ−（Ｐ・ｃｕｎ
ｔｅｒ著て、「ノンリニア・オプティカル・クリスタル
ズーフォー・オプティカルＱフレクエンシー・ダブリン
グ・ウィズ・レーザ・ダイオーズ（Ｎｏｎ目ｎｅａｒ
ｏｐｔｉｃａｌ ｃｒｙｓｔａｌｓ ｆｏｒ ｏｐｔｉ
ｃａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｕｂｌｉｎｇ ｗＨｈ
１ａｓｅｒ ｄｉｏｄｅｓ） Ｊという題の、１９８
０ヨーロピアン・コンファレンス・オン・オプティカル
・システムズ・アンド・アプリケーションズ（１９８０
Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ ０ｐｔ
ｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔ
ｉｏｎｓ）の論文、５ＰＩＥ Ｖｏｗ、 ２３ Ｂ、頁
８〜１８に記載されている。 この第１のタイプの半導体レーザ励起固体ブルーレーザ
装置は、後で図面を参照して説明するように、半導体レ
ーザから出射された励起用レーザ光を非線形光学結晶を
用いて直接第２高調波のブルー光を得るものである。 第２のタイプのものは、ジー・ジェイ・デイクソン等（
Ｇ、Ｊ、Ｄｉｘｏｎ、ｅＬ ａｌ ）著で、「エフィシ
エント・ブルー・エミッション・フロム・アン・イント
ラキャビティーダブルド・９４６−ｎｍ−Ｎｄ ：ＹＡ
Ｇレーザ（Ｅｒｆ’１ｃｊｅｎＬ １）ｌｕｅ ｅｍｉ
ｓｓｌｏｎ ｒｒｏｔｎａｎ １ｎｔｒａｃａｖｉｔｙ
−ｄｏｕｂｌｅｄ ９４［ｉ−ｎｍ Ｎｄ：ＹＡＧ １
ａｓｅｒ）という題の光学論文（ＯＰＴＩＣ３ＬＩＥＴ
ＴＥＲ３） 、Ｖｏ ｌ。 １３、Ｎｏ、２．頁１３７〜１３９．１９８８年、２月
に記載されている。この第２のタイプの半導体レーザ励
起固体ブルーレーザ装置は、後で図面を参照して説明す
るように、Ｎｄ：ＹＡＧ等のレーザ媒体を半導体レーザ
から出射された励起用レーザ光で励起し、０．９μｍ帯
の光を発振して、非線形光学結晶を用いて第２高調波の
ブルー光を得るものである。 第６図を参照すると、第１のタイプの半導体レーザ励起
固体ブルーレーザ装置は、半導体レーザ１から出射され
た０、８６μｍの発振波長の励起用レーザ光をレンズ系
２にて非線形光学結晶７に集光し、非線形光学結晶７で
励起光の半分の波長０．４３μｍのブルー光を得るもの
である。 第７図を参照すると、第２のタイプの半導体レーザ励起
固体ブルーレーザ装置は、半導体レーザ１から出射され
た０、８μｍ帯の発振波長の励起用レーザ光をレンズ系
２にてレーザ媒体６に集光する。レーザ媒体６は、Ｎｄ
：ＹＡＧであり、この結晶の３準位レーザ発振波長であ
る９４６ｎｍの光を発振する。非線形光学結晶７を、レ
ーザ媒体６の端面とミラー８で構成される共振器内に配
置し、４７３ｎｍのブルー光を得る。
２種類のものが知られている。 第１のタイプのものは、ピー・ギュンタ−（Ｐ・ｃｕｎ
ｔｅｒ著て、「ノンリニア・オプティカル・クリスタル
ズーフォー・オプティカルＱフレクエンシー・ダブリン
グ・ウィズ・レーザ・ダイオーズ（Ｎｏｎ目ｎｅａｒ
ｏｐｔｉｃａｌ ｃｒｙｓｔａｌｓ ｆｏｒ ｏｐｔｉ
ｃａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｕｂｌｉｎｇ ｗＨｈ
１ａｓｅｒ ｄｉｏｄｅｓ） Ｊという題の、１９８
０ヨーロピアン・コンファレンス・オン・オプティカル
・システムズ・アンド・アプリケーションズ（１９８０
Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ ０ｐｔ
ｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔ
ｉｏｎｓ）の論文、５ＰＩＥ Ｖｏｗ、 ２３ Ｂ、頁
８〜１８に記載されている。 この第１のタイプの半導体レーザ励起固体ブルーレーザ
装置は、後で図面を参照して説明するように、半導体レ
ーザから出射された励起用レーザ光を非線形光学結晶を
用いて直接第２高調波のブルー光を得るものである。 第２のタイプのものは、ジー・ジェイ・デイクソン等（
Ｇ、Ｊ、Ｄｉｘｏｎ、ｅＬ ａｌ ）著で、「エフィシ
エント・ブルー・エミッション・フロム・アン・イント
ラキャビティーダブルド・９４６−ｎｍ−Ｎｄ ：ＹＡ
Ｇレーザ（Ｅｒｆ’１ｃｊｅｎＬ １）ｌｕｅ ｅｍｉ
ｓｓｌｏｎ ｒｒｏｔｎａｎ １ｎｔｒａｃａｖｉｔｙ
−ｄｏｕｂｌｅｄ ９４［ｉ−ｎｍ Ｎｄ：ＹＡＧ １
ａｓｅｒ）という題の光学論文（ＯＰＴＩＣ３ＬＩＥＴ
ＴＥＲ３） 、Ｖｏ ｌ。 １３、Ｎｏ、２．頁１３７〜１３９．１９８８年、２月
に記載されている。この第２のタイプの半導体レーザ励
起固体ブルーレーザ装置は、後で図面を参照して説明す
るように、Ｎｄ：ＹＡＧ等のレーザ媒体を半導体レーザ
から出射された励起用レーザ光で励起し、０．９μｍ帯
の光を発振して、非線形光学結晶を用いて第２高調波の
ブルー光を得るものである。 第６図を参照すると、第１のタイプの半導体レーザ励起
固体ブルーレーザ装置は、半導体レーザ１から出射され
た０、８６μｍの発振波長の励起用レーザ光をレンズ系
２にて非線形光学結晶７に集光し、非線形光学結晶７で
励起光の半分の波長０．４３μｍのブルー光を得るもの
である。 第７図を参照すると、第２のタイプの半導体レーザ励起
固体ブルーレーザ装置は、半導体レーザ１から出射され
た０、８μｍ帯の発振波長の励起用レーザ光をレンズ系
２にてレーザ媒体６に集光する。レーザ媒体６は、Ｎｄ
：ＹＡＧであり、この結晶の３準位レーザ発振波長であ
る９４６ｎｍの光を発振する。非線形光学結晶７を、レ
ーザ媒体６の端面とミラー８で構成される共振器内に配
置し、４７３ｎｍのブルー光を得る。
【発明が解決しようとする課８】
従来の半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、上述
したような構成を有している。 第６図に示された第１のタイプの半導体レーザ励起固体
ブルーレーザ装置は、小型、軽量ではある。しかしなが
ら、第１のタイプの半導体レーザ励起固体ブルーレーザ
装置は、ブルー光の出力が半導体レーザ１の励起光源に
依存し、半導体レーザ１から出射される励起用レーザ光
よりも大きく取れないという欠点がある。レーザ媒体の
ような利得媒体を有していないので、光エネルギを蓄積
一 ４ − することが出来ず、高出力化及びＱスイッチ動作が不可
能である。 一方、第７図に示された第２のタイプの半導体レーザ励
起固体ブルーレーザ装置は、レーザ媒体６を内蔵してい
るので、光エネルギを蓄積することが出来、高出力化及
びＱスイッチ動作が可能である。しかし、第２のタイプ
の半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、レーザ媒
体６と非線形光学結晶７の２つの構成要素が必要であり
、装置の信頼性や小型・軽量化が困難である。特に、第
２のタイプの半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置で
は、非線形光学結晶７にニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３
）を使用しているので、０．２°Ｃの温度許容値で精度
良く結晶を保温することが必要である。 本発明の目的は、高出力化とＱスイッチ動作が可能で、
かつ、小型・軽量で信頼性の高い半導体レーザ励起固体
ブルーレーザ装置を提供することにある。 本発明の他の目的は、構造が簡易で、メンテナスが不要
で、かつ製品コストが低く、安価な半導体レーザ励起固
体ブルーレーザ装置を提供することにある。
したような構成を有している。 第６図に示された第１のタイプの半導体レーザ励起固体
ブルーレーザ装置は、小型、軽量ではある。しかしなが
ら、第１のタイプの半導体レーザ励起固体ブルーレーザ
装置は、ブルー光の出力が半導体レーザ１の励起光源に
依存し、半導体レーザ１から出射される励起用レーザ光
よりも大きく取れないという欠点がある。レーザ媒体の
ような利得媒体を有していないので、光エネルギを蓄積
一 ４ − することが出来ず、高出力化及びＱスイッチ動作が不可
能である。 一方、第７図に示された第２のタイプの半導体レーザ励
起固体ブルーレーザ装置は、レーザ媒体６を内蔵してい
るので、光エネルギを蓄積することが出来、高出力化及
びＱスイッチ動作が可能である。しかし、第２のタイプ
の半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、レーザ媒
体６と非線形光学結晶７の２つの構成要素が必要であり
、装置の信頼性や小型・軽量化が困難である。特に、第
２のタイプの半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置で
は、非線形光学結晶７にニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３
）を使用しているので、０．２°Ｃの温度許容値で精度
良く結晶を保温することが必要である。 本発明の目的は、高出力化とＱスイッチ動作が可能で、
かつ、小型・軽量で信頼性の高い半導体レーザ励起固体
ブルーレーザ装置を提供することにある。 本発明の他の目的は、構造が簡易で、メンテナスが不要
で、かつ製品コストが低く、安価な半導体レーザ励起固
体ブルーレーザ装置を提供することにある。
本発明による半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は
、所定の波長帯のブルーレーザ光を出射する半導体レー
ザ励起固体ブルーレーザ装置において、励起用レーザ光
を出射する半導体レーザと、該励起用レーザ光によって
励起され、前記所定の波長に等しい第２高調波の波長を
もつ高調波レーザ光を発する自己高調波発生結晶とを有
し、前記高調波レーザ光を前記ブルーレーザ光として出
射することを特徴とする。 所定の波長帯は、例えば、０，４５μｍ帯である。 半導体レーザ光を自己高調波発生結晶に集光するための
集光レンズを有しても良い。自己高調波発生結晶を冷却
するための冷却器を有しても良い。 自己高調波発生結晶から出射される高調波レーザ光をブ
ルーレーザ光として出射するための外部ミラーを有して
も良い。自己高調波発生結晶と外部ミラーとの間にＱス
イッチ素子が配置されても良い。
、所定の波長帯のブルーレーザ光を出射する半導体レー
ザ励起固体ブルーレーザ装置において、励起用レーザ光
を出射する半導体レーザと、該励起用レーザ光によって
励起され、前記所定の波長に等しい第２高調波の波長を
もつ高調波レーザ光を発する自己高調波発生結晶とを有
し、前記高調波レーザ光を前記ブルーレーザ光として出
射することを特徴とする。 所定の波長帯は、例えば、０，４５μｍ帯である。 半導体レーザ光を自己高調波発生結晶に集光するための
集光レンズを有しても良い。自己高調波発生結晶を冷却
するための冷却器を有しても良い。 自己高調波発生結晶から出射される高調波レーザ光をブ
ルーレーザ光として出射するための外部ミラーを有して
も良い。自己高調波発生結晶と外部ミラーとの間にＱス
イッチ素子が配置されても良い。
本発明では、半導体レーザから出射される励起用レーザ
光によって励起されるレーザ媒体として自己高調波発生
結晶を用いる。自己高調波発生結晶は第２高調波の波長
をもつ高調波レーザ光を所定の波長帯のブルーレーザ光
として発する。
光によって励起されるレーザ媒体として自己高調波発生
結晶を用いる。自己高調波発生結晶は第２高調波の波長
をもつ高調波レーザ光を所定の波長帯のブルーレーザ光
として発する。
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。 第１図を参照すると、本発明の第１の実施例による半導
体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、半導体レーザ１
を有する。半導体レーザ１は、後述するように、励起光
源として使用される。 半導体レーザ１からのレーザ発振光は、集光レンズ２を
介して自己高調波発生結晶３に集光される。即ち、集光
レンズ２は、半導体レーザ１からのレーザ発振光をレー
ザ媒体である自己高調波発生結晶３に集光して自己高調
波発生結晶３を効率良く励起するためのものである。 本実施例では、半導体レーザ１として、ソニー社製、ブ
ロードエリアタイプ５ＬＤ３０３ＷＴ。 ５００ｍＷ、レーザ波長０ 、８ｐ ｍを用いた。 また、本実施例では、集光レンズ２として凸レンズを用
いている。しかしながら、集光効率を上げる為に、集光
レンズ２として２〜３枚のレンズ系を用いても良い。 本実施例では、自己高調波発生結晶３はＮｄＸＹ＋−ｘ
Ａｉ） ３ （８０３） ４ （以下、ＮＹＡＢ
と略する。）で、Ｎｄイオンの濃度Ｘを０．０２とし、
結晶の寸法は３ｍｍ０で、長さ５ｍｍである。このＮＹ
ＡＢ結晶は、魚群Ｒ３２に属する負の一軸結晶で、結晶
構造から言えば三方晶系である。 自己高調波発生結晶３における角度位相整合条件は、次
の通りである。θ、φを結晶の２軸及びＸ軸から測定し
た曲座標の角度とすると、タイプＩでの角度位相整合で
の有効非線形光学定数ｄｅｒｒは、 ｄｅｌ’ｆ’ −ｄ 、、ｃ ｏ ｓθ。＊ ｃ ｏ、
ｓ ３φと表せる。また、位相整合角θ、は、 ５ｉｎ２θ□ ＝ｆ［ｎ（ω）］ −２−［ｎ （２ω）コ
−２） １０ ．
０ｉ［ｎ（２ω）コ −２−［ｎ（２ω）］ −２１
ｅ Ｏから求め
られる。ここで、φは、０’、６０°。 １２０°の３つの許容角度があるが、本実施例では０″
とした。ｎ （ω）は常光線の０．９μｍ帯の屈折率、
ｎ （２ω）は常光線の０．４５μｍ帯の屈折率、ｎ
（２ω）は異常光線の０．４５μｍ帯の屈折率を示
す。 屈折率ｎは、周知のように、次のセルマイヤー方程式で
表される。 ｎ２−Ａ＋ ［Ｂ／ （１−Ｃ／λ２）］＋ ［Ｄ／
ｆｌ−Ｅ／λ２）コ 但し、λは求める波長で、単位はμｍである。 常光線に対しての係数Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅは、計算から
次のように与えられ石。 Ａ−３，１３４２６２゜ Ｂ−３，２４７７２６Ｘ１０−２゜ Ｃ−０，１２６４６５７゜ Ｄ−４，４６１３４７Ｘ１０’。 Ｅ＝５． ５９０６４７Ｘ１０５ 。 また、異常光線に対しての係数Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ。 Ｅは、計算から次のように与えられる。 Ａ＝２．８６０４５０゜ Ｂ−３，６０８９４８ｘ１．０−２゜ Ｃ＝０．１２０８７１７゜ Ｄ＝４．６８９０９７Ｘ１０３゜ Ｅ−９，６０９４８０ｘｌＯ４゜ これらの値を上記セルマイヤ一方程式に代入すると、０
．９μｍでの常光線及び異常光線屈折率ｎｏ（ω）、ｎ
ｅ（ω）、及び０．４５μｍでの常光線及び異常光線屈
折率ｎ （２ω）、ｎ（２ω）は、それそＯｅ れ、以下のように与えられる。 ｎ （ω）ミ１．７６３６゜ ｎ （ω）＝１．６９２５゜ ｎ （２ω）＝１．７９１５゜ ｎ （２ω）＝１．７１６００ これらの屈折率の値から、角度位相整合条件を満足する
θ□は、次の通りである。 θ、＝３６．５４度 本実施例では、上記θ□＝３６．５４度、φ−０度にて
、ＮＹＡＢ結晶の結晶軸の切り出しを行なった。 自己高調波発生結晶３の半導体レーザ］の集光光を入射
する端面３０には、半導体レーザ１から発振されるレー
ザ発振波長０．８μｍのレーザ発振光を十分に透過（本
実施例では、透過率９５％以上）し、波長０．９μｍの
光に対して十分に反射（本実施例では、反射率９８％以
上）する膜がコーティングされている。 一方、自己高調波発生結晶３の他方の端面（出射端面）
３１には、波長０．９μｍの光に対して十分に反射（本
実施例では、反射率９８％以上）し、波長１．０６μｍ
の光に対して十分に透過（本実施例では、透過率９９％
以上）し、かつ波長０．４５μｍ光に対して十分に透過
（本実施例では、透過率９８％以上）する膜がコーティ
ングされている。 尚、これらの膜は、一般に知られている蒸着法によって
、例えば、５ｉｎ２とＴｉＯ２の多層膜を構成すること
で得られる。 自己高調波発生結晶３の両端面のコートにより、半導体
レーザ１からの波長０．８μｍ帯のレーザ発振光を効率
よく集光レンズ２にて自己高調波発生結晶３中に集光し
、自己高調波発生結晶３が半導体レーザ１からの波長０
．８μｍ帯のレーザ発振光を十分に吸収し、波長０，９
μｍのレーザ発振を行いながら自己高調波発生結晶３中
で角度位相整合条件により第２高調波発生を行い、波長
０．４５μｍのブルー光５０を数円することになる。 第１の実施例によれば、利得媒体としての機能を有する
自己高調波発生結晶３を用いているので、高出力化が計
られ、従来のようなレーザ媒体と非線形光学結晶とを別
途有することなく、波長０．４５μｍのブルー光５０が
得られる。従って、小型、軽量、高信頼性の半導体レー
ザ励起固体ブルーレーザ装置を提供できる。 第２図を参照すると、本発明の第２の実施例による半導
体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、冷却器１０が付
加されている点を除いて、上述した第１の実施例のもの
と同様の構成を有する。 第２の実施例では、自己高調波発生結晶３の波長０，９
μｍ帯のレーザ発振が３＄位であることがら、より高出
力化のために、冷却器１ｏて自己高調波発生結晶３を冷
却している。本実施例では、冷却器１０として、ベルチ
ェ半導体素子を用い、自己高調波発生結晶３の温度を１
０’Ｃに保った。 第３図を参照すると、本発明の第３の実施例による半導
体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、外部ミラー４が
配置されている点を除いて、基本的に上述した第１の実
施例のものと同様の構成を有する。 外部ミラー４の入射端面３Ｂには、波長０．９μｍの光
に対して十分に反射（本実施例では、反射率９８％以上
）し、波長１．０６μｎ〕の光に対して十分に透過（本
実施例では、透過率９８％以上）し、かつ波長０．４５
μｍの光に対して十分に透過（本実施例では、透過率９
８％以上）する膜がコーティングされている。 又、自己高調波発生結晶３の出射端面３２には、波長０
．９μｍ及び０．４５μｍの光に対して十分に透過（本
実施例では、透過率９９％以上）する膜がコーティング
されている。 このような、第３の実施例においても、上述した第１の
実施例と同様に、波長０．４５μｍのブルー光５０が得
られる。 第４図を参照すると、本発明の第４の実施例による半導
体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、Ｑスイッチ素子
５が自己高調波発生結晶３と外部ミラー４との間に挿入
されている点を除いて、基本的には上述した第３の実施
例のものと同様の構成を有する。 第４の実施例において、Ｑスイッチ素子５として音響光
学変調器を用いた。音響光学変調器の動作原理は、この
技術分野において良く知られているので、ここではそれ
についての説明を省略する。 本実施例では、音響光学変調器を構成する音響光学媒体
として、波長０．９μｍ及び０．４５μｍの光に対して
十分に透過性のあるフリントガラス（ＨＯＹＡ製ＦＤ−
６）を用いた。また、音響光学媒体のレーザ光の入出射
端面には、共に、波長０．９μｍ及び０．４５μｍの光
に対して十分に透過（本実施例では、透過率９９％以上
）する膜がコーティングされている。゛音響光学媒体中
を伝わる超音波の中心周波数は、８０ Ｍ Ｈｚで、図
示しない駆動回路のオン・オフにより、Ｑスイッチ動作
のブルー光５０′が得られる。 尚、本実施例では、Ｑスイッチ素子５として音響光学変
調器を用いたが、ニオブ酸リチウムやＫＤＰ結晶などの
電気光学素子を用いても良く、又は、アルカリハライド
系の結晶にγ線或いは電子線、Ｘ線を照射し、電子を結
晶中にトラップしたＦセンターレーザ結晶を用いても良
い。Ｆセンターレーザ結晶は、例えば、ＬｉＦ結晶であ
る。 第５図を参照すると、本発明の第５の実施例による半導
体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、集光レンズ２が
なく、自己高調波発生結晶３が、直接、半導体レーザ１
に取り付けられている点を除いて、上述した第１の実施
例のものと同様の構成を有する。 第５の実施例は、基本的には、単一縦、横モードＴ Ｅ
Ｍ ｏ ｏのブルー光を得るもので、半導体レーザ１
としては、横モードＴ Ｅ Ｍ ｏｏを発振するものを
使用するのが好ましい。 図示された実施例では、自己高調波発生結晶を励起する
ためにエンドポンプ方式についてのみ説明したが、サイ
ドポンプ方式を採用してもよい。
明する。 第１図を参照すると、本発明の第１の実施例による半導
体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、半導体レーザ１
を有する。半導体レーザ１は、後述するように、励起光
源として使用される。 半導体レーザ１からのレーザ発振光は、集光レンズ２を
介して自己高調波発生結晶３に集光される。即ち、集光
レンズ２は、半導体レーザ１からのレーザ発振光をレー
ザ媒体である自己高調波発生結晶３に集光して自己高調
波発生結晶３を効率良く励起するためのものである。 本実施例では、半導体レーザ１として、ソニー社製、ブ
ロードエリアタイプ５ＬＤ３０３ＷＴ。 ５００ｍＷ、レーザ波長０ 、８ｐ ｍを用いた。 また、本実施例では、集光レンズ２として凸レンズを用
いている。しかしながら、集光効率を上げる為に、集光
レンズ２として２〜３枚のレンズ系を用いても良い。 本実施例では、自己高調波発生結晶３はＮｄＸＹ＋−ｘ
Ａｉ） ３ （８０３） ４ （以下、ＮＹＡＢ
と略する。）で、Ｎｄイオンの濃度Ｘを０．０２とし、
結晶の寸法は３ｍｍ０で、長さ５ｍｍである。このＮＹ
ＡＢ結晶は、魚群Ｒ３２に属する負の一軸結晶で、結晶
構造から言えば三方晶系である。 自己高調波発生結晶３における角度位相整合条件は、次
の通りである。θ、φを結晶の２軸及びＸ軸から測定し
た曲座標の角度とすると、タイプＩでの角度位相整合で
の有効非線形光学定数ｄｅｒｒは、 ｄｅｌ’ｆ’ −ｄ 、、ｃ ｏ ｓθ。＊ ｃ ｏ、
ｓ ３φと表せる。また、位相整合角θ、は、 ５ｉｎ２θ□ ＝ｆ［ｎ（ω）］ −２−［ｎ （２ω）コ
−２） １０ ．
０ｉ［ｎ（２ω）コ −２−［ｎ（２ω）］ −２１
ｅ Ｏから求め
られる。ここで、φは、０’、６０°。 １２０°の３つの許容角度があるが、本実施例では０″
とした。ｎ （ω）は常光線の０．９μｍ帯の屈折率、
ｎ （２ω）は常光線の０．４５μｍ帯の屈折率、ｎ
（２ω）は異常光線の０．４５μｍ帯の屈折率を示
す。 屈折率ｎは、周知のように、次のセルマイヤー方程式で
表される。 ｎ２−Ａ＋ ［Ｂ／ （１−Ｃ／λ２）］＋ ［Ｄ／
ｆｌ−Ｅ／λ２）コ 但し、λは求める波長で、単位はμｍである。 常光線に対しての係数Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅは、計算から
次のように与えられ石。 Ａ−３，１３４２６２゜ Ｂ−３，２４７７２６Ｘ１０−２゜ Ｃ−０，１２６４６５７゜ Ｄ−４，４６１３４７Ｘ１０’。 Ｅ＝５． ５９０６４７Ｘ１０５ 。 また、異常光線に対しての係数Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ。 Ｅは、計算から次のように与えられる。 Ａ＝２．８６０４５０゜ Ｂ−３，６０８９４８ｘ１．０−２゜ Ｃ＝０．１２０８７１７゜ Ｄ＝４．６８９０９７Ｘ１０３゜ Ｅ−９，６０９４８０ｘｌＯ４゜ これらの値を上記セルマイヤ一方程式に代入すると、０
．９μｍでの常光線及び異常光線屈折率ｎｏ（ω）、ｎ
ｅ（ω）、及び０．４５μｍでの常光線及び異常光線屈
折率ｎ （２ω）、ｎ（２ω）は、それそＯｅ れ、以下のように与えられる。 ｎ （ω）ミ１．７６３６゜ ｎ （ω）＝１．６９２５゜ ｎ （２ω）＝１．７９１５゜ ｎ （２ω）＝１．７１６００ これらの屈折率の値から、角度位相整合条件を満足する
θ□は、次の通りである。 θ、＝３６．５４度 本実施例では、上記θ□＝３６．５４度、φ−０度にて
、ＮＹＡＢ結晶の結晶軸の切り出しを行なった。 自己高調波発生結晶３の半導体レーザ］の集光光を入射
する端面３０には、半導体レーザ１から発振されるレー
ザ発振波長０．８μｍのレーザ発振光を十分に透過（本
実施例では、透過率９５％以上）し、波長０．９μｍの
光に対して十分に反射（本実施例では、反射率９８％以
上）する膜がコーティングされている。 一方、自己高調波発生結晶３の他方の端面（出射端面）
３１には、波長０．９μｍの光に対して十分に反射（本
実施例では、反射率９８％以上）し、波長１．０６μｍ
の光に対して十分に透過（本実施例では、透過率９９％
以上）し、かつ波長０．４５μｍ光に対して十分に透過
（本実施例では、透過率９８％以上）する膜がコーティ
ングされている。 尚、これらの膜は、一般に知られている蒸着法によって
、例えば、５ｉｎ２とＴｉＯ２の多層膜を構成すること
で得られる。 自己高調波発生結晶３の両端面のコートにより、半導体
レーザ１からの波長０．８μｍ帯のレーザ発振光を効率
よく集光レンズ２にて自己高調波発生結晶３中に集光し
、自己高調波発生結晶３が半導体レーザ１からの波長０
．８μｍ帯のレーザ発振光を十分に吸収し、波長０，９
μｍのレーザ発振を行いながら自己高調波発生結晶３中
で角度位相整合条件により第２高調波発生を行い、波長
０．４５μｍのブルー光５０を数円することになる。 第１の実施例によれば、利得媒体としての機能を有する
自己高調波発生結晶３を用いているので、高出力化が計
られ、従来のようなレーザ媒体と非線形光学結晶とを別
途有することなく、波長０．４５μｍのブルー光５０が
得られる。従って、小型、軽量、高信頼性の半導体レー
ザ励起固体ブルーレーザ装置を提供できる。 第２図を参照すると、本発明の第２の実施例による半導
体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、冷却器１０が付
加されている点を除いて、上述した第１の実施例のもの
と同様の構成を有する。 第２の実施例では、自己高調波発生結晶３の波長０，９
μｍ帯のレーザ発振が３＄位であることがら、より高出
力化のために、冷却器１ｏて自己高調波発生結晶３を冷
却している。本実施例では、冷却器１０として、ベルチ
ェ半導体素子を用い、自己高調波発生結晶３の温度を１
０’Ｃに保った。 第３図を参照すると、本発明の第３の実施例による半導
体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、外部ミラー４が
配置されている点を除いて、基本的に上述した第１の実
施例のものと同様の構成を有する。 外部ミラー４の入射端面３Ｂには、波長０．９μｍの光
に対して十分に反射（本実施例では、反射率９８％以上
）し、波長１．０６μｎ〕の光に対して十分に透過（本
実施例では、透過率９８％以上）し、かつ波長０．４５
μｍの光に対して十分に透過（本実施例では、透過率９
８％以上）する膜がコーティングされている。 又、自己高調波発生結晶３の出射端面３２には、波長０
．９μｍ及び０．４５μｍの光に対して十分に透過（本
実施例では、透過率９９％以上）する膜がコーティング
されている。 このような、第３の実施例においても、上述した第１の
実施例と同様に、波長０．４５μｍのブルー光５０が得
られる。 第４図を参照すると、本発明の第４の実施例による半導
体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、Ｑスイッチ素子
５が自己高調波発生結晶３と外部ミラー４との間に挿入
されている点を除いて、基本的には上述した第３の実施
例のものと同様の構成を有する。 第４の実施例において、Ｑスイッチ素子５として音響光
学変調器を用いた。音響光学変調器の動作原理は、この
技術分野において良く知られているので、ここではそれ
についての説明を省略する。 本実施例では、音響光学変調器を構成する音響光学媒体
として、波長０．９μｍ及び０．４５μｍの光に対して
十分に透過性のあるフリントガラス（ＨＯＹＡ製ＦＤ−
６）を用いた。また、音響光学媒体のレーザ光の入出射
端面には、共に、波長０．９μｍ及び０．４５μｍの光
に対して十分に透過（本実施例では、透過率９９％以上
）する膜がコーティングされている。゛音響光学媒体中
を伝わる超音波の中心周波数は、８０ Ｍ Ｈｚで、図
示しない駆動回路のオン・オフにより、Ｑスイッチ動作
のブルー光５０′が得られる。 尚、本実施例では、Ｑスイッチ素子５として音響光学変
調器を用いたが、ニオブ酸リチウムやＫＤＰ結晶などの
電気光学素子を用いても良く、又は、アルカリハライド
系の結晶にγ線或いは電子線、Ｘ線を照射し、電子を結
晶中にトラップしたＦセンターレーザ結晶を用いても良
い。Ｆセンターレーザ結晶は、例えば、ＬｉＦ結晶であ
る。 第５図を参照すると、本発明の第５の実施例による半導
体レーザ励起固体ブルーレーザ装置は、集光レンズ２が
なく、自己高調波発生結晶３が、直接、半導体レーザ１
に取り付けられている点を除いて、上述した第１の実施
例のものと同様の構成を有する。 第５の実施例は、基本的には、単一縦、横モードＴ Ｅ
Ｍ ｏ ｏのブルー光を得るもので、半導体レーザ１
としては、横モードＴ Ｅ Ｍ ｏｏを発振するものを
使用するのが好ましい。 図示された実施例では、自己高調波発生結晶を励起する
ためにエンドポンプ方式についてのみ説明したが、サイ
ドポンプ方式を採用してもよい。
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、レーザ
媒体としての利得媒体を兼ね備えた自己高調波発生結晶
を用いているので、基本波のレーザ発振をしながら自己
によりその半分の波長のブルー光を発生することができ
る。従って、Ｑスイッチ動作が可能で、小型、軽量で高
信頼性の半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置を提供
できる。 また、構成要素が少ないので、コスト的に安くなり、経
済的であるという利点もある。
媒体としての利得媒体を兼ね備えた自己高調波発生結晶
を用いているので、基本波のレーザ発振をしながら自己
によりその半分の波長のブルー光を発生することができ
る。従って、Ｑスイッチ動作が可能で、小型、軽量で高
信頼性の半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置を提供
できる。 また、構成要素が少ないので、コスト的に安くなり、経
済的であるという利点もある。
第１図は本発明の第１の実施例による半導体レーザ励起
固体ブルーレーザ装置を示す図、第２図一 １６ − は本発明の第２の実施例による半導体レーザ励起固体ブ
ルーレーザ装置を示す図、第３図は本発明の第３の実施
例による半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置を示す
図、第４図は本発明の第４の実施例による半導体レーザ
励起固体ブルーレーザ装置を示す図、第５図は本発明の
第５の実施例による半導体レーザ励起固体ブルーレーザ
装置を示す図、第６図は従来の半導体レーザ励起固体ブ
ルーレーザ装置の一例を示す図、第７図は従来の半導体
レーザ励起固体ブルーレーザ装置の他の例を示す図図で
ある。 １・・・半導体レーザ、２・・・集光レンズ、３・・・
自己高調波発生結晶、４・・・外部ミラー、５・・・Ｑ
スイッチ素子、１０・・・冷却器。
固体ブルーレーザ装置を示す図、第２図一 １６ − は本発明の第２の実施例による半導体レーザ励起固体ブ
ルーレーザ装置を示す図、第３図は本発明の第３の実施
例による半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置を示す
図、第４図は本発明の第４の実施例による半導体レーザ
励起固体ブルーレーザ装置を示す図、第５図は本発明の
第５の実施例による半導体レーザ励起固体ブルーレーザ
装置を示す図、第６図は従来の半導体レーザ励起固体ブ
ルーレーザ装置の一例を示す図、第７図は従来の半導体
レーザ励起固体ブルーレーザ装置の他の例を示す図図で
ある。 １・・・半導体レーザ、２・・・集光レンズ、３・・・
自己高調波発生結晶、４・・・外部ミラー、５・・・Ｑ
スイッチ素子、１０・・・冷却器。
Claims (6)
- １． 所定の波長帯のブルーレーザ光を出射する半導体
レーザ励起固体ブルーレーザ装置において、励起用レー
ザ光を出射する半導体レーザと、該励起用レーザ光によ
って励起され、前記所定の波長に等しい第２高調波の波
長をもつ高調波レーザ光を発する自己高調波発生結晶と
を有し、前記高調波レーザ光を前記ブルーレーザ光とし
て出射することを特徴とする半導体レーザ励起固体ブル
ーレーザ装置。 - ２． 前記所定の波長帯が０．４５μｍ帯である請求項
１記載の半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置。 - ３． 前記半導体レーザ光を前記自己高調波発生結晶に
集光するための集光レンズを有する請求項１記載の半導
体レーザ励起固体ブルーレーザ装置。 - ４． 前記自己高調波発生結晶を冷却するための冷却器
を有する請求項１記載の半導体レーザ励起固体ブルーレ
ーザ装置。 - ５． 前記自己高調波発生結晶から出射される前記高調
波レーザ光を前記ブルーレーザ光として出射するための
外部ミラーを有する請求項１記載の半導体レーザ励起固
体ブルーレーザ装置。 - ６． 前記自己高調波発生結晶と前記外部ミラーとの間
にＱスイッチ素子が配置されている請求項５記載の半導
体レーザ励起固体ブルーレーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2297208A JPH04171779A (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置 |
| US07/786,387 US5222088A (en) | 1990-11-05 | 1991-11-01 | Solid-state blue laser device capable of producing a blue laser beam having high power |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2297208A JPH04171779A (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04171779A true JPH04171779A (ja) | 1992-06-18 |
Family
ID=17843584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2297208A Pending JPH04171779A (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5222088A (ja) |
| JP (1) | JPH04171779A (ja) |
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| JP2006248191A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Asahi Kasei Chemicals Corp | シート状あるいは円筒状の樹脂製印刷基材の製造方法 |
| JP2008000938A (ja) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Asahi Kasei Chemicals Corp | シート状又は円筒状印刷基材の製造方法 |
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|---|---|
| US5222088A (en) | 1993-06-22 |
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