JPH04268777A - 半導体レーザ励起固体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ励起固体レーザ装置およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH04268777A JPH04268777A JP3030029A JP3002991A JPH04268777A JP H04268777 A JPH04268777 A JP H04268777A JP 3030029 A JP3030029 A JP 3030029A JP 3002991 A JP3002991 A JP 3002991A JP H04268777 A JPH04268777 A JP H04268777A
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- JP
- Japan
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- laser
- semiconductor laser
- solid
- lens
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- Pending
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ディスクの記録再生や
レーザプリンタまたはレーザ応用計測などに用いられる
超小型の半導体レーザ励起固体レーザ装置およびその製
造方法に関する。
レーザプリンタまたはレーザ応用計測などに用いられる
超小型の半導体レーザ励起固体レーザ装置およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体レーザ媒質の励起には従来アークラ
ンプやフラッシュランプなどが用いられてきたが、励起
効率がよくないためにレーザ全体の効率は悪く、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と
もない、半導体レーザ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励起波長を合わせるこ
とができるので、励起効率は非常によくなる。しかも余
分なスペクトルの吸収による発熱がないために、放熱も
容易になり小型で高効率の固体レーザが実現できる。
ンプやフラッシュランプなどが用いられてきたが、励起
効率がよくないためにレーザ全体の効率は悪く、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と
もない、半導体レーザ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励起波長を合わせるこ
とができるので、励起効率は非常によくなる。しかも余
分なスペクトルの吸収による発熱がないために、放熱も
容易になり小型で高効率の固体レーザが実現できる。
【０００３】一方、ＫＴｉＯＰＯ４（以下ＫＴＰと記す
）結晶などの非線形光学結晶を用いて固体レーザからの
赤外光を高調波に変換し、緑色や青色の可視領域のレー
ザ光を得る方法も従来から知られており、先述の半導体
レーザ励起による固体レーザ光の高調波を利用する試み
もなされている。
）結晶などの非線形光学結晶を用いて固体レーザからの
赤外光を高調波に変換し、緑色や青色の可視領域のレー
ザ光を得る方法も従来から知られており、先述の半導体
レーザ励起による固体レーザ光の高調波を利用する試み
もなされている。
【０００４】図３は従来の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の部分切り欠き図である。図３において、１は固体
レーザ媒質であるネオジムを含有するイットリウム・バ
ナジウム・オキサイド（以下Ｎｄ：ＹＶＯ４と記す）マ
イクロチップ、２は非線形光学結晶であるＫＴＰ結晶、
３は励起光源となる半導体レーザチップ、５は出力を調
整するためのＰＩＮフォトダイオード、６はステム、７
は収納容器（以下パッケージと称す）、８はガラス窓で
ある。このようにＮｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ１、Ｋ
ＴＰ結晶２、半導体レーザチップ３およびＰＩＮフォト
ダイオード５がパッケージ７内に収められている。さら
に、内部を密封するためにガラス窓８がパッケージ７の
前面に取り付けてある。Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの共振器
はＮｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ１の励起側端面とＫＴ
Ｐ結晶２の出射側端面との間で形成されている。半導体
レーザチップ３は、Ｎｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ１の
端面に密着させてあり、半導体レーザ光が広がる前にＮ
ｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ１を十分励起できるように
なっている。励起されたＮｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ
１からは波長１．０６４μｍのレーザ光が生じるが、そ
のレーザ光をＫＴＰ結晶２により第２高調波である波長
０．５３μｍのグリーン光に変換している。
装置の部分切り欠き図である。図３において、１は固体
レーザ媒質であるネオジムを含有するイットリウム・バ
ナジウム・オキサイド（以下Ｎｄ：ＹＶＯ４と記す）マ
イクロチップ、２は非線形光学結晶であるＫＴＰ結晶、
３は励起光源となる半導体レーザチップ、５は出力を調
整するためのＰＩＮフォトダイオード、６はステム、７
は収納容器（以下パッケージと称す）、８はガラス窓で
ある。このようにＮｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ１、Ｋ
ＴＰ結晶２、半導体レーザチップ３およびＰＩＮフォト
ダイオード５がパッケージ７内に収められている。さら
に、内部を密封するためにガラス窓８がパッケージ７の
前面に取り付けてある。Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの共振器
はＮｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ１の励起側端面とＫＴ
Ｐ結晶２の出射側端面との間で形成されている。半導体
レーザチップ３は、Ｎｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ１の
端面に密着させてあり、半導体レーザ光が広がる前にＮ
ｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ１を十分励起できるように
なっている。励起されたＮｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ
１からは波長１．０６４μｍのレーザ光が生じるが、そ
のレーザ光をＫＴＰ結晶２により第２高調波である波長
０．５３μｍのグリーン光に変換している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の装置の構成では、出射されるグリーンレーザ光が
数ｍｒａｄの広がり角で出射されるという課題を有して
いた。
従来の装置の構成では、出射されるグリーンレーザ光が
数ｍｒａｄの広がり角で出射されるという課題を有して
いた。
【０００６】本発明は上記従来の課題を解決するもので
、任意の距離に焦点を結ぶレーザ光を出射する半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
、任意の距離に焦点を結ぶレーザ光を出射する半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置は、パッケ
ージ前面のガラス窓の替わりに、レンズを取り付けた構
成を有している。
に本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置は、パッケ
ージ前面のガラス窓の替わりに、レンズを取り付けた構
成を有している。
【０００８】
【作用】この構成によって、レーザ装置の外部にレンズ
を設けることなく任意の距離にレーザ光の焦点を結ぶこ
とができるため、部品数を減らすことができ、応用上便
利である。
を設けることなく任意の距離にレーザ光の焦点を結ぶこ
とができるため、部品数を減らすことができ、応用上便
利である。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例における半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置の部分切欠き図である。図３に
示した従来例と同一箇所には同一符号を付し、その詳細
説明を省略する。図１に示すように、パッケージ７内に
Ｎｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ１、ＫＴＰ結晶２、半導
体レーザチップ３および出力を調整するＰＩＮフォトダ
イオード５が収められている。半導体レーザチップ３は
Ｎｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ１の端面に密着させてあ
り、半導体レーザ光が広がる前にＮｄ：ＹＶＯ４マイク
ロチップ１を軸方向から十分励起できるようになってい
る。Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの共振器は、Ｎｄ：ＹＶＯ４
マイクロチップ１の励起側端面とＫＴＰ結晶２の出射側
端面の間で形成されている。励起されたＮｄ：ＹＶＯ４
マイクロチップ１からは波長１．０６４μｍのレーザ光
が生じるが、そのレーザ光をＫＴＰ結晶２により第２高
調波である波長０．５３μｍのグリーン光に変換してい
る。変換されたグリーン光は前面に取り付けたレンズ４
により集光され、任意の距離に焦点を結ぶことができる
。
ーザ励起固体レーザ装置の部分切欠き図である。図３に
示した従来例と同一箇所には同一符号を付し、その詳細
説明を省略する。図１に示すように、パッケージ７内に
Ｎｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ１、ＫＴＰ結晶２、半導
体レーザチップ３および出力を調整するＰＩＮフォトダ
イオード５が収められている。半導体レーザチップ３は
Ｎｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ１の端面に密着させてあ
り、半導体レーザ光が広がる前にＮｄ：ＹＶＯ４マイク
ロチップ１を軸方向から十分励起できるようになってい
る。Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの共振器は、Ｎｄ：ＹＶＯ４
マイクロチップ１の励起側端面とＫＴＰ結晶２の出射側
端面の間で形成されている。励起されたＮｄ：ＹＶＯ４
マイクロチップ１からは波長１．０６４μｍのレーザ光
が生じるが、そのレーザ光をＫＴＰ結晶２により第２高
調波である波長０．５３μｍのグリーン光に変換してい
る。変換されたグリーン光は前面に取り付けたレンズ４
により集光され、任意の距離に焦点を結ぶことができる
。
【００１１】図２にレンズとして凸レンズ４ａまたはフ
レネルレンズ４ｂを取り付けた例を示す。図２（ａ）は
前面に凸レンズ４ａを取り付けたパッケージ内の断面図
、図２（ｂ）は前面にフレネルレンズ４ｂを取り付けた
パッケージの断面図である。
レネルレンズ４ｂを取り付けた例を示す。図２（ａ）は
前面に凸レンズ４ａを取り付けたパッケージ内の断面図
、図２（ｂ）は前面にフレネルレンズ４ｂを取り付けた
パッケージの断面図である。
【００１２】次に本発明の一実施例における半導体レー
ザ励起固体レーザ装置の製造方法について、図１を参照
して説明する。まず、ステム６に固定された半導体レー
ザチップ３、Ｎｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ１およびＫ
ＴＰ結晶２を取り付け、次に前面にレンズ４を取り付け
た筒状のパッケージ７をステム６に取り付ける。Ｎｄ：
ＹＶＯ４マイクロチップ１はＹＶＯ４中のＮｄ濃度が２
％で、大きさは直径２ｍｍ、厚さ１ｍｍのチップである
。このマイクロチップ１の励起側端面は曲率半径１０ｍ
ｍの凸型で、その反対側の端面は平面である。ＫＴＰ結
晶２は、直径２ｍｍ、長さ５ｍｍの円柱状であり、両端
面は平面である。また、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの共振器
を形成するために、マイクロチップ１の励起側端面とＫ
ＴＰ結晶２の出射側端面に、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの基
本波長１．０６μｍに対して高反射（ＨＲ）コーティン
グを施した。 そして、励起効率を高めるために、励起側端面に励起波
長０．８０８μｍに対して無反射（ＡＲ）コーティング
を施した。また、ＫＴＰ結晶２内で変換された第２高調
波光が前面から効率よく出射されるように、出射側端面
に波長０．５３μｍに対してＡＲコーティングを施した
。
ザ励起固体レーザ装置の製造方法について、図１を参照
して説明する。まず、ステム６に固定された半導体レー
ザチップ３、Ｎｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ１およびＫ
ＴＰ結晶２を取り付け、次に前面にレンズ４を取り付け
た筒状のパッケージ７をステム６に取り付ける。Ｎｄ：
ＹＶＯ４マイクロチップ１はＹＶＯ４中のＮｄ濃度が２
％で、大きさは直径２ｍｍ、厚さ１ｍｍのチップである
。このマイクロチップ１の励起側端面は曲率半径１０ｍ
ｍの凸型で、その反対側の端面は平面である。ＫＴＰ結
晶２は、直径２ｍｍ、長さ５ｍｍの円柱状であり、両端
面は平面である。また、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの共振器
を形成するために、マイクロチップ１の励起側端面とＫ
ＴＰ結晶２の出射側端面に、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの基
本波長１．０６μｍに対して高反射（ＨＲ）コーティン
グを施した。 そして、励起効率を高めるために、励起側端面に励起波
長０．８０８μｍに対して無反射（ＡＲ）コーティング
を施した。また、ＫＴＰ結晶２内で変換された第２高調
波光が前面から効率よく出射されるように、出射側端面
に波長０．５３μｍに対してＡＲコーティングを施した
。
【００１３】ＫＴＰ結晶２から出射されるグリーン光の
ビーム形状はＴＥＭＯＯであるため、円形で、波長が０
．５３２μｍに固定されており、かつ広がり角もＹＶＯ
４レーザの共振器長と曲率とで決まるため、パッケージ
７の前面に取り付けるレンズ４の焦点距離は使用したい
焦点距離に合わせて任意に設計することができる。焦点
距離が近い場合、図２（ａ）の凸レンズ４ａでは厚さが
厚くなるが、図２（ｂ）に示すようにフレネルレンズ４
ｂを使用すれば薄くすることができる。また出射光を平
行光になるようにすれば、応用上便利である。
ビーム形状はＴＥＭＯＯであるため、円形で、波長が０
．５３２μｍに固定されており、かつ広がり角もＹＶＯ
４レーザの共振器長と曲率とで決まるため、パッケージ
７の前面に取り付けるレンズ４の焦点距離は使用したい
焦点距離に合わせて任意に設計することができる。焦点
距離が近い場合、図２（ａ）の凸レンズ４ａでは厚さが
厚くなるが、図２（ｂ）に示すようにフレネルレンズ４
ｂを使用すれば薄くすることができる。また出射光を平
行光になるようにすれば、応用上便利である。
【００１４】励起用の半導体レーザチップ３には、波長
０．８０８μｍの単一横モード高出力半導体レーザを用
いた。この半導体レーザは出力３００ｍＷまで安定なモ
ードで動作するために、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザとの軸方
向での結合効率がよく、高い励起効率を得ることができ
る。半導体レーザチップ３からの励起入力が２５０ｍＷ
の時に、１０ｍＷのグリーンレーザ光が得られた。また
このときの相対強度雑音（ＲＩＮ）は、−１４５ｄＢ／
Ｈｚであった。
０．８０８μｍの単一横モード高出力半導体レーザを用
いた。この半導体レーザは出力３００ｍＷまで安定なモ
ードで動作するために、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザとの軸方
向での結合効率がよく、高い励起効率を得ることができ
る。半導体レーザチップ３からの励起入力が２５０ｍＷ
の時に、１０ｍＷのグリーンレーザ光が得られた。また
このときの相対強度雑音（ＲＩＮ）は、−１４５ｄＢ／
Ｈｚであった。
【００１５】なお、本発明には、固体レーザ媒質にはＮ
ｄ：ＹＶＯ４を、非線形光学結晶にはＫＴＰ結晶をそれ
ぞれ用いたが、他のレーザ媒質、他の非線形光学結晶を
用いても同様の効果がある。また、固体レーザ媒質と非
線形光学結晶の機能を兼ねた自己高調波固体レーザ媒質
（たとえばＮＹＡＢ）を用いても同様の効果がある。
ｄ：ＹＶＯ４を、非線形光学結晶にはＫＴＰ結晶をそれ
ぞれ用いたが、他のレーザ媒質、他の非線形光学結晶を
用いても同様の効果がある。また、固体レーザ媒質と非
線形光学結晶の機能を兼ねた自己高調波固体レーザ媒質
（たとえばＮＹＡＢ）を用いても同様の効果がある。
【００１６】
【発明の効果】以上のように本発明は、収納容器の前面
にレンズを取り付けることにより、外部にレンズを取り
付けることなく出射光を任意の距離に集光することがで
きる、小型で、光学系の調整が容易な半導体レーザ励起
固体レーザ装置を実現できるものである。
にレンズを取り付けることにより、外部にレンズを取り
付けることなく出射光を任意の距離に集光することがで
きる、小型で、光学系の調整が容易な半導体レーザ励起
固体レーザ装置を実現できるものである。
【図１】本発明の一実施例における半導体レーザ励起固
体レーザ装置の部分切欠き図
体レーザ装置の部分切欠き図
【図２】（ａ）は前面に凸レンズを取り付けたパッケー
ジ内の断面図 （ｂ）は前面にフレネルレンズを取り付けたパッケージ
の断面図
ジ内の断面図 （ｂ）は前面にフレネルレンズを取り付けたパッケージ
の断面図
【図３】従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置の部分
切欠き図
切欠き図
１ Ｎｄ：ＹＶＯ４マイクロチップ（固体レーザ媒質
）２ ＫＴＰ結晶（非線形光学結晶） ３ 半導体レーザチップ ４ レンズ ６ ステム（収納容器） ７ パッケージ（収納容器）
）２ ＫＴＰ結晶（非線形光学結晶） ３ 半導体レーザチップ ４ レンズ ６ ステム（収納容器） ７ パッケージ（収納容器）
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも非線形光学結晶と固体レーザ媒
質と半導体レーザチップとを同一収納容器内に収納し、
かつ前記収納容器の前面にレンズを取り付けた半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置。 - 【請求項２】少なくとも自己高調波機能を有する固体レ
ーザ媒質と半導体レーザチップとを同一収納容器内に収
納し、かつ前記収納容器の前面にレンズを取り付けた半
導体レーザ励起固体レーザ装置。 - 【請求項３】半導体レーザチップを取り付けたステムに
少なくとも非線形光学結晶と固体レーザ媒質とを取り付
けた後、前面にレンズを取り付けたキャップで前記半導
体レーザチップを封入することを特徴とする半導体レー
ザ励起固体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項４】半導体レーザチップを取り付けたステムに
少なくとも自己高調波機能を有する固体レーザ媒質を取
り付けた後、前面にレンズを取り付けたキャップで前記
半導体レーザチップを封入することを特徴とする半導体
レーザ励起固体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3030029A JPH04268777A (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3030029A JPH04268777A (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04268777A true JPH04268777A (ja) | 1992-09-24 |
Family
ID=12292396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3030029A Pending JPH04268777A (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04268777A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004088129A (ja) * | 2003-12-08 | 2004-03-18 | Sony Corp | レーザ光発生装置 |
-
1991
- 1991-02-25 JP JP3030029A patent/JPH04268777A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004088129A (ja) * | 2003-12-08 | 2004-03-18 | Sony Corp | レーザ光発生装置 |
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