JPH0529694A - レーザ装置 - Google Patents

レーザ装置

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JPH0529694A
JPH0529694A JP18605391A JP18605391A JPH0529694A JP H0529694 A JPH0529694 A JP H0529694A JP 18605391 A JP18605391 A JP 18605391A JP 18605391 A JP18605391 A JP 18605391A JP H0529694 A JPH0529694 A JP H0529694A
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JP
Japan
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laser beam
mirror
wavelength
laser
converted
Prior art date
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Pending
Application number
JP18605391A
Other languages
English (en)
Inventor
Kimiharu Yasui
公治 安井
Akira Ishimori
彰 石森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH0529694A publication Critical patent/JPH0529694A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高出力で品質の良い変換波長レーザビームを
得る。 【構成】 レーザビームを反射させる第一のミラー1、
一部にレーザビーム透過部20を備える第二のミラー
2、上記第二のミラーのレーザビーム透過部に配置され
基本波長レーザビームを波長変換する波長変換素子5、
上記基本波長レーザビームのほとんどを反射させると共
に上記波長変換素子により波長変換された変換波長レー
ザビームのほとんどを通過させる波長選択光学薄膜30
を備える第三のミラー3、および上記第一のミラーと第
三のミラー間のいずれかの位置に配置され上記基本波長
レーザビームを発生するレーザ媒質4を具備し、基本波
長レーザビームを共振器内に閉じ込め、波長変換された
レーザビームを外部にレーザビーム70として取り出す
ように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、品質の良い高出力の
波長変換されたレーザビームを発生するレーザ装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図12は、例えば刊行物(Yariv著、
「光エレクトロニクスの基礎」、丸善、p.273)に
示された従来のレーザ装置を示す断面図である。図にお
いて、1は全反射ミラーすなわち第一のミラー、3は反
射ミラーすなわち第三のミラー、4はレーザ媒質であり
例えばランプにより励起された固体素子でヤグレーザを
例にとればNd: YAG(Yttrium Aluminum Garnet)固体素
子、5は波長変換素子であり例えば入射光に対して非線
形効果を示す固体素子で、ヤグレーザでの応用を例に取
るとたとえばKTP(Potassium Titanyl Phosphate)、7は
第一,第三のミラー1、3により構成されたレーザ共振
器内に発生したレーザビーム、30はレーザ媒質4によ
り発生した基本波長レーザビーム7のほとんどを反射さ
せ、レーザビーム7のうち波長変換素子5により波長変
換された変換波長レーザビームのほとんどを透過させる
ように構成された波長選択光学薄膜、70は外部に取り
出された波長変換されたレーザビーム、100は外枠で
ある。
【0003】従来のレーザ装置は上記のように構成さ
れ、レーザ媒質4により発生したレーザビーム7を第一
のミラー1と第三のミラー3により構成される共振器内
に閉じ込め高輝度のレーザビームを共振器内に発生さ
せ、その高輝度レーザビームを共振器内の波長変換素子
5により波長変換し、波長変換したレーザビームのほと
んどを共振器ミラー3より外部に取り出すようになって
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のレ
ーザ装置で高出力の波長変換されたレーザビームを外部
に取り出そうとすると、共振器内に閉じ込めるレーザパ
ワーを大きくする必要があり、そのためにはレーザ媒質
4に投入するエネルギーを大きくすればよいが、一定の
大きさのレーザ媒質4に投入できるエネルギーの大きさ
には限度があるため、結局レーザ媒質4を大きくして投
入エネルギーを増やし、結果共振器内のレーザビームパ
ワーを大きくすることになる。しかしながら、共振器内
のレーザ媒質4の大きさの増大は、共振器内に発生する
レーザビームのビーム品質の悪化を意味する。このよう
に従来のレーザ装置において高出力の波長変換されたレ
ーザビームを外部に取り出そうとしてレーザ媒質4を大
きくすると、共振器内に発生するビーム品質の悪化を招
き、高出力でかつ品質の良いレーザビームを得ることは
できなかった。
【0005】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、高出力でかつ品質の良い変換波
長レーザビームを得ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザ装
置は、レーザビームを反射させる第一のミラー、一部に
レーザビーム透過部を備える第二のミラー、上記第二の
ミラーのレーザビーム透過部に配置され基本波長レーザ
ビームを波長変換する波長変換素子、上記基本波長レー
ザビームのほとんどを反射させると共に上記波長変換素
子により波長変換された変換波長レーザビームのほとん
どを通過させる波長選択光学薄膜を備える第三のミラ
ー、および上記第一のミラーと第三のミラー間のいずれ
かの位置に配置され上記基本波長レーザビームを発生す
るレーザ媒質を具備するものである。
【0007】また、第一、第二および第三のミラーのう
ちの少なくとも一つは波長変換素子の端面に光学薄膜を
形成して構成されるものである。
【0008】さらに、第二のミラーと第三のミラーの間
の距離を調整する手段を設けたものである。
【0009】また、第二のミラーの透過部を除く部分に
レーザビーム無反射コーティングを施し、上記透過部に
波長変換素子を配置したものである。
【作用】上記のように構成されたレーザ装置において
は、第一のミラー、一部にレーザビーム透過部を備えた
第二のミラーならびに第二のミラー外面に備えられた第
三の反射ミラーからなるレーザ共振器内に配置されたレ
ーザ媒質から発生された基本波長レーザビームは、共振
器内に閉じ込められて高い輝度となり、第二のミラーの
一部に備えられたレーザビーム透過部から、その高い輝
度の基本波長レーザビームのうち品質の良い一部分のみ
が、第二のミラーと第三のミラーとの間に備えられた波
長変換素子に導かれ波長変換され、第三のミラー上に備
えられた光学薄膜の作用により、波長変換されたレーザ
ビームのほとんどが外部に取り出される。一方、波長変
換されないレーザビームは、同じく第三のミラー上に備
えられた光学薄膜の作用により、そのほとんどが反射さ
れ、共振器内に戻されて再びレーザ媒質により増幅され
る。
【0010】また、波長変換素子の端面に光学薄膜を形
成して構成された第一、第二または第三のミラーは、共
振器内に閉じ込められるレーザビームの損失を減少させ
ると共に部品点数を減らすことにより安価で安定なレー
ザ装置の動作が期待できる。
【0011】また、第二のミラーと第三のミラーの間の
距離を調整する手段は、共振器内のビーム形状を調整で
き、効率の良い波長変換を実現することができる。
【0012】さらに、第二のミラーの透過部を除く部分
にレーザビーム無反射コーティングを施し、上記透過部
に波長変換素子を配置すれば、ミラーの調整箇所が減っ
て簡単になると共に、動作が安定する。
【実施例】実施例1.図1はこの発明の一実施例を示す
断面図であり、1、3、4、7、30、70、100は
上記従来装置と全く同一のものである。2は中央部にレ
ーザビーム透過部20を備えた全反射ミラーすなわち第
二のミラーである。
【0013】上記のように構成されたレーザ装置におい
ては第一、第二、および第三のミラー1、2、3からな
る共振器内にレーザ媒質4の作用により発生したレーザ
ビーム70のうち、その中心部の品質の良い部分のみ
が、第二のミラー2上に備えられたレーザビーム透過部
20を通して、波長変換素子5に導かれることにより品
質の良い波長変換されたレーザビームに変換され、第三
のミラー3よりレーザビーム70として外部にとりださ
れる。また波長変換されなかったレーザビームは第三の
ミラー3により反射され、共振器中に戻されて再びレー
ザ媒質4により増幅され、共振器内のレーザビーム70
の強度向上に寄与する。
【0014】図2には第二のミラー2上の透過部20の
大きさd、レーザ媒質4の大きさφout と第三のミラー
3より取り出されるレーザビームの品質との関係を示
す。ここでビーム品質は発散角θとビームの大きさdと
の積により表しており、この値が小さいほどビーム品質
は良く、従ってレンズ等で集光した場合に小さく絞るこ
とができる。図2によれば、反射ミラーすなわち第二の
ミラー2上の透過部20の大きさdを小さくすることに
より比例的にビーム品質を向上させることができること
がわかる。
【0015】実施例2.なお上記実施例ではレーザビー
ム透過部20は第二のミラー2の中央部に設けられた穴
状のものを示したが、図3に示すようにレーザミラー2
の中央部のみに光学薄膜の一種である無反射膜21を施
して構成してもよい。
【0016】実施例3.図4、5、6にそれぞれ示すこ
の発明の他の実施例では第二のミラー2および第三のミ
ラー3の少なくとも一方を波長変換素子5の端面に光学
薄膜21,30を形成して構成している。すなわち図4
の実施例では波長変換素子5の端面に光学薄膜30を形
成して第三のミラーを構成し、図5の実施例では波長変
換素子5の端面に光学薄膜21を形成して第二のミラー
を構成し、図6の実施例では波長変換素子5の両端面に
光学薄膜21,30をそれぞれ形成して第二および第三
のミラーを構成している。こうすれば、共振器内を往復
するレーザビームが波長変換素子5の端面を通過するこ
とによる損失を低減することができ、さらに部品点数を
減らすことにより安価で安定なレーザ装置の動作が期待
できる。
【0017】実施例4.図7は第二のミラー2と第三の
ミラー3の間の距離を調整する手段、例えば電圧を印加
することによりその長さを変化させることのできるピエ
ゾ素子8を付け加えている。この調整手段によれば、ミ
ラー1、2間で共振するレーザビームとミラー1、3間
で共振するレーザビーム間の干渉状況を調整することが
でき、これにより共振器内に発生するビームの強度分布
を変化させて、例えば第二のミラー2中央部の透過部2
0を通過するレーザビームの強度を高めることができ、
従って効率の良い波長変換を実現することができる。
【0018】図8にはビーム形状の計算例を示す。図中
(a)の例ではミラー1、2間で共振するレーザビーム
とミラー1、3間で共振するレーザビーム間の位相差を
ゼロに設定しているため中央部に高い強度分布を持つビ
ームパターンが得られている。一方、図中(b)の例で
はミラー1、2間で共振するレーザビームとミラー1、
3間で共振するレーザビーム間の位相差を半波長に設定
しているが、この場合には中央の強度が下がってしまう
ことがわかる。
【0019】実施例5.図9には、共振器内にレンズ9
を挿入して波長変換素子5中のレーザビームの強度を高
めている。こうすれば効率の良い波長変換を実現するこ
とができる。
【0020】実施例6.図10、図11には、ミラー2
の透過部20を除く部分にレーザビーム無反射コーティ
ング31を施し、波長変換素子5を透過部20に埋め込
み、もしくは張り付けて構成している。こうすれば、透
過部20を通過するレーザビームとその周囲の通過しな
いレーザビームが同じ共振器ミラー1、3間で共振する
ことになり、従ってミラーの調整箇所が減り、簡単にな
ると共に、動作が安定する。
【0021】なお上記いずれの実施例においても、特に
説明しなかったが、光学素子のうち特に指示のない部分
にも、レーザビームが通過する部分には通常の光学素子
のように無反射薄膜21を施せば共振器内のロスが減少
し、効率の良い波長変換を実現することができる。
【0022】また、上記いずれの実施例においても、ミ
ラー1、2、3のうちいずれかをレーザ媒質4の端面に
光学薄膜を施して生成してもよい。この場合レーザ媒質
4端面でのロスが減少して共振器内のレーザビーム強度
が増大し、効率の良い波長変換を実現することができ
る。
【0023】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、レー
ザビームを反射させる第一のミラー、一部にレーザビー
ム透過部を備える第二のミラー、上記第二のミラーのレ
ーザビーム透過部に配置され基本波長レーザビームを波
長変換する波長変換素子、上記基本波長レーザビームの
ほとんどを反射させると共に上記波長変換素子により波
長変換された変換波長レーザビームのほとんどを通過さ
せる波長選択光学薄膜を備える第三のミラー、および上
記第一のミラーと第三のミラー間のいずれかの位置に配
置され上記基本波長レーザビームを発生するレーザ媒質
を具備するので、高出力でかつ品質の良い変換波長レー
ザビームが得られる。
【0024】また、第一、第二および第三のミラーのう
ちの少なくとも一つは波長変換素子の端面に光学薄膜を
形成して構成することにより、共振器内に閉じ込められ
るレーザビームの損失を減少させると共に部品点数を減
らすことにより安価で安定なレーザ装置の動作が期待で
きる。
【0025】また、第二のミラーと第三のミラーの間の
距離を調整することにより、共振器内のビーム形状を調
整でき、効率の良い波長変換を実現することができる。
【0026】さらに、第二のミラーの透過部を除く部分
にレーザビーム無反射コーティングを施し、上記透過部
に波長変換素子を配置すれば、ミラーの調整箇所が減っ
て簡単になると共に動作が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示す断面図である。
【図2】この発明の実施例1によるレーザ装置の動作を
説明する特性図である。
【図3】この発明の実施例2を示す断面図である。
【図4】この発明の実施例3の一例を示す断面図であ
る。
【図5】この発明の実施例3の一例を示す断面図であ
る。
【図6】この発明の実施例3の一例を示す断面図であ
る。
【図7】この発明の実施例4を示す断面図である。
【図8】この発明の実施例4によるレーザ装置の動作を
説明する波形図である。
【図9】この発明の実施例5の一例を示す断面図であ
る。
【図10】この発明の実施例6の一例を示す断面図であ
る。
【図11】この発明の実施例6の一例を示す断面図であ
る。
【図12】従来のレーザ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1 第一のミラー 2 第二のミラー 3 第三のミラー 4 レーザ媒質 5 波長変換素子 7 レーザビーム 70 レーザビーム 20 レーザビーム透過部 30 波長選択光学薄膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザビームを反射させる第一のミラ
    ー、一部にレーザビーム透過部を備える第二のミラー、
    上記第二のミラーのレーザビーム透過部に配置され基本
    波長レーザビームを波長変換する波長変換素子、上記基
    本波長レーザビームのほとんどを反射させると共に上記
    波長変換素子により波長変換された変換波長レーザビー
    ムのほとんどを通過させる波長選択光学薄膜を備える第
    三のミラー、および上記第一のミラーと第三のミラー間
    のいずれかの位置に配置され上記基本波長レーザビーム
    を発生するレーザ媒質を具備するレーザ装置。
  2. 【請求項2】 第一、第二および第三のミラーのうちの
    少なくとも一つは波長変換素子の端面に光学薄膜を形成
    して構成される請求項第1項記載のレーザ装置。
  3. 【請求項3】 第二のミラーと第三のミラーの間の距離
    を調整する手段を備えた請求項第1項または第2項記載
    のレーザ装置。
  4. 【請求項4】 第二のミラーの透過部を除く部分にレー
    ザビーム無反射コーティングを施し、上記透過部に波長
    変換素子を配置した請求項第1項記載のレーザ装置。
JP18605391A 1991-07-25 1991-07-25 レーザ装置 Pending JPH0529694A (ja)

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JP18605391A JPH0529694A (ja) 1991-07-25 1991-07-25 レーザ装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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