JPH0575188A - レーザダイオード励起固体レーザ装置 - Google Patents

レーザダイオード励起固体レーザ装置

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JPH0575188A JP3237540A JP23754091A JPH0575188A JP H0575188 A JPH0575188 A JP H0575188A JP 3237540 A JP3237540 A JP 3237540A JP 23754091 A JP23754091 A JP 23754091A JP H0575188 A JPH0575188 A JP H0575188A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】従来、発振媒体の単位体積当たりの出力限界が
媒体中の活性化イオンの濃度で決められていた固体レー
ザにおいて、この限界以上の出力が得られるレーザ装置
を構成する。 【構成】光共振器を形成できる共振器内の場所以外で励
起された発振媒体を、レーザ遷移の始準位の寿命以内の
時間内に光共振器内の場所に移動させてレーザ発振に寄
与させる手段を有するレーザ装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザダイオードで固体
の発振媒体を励起してレーザ発振を行わせる固体レーザ
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザダイオード励起固体レーザ装置は
励起光のスペクトルを発振媒体のレーザ発振にあずかる
吸収バンドに合致させることができることから、励起入
力に対するレーザ発振効率が高く、レーザ発振にあずか
らない励起光吸収が少ないために発振媒体の中心部の温
度上昇によるレンズ効果を抑えられる結果、高出力で単
一横モード発振が得られる、小型、軽量、励起部の寿命
が長い、などの特徴を持つため多くの研究、開発が行わ
れている。
【０００３】しかしながら、現在のところ（１）励起源
であるレーザダイオードの出力が低く、（２）とくに発
振媒体としてＮｄ3+をドープしたＹＡＧ結晶を用いた場
合に吸収にあずかるＮｄ3+をＹＡＧ結晶中にドープする
量が限られるために吸収係数が小さく、大きなレーザ出
力を得るのが難しい。これらの技術的困難を克服するた
めに従来、主として（Ａ）発振効率や励起光の吸収係数
の大きな発振媒体の開発、（Ｂ）レーザダイオードの出
力を発振媒体に有効に吸収させるための励起方式の開
発、が行われて来た。このうち後者の励起方式に関する
開発では上記（１）の困難を克服するために複数のレー
ザダイオードをいかに発振媒体の結晶に配列し、また上
記（２）の困難を克服するためにこの励起光をいかに長
い光路長で発振媒体に吸収させるかの観点から行われて
来た。
【０００４】図２はこれらの観点から開発された励起方
式の従来例を示すもので、複数個のレーザダイオード１
の出力をバンドルファイバ２でレンズ３の焦点に集めこ
の励起光をレンズ４で発振媒体５に集光する。この方式
は発振媒体の端面から励起を行うために端面励起方式と
呼ばれ、励起領域と発振モード領域とを一致させやすい
ため単一横モードで高出力が得やすく、本例では上記
（１）の問題点も解決され、また発振媒体の長い方向か
ら励起光を入射させるため上記（Ｂ）の目的も達成され
る方式である。
【０００５】図３は他の従来例を示すもので、複数のレ
ーザダイオードからなるダイオードバー６からの励起光
はファイバーレンズ７で集光されて３×５×２０ｍ／ｍ
の大きさを持つＮｄ3+ＹＡＧ結晶で成る発振媒体５の５
ｍ／ｍの辺を吸収長さとする方向から照射される。レー
ザダイオードが照射される面はＹＡＧレーザ光の発振波
長である１．０６μｍを全反射し、励起光の０．８μｍ
を透過するコーティングが施されている。光共振器はミ
ラー８，９で構成され、発振媒体中の長い光路１０のレ
ーザ光軸によって高出力のレーザ光が得られるものであ
る。この励起方式は発振媒体の側面から励起が行われる
ため側面励起方式と呼ばれ多数のレーザダイオードで励
起出来る構造であるため高出力のレーザ光が得られやす
いとされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上でのべた端面励起
および側面励起方式のいずれの場合も、励起される発振
媒体の形状を工夫し、さらに励起源であるレーザダイオ
ードの配置を発振媒体の形状との関係でＸ，Ｙ，Ｚの空
間上で勘案し、またスケールアップして高出力のレーザ
光を得ようとするもので、発振媒体の単位体積当たりの
レーザ出力の上限値は、例えばＮｄ3+ドープのＹＡＧ結
晶の場合、結晶中のＮｄ3+の濃度で決められ、上記の励
起方式を工夫してもこれ以上の出力は得られない。通常
ＹＡＧ結晶中のＮｄ3+の濃度は高々数％である。近年Ｎ
ｄ3+の濃度がこれより大きくとれる母材としてＬｉＮｄ
Ｐ4 Ｏ14などの結晶が開発されているがこの場合も発振
媒体の単位体積当たりのレーザ出力の上限値がこの濃度
で決められることには変わりはない。
【０００７】本発明は、このように発振媒体の単位体積
当たりのレーザ出力がレーザ遷移にあずかる能動イオン
の濃度でその上限値を決められ、これ以上の値が得られ
ない従来技術を解決するためになされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の技術課題
を解決するために、従来Ｘ，Ｙ，Ｚの空間上で発振媒体
の形状と励起源であるレーザダイオードの配置を工夫し
てレーザ出力の増大を図っていたものに時間のパラメー
タを導入する。すなわち、本発明では光共振器以外の部
所で励起された発振媒体を、励起開始の時刻からレーザ
発振の上準位の寿命以内の時間に光共振器内に持ち込み
発振に寄与させることにより、光共振器中にしめる発振
媒体の単位体積当たり、および単位時間当たりのレーザ
出力の増大を図るものである。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を図面を参照
しながら説明する。
【００１０】図１（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例を
示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は紙面下方から見た
図である。この図で１１は円盤状の発振媒体で、この発
振媒体の中心にはこれを回転させるためのモータ１２が
取付けられている。１３、１４はそれぞれ光共振器を構
成するための全反射および部分透過のミラーである。１
５は励起用のレーザダイオードを、１６はこの励起光を
２回の発振媒体への通過で吸収量を上げるためにレーザ
ダイオード光の波長に対して全反射するコートを施した
ミラーである。
【００１１】レーザダイオード群は発振媒体に対する吸
収長を長くするために、発振媒体に対して斜めに入射さ
れる。この角度はミラー１６で反射され、発振媒体１１
で吸収されるレーザダイオード光のビームの大きさと場
所が光共振器用のミラー１３と１４で決められる大きさ
以内および場所に一致するように、レーザダイオード１
５からミラー１６までの距離とレーザダイオード１５の
ビーム広がり角で決められる。光共振器用ミラーが設置
されている場所に相当し、発振に寄与する発振媒体の円
周にそって並べ得るレーザダイオード１５の数ｎはレー
ザダイオードの外形大きさ１、発振媒体のレーザ上準位
の寿命ｔ、円盤状発振媒体の半径ｒおよび発振媒体を回
転するためのモータ１２の回転数ｗを用いると、最初の
レーザダイオードで励起された部分がレーザ遷位の上準
位の寿命以内に発振を行う場所に持ち込む必要があるこ
とから以下のように決められる。
【００１２】ｎ〈ｔｒｗ／ｌ ここでｗの到達できる最高値は発振媒体の径と厚みによ
って変化する。
【００１３】
【発明の効果】本発明によって発振媒体の単位体積当た
りのレーザ出力が発振媒体中の活性イオン濃度で決めら
れる従来の問題が解決される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図。
【図２】従来のレーザダイオード励起固体レーザ装置の
構成例を示す図。
【図３】他の従来におけるレーザダイオード励起固体レ
ーザ装置の構成例を示す図。
【符号の説明】
１ レーザダイオード ２ バンドルファイバ ３，４ レンズ ５ 発振媒体 ６ ダイオードバー ７ ファイバーレンズ ８，９ 光共振器用ミラー １０ 光路 １１ 発振媒体 １２ モータ １３ 光共振器用全反射ミラー １４ 光共振器用出力ミラー １５ 励起用レーザダイオード １６ レーザダイオード用反射ミラー。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ発振を行うための光共振器、光励
    起を行うための励起光源、およびこれによって励起され
    る固体の発振媒体からなる固体レーザ装置において、光
    共振器を形成できる共振器内の場所以外で励起光源によ
    って光励起された発振媒体を、レーザ遷移の始準位の寿
    命以内の時間内に前記共振器内の場所に移動させてレー
    ザ発振に寄与させる手段を有することを特徴とするレー
    ザダイオード励起固体レーザ装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の固体レーザ装置におい
    て、固体発振媒体を円盤状とし、この発振媒体の中心に
    モータを付加して回転させ、発振媒体の円周の一部分を
    一対のミラーで挟んで光共振器を形成し、この部分より
    回転の逆方向に円周上に複数個のレーザダイオードを並
    べたことを特徴とするレーザダイオード励起固体レーザ
    装置。
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