JPH0595145A - 固体レーザ装置 - Google Patents
固体レーザ装置Info
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- JPH0595145A JPH0595145A JP25347391A JP25347391A JPH0595145A JP H0595145 A JPH0595145 A JP H0595145A JP 25347391 A JP25347391 A JP 25347391A JP 25347391 A JP25347391 A JP 25347391A JP H0595145 A JPH0595145 A JP H0595145A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高効率で、部品点数が少なく、小型の和周波
発生レーザを提供することを目的としている。 【構成】 半導体レーザ２０と、励起光によって励起す
るレーザロット４０と、このレーザロット４０および非
線形光学素子３０を含む光共振器とを有する固体レーザ
装置であって、前記レーザロット４０および非線形光学
素子３０は、それぞれ、光軸に対して垂直に配置される
２つの端面４０ａ，４０ｂ、３０ａ、３０ｂを備え、こ
れらの端面の少なくともレンズの湾曲面としての非平面
部の加工を行い、励起光を共振器内に集束させるように
構成した。
発生レーザを提供することを目的としている。 【構成】 半導体レーザ２０と、励起光によって励起す
るレーザロット４０と、このレーザロット４０および非
線形光学素子３０を含む光共振器とを有する固体レーザ
装置であって、前記レーザロット４０および非線形光学
素子３０は、それぞれ、光軸に対して垂直に配置される
２つの端面４０ａ，４０ｂ、３０ａ、３０ｂを備え、こ
れらの端面の少なくともレンズの湾曲面としての非平面
部の加工を行い、励起光を共振器内に集束させるように
構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザからの出
力光によりレーザ媒質を励起させ、当該レーザ媒質から
レーザ光を発振せしめる固体レーザの装置に関する。
力光によりレーザ媒質を励起させ、当該レーザ媒質から
レーザ光を発振せしめる固体レーザの装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体レーザ装置としての和周波発
生レーザ装置の一例が図２に示される。図２に示される
ように該装置は、光軸５０上に配置されたレーザ媒質と
してのＮｄ：ＹＡＧ結晶５４を含む光共振器５２と、こ
の光共振器５２の手前に位置し、コリメート光学系を含
む励起レーザ（以下、単に励起用ＬＤと略す）５６と、
偏光ビームスプリッタ（以下、単にＰＢＳと略す）６０
と、集光レンズ系６２と、光軸５０と垂直にＰＢＳ６０
内で交差する光軸７０上に配置されたコリメート光学系
を含む基本波供給用半導体レーザ（以下、基本波用ＬＤ
と略す）５８を備えている。ここで前記光共振器は５２
は、入力ミラー６６と出力ミラー６８と、Ｎｄ：ＹＡＧ
結晶５４によって形成されており、この結晶５４と入力
ミラー６６との間に、非線形光学素子としてＫＴＰ（Ｋ
ＴｉＯＰＯ4 ）結晶６４が介在される。
生レーザ装置の一例が図２に示される。図２に示される
ように該装置は、光軸５０上に配置されたレーザ媒質と
してのＮｄ：ＹＡＧ結晶５４を含む光共振器５２と、こ
の光共振器５２の手前に位置し、コリメート光学系を含
む励起レーザ（以下、単に励起用ＬＤと略す）５６と、
偏光ビームスプリッタ（以下、単にＰＢＳと略す）６０
と、集光レンズ系６２と、光軸５０と垂直にＰＢＳ６０
内で交差する光軸７０上に配置されたコリメート光学系
を含む基本波供給用半導体レーザ（以下、基本波用ＬＤ
と略す）５８を備えている。ここで前記光共振器は５２
は、入力ミラー６６と出力ミラー６８と、Ｎｄ：ＹＡＧ
結晶５４によって形成されており、この結晶５４と入力
ミラー６６との間に、非線形光学素子としてＫＴＰ（Ｋ
ＴｉＯＰＯ4 ）結晶６４が介在される。
【０００３】この装置において、和周波は後述する過程
に従って発生する。すなわち、まず、励起用ＬＤ５６か
らの出力光２０１は、ＰＢＳ６０を透過し、集光レンズ
系６２で集光される。その後、このビームは入力ミラー
６６、ＫＴＰ６４を透過し、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶５４に入
射し、吸収される。この入射光によって励起されたＮ
ｄ：ＹＡＧ結晶５４は、誘導放出により、共振器内に定
在波２０３を生ずる。ここで、誘導放出による定在波２
０３は、ランダムな偏光を持ち、直線偏光とはなってい
ない。他方、基本波用ＬＤ５８からの出力光２０２は、
出力光２０１と垂直の偏光方向（ｓ偏光）を持ち、ＰＢ
Ｓ６０で反射され、ＫＴＰ６４に入射する。誘導放出に
よる定在波２０３が第１基本波、基本波用ＬＤ５６の出
力光２０２が第２基本波となり、この二つの基本波は、
ＫＴＰ６４内で混合され、和周波２０４が発生する。た
だし、誘導放出による定在波２０３のうち第１基本波と
して和周波混合に利用されるのは、基本波用ＬＤの出力
光２０２に対して垂直な偏光成分（ｐ偏光）のみであ
る。和周波混合される第１基本波２０３、第２基本波２
０２および和周波２０４のＫＴＰの結晶軸に対する偏光
方向は、図３に示される。ＫＴＰ６４内で発生した和周
波２０４は出力ミラー６８を透過して出力される。この
和周波の波長は、誘導放出による定在波２０３の波長が
１０６４ｎｍで、基本波用ＬＤの波長が８０８ｎｍの場
合、４５９ｎｍであり、青色となる。
に従って発生する。すなわち、まず、励起用ＬＤ５６か
らの出力光２０１は、ＰＢＳ６０を透過し、集光レンズ
系６２で集光される。その後、このビームは入力ミラー
６６、ＫＴＰ６４を透過し、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶５４に入
射し、吸収される。この入射光によって励起されたＮ
ｄ：ＹＡＧ結晶５４は、誘導放出により、共振器内に定
在波２０３を生ずる。ここで、誘導放出による定在波２
０３は、ランダムな偏光を持ち、直線偏光とはなってい
ない。他方、基本波用ＬＤ５８からの出力光２０２は、
出力光２０１と垂直の偏光方向（ｓ偏光）を持ち、ＰＢ
Ｓ６０で反射され、ＫＴＰ６４に入射する。誘導放出に
よる定在波２０３が第１基本波、基本波用ＬＤ５６の出
力光２０２が第２基本波となり、この二つの基本波は、
ＫＴＰ６４内で混合され、和周波２０４が発生する。た
だし、誘導放出による定在波２０３のうち第１基本波と
して和周波混合に利用されるのは、基本波用ＬＤの出力
光２０２に対して垂直な偏光成分（ｐ偏光）のみであ
る。和周波混合される第１基本波２０３、第２基本波２
０２および和周波２０４のＫＴＰの結晶軸に対する偏光
方向は、図３に示される。ＫＴＰ６４内で発生した和周
波２０４は出力ミラー６８を透過して出力される。この
和周波の波長は、誘導放出による定在波２０３の波長が
１０６４ｎｍで、基本波用ＬＤの波長が８０８ｎｍの場
合、４５９ｎｍであり、青色となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ごとく従来技術による装置構成においては、励起光がレ
ーザ媒質に入射する前にＰＢＳ、レンズ、ミラーを通過
するため、散乱、反射をおこして、効率よく励起光、基
本波光を利用することがむずかしく、また、部品点数も
多くなるという欠点があった。
ごとく従来技術による装置構成においては、励起光がレ
ーザ媒質に入射する前にＰＢＳ、レンズ、ミラーを通過
するため、散乱、反射をおこして、効率よく励起光、基
本波光を利用することがむずかしく、また、部品点数も
多くなるという欠点があった。
【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、高効率で、部品点数が少なく、
小型の和周波発生レーザを提供することを目的としてい
る。
になされたものであり、高効率で、部品点数が少なく、
小型の和周波発生レーザを提供することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、励起光源と、励起光によって励起するレ
ーザ媒質と、このレーザ媒質および非線形光学素子を含
む光共振器とを有する固体レーザ装置において、前記レ
ーザ媒質および非線形光学素子は、それぞれ、光軸に対
して垂直に配置される２つの端面を備え、これらの端面
の少なくとも一に非平面部の加工を行い、励起光を共振
器内に集束させるように構成した。
に、本発明は、励起光源と、励起光によって励起するレ
ーザ媒質と、このレーザ媒質および非線形光学素子を含
む光共振器とを有する固体レーザ装置において、前記レ
ーザ媒質および非線形光学素子は、それぞれ、光軸に対
して垂直に配置される２つの端面を備え、これらの端面
の少なくとも一に非平面部の加工を行い、励起光を共振
器内に集束させるように構成した。
【０００７】
【作用】上記の構成を有する本発明の固体レーザ装置に
おいて、励起光の一部は非線形光学素子を透過してレー
ザ媒質に入射する。レーザ媒質に入射した励起光は誘導
放出によって光共振器内に定在波を生ずる。光共振器内
の定在波のビームウエストがレーザ媒質内になるよう
に、光共振器を構成する非線形光学素子とレーザ媒質は
非平面に加工してあるため、励起光の集束のビームプロ
ファイルが光共振器の定在波に含まれて、励起光は有効
に利用される。光共振器内の光の場と励起光の一部は、
非線形光学素子内で和周波を発生する。
おいて、励起光の一部は非線形光学素子を透過してレー
ザ媒質に入射する。レーザ媒質に入射した励起光は誘導
放出によって光共振器内に定在波を生ずる。光共振器内
の定在波のビームウエストがレーザ媒質内になるよう
に、光共振器を構成する非線形光学素子とレーザ媒質は
非平面に加工してあるため、励起光の集束のビームプロ
ファイルが光共振器の定在波に含まれて、励起光は有効
に利用される。光共振器内の光の場と励起光の一部は、
非線形光学素子内で和周波を発生する。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の固体レーザ装置と
しての和周波発生レーザ装置の構成を示す図である。本
実施例の和周波発生レーザ装置１は、光軸１０を中心に
する光の進行方向に沿って、励起光源としての半導体レ
ーザ（以下ＬＤと略す）２０と、和周波を発生させるべ
く非線形光学素子３０と、レーザ媒質としてのレーザロ
ッド４０とを順次、備えている。
参照して説明する。図１は、本発明の固体レーザ装置と
しての和周波発生レーザ装置の構成を示す図である。本
実施例の和周波発生レーザ装置１は、光軸１０を中心に
する光の進行方向に沿って、励起光源としての半導体レ
ーザ（以下ＬＤと略す）２０と、和周波を発生させるべ
く非線形光学素子３０と、レーザ媒質としてのレーザロ
ッド４０とを順次、備えている。
【０００９】非線形光学素子３０は、例えば、屈折率
１．８のＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 ）結晶が用いられ、こ
のものは略筒状形状をなし、光軸１０に対して垂直に配
置される２つの端面３０ａ，３０ｂを備え、これらの端
面３０ａ，３０ｂの少なくとも一は、レンズの湾曲面と
しての非平面部の加工が行なわれ、励起光を共振器内に
集束させるようになっている。
１．８のＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 ）結晶が用いられ、こ
のものは略筒状形状をなし、光軸１０に対して垂直に配
置される２つの端面３０ａ，３０ｂを備え、これらの端
面３０ａ，３０ｂの少なくとも一は、レンズの湾曲面と
しての非平面部の加工が行なわれ、励起光を共振器内に
集束させるようになっている。
【００１０】本実施例では、両端面３０ａ，３０ｂ供
に、湾曲面としての非平面部の加工が行われ、一方の端
面３０ａ（ＬＤ２０側）の上にはコーティング層３１が
端面３０ａの全域を覆うように形成される。このコーテ
ィング層３１は本実施例の場合、１０６４ｎｍの波長の
光には高反射、８０８ｎｍの波長には高透過となるよう
な材質、例えば屈折率２．３５、膜厚８６ｎｍのＺｎＳ
と屈折率１．３８、膜厚１４６ｎｍのＭｇＦ2 により構
成される多層膜等が用いられる。
に、湾曲面としての非平面部の加工が行われ、一方の端
面３０ａ（ＬＤ２０側）の上にはコーティング層３１が
端面３０ａの全域を覆うように形成される。このコーテ
ィング層３１は本実施例の場合、１０６４ｎｍの波長の
光には高反射、８０８ｎｍの波長には高透過となるよう
な材質、例えば屈折率２．３５、膜厚８６ｎｍのＺｎＳ
と屈折率１．３８、膜厚１４６ｎｍのＭｇＦ2 により構
成される多層膜等が用いられる。
【００１１】レーザ媒質としてのレーザロッド４０とし
ては、例えば、屈折率２．０の、ネオジウムをドープし
たＹＶＯ4 （以下Ｎｄ：ＹＶＯ4と略す）が好適に利用
される。そして、このレーザロッド４０は略筒状形状を
なし、光軸１０に対して垂直に配置される２つの端面４
０ａ，４０ｂを備え、これらの端面４０ａ，４０ｂの少
なくとも一は、レンズの湾曲面としての非平面部の加工
が行なわれ、励起光を共振器内に集束させるようになっ
ている。すなわち、本実施例ではレーザロッド４０の一
方の端面４０ｂ（非線形光学素子３０と反対側の面）に
は、レンズの湾曲面としての非平面部の加工が行われて
いる。そして、この湾曲面の上には、コーティング層４
１が端面４０ｂの全域を覆うように形成される。このコ
ーティング層４１は本実施例の場合、１０６４ｎｍの波
長の光には高反射、４５９ｎｍの波長には高透過となる
ような材質、例えば屈折率２．３５、膜厚４９ｎｍのＺ
ｎＳと屈折率１．３８、膜厚８３ｎｍのＭｇＦ2 により
構成される多層膜等が用いられる。この一方で、レーザ
ロッド４０の他方の端面４０ａ（非線形光学素子３０側
の面）は、平面とされ、この面の上には無反射コーティ
ング層４２が形成される。無反射コーティング層４２の
材質としては、例えば、屈折率２．３５のＺｎＳと屈折
率１．３８のＭｇＦ2で所望の条件を満たすように構成
された多層膜等が挙げられる。
ては、例えば、屈折率２．０の、ネオジウムをドープし
たＹＶＯ4 （以下Ｎｄ：ＹＶＯ4と略す）が好適に利用
される。そして、このレーザロッド４０は略筒状形状を
なし、光軸１０に対して垂直に配置される２つの端面４
０ａ，４０ｂを備え、これらの端面４０ａ，４０ｂの少
なくとも一は、レンズの湾曲面としての非平面部の加工
が行なわれ、励起光を共振器内に集束させるようになっ
ている。すなわち、本実施例ではレーザロッド４０の一
方の端面４０ｂ（非線形光学素子３０と反対側の面）に
は、レンズの湾曲面としての非平面部の加工が行われて
いる。そして、この湾曲面の上には、コーティング層４
１が端面４０ｂの全域を覆うように形成される。このコ
ーティング層４１は本実施例の場合、１０６４ｎｍの波
長の光には高反射、４５９ｎｍの波長には高透過となる
ような材質、例えば屈折率２．３５、膜厚４９ｎｍのＺ
ｎＳと屈折率１．３８、膜厚８３ｎｍのＭｇＦ2 により
構成される多層膜等が用いられる。この一方で、レーザ
ロッド４０の他方の端面４０ａ（非線形光学素子３０側
の面）は、平面とされ、この面の上には無反射コーティ
ング層４２が形成される。無反射コーティング層４２の
材質としては、例えば、屈折率２．３５のＺｎＳと屈折
率１．３８のＭｇＦ2で所望の条件を満たすように構成
された多層膜等が挙げられる。
【００１２】上述してきた本発明の固体レーザ装置とし
ての和周波発生レーザ装置の具体的設計例を、上記非線
形光学素子３０およびレーザロッド４０の光軸方向の長
さがそれぞれ、５ｍｍおよび１ｍｍの場合を例にとって
説明する。この場合、非線形光学素子３０とレーザロッ
ド４０との対向する対面距離は１ｍｍとされる。また、
非線形光学素子３０の端面３０ａは、半径８．４ｍｍの
球面に加工され、レーザロッド４０の端面４０ｂは、半
径１．１ｍｍの球面に加工される。さらに、ＬＤ２０
は、発光部が非線形光学素子３０のＬＤ２０側の端面か
ら３．１ｍｍ離隔して配置される。
ての和周波発生レーザ装置の具体的設計例を、上記非線
形光学素子３０およびレーザロッド４０の光軸方向の長
さがそれぞれ、５ｍｍおよび１ｍｍの場合を例にとって
説明する。この場合、非線形光学素子３０とレーザロッ
ド４０との対向する対面距離は１ｍｍとされる。また、
非線形光学素子３０の端面３０ａは、半径８．４ｍｍの
球面に加工され、レーザロッド４０の端面４０ｂは、半
径１．１ｍｍの球面に加工される。さらに、ＬＤ２０
は、発光部が非線形光学素子３０のＬＤ２０側の端面か
ら３．１ｍｍ離隔して配置される。
【００１３】次に、この装置により、波長４５９ｎｍの
和周波４５が発生する過程を説明する。ＬＤ２０から励
起された８０８ｎｍの励起光２５は、非線形光学素子３
０に入射する。非線形光学素子３０の両端面は球面に加
工されているので、８０８ｎｍの励起光２５は凸レンズ
効果によってレーザロッド４０に集光し、レーザロッド
４０を励起する。非線形光学素子３０のＬＤ２０側の面
と、レーザロッド４０の非線形光学素子３０と反対側の
面とによって、ビームウエストがレーザロッド４０の非
線形光学素子３０側の面から０．５ｍｍの位置で、径が
０．０１ｍｍとなる光共振器を構成する。８０８ｎｍの
励起光２５によって、レーザロッド４０から誘導放出が
行われ、１０６４ｎｍの定在波を生ずる。
和周波４５が発生する過程を説明する。ＬＤ２０から励
起された８０８ｎｍの励起光２５は、非線形光学素子３
０に入射する。非線形光学素子３０の両端面は球面に加
工されているので、８０８ｎｍの励起光２５は凸レンズ
効果によってレーザロッド４０に集光し、レーザロッド
４０を励起する。非線形光学素子３０のＬＤ２０側の面
と、レーザロッド４０の非線形光学素子３０と反対側の
面とによって、ビームウエストがレーザロッド４０の非
線形光学素子３０側の面から０．５ｍｍの位置で、径が
０．０１ｍｍとなる光共振器を構成する。８０８ｎｍの
励起光２５によって、レーザロッド４０から誘導放出が
行われ、１０６４ｎｍの定在波を生ずる。
【００１４】この１０６４ｎｍの定在波３５の偏向方向
は、Ｎｄ：ＹＶＯ4では励起光２５の偏光方向と無関係
に一定であり、励起光２５と定在波３５の偏光方向が垂
直になるように配置する。この時、１０６４ｎｍの定在
波３５と８０８ｎｍの励起光２５の偏光方向は垂直とな
って、前記従来例に示したように、非線形光学素子３０
内で和周波混合によって４５９ｎｍの光を発生し、レー
ザロッド４０の非線形光学素子３０と反対側の面より光
共振器の外部に射出光４５として出射する。
は、Ｎｄ：ＹＶＯ4では励起光２５の偏光方向と無関係
に一定であり、励起光２５と定在波３５の偏光方向が垂
直になるように配置する。この時、１０６４ｎｍの定在
波３５と８０８ｎｍの励起光２５の偏光方向は垂直とな
って、前記従来例に示したように、非線形光学素子３０
内で和周波混合によって４５９ｎｍの光を発生し、レー
ザロッド４０の非線形光学素子３０と反対側の面より光
共振器の外部に射出光４５として出射する。
【００１５】本発明はここで述べた実施例に限定される
ことなく、その主旨を逸脱しない範囲において種々の変
更を加えることができる。一例として、本実施例におい
ては非線形光学素子３０の両端面を球面に加工したが、
レーザロッド４０の両端面を球面に加工してもよい。ま
た、加工においても球面に限定することなく、非球面に
加工してもよい。なお、本発明において、加工とは機械
的な加工を意味するが、非線形光学素子、レーザロッド
の端面を機械的加工する代わりに樹脂等を非平面に付
着、硬化させてレンズ、ミラーの効果を持たせても良
い。さらに、光共振器は、両端面を平面で構成し、光共
振器内に凸レンズ効果をもつように非線形光学素子、レ
ーザ媒質を加工しても良い。
ことなく、その主旨を逸脱しない範囲において種々の変
更を加えることができる。一例として、本実施例におい
ては非線形光学素子３０の両端面を球面に加工したが、
レーザロッド４０の両端面を球面に加工してもよい。ま
た、加工においても球面に限定することなく、非球面に
加工してもよい。なお、本発明において、加工とは機械
的な加工を意味するが、非線形光学素子、レーザロッド
の端面を機械的加工する代わりに樹脂等を非平面に付
着、硬化させてレンズ、ミラーの効果を持たせても良
い。さらに、光共振器は、両端面を平面で構成し、光共
振器内に凸レンズ効果をもつように非線形光学素子、レ
ーザ媒質を加工しても良い。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によって高効率で部品点数が少なく、小型の固体
レーザ装置を構成することができる。
本発明によって高効率で部品点数が少なく、小型の固体
レーザ装置を構成することができる。
【図１】本発明を具体化した一実施例の固体レーザ装置
の構成を説明する平面図である。
の構成を説明する平面図である。
【図２】従来の和周波発生レーザの構成図である。
【図３】和周波発生レーザにおける第１基本波および第
２基本波のＫＴＰの結晶軸に対する偏光方向を示した図
である。
２基本波のＫＴＰの結晶軸に対する偏光方向を示した図
である。
２０…半導体レーザ ３０…非線形光学素子 ４０…レーザロッド
Claims (2)
- 【請求項１】 励起光源と、励起光によって励起するレ
ーザ媒質と、このレーザ媒質および非線形光学素子を含
む光共振器とを有する固体レーザ装置において、 前記レーザ媒質および非線形光学素子は、それぞれ、光
軸に対して垂直に配置される２つの端面を備え、これら
の端面の少なくとも一に非平面部の加工を行い、励起光
を共振器内に集束させることを特徴とする固体レーザ装
置。 - 【請求項２】 前記装置は、レーザ媒質を励起する励起
光波長および前記レーザ媒質により励起された発振光波
長の和周波を発生することを特徴とする請求項１記載の
固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25347391A JPH0595145A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25347391A JPH0595145A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0595145A true JPH0595145A (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=17251874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25347391A Pending JPH0595145A (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0595145A (ja) |
-
1991
- 1991-10-01 JP JP25347391A patent/JPH0595145A/ja active Pending
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