JPH06152014A - Laser light generator - Google Patents
Laser light generatorInfo
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- JPH06152014A JPH06152014A JP30527492A JP30527492A JPH06152014A JP H06152014 A JPH06152014 A JP H06152014A JP 30527492 A JP30527492 A JP 30527492A JP 30527492 A JP30527492 A JP 30527492A JP H06152014 A JPH06152014 A JP H06152014A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 半導体レーザー素子11が取り付けられた載
置台12とレンズ13を固定するレンズ固定ブロック1
4を第1基台23にマウントして第1温度制御素子24
により半導体レーザ素子11を温度制御し、1/4波長
板15、レーザ媒質17及び非線形光学結晶素子18を
密接させて一体に構成したレーザ共振器20を固定する
共振器固定ブロック21と立ち上げミラー22を第2基
台25上にマウントして第2温度制御素子26によりレ
ーザ共振器20を温度制御する。
【効果】 励起効率が高く、高出力なレーザ光を得るこ
とができる。
(57) [Summary] [Structure] A lens fixing block 1 for fixing the mounting table 12 to which the semiconductor laser element 11 is attached and the lens 13.
4 is mounted on the first base 23 to mount the first temperature control element 24.
The temperature of the semiconductor laser element 11 is controlled by the cavity fixing block 21 and the rising mirror for fixing the laser resonator 20 integrally formed by closely contacting the quarter-wave plate 15, the laser medium 17 and the nonlinear optical crystal element 18. 22 is mounted on the second base 25, and the temperature of the laser resonator 20 is controlled by the second temperature control element 26. [Effect] Laser light with high excitation efficiency and high output can be obtained.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光発生装置に関
し、特に、非線形光学結晶素子を用いて高次高調波レー
ザ光を発生させるレーザ光源を有するレーザ光発生装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser light generator, and more particularly to a laser light generator having a laser light source for generating high-order harmonic laser light using a nonlinear optical crystal element.
【0002】[0002]
【従来の技術】レーザ共振器内部の高いパワー密度を利
用して効率良く波長変換を行うことが従来より提案され
ており、例えば、レーザ共振器内部の非線形光学結晶素
子によるSHG(第2高調波発生)等が試みられてい
る。2. Description of the Related Art It has hitherto been proposed to efficiently perform wavelength conversion by utilizing a high power density inside a laser resonator. For example, SHG (second harmonic) generated by a nonlinear optical crystal element inside the laser resonator has been proposed. Occurrence) etc. are being attempted.
【0003】レーザ共振器内第2高調波発生(SHG)
タイプのレーザ光発生装置の例としては、レーザ共振器
を構成する少なくとも1対の反射鏡の間にレーザ媒質及
び非線形光学結晶素子を配置したものが知られている。
このタイプのレーザ光発生装置の場合には、レーザ共振
器内部の非線形光学結晶素子において、基本波レーザ光
に対して第2高調波レーザ光を位相整合させることによ
り、効率良く第2高調波レーザ光を取り出すことができ
る。Second harmonic generation (SHG) in laser resonator
As an example of the type of laser light generator, there is known a device in which a laser medium and a nonlinear optical crystal element are arranged between at least a pair of reflecting mirrors constituting a laser resonator.
In the case of this type of laser light generator, the nonlinear optical crystal element in the laser resonator efficiently phase-matches the second harmonic laser light with the fundamental laser light, thereby efficiently producing the second harmonic laser light. The light can be extracted.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、Nd:YA
G等のレーザ媒質に励起光を効率良く吸収させるために
は、多モードで発振動作するレーザダイオード等の励起
光源素子からの励起光波長をレーザ媒質の吸収波長に合
わせることが必要であり、励起光波長はレーザダイオー
ド等の励起光源素子の温度に依存して変化することか
ら、励起用光源素子を温度制御することが必要とされ
る。By the way, Nd: YA
In order to efficiently absorb the pumping light in the laser medium such as G, it is necessary to match the pumping light wavelength from the pumping light source element such as a laser diode that oscillates in multiple modes with the absorption wavelength of the laser medium. Since the light wavelength changes depending on the temperature of the excitation light source element such as a laser diode, it is necessary to control the temperature of the excitation light source element.
【0005】また、レーザ媒質からノイズが少なく安定
した出射光を得るためには、レーザ共振器の非線形光学
結晶素子等の位相遅延量の温度依存性やレーザ共振器の
変形等の理由により、限られた温度範囲内に温度制御す
ることが必要とされる。Further, in order to obtain stable emitted light with less noise from the laser medium, it is limited because of the temperature dependence of the phase delay amount of the nonlinear optical crystal element of the laser resonator and the deformation of the laser resonator. It is necessary to control the temperature within the specified temperature range.
【0006】上述したように、SHGレーザ光発生装置
において高い効率のレーザ光を安定に得るためには、レ
ーザ媒質に励起光源素子からの励起光が効率良く吸収さ
れるように励起光源素子とレーザ媒質を温度制御するこ
とが必要であるが、レーザ媒質の吸収波長のピークと励
起光源素子からの励起光のピークには若干のずれが存在
しているため、レーザ媒質からの出射光の励起効率を良
くするとノイズが発生し、ノイズを抑えようとすると励
起効率が落ちるという現象が生じている。As described above, in order to stably obtain highly efficient laser light in the SHG laser light generator, the pumping light source element and the laser are efficiently absorbed in the laser medium by the pumping light source element. Although it is necessary to control the temperature of the medium, there is a slight deviation between the peak of the absorption wavelength of the laser medium and the peak of the excitation light from the excitation light source element, so the excitation efficiency of the light emitted from the laser medium is high. When the value is improved, noise is generated, and when the noise is suppressed, the excitation efficiency is reduced.
【0007】よって、レーザ媒質に励起光源素子からの
励起光が効率良く吸収されるためには、励起光源素子と
レーザ媒質との温度制御を別々に行うことが必要にな
る。Therefore, in order for the laser medium to efficiently absorb the pumping light from the pumping light source element, it is necessary to separately control the temperatures of the pumping light source element and the laser medium.
【0008】そこで本発明は上述の実情に鑑みてなされ
たものであり、レーザ光発生の効率を高め、安定化する
ための温度制御が自由に行えるようなレーザ光発生装置
の提供を目的とするものである。Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser light generator capable of freely performing temperature control for increasing and stabilizing the efficiency of laser light generation. It is a thing.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ光発
生装置は、少なくとも励起光源素子と、該励起光源素子
からのレーザ光によって励起されるレーザ媒質と、上記
レーザ媒質への入射レーザ光を共振動作させることによ
り出射レーザ光を発生させる反射手段と、上記励起光源
素子と上記反射手段を固定支持する共振器固定ブロック
と、上記共振器固定ブロックを介して上記励起光源素子
や上記反射手段の温度を調節する温度制御素子とを有す
るレーザ光発生装置において、励起光源素子からの発振
波長がレーザ媒質からの吸収波長に一致するように温度
制御するための第1の温度制御素子と、レーザ共振器か
らの出射光のノイズを抑制する温度制御を行うための第
2の温度制御素子とを有して成ることにより上述した課
題を解決する。A laser light generator according to the present invention comprises at least a pumping light source element, a laser medium pumped by the laser light from the pumping light source element, and an incident laser beam to the laser medium. Reflecting means for generating emitted laser light by performing a resonant operation, a resonator fixing block for fixedly supporting the excitation light source element and the reflecting means, and the excitation light source element and the reflecting means for the excitation light source element and the reflecting means via the resonator fixing block. In a laser light generator having a temperature control element for adjusting temperature, a first temperature control element for controlling temperature so that an oscillation wavelength from an excitation light source element matches an absorption wavelength from a laser medium, and a laser resonance The problem described above is solved by including a second temperature control element for performing temperature control that suppresses noise of light emitted from the container.
【0010】[0010]
【作用】本発明においては、励起光源素子とレーザ共振
器の温度制御を別々に行うことにより、励起効率が高
く、高出力なレーザ光を得ることができる。In the present invention, by separately controlling the temperature of the pumping light source element and the laser resonator, it is possible to obtain laser light having high pumping efficiency and high output.
【0011】[0011]
【実施例】図1は、本発明に係るレーザ光発生装置の一
実施例であるSHGレーザ光発生装置の概略構成を示す
断面図であり、図2は、該実施例の(蓋を取った状態
の)概略平面図である。これらの図1、図2に示すレー
ザ光発生装置において、励起光源素子としてのレーザダ
イオード等の半導体レーザ素子11が載置台12上に取
り付けられ、この半導体レーザ素子11から出射された
光を集光するためのレンズ13がレンズ固定ブロック1
4に取り付けられている。レンズ13で集光された励起
用レーザ光は、例えば1/4波長板15の入射面を介し
てNd:YAGを用いたレーザ媒質(レーザロッド)1
7に入射される。1/4波長板15の入射面には、上記
励起用レーザ光(例えば810nm)を透過し、レーザ
媒質17にて発生した波長1064nmの基本波レーザ
光を反射するような波長選択性を持った反射面(ダイク
ロイックミラー)16が形成され(例えばコーティング
され)ており、この実施例では、この反射面16はレー
ザ媒質17側から見て凹面鏡となっている。レーザ媒質
17で発生した基本波レーザ光は、KTP(KTiOP
O4 )より成る非線形光学結晶素子18に入射されるこ
とにより、第2高調波発生(SHG)が行われる。この
非線形光学結晶素子18の出射面には、上記基本波レー
ザ光を反射し、非線形光学結晶素子18にて発生された
第2高調波レーザ光(波長532nm)を透過するよう
な波長選択性を持った反射面(ダイクロイックミラー)
19が形成されている。従って、上記1/4波長板15
の反射面16と非線形光学結晶素子18の反射面19と
の間に、レーザ共振器20が構成される。1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of an SHG laser light generator which is an embodiment of a laser light generator according to the present invention, and FIG. It is a schematic plan view (in a state). In these laser light generators shown in FIGS. 1 and 2, a semiconductor laser element 11 such as a laser diode as an excitation light source element is mounted on a mounting table 12, and light emitted from this semiconductor laser element 11 is condensed. The lens 13 for fixing is the lens fixing block 1
It is attached to 4. The excitation laser light condensed by the lens 13 is passed through the incident surface of the quarter-wave plate 15 and the laser medium (laser rod) 1 using Nd: YAG is used.
It is incident on 7. The incident surface of the quarter-wave plate 15 has wavelength selectivity such that the excitation laser light (for example, 810 nm) is transmitted and the fundamental wave laser light having a wavelength of 1064 nm generated in the laser medium 17 is reflected. A reflection surface (dichroic mirror) 16 is formed (coated, for example), and in this embodiment, the reflection surface 16 is a concave mirror when viewed from the laser medium 17 side. The fundamental laser light generated by the laser medium 17 is KTP (KTiOP
The second harmonic generation (SHG) is performed by being incident on the nonlinear optical crystal element 18 made of O 4 ). The emission surface of the nonlinear optical crystal element 18 has wavelength selectivity such that the fundamental wave laser light is reflected and the second harmonic laser light (wavelength 532 nm) generated by the nonlinear optical crystal element 18 is transmitted. Reflective surface held (dichroic mirror)
19 is formed. Therefore, the quarter wave plate 15
A laser resonator 20 is formed between the reflecting surface 16 of the non-linear optical crystal element 18 and the reflecting surface 19 of the nonlinear optical crystal element 18.
【0012】ここで、上記1/4波長板15は、レーザ
光源に用いられている複屈折性素子であり、出力レーザ
光として射出する第2高調波レーザ光を安定化させるた
めのものである。すなわち、レーザ媒質15にて発生し
た基本波レーザ光をレーザ共振器20内に設けた非線形
光学結晶素子18を通過するように共振動作させること
により、タイプIIの第2高調波レーザ光を発生させる
際に、レーザ共振器20内に1/4波長板15等の複屈
折性素子を挿入して基本波レーザ光の偏光面を回転させ
ながらレーザ共振器20内を往復させることで、互いに
直交する2つの固有偏光を基本波モードとなし、さらに
1/4波長板15の方位角θ及び位相量Δを基本波レー
ザ光の2つの固有偏光間に第2高調波発生を通じてエネ
ルギーの授受を生じさせないような値に選定することに
より、基本波レーザ光を安定化させ、従って第2高調波
レーザ光を安定化させることができる。また、1/4波
長板15、レーザ媒質17及びタイプII位相整合型非
線形光学結晶素子18を密接させるように一体に構成す
ることにより、変換効率を高めることができる。Here, the quarter-wave plate 15 is a birefringent element used in a laser light source, and is for stabilizing the second harmonic laser light emitted as output laser light. . That is, the fundamental wave laser light generated in the laser medium 15 is resonantly operated so as to pass through the nonlinear optical crystal element 18 provided in the laser resonator 20 to generate the type II second harmonic laser light. At this time, a birefringent element such as a quarter-wave plate 15 is inserted in the laser resonator 20 to reciprocate in the laser resonator 20 while rotating the polarization plane of the fundamental wave laser light, thereby making them orthogonal to each other. The two eigenpolarizations are set to the fundamental wave mode, and the azimuth angle θ and the phase amount Δ of the quarter-wave plate 15 do not cause energy transfer between the two eigenpolarizations of the fundamental wave laser light through generation of the second harmonic. By selecting such a value, it is possible to stabilize the fundamental wave laser light and thus the second harmonic laser light. Moreover, the conversion efficiency can be increased by integrally configuring the quarter-wave plate 15, the laser medium 17, and the type II phase matching type non-linear optical crystal element 18 so as to be in close contact with each other.
【0013】レーザ共振器20を構成する1/4波長板
15、レーザ媒質17及び非線形光学結晶素子18の各
素子の対向面は、例えば無反射コーティングが施される
と共に密接して接着固定され、共振器固定ブロック21
上に取り付けられている。この共振器固定ブロック21
は、例えば図3に示すように、表面に断面V字状の案内
溝21Vが形成されており、このV字状案内溝21Vに
レーザ媒質17や非線形光学結晶素子18が取り付けら
れている。このとき、図中の矢印Z方向が光軸方向であ
り、出射される第2高調波の偏光方向が図中の矢印S方
向(矢印X方向)となるように非線形光学結晶素子18
が配設されている。これは、非線形光学結晶素子18と
して上記KTPを用いる場合に、XZ平面が結晶のa
軸、b軸を含む面となり、これに垂直なY軸が結晶のc
軸となるように切り出したものを用いればよい。この偏
光方向は、偏向手段である立ち上げミラー22のS偏光
方向となっている。すなわち、レーザ共振器20から出
射された第2高調波レーザ光は、偏向手段である45°
の立ち上げミラー22にて垂直方向に偏向される。The opposing surfaces of the quarter-wave plate 15, the laser medium 17, and the nonlinear optical crystal element 18 constituting the laser resonator 20 are provided with, for example, a non-reflective coating and are closely adhered and fixed, Resonator fixing block 21
Is mounted on. This resonator fixing block 21
For example, as shown in FIG. 3, a guide groove 21V having a V-shaped cross section is formed on the surface, and the laser medium 17 and the nonlinear optical crystal element 18 are attached to the V-shaped guide groove 21V. At this time, the direction of the arrow Z in the figure is the optical axis direction, and the polarization direction of the emitted second harmonic is the direction of the arrow S (the direction of the arrow X) in the figure, and the nonlinear optical crystal element 18 is arranged.
Is provided. This is because when the above KTP is used as the nonlinear optical crystal element 18, the a
It is a plane including the axis and the b axis, and the Y axis perpendicular to this is the c of the crystal
What is cut out so as to form a shaft may be used. This polarization direction is the S polarization direction of the rising mirror 22 that is the deflecting means. That is, the second harmonic laser light emitted from the laser resonator 20 is 45 ° which is the deflection means.
It is vertically deflected by the rising mirror 22.
【0014】レンズ13が取り付けられたレンズ固定ブ
ロック14及び半導体レーザ素子11が取り付けられた
載置台12を第1基台(ベース)23上にマウントして
半導体レーザ素子11をTE(サーモ・エレクトリッ
ク)クーラより形成される第1温度制御素子24で温度
制御し、立ち上げミラー22とレーザ共振器20が取り
付けられた共振器固定ブロック21を第2基台(ベー
ス)25上にマウントしてレーザ共振器20をTE(サ
ーモ・エレクトリック)クーラより形成される第2温度
制御素子26で温度制御する。The lens fixing block 14 to which the lens 13 is attached and the mounting table 12 to which the semiconductor laser element 11 is attached are mounted on the first base (base) 23 so that the semiconductor laser element 11 is TE (thermo-electric). The temperature is controlled by the first temperature control element 24 formed by the cooler, and the resonator fixing block 21 to which the rising mirror 22 and the laser resonator 20 are attached is mounted on the second base 25 to cause laser resonance. The temperature of the container 20 is controlled by a second temperature control element 26 formed of a TE (thermo-electric) cooler.
【0015】次に、TEクーラについて説明する。上記
TEクーラは電子冷却ユニットとも呼ばれ、直流電流に
より冷却や加熱や温度制御を自由に行える半導体素子を
組み合わせたものである。図4は、半導体素子の温度制
御の原理を示す回路図である。2つの異なったP型半導
体40及びN型半導体41を金属42、43及び44で
接合し、I方向に直流電流を流すと、図中左側の接合部
45が低温となり、この接合部45で吸熱Qabが生じ、
図中右側の接合部46は高温となり、この接合部46で
は発熱Q0 が生じる。上記現象はペルチェ効果と呼ば
れ、可逆的であり、電流の方向Iを逆にするとそれぞれ
の接合部45及び46の吸熱と発熱が逆になる。ペルチ
ェ効果は、P型半導体40とN型半導体41のエネルギ
ーレベルの違いに起因するが、高温側の熱を効率良く処
理すれば、熱は低温側から高温側に連続的にポンピング
されるため、この半導体素子を複数個組み合わせた電子
冷却ユニットはヒートポンプ(熱ポンプ)として機能す
る。この実施例においては、励起光源素子であるレーザ
ダイオード等の半導体レーザ素子11の波長制御と、S
HGレーザ共振器20の安定化の温度制御を、第1及び
第2温度制御素子(TEクーラ)24及び26を用いて
行っている。Next, the TE cooler will be described. The TE cooler is also called an electronic cooling unit, and is a combination of semiconductor elements that can be freely cooled, heated, and temperature-controlled by a direct current. FIG. 4 is a circuit diagram showing the principle of temperature control of a semiconductor element. When two different P-type semiconductors 40 and N-type semiconductors 41 are joined with metals 42, 43 and 44 and a direct current is passed in the I direction, the joint 45 on the left side in the figure becomes a low temperature and the endotherm 45 absorbs heat. Q ab occurs,
The joint 46 on the right side of the figure becomes hot, and heat Q 0 is generated at this joint 46. The above phenomenon is called the Peltier effect, which is reversible, and when the current direction I is reversed, the heat absorption and heat generation of the respective junctions 45 and 46 are reversed. The Peltier effect is caused by the difference in energy level between the P-type semiconductor 40 and the N-type semiconductor 41. However, if the heat on the high temperature side is efficiently processed, the heat is continuously pumped from the low temperature side to the high temperature side. The electronic cooling unit in which a plurality of these semiconductor elements are combined functions as a heat pump (heat pump). In this embodiment, wavelength control of a semiconductor laser device 11 such as a laser diode, which is an excitation light source device, and S
The temperature control for stabilizing the HG laser resonator 20 is performed using the first and second temperature control elements (TE coolers) 24 and 26.
【0016】以上のようなレーザ光発生のための各素子
は、パッケージ31内に収納されている。このパッケー
ジ31の底面32が取り付け面となっており、図2に示
すように取り付け用のフランジ片36のネジ挿入孔37
に取り付けネジ等を挿入してネジ止め固定できるように
なっている。上記光学系の各素子11、13、15、1
7、18等は、この取り付け面である底面32(水平
面)に平行な方向に配列されて、光軸が該底面32に平
行となっている。この底面32に平行な状態のまま、パ
ッケージ31外部にレーザ光を取り出す場合には、光軸
合わせのため、水平、垂直の方向に移動させる必要が生
じ、特に取り付け面に対して垂直方向の移動のための構
成が複雑化する。そこで、45°立ち上げミラー22を
用いて、レーザ共振器20からの出射レーザ光を底面3
2に対して垂直な方向に偏向し、パッケージ31の蓋体
33に穿設された出射孔34を介して取り出すようにし
ている。この出射孔34は透明板35で閉塞されてい
る。Each element for generating laser light as described above is housed in a package 31. The bottom surface 32 of the package 31 serves as a mounting surface, and as shown in FIG. 2, a screw insertion hole 37 of a flange piece 36 for mounting.
It can be fixed by inserting a mounting screw into the. Each element 11, 13, 15, 1 of the above optical system
7, 18 and the like are arranged in a direction parallel to the bottom surface 32 (horizontal plane) which is the mounting surface, and the optical axis is parallel to the bottom surface 32. When the laser light is taken out of the package 31 in the state of being parallel to the bottom surface 32, it is necessary to move the laser light in the horizontal and vertical directions in order to align the optical axis. The configuration for is complicated. Therefore, the laser light emitted from the laser resonator 20 is emitted from the bottom surface 3 by using the 45 ° rising mirror 22.
The light is deflected in a direction perpendicular to 2 and is taken out through the emission hole 34 formed in the lid 33 of the package 31. The exit hole 34 is closed by a transparent plate 35.
【0017】ここで、傾斜角度が45°の立ち上げミラ
ー22の反射率は、S偏光に対しては容易に高くできる
が、P偏光に対しては高くすることが難しく、特に入射
光がS偏光成分とP偏光成分とを含む混合状態になった
場合、これらの偏光成分の反射率の差等から、反射光が
楕円偏光になり、取り扱いが面倒になる。そこで、本実
施例においては、KTP等の非線形光学結晶素子18か
ら出射されるSHGレーザ光の偏光方向が立ち上げミラ
ー22のS偏光方向になるように、非線形光学結晶素子
18の方位を外形に対して決めておくことにより、立ち
上げミラー22をコーティングすること等により、S偏
光の反射率を、例えば99.9%程度にまで高めること
ができ、パワー損失を極力抑えて、パッケージ31の上
部蓋体33の出射孔34を介して垂直上方向にSHGレ
ーザ光を取り出すことができる。Here, the reflectance of the rising mirror 22 having an inclination angle of 45 ° can be easily increased for S-polarized light, but it is difficult to increase it for P-polarized light. In a mixed state containing a polarized component and a P-polarized component, the reflected light becomes elliptically polarized light due to the difference in reflectance between these polarized components, and the handling becomes troublesome. Therefore, in the present embodiment, the azimuth of the nonlinear optical crystal element 18 is set to the outer shape so that the polarization direction of the SHG laser light emitted from the nonlinear optical crystal element 18 such as KTP becomes the S polarization direction of the rising mirror 22. It is possible to increase the reflectance of S-polarized light to, for example, about 99.9% by coating the rising mirror 22 or the like according to the determination in advance, and to suppress the power loss as much as possible and to suppress the upper portion of the package 31. The SHG laser light can be taken out vertically upward through the emission hole 34 of the lid 33.
【0018】この実施例のSHGレーザ光発生装置によ
れば、非線形光学結晶素子18の偏光方向が偏向手段で
ある立ち上げミラー22のS偏光方向となっているた
め、立ち上げミラー22のS偏光に対する反射率を高め
ることができ、また反射されて出射孔34から取り出さ
れるSHGレーザ光が楕円偏光にならず、偏光方向が一
定に決められている。このようにパッケージ31に対し
て出射孔の偏光方向が決まっていると、部品としても取
り扱いや光ディスク再生装置等への組み込みが容易化さ
れる。また、出射光が垂直上方向(図中のY方向)に取
り出されるため、いわゆる光軸合わせ等の調整作業は、
パッケージの取り付け面上で2方向(図中のX方向、Z
方向)に微動調整するだけの簡単な作業で済み、精度も
上げ易い。According to the SHG laser light generator of this embodiment, since the polarization direction of the nonlinear optical crystal element 18 is the S polarization direction of the rising mirror 22 which is the deflecting means, the S polarization of the rising mirror 22 is S polarization. The reflectance of the SHG laser light can be increased, and the SHG laser light reflected and taken out from the emission hole 34 is not elliptically polarized, and the polarization direction is fixed. In this way, if the polarization direction of the emission hole is determined with respect to the package 31, it is easy to handle as a component and to incorporate it in an optical disk reproducing device or the like. Further, since the emitted light is taken out vertically upward (Y direction in the figure), adjustment work such as so-called optical axis alignment is
Two directions on the mounting surface of the package (X direction in the figure, Z
It is a simple work of just adjusting the fine movement in the direction) and the accuracy is easy to improve.
【0019】尚、上記立ち上げミラー22を用いない構
成としてもよく、例えば、図5に示す他の実施例のよう
に、SHGレーザ光を水平方向に取り出すようにしても
よい。この図5の実施例において、励起光源素子である
レーザダイオード51から出射されたレーザ光は、レン
ズ52で集光されて、Nd:YAGロッド等のレーザ媒
質53に入射される。このレーザ媒質53の入射面は、
上述した1/4波長板15の反射面16と同様に、上記
励起用レーザ光(例えば波長810nm)を透過し、レ
ーザ媒質53にて発生した波長1064nmの基本波レ
ーザ光を反射するような波長選択性を持った反射面(ダ
イクロイックミラー)54がコーティング形成されてい
る。レーザ媒質53にて発生した基本波レーザ光は、K
TP(KTiOPO4 )より成る非線形光学結晶素子5
5に入射されて、第2高調波発生(SHG)が行われ
る。凹面鏡56は、上記基本波レーザ光を反射し、非線
形光学結晶素子55にて発生された第2高調波レーザ光
(波長532nm)を透過するような波長選択性を持っ
た反射面(ダイクロイックミラー)56Rが形成されて
いる。また、第1温度制御素子57によりレーザダイオ
ード51の温度制御が行われ、第2温度制御素子58に
より及びレーザ共振器(レーザ媒質53、非線形光学結
晶素子55等)の温度制御が行われ、これらの温度制御
素子57、58は放熱板59上に設けられている。作用
及び効果は上述した実施例と同様であるため、説明を省
略する。The raising mirror 22 may not be used. For example, the SHG laser light may be taken out in the horizontal direction as in another embodiment shown in FIG. In the embodiment of FIG. 5, the laser light emitted from the laser diode 51, which is an excitation light source element, is condensed by the lens 52 and is incident on the laser medium 53 such as an Nd: YAG rod. The incident surface of the laser medium 53 is
Similar to the reflection surface 16 of the quarter-wave plate 15 described above, a wavelength that allows the excitation laser light (for example, a wavelength of 810 nm) to pass therethrough and reflects the fundamental wave laser light having a wavelength of 1064 nm generated in the laser medium 53. A reflective surface (dichroic mirror) 54 having selectivity is formed by coating. The fundamental laser light generated by the laser medium 53 is K
Nonlinear optical crystal element 5 made of TP (KTiOPO 4 )
Then, the second harmonic wave is generated (SHG). The concave mirror 56 has a wavelength-selective reflecting surface (dichroic mirror) that reflects the fundamental laser light and transmits the second harmonic laser light (wavelength 532 nm) generated by the nonlinear optical crystal element 55. 56R is formed. Further, the first temperature control element 57 controls the temperature of the laser diode 51, the second temperature control element 58 controls the temperature of the laser resonator (laser medium 53, nonlinear optical crystal element 55, etc.). The temperature control elements 57 and 58 are provided on the heat dissipation plate 59. The operation and effect are similar to those of the above-described embodiment, and thus the description thereof will be omitted.
【0020】次に、SHGレーザ光発生装置の効率を高
めながら安定性を保つための温度制御動作について詳細
に説明する。本発明の実施例においては、2つの温度制
御素子(TEクーラ)を用いてレーザダイオード等の励
起光源素子とSHGレーザ共振器の温度制御を別々に行
うことで、パワーを低下させることなくノイズの少ない
安定したSHGレーザ光を発生させている。Next, the temperature control operation for maintaining the stability while increasing the efficiency of the SHG laser light generator will be described in detail. In the embodiment of the present invention, two temperature control elements (TE coolers) are used to separately control the temperature of the pumping light source element such as a laser diode and the SHG laser resonator, so that the noise can be reduced without reducing the power. A small amount of stable SHG laser light is generated.
【0021】上記図1、図2に示すようなSHGレーザ
共振器20は、非線形光学結晶素子18を内部に含み、
位相遅延量の温度依存性やレーザ共振器の変形等の理由
による限られた温度範囲の安定動作領域が存在する。レ
ーザ共振器20の安定動作温度範囲を拡げるために、例
えば位相遅延量が温度依存性を持つ複屈折性の結晶の長
さを短くしたり、温度依存性の小さい結晶を用いること
等が有効である。The SHG laser resonator 20 as shown in FIGS. 1 and 2 includes a nonlinear optical crystal element 18 inside,
There is a stable operation region in a limited temperature range due to the temperature dependence of the phase delay amount and the deformation of the laser resonator. In order to expand the stable operating temperature range of the laser resonator 20, for example, it is effective to shorten the length of a birefringent crystal whose phase delay amount has temperature dependence or to use a crystal having small temperature dependence. is there.
【0022】図6は、固体レーザ媒質であるNd:YA
Gの吸収係数の温度依存性を示すグラフである。これに
対して、図7は励起光源素子であるレーザダイオードの
温度が23°Cにおける出射光強度のスペクトル(波長
分布)を示し、横軸に波長をとっている。図8は、この
ようなレーザダイオードの温度を変化させて、Nd:Y
AGロッド(試料厚さ約1mm)に吸収される励起光の
実効吸収係数を測定した結果である。この図8におい
て、実効吸収係数のピークの90%以上の実効吸収係数
となるような効率を得たい場合のレーザダイオード温度
範囲RA は約2.6°Cである。また、実効吸収係数が
ピークの70〜80%程度以上の効率でよい場合の温度
範囲RB は約6.7°Cである。FIG. 6 shows a solid-state laser medium Nd: YA.
It is a graph which shows the temperature dependence of the absorption coefficient of G. On the other hand, FIG. 7 shows a spectrum (wavelength distribution) of emitted light intensity when the temperature of the laser diode, which is the excitation light source element, is 23 ° C., and the wavelength is plotted on the horizontal axis. FIG. 8 shows that Nd: Y is changed by changing the temperature of such a laser diode.
It is the result of measuring the effective absorption coefficient of the excitation light absorbed by the AG rod (sample thickness: about 1 mm). In FIG. 8, the laser diode temperature range R A is about 2.6 ° C. when it is desired to obtain efficiency such that the effective absorption coefficient is 90% or more of the peak of the effective absorption coefficient. Further, the temperature range R B when the effective absorption coefficient is good at 70-80% of more than peak efficiency is about 6.7 ° C.
【0023】この例では、レーザダイオードの波長分布
が大きい(広い)のでピーク効率は低いが、効率を一定
レベル以上に保ための温度許容範囲は、単一モード発振
動作するレーザダイオードに比べて広い。レーザダイオ
ードの波長は、多モード発振の場合でも、その中心周波
数は約0.3nm/Kで変化するので、常温あるいは室
温(例えば25°C)でNd:YAGの吸収線からずれ
ていても、温度を変えてNd:YAGの吸収線に合わせ
るようにすることで吸収効率を高めることが可能であ
る。In this example, since the wavelength distribution of the laser diode is large (wide), the peak efficiency is low, but the allowable temperature range for keeping the efficiency above a certain level is wider than that of the laser diode operating in single mode oscillation. . Since the center frequency of the laser diode changes at about 0.3 nm / K even in the case of multimode oscillation, even if it deviates from the absorption line of Nd: YAG at room temperature or room temperature (for example, 25 ° C), The absorption efficiency can be increased by changing the temperature so as to match the absorption line of Nd: YAG.
【0024】図9は、レーザダイオードとSHGレーザ
共振器とを1個の温度制御素子であるTEクーラ上にマ
ウントして、レーザダイオードを定電流で駆動させ、温
度を変化させてSHGレーザ光出力パワー(破線)とノ
イズレベル(実線)とをプロットしたものである。ここ
で、図中の破線に示す出力パワーは、主としてレーザダ
イオードの励起レーザ光がレーザ共振器内のNd:YA
Gに吸収される割合、すなわち上記実効吸収係数によっ
て決まり、図中の実線に示すノイズレベルは、レーザ共
振器の動作の安定性によって決まる。上記出力パワーを
最大値の80%以上に保つための温度範囲RX (点aか
ら点bまで)は約3°C、上記ノイズレベルの小さなレ
ーザ共振器の安定動作温度範囲RY (点cから点dま
で)は約4.5°Cである。従って、図1中の温度制御
素子24によってレーザダイオードを上記温度範囲RX
内に、また温度制御素子26によってSHGレーザ共振
器を温度制御する際の目標とする温度範囲を上記安定動
作温度範囲RY とすることにより、効率が高く(最大パ
ワーの80%以上)、安定性の良好なSHGレーザ光出
力が得られる。In FIG. 9, a laser diode and an SHG laser resonator are mounted on a TE cooler which is one temperature control element, the laser diode is driven by a constant current, and the temperature is changed to output the SHG laser light. It is a plot of power (dashed line) and noise level (solid line). Here, the output power indicated by the broken line in the figure is mainly because the pump laser light of the laser diode is Nd: YA in the laser resonator.
It is determined by the ratio of absorption by G, that is, the effective absorption coefficient, and the noise level shown by the solid line in the figure is determined by the stability of the operation of the laser resonator. The temperature range R X (from point a to point b) for keeping the output power above 80% of the maximum value is about 3 ° C., and the stable operating temperature range R Y (point c To point d) is about 4.5 ° C. Therefore, the temperature of the laser diode by a temperature control element 24 in FIG. 1 range R X
The efficiency is high (80% or more of the maximum power) and stable because the target temperature range for temperature control of the SHG laser resonator by the temperature control element 26 is set to the stable operation temperature range R Y. An SHG laser light output having good properties can be obtained.
【0025】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、励起用レーザ光源とレーザ媒質を挟んだ一対
の反射鏡から成る共振器から構成される固体レーザを用
いるようにしてもよい。また、レーザ媒質や非線形光学
結晶素子は、Nd:YAGやKTPに限定されないこと
は勿論である。The present invention is not limited to the above embodiment, and a solid-state laser composed of a resonator composed of a pumping laser light source and a pair of reflecting mirrors sandwiching a laser medium may be used. . Further, the laser medium and the nonlinear optical crystal element are not limited to Nd: YAG and KTP, as a matter of course.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係るレーザ光発生装置によれば、励起光源素子を温
度制御するための第1の温度制御素子と、レーザ共振器
を温度制御するための第2の温度制御素子とを設け、励
起用光源素子とレーザ共振器の温度制御を別々に行うこ
とにより、レーザ媒質により効率良く吸収されることが
できる吸収波長を持つレーザ光を、励起光源素子から出
射することができ、レーザ媒質からはノイズが少なく安
定した出射光を得ることができる。従って、レーザ光の
励起効率は高くなり、レーザ光の高出力化を実現でき
る。As is clear from the above description, according to the laser light generator of the present invention, the first temperature control element for controlling the temperature of the excitation light source element and the temperature control of the laser resonator are controlled. By providing a second temperature control element for controlling the temperature of the pumping light source element and the laser resonator separately, laser light having an absorption wavelength that can be efficiently absorbed by the laser medium, Light can be emitted from the excitation light source element, and stable emission light with less noise can be obtained from the laser medium. Therefore, the excitation efficiency of the laser light is increased, and higher output of the laser light can be realized.
【図1】本発明に係るレーザ光発生装置の一実施例の概
略構成を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of an embodiment of a laser light generator according to the present invention.
【図2】上記実施例の蓋を取った状態の概略構成を示す
正面図である。FIG. 2 is a front view showing a schematic configuration of the above embodiment with a lid removed.
【図3】上記実施例に用いられる共振器の概略構成を示
す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a resonator used in the above embodiment.
【図4】半導体素子の温度制御の原理を示す回路図であ
る。FIG. 4 is a circuit diagram showing the principle of temperature control of a semiconductor element.
【図5】本発明に係るレーザ光発生装置の他の実施例の
概略構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the laser light generator according to the present invention.
【図6】レーザ媒質であるNd:YAGの吸収係数を示
す図である。FIG. 6 is a diagram showing an absorption coefficient of Nd: YAG which is a laser medium.
【図7】レーザダイオードから出射されるレーザ光の相
対強度の波長分布を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a wavelength distribution of relative intensity of laser light emitted from a laser diode.
【図8】レーザダイオードからの励起光のNd:YAG
への実効吸収係数の温度特性を示す図である。FIG. 8: Nd: YAG of excitation light from laser diode
FIG. 3 is a diagram showing temperature characteristics of an effective absorption coefficient of the above.
【図9】レーザ光出力パワーとノイズレベルとの温度特
性を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing temperature characteristics of laser light output power and noise level.
11・・・・・・・半導体レーザ素子 13・・・・・・・レンズ 14・・・・・・・レンズ固定ブロック 15・・・・・・・1/4波長板 16、19・・・・反射面 17・・・・・・・レーザ媒質 18・・・・・・・非線形光学結晶素子 20・・・・・・・レーザ共振器 21・・・・・・・共振器固定ブロック 22・・・・・・・立ち上げミラー 23・・・・・・・第1基台(ベース) 24・・・・・・・第1温度制御素子(TEクーラ) 25・・・・・・・第2基台(ベース) 26・・・・・・・第2温度制御素子(TEクーラ) 31・・・・・・・パッケージ 34・・・・・・・出射孔 11 --- Semiconductor laser element 13 --- Lens 14 --- Lens fixing block 15 --- / 4 wave plate 16, 19 ...・ Reflecting surface 17 ・ ・ ・ ・ Laser medium 18 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Nonlinear optical crystal element 20 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Laser resonator 21 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Resonator fixed block 22 ・・ ・ ・ Rising mirror 23 ・ ・ ・ ・ ・ First base (base) 24 ・ ・ ・ ・ ・ First temperature control element (TE cooler) 25 ・ ・ ・ ・ ・2 bases (base) 26 ... Second temperature control element (TE cooler) 31 ... Package 34 ...
Claims (3)
ザ媒質と、 上記レーザ媒質への入射レーザ光を共振動作させること
により出射レーザ光を発生させる反射手段と、 上記励起光源素子と上記反射手段を固定支持する共振器
固定ブロックと、 上記共振器固定ブロックを介して上記励起光源素子や上
記反射手段の温度を調節する温度制御素子とを有するレ
ーザ光発生装置において、 励起光源素子からの発振波長がレーザ媒質からの吸収波
長に一致するように温度制御するための第1の温度制御
素子と、 レーザ共振器からの出射光のノイズを抑制する温度制御
を行うための第2の温度制御素子とを有して成ることを
特徴とするレーザ光発生装置。1. A pumping light source element, a laser medium pumped by a laser beam from the pumping light source element, and a reflection means for generating an emitted laser beam by resonating the laser beam incident on the laser medium. A laser light generator having a resonator fixing block for fixedly supporting the excitation light source element and the reflecting means, and a temperature control element for adjusting the temperature of the excitation light source element and the reflecting means via the resonator fixing block. In the above, the first temperature control element for controlling the temperature so that the oscillation wavelength from the pumping light source element matches the absorption wavelength from the laser medium, and the temperature control for suppressing the noise of the light emitted from the laser resonator are performed. And a second temperature control element for the laser beam generator.
ザ光の高調波レーザ光を発生する非線形光学結晶素子を
設けることを特徴とする、請求項1記載のレーザ光発生
装置。2. The laser light generator according to claim 1, wherein a non-linear optical crystal element that generates a harmonic laser light of the laser light of the laser medium is provided in the reflecting means.
した温度制御素子であることを特徴とする、請求項1記
載のレーザ光発生装置。3. The laser light generator according to claim 1, wherein the temperature control element is a temperature control element utilizing a Peltier effect.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30527492A JPH06152014A (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Laser light generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30527492A JPH06152014A (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Laser light generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06152014A true JPH06152014A (en) | 1994-05-31 |
Family
ID=17943130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30527492A Pending JPH06152014A (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Laser light generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06152014A (en) |
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1992
- 1992-11-16 JP JP30527492A patent/JPH06152014A/en active Pending
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