JPH06152014A - レーザ光発生装置 - Google Patents
レーザ光発生装置Info
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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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- laser light
- temperature
- temperature control
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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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
略構成を示す断面図である。
【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。
正面図である。
【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。
す斜視図である。
【図４】半導体素子の温度制御の原理を示す回路図であ
る。
る。
【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。
概略構成を示す図である。
【図６】レーザ媒質であるＮｄ：ＹＡＧの吸収係数を示
す図である。
す図である。
【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。
対強度の波長分布を示す図である。
【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。
への実効吸収係数の温度特性を示す図である。
【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。
性を示す図である。
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
Claims (3)
- 【請求項１】 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を
特徴とするレーザ光発生装置。 - 【請求項２】 上記反射手段内に上記レーザ媒質のレー
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。 - 【請求項３】 上記温度制御素子はペルチェ効果を利用
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30527492A JPH06152014A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | レーザ光発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30527492A JPH06152014A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | レーザ光発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06152014A true JPH06152014A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17943130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30527492A Pending JPH06152014A (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | レーザ光発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06152014A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0784881A4 (en) * | 1994-10-03 | 1997-09-17 | Sdl Inc | TUNABLE BLUE LASER DIODE |
| WO1998022999A1 (de) * | 1996-11-19 | 1998-05-28 | Daimler-Benz Ag | Laser- und verstärkersystem zur erzeugung einfrequenter laserstrahlung |
| EP1079480A3 (en) * | 1999-07-30 | 2002-08-07 | Litton Systems, Inc. | Electro-optic systems |
| JP2011139011A (ja) * | 2009-12-01 | 2011-07-14 | Mitsubishi Electric Corp | 平面導波路型レーザ装置および平面導波路型レーザ装置の製造方法 |
| JP2012033818A (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-16 | Singlemode Corp | 半導体レーザー励起固体レーザー装置 |
| US8265111B2 (en) | 2008-03-18 | 2012-09-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser light source module |
| WO2013153899A1 (ja) * | 2012-04-10 | 2013-10-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ装置 |
| JP2016054191A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 株式会社島津製作所 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置及びレーザ光の出力方法 |
-
1992
- 1992-11-16 JP JP30527492A patent/JPH06152014A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0784881A4 (en) * | 1994-10-03 | 1997-09-17 | Sdl Inc | TUNABLE BLUE LASER DIODE |
| WO1998022999A1 (de) * | 1996-11-19 | 1998-05-28 | Daimler-Benz Ag | Laser- und verstärkersystem zur erzeugung einfrequenter laserstrahlung |
| US6188708B1 (en) | 1996-11-19 | 2001-02-13 | Contraves Space Ag | Laser system and amplifying system to produce single-frequency laser irradiation |
| EP1079480A3 (en) * | 1999-07-30 | 2002-08-07 | Litton Systems, Inc. | Electro-optic systems |
| US8265111B2 (en) | 2008-03-18 | 2012-09-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser light source module |
| JP2011139011A (ja) * | 2009-12-01 | 2011-07-14 | Mitsubishi Electric Corp | 平面導波路型レーザ装置および平面導波路型レーザ装置の製造方法 |
| JP2012033818A (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-16 | Singlemode Corp | 半導体レーザー励起固体レーザー装置 |
| WO2013153899A1 (ja) * | 2012-04-10 | 2013-10-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ装置 |
| JP2013219232A (ja) * | 2012-04-10 | 2013-10-24 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ装置 |
| JP2016054191A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 株式会社島津製作所 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置及びレーザ光の出力方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020507 |