JPH06177471A - プリズム拡大器を用いた半導体レーザー励起固体レーザー - Google Patents
プリズム拡大器を用いた半導体レーザー励起固体レーザーInfo
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- JPH06177471A JPH06177471A JP20048392A JP20048392A JPH06177471A JP H06177471 A JPH06177471 A JP H06177471A JP 20048392 A JP20048392 A JP 20048392A JP 20048392 A JP20048392 A JP 20048392A JP H06177471 A JPH06177471 A JP H06177471A
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- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体レーザー(LD)励起による固体レーザ
ーにおいて、そのLDにより限られた領域だけを部分的
に励起するものであっても、効率の良いレーザー光を取
り出し得るようにするとともに、そのレーザー光を横方
向(LD光による励起方向と直角方向)から取り出す場
合にも、放出されるレーザービームの断面を使用し易い
円形乃至正方形にし、かつ、集光特性を改善しようとす
るものである。 【構成】少なくとも両端に置かれた2枚の鏡2,6を有
して構成されたレーザー共振器の中に、一乃至数個のプ
リズム拡大器7を介入させ、レーザー共振器内のレーザ
ー光断面を一方向のみ拡大させてレーザー媒質1の励起
領域に等しい長方形乃至長円形のレーザービームとして
固体レーザー媒質内を通す構造にしたことを特徴とす
る。
ーにおいて、そのLDにより限られた領域だけを部分的
に励起するものであっても、効率の良いレーザー光を取
り出し得るようにするとともに、そのレーザー光を横方
向(LD光による励起方向と直角方向)から取り出す場
合にも、放出されるレーザービームの断面を使用し易い
円形乃至正方形にし、かつ、集光特性を改善しようとす
るものである。 【構成】少なくとも両端に置かれた2枚の鏡2,6を有
して構成されたレーザー共振器の中に、一乃至数個のプ
リズム拡大器7を介入させ、レーザー共振器内のレーザ
ー光断面を一方向のみ拡大させてレーザー媒質1の励起
領域に等しい長方形乃至長円形のレーザービームとして
固体レーザー媒質内を通す構造にしたことを特徴とす
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリズム拡大器を用い
た半導体レーザー励起固体レーザー、すなわち、半導体
レーザーアレーで励起する結晶或いはガラス質の固体レ
ーザー装置に関するものである。
た半導体レーザー励起固体レーザー、すなわち、半導体
レーザーアレーで励起する結晶或いはガラス質の固体レ
ーザー装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に固体レーザーと称されている結晶
質やガラス質でできたレーザーでは、従来、アーク又は
白熱電球による強力なランプ光で固体レーザー媒質を照
射して励起していたが、近年の高出力半導体レーザーの
出現によって、ランプ光に代わって半導体レーザー(以
下、LDという)で固体レーザーを励起する方向に移行
しつつある。しかし、LD光の吸収長が長い固体レーザ
ー(例えば、Nd:YAGレーザー)では、LD光をレ
ンズで集光することによる狭い励起幅に比べて深さ方向
には長い吸収長のために深くまで励起され、固体レーザ
ー光を横方向(LD光による励起方向と直角方向)から
取り出す場合には、レーザー光の断面は、使用し易い円
形断面ではなく、細長い長方形になってしまい、集光特
性も悪くなる欠点があった。
質やガラス質でできたレーザーでは、従来、アーク又は
白熱電球による強力なランプ光で固体レーザー媒質を照
射して励起していたが、近年の高出力半導体レーザーの
出現によって、ランプ光に代わって半導体レーザー(以
下、LDという)で固体レーザーを励起する方向に移行
しつつある。しかし、LD光の吸収長が長い固体レーザ
ー(例えば、Nd:YAGレーザー)では、LD光をレ
ンズで集光することによる狭い励起幅に比べて深さ方向
には長い吸収長のために深くまで励起され、固体レーザ
ー光を横方向(LD光による励起方向と直角方向)から
取り出す場合には、レーザー光の断面は、使用し易い円
形断面ではなく、細長い長方形になってしまい、集光特
性も悪くなる欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】かかる点に鑑み、本発
明は、LD励起による固体レーザー媒質内の細長い非円
形の励起領域から効率の良いレーザー光を取り出し得る
ようにするとともに、そのレーザー光を横方向(LD光
による励起方向と直角方向)から取り出す場合にも、放
出されるレーザービームの断面を使用し易い円形乃至正
方形にし、かつ、集光特性を改善しようとするものであ
る。
明は、LD励起による固体レーザー媒質内の細長い非円
形の励起領域から効率の良いレーザー光を取り出し得る
ようにするとともに、そのレーザー光を横方向(LD光
による励起方向と直角方向)から取り出す場合にも、放
出されるレーザービームの断面を使用し易い円形乃至正
方形にし、かつ、集光特性を改善しようとするものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、少
なくとも両端に置かれた2枚の鏡を有して構成されたレ
ーザー共振器の中に、一乃至数個のプリズム拡大器を介
入させ、レーザー共振器内のレーザー光断面を一方向の
み拡大させてレーザー媒質の励起領域に等しい長方形乃
至長円形のレーザービームとして固体レーザー媒質内を
通す構造にしたことを特徴とする。
なくとも両端に置かれた2枚の鏡を有して構成されたレ
ーザー共振器の中に、一乃至数個のプリズム拡大器を介
入させ、レーザー共振器内のレーザー光断面を一方向の
み拡大させてレーザー媒質の励起領域に等しい長方形乃
至長円形のレーザービームとして固体レーザー媒質内を
通す構造にしたことを特徴とする。
【0005】
【作用】如上の構成であるから、レーザー媒質に対しL
Dにより限られた領域だけを部分的に励起するものであ
っても、介入させた一乃至数個のプリズム拡大器は、そ
のレーザー媒質をレーザーの活性領域(光増幅領域)に
等しい長方形乃至長円形のレーザー光で無駄なく満た
し、その活性領域全体からの効率よいレーザー光の取り
出しを可能にし、レーザー出力を増大させる。また、レ
ーザー共振器から放出されるレーザービームの断面形状
を円形乃至正方形に絞りこみ、使用し易いものにする。
Dにより限られた領域だけを部分的に励起するものであ
っても、介入させた一乃至数個のプリズム拡大器は、そ
のレーザー媒質をレーザーの活性領域(光増幅領域)に
等しい長方形乃至長円形のレーザー光で無駄なく満た
し、その活性領域全体からの効率よいレーザー光の取り
出しを可能にし、レーザー出力を増大させる。また、レ
ーザー共振器から放出されるレーザービームの断面形状
を円形乃至正方形に絞りこみ、使用し易いものにする。
【0006】
【実施例】図1は、本発明の半導体レーザー励起固体レ
ーザーに係る第1の実施例の概念図を示している。固体
レーザーは、ネオジウム(Nd)又は他の希土類をドー
ピングした固体レーザーである。固体の材料としては、
石英を含めてガラス質、或いは、結晶である。結晶は、
YAG、YVO4 、YLF、YOS、YAP等から選択
される。この中で、特に、Nd:YAG、Nd:YL
F、Nd:YOSが重要である。ここでは、Nd:YA
G(Y3Al5O12)結晶を例に説明する。なお、本発明では、
該Nd:YAG結晶に限定するものではないことを付言
する。Nd:YAG結晶(以下、単にYAG結晶とい
う)1は、各面を垂直面とし、後端面に1.064 ミクロン
のレーザー波長で全反射するような誘電体多層膜コーテ
ィングを施して、全反射の反射鏡2を形成し、上下面3
を光学研磨し、かつ、波長0.808 ミクロンのLD光に対
する無反射コーティングを施して、LDアレー4による
励起を可能にしている。また、両側面に冷却のためのヒ
ートシンク(図示せず)を密着させている。而して、上
記YAG結晶1の厚さは、結晶中のNd混合比によって
異なるが、結晶内部がLD光で一様に励起されるよう
に、3〜5mmの厚さが適当である。結晶の長さは、LD
アレー4の長さ以上に選ぶ。複数のLDアレー4を使用
する場合には、それらを並べた長さ以上にする必要があ
る。YAG結晶1の上下面には、それぞれ集光レンズ5
を介してLDアレー4を対峙させ、各LDアレーから発
散するレーザー光を集光レンズ5で集めてYAG結晶1
に集束させるようにしている。LDアレー4は、レーザ
ーダイオードとも称されるものであって、約0.8 ミクロ
ンの波長のレーザー出力を生ずるLDから成り、1つの
半導体チップから複数のレーザー光を放出するようにし
たものであって、パルス発振或いは連続発振するもので
ある。LDアレー4のLDから発生した熱は、温度制御
されたペルチエ冷却器或いは温度制御された水冷のヒー
トシンク(図示せず)によって除去する。これにより、
LDの温度を調整し、かつ、温度によってLDをYAG
結晶1の励起に合った正確な波長に同調させる。YAG
結晶1の前方には、レーザー共振器の出力鏡を兼ねる部
分反射鏡6を配し、該部分反射鏡には、レーザー光の基
本波長の一部が透過するように誘電体コーティングを施
しており、もって、前記全反射の反射鏡2との間にレー
ザー共振器を構成している。
ーザーに係る第1の実施例の概念図を示している。固体
レーザーは、ネオジウム(Nd)又は他の希土類をドー
ピングした固体レーザーである。固体の材料としては、
石英を含めてガラス質、或いは、結晶である。結晶は、
YAG、YVO4 、YLF、YOS、YAP等から選択
される。この中で、特に、Nd:YAG、Nd:YL
F、Nd:YOSが重要である。ここでは、Nd:YA
G(Y3Al5O12)結晶を例に説明する。なお、本発明では、
該Nd:YAG結晶に限定するものではないことを付言
する。Nd:YAG結晶(以下、単にYAG結晶とい
う)1は、各面を垂直面とし、後端面に1.064 ミクロン
のレーザー波長で全反射するような誘電体多層膜コーテ
ィングを施して、全反射の反射鏡2を形成し、上下面3
を光学研磨し、かつ、波長0.808 ミクロンのLD光に対
する無反射コーティングを施して、LDアレー4による
励起を可能にしている。また、両側面に冷却のためのヒ
ートシンク(図示せず)を密着させている。而して、上
記YAG結晶1の厚さは、結晶中のNd混合比によって
異なるが、結晶内部がLD光で一様に励起されるよう
に、3〜5mmの厚さが適当である。結晶の長さは、LD
アレー4の長さ以上に選ぶ。複数のLDアレー4を使用
する場合には、それらを並べた長さ以上にする必要があ
る。YAG結晶1の上下面には、それぞれ集光レンズ5
を介してLDアレー4を対峙させ、各LDアレーから発
散するレーザー光を集光レンズ5で集めてYAG結晶1
に集束させるようにしている。LDアレー4は、レーザ
ーダイオードとも称されるものであって、約0.8 ミクロ
ンの波長のレーザー出力を生ずるLDから成り、1つの
半導体チップから複数のレーザー光を放出するようにし
たものであって、パルス発振或いは連続発振するもので
ある。LDアレー4のLDから発生した熱は、温度制御
されたペルチエ冷却器或いは温度制御された水冷のヒー
トシンク(図示せず)によって除去する。これにより、
LDの温度を調整し、かつ、温度によってLDをYAG
結晶1の励起に合った正確な波長に同調させる。YAG
結晶1の前方には、レーザー共振器の出力鏡を兼ねる部
分反射鏡6を配し、該部分反射鏡には、レーザー光の基
本波長の一部が透過するように誘電体コーティングを施
しており、もって、前記全反射の反射鏡2との間にレー
ザー共振器を構成している。
【0007】かかるレーザー共振器中には、プリズム拡
大器たる2個の三角プリズム7を介入させて、レーザー
共振器内のレーザー光断面を一方向のみ拡大させてレー
ザー媒質の励起領域に等しい長方形乃至長円形のレーザ
ービームとしてYAG結晶1内を通すようにしている。
三角プリズム7は、プリズム拡大器の基本形状である
が、ここでいう三角プリズムは、直角乃至それに近い角
度をもったプリズムとし、その材料には、石英、各種光
学ガラス、サファイア等の光学結晶が適している。レー
ザー光が拡大してプリズムから出射(入射)するプリズ
ムの面(A面)は、レーザー光に対して直角乃至それに
近い角度にする。該面(A面)には、表面反射損失を低
減するように無反射コーティングを施す。他面(B面)
は、レーザー光に対してブリュースター角かそれに近い
角度に選ぶ。このブリュースター角は、レーザーのP偏
向成分に対してプリズム表面での反射が生じない角度と
したものであり、BK7ガラスでは56.5度である。ブリ
ュースター角を使用しない場合には、該面(B面)に表
面反射を防ぐ無反射コーティングを施す。1つの三角プ
リズム7による拡大率は、2〜5倍程度に低く止め、大
きな拡大率を必要とする場合には、複数個を使用する。
なお、上記B面をブリュースター角にしないで、わずか
な表面反射を設け、その反射光をレーザー特性の測定光
として使用しても良い。この場合、その反射光を受ける
レーザーモニタ9を適所に配する。また、レーザー共振
器中における部分反射鏡6の近傍には、レーザー光の形
状や集光特性を改善するために開口アパーチャ8を設け
る。ただし、この開口アパーチャ8の取り付けによっ
て、レーザー出力が低下することもあり、使用目的によ
っては必ずしも必要ではない。
大器たる2個の三角プリズム7を介入させて、レーザー
共振器内のレーザー光断面を一方向のみ拡大させてレー
ザー媒質の励起領域に等しい長方形乃至長円形のレーザ
ービームとしてYAG結晶1内を通すようにしている。
三角プリズム7は、プリズム拡大器の基本形状である
が、ここでいう三角プリズムは、直角乃至それに近い角
度をもったプリズムとし、その材料には、石英、各種光
学ガラス、サファイア等の光学結晶が適している。レー
ザー光が拡大してプリズムから出射(入射)するプリズ
ムの面(A面)は、レーザー光に対して直角乃至それに
近い角度にする。該面(A面)には、表面反射損失を低
減するように無反射コーティングを施す。他面(B面)
は、レーザー光に対してブリュースター角かそれに近い
角度に選ぶ。このブリュースター角は、レーザーのP偏
向成分に対してプリズム表面での反射が生じない角度と
したものであり、BK7ガラスでは56.5度である。ブリ
ュースター角を使用しない場合には、該面(B面)に表
面反射を防ぐ無反射コーティングを施す。1つの三角プ
リズム7による拡大率は、2〜5倍程度に低く止め、大
きな拡大率を必要とする場合には、複数個を使用する。
なお、上記B面をブリュースター角にしないで、わずか
な表面反射を設け、その反射光をレーザー特性の測定光
として使用しても良い。この場合、その反射光を受ける
レーザーモニタ9を適所に配する。また、レーザー共振
器中における部分反射鏡6の近傍には、レーザー光の形
状や集光特性を改善するために開口アパーチャ8を設け
る。ただし、この開口アパーチャ8の取り付けによっ
て、レーザー出力が低下することもあり、使用目的によ
っては必ずしも必要ではない。
【0008】図3は、第2の実施例を示している。この
場合、前例のものにおいて、レーザー共振器中の前記開
口アパーチャ8の近傍、特に、部分反射の反射鏡6と三
角プリズム7との間の単位面積当たりのレーザー強度が
最も高い部分に、結晶内部を通過するレーザー光の波長
を半分にするKTP(KTiOPO4) 結晶10を介在させてい
る。この単位面積当たりのレーザー強度の最も高い位置
が、2倍高調波の発生効率が最も高いところである。
場合、前例のものにおいて、レーザー共振器中の前記開
口アパーチャ8の近傍、特に、部分反射の反射鏡6と三
角プリズム7との間の単位面積当たりのレーザー強度が
最も高い部分に、結晶内部を通過するレーザー光の波長
を半分にするKTP(KTiOPO4) 結晶10を介在させてい
る。この単位面積当たりのレーザー強度の最も高い位置
が、2倍高調波の発生効率が最も高いところである。
【0009】図4は、第3の実施例を示している。この
例は、幾つかの目的で急峻なパルスレーザーが所望され
る場合であり、上記第2例のものにおいて、KTP結晶
10に代えて音響光学Qスイッチ、ポッケル効果を利用し
た電気光学Qスイッチ等のQスイッチ11を介在させてい
る。
例は、幾つかの目的で急峻なパルスレーザーが所望され
る場合であり、上記第2例のものにおいて、KTP結晶
10に代えて音響光学Qスイッチ、ポッケル効果を利用し
た電気光学Qスイッチ等のQスイッチ11を介在させてい
る。
【0010】図5は、第4の実施例を示している。この
場合は、上記第2の実施例と第3の実施例との双方、つ
まり、KTP結晶10とQスイッチ11との双方を介在させ
ている。
場合は、上記第2の実施例と第3の実施例との双方、つ
まり、KTP結晶10とQスイッチ11との双方を介在させ
ている。
【0011】図6乃至図9は、第5乃至第8の実施例を
示している。これらは、上記第1乃至第7の実施例にお
いて、YAG結晶1の前端面12をブリュースター角に切
断し、光学研磨している。これにより、1つの三角プリ
ズム7を省略している。
示している。これらは、上記第1乃至第7の実施例にお
いて、YAG結晶1の前端面12をブリュースター角に切
断し、光学研磨している。これにより、1つの三角プリ
ズム7を省略している。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば、レーザー媒質に対しL
Dにより限られた領域だけを部分的に励起するものであ
っても、介入させた一乃至数個のプリズム拡大器によ
り、固体レーザー媒質内では、レーザーの活性領域を長
方形乃至長円形のレーザー光で無駄なく満たすことがで
き、固体レーザー全体を効率良く励起させることがで
き、レーザー出力を増大させることができる。また、上
記プリズム拡大器により、レーザー共振器から放出され
るレーザービームの断面形状を円形乃至正方形に絞りこ
むことができて、利用し易いものにすることができ、集
光特性を改善できる。更に、レーザー媒質の側面にて、
複数のLD発光部を1つのパッケージの中に持つ高電力
LDアレーの使用が可能になり、該高電力LDアレーに
よって励起される効率良い固体レーザーを提供すること
ができる。しかも、レーザー共振器内へのKTP結晶の
介入で、周波数2倍化された効率の良い固体レーザーを
提供でき、かつ、Qスイッチの介入で、急峻なパルスレ
ーザーを得ることもできる。極めて簡単な構成で格段の
効果を奏し、頗る有益である。
Dにより限られた領域だけを部分的に励起するものであ
っても、介入させた一乃至数個のプリズム拡大器によ
り、固体レーザー媒質内では、レーザーの活性領域を長
方形乃至長円形のレーザー光で無駄なく満たすことがで
き、固体レーザー全体を効率良く励起させることがで
き、レーザー出力を増大させることができる。また、上
記プリズム拡大器により、レーザー共振器から放出され
るレーザービームの断面形状を円形乃至正方形に絞りこ
むことができて、利用し易いものにすることができ、集
光特性を改善できる。更に、レーザー媒質の側面にて、
複数のLD発光部を1つのパッケージの中に持つ高電力
LDアレーの使用が可能になり、該高電力LDアレーに
よって励起される効率良い固体レーザーを提供すること
ができる。しかも、レーザー共振器内へのKTP結晶の
介入で、周波数2倍化された効率の良い固体レーザーを
提供でき、かつ、Qスイッチの介入で、急峻なパルスレ
ーザーを得ることもできる。極めて簡単な構成で格段の
効果を奏し、頗る有益である。
【図1】本発明の第1の実施例を示す側面概念図であ
る。
る。
【図2】同例の背面概念図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す側面概念図であ
る。
る。
【図4】本発明の第3の実施例を示す側面概念図であ
る。
る。
【図5】本発明の第4の実施例を示す側面概念図であ
る。
る。
【図6】本発明の第5の実施例を示す側面概念図であ
る。
る。
【図7】本発明の第6の実施例を示す側面概念図であ
る。
る。
【図8】本発明の第7の実施例を示す側面概念図であ
る。
る。
【図9】本発明の第8の実施例を示す側面概念図であ
る。
る。
1 YAG結晶 2 全反射の反射鏡 3 上下面 4 LDアレー 5 集光レンズ 6 部分反射鏡 7 三角プリズム 8 開口アパーチャ 9 レーザーモニタ 10 KTP結晶 11 Qスイッチ 12 前端面
Claims (1)
- 【請求項1】 少なくとも両端に置かれた2枚の鏡を有
して構成されたレーザー共振器の中に、一乃至数個のプ
リズム拡大器を介入させ、レーザー共振器内のレーザー
光断面を一方向のみ拡大させてレーザー媒質の励起領域
に等しい長方形乃至長円形のレーザービームとして固体
レーザー媒質内を通す構造にしたことを特徴とするプリ
ズム拡大器を用いた半導体レーザー励起固体レーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20048392A JPH06177471A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | プリズム拡大器を用いた半導体レーザー励起固体レーザー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20048392A JPH06177471A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | プリズム拡大器を用いた半導体レーザー励起固体レーザー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06177471A true JPH06177471A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=16425068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20048392A Pending JPH06177471A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | プリズム拡大器を用いた半導体レーザー励起固体レーザー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06177471A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007334225A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Mitsubishi Electric Corp | 光パルス幅変換装置および光パルス幅変換方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6489488A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Toshiba Corp | Slab type solid state laser device |
| JPH033379A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体レーザ装置 |
| JPH03242984A (ja) * | 1990-02-21 | 1991-10-29 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ装置 |
-
1992
- 1992-07-02 JP JP20048392A patent/JPH06177471A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6489488A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Toshiba Corp | Slab type solid state laser device |
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| JPH03242984A (ja) * | 1990-02-21 | 1991-10-29 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007334225A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Mitsubishi Electric Corp | 光パルス幅変換装置および光パルス幅変換方法 |
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