JPH07183605A - 固体レーザ装置 - Google Patents
固体レーザ装置Info
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- JPH07183605A JPH07183605A JP5323698A JP32369893A JPH07183605A JP H07183605 A JPH07183605 A JP H07183605A JP 5323698 A JP5323698 A JP 5323698A JP 32369893 A JP32369893 A JP 32369893A JP H07183605 A JPH07183605 A JP H07183605A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体レーザ、内部共振器型ＳＨＧレーザの縦
単一モード発振とレーザノイズ低減。 【構成】半導体レーザ励起内部共振器型SHGレーザにお
いて共振器内にエタロン１２を発振レーザの進行方向１
５と垂直にして用い、出力光をモニターし共振器長の変
化にフィードバックをかける。 【効果】エタロンの選択するモードにあわせて共振器モ
ードを移動させることにより、固体レーザを縦シングル
モードで発振させることができる。縦シングルモードの
達成により、モード競合が無くなり安定にSHGを出力す
る固体レーザ装置を得ることができる。
単一モード発振とレーザノイズ低減。 【構成】半導体レーザ励起内部共振器型SHGレーザにお
いて共振器内にエタロン１２を発振レーザの進行方向１
５と垂直にして用い、出力光をモニターし共振器長の変
化にフィードバックをかける。 【効果】エタロンの選択するモードにあわせて共振器モ
ードを移動させることにより、固体レーザを縦シングル
モードで発振させることができる。縦シングルモードの
達成により、モード競合が無くなり安定にSHGを出力す
る固体レーザ装置を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体レーザ装置のシング
ルモード発振あるいは、その固体レーザが基本発振波長
の光高調波を発生させるレーザ装置の安定発振に係わ
り、特にレーザノイズの低減に関する。
ルモード発振あるいは、その固体レーザが基本発振波長
の光高調波を発生させるレーザ装置の安定発振に係わ
り、特にレーザノイズの低減に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１のようにレーザ媒質3の端面から半
導体レーザ1で励起する端面励起型固体レーザ装置は小
型高効率発振により様々な応用が期待されている。特に
非線形光学結晶４と共に使用し第二高調波（SHG）を発
生させるSHGレーザ装置は光ディスク、レーザプリンタ
等のコンピュータ周辺機器としての期待が高い。レーザ
を収束する２は収束レンズ、５は出力ミラーである。
導体レーザ1で励起する端面励起型固体レーザ装置は小
型高効率発振により様々な応用が期待されている。特に
非線形光学結晶４と共に使用し第二高調波（SHG）を発
生させるSHGレーザ装置は光ディスク、レーザプリンタ
等のコンピュータ周辺機器としての期待が高い。レーザ
を収束する２は収束レンズ、５は出力ミラーである。
【０００３】ところで、定在波型の固体レーザは特別な
手段を設けなければ、一般的に縦マルチモード発振す
る。しかしレーザ光を縦シングルモードで応用したい場
合が少なくない。さらに内部共振器型SHGレーザにおい
て、基本波がシングルモードのときSHG出力を安定にで
き、この装置の応用範囲が広くなる。
手段を設けなければ、一般的に縦マルチモード発振す
る。しかしレーザ光を縦シングルモードで応用したい場
合が少なくない。さらに内部共振器型SHGレーザにおい
て、基本波がシングルモードのときSHG出力を安定にで
き、この装置の応用範囲が広くなる。
【０００４】図２に示すように、レーザのシングルモー
ド化に、エタロン5（平行平板）の両面に反射コーティ
ング5aを施したものを用い、その多重反射を利用した波
長選択の方法がある。これは、共振器内部にエタロン
（石英などの透明物質でできた平行平板）を挿入し、こ
れを傾けるなどして実質的光路長を変化させ、エタロン
の選択波長と多数の共振器モード（共振条件を満たすと
びとびの波長）のなかの一つを一致させてシングルモー
ド発振させる方法である。シングルモード発振している
共振器の内部に非線形光学結晶4を挿入すれば安定なSHG
出力が得られる。この例としてウイリアム クルシャ
ウ、 ジェイ カネラウド 、 アイトリプルイー ジ
ャーナル オブ クオンタム エレクトロニクス（Will
iam Clushaw, J.Kannelaud, IEEE Journal of Quantum
Electronics）,vol. QE-10, No.2, p253(1974)、角谷
実 他５名、１９９３年春季第４０回応用物理学関係連
合講演会講演予稿集No３、ｐ９９６、３１ｐ−Ｚ−４な
どが挙げられる。
ド化に、エタロン5（平行平板）の両面に反射コーティ
ング5aを施したものを用い、その多重反射を利用した波
長選択の方法がある。これは、共振器内部にエタロン
（石英などの透明物質でできた平行平板）を挿入し、こ
れを傾けるなどして実質的光路長を変化させ、エタロン
の選択波長と多数の共振器モード（共振条件を満たすと
びとびの波長）のなかの一つを一致させてシングルモー
ド発振させる方法である。シングルモード発振している
共振器の内部に非線形光学結晶4を挿入すれば安定なSHG
出力が得られる。この例としてウイリアム クルシャ
ウ、 ジェイ カネラウド 、 アイトリプルイー ジ
ャーナル オブ クオンタム エレクトロニクス（Will
iam Clushaw, J.Kannelaud, IEEE Journal of Quantum
Electronics）,vol. QE-10, No.2, p253(1974)、角谷
実 他５名、１９９３年春季第４０回応用物理学関係連
合講演会講演予稿集No３、ｐ９９６、３１ｐ−Ｚ−４な
どが挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のエタロンをレー
ザの進行方向（図１、図２の８）に対して傾ける方法で
は、調整時の環境と異なった環境に置かれた場合、エタ
ロンの選択波長と共振器モードのずれが生じる。そのた
め傾き角度の再調整が必要となる。 またSHG発生時に
は、 エタロンの傾きによりSHGの多重反射スポットが一
致せず出力の低下をまねく。
ザの進行方向（図１、図２の８）に対して傾ける方法で
は、調整時の環境と異なった環境に置かれた場合、エタ
ロンの選択波長と共振器モードのずれが生じる。そのた
め傾き角度の再調整が必要となる。 またSHG発生時に
は、 エタロンの傾きによりSHGの多重反射スポットが一
致せず出力の低下をまねく。
【０００６】本発明はこの点を考慮したもので、エタロ
ン使用の固体レーザ装置において、環境変化が変化して
もエタロンの傾きを再調整する必要のない固体レーザ装
置を提供することにある。また、この固体レーザ装置を
光高調波発生に利用し、モード競合による出力不安定な
いレーザ装置を提供することにある。
ン使用の固体レーザ装置において、環境変化が変化して
もエタロンの傾きを再調整する必要のない固体レーザ装
置を提供することにある。また、この固体レーザ装置を
光高調波発生に利用し、モード競合による出力不安定な
いレーザ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、 図２のよ
うにエタロン5をレーザ進行方向に垂直に固定し、共振
器長7 の制御で共振器モードをエタロンの選択波長と一
致させることによりシングルモード発振を達成する。ま
た、この共振器長制御を出力レーザをモニター、フィー
ドバックより自動的に行なう。 エタロンと発振レーザ8
の進行方向が直交しているため、 SHG発生時に多重反射
スポットをひとつに重なり、その出力を上げることがで
きる。
うにエタロン5をレーザ進行方向に垂直に固定し、共振
器長7 の制御で共振器モードをエタロンの選択波長と一
致させることによりシングルモード発振を達成する。ま
た、この共振器長制御を出力レーザをモニター、フィー
ドバックより自動的に行なう。 エタロンと発振レーザ8
の進行方向が直交しているため、 SHG発生時に多重反射
スポットをひとつに重なり、その出力を上げることがで
きる。
【０００８】
【作用】共振器長Lの内部に存在できる光の波長（共振
器モード）はＮを整数とすると、式（１）で表せる。
器モード）はＮを整数とすると、式（１）で表せる。
【０００９】
【数１】
【００１０】（１）また、エタロンの透過率は次のよう
な式（２）で表せる。
な式（２）で表せる。
【００１１】
【数２】
【００１２】（２）ここで、Rはエタロンのコーティン
グ反射率であり、φは式（３）で表せる。
グ反射率であり、φは式（３）で表せる。
【００１３】
【数３】
【００１４】（３）λは波長、n,l,θはそれぞれエタロ
ンの屈折率、厚さ、傾き角（エタロン表面に垂直方向を
θ=0°とする）である。よって、ひとつの共振器モード
を透過させたいときはθを変化させてもよいし、式
（１）からＬを微小変化させてθに合うλを作りだして
もよい。本発明では後者により、θ=0°（エタロンを光
の進行方向に垂直）に固定して共振器長を変化させるこ
とにより行なう。また、エタロンとレーザの進行方向が
直交しているため、 SHG発生時に多重反射スポットがひ
とつに重なり出力を上げることができる。
ンの屈折率、厚さ、傾き角（エタロン表面に垂直方向を
θ=0°とする）である。よって、ひとつの共振器モード
を透過させたいときはθを変化させてもよいし、式
（１）からＬを微小変化させてθに合うλを作りだして
もよい。本発明では後者により、θ=0°（エタロンを光
の進行方向に垂直）に固定して共振器長を変化させるこ
とにより行なう。また、エタロンとレーザの進行方向が
直交しているため、 SHG発生時に多重反射スポットがひ
とつに重なり出力を上げることができる。
【００１５】Ｌを微小変化させる場合に、 ひとつの共
振器モードが正確にT = 1になるようにチューニングす
る必要がある。そこで、出力光の一部をモニターし、共
振器長制御にフィードバックする。これにより自動的に
縦シングルモードが達成される。また基本波競合が無い
ためSHG出力も安定する。
振器モードが正確にT = 1になるようにチューニングす
る必要がある。そこで、出力光の一部をモニターし、共
振器長制御にフィードバックする。これにより自動的に
縦シングルモードが達成される。また基本波競合が無い
ためSHG出力も安定する。
【００１６】
実施例１ 図３のように、ペルチエ素子16に接着された銅板15上に
固体レーザ共振器を構成する。 ホルダ9bに左面9aを波
長808nmに対して無反射、1064nmに対して高反射のコー
ティングをしてあるNd:YVO49をマウントし、そのホルダ
を15に固定する。ホルダ13bにマウントした出力ミラー1
3の左曲面13aには1064nmに対し高反射、532nmに対し無
反射のコーティングをしてあり、これを15に固定する。
9a と13aで共振器を構成している。共振器内部にはホ
ルダ11bにマウントしたKTP11とエタロン12を配置する。
11のｃ軸は9のｃ軸と45°となるようにする。9に半導体
レーザ7のレーザ光（波長約８０８nm）を集光レンズ8で
集光し励起し、レーザ（基本波、SHG）発振させる。12
はその表面が基本波あるいはSHGの進行方向に垂直にな
るように固定する。 出力レーザを基本波カットフィル
タ19でSHGのみ透過させ、その一部をビームスプリッタ1
7で取りだし、ディテクタ20に入射させる。20でSHG光24
は電気信号25に変換され、 25を電気的低周波透過フィ
ルタ21と高周波透過フィルタ22に通す。21と22の出力を
フィードバック回路26に入力する。26では、まず21から
の入力を最大にするように温度コントローラ23にフィー
ドバックをかける。次に、22の出力が最小になるように
23にフィードバックをかける。23は26に従ってペルチエ
素子16に加える電流を変化させ、15の温度変化により共
振器長を微小変化させる。
固体レーザ共振器を構成する。 ホルダ9bに左面9aを波
長808nmに対して無反射、1064nmに対して高反射のコー
ティングをしてあるNd:YVO49をマウントし、そのホルダ
を15に固定する。ホルダ13bにマウントした出力ミラー1
3の左曲面13aには1064nmに対し高反射、532nmに対し無
反射のコーティングをしてあり、これを15に固定する。
9a と13aで共振器を構成している。共振器内部にはホ
ルダ11bにマウントしたKTP11とエタロン12を配置する。
11のｃ軸は9のｃ軸と45°となるようにする。9に半導体
レーザ7のレーザ光（波長約８０８nm）を集光レンズ8で
集光し励起し、レーザ（基本波、SHG）発振させる。12
はその表面が基本波あるいはSHGの進行方向に垂直にな
るように固定する。 出力レーザを基本波カットフィル
タ19でSHGのみ透過させ、その一部をビームスプリッタ1
7で取りだし、ディテクタ20に入射させる。20でSHG光24
は電気信号25に変換され、 25を電気的低周波透過フィ
ルタ21と高周波透過フィルタ22に通す。21と22の出力を
フィードバック回路26に入力する。26では、まず21から
の入力を最大にするように温度コントローラ23にフィー
ドバックをかける。次に、22の出力が最小になるように
23にフィードバックをかける。23は26に従ってペルチエ
素子16に加える電流を変化させ、15の温度変化により共
振器長を微小変化させる。
【００１７】実施例２ 図４のような装置で、共振器、励起は実施例１と同様。
出力したレーザ光の一部をモニター光28として偏光分離
スプリッタ （Ｓ偏光100% 透過、Ｐ偏光100%反射）27で
取り出す。27は図５のように、28の方向が11のｃ軸と垂
直になるように配置する。また28の取りだし面27aは532
nmに対して高反射、1064nmに対して無反射コーティング
をしてある。よって、基本波のみを20で受光し電気信号
25に変換した後、25をフィードバック回路29に入力す
る。 29 は23を通じて共振器温度をコントロールする。
共振器長が適切な場合は基本波偏光方向は11のｃ軸と45
°の角度をなすが、27により32と平行な偏光成分30のみ
を取り出す。このときの25の電圧を事前に求めておけ
ば、その値になるように29が23をコントロールする。SH
G偏光方向は27の入射面に平行31となる。 27の後に基本
波カットフィルタ33を置きSHGのみを透過させる。
出力したレーザ光の一部をモニター光28として偏光分離
スプリッタ （Ｓ偏光100% 透過、Ｐ偏光100%反射）27で
取り出す。27は図５のように、28の方向が11のｃ軸と垂
直になるように配置する。また28の取りだし面27aは532
nmに対して高反射、1064nmに対して無反射コーティング
をしてある。よって、基本波のみを20で受光し電気信号
25に変換した後、25をフィードバック回路29に入力す
る。 29 は23を通じて共振器温度をコントロールする。
共振器長が適切な場合は基本波偏光方向は11のｃ軸と45
°の角度をなすが、27により32と平行な偏光成分30のみ
を取り出す。このときの25の電圧を事前に求めておけ
ば、その値になるように29が23をコントロールする。SH
G偏光方向は27の入射面に平行31となる。 27の後に基本
波カットフィルタ33を置きSHGのみを透過させる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エタロン使用の固体レーザを縦シングルモード発振させ
ることができる。またこの固体レーザを応用した内部共
振器型SHGレーザで、ノイズの低い安定したレーザ出力
を得ることができる。 このレーザ光は出力が安定なた
め、光ディスクシステム、光通信、レーザビームプリン
タなどの分野において有効に利用できる。
エタロン使用の固体レーザを縦シングルモード発振させ
ることができる。またこの固体レーザを応用した内部共
振器型SHGレーザで、ノイズの低い安定したレーザ出力
を得ることができる。 このレーザ光は出力が安定なた
め、光ディスクシステム、光通信、レーザビームプリン
タなどの分野において有効に利用できる。
【図１】従来の端面励起内部共振器型ＳＨＧレーザの構
成図。
成図。
【図２】端面励起 固体レーザの構造とエタロンの使用
方法を示す構成図。
方法を示す構成図。
【図３】本発明の実施例１を示した構成図。
【図４】本発明の実施例２を示した構成図。
【図５】本発明の実施例２において偏光ビームスプリッ
タの向きとモニター光の方向を示した斜視図。
タの向きとモニター光の方向を示した斜視図。
1…半導体レーザ、2…集光レンズ、3…レーザ媒質、4…
非線形光学結晶、5…エタロン、5a,9a,13a,27a…コーテ
ィング、6…出力ミラー、7…共振器長、8…発振レーザ
光、9… Nd:YVO4、9b,11b,13b…ホルダ、11…KTP、12…
エタロン、13…出力ミラー、15…銅板、16…ペルチエ素
子、17…ビームスプリッタ、18…出力SHG、19…基本波
カットフィルタ、20…ディテクタ、21…低周波数透過フ
ィルタ、22…高周波数透過フィルタ、23…温度コントロ
ーラ、24,28…モニター光、25…電気信号、26,29…フィ
ードバック回路、27…偏光ビームスプリッタ、28…モニ
ター用基本波、30…基本波偏光方向、31…SHG偏光方
向、32…KTPのｃ軸方向、33…基本波カットフィルタ。
非線形光学結晶、5…エタロン、5a,9a,13a,27a…コーテ
ィング、6…出力ミラー、7…共振器長、8…発振レーザ
光、9… Nd:YVO4、9b,11b,13b…ホルダ、11…KTP、12…
エタロン、13…出力ミラー、15…銅板、16…ペルチエ素
子、17…ビームスプリッタ、18…出力SHG、19…基本波
カットフィルタ、20…ディテクタ、21…低周波数透過フ
ィルタ、22…高周波数透過フィルタ、23…温度コントロ
ーラ、24,28…モニター光、25…電気信号、26,29…フィ
ードバック回路、27…偏光ビームスプリッタ、28…モニ
ター用基本波、30…基本波偏光方向、31…SHG偏光方
向、32…KTPのｃ軸方向、33…基本波カットフィルタ。
Claims (9)
- 【請求項１】励起光源と、該励起光源により励起される
レーザ媒質と、該レーザ媒質からの光を発振させるレー
ザ共振器と、該レーザ共振器内に配置されるエタロンを
有し、上記共振器長を制御する手段を有することを特徴
とする固体レーザ装置。 - 【請求項２】請求項１に記載のレーザ装置において、レ
ーザ共振器内部に非線形光学結晶を持ち第２高調波（SH
G）を発生することを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項３】請求項２に記載のレーザ装置において、エ
タロン表面に基本波反射コーティングを施していること
を特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項４】請求項３に記載のレーザ装置において、レ
ーザ進行方向とエタロン表面が垂直になるような配置で
あることを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項５】請求項３に記載のレーザ装置において、エ
タロン表面にSHGの波長に対して低反射コーティングを
施していることを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項６】請求項２に記載のレーザ装置において、出
力レーザ光をモニターし共振器長制御にフィードバック
することを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項７】請求項６に記載のレーザ装置において、特
にSHG光をモニターすることを特徴とする固体レーザ装
置。 - 【請求項８】請求項７に記載のレーザ装置において、モ
ニター出力を電気信号で取りだし、低域周波数通過と広
域周波数通過フィルタを用いて共振器長制御にフィード
バックすることを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項９】請求項６に記載のレーザ装置において、基
本波のある偏光方向成分をモニターし共振器長制御にフ
ィーフィーバックすることを特徴とする固体レーザ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5323698A JPH07183605A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5323698A JPH07183605A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07183605A true JPH07183605A (ja) | 1995-07-21 |
Family
ID=18157607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5323698A Pending JPH07183605A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07183605A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997035369A1 (de) * | 1996-03-19 | 1997-09-25 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur minderung des amplitudenrauschens von festkörperlasern mit resonatorinterner frequenzverdopplung sowie anordnung zur durchführung des verfahrens |
| JP5391077B2 (ja) * | 2007-11-19 | 2014-01-15 | ミヤチテクノス株式会社 | レーザ光照射装置 |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP5323698A patent/JPH07183605A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997035369A1 (de) * | 1996-03-19 | 1997-09-25 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur minderung des amplitudenrauschens von festkörperlasern mit resonatorinterner frequenzverdopplung sowie anordnung zur durchführung des verfahrens |
| JP5391077B2 (ja) * | 2007-11-19 | 2014-01-15 | ミヤチテクノス株式会社 | レーザ光照射装置 |
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