JPH0799353A - レーザダイオード励起固体レーザ - Google Patents
レーザダイオード励起固体レーザInfo
- Publication number
- JPH0799353A JPH0799353A JP18240394A JP18240394A JPH0799353A JP H0799353 A JPH0799353 A JP H0799353A JP 18240394 A JP18240394 A JP 18240394A JP 18240394 A JP18240394 A JP 18240394A JP H0799353 A JPH0799353 A JP H0799353A
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- JP
- Japan
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- diode pumped
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Abstract
(57)【要約】
【目的】長寿命のコンパクトなレーザダイオード励起固
体レーザを提供する。 【構成】片面に反射膜３１を有するレーザ媒質３と片面
に反射膜５１を有する出力ミラー５との間に非線形光学
結晶４を密着固定するように中空部材７の中央部に肉薄
部７１を形成し、排気管９を介して真空排気してのち、
排気管９を圧接して気密封止して、レーザ共振器ユニッ
ト７０を得る。レーザ媒質３の反射膜３１側にレーザダ
イオードユニット１０を配置して連結部材１７で一体化
する。
体レーザを提供する。 【構成】片面に反射膜３１を有するレーザ媒質３と片面
に反射膜５１を有する出力ミラー５との間に非線形光学
結晶４を密着固定するように中空部材７の中央部に肉薄
部７１を形成し、排気管９を介して真空排気してのち、
排気管９を圧接して気密封止して、レーザ共振器ユニッ
ト７０を得る。レーザ媒質３の反射膜３１側にレーザダ
イオードユニット１０を配置して連結部材１７で一体化
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は半導体レーザを励起光
源とする固体レーザに関し、特にレーザ共振器内に非線
形光学結晶を配置したコンパクトなレーザダイオード励
起固体レーザ(以下、ＬＤ励起固体レーザと記す)に関す
る。
源とする固体レーザに関し、特にレーザ共振器内に非線
形光学結晶を配置したコンパクトなレーザダイオード励
起固体レーザ(以下、ＬＤ励起固体レーザと記す)に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザを励起光源とする固
体レーザは、１９９０年７月１７日発行の米国特許第
４，９４２，５８２号明細書に開示されているように、
一方の面に反射膜を形成したレーザ媒質と出力ミラーと
でレーザ共振器を構成し、半導体レーザの出射光をレン
ズを介してレーザ共振器のレーザ媒質へ投射する基本構
成が開示されている。半導体レーザ光によりレーザ媒質
が励起され、レーザ媒質の励起波長がレーザ共振器で増
幅されて出力ミラーから出射するこの基本構成におい
て、さらにレーザ媒質と出力ミラーとの間にＫＴＰなど
の非線形光学結晶を配置して第二次高調波を発生するよ
うにした構成も提案されている。
体レーザは、１９９０年７月１７日発行の米国特許第
４，９４２，５８２号明細書に開示されているように、
一方の面に反射膜を形成したレーザ媒質と出力ミラーと
でレーザ共振器を構成し、半導体レーザの出射光をレン
ズを介してレーザ共振器のレーザ媒質へ投射する基本構
成が開示されている。半導体レーザ光によりレーザ媒質
が励起され、レーザ媒質の励起波長がレーザ共振器で増
幅されて出力ミラーから出射するこの基本構成におい
て、さらにレーザ媒質と出力ミラーとの間にＫＴＰなど
の非線形光学結晶を配置して第二次高調波を発生するよ
うにした構成も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ここで開示さ
れている構成は基本的概念にすぎず、各構成要素の具体
的な保持手段についての教示はない。とくにレーザ媒質
と非線形光学結晶は温度上昇によりレーザ発振効率を低
下させる問題がある。また、有機の非線形光学結晶は潮
解性があるため、大気中で使用した場合、経時変化が著
しく短寿命になるという問題がある。
れている構成は基本的概念にすぎず、各構成要素の具体
的な保持手段についての教示はない。とくにレーザ媒質
と非線形光学結晶は温度上昇によりレーザ発振効率を低
下させる問題がある。また、有機の非線形光学結晶は潮
解性があるため、大気中で使用した場合、経時変化が著
しく短寿命になるという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本願発明の目的は温度上
昇によるレーザ発振効率の劣化を抑制し、かつ非線形光
学結晶の長寿命化を達成できるコンパクトな構成のＬＤ
励起固体レーザを提供することにある。
昇によるレーザ発振効率の劣化を抑制し、かつ非線形光
学結晶の長寿命化を達成できるコンパクトな構成のＬＤ
励起固体レーザを提供することにある。
【０００５】本願発明によれば、非線形光学結晶を内蔵
するレーザ共振器を気密一体化するための中空部材を有
し、中空部材の中央部に肉薄部を設けて真空排気するこ
とにより肉薄部を変形させてレーザ媒質と非線形光学結
晶と出力ミラーとを密着配列してコンパクト化し、半導
体レーザ光源とさらに一体化できるようにしたものであ
る。
するレーザ共振器を気密一体化するための中空部材を有
し、中空部材の中央部に肉薄部を設けて真空排気するこ
とにより肉薄部を変形させてレーザ媒質と非線形光学結
晶と出力ミラーとを密着配列してコンパクト化し、半導
体レーザ光源とさらに一体化できるようにしたものであ
る。
【０００６】
【実施例】図１を参照すると、中空部材７はそのほぼ中
央部に肉薄部７１を有する。この肉薄部７１は中空部材
７の側壁外面を一周するように溝を形成することにより
得られる。中空部材７の一方の開口部には反射膜３１を
形成したレーザ媒質３が挿入され、接着剤８により気密
封着される。中空部材７の内部に非線形光学結晶４を入
れて、中空部材７の他方の開口部に反射膜５１を形成し
た出力ミラー５が挿入され、接着剤８により気密封着さ
れる。中空部材７の溝の近傍に排気管９が設けられてい
る。この排気管９を介して中空部材７の内部を真空排気
すると、非線形光学結晶４の両端面がレーザ媒質３と出
力ミラー５との間に密着固定されるように肉薄部７１が
圧縮変形を起こす。真空引き完了後に排気管９を圧接し
て気密封止すれば、レーザ媒質３と中空部材７とが内蔵
一体化された気密型レーザ共振器ユニット７０が図２に
示すような構成で得られる。このレーザ共振器７０を励
起する光源としてレーザダイオードユニット１０がレー
ザ媒質３の側に配置され連結部材１７で連結固定され
る。レーザダイオードユニット１０はベース基板１０１
と透明窓１０２が付いたキャップ１０３とで気密パッケ
ージを構成し、内蔵されたヒートシンク１０４上にレー
ザダイオード１０５を搭載している。レーザダイオード
１０５はボンディングワイヤ１０６、外部端子１０７お
よび１０８を介して印加される駆動電圧により出力光を
出射する。レーザダイオードの出力光はレーザ媒質３に
入射して吸収されて基本波に変換される。そしてレーザ
共振器７０にて増幅され非線形光学結晶４を介して第２
次高調波の出力光として出力ミラー５から出射される。
央部に肉薄部７１を有する。この肉薄部７１は中空部材
７の側壁外面を一周するように溝を形成することにより
得られる。中空部材７の一方の開口部には反射膜３１を
形成したレーザ媒質３が挿入され、接着剤８により気密
封着される。中空部材７の内部に非線形光学結晶４を入
れて、中空部材７の他方の開口部に反射膜５１を形成し
た出力ミラー５が挿入され、接着剤８により気密封着さ
れる。中空部材７の溝の近傍に排気管９が設けられてい
る。この排気管９を介して中空部材７の内部を真空排気
すると、非線形光学結晶４の両端面がレーザ媒質３と出
力ミラー５との間に密着固定されるように肉薄部７１が
圧縮変形を起こす。真空引き完了後に排気管９を圧接し
て気密封止すれば、レーザ媒質３と中空部材７とが内蔵
一体化された気密型レーザ共振器ユニット７０が図２に
示すような構成で得られる。このレーザ共振器７０を励
起する光源としてレーザダイオードユニット１０がレー
ザ媒質３の側に配置され連結部材１７で連結固定され
る。レーザダイオードユニット１０はベース基板１０１
と透明窓１０２が付いたキャップ１０３とで気密パッケ
ージを構成し、内蔵されたヒートシンク１０４上にレー
ザダイオード１０５を搭載している。レーザダイオード
１０５はボンディングワイヤ１０６、外部端子１０７お
よび１０８を介して印加される駆動電圧により出力光を
出射する。レーザダイオードの出力光はレーザ媒質３に
入射して吸収されて基本波に変換される。そしてレーザ
共振器７０にて増幅され非線形光学結晶４を介して第２
次高調波の出力光として出力ミラー５から出射される。
【０００７】レーザ媒質３の反射膜３１はレーザダイオ
ードの出射光に対して高い透過率を有しレーザ媒質３で
励起される光および非線形光学結晶４で得られる第２高
調波に対して高い反射率を有し、レーザ媒質３の片面に
当業者に周知の方法で形成されている。出力ミラー５の
反射膜５１は周知のように基本波に対して９９．８％以
上の高い反射率を有し上記第２高調波に対して８０％以
上の高い透過率を有しレーザ共振器ユニット７０から第
２高調波の出力光が得られるように形成されている。
ードの出射光に対して高い透過率を有しレーザ媒質３で
励起される光および非線形光学結晶４で得られる第２高
調波に対して高い反射率を有し、レーザ媒質３の片面に
当業者に周知の方法で形成されている。出力ミラー５の
反射膜５１は周知のように基本波に対して９９．８％以
上の高い反射率を有し上記第２高調波に対して８０％以
上の高い透過率を有しレーザ共振器ユニット７０から第
２高調波の出力光が得られるように形成されている。
【０００８】このようにして構成されたＬＤ励起固体レ
ーザは、レーザダイオードユニット１０とレーザ媒質３
とが近接して配置されているため、集光レンズが不要と
なるばかりでなく、レーザ媒質３と非線形光学結晶４と
出力ミラー５とが密着しているため、共振器長を５ｍｍ
以下にすることができ、光学部品のアラインメント調整
は不要となるので小型化が実現できる。
ーザは、レーザダイオードユニット１０とレーザ媒質３
とが近接して配置されているため、集光レンズが不要と
なるばかりでなく、レーザ媒質３と非線形光学結晶４と
出力ミラー５とが密着しているため、共振器長を５ｍｍ
以下にすることができ、光学部品のアラインメント調整
は不要となるので小型化が実現できる。
【０００９】中空部材７の材料としてはレーザ媒質３で
発生する熱を効率よく放熱するために熱電導率の高い材
料が好ましく、かつ肉薄部７１が変形可能な材料が好ま
しい。この点から、銅や、アルミニウムなどの金属が好
ましい。銅製の中空部材７の場合は肉薄部７１の厚さは
０．１ｍｍから０．２ｍｍの範囲に選ぶのが好ましい。
接着剤８としてはトールシール（バリアン社の商標）な
どのエポキシ系樹脂を用いる。また、中空部材７の両端
の開口部にはレーザ媒質３および出力ミラー５をそれぞ
れ挿入固定しやすいように図示のような段差が中空部材
７の内壁面に形成されるのが好ましい。図示の例では中
空部材７の両端の内径より内部の内径を小さくすること
により段差を形成している。内径の小さな中央部分の管
軸方向長さは非線形光学結晶４の光軸方向の寸法よりや
や長めの寸法を有し、真空排気による肉薄部７１の変形
により非線形光学結晶４の光軸方向の寸法と同一となる
ように設計されている。組立順序は特に問わないが、非
線形光学結晶４をレーザ媒質３か出力ミラー５のいずれ
か一方に予め仮固定しておいて組み込めば組立工程がよ
り簡略化される。排気管９の位置は貫通孔が中空部材７
の内径の小さな領域に導通していればどこでも良い。レ
ーザ媒質３を収納する中空部材７の開口部形状はレーザ
媒質３の外形と同一寸法とすることが放熱効果を高める
意味で望ましい。
発生する熱を効率よく放熱するために熱電導率の高い材
料が好ましく、かつ肉薄部７１が変形可能な材料が好ま
しい。この点から、銅や、アルミニウムなどの金属が好
ましい。銅製の中空部材７の場合は肉薄部７１の厚さは
０．１ｍｍから０．２ｍｍの範囲に選ぶのが好ましい。
接着剤８としてはトールシール（バリアン社の商標）な
どのエポキシ系樹脂を用いる。また、中空部材７の両端
の開口部にはレーザ媒質３および出力ミラー５をそれぞ
れ挿入固定しやすいように図示のような段差が中空部材
７の内壁面に形成されるのが好ましい。図示の例では中
空部材７の両端の内径より内部の内径を小さくすること
により段差を形成している。内径の小さな中央部分の管
軸方向長さは非線形光学結晶４の光軸方向の寸法よりや
や長めの寸法を有し、真空排気による肉薄部７１の変形
により非線形光学結晶４の光軸方向の寸法と同一となる
ように設計されている。組立順序は特に問わないが、非
線形光学結晶４をレーザ媒質３か出力ミラー５のいずれ
か一方に予め仮固定しておいて組み込めば組立工程がよ
り簡略化される。排気管９の位置は貫通孔が中空部材７
の内径の小さな領域に導通していればどこでも良い。レ
ーザ媒質３を収納する中空部材７の開口部形状はレーザ
媒質３の外形と同一寸法とすることが放熱効果を高める
意味で望ましい。
【００１０】図示の例では中空部材７の溝は外壁面に形
成されているが、内壁面側に形成されても良いことは言
うまでもない。レーザダイオードユニット１０のレーザ
光出射面とレーザ媒質３の反射膜３１とは近接させた方
が結合効率の点で望ましい。また、中空部材７の内部を
真空排気した後に気密容器内に不活性ガスを充填して気
密封止した構造でも良い。さらに中空部材７や連結部材
１７の外表面に冷却フィンを取り付けて冷却効率をさら
に向上させた構成としても良い。
成されているが、内壁面側に形成されても良いことは言
うまでもない。レーザダイオードユニット１０のレーザ
光出射面とレーザ媒質３の反射膜３１とは近接させた方
が結合効率の点で望ましい。また、中空部材７の内部を
真空排気した後に気密容器内に不活性ガスを充填して気
密封止した構造でも良い。さらに中空部材７や連結部材
１７の外表面に冷却フィンを取り付けて冷却効率をさら
に向上させた構成としても良い。
【００１１】レーザダイオードユニット１０のレーザレ
ーザがＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ系の場合についての本願
発明の動作を以下に説明する。レーザダイオードユニッ
ト１０から出射される波長８１０ｎｍのレーザ光はレー
ザ媒質３の反射膜３１側から入射する。レーザ媒質３が
Ｎｄ：ＹＶＯ4の場合、レーザ媒質３はこのレーザ光を
吸収して光励起されて波長１．０６μｍの光を発生す
る。この光はレーザ媒質３の反射膜３１と出力ミラー５
の反射膜５１とで構成されるレーザ共振器内で光増幅さ
れる。ＰＣＮＢやＤＡＮなどの非線形光学結晶４がその
レーザ共振器内に設置されているので波長１．０６μｍ
の光は非線形光学結晶４により第２高調波に変換されて
波長５３２ｎｍの可視光が出力ミラー５の外部から出射
されることになる。レーザ媒質３の反射膜３１は波長８
１０ｎｍのレーザ光に対して高い透過率（９０％）を有
し、出力ミラー５の反射膜５１は波長１．０６μｍの光
に対して０．２％以下の透過率を有する。レーザ媒質３
および出力ミラー５の具体的寸法の一例としては、４ｍ
ｍ x ４ｍｍの正方形の入射面および出射面を有し光軸
方向の長さ、すなわち厚みは１ｍｍである。非線形光学
結晶４の具体的寸法の一例としては３ｍｍ x ３ｍｍの
正方形の入射面および出射面を有し光軸方向の長さは５
ｍｍである。半導体レーザ素子の出射面とレーザ媒質３
の反射膜３１との距離は光結合効率を低下させないよう
に３ｍｍ以下にすることが望ましい。
ーザがＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ系の場合についての本願
発明の動作を以下に説明する。レーザダイオードユニッ
ト１０から出射される波長８１０ｎｍのレーザ光はレー
ザ媒質３の反射膜３１側から入射する。レーザ媒質３が
Ｎｄ：ＹＶＯ4の場合、レーザ媒質３はこのレーザ光を
吸収して光励起されて波長１．０６μｍの光を発生す
る。この光はレーザ媒質３の反射膜３１と出力ミラー５
の反射膜５１とで構成されるレーザ共振器内で光増幅さ
れる。ＰＣＮＢやＤＡＮなどの非線形光学結晶４がその
レーザ共振器内に設置されているので波長１．０６μｍ
の光は非線形光学結晶４により第２高調波に変換されて
波長５３２ｎｍの可視光が出力ミラー５の外部から出射
されることになる。レーザ媒質３の反射膜３１は波長８
１０ｎｍのレーザ光に対して高い透過率（９０％）を有
し、出力ミラー５の反射膜５１は波長１．０６μｍの光
に対して０．２％以下の透過率を有する。レーザ媒質３
および出力ミラー５の具体的寸法の一例としては、４ｍ
ｍ x ４ｍｍの正方形の入射面および出射面を有し光軸
方向の長さ、すなわち厚みは１ｍｍである。非線形光学
結晶４の具体的寸法の一例としては３ｍｍ x ３ｍｍの
正方形の入射面および出射面を有し光軸方向の長さは５
ｍｍである。半導体レーザ素子の出射面とレーザ媒質３
の反射膜３１との距離は光結合効率を低下させないよう
に３ｍｍ以下にすることが望ましい。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本願発明は、非線形
光学結晶４を真空気密封止し、熱伝導特性の良い中空部
材７でレーザ媒質３および非線形光学結晶４を一体化し
たのでレーザ媒質３での発熱は中空部材７を介して放熱
され、非線形光学結晶４の発熱もレーザ媒質３を通して
中空部材７を介して放熱されるのでレーザ発振効率の低
下を抑制できる。また、非線形光学結晶４は大気から隔
離されているので長寿命を保証され、コンパクトで扱い
やすいレーザ共振器７０が得られるという実用的なＬＤ
励起固体レーザが達成できる。
光学結晶４を真空気密封止し、熱伝導特性の良い中空部
材７でレーザ媒質３および非線形光学結晶４を一体化し
たのでレーザ媒質３での発熱は中空部材７を介して放熱
され、非線形光学結晶４の発熱もレーザ媒質３を通して
中空部材７を介して放熱されるのでレーザ発振効率の低
下を抑制できる。また、非線形光学結晶４は大気から隔
離されているので長寿命を保証され、コンパクトで扱い
やすいレーザ共振器７０が得られるという実用的なＬＤ
励起固体レーザが達成できる。
【図１】本願発明の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】図１の中空部材７の斜視図である。
３ レーザ媒質 ４ 非線形光学結晶 ５ 出力ミラー ７ 中空部材 ８ 接着剤 ９ 排気管 １０ レーザダイオードユニット １７ 連結部材 ３１ 反射膜 ５１ 反射膜 ７０ 気密型レーザ共振器ユニット ７１ 肉薄部 １０５ レーザダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/109
Claims (10)
- 【請求項１】 中空部材の一端を気密封止する出力ミラ
ーと、前記中空部材の他端を気密封止して前記出力ミラ
ーとで光共振器を構成するレーザ媒質と、前記中空部材
の中央部を変形させることにより前記出力ミラーとレー
ザ媒質との両方に密着するように配置された非線形光学
結晶と、前記レーザ媒質の前記非線形光学結晶と反対側
に配置された半導体レーザ光源とを有することを特徴と
するレーザダイオード励起固体レーザ。 - 【請求項２】 前記中空部材には排気管が設けられてお
り、前記排気管を介して前記中空部材内が排気されて前
記中空部材内が減圧されていることを特徴とする請求項
１記載のレーザダイオード励起固体レーザ。 - 【請求項３】 前記中空部材の側壁の一部に肉薄部が形
成されており、前記肉薄部が前記減圧により圧縮変形し
ていることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオー
ド励起固体レーザ。 - 【請求項４】 前記中空部材内には不活性ガスが充填さ
れていることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオ
ード励起固体レーザ。 - 【請求項５】 前記肉薄部は前記中空部材の外壁に溝を
形成することにより得られていることを特徴とする請求
項３記載のレーザダイオード励起固体レーザ。 - 【請求項６】 前記中空部材が熱伝導性の良い金属で形
成されていることを特徴とする請求項１記載のレーザダ
イオード励起固体レーザ。 - 【請求項７】 前記中空部材と前記および前記出力ミラ
ーとは接着剤により結合されていることを特徴とする請
求項１記載のレーザダイオード励起固体レーザ。 - 【請求項８】 前記出力ミラーの前記非線形光学結晶に
接する表面と前記レーザ媒質の前記非線形光学結晶と反
対側表面とに反射コートがそれぞれ形成されていること
を特徴とする請求項１記載のレーザダイオード励起固体
レーザ。 - 【請求項９】 前記半導体レーザ光源と前記中空部材と
が連結部材を介して一体化されていることを特徴とする
請求項１記載のレーザダイオード励起固体レーザ。 - 【請求項１０】 中空部材の一端に接着剤で気密封止さ
れた出力ミラーと、前記中空部材の他端に接着剤で気密
封止されたレーザ媒質とで気密構造の光共振器を構成
し、前記出力ミラーとレーザ媒質との間に配置された非
線形光学結晶が前記光共振器の内部を減圧することによ
り前記非線形光学結晶と前記出力ミラーおよび前記レー
ザ媒質とが互いに密着するように前記中空部材の側壁に
設けられた肉薄部が変形しており、前記レーザ媒質の前
記非線形光学結晶と反対側に配置された半導体レーザ光
源と前記中空部材とが連結部材を介して一体化されてい
ることを特徴とするレーザダイオード励起固体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18240394A JP2576415B2 (ja) | 1993-08-05 | 1994-08-03 | レーザダイオード励起固体レーザ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19378993 | 1993-08-05 | ||
| JP5-193789 | 1993-08-05 | ||
| JP18240394A JP2576415B2 (ja) | 1993-08-05 | 1994-08-03 | レーザダイオード励起固体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799353A true JPH0799353A (ja) | 1995-04-11 |
| JP2576415B2 JP2576415B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=26501214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18240394A Expired - Lifetime JP2576415B2 (ja) | 1993-08-05 | 1994-08-03 | レーザダイオード励起固体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2576415B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5613455A (en) * | 1994-06-29 | 1997-03-25 | Juki Corporation | Needle receiving assembly and sewing machine having same |
| WO2019038825A1 (ja) * | 2017-08-22 | 2019-02-28 | ギガフォトン株式会社 | 波長変換装置 |
-
1994
- 1994-08-03 JP JP18240394A patent/JP2576415B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5613455A (en) * | 1994-06-29 | 1997-03-25 | Juki Corporation | Needle receiving assembly and sewing machine having same |
| WO2019038825A1 (ja) * | 2017-08-22 | 2019-02-28 | ギガフォトン株式会社 | 波長変換装置 |
| JPWO2019038825A1 (ja) * | 2017-08-22 | 2020-09-24 | ギガフォトン株式会社 | 波長変換装置 |
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