JPH0818131A - リング型固体レーザ装置 - Google Patents
リング型固体レーザ装置Info
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- JPH0818131A JPH0818131A JP14429694A JP14429694A JPH0818131A JP H0818131 A JPH0818131 A JP H0818131A JP 14429694 A JP14429694 A JP 14429694A JP 14429694 A JP14429694 A JP 14429694A JP H0818131 A JPH0818131 A JP H0818131A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 37
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- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
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Abstract
(57)【要約】
【目的】リング型固体レーザ装置の低ノイズ化に関す
る。 【構成】レーザダイオード１とこのレーザダイオード１
で励起される一軸性固体レーザ媒質６と、３枚以上の反
射ミラーから成るリング共振器と、このリング共振器光
軸中に配置された波長変換素子７を有する進行波形固体
レーザ装置。特に一軸性固体レーザ媒質６のレーザ入射
端面法線が固体レーザの光軸と縦及び横方向に、わずか
にずれていることを特徴とする。
る。 【構成】レーザダイオード１とこのレーザダイオード１
で励起される一軸性固体レーザ媒質６と、３枚以上の反
射ミラーから成るリング共振器と、このリング共振器光
軸中に配置された波長変換素子７を有する進行波形固体
レーザ装置。特に一軸性固体レーザ媒質６のレーザ入射
端面法線が固体レーザの光軸と縦及び横方向に、わずか
にずれていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リング型固体レーザ装
置に関し、特に低ノイズ化に関する。
置に関し、特に低ノイズ化に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザダイオード励起固体レーザは、効
率が高くコンパクトであり、従来のランプ励起固体レー
ザやガスレーザに置き替わるものとして注目されてい
る。
率が高くコンパクトであり、従来のランプ励起固体レー
ザやガスレーザに置き替わるものとして注目されてい
る。
【０００３】図３は、特開平４−３３５５８６号公報に
開示されている波長変換技術を用いた従来のリング型レ
ーザ波長変換装置が示さている。そのレーザダイオード
２１４から出射された基本波２１３を集光する第１集光
レンズ２１５ａ及び第２集光レンズ２１５ｂを備え、３
か所の反射面（反射面２７０ａ、反射面２７０ｂ、反射
面２７０ｃ）を有してその一部が波長変換素子２１０で
形成されたガラス２７０を備えて構成されている。次に
その動作について説明する。
開示されている波長変換技術を用いた従来のリング型レ
ーザ波長変換装置が示さている。そのレーザダイオード
２１４から出射された基本波２１３を集光する第１集光
レンズ２１５ａ及び第２集光レンズ２１５ｂを備え、３
か所の反射面（反射面２７０ａ、反射面２７０ｂ、反射
面２７０ｃ）を有してその一部が波長変換素子２１０で
形成されたガラス２７０を備えて構成されている。次に
その動作について説明する。
【０００４】基本波１３は、反射面２７０ａから入射
し、他の２枚の反射面（反射面ｂ及び反射面ａ）で反射
してリング共振器を形成している。ガラス２７０は、一
部が波長変換素子２１０で形成されているため、基本波
２１３は第二高調波２４２に波長変換される。そして、
反射面２７０ｂを通過し、所定のレーザ光を得る。
し、他の２枚の反射面（反射面ｂ及び反射面ａ）で反射
してリング共振器を形成している。ガラス２７０は、一
部が波長変換素子２１０で形成されているため、基本波
２１３は第二高調波２４２に波長変換される。そして、
反射面２７０ｂを通過し、所定のレーザ光を得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この従来のリング共振
器型波長変換装置は、レーザダイオード２１４の偏光特
性によって、得られる第二高調波２４２の光ノイズを増
減させる。例えば、レーザダイオード２１４の偏光特性
を示す偏光比が低いと、波長変換素子２１０で波長変換
方法が第二種位相整合の場合ノイズが増大する。その理
由は次の２つが考えられる。 （１）第二種位相製造による波長変換方法では、基本波
２１３の偏光した２光子がおのおの直交する常光と異常
光となり同位相で足し合わされるため偏光特性が低いと
波長偏光にほどんど寄与しない光子がリング共振器内に
滞留しこれら光子が前記位相を乱すため。 （２）波長変換素子２１０は偏光方向によって光の速度
が異なる複屈折特性を持っているためリング共振器光軸
から発散しない程度に光が分離し再びリング共振器光軸
に戻ってきた場合もリング共振器内の基本波２１３進行
波位相を乱すため。
器型波長変換装置は、レーザダイオード２１４の偏光特
性によって、得られる第二高調波２４２の光ノイズを増
減させる。例えば、レーザダイオード２１４の偏光特性
を示す偏光比が低いと、波長変換素子２１０で波長変換
方法が第二種位相整合の場合ノイズが増大する。その理
由は次の２つが考えられる。 （１）第二種位相製造による波長変換方法では、基本波
２１３の偏光した２光子がおのおの直交する常光と異常
光となり同位相で足し合わされるため偏光特性が低いと
波長偏光にほどんど寄与しない光子がリング共振器内に
滞留しこれら光子が前記位相を乱すため。 （２）波長変換素子２１０は偏光方向によって光の速度
が異なる複屈折特性を持っているためリング共振器光軸
から発散しない程度に光が分離し再びリング共振器光軸
に戻ってきた場合もリング共振器内の基本波２１３進行
波位相を乱すため。
【０００６】一般にファブリーペロータイプのレーザダ
イオードの偏光比は、１：１００程度でガスレーザ（例
えば、内部ミラー型１０ｍＷＨｅ−Ｎｅレーザの場合偏
光比は１：１０００以上）より低いため、基本波２１３
をレーザダイオードで出力させる場合は、前述した
（１）、（２）の理由により偏光状態をよく検討しなけ
ればならない。
イオードの偏光比は、１：１００程度でガスレーザ（例
えば、内部ミラー型１０ｍＷＨｅ−Ｎｅレーザの場合偏
光比は１：１０００以上）より低いため、基本波２１３
をレーザダイオードで出力させる場合は、前述した
（１）、（２）の理由により偏光状態をよく検討しなけ
ればならない。
【０００７】このように従来のレーザダイオードを用い
たリング共振器型波長変換装置は、光ノイズが大きいと
いう問題があった。
たリング共振器型波長変換装置は、光ノイズが大きいと
いう問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のリング型固体レ
ーザ装置は、レーザダイオード１と、前記レーザダイオ
ード１の出力光を集光する集光レンズ２と、一軸性固体
レーザ媒質６と、リング共振器を構成する３枚のミラー
（入射ミラー３、出力ミラー４、反射ミラー５）と、波
長変換素子７とを有している。
ーザ装置は、レーザダイオード１と、前記レーザダイオ
ード１の出力光を集光する集光レンズ２と、一軸性固体
レーザ媒質６と、リング共振器を構成する３枚のミラー
（入射ミラー３、出力ミラー４、反射ミラー５）と、波
長変換素子７とを有している。
【０００９】
【実施例】次に本発明のリング共振器型波長変換装置に
ついて図面を参照して説明する。
ついて図面を参照して説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例のブロック図であ
る。
る。
【００１１】その構成は、レーザダイオード１と、集光
レンズ２と、入射ミラー３と、出力ミラー４と、反射ミ
ラー５と、一軸性固体レーザ媒質６と、波長変換素子７
と、基本波８と、第二高調波９と、単向器１０からな
る。
レンズ２と、入射ミラー３と、出力ミラー４と、反射ミ
ラー５と、一軸性固体レーザ媒質６と、波長変換素子７
と、基本波８と、第二高調波９と、単向器１０からな
る。
【００１２】次に、その動作について説明する。レーザ
ダイオード１から励起光を出射し、集光レンズ２にて励
起光を集光し、一軸性固体レーザ媒質（例えば光吸収特
性がよく励起効率が高いＮｄ：ＹＶＯ４またはＥｒ：Ｙ
ＶＯ４）を励起する。固体レーザ共振器は３枚のミラー
（入射ミラー３、出力ミラー４及び反射ミラー５）にて
形成される。単向器１０は偏光方向を回転させるファラ
デー効果によりある特定方向に光を進める装置であり直
線偏光レーザに用いられる（実施例は、霜田光一著「レ
ーザー物理入門」Ｐ１９４による）。発振した基本波８
は、単向器１０の進行方向選択性により図１に示す矢印
方向（左回り）についてのみ素通りする。一方、一軸性
固体レーザ媒質６は、図２に示す通りある特定方向の偏
光面に関しては、常光、異常光に分裂し光損失を伴う。
従って、常光、異常光に分裂しないすなわち常光線と異
常光線の速度が一致する光学軸方向に偏光する。
ダイオード１から励起光を出射し、集光レンズ２にて励
起光を集光し、一軸性固体レーザ媒質（例えば光吸収特
性がよく励起効率が高いＮｄ：ＹＶＯ４またはＥｒ：Ｙ
ＶＯ４）を励起する。固体レーザ共振器は３枚のミラー
（入射ミラー３、出力ミラー４及び反射ミラー５）にて
形成される。単向器１０は偏光方向を回転させるファラ
デー効果によりある特定方向に光を進める装置であり直
線偏光レーザに用いられる（実施例は、霜田光一著「レ
ーザー物理入門」Ｐ１９４による）。発振した基本波８
は、単向器１０の進行方向選択性により図１に示す矢印
方向（左回り）についてのみ素通りする。一方、一軸性
固体レーザ媒質６は、図２に示す通りある特定方向の偏
光面に関しては、常光、異常光に分裂し光損失を伴う。
従って、常光、異常光に分裂しないすなわち常光線と異
常光線の速度が一致する光学軸方向に偏光する。
【００１３】先に述べたように、図１に示す右回りの光
は、ファラデー効果によって単向器１０が偏光面を一軸
性固体レーザ媒質６の光学軸からずらすため、異常光に
よる光損失を招き、結果的に発振しない。
は、ファラデー効果によって単向器１０が偏光面を一軸
性固体レーザ媒質６の光学軸からずらすため、異常光に
よる光損失を招き、結果的に発振しない。
【００１４】以上の動作で発振した基本波８は、波長変
換素子７により波長変換され出力ミラー４から所定の出
力を得ることはできるが、光ノイズは大きい。この光ノ
イズの発生原因の主な要因は次の（イ），（ロ）によ
る。
換素子７により波長変換され出力ミラー４から所定の出
力を得ることはできるが、光ノイズは大きい。この光ノ
イズの発生原因の主な要因は次の（イ），（ロ）によ
る。
【００１５】以上の動作で発振した基本波８は、波長変
換素子７により波長変換され出力ミラー４から所定の出
力を得ることはできるが、光ノイズは大きい。この光ノ
イズの発生原因の主な要因は次の（イ），（ロ）によ
る。 （イ）一軸性固体レーザ媒質６および波長変換素子７の
複屈折特性、偏光特性による光軸ずれ、位相ずれによ
る、基本波８の乱れ。 （ロ）一軸性固体レーザ媒質６および波長変換素子７端
面の基本波８反射光による基本波８の乱れ。
換素子７により波長変換され出力ミラー４から所定の出
力を得ることはできるが、光ノイズは大きい。この光ノ
イズの発生原因の主な要因は次の（イ），（ロ）によ
る。 （イ）一軸性固体レーザ媒質６および波長変換素子７の
複屈折特性、偏光特性による光軸ずれ、位相ずれによ
る、基本波８の乱れ。 （ロ）一軸性固体レーザ媒質６および波長変換素子７端
面の基本波８反射光による基本波８の乱れ。
【００１６】この問題解決のため、リング型固体レーザ
装置の一軸性固体レーザ媒質６および波長変換素子７に
おいて、一軸性固体レーザ媒質６および波長変換素子７
を光学軸まわり回転させ、一軸性固体レーザ媒質６の入
射面および波長変換素子７の入射端面の法線に対し、基
本波８の光軸と５ｍｒａｄ〜２０ｍｒａｄの角度を有す
るよう、設置した。
装置の一軸性固体レーザ媒質６および波長変換素子７に
おいて、一軸性固体レーザ媒質６および波長変換素子７
を光学軸まわり回転させ、一軸性固体レーザ媒質６の入
射面および波長変換素子７の入射端面の法線に対し、基
本波８の光軸と５ｍｒａｄ〜２０ｍｒａｄの角度を有す
るよう、設置した。
【００１７】角度設定は、実用設計寸法から共振器長は
５０〜２００ｍｍの範囲内にあるので、発散する角度で
もって設定した。
５０〜２００ｍｍの範囲内にあるので、発散する角度で
もって設定した。
【００１８】例えば、共振器長５０ｍｍ、ビーム直径
０．５ｍｍのとき５ｍｒａｄの角度ずれで０．２５ｍｍ
光軸がずれ、発散する。この結果、たとえノイズ源とな
ろうとも基本波８に影響を与えないので、ノイズは低減
される。一方、不必要に、基本波８の光軸と、一軸性固
体レーザ媒質６および波長変換素子７の各々の光軸をず
らせばレーザ発振のアライメントが困難になる。従っ
て、必要十分な角度量を見極めなければならない。
０．５ｍｍのとき５ｍｒａｄの角度ずれで０．２５ｍｍ
光軸がずれ、発散する。この結果、たとえノイズ源とな
ろうとも基本波８に影響を与えないので、ノイズは低減
される。一方、不必要に、基本波８の光軸と、一軸性固
体レーザ媒質６および波長変換素子７の各々の光軸をず
らせばレーザ発振のアライメントが困難になる。従っ
て、必要十分な角度量を見極めなければならない。
【００１９】以上のようにして定ノイズでかつ、アライ
メントも容易なリング共振器型波長変換装置ができあが
った。
メントも容易なリング共振器型波長変換装置ができあが
った。
【００２０】ところで上述した一軸性固体レーザ媒質６
としてＮｄ：ＹＶＯ４（ネオジウム添加のイットリウム
バナジウムオキサイト結晶）またはＥｒ：ＹＶＯ４（エ
ルビウム添加のイットリウムバナジウムオキサイト結
晶）を選択すれば良いが、この理由について補足説明す
る。
としてＮｄ：ＹＶＯ４（ネオジウム添加のイットリウム
バナジウムオキサイト結晶）またはＥｒ：ＹＶＯ４（エ
ルビウム添加のイットリウムバナジウムオキサイト結
晶）を選択すれば良いが、この理由について補足説明す
る。
【００２１】（ｉ）Ｎｄ：ＹＶＯ４について 一軸性結晶であるので、光学軸（常光と異常光の光の速
度が一致する軸）方向は光損失が率いため、光学軸方向
に変更し、容易に直線変更を得る事ができる。
度が一致する軸）方向は光損失が率いため、光学軸方向
に変更し、容易に直線変更を得る事ができる。
【００２２】さらに、固体レーザ結晶として普及してい
るＮｄ：ＹＡＧと比較し、吸収効率が約３倍大きいた
め、励起効率が良くなるためである。
るＮｄ：ＹＡＧと比較し、吸収効率が約３倍大きいた
め、励起効率が良くなるためである。
【００２３】（ｉｉ）Ｅｒ：ＹＶＯ４について 一軸性結晶であるので、光学軸（常光と異常光の光の速
度が一致する軸）方向は光損失が低いため、光学軸方向
に変更し、容易に直線偏光を得る事ができる。
度が一致する軸）方向は光損失が低いため、光学軸方向
に変更し、容易に直線偏光を得る事ができる。
【００２４】さらに、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの波長帯
域にブルーグリーンの傾向を有している事からアップコ
ンバージョンレーザとして発振する可能性がある。結晶
自体の光損失により、発振しきい値は高く１Ｗ程度の励
起では発振しないが、近年、固体レーザ励起用レーザダ
イオードの出力は高くなっており、市販されているレー
ザダイオードでは、１００Ｗまで用意されている。今
後、価格が低下すれば製品化により有利となる。ブルー
グリーンレーザは水冷Ａｒレーザで容易に出力されるた
め魅力はないが、波長変換により、ＵＶレーザを意図し
たとき魅力が生じる。波長変換素子としては、位相整合
波長が可視域で結晶破壊しきい値が高く、変換効率も高
いＢＢＯ（β−ＢａＢ２Ｏ４）またはＬＢＯ（ＬｉＢ３
Ｏ４）波長変換素子が望ましい。
域にブルーグリーンの傾向を有している事からアップコ
ンバージョンレーザとして発振する可能性がある。結晶
自体の光損失により、発振しきい値は高く１Ｗ程度の励
起では発振しないが、近年、固体レーザ励起用レーザダ
イオードの出力は高くなっており、市販されているレー
ザダイオードでは、１００Ｗまで用意されている。今
後、価格が低下すれば製品化により有利となる。ブルー
グリーンレーザは水冷Ａｒレーザで容易に出力されるた
め魅力はないが、波長変換により、ＵＶレーザを意図し
たとき魅力が生じる。波長変換素子としては、位相整合
波長が可視域で結晶破壊しきい値が高く、変換効率も高
いＢＢＯ（β−ＢａＢ２Ｏ４）またはＬＢＯ（ＬｉＢ３
Ｏ４）波長変換素子が望ましい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、リング型
固体レーザ装置の１軸性固体レーザ媒質６および波長変
換素子７において、一軸性固体レーザ媒質６および波長
変換素子７が光学軸まわりに回転し、一軸性固体レーザ
媒質６の端面および波長変換素子７の法線に対し、基本
波８の光軸と５ｍｒａｄ〜２０ｍｒａｄの角度を有する
よう、設置したことにより、 （ａ）一軸性固体レーザ媒質６および波長変換素子７の
複屈折特性、偏光特性による光軸ずれ、位相ずれによ
る、基本波８の乱れ （ｂ）一軸性固体レーザ媒質６および波長変換素子７端
面の基本波８反射光による基本波８の乱れ がなくなり、低ノイズ化が実現できた。
固体レーザ装置の１軸性固体レーザ媒質６および波長変
換素子７において、一軸性固体レーザ媒質６および波長
変換素子７が光学軸まわりに回転し、一軸性固体レーザ
媒質６の端面および波長変換素子７の法線に対し、基本
波８の光軸と５ｍｒａｄ〜２０ｍｒａｄの角度を有する
よう、設置したことにより、 （ａ）一軸性固体レーザ媒質６および波長変換素子７の
複屈折特性、偏光特性による光軸ずれ、位相ずれによ
る、基本波８の乱れ （ｂ）一軸性固体レーザ媒質６および波長変換素子７端
面の基本波８反射光による基本波８の乱れ がなくなり、低ノイズ化が実現できた。
【図１】本発明の一実施例のブロック図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】従来のリング型固体レーザ装置。
１ レーザダイオード ２ 集光レンズ ３ 入射ミラー ４ 出力ミラー ５ 反射ミラー ６ 一軸性固体レーザ媒質 ７ 波長変換素子 ８ 基本波 ９ 第２高調波 １０ 単向器 ２１０ 波長変換素子 ２１１ 光軸 ２１３ 基本波 ２１４ レーザダイオード ２１５ａ 第１集光レンズ ２１５ｂ 第２集光レンズ ２４２ 第２高調波 ２７０ ガラス ２７０ａ 反射面 ２７０ｂ 反射面 ２７０ｃ 反射面
Claims (7)
- 【請求項１】 レーザダイオードと前記レーザダイオー
ドで励起される固体レーザ媒質と、３枚以上の反射ミラ
ーからなるリング共振器と、前記リング共振器の光軸中
に配置された波長変換素子を有するリング型固体レーザ
装置において、前記固体レーザ媒質が一軸性固体レーザ
媒質であることを特徴とするリング型固体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記一軸性レーザ媒質が、Ｎｄ：ＹＶＯ
4 またはＥｒ：ＹＶＯ4 であることを特徴とする請求項
１記載のリング型固体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記一軸性固体レーザ媒質のレーザ光入
射面はレーザ光学軸まわりに一定の角度を有し、レーザ
光が前記入射面に垂直入射しないことを特徴とする請求
項１記載のリング型固体レーザ装置。 - 【請求項４】 前記一定の角度は前記一軸性固体レーザ
媒質の入射面の法線に対し、５ｍｒａｄ〜２０ｍｒａｄ
の角度であることを特徴とする請求項３記載のリング型
固体レーザ装置。 - 【請求項５】 前記波長変換素子のレーザ光入射端面は
レーザ光学軸まわりに一定の角度を有し、レーザ光が前
記入射端面に垂直入射しないことを特徴とする請求項１
記載のリング型固体レーザ装置。 - 【請求項６】 前記一定の角度は前記波長変換素子の入
社端面の法線に対し、５ｍｒａｄ〜２０ｍｒａｄの角度
を有することを特徴とする請求項５記載のリング型固体
レーザ装置。 - 【請求項７】 前記一軸性固体レーザ媒質がＥｒ：ＹＶ
Ｏ4 であり、前記波長変換素子がＢＢＯ（β−ＢａＢ２
０４）または、ＬＢＯ（ＬｉＢ３０４）であることを特
徴とする請求項１記載のリング型固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14429694A JP2792437B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | リング型固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14429694A JP2792437B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | リング型固体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0818131A true JPH0818131A (ja) | 1996-01-19 |
| JP2792437B2 JP2792437B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=15358775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14429694A Expired - Lifetime JP2792437B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | リング型固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2792437B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001340498A (ja) * | 2000-06-06 | 2001-12-11 | Bridgestone Sports Co Ltd | ゴルフボールへのマーキング方法 |
-
1994
- 1994-06-27 JP JP14429694A patent/JP2792437B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001340498A (ja) * | 2000-06-06 | 2001-12-11 | Bridgestone Sports Co Ltd | ゴルフボールへのマーキング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2792437B2 (ja) | 1998-09-03 |
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