JPH088480A - レーザ装置 - Google Patents

レーザ装置

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JPH088480A
JPH088480A JP13409194A JP13409194A JPH088480A JP H088480 A JPH088480 A JP H088480A JP 13409194 A JP13409194 A JP 13409194A JP 13409194 A JP13409194 A JP 13409194A JP H088480 A JPH088480 A JP H088480A
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JP
Japan
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laser
resonator
birefringence
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JP13409194A
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Inventor
Tetsuo Ando
哲生 安藤
Masatoshi Otake
正利 大竹
Kimio Tateno
公男 立野
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体レーザ励起内部共振器型SHGレーザの
ノイズ低減と出力安定化をはかる。 【構成】共振器内にエタロンを用い、出力光をモニタ
し、共振器光路長の変化と非線形光学結晶の複屈折制
御,励起半導体レーザの波長と注入電流制御する。 【効果】何らかの外乱でSHGの安定条件がずれても出
力光のモニタにより再び安定条件に持っていくことがで
き、ノイズの低減された安定なSHG出力を得ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は非線形光学結晶を用いた
内部共振器型の波長変換レーザに係り、特に、レーザ出
力の安定化あるいは低ノイズ化に関する。
【0002】
【従来の技術】光ディスクの高密度化,レーザプリンタ
の高精細化等に小型短波長レーザの要求が高まってい
る。短波長レーザとして、非線形光学結晶を用いたSH
G(第2高調波発生)レーザがある。特に、図2のよう
なレーザ共振器内部に非線形光学結晶4を置いた内部共
振器型SHGレーザを固体レーザ結晶3の端面から半導
体レーザ1で励起する方法は小型高効率発振により様々
な応用が期待されている。ところで、図2のレーザは定
在波型の固体レーザで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。内部共振器型SHGレー
ザにおいて、基本波が縦マルチモードで発振すると共振
器内のモード競合が、非線形光学結晶における波長変換
の際にSHGノイズを引き起こし、SHG出力が不安定
になる。
【0003】SHGノイズを低減し、出力を安定化する
には、基本波を縦シングルモード発振させるのが有効で
ある。そこで、共振器内部にエタロン(透明な平行平板
の両面に反射コーティングを施し、その多重反射を利用
し波長選択する素子)を挿入し、他の波長(縦モード)
のレーザ発振を抑える方法が考えられた。これは、エタ
ロンを傾けるなどしてエタロン内の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。この方法で基
本波を縦シングルモード発振させ、安定な出力のSHG
が得られる。この例としてアイイーイーイー ジャーナ
ル オブ クアンタム エレクトロニクス(IEEE Journ
al of Quantum Electronics), vol. QE−10, No.2, p2
53(1974))、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(図3)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】KTP(KTiOPO4)など
のようにSHG発生時にTYPE2の位相整合をする非線形
光学結晶は複屈折性を有するため、温度変化により結晶
を通過する光の偏光が変化する。一方、レーザ結晶は一
般に偏光方向に依存した利得を持っているため、共振器
内部の基本波の偏光が変化するとレーザ出力は変動す
る。この変動はエタロンの波長選択性では制御できない
ため、これを使用した従来のSHGレーザ装置ではSH
Gノイズが発生し、出力が不安定となる。
【0005】その他に、励起半導体レーザの経時変化に
よる出力の減少と波長の変化がレーザ結晶に吸収される
励起エネルギの減少となり、その結果SHG出力が低下
することも問題となる。
【0006】本発明はこの点を考慮したもので、内部共
振器型SHGレーザに代表される波長変換レーザ装置に
おいて、共振器内部でエタロンを使用し、このエタロン
が選択した基本波の偏光を一定にさせ、安定に基本波シ
ングルモード発振をさせることで、モード競合によるS
HGノイズを低減し、出力を安定させる。また励起光の
出力と波長をコントロールし経時変化にも対応し、SH
G出力が低下しないレーザ装置を提供することにある。
【0007】このほかに本発明はレーザ装置部品のばら
つきによる性能の違いを、組立後に調整して一定にでき
るよう考慮し、さらに他の装置にこのレーザ装置を組み
込んで応用する場合に、小型で使い勝手の良い形態を取
れるようなレーザ装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】共振器の光路長を変化さ
せ、共振器モードをエタロンが選択する波長範囲内に移
動させる。また複屈折の制御により非線形光学結晶を全
波長板あるいは1/2波長板にする。これによりレーザ
結晶における基本波の偏光方向が一定で安定な縦シング
ルモード発振が得られる。また励起用半導体レーザの経
時変化による出力低下と波長変化に対しては、半導体レ
ーザへの注入電流と温度の制御を行う。これら一連の制
御は出力されるSHG,基本波をモニタすることで制御
の方向を決定する。このときプログラム可能なLSIで
制御すれば、部品ばらつきによる制御パラメータの違い
を、装置組立後にそれぞれのレーザ装置に最適化したプ
ログラミングをすることができる。またLSI使用によ
りレーザ装置を小型にすることができる。
【0009】
【作用】基本波のモード競合を抑えるため、エタロン表
面の反射率を上げ波長選択幅を狭くする必要がある。こ
の波長選択幅に対し共振器長変化による共振器モードの
移動は大きく、わずかの共振器長の変化でも共振器モー
ドがエタロン波長選択幅から外れてしまう。そのため共
振器温度をコントロールするなどして共振器の光路長を
制御し、エタロン波長選択幅内に共振器モードを収め
る。当然、この場合の許容温度幅は小さいものになる。
一方、KTPなどの複屈折性の非線形光学結晶を全波長
板あるいは1/2波長板に制御する温度許容幅は比較的
大きい。
【0010】そこで、この二つの条件を満たすには、ま
ず非線形光学結晶を全波長板あるいは1/2波長板にす
る温度に設定し、その付近で温度の微調整を行いエタロ
ン波長選択幅内に共振器モードを移動させる。この一連
の操作は基本波のP,S偏光出力とSHG出力を参照し
ながら行う。つまり、非線形光学結晶が全波長板あるい
は1/2波長板になる温度に設定するためには、基本波
のP,S偏光出力をモニタし、一方が最大、もう一方が
最小となる(直線偏光になる)ようにする。また共振器
モードをエタロンの波長選択幅内に移動させるときには
SHG出力が最大になるように共振器を温度変化させ
る。
【0011】以上の操作によりノイズのない安定なSH
G出力が得られる。しかし、これで規定のSHG出力が
得られないときは、励起パワーが低下しているか、励起
レーザ波長がずれているので、SHG出力をモニタしな
がら励起用半導体レーザの注入電流と温度を少しずつ交
互に調整する。上の操作により出力低下のない、安定な
SHG出力を得ることができる。
【0012】
【実施例】
(実施例1)図4のように、ペルチエ素子19上にホル
ダ13に固定されたNd:YVO4 12,ホルダ14に固定さ
れたKTP(KTiOPO4)15,エタロン16,ホルダ18
に固定された出力ミラー17で内部共振器型SHGレー
ザ共振器を構成する。このとき12のc軸は15のc軸
と45°となるようにする。12の左面と17の左面は
波長1064nmに対する高反射コーティング,ミラー
17の左面はさらに532nmに対して無反射コーティ
ングをしてある。波長約810の半導体レーザ13の励
起光を集光レンズ11でホルダ13の端面から入射させ
Nd:YVO4 12を励起する。これにより共振器内部には1
064nmの基本波がレーザ発振し、KTP15により
532nmのSHGが発振する。ミラー17からは基本
波とSHGの二つの異なった波長のレーザが射出する。
射出されたレーザのうち基本波をビームスプリッタ20
で分離し、さらに偏光ビームスプリッタ24でP,S偏
光に分離しそれぞれを受光素子25,26に入射させ
る。
【0013】またビームスプリッタ20を透過したSH
Gの一部をビームスプリッタ21で分け、受光素子27
に入射させる。25,26,27に入った光強度の情報
は電気信号に変換され、制御回路37に入力される。光
強度が変化すると37が温度コントローラ38に指示を
出し、SHGの光強度が増加し基本波が直線偏光になる
ように共振器温度を増加あるいは減少させるように制御
する。共振器温度の制御だけではSHG出力が元に戻ら
ないときは半導体レーザ用温度コントローラ29に指示
を出し、半導体レーザ温度を変化させ、SHG出力が一
番大きくなる温度にする。それでもSHG出力が元に戻
らないときはレーザドライバ28に指示を出し、半導体
レーザ注入電流を増加させてSHG出力を元に戻す。
【0014】(実施例2)図1のような装置で、実施例
1と同様で共振器はペルチエ素子上に構成されている。
この共振器からの出力レーザを左から基本波S偏光,基
本波P偏光,SHGの一部を蹴りだすビームスプリッタ
40,41,42を使って受光素子43に入射させる。
これらペルチエ素子に乗った共振器とビームスプリッ
タ,受光素子,励起用半導体レーザ,集光レンズを筺体
45に納めSHG出力用50を残して密閉する。45と
42は接着されており空気の移動はない。43からの電
気信号はLSI(大規模集積回路)46に入力される。
46にはあらかじめこの共振器に合わせた初期共振器温
度,半導体レーザ温度,注入電流等の制御パラメータと
制御アルゴリズムがプログラムされている。46の指示
により共振器温度,半導体レーザ温度,半導体レーザ注
入電流を制御し、安定なSHG出力を得る。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、エタロン使用の小型の
内部共振器型SHGレーザをノイズのない安定な出力で
動作させることができる。出力が安定かつサイズが小型
なため、光ディスクシステム,レーザビームプリンタ,
その他の分野において有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示した説明図。
【図2】従来の半導体レーザ励起内部共振器型SHGレ
ーザの構造の説明図。
【図3】エタロンを使用した従来の半導体レーザ励起内
部共振器型SHGレーザの構造の説明図。
【図4】本発明の実施例2を示した説明図。
【符号の説明】
10…半導体レーザ、11…集光レンズ、12…Nd:YV
O4、13…Nd:YVO4ホルダ、14…KTP(KTiOPO4)
ホルダ、15…KTP(KTiOPO4)、16…エタロン、
17…出力ミラー、18…出力ミラーホルダ、27…受
光素子、28…半導体レーザドライバ、29…温度コン
トローラ、31…サーミスタへの配線、32…半導体レ
ーザ注入電流用配線、33…半導体レーザモニタ用配
線、35…ペルチエ電流用配線、36…ペルチエ電流用
配線、40…ビームスプリッタ、41…ビームスプリッ
タ、42…ビームスプリッタ、43…受光素子、45…
筺体、46…LSI、50…SHG出力窓。
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 3/131 3/16

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エタロン使用のレーザ共振器の内部に非線
    形光学結晶を用いる波長変換レーザにおいて、前記非線
    形光学結晶の複屈折と共振器光路長を制御する手段を有
    する半導体レーザで励起することを特徴とするレーザ装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1において、出力される基本波レー
    ザと波長変換されたレーザのパワーを参照して前記非線
    形光学結晶の複屈折と共振器光路長を制御する手段を有
    するレーザ装置。
  3. 【請求項3】請求項2において、出力される基本波レー
    ザと波長変換されたレーザのパワーを参照して温度と注
    入電流の一方または両方を制御する半導体レーザで励起
    するレーザ装置。
  4. 【請求項4】請求項2において、大規模集積回路を制御
    に使用するレーザ装置。
  5. 【請求項5】請求項3において、大規模集積回路を制御
    に使用するレーザ装置。
  6. 【請求項6】請求項2において、非線形光学結晶の複屈
    折と共振器光路長を温度制御素子で制御するレーザ装
    置。
  7. 【請求項7】請求項6において、一つの温度制御素子で
    非線形光学結晶の複屈折と共振器光路長を制御するレー
    ザ装置。
  8. 【請求項8】請求項3において、非線形光学結晶の複屈
    折と共振器光路長を温度制御素子で制御するレーザ装
    置。
  9. 【請求項9】請求項8において、一つの温度制御素子で
    非線形光学結晶の複屈折と共振器光路長を制御するレー
    ザ装置。
  10. 【請求項10】請求項4において、非線形光学結晶の複
    屈折と共振器光路長を温度制御素子で制御するレーザ装
    置。
  11. 【請求項11】請求項10において、一つの温度制御素
    子で非線形光学結晶の複屈折と共振器光路長を制御する
    レーザ装置。
  12. 【請求項12】請求項5において、非線形光学結晶の複
    屈折と共振器光路長を温度制御素子で制御するレーザ装
    置。
  13. 【請求項13】請求項12において、非線形光学結晶の
    複屈折と共振器光路長を温度制御素子で制御するレーザ
    装置。
JP13409194A 1994-06-16 1994-06-16 レーザ装置 Pending JPH088480A (ja)

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