JPH0964465A - 固体レーザ発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は光共振器の構造を小型化することがで
きる固体レーザ発振器を提供することを目的とする。 【解決手段】 半導体レーザ装置１と、半導体レーザ装
置１からのレーザ光を集光する集光光学系２と、レーザ
光の光軸上に設けた固体レーザ媒質３と、固体レーザ媒
質の端面に設けた反射膜３−１と、反射膜３−１との間
で固体レーザ媒質３を介してレーザ光を増幅する出力ミ
ラー４と、半導体レーザ装置１から出射したレーザ光に
対し、反射膜３−１と出力ミラー４間を行き来するレー
ザのうち、洩れ光３−３のみを分離抽出する手段９と、
分離抽出する手段９により抽出された光を入力するフォ
トディテクタ５と、半導体レーザ装置を駆動する電源６
と、電源６の設定出力の信号と、フォトディテクタ５の
出力信号との偏差が零となるように制御する手段７とを
備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測長用光源に利用
されるレーザ発振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体レーザ（以下ＬＤという）
励起の固体レーザを図４に示す。図４において、１は半
導体レーザ（ＬＤ）、１−１はＬＤビーム、２は集光光
学系、３は固体レーザ媒質、３−１は共振器ミラーとし
ての反射膜、３−２は固体レーザ媒質により発振するレ
ーザビーム、４は出力ミラー、４−１は出力ミラーから
取出したレーザビーム、５はフォトディテクタ、５−１
はフォトディテクタからの出力信号、６はＬＤ電源、６
−１はＬＤ駆動電源、７はオペアンプ、７−１はオペア
ンプの出力信号、８は出力ミラー４から取出したレーザ
出力を示す設定出力信号、１１はビームスプリッタ、１
１−１は分割されたレーザビームを示す。

【０００３】励起光源の半導体レーザ（ＬＤ）１から出
射されるレーザビーム１−１は、集光光学系２により集
光され、固体レーザ媒質３に照射される。光共振器ミラ
ーとしての反射膜３−１と、出力ミラー４で、光共振器
を構成することにより、ＬＤビーム１−１で励起された
固体レーザ媒質３からは、その媒質固有の発振波長を有
するレーザビーム３−２を発生する。

【０００４】出力ミラー４から、レーザビーム３−２の
一部を取出して、実際に利用するレーザビーム４−１の
出力を安定化させるために、従来方法では、出力ミラー
４から取出したレーザビーム４−１を、ビームスプリッ
タ１１により分割し、その分割したレーザビーム１１−
１を用いて行なわれている。

【０００５】すなわち、ビームスプリッタ１１で一部分
割されたレーザビーム１１−１をフォトディテクタ５で
受光することにより示される出力信号５−１と、出力ミ
ラー４から取出したレーザ出力を示す設定出力信号８
を、オペアンプ７へ送信し、オペアンプ７の出力信号７
−１が０となるように、ＬＤ電源６のＬＤ駆動電源６−
１を制御することにより、出力の安定化を行なってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の出力安定化で
は、共振器の出力ミラー４から取出したレーザビーム４
−１をビームスプリッタ１１で分割し、その分割したレ
ーザ光１１−１を利用するため、 （１）光軸が２軸となり光共振器の構成が大型化する。 （２）利用するレーザビーム３−２の１部がロス（損
失）することになる。 等の問題点があった。本発明は、これらの問題を解決す
ることができるレーザ発振器を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

［第１の手段］本発明に係る固体レーザ発振器は、
（Ａ）活性媒質を有する半導体レーザ装置と、（Ｂ）前
記半導体レーザ装置から出射されるレーザ光を集光する
集光光学系と、（Ｃ）集光したレーザ光の光軸上に設け
た固体レーザ媒質と、（Ｄ）前記固体レーザ媒質の集光
光学系側端面に設けた反射膜と、（Ｅ）前記反射膜との
間で固体レーザ媒質を介してレーザ光を増幅する出力ミ
ラーと、（Ｆ）前記半導体レーザ装置から出射したレー
ザ光に対し、反射膜と出力ミラー間を行き来するレーザ
光のうち、漏れ光のみを分離抽出する手段と、（Ｇ）前
記分離抽出する手段により抽出された光を入力するフォ
トディテクタと、（Ｈ）半導体レーザ装置を駆動する電
源と、（Ｉ）前記電源の設定出力の信号と、フォトディ
テクタの出力信号との偏差が零となるように制御する手
段とを備えたことを特徴とする。 ［第２の手段］本発明に係る固体レーザ発振器は、第１
の手段において、レーザ光の分離抽出する手段が、光学
的フィルタであることを特徴とする。 ［第３の手段］本発明に係る固体レーザ発振器は、第１
の手段において、レーザ光の分離抽出する手段が、半導
体装置の端面に施した誘電体膜であることを特徴とす
る。

【０００８】すなわち本発明は、固体レーザ媒質３から
の固有の発振波長を有するレーザビーム３−２を、ＬＤ
の１つの端面１−２から入射し、活性媒質１−３を通過
した後、他の端面１−４から再び出射させる。

【０００９】そして、ＬＤビーム１−１と固体レーザ媒
質固有のレーザビーム３−２をフィルタ９で分離し、固
体レーザ媒質固有のレーザビーム３−２のみを通過さ
せ、後方に設置したフォトディテクタ５で受光すること
を特徴としている。

【００１０】これにより出力安定化を行なうための光学
系が同一光軸上で構成することができる。また、出力ミ
ラー４から取出したレーザビーム４−１をロスさせるこ
となく出力の安定化をはかることができる。

【００１１】したがって、次のように作用する。固体レ
ーザ媒質３の端面に施行された反射コーティング３−１
は、１００％反射することがないので、わずかな洩れ光
３−３が存在する。

【００１２】この洩れ光３−３は、集光光学系２を通過
し、ＬＤ１の端面１−２へ照射される。そして洩れ光３
−３はＬＤの活性媒質１−３を通過し、他の端面１−４
から出射されることになる。

【００１３】ここで、洩れ光３−３とＬＤの発振波長が
異なるものであれば、自己吸収又は増幅されることはな
い。そのため、ＬＤの端面１−４から出射された洩れ光
３−３とＬＤビーム１−１を分離するためのフィルタ９
を設置することにより、洩れ光３−３のみを同一光軸上
の後方にあるフォトディテクタ５で受光することができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜図３
に示す。 （第１の実施の形態）図１に本発明の第１の実施の形態
を示す。図１において、１は半導体レーザ（ＬＤ）、１
−１はレーザビーム（ＬＤビーム）、１−２はＬＤの端
面Ａ、１−３はＬＤの活性媒質、１−４はＬＤの端面
Ｂ、２は集光光学系、３は固体レーザ媒質、３−１は光
共振器ミラーとしての反射膜、３−２は固体レーザ媒質
により発振するレーザビーム、３−３は洩れ光、４は出
力ミラー、４−１は出力ミラーから取出したレーザ、５
はフォトディテクタ、５−１はフォトディテクタで受光
した出力信号、６はＬＤ用電源、６−１はＬＤ駆動電
源、７はオペアンプ、７−１はオペアンプの出力信号、
８は出力ミラーから取出したレーザ出力４−１の出力を
示す設定出力信号、９はフィルタを示す。

【００１５】本発明では、固体レーザ媒質３の端面に施
行された反射膜３−１からのわずかな洩れ光３−３の出
力の安定化に利用する。この洩れ光３−３は、集光光学
系２を通過し、ＬＤ１の端面１−２（Ａ）に照射され
る。そして、ＬＤの活性媒質１−３を導波路として通過
し、ＬＤの端面Ｂ１−４（Ｂ）から後方へ出射される。

【００１６】この洩れ光３−３は、ＬＤの端面１−４
（Ｂ）から出射された洩れ光３−３とＬＤビーム１−１
を分離するためのフィルタ９を設置することにより、洩
れ光３−３のみを同一光軸上の後方にあるフォトディテ
クタ５で受光することができる。

【００１７】このフォトディテクタ５で受光した洩れ光
３−３は、固体レーザ媒質を含む光共振器内で発生した
レーザ光３−２とは透過率の比率で相関関係にあるた
め、出力ミラー４から取出せるレーザ４−１をモニタす
ることができる。

【００１８】従って、洩れ光３−３を受光するフォトデ
ィテクタ５からの出力信号５−１と、ＬＤ電源の設定出
力信号８を、オペアンプ７に送信し、オペアンプの出力
信号（フォトディテクタの出力信号５−１と設定出力信
号８の差）が０となるようにＬＤ電源６のＬＤ駆動電源
６−１を制御することにより、出力ミラー４から取出せ
るレーザ４−１の出力を安定化することができる。 （第２の実施の形態）図２は第２の実施の形態を示す。

【００１９】洩れ光３−３とＬＤビーム１−１を分離す
るためにＬＤの端面１−４（Ａ）に洩れ光３−３のみを
通過するコーティング１０を施行することにより、第１
の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【００２０】第２の実施の形態には、第１の実施の形態
にない次のような固有の作用効果がある。 （１）フィルタ９を保持する機構が不要となりシンプル
となる。 （２）フィルタ９を光軸に直角に保持する難しさがなく
なる。 （３）フィルタ９が不要となり、光軸方向の長さを短縮
できる。そのため発振器の小型化をはかることができ
る。 （第３の実施の形態）図３は第３の実施の形態を示す。

【００２１】洩れ光３−３とＬＤビーム１−１を分離す
るためにフォトディテクタ５の受光部に、洩れ光３−３
のみを通過するコーティング１０を施行することによ
り、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。 （反射コーティング３−１の働き）反射コーティング３
−１はレーザ発振をさせるために設けている。

【００２２】レーザ光を発生させるためには、光を誘導
放出させ増幅させる必要がある。そのためには、光を２
枚の鏡（特定の波長に対して高い反射率を有するコーテ
ィングをしたもの）の間に閉じ込める必要がある（これ
を光共振器という）。本発明の発振器では、光共振器
は、図１の固体レーザ媒質３と出力ミラー４により構成
される。

【００２３】そして、固体レーザ媒質の端面に反射膜３
−１をコーティングすることによりミラーの端面の機能
を付加し、３−２のビームを３−１の反射膜で反射さ
せ、反射膜３−１と出力ミラー４の間で３−２のビーム
を閉じ込めて増幅させる。

【００２４】３−１のコーティングにより１００％の反
射できるようにすることは、光発振器にとって理想では
あるが、現実的には不可能である。そのため、３−１の
反射膜からも透過するレーザ光が存在することになる。 （レーザ光３−２と洩れ光３−３の比率）レーザ光３−
２の発振のためには、光共振器内の損失を下げる必要が
ある。

【００２５】そのため、反射膜３−１のコーティングは
１００％に近い反射ができるようにコーティングをす
る。他方、出力ミラー４では、光共振器内で増幅された
レーザ光３−２を光共振器外に取出す必要があるため、
必ずしも１００％に近い反射膜コーティングをするので
はない。

【００２６】例えば、 ３−１の反射率 ９９．９％ （透過率０．１％） ４の反射率 ９９．０％ （透過率１．０％） のようにする。

【００２７】この条件で出力１００ｍＷのレーザ光を共
振器外に取出す場合、光共振器の内部では１０Ｗのレー
ザ光３−２が増幅されている。そして、洩れ光３−３は
１０ｍＷになる。 （フィルタ９とコーティング１０について）例えば、レ
ーザ光３−２の波長が９４６ｎｍのとき、洩れ光３−３
はレーザ光３−２の１部が透過したものであるため、洩
れ光の波長も９４６ｎｍである。

【００２８】この洩れ光３−３とレーザビーム１−１が
合成されたものをフィルタ９で分離し、洩れ光３−３の
みを通過させ出力のモニタを行なう。例えば、 洩れ光３−３の波長 ；９４６ｎｍ レーザビーム１−１の波長；８０８ｎｍのとき （例１） 波長９４６ｎｍは透過し、波長８０８は反
射又は吸収するような機能をもつカラーフィルタ（光学
ガラスフィルタ）、又はコーティングを用いるか、（例
２） 波長９４６ｎｍは透過し、波長８０８を分離す
る機能を持つ誘電体多層膜などを用いる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）出力の安定化のための光学系が同一光軸上で構成
することができる。そのため、光共振器の構造を小型化
できる。 （２）出力ミラーから取出したレーザ光を出力の安定化
に利用しないため、利用できるレーザ光のロス（損失）
を０にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る出力安定化用
光学系の概略図。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る出力安定化用
光学系の概略図。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る出力安定化用
光学系の概略図。

【図４】従来の出力安定化用光学系を示す図。

【符号の説明】

１…半導体レーザ（ＬＤ）、 １−１…ＬＤビーム、 １−２…ＬＤの端面（Ａ）、 １−３…ＬＤの活性媒質、 １−４…ＬＤの端面（Ｂ）、 ２…集光光学系、 ３…固体レーザ媒質、 ３−１…光共振器としての反射膜、 ３−２…固体レーザ媒質により発振するレーザビーム、 ３−３…洩れ光、 ４…出力ミラー、 ４−１…出力ミラーから取出したレーザ、 ５…フォトディテクタ、 ５−１…フォトディテクタで受光した出力信号、 ６…ＬＤ電源、 ６−１…ＬＤ駆動電源、 ７…オペアンプ、 ７−１…オペアンプの出力信号、 ８…出力ミラーから取出したレーザ４−１の出力を示す
設定出力信号、 ９…フィルタ、 １０…洩れ光３−３のみ透過するコーティング、 １１…ビームスプリッタ、 １１−１…ビームスプリッタにより分割されたレーザビ
ーム。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）活性媒質を有する半導体レーザ装置
   （１）と、（Ｂ）前記半導体レーザ装置（１）から出射
   されるレーザ光を集光する集光光学系（２）と、（Ｃ）
   集光したレーザ光の光軸上に設けた固体レーザ媒質
   （３）と、（Ｄ）前記固体レーザ媒質（３）の集光光学
   系側端面に設けた反射膜（３−１）と、（Ｅ）前記反射
   膜（３−１）との間で固体レーザ媒質（３）を介してレ
   ーザ光を増幅する出力ミラー（４）と、（Ｆ）前記半導
   体レーザ装置（１）から出射したレーザ光に対し、反射
   膜（３−１）と出力ミラー（４）間を行き来するレーザ
   光のうち、洩れ光（３−３）のみを分離抽出する手段
   （９）と、（Ｇ）前記分離抽出する手段（９）により抽
   出された光を入力するフォトディテクタ（５）と、
   （Ｈ）半導体レーザ装置を駆動する電源（６）と、
   （Ｉ）前記電源（６）の設定出力の信号と、フォトディ
   テクタ（５）の出力信号との偏差が零となるように制御
   する手段（７）とを備えたことを特徴とする固体レーザ
   発振器。
2. 【請求項２】 レーザ光の分離抽出する手段（９）が、
   光学的フィルタであることを特徴とする請求項１記載の
   固体レーザ発振器。
3. 【請求項３】 レーザ光の分離抽出する手段（９）が、
   半導体装置の端面に施した誘電体膜であることを特徴と
   する請求項１記載の固体レーザ発振器。