JPH1093165A - Semiconductor laser for exciting solid-state laser - Google Patents

Semiconductor laser for exciting solid-state laser

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JPH1093165A
JPH1093165A JP24185896A JP24185896A JPH1093165A JP H1093165 A JPH1093165 A JP H1093165A JP 24185896 A JP24185896 A JP 24185896A JP 24185896 A JP24185896 A JP 24185896A JP H1093165 A JPH1093165 A JP H1093165A
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JP
Japan
Prior art keywords
laser
photodetector
light
semiconductor laser
solid
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Withdrawn
Application number
JP24185896A
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Japanese (ja)
Inventor
Chiaki Goto
千秋 後藤
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP24185896A priority Critical patent/JPH1093165A/en
Publication of JPH1093165A publication Critical patent/JPH1093165A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely stabilize output despite the change of a temperature by arranging optical parts arranged in an optical path from a solid-state laser resonator to a photodetector, in such a way that they are not parallel to the light-receiving face of the photodetector on an optical axis. SOLUTION: A second harmonic 19, emitted from a resonator, is made incident on an APC part fitted to a holding member 22. The holding member 22 has an end face 22a inclined by 5 deg. with respect to a resonator axis, an end face 22b parallel to the resonator axis and an end face 22c making an angle of 45 deg. with respect to the resonator axis. A filter 23 absorbing the solid laser beam 18 and allowing the second harmonic 19 pass through is fitted to the end face 22a. A partial reflecting mirror 24, allowing a part of the second harmonic 19 pass through and reflecting the remainder on the side of the end face 22c, is fitted to the end face 22c, and a photodetector for APC 25 for detecting the reflected second harmonic 19 is fitted to the end face 22b. The photodetector 25 is inclined by 5 deg. with respect to the optical axis and the photoelectric face 25a of the photodetector 25 is not parallel to the filter 23 on the optical axis.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザー励
起固体レーザーに関し、特に詳細には、出力安定化制御
の精度向上を図った半導体レーザー励起固体レーザーに
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser-pumped solid-state laser, and more particularly to a semiconductor laser-pumped solid-state laser with improved output stabilization control.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば特開昭62-189783 号に示されるよ
うに、ネオジウム(Nd)が添加されたレーザー結晶を
半導体レーザーから発せられた光によって励起する固体
レーザーが公知となっている。
2. Description of the Related Art As shown in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-189783, a solid-state laser in which a laser crystal doped with neodymium (Nd) is excited by light emitted from a semiconductor laser is known.

【0003】この半導体レーザー励起固体レーザーにお
いては、より短波長のレーザービームを得るために、そ
の共振器内に非線形光学材料からなる光波長変換素子を
配置して、固体レーザービームを第2高調波等に波長変
換することも広く行なわれている。
In this semiconductor laser pumped solid-state laser, in order to obtain a laser beam having a shorter wavelength, an optical wavelength conversion element made of a non-linear optical material is arranged in the resonator, and the solid-state laser beam is converted into a second harmonic. Wavelength conversion is widely performed.

【0004】一方、上述の半導体レーザー励起固体レー
ザーに対しては、多くの場合、波長変換波の出力を一定
に保ちたいという要求がある。そこで従来より、例えば
特開平7-154014号に示されるように、レーザービームの
一部を透過させ残余を反射させる部分反射ミラー等の光
分岐手段と、分岐されたレーザービームの光量を検出す
る光検出器と、この光検出器の出力を受けて該出力を一
定化するように半導体レーザーの駆動電流を制御するA
PC(Automatic Power Control )回路とを設けて、出
力を安定化するようにした半導体レーザー励起固体レー
ザーが提案されている。
On the other hand, in many cases, there is a demand for the above-mentioned semiconductor laser pumped solid-state laser to keep the output of the converted wavelength wave constant. Therefore, conventionally, as shown in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H7-154014, a light branching unit such as a partial reflection mirror that transmits a part of a laser beam and reflects the remainder, and a light that detects the amount of the branched laser beam A detector for controlling the drive current of the semiconductor laser so as to receive the output of the photodetector and to stabilize the output
There has been proposed a semiconductor laser-excited solid-state laser in which a PC (Automatic Power Control) circuit is provided to stabilize the output.

【0005】なお、固体レーザービームが前述のように
波長変換される場合は、上記光分岐手段に波長変換後の
レーザービームが入射するように構成され、この波長変
換後のレーザービームの出力が安定化される。
When the wavelength of the solid-state laser beam is converted as described above, the laser beam after the wavelength conversion is incident on the optical branching means, and the output of the laser beam after the wavelength conversion is stabilized. Be transformed into

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の半
導体レーザー励起固体レーザーにおいては、出力安定化
制御をかけていても、温度変化があると、出力が変動し
やすいという問題が認められている。
However, in this conventional semiconductor laser-pumped solid-state laser, there is a problem that even if the output stabilization control is performed, the output tends to fluctuate when there is a temperature change. .

【0007】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、温度変化があっても、出力を精度良く安定化す
ることができる半導体レーザー励起固体レーザーを提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor laser-pumped solid-state laser capable of stabilizing the output with high accuracy even when there is a temperature change.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザー励起固体レーザーは、半導体レーザーから発せられ
た励起光によりレーザー結晶を励起する基本構成に加え
て、前述したレーザービームの一部を分岐させる手段
と、レーザービームの光量を検出する光検出器と、AP
C回路とを設けてレーザービームの出力を安定化する半
導体レーザー励起固体レーザーにおいて、固体レーザー
共振器から上記光検出器に至る光路に配された光学部品
が、光検出器の受光面に対して光軸上で非平行に配置さ
れていることを特徴とするものである。
A semiconductor laser-pumped solid-state laser according to the present invention has a basic structure for exciting a laser crystal with excitation light emitted from a semiconductor laser, as well as a means for branching a part of the laser beam described above. A photodetector for detecting the amount of laser beam, and an AP
In a semiconductor laser-pumped solid-state laser that stabilizes the output of a laser beam by providing a C circuit, an optical component arranged in an optical path from the solid-state laser resonator to the photodetector is positioned with respect to a light-receiving surface of the photodetector. It is characterized by being arranged non-parallel on the optical axis.

【0009】なお上記光学部品としては、具体的に、所
望の波長域の光のみを選択的に通過させるフィルター等
が挙げられる。
As the above-mentioned optical component, specifically, a filter or the like that selectively allows only light in a desired wavelength range to pass is exemplified.

【0010】また上記光検出器の受光面は、レーザービ
ームの進行方向に対して傾けて配置されるのが好まし
い。
[0010] It is preferable that the light receiving surface of the photodetector is arranged to be inclined with respect to the traveling direction of the laser beam.

【0011】さらにこの光検出器は、その受光面に直接
入射する光と、該受光面で反射後に検出器の窓ガラスで
反射して受光面に再入射する光とを、受光面上でビーム
径(1/e2 径)の2倍以上互いにずらすように配設さ
れるのが望ましい。
The photodetector further includes a light beam that directly enters the light receiving surface and a light beam that is reflected by the window glass of the detector after being reflected by the light receiving surface and re-incident on the light receiving surface. It is desirable to dispose them at least twice the diameter (1 / e 2 diameter).

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明者の研究によると、先に述べた従
来装置における問題は、光学部品間の光の干渉のために
光検出器の受光量が不安定になって生じていることが分
かった。特に、反射率の高い光検出器の受光面(光電
面)が他の光学面(つまりフィルターの光入出射面や光
検出器の窓ガラス)と平行になっていると、干渉の影響
で光検出器の受光量が極めて不安定になる。
According to the study of the present inventor, the problem in the conventional device described above is that the amount of light received by the photodetector becomes unstable due to light interference between optical components. Do you get it. In particular, if the light receiving surface (photoelectric surface) of the photodetector with high reflectivity is parallel to other optical surfaces (that is, the light entrance / exit surface of the filter or the window glass of the photodetector), the light is affected by interference. The amount of light received by the detector becomes extremely unstable.

【0013】例えば環境温度が変化すると、共振器部分
をある程度温度調節していても、温度検出センサから離
れたAPCユニットでは0.数℃温度が変化する。この
ような温度変化があると、干渉の位相が変化して、たと
えレーザーの出力は一定であっても、APC用光検出器
の受光量が変動することになる。すると、それに応じて
半導体レーザーの駆動電流が増減されて、半導体レーザ
ー励起固体レーザーの出力が変動してしまうのである。
For example, when the ambient temperature changes, even if the temperature of the resonator portion is adjusted to some extent, the APC unit located far from the temperature detection sensor has a temperature of 0.1 mm. Temperature changes by several degrees Celsius. When such a temperature change occurs, the phase of the interference changes, and the amount of light received by the APC photodetector fluctuates even if the laser output is constant. Then, the drive current of the semiconductor laser is increased or decreased accordingly, and the output of the semiconductor laser pumped solid-state laser fluctuates.

【0014】また、長期的な共振器の変化に応じて温度
調節の設定温度を変更した場合は、APCユニットの温
度が直接的に変わるから、干渉の位相が変化して、同様
に半導体レーザー励起固体レーザーの出力が変動してし
まう。
If the set temperature of the temperature control is changed in accordance with a long-term change of the resonator, the temperature of the APC unit changes directly. The output of the solid-state laser fluctuates.

【0015】それに対して本発明の半導体レーザー励起
固体レーザーにおいては、固体レーザー共振器からAP
C用光検出器に至る光路に配された光学部品が、光検出
器の受光面に対して光軸上で非平行に配置されているの
で、光検出器の受光面と上記光学部品の光通過面との間
での光の干渉を防止できる。
On the other hand, in the semiconductor laser pumped solid-state laser of the present invention, the solid-state laser
Since the optical components arranged in the optical path leading to the photodetector for C are arranged non-parallel on the optical axis with respect to the light receiving surface of the photodetector, the light receiving surface of the photodetector and the light Light interference with the passing surface can be prevented.

【0016】そうであれば、温度変化による干渉の位相
変化がなくなるので、この干渉の位相変化によるAPC
用光検出器の受光量変動を防止でき、半導体レーザー励
起固体レーザーの出力を高精度で安定化させることがで
きる。
In such a case, the phase change of the interference due to the temperature change disappears.
The variation in the amount of light received by the photodetector can be prevented, and the output of the solid-state laser excited by the semiconductor laser can be stabilized with high accuracy.

【0017】またAPC用光検出器の受光面が、レーザ
ービームの進行方向に対して傾けて配置されていると、
通常受光面の前に配される光通過用窓ガラスとの間での
光の干渉も防止でき、それにより、半導体レーザー励起
固体レーザーの出力をさらに精度良く安定化させること
ができる。
Further, if the light receiving surface of the APC photodetector is arranged at an angle to the traveling direction of the laser beam,
Light interference with a light-passing window glass normally arranged in front of the light receiving surface can also be prevented, whereby the output of the semiconductor laser-excited solid-state laser can be stabilized more accurately.

【0018】なおAPC用光検出器が、その受光面に直
接入射する光と、該受光面で反射後に検出器の窓ガラス
で反射して受光面に再入射する光とを、受光面上でビー
ム径(1/e2 径)の2倍以上互いにずらすように配設
されていれば、上述のようにAPC用光検出器の受光面
と光通過用窓ガラスとの間での光の干渉を防止する効果
が確実に得られる。
The APC photodetector separates the light directly incident on the light receiving surface and the light reflected on the light receiving surface after being reflected on the light receiving surface and re-incident on the light receiving surface. If arranged so as to be displaced from each other by at least twice the beam diameter (1 / e 2 diameter), light interference between the light receiving surface of the APC photodetector and the light-passing window glass as described above. Is reliably obtained.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の1つの実
施形態である半導体レーザー励起固体レーザーの側面形
状を示すものである。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a side view of a semiconductor laser-excited solid-state laser according to one embodiment of the present invention.

【0020】この半導体レーザー励起固体レーザーは、
励起光としてのレーザービーム10を発する半導体レーザ
ー11と、発散光であるレーザービーム10を集光する集光
レンズ12と、ネオジウム(Nd)がドープされた固体レ
ーザー媒質であるYVO4 結晶(Nd:YVO4 結晶)
13と、このNd:YVO4 結晶13の前方側つまり半導体
レーザー11と反対側に配された共振器ミラー14とを有し
ている。
This semiconductor laser pumped solid-state laser
A semiconductor laser 11 that emits a laser beam 10 as excitation light, a condenser lens 12 that collects a laser beam 10 that is divergent light, and a YVO 4 crystal (Nd: Nd: a solid laser medium doped with neodymium (Nd)) YVO 4 crystal)
13 and a resonator mirror 14 arranged in front of the Nd: YVO 4 crystal 13, that is, on the side opposite to the semiconductor laser 11.

【0021】またNd:YVO4 結晶13と共振器ミラー
14との間には、Nd:YVO4 結晶13側から順に、周期
ドメイン反転構造を有する非線形光学材料であるMg
O:LiNbO3 結晶(以下、反転ドメインLN結晶と
称する)15、カルサイト結晶17、光軸に対して45′傾け
たエタロン16が配設されている。
Nd: YVO 4 crystal 13 and resonator mirror
Between the Nd: YVO 4 crystal 13 side and Mg, which is a nonlinear optical material having a periodic domain inversion structure,
O: a LiNbO 3 crystal (hereinafter referred to as an inverted domain LN crystal) 15, a calcite crystal 17, and an etalon 16 tilted 45 ′ with respect to the optical axis are provided.

【0022】半導体レーザー11は、活性層幅が約50μm
のブロードエリアレーザーであり、中心波長809 nmの
レーザービーム10を発するものが用いられている。また
レーザービーム10の直線偏光方向は図中のβ方向に設定
されている。
The semiconductor laser 11 has an active layer width of about 50 μm.
And emits a laser beam 10 having a center wavelength of 809 nm. The linear polarization direction of the laser beam 10 is set in the β direction in the figure.

【0023】集光レンズ12は、一例として屈折率分布形
レンズ(商品名:セルフォックレンズ)からなり、球面
加工が施された片面側をNd:YVO4 結晶13に向けて
保持部材20に固定されている。Nd:YVO4 結晶13は
厚さ1mmに形成されたものであり、集光レンズ12は該
結晶13の入射端面から厚さ方向0.3 ±0.1 mmの位置
に、拡大率0.8 〜1.0 倍でレーザービーム10を収束させ
るように位置調整されている。
The condensing lens 12 is, for example, a gradient index lens (trade name: Selfoc lens), and is fixed to the holding member 20 with one side subjected to spherical processing facing the Nd: YVO 4 crystal 13. Have been. The Nd: YVO 4 crystal 13 is formed to a thickness of 1 mm, and the condenser lens 12 is placed at a position of 0.3 ± 0.1 mm in the thickness direction from the incident end face of the crystal 13 at a magnification of 0.8 to 1.0 times. The position has been adjusted to converge 10.

【0024】この集光レンズ12と半導体レーザー11は、
図中のα、β方向の所定位置に集光点が位置するように
調整された後、保持部材20に固定される。なお、半導体
レーザー11および集光レンズ12が取り付けられた保持部
材20の部分を以下、励起部と称する。
The condenser lens 12 and the semiconductor laser 11 are
After being adjusted so that the light-converging point is located at a predetermined position in the α and β directions in the figure, it is fixed to the holding member 20. Note that the portion of the holding member 20 to which the semiconductor laser 11 and the condenser lens 12 are attached is hereinafter referred to as an excitation unit.

【0025】Nd:YVO4 結晶13は、入射したレーザ
ービーム10によってネオジウムイオンが励起されること
により、波長1064nmの光を発する。Nd:YVO4
晶13の入射端面13aには、波長1064nmの光は良好に反
射させる(反射率99.9%以上)一方、波長809 nmの励
起用レーザービーム10は良好に透過させる(透過率93%
以上)コートが施されている。一方共振器ミラー14のミ
ラー面14aには、波長1064nmの光は良好に反射させ
(反射率99.9%以上)、下記の波長532 nmの光は透過
させる(透過率90%以上)コートが施されている。
The Nd: YVO 4 crystal 13 emits light having a wavelength of 1064 nm when neodymium ions are excited by the incident laser beam 10. On the incident end face 13a of the Nd: YVO 4 crystal 13, light having a wavelength of 1064 nm is reflected well (reflectance of 99.9% or more), while the excitation laser beam 10 having a wavelength of 809 nm is transmitted well (transmittance of 93%).
Above) A coat has been applied. On the other hand, the mirror surface 14a of the resonator mirror 14 is provided with a coating that reflects light having a wavelength of 1064 nm well (reflectance of 99.9% or more) and transmits light of the following wavelength 532 nm (transmittance of 90% or more). ing.

【0026】したがって、上記波長1064nmの光はそれ
に対する高反射面となっているNd:YVO4 結晶端面
13aとミラー面14aとの間に閉じ込められてレーザー発
振を引き起こし、波長1064nmのレーザービーム18が発
生する。基本波としてのこのレーザービーム18は反転ド
メインLN結晶15により、波長が1/2すなわち532
nmの第2高調波19に変換され、共振器ミラー14から
は主にこの第2高調波19が出射する。
Therefore, the above-mentioned light having a wavelength of 1064 nm is a highly reflecting surface against the end face of the Nd: YVO 4 crystal.
The laser beam is confined between the mirror 13a and the mirror surface 14a to cause laser oscillation, and a laser beam 18 having a wavelength of 1064 nm is generated. This laser beam 18 as a fundamental wave has a wavelength of 1/2,
is converted to a second harmonic 19 of nm, and the second harmonic 19 mainly exits from the resonator mirror 14.

【0027】なお本例において、Nd:YVO4 結晶13
としてはa軸カットのものが用いられ、その厚さは1m
mである。また反転ドメインLN結晶15の長さは2m
m、共振器ミラー14の曲率半径は50mm、共振器を構成
するNd:YVO4 結晶端面13aとミラー面14aとの間
の距離は約11mmである。一方Nd:YVO4 結晶13の
共振器ミラー14側の端面13bには、波長532 nmの第2
高調波19は良好に反射させて(反射率95%以上)、波長
1064nmのレーザービーム18は良好に透過させる(透過
率99.8%以上)コートが施されており、それにより、反
転ドメインLN結晶15で発生してNd:YVO4 結晶13
側に進行した第2高調波19を共振器ミラー14側に反射さ
せて、高い第2高調波出力が得られるようになってい
る。
In this example, the Nd: YVO 4 crystal 13
A-axis cut is used and its thickness is 1m
m. The length of the inverted domain LN crystal 15 is 2 m.
m, the radius of curvature of the resonator mirror 14 is 50 mm, Nd forming a resonator: distance between the YVO 4 crystal end face 13a and the mirror surface 14a is about 11 mm. On the other hand, the end face 13b of the Nd: YVO 4 crystal 13 on the side of the resonator mirror 14 has a second wavelength of 532 nm.
Harmonic 19 is reflected well (95% or more reflectance), and the wavelength
The 1064 nm laser beam 18 is coated so as to transmit well (transmittance of 99.8% or more), so that the Nd: YVO 4 crystal 13 is generated in the inverted domain LN crystal 15.
The second harmonic 19 that has propagated to the side is reflected toward the resonator mirror 14 so that a high second harmonic output can be obtained.

【0028】またNd:YVO4 結晶13および反転ドメ
インLN結晶15の結晶軸は、図2に示すように、c軸が
β方向となるように配されている。そして反転ドメイン
LN結晶15のドメイン反転部の周期は約7.0 μmであ
り、半導体レーザー11が発するレーザービーム10の中心
波長が809 nmとなる温度で位相整合するように構成さ
れている。
As shown in FIG. 2, the crystal axes of the Nd: YVO 4 crystal 13 and the inverted domain LN crystal 15 are arranged such that the c axis is in the β direction. The period of the domain inversion portion of the inversion domain LN crystal 15 is about 7.0 μm, and the phase is matched at a temperature at which the center wavelength of the laser beam 10 emitted from the semiconductor laser 11 becomes 809 nm.

【0029】カルサイト結晶17は厚さ約0.8 mmの平行
平板で、c軸からa軸方向に46.7°の方向にカットされ
ている。そこで、平行平面を形成する光入出射面にはa
軸と、cとaを含む軸が出ている。このカルサイト結晶
17の複屈折性のため、該結晶17中では波長1064nmのレ
ーザービーム18の偏光によって光路が異なるので、共振
器ミラー14の位置調整によって所望の偏光のみを発振さ
せることができる。
The calcite crystal 17 is a parallel plate having a thickness of about 0.8 mm and is cut in a direction of 46.7 ° from the c-axis to the a-axis. Therefore, a light input / output surface forming a parallel plane has a
There is an axis and an axis including c and a. This calcite crystal
Due to the birefringence of 17, the optical path varies depending on the polarization of the laser beam 18 having a wavelength of 1064 nm in the crystal 17, so that only the desired polarization can be oscillated by adjusting the position of the resonator mirror 14.

【0030】本例では、図2に示すように、カルサイト
結晶17のa軸をほぼβ方向に揃え、このβ方向に偏光し
た波長1064nmの光を発振させている。そしてカルサイ
ト結晶17の光入出射面には、波長1064nmおよび532 n
mの光に対して反射率14.5%となるコートが施されてい
る。なお図2には、各光の偏光方向も併せて示してあ
る。
In this example, as shown in FIG. 2, the a-axis of the calcite crystal 17 is aligned substantially in the β direction, and light having a wavelength of 1064 nm polarized in the β direction is oscillated. The light entrance / exit surface of the calcite crystal 17 has a wavelength of 1064 nm and 532 nm.
A coat that gives a reflectance of 14.5% for m light is applied. FIG. 2 also shows the polarization direction of each light.

【0031】一方、上述した通り反転ドメインLN結晶
15はc軸がβ方向となるように配されているので、非線
形光学定数d33を用いて、β方向に偏光した波長532 n
mの第2高調波19が発生する。
On the other hand, as described above, the inverted domain LN crystal
15 is arranged so that the c-axis is in the β direction, so that the wavelength 532 n polarized in the β direction using the nonlinear optical constant d 33.
The second harmonic 19 of m is generated.

【0032】単一縦モード発振を実現させるエタロン16
は厚さ0.3 mmの合成石英板からなり、その光入出射面
には、波長1064nmの光に対して反射率28%、波長532
nmの光に対して反射率0.5 %以下となるARコーティ
ングが施されている。
Etalon 16 for realizing single longitudinal mode oscillation
Is made of a synthetic quartz plate having a thickness of 0.3 mm, and its light entrance / exit surface has a reflectivity of 28% for a light having a wavelength of 1064 nm and a wavelength of 532 nm.
An AR coating having a reflectance of 0.5% or less with respect to light of nm is provided.

【0033】以上説明したNd:YVO4 結晶13、共振
器ミラー14、反転ドメインLN結晶15、エタロン16およ
びカルサイト結晶17は、保持部材21に取り付けられてい
る。なお以下では、この保持部材21の部分を共振器部と
称する。
The Nd: YVO 4 crystal 13, resonator mirror 14, inverted domain LN crystal 15, etalon 16 and calcite crystal 17 described above are mounted on the holding member 21. Hereinafter, the portion of the holding member 21 is referred to as a resonator portion.

【0034】この共振器部から出射した第2高調波19
は、保持部材22に取り付けられた部品からなるAPC部
に入射する。保持部材22は図3、図4にそれぞれ平面形
状、立面形状を示すように、共振器軸に対して5°傾け
られた端面22aと、共振器軸に平行な端面22bと、共振
器軸に対して45°の角度をなす端面22cとを有し、その
内部には直角に折れて3つの端面22a、22bおよび22c
に開口する光通過孔22dが穿設されている。
The second harmonic 19 emitted from the resonator section
Is incident on the APC section composed of the components attached to the holding member 22. The holding member 22 has an end face 22a inclined at 5 ° to the resonator axis, an end face 22b parallel to the resonator axis, and a resonator axis, as shown in FIGS. And an end face 22c at an angle of 45 ° with respect to the three end faces 22a, 22b and 22c which are bent at right angles.
A light passing hole 22d is formed.

【0035】共振器部の方を向く上記端面22aには、励
起用レーザービーム10および固体レーザービーム18を吸
収する一方、第2高調波19は通過させるフィルター23が
取り付けられている。また斜めの端面22cには、第2高
調波19の一部を通過させ、残余を端面22b側に反射させ
る部分反射ミラー24が取り付けられている。そして端面
22bには、上記の反射した第2高調波19を検出するAP
C用光検出器25が取り付けられている。
A filter 23 for absorbing the excitation laser beam 10 and the solid-state laser beam 18 and passing the second harmonic 19 is attached to the end face 22a facing the resonator section. Further, a partial reflection mirror 24 that allows a part of the second harmonic 19 to pass therethrough and reflects the remainder toward the end face 22b is attached to the oblique end face 22c. And the end face
22b includes an AP for detecting the reflected second harmonic 19 described above.
A photodetector 25 for C is attached.

【0036】上記フィルター23としては、光量の大きな
励起用レーザービーム10に対する透過率が0.01〜 0.001
%のものが用いられている。またその光入出射面には、
波長532 nmの光に対する反射率が0.5 %以下となるA
Rコートが施されている。そしてこのフィルター23は、
上記端面22aに取り付けられたことにより、レーザービ
ーム18および第2高調波19の進行方向に対して5°傾い
ており、それにより、フィルター裏面で反射したこれら
の光18、19が共振器に戻って共振器動作が不安定になる
ことが防止されている。
The filter 23 has a transmittance of 0.01 to 0.001 for the excitation laser beam 10 having a large light amount.
% Is used. In addition, on the light input / output surface,
A that has a reflectance of 0.5% or less for light having a wavelength of 532 nm
R coat is applied. And this filter 23
By being attached to the end face 22a, the laser beam 18 and the second harmonic wave 19 are inclined by 5 ° with respect to the traveling direction, so that these lights 18 and 19 reflected on the back surface of the filter return to the resonator. As a result, unstable operation of the resonator is prevented.

【0037】なお、この効果を顕著に得る上ためにフィ
ルター23は、そこで反射して共振器に戻ったレーザービ
ーム18および第2高調波19が、該共振器内の全ての位置
において共振器軸とビーム径(1/e2 径)の2倍以上
離れるように配設されるのが望ましい。
In order to obtain this effect remarkably, the filter 23 reflects the laser beam 18 and the second harmonic 19 which have been reflected there and returned to the resonator at all positions within the resonator. It is desirable to dispose it at least twice the beam diameter (1 / e 2 diameter).

【0038】一方、光分岐手段としての部分反射ミラー
24は、光入出射面がほぼ平行な合成石英の平板からな
り、上記端面22cに固定されたことにより、光軸(γ
軸)に対して45°傾いた状態となっている。β方向に偏
光した第2高調波19は、この部分反射ミラー24の表面24
aにs偏光として入射する。部分反射ミラー24の表面
(A面)24a、裏面(B面)24bには、s偏光として入
射する第2高調波19に対して反射率がそれぞれ12.5%、
0.5 %以下となるARコートが施されている。APC用
光検出器25には上記のミラー表面24aで反射した第2高
調波19が入射する。
On the other hand, a partial reflection mirror as a light branching means
Reference numeral 24 denotes a flat plate made of synthetic quartz whose light entrance and exit surfaces are substantially parallel to each other, and is fixed to the end surface 22c, so that the optical axis (γ
Axis) at 45 °. The second harmonic 19 polarized in the β direction is applied to the surface 24 of the partial reflection mirror 24.
The light enters a as s-polarized light. The surface (A surface) 24a and the back surface (B surface) 24b of the partial reflection mirror 24 have a reflectance of 12.5% with respect to the second harmonic 19 incident as s-polarized light, respectively.
An AR coat of 0.5% or less is applied. The second harmonic 19 reflected on the mirror surface 24a enters the APC photodetector 25.

【0039】APC用光検出器25としては、Siフォト
ダイオードやSiPINフォトダイオード等、可視光に
感度を有するものを適宜選択使用することができるが、
励起用レーザービーム10や固体レーザービーム18に対し
て相対的に感度が低いものを用いるのが望ましい。光検
出器25の光検出信号Sは、先に述べたAPCつまり第2
高調波19の出力を安定化させる制御に用いられるが、そ
の点については後述する。
As the APC photodetector 25, a photodetector having sensitivity to visible light, such as a Si photodiode or a SiPIN photodiode, can be appropriately selected and used.
It is desirable to use one having relatively low sensitivity to the excitation laser beam 10 and the solid-state laser beam 18. The light detection signal S of the light detector 25 is the same as the APC described above, that is, the second signal.
This is used for the control for stabilizing the output of the harmonic 19, which will be described later.

【0040】部分反射ミラー24を透過した第2高調波19
は、図1に示される通り、開口板33の開口33aを通過し
た後、パッケージキャップ34の出射窓34aからパッケー
ジ外に出射する。なお上記開口33aの径は、第2高調波
19のビーム径(1/e2 径)の例えば1.5 〜2.5 倍程度
とされ、ここに第2高調波19を通すことにより、前記共
振器部やAPC部で発生した迷光がカットされる。
The second harmonic 19 transmitted through the partial reflection mirror 24
After passing through the opening 33a of the opening plate 33 as shown in FIG. 1, the light exits out of the package through the exit window 34a of the package cap 34. The diameter of the opening 33a is the second harmonic.
For example, the beam diameter (1 / e 2 diameter) of 19 is about 1.5 to 2.5 times, and by passing the second harmonic 19 therethrough, stray light generated in the resonator section and the APC section is cut.

【0041】またパッケージキャップ34の出射窓34aに
取り付けられた窓ガラス35は、表裏の多重反射による干
渉で第2高調波出力が低下するのを防ぐため、表裏面の
平行度を5〜30′程度としてある。そしてこれら表裏面
には、第2高調波19に対する反射率が0.5 %以下となる
コートが施されている。
The window glass 35 attached to the exit window 34a of the package cap 34 has a parallelism of 5 to 30 'on the front and back surfaces in order to prevent the lowering of the second harmonic output due to interference by multiple reflections on the front and back surfaces. There is a degree. The front and back surfaces are coated so that the reflectance for the second harmonic 19 is 0.5% or less.

【0042】以上説明した励起部、共振器部およびAP
C部を保持した各保持部材20、21および22は、板状のベ
ースプレート30上に接着され、該ベースプレート30およ
びペルチェ素子31を介してパッケージベース32に接着固
定されている。
Exciting section, resonator section and AP described above
The holding members 20, 21 and 22 holding the portion C are adhered on a plate-shaped base plate 30, and are adhered and fixed to the package base 32 via the base plate 30 and the Peltier element 31.

【0043】そして、共振器部に取り付けられたサーミ
スタ36により共振器内の温度が検出され、図示しない温
度制御回路によりこの検出温度が所定の温度となるよう
にペルチェ素子31の電流が調節されて、共振器内の温度
が所定温度に維持される。
The temperature in the resonator is detected by a thermistor 36 attached to the resonator, and the current of the Peltier element 31 is adjusted by a temperature control circuit (not shown) so that the detected temperature becomes a predetermined temperature. The temperature in the resonator is maintained at a predetermined temperature.

【0044】ここで、ベースプレート30上の各要素の温
度は均一であるのが望ましく、そこで保持部材20、21、
22およびベースプレート30はアルミニウム、銅またはこ
れらの合金のように熱伝導率の高い材料から形成される
のが望ましい。また、各部の接着固定も熱伝導率性接着
剤、半田等熱伝導率の高いものによってなされるのが望
ましいが、エポキシ接着剤等の一般的な接着剤でも、接
着層を10μm以下程度に薄くすれば、熱抵抗が小さくな
るので使用可能である。
Here, it is desirable that the temperature of each element on the base plate 30 is uniform, so that the holding members 20, 21,
Preferably, the base plate 22 and the base plate 30 are formed of a material having a high thermal conductivity, such as aluminum, copper, or an alloy thereof. In addition, it is preferable that the fixing of each part is made of a material having a high thermal conductivity such as a heat conductive adhesive or solder. However, even with a general adhesive such as an epoxy adhesive, the adhesive layer is thinned to about 10 μm or less. If it does so, it can be used because the thermal resistance is reduced.

【0045】また本実施形態においては、全ての部品の
取り付けが終了した後、電気部品の配線を済ませたパッ
ケージベース32とパッケージキャップ34とが、乾燥窒素
雰囲気中でシーム溶接される。
In this embodiment, after all the components have been mounted, the package base 32 and the package cap 34, to which the electric components have been wired, are seam-welded in a dry nitrogen atmosphere.

【0046】次に、前述したAPCについて詳しく説明
する。図3に示されるように光検出器25の光検出信号S
は、APC回路26に入力される。APC回路26は例えば
この光検出信号Sと所定の基準信号とを比較し、前者が
後者を上回るときは半導体レーザ11の駆動電流Iを低下
させ、その反対のときは駆動電流Iを増大させる。それ
により、第2高調波19の出力が所定の一定値に保たれ
る。
Next, the above-mentioned APC will be described in detail. As shown in FIG. 3, the light detection signal S of the light detector 25
Is input to the APC circuit 26. The APC circuit 26, for example, compares the light detection signal S with a predetermined reference signal. If the former exceeds the latter, the driving current I of the semiconductor laser 11 is reduced, and if the latter is the opposite, the driving current I is increased. As a result, the output of the second harmonic 19 is kept at a predetermined constant value.

【0047】ここで本装置においては、図4に誇張して
示してあるように、光検出器25は光軸に対して5°傾け
て配設され、光軸に対するこの傾きの方向は、フィルタ
ー23の光軸に対する傾きの方向と異なっている。そこ
で、光検出器25の光電面25aとフィルター23とは、光軸
上で互いに非平行となっている。なおこの「光軸上で互
いに非平行」とは、両者の光軸に対する向きが一致して
いないことを意味する。つまり、光軸が折れている場合
は、光軸が一直線となるように展開した状態で両者が機
械的に非平行であることを意味する。
In this apparatus, as shown in an exaggerated manner in FIG. 4, the photodetector 25 is disposed at an angle of 5 ° with respect to the optical axis. It is different from the direction of inclination with respect to the optical axis of 23. Therefore, the photocathode 25a of the photodetector 25 and the filter 23 are not parallel to each other on the optical axis. Note that "non-parallel to each other on the optical axis" means that the directions of the two with respect to the optical axis do not match. That is, when the optical axis is broken, it means that both are mechanically non-parallel in a state where the optical axis is developed so as to be in a straight line.

【0048】このように光電面25aとフィルター23とが
光軸上で非平行となっていれば、この光電面25aとフィ
ルター23間、あるいは光検出器25の窓ガラス25bとフィ
ルター23間で第2高調波19が干渉することを防止でき
る。そうであれば、温度変化による干渉の位相変化がな
くなるので、この干渉の位相変化による光検出器25の受
光量変動を防止でき、半導体レーザー励起固体レーザー
の出力を高精度で安定化させることができる。
If the photocathode 25a and the filter 23 are non-parallel on the optical axis as described above, the first portion between the photocathode 25a and the filter 23 or the portion between the window glass 25b of the photodetector 25 and the filter 23 will be described. The interference of the second harmonic 19 can be prevented. If this is the case, the phase change of the interference due to the temperature change is eliminated, so that it is possible to prevent the fluctuation in the amount of light received by the photodetector 25 due to the phase change of the interference, and to stabilize the output of the semiconductor laser pumped solid-state laser with high accuracy. it can.

【0049】また光検出器25の光電面25aが、第2高調
波19の進行方向に対して傾けて配置されているので、図
4に示される通り、該光電面25aに直接入射する第2高
調波19の光路と、この光電面25aで反射した後の第2高
調波19の光路とが互いに離れるようになる。そこで、光
電面25aと窓ガラス25bとの間での第2高調波19の干渉
も防止でき、それにより、半導体レーザー励起固体レー
ザーの出力をさらに精度良く安定化させることができ
る。
Further, since the photocathode 25a of the photodetector 25 is arranged to be inclined with respect to the traveling direction of the second harmonic 19, as shown in FIG. The optical path of the harmonic 19 and the optical path of the second harmonic 19 after being reflected by the photocathode 25a are separated from each other. Therefore, the interference of the second harmonic 19 between the photocathode 25a and the window glass 25b can also be prevented, whereby the output of the solid-state laser excited by the semiconductor laser can be stabilized more accurately.

【0050】このように光電面25aと窓ガラス25bとの
間での第2高調波19の干渉を防止するためには、その光
電面25aに直接入射する第2高調波19と、該光電面25a
で反射後に窓ガラス25bで反射して光電面25aに再入射
する第2高調波19とを、光電面25a上でビーム径(1/
2 径)の2倍以上互いにずらすように光検出器25を配
設しておくのが望ましい。
In order to prevent the interference of the second harmonic 19 between the photocathode 25a and the window glass 25b, the second harmonic 19 directly incident on the photocathode 25a and the photocathode 25a 25a
The second harmonic 19, which is reflected by the window glass 25b after being reflected by the window glass 25b and re-enters the photocathode 25a, has a beam diameter (1/1) on the photocathode 25a.
It is desirable to dispose the photodetectors 25 so as to be displaced from each other at least twice as large as (e 2 diameter).

【0051】さらに、窓ガラス25bの平行度が比較的低
い光検出器25を用いれば、この窓ガラス25bの表裏間で
第2高調波19が干渉することも防止できる。なお、窓ガ
ラス25bの厚さが通常の0.3 mm以下程度であれば、そ
の平行度が比較的高くても、干渉状態を変化させるには
例えば20〜35℃程度の温度差が必要であるから、前述の
ように温度調節がなされていれば特に問題は生じない。
また経時変化に対応させて温度調節の設定温度を変更す
る場合も、温度変更幅は0.数℃から1℃程度なので、
問題にはならない。
Furthermore, if the photodetector 25 having a relatively low degree of parallelism of the window glass 25b is used, it is possible to prevent the second harmonic 19 from interfering between the front and back of the window glass 25b. If the thickness of the window glass 25b is about 0.3 mm or less, even if the parallelism is relatively high, a temperature difference of, for example, about 20 to 35 ° C. is required to change the interference state. If the temperature is adjusted as described above, no particular problem occurs.
Also, when the set temperature of the temperature adjustment is changed in accordance with the change with time, the temperature change width is set to 0. Because it is around a few degrees Celsius to 1 degree Celsius,
It doesn't matter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の1つの実施形態である半導体レーザー
励起固体レーザーを示す一部破断側面図
FIG. 1 is a partially broken side view showing a semiconductor laser pumped solid-state laser according to one embodiment of the present invention.

【図2】上記半導体レーザー励起固体レーザーにおける
レーザービームの偏光方向等を説明する概略図
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a polarization direction of a laser beam in the semiconductor laser pumped solid-state laser.

【図3】上記半導体レーザー励起固体レーザーのAPC
用光検出器の部分を示す一部破断平面図
FIG. 3 shows an APC of the solid-state laser excited by the semiconductor laser.
Plan view showing a part of a photodetector

【図4】上記光検出器の部分を示す一部破断立面図FIG. 4 is a partially broken elevational view showing a part of the photodetector.

【符号の説明】 10 レーザービーム(ポンピング光) 11 半導体レーザー 12 集光レンズ 13 Nd:YVO4 結晶 14 共振器ミラー 15 反転ドメインLN結晶 16 エタロン 17 カルサイト結晶 18 固体レーザービーム(基本波) 19 第2高調波 23 フィルター 24 部分反射ミラー 24a 部分反射ミラーの表面 24b 部分反射ミラーの裏面 25 APC用光検出器 25a 光検出器の光電面(受光面) 25b 光検出器の窓ガラス 26 APC回路 30 ベースプレート 31 ペルチェ素子 32 パッケージベース 33 開口板 34 パッケージキャップ 36 サーミスタ[Description of Signs] 10 Laser beam (pumping light) 11 Semiconductor laser 12 Focusing lens 13 Nd: YVO 4 crystal 14 Resonator mirror 15 Inversion domain LN crystal 16 Etalon 17 Calcite crystal 18 Solid state laser beam (fundamental wave) 19 2 harmonics 23 Filter 24 Partial reflection mirror 24a Partial reflection mirror surface 24b Partial reflection mirror back surface 25 APC photodetector 25a Photodetector photodetector (light receiving surface) 25b Photodetector window glass 26 APC circuit 30 Base plate 31 Peltier device 32 Package base 33 Opening plate 34 Package cap 36 Thermistor

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザー結晶と、 このレーザー結晶を励起する励起光を発する半導体レー
ザーと、 この励起により得られたレーザービームの一部を分岐さ
せる手段と、 分岐されたレーザービームの光量を検出する光検出器
と、 この光検出器の出力を受け、該出力を一定化するように
前記半導体レーザーの駆動電流を制御するAPC回路と
を有する半導体レーザー励起固体レーザーにおいて、 固体レーザー共振器から前記光検出器に至る光路に配さ
れた光学部品が、光検出器の受光面に対して光軸上で非
平行に配置されていることを特徴とする半導体レーザー
励起固体レーザー。
1. A laser crystal, a semiconductor laser emitting excitation light for exciting the laser crystal, means for splitting a part of a laser beam obtained by the excitation, and detecting a light amount of the split laser beam. A semiconductor laser-excited solid-state laser comprising: a photodetector; and an APC circuit that receives an output of the photodetector and controls a driving current of the semiconductor laser so as to stabilize the output. A semiconductor laser-excited solid-state laser, wherein optical components arranged in an optical path to a detector are arranged non-parallel on an optical axis with respect to a light receiving surface of the photodetector.
【請求項2】 前記光学部品が、所望の波長域の光のみ
を選択的に通過させるフィルターであることを特徴とす
る請求項1記載の半導体レーザー励起固体レーザー。
2. The semiconductor laser-pumped solid-state laser according to claim 1, wherein the optical component is a filter that selectively allows only light in a desired wavelength range to pass.
【請求項3】 前記光検出器の受光面が、前記レーザー
ビームの進行方向に対して傾けて配置されていることを
特徴とする請求項1または2記載の半導体レーザー励起
固体レーザー。
3. The semiconductor laser-excited solid-state laser according to claim 1, wherein a light-receiving surface of the photodetector is arranged to be inclined with respect to a traveling direction of the laser beam.
【請求項4】 前記光検出器が、その受光面に直接入射
する光と、該受光面で反射後に検出器の窓ガラスで反射
して受光面に再入射する光とを、受光面上でビーム径
(1/e2 径)の2倍以上互いにずらすように配設され
ていることを特徴とする請求項3記載の半導体レーザー
励起固体レーザー。
4. A photodetector according to claim 1, wherein the light directly incident on the light receiving surface and the light reflected on the window glass of the detector after being reflected on the light receiving surface and re-entering the light receiving surface are reflected on the light receiving surface. the semiconductor laser excitation solid-state laser according to claim 3, characterized in that it is arranged to displace each other more than twice the beam diameter (1 / e 2 diameter).
【請求項5】 前記光検出器が温度調節されていること
を特徴とする請求項1から4いずれか1項記載の半導体
レーザー励起固体レーザー。
5. The semiconductor laser-excited solid-state laser according to claim 1, wherein the temperature of the photodetector is controlled.
【請求項6】 前記光検出器に受光されるレーザービー
ムが、光波長変換素子により波長変換されたものである
ことを特徴とする請求項1から5いずれか1項記載の半
導体レーザー励起固体レーザー。
6. A semiconductor laser-excited solid-state laser according to claim 1, wherein the laser beam received by said photodetector has been wavelength-converted by an optical wavelength conversion element. .
【請求項7】 前記フィルターが、そこで反射して固体
レーザー共振器に戻ったレーザービームが、該共振器内
の全ての位置において共振器軸とビーム径(1/e
2 径)の2倍以上離れるように配設されていることを特
徴とする請求項2から6いずれか1項記載の半導体レー
ザー励起固体レーザー。
7. The laser beam reflected by the filter and returned to the solid-state laser resonator has a resonator axis and a beam diameter (1 / e) at all positions in the resonator.
The semiconductor laser-excited solid-state laser according to any one of claims 2 to 6, wherein the semiconductor laser is disposed so as to be separated by at least two times ( 2 diameters).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003158323A (en) * 2001-11-22 2003-05-30 Shimadzu Corp Solid state laser device
JP2006313928A (en) * 2006-07-14 2006-11-16 Shimadzu Corp Solid state laser equipment

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