JPH11103116A - 青色レーザー発振装置 - Google Patents
青色レーザー発振装置Info
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- JPH11103116A JPH11103116A JP9263102A JP26310297A JPH11103116A JP H11103116 A JPH11103116 A JP H11103116A JP 9263102 A JP9263102 A JP 9263102A JP 26310297 A JP26310297 A JP 26310297A JP H11103116 A JPH11103116 A JP H11103116A
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- JP
- Japan
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- harmonic
- crystal
- wavelength
- excitation light
- nonlinear optical
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Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 38
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000007716 flux method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高変換効率且つ高出力で、波長0.44−
0.45μmの青色光を安定に出力せしめる。 【解決手段】 第2高調波及び和周波発生により、0.
44−0.45μmの波長でコヒーレント光を励起する
青色レーザー発振器であって、励起光源1として1.3
13−1.3414μmの波長のレーザー光を発振する
Nd:YLF、Nd:YAG又はNd:YAPの各種固
体レーザーを用い、第2高調波、第3高調波発生の非線
形光学素子2、3としてRTA結晶及びCe:KTP結
晶を用いる。RTA結晶及びCe:KTP結晶は位相整
合許容角が大きく、しかも励起光に対する出力特性が優
れている。従って、これを非線形光学素子2、3として
用い、位相整合条件を適宜設定することにより、高い変
換効率で安定した出力の青色コヒーレント光が得られ
る。
0.45μmの青色光を安定に出力せしめる。 【解決手段】 第2高調波及び和周波発生により、0.
44−0.45μmの波長でコヒーレント光を励起する
青色レーザー発振器であって、励起光源1として1.3
13−1.3414μmの波長のレーザー光を発振する
Nd:YLF、Nd:YAG又はNd:YAPの各種固
体レーザーを用い、第2高調波、第3高調波発生の非線
形光学素子2、3としてRTA結晶及びCe:KTP結
晶を用いる。RTA結晶及びCe:KTP結晶は位相整
合許容角が大きく、しかも励起光に対する出力特性が優
れている。従って、これを非線形光学素子2、3として
用い、位相整合条件を適宜設定することにより、高い変
換効率で安定した出力の青色コヒーレント光が得られ
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、第2高調波及び和周波
発生により、特に0.44−0.45μmの波長でコヒ
ーレント光を励起する青色レーザー発振器に関するもの
である。
発生により、特に0.44−0.45μmの波長でコヒ
ーレント光を励起する青色レーザー発振器に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、非線形光学論系に基づいて、非線
形光学素子(結晶)にコヒーレントな励起光(基本波)
を入力することにより、異なる波長のコヒーレント光を
出力せしめる発振器が知られている。この発振器は、一
般に励起光源と非線形光学素子と、その両側に配置され
た一対の反射鏡とから概略構成されており、上記励起光
と出力光である第2及び第3高調波との間には、次式
〔数1〕、〔数2〕に示す関係が成り立っている。
形光学素子(結晶)にコヒーレントな励起光(基本波)
を入力することにより、異なる波長のコヒーレント光を
出力せしめる発振器が知られている。この発振器は、一
般に励起光源と非線形光学素子と、その両側に配置され
た一対の反射鏡とから概略構成されており、上記励起光
と出力光である第2及び第3高調波との間には、次式
〔数1〕、〔数2〕に示す関係が成り立っている。
【0003】
【数1】1/λ1 +1/λ2 =1/λ3
【0004】
【数2】n1 /λ1 +n2 /λ2 =n3 /λ3 但し、λ1 は基本波(励起光)の波長、λ2 は第2高調
波の波長、λ3 は第3高調波の波長、n1 は基本波(励
起光)の屈折率、n2 は第2高調波の屈折率、n3 は第
3高調波の屈折率である。
波の波長、λ3 は第3高調波の波長、n1 は基本波(励
起光)の屈折率、n2 は第2高調波の屈折率、n3 は第
3高調波の屈折率である。
【0005】かかる構成のレーザー発振装置において、
励起光源にはNd:YLF(Nd3+:LiYF4 )、N
d:YAG(Nd3+:Y3 Al5 O12)、Nd:YAP
(Nd3+:YAlO3 )等の各種固体レーザーを用い、
波長0.44−0.45μmの第3高調波発生を行うも
のとしては、非線形光学素子としてLiIO3 結晶を用
いて構成されたものが知られている。
励起光源にはNd:YLF(Nd3+:LiYF4 )、N
d:YAG(Nd3+:Y3 Al5 O12)、Nd:YAP
(Nd3+:YAlO3 )等の各種固体レーザーを用い、
波長0.44−0.45μmの第3高調波発生を行うも
のとしては、非線形光学素子としてLiIO3 結晶を用
いて構成されたものが知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の波長
0.44−0.45μmの第3高調波を発生せしめる従
来のレーザー発振器には以下に述べる問題があった。
0.44−0.45μmの第3高調波を発生せしめる従
来のレーザー発振器には以下に述べる問題があった。
【0007】即ち、非線形光学素子としてLiIO3 結
晶を用いたものは、位相整合角θが、タイプ−1(第1
種の整合)の第2、第3高調波発生として、それぞれ2
4.3°、35.4°と小さいため、有効非線形光学定
数DeffTYPE-1(LiIO3 )も1.8Pm/V、
2.5Pm/Vと小さく、位相整合許容角Δθ(FWH
M半値幅)も、第2高調波発生ではΔθext ・L=0.
9mrad・cm、第3高調波発生ではΔθext ・L=
0.5mrad・cmと極めて小さい。ここで、Δθ
ext は結晶の外部角、Lは結晶の長さである。
晶を用いたものは、位相整合角θが、タイプ−1(第1
種の整合)の第2、第3高調波発生として、それぞれ2
4.3°、35.4°と小さいため、有効非線形光学定
数DeffTYPE-1(LiIO3 )も1.8Pm/V、
2.5Pm/Vと小さく、位相整合許容角Δθ(FWH
M半値幅)も、第2高調波発生ではΔθext ・L=0.
9mrad・cm、第3高調波発生ではΔθext ・L=
0.5mrad・cmと極めて小さい。ここで、Δθ
ext は結晶の外部角、Lは結晶の長さである。
【0008】従ってこの場合、屈折率の温度依存性が殆
どないという利点はあるものの、高い変換効率で安定し
た出力光を得ることは出来なかった。
どないという利点はあるものの、高い変換効率で安定し
た出力光を得ることは出来なかった。
【0009】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、高変換効率
且つ高出力で、波長0.44−0.45μmの青色光を
安定に出力せしめ得る青色レーザー発振器を提供するこ
とにある。
れたものであり、その目的とするところは、高変換効率
且つ高出力で、波長0.44−0.45μmの青色光を
安定に出力せしめ得る青色レーザー発振器を提供するこ
とにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべく
本発明者等は種々の検討を試みた結果、第2高調波発生
素子としてRbTiAsO4 結晶、第3高調波発生素子
としてCe:KTiOPO4 結晶を用いることにより、
変換効率、出力特性のいずれも向上することを見い出し
たものである。
本発明者等は種々の検討を試みた結果、第2高調波発生
素子としてRbTiAsO4 結晶、第3高調波発生素子
としてCe:KTiOPO4 結晶を用いることにより、
変換効率、出力特性のいずれも向上することを見い出し
たものである。
【0011】即ち、本発明の青色レーザー発振器は、励
起光源として1.313−1.3414μmの波長のレ
ーザー光を発振するNd:YLF、Nd:YAG又はN
d:YAPの各種固体レーザーを用い、第2高調波、第
3高調波発生の非線形光学素子としてRTA結晶及びC
e:KTP結晶を用いて成るものである。
起光源として1.313−1.3414μmの波長のレ
ーザー光を発振するNd:YLF、Nd:YAG又はN
d:YAPの各種固体レーザーを用い、第2高調波、第
3高調波発生の非線形光学素子としてRTA結晶及びC
e:KTP結晶を用いて成るものである。
【0012】RTA結晶及びCe:KTP結晶は位相整
合許容角が大きく、しかも励起光に対する出力特性が優
れている。従って、これを非線形光学素子として用い、
位相整合条件を適宜設定することにより、高い変換効率
で安定した出力の青色コヒーレント光が得られる。
合許容角が大きく、しかも励起光に対する出力特性が優
れている。従って、これを非線形光学素子として用い、
位相整合条件を適宜設定することにより、高い変換効率
で安定した出力の青色コヒーレント光が得られる。
【0013】
【実施の形態】以下、図示した実施の形態に基づき本発
明を詳細に説明する。図1は本発明の青色レーザー発振
装置の実施の形態を示す図、図2は第2高調波及び和周
波発生である。図中、1は励起光源、2は非線形光学素
子(第2高調波発生)、3は非線形光学素子(第3高調
波発生)、4は完全反射鏡(基本波及び第2高調波でR
=100%、第3高調波でR≧90%)、5は部分反射
鏡(基本波及び第2高調波でR=100%、第3高調波
でR≦30%)、λ1 は励起光の波長、λ2 は第2高調
波の波長、λ3 は第3高調波の波長を示す。
明を詳細に説明する。図1は本発明の青色レーザー発振
装置の実施の形態を示す図、図2は第2高調波及び和周
波発生である。図中、1は励起光源、2は非線形光学素
子(第2高調波発生)、3は非線形光学素子(第3高調
波発生)、4は完全反射鏡(基本波及び第2高調波でR
=100%、第3高調波でR≧90%)、5は部分反射
鏡(基本波及び第2高調波でR=100%、第3高調波
でR≦30%)、λ1 は励起光の波長、λ2 は第2高調
波の波長、λ3 は第3高調波の波長を示す。
【0014】本発明の青色レーザー発振装置は、図1に
示すように励起光を出射する励起光源1と、励起光源上
に配置された第2、第3高調波発生の非線形光学素子2
及び3と、同じく励起光の光軸上で励起光源1と非線形
光学素子3の出射側にそれぞれ配置された完全反射鏡4
と部分反射鏡5とから構成されている。
示すように励起光を出射する励起光源1と、励起光源上
に配置された第2、第3高調波発生の非線形光学素子2
及び3と、同じく励起光の光軸上で励起光源1と非線形
光学素子3の出射側にそれぞれ配置された完全反射鏡4
と部分反射鏡5とから構成されている。
【0015】励起光源1には、波長1.313−1.3
414μmのレーザ光を出力する各種固体レーザーを用
いるが、各種固体レーザーとしては、1.313及び
1.321μmの波長でレーザー発振するNd:YLF
(Nd3+:LiYF4 )、1.3188及び1.338
2μmの波長でレーザー発振するNd:YAG(N
d3+:Y3 Al5 O12)、又は1.3414μmの波長
でレーザー発振するNd:YAP(Nd3+:YAl
O3 )等が用いられる。この励起光源1から出射された
励起光λ1 は、完全反射鏡4及び部分反射鏡5を介して
非線形光学素子2及び3に入射するようになっている。
414μmのレーザ光を出力する各種固体レーザーを用
いるが、各種固体レーザーとしては、1.313及び
1.321μmの波長でレーザー発振するNd:YLF
(Nd3+:LiYF4 )、1.3188及び1.338
2μmの波長でレーザー発振するNd:YAG(N
d3+:Y3 Al5 O12)、又は1.3414μmの波長
でレーザー発振するNd:YAP(Nd3+:YAl
O3 )等が用いられる。この励起光源1から出射された
励起光λ1 は、完全反射鏡4及び部分反射鏡5を介して
非線形光学素子2及び3に入射するようになっている。
【0016】第2高調波、第3高調波発生の非線形光学
素子2、3は、タイプ−2(第2種の整合、70°≦θ
≦75°、φ=0°、但し、φはx軸からy軸方向へ測
定した極座標の角度、θは角度φで引かれたxy面内の
線分へのz軸からの極座標の角度である。)で切り出し
たRbTiAsO4 結晶(以下、「RTA結晶」とい
う)、及びタイプ−2(第2種の整合、80°≦θ≦9
0°、φ=0°、但し、θ、φは上記と同一の極座標の
角度)で切り出したCe:KTiOPO4 結晶(以下、
「Ce:KTP結晶」という)が用いられている。これ
らRTA結晶及びCe:KTP結晶は、抵抗過熱炉を用
いた周知のフラックス法により形成したが、非線形光学
定数d32が、RTA結晶ではd32=3.7pm/V、C
e:KTP結晶ではd32=3.4pm/Vと大きく、し
かも位相整合許容角Δθが、RTA結晶ではΔθext ・
L=0.5mrad・cm、Ce:KTP結晶ではΔθ
ext・L=17mrad・cmと大きく、前記LiIO
3 結晶の約2.5−35倍の大きさとなるものである。
又、励起光における破壊しきい値が、100ns、1k
Hzのパルスで約500MW/cm2 と高く、更に、潮
解性が無く、位相整合条件が温度に対して、RTA結晶
ではΔT・L=32°C・cm、Ce:KTP結晶では
ΔT・L=28°C・cmと非常に大きく反射防止膜の
コートも簡単に出来るという特性を有している。
素子2、3は、タイプ−2(第2種の整合、70°≦θ
≦75°、φ=0°、但し、φはx軸からy軸方向へ測
定した極座標の角度、θは角度φで引かれたxy面内の
線分へのz軸からの極座標の角度である。)で切り出し
たRbTiAsO4 結晶(以下、「RTA結晶」とい
う)、及びタイプ−2(第2種の整合、80°≦θ≦9
0°、φ=0°、但し、θ、φは上記と同一の極座標の
角度)で切り出したCe:KTiOPO4 結晶(以下、
「Ce:KTP結晶」という)が用いられている。これ
らRTA結晶及びCe:KTP結晶は、抵抗過熱炉を用
いた周知のフラックス法により形成したが、非線形光学
定数d32が、RTA結晶ではd32=3.7pm/V、C
e:KTP結晶ではd32=3.4pm/Vと大きく、し
かも位相整合許容角Δθが、RTA結晶ではΔθext ・
L=0.5mrad・cm、Ce:KTP結晶ではΔθ
ext・L=17mrad・cmと大きく、前記LiIO
3 結晶の約2.5−35倍の大きさとなるものである。
又、励起光における破壊しきい値が、100ns、1k
Hzのパルスで約500MW/cm2 と高く、更に、潮
解性が無く、位相整合条件が温度に対して、RTA結晶
ではΔT・L=32°C・cm、Ce:KTP結晶では
ΔT・L=28°C・cmと非常に大きく反射防止膜の
コートも簡単に出来るという特性を有している。
【0017】励起光源1及び非線形光学素子3の出射側
に配置された完全反射鏡4及び部分反射鏡5は、共に励
起光源1により出射される基本波であるレーザー光の波
長及び第2高調波の波長で高い反射率を有している。完
全反射鏡4は、第3高調波の波長で90%以上の反射率
Rを有し、部分反射鏡5は、第3高調波の波長で70%
の透過率を有するダイクロイック反射鏡より成ってい
る。
に配置された完全反射鏡4及び部分反射鏡5は、共に励
起光源1により出射される基本波であるレーザー光の波
長及び第2高調波の波長で高い反射率を有している。完
全反射鏡4は、第3高調波の波長で90%以上の反射率
Rを有し、部分反射鏡5は、第3高調波の波長で70%
の透過率を有するダイクロイック反射鏡より成ってい
る。
【0018】かかる構成において、励起光源1から図で
右方に出射された基本波λ1 の励起光は、図2に示すよ
うに非線形光学素子2で第2高調波λ2 に変換され、非
線形光学素子3で和周波発生により第3高調波λ3 に変
換され、部分反射鏡5により出射される。位相整合せず
に変換されなかった基本波λ1 及び第2高調波λ2 は、
部分反射鏡5により反射されて再度非線形光学素子3で
第3高調波λ3 に変換される。また励起光源1から左方
に出射される励起光λ1 は、完全反射鏡4により反射さ
れて、上記のプロセスを行って第3高調波λ3 に変換さ
れる。
右方に出射された基本波λ1 の励起光は、図2に示すよ
うに非線形光学素子2で第2高調波λ2 に変換され、非
線形光学素子3で和周波発生により第3高調波λ3 に変
換され、部分反射鏡5により出射される。位相整合せず
に変換されなかった基本波λ1 及び第2高調波λ2 は、
部分反射鏡5により反射されて再度非線形光学素子3で
第3高調波λ3 に変換される。また励起光源1から左方
に出射される励起光λ1 は、完全反射鏡4により反射さ
れて、上記のプロセスを行って第3高調波λ3 に変換さ
れる。
【0019】従って、例えば励起光源1として波長λ1
=1.3188μm及び1.3382μmで発振するN
d:YAGレーザーを用い、これにより励起光を出射し
ながら非線形光学素子2、3を図示したy軸を中心に所
定の出力光波長に応じて適宜角度調整すると、コヒーレ
ントな青色レザー光を安定して得ることができる。
=1.3188μm及び1.3382μmで発振するN
d:YAGレーザーを用い、これにより励起光を出射し
ながら非線形光学素子2、3を図示したy軸を中心に所
定の出力光波長に応じて適宜角度調整すると、コヒーレ
ントな青色レザー光を安定して得ることができる。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、励起光源として、1.313〜1.3414
μmの波長でレーザー発振するNd:YLF、Nd:Y
AG、又はNd:YAPの各種固体レーザーを用い、非
線形光学素子として、RTA結晶及びCe:KTP結晶
を用いて、青色レーザー発振装置を構成するので、青色
コヒーレント光を安定した出力で効率よく得ることがで
きる。
によれば、励起光源として、1.313〜1.3414
μmの波長でレーザー発振するNd:YLF、Nd:Y
AG、又はNd:YAPの各種固体レーザーを用い、非
線形光学素子として、RTA結晶及びCe:KTP結晶
を用いて、青色レーザー発振装置を構成するので、青色
コヒーレント光を安定した出力で効率よく得ることがで
きる。
【0021】図2に示すように青色レーザー発振装置に
おいて、励起光源としてNd:YAGレーザーを用い、
θ=75°、φ=0°に切り出して成る長さ0.5cm
のRTA結晶及びθ=87°±1、φ=0°に切り出し
て成る長さ0.8cmのCe:KTP結晶を用いて適宜
位相整合角に調整することにより、発振しきい値の約2
倍の入力で、平均出力200mWの青色レーザー光を2
kHzで得られた。また、図2に示すようにRTA結晶
の長さをL=1cm、Ce:KTP結晶の長さをL=
0.8cmとした場合、光変換効率は約4倍に上がる計
算となる。
おいて、励起光源としてNd:YAGレーザーを用い、
θ=75°、φ=0°に切り出して成る長さ0.5cm
のRTA結晶及びθ=87°±1、φ=0°に切り出し
て成る長さ0.8cmのCe:KTP結晶を用いて適宜
位相整合角に調整することにより、発振しきい値の約2
倍の入力で、平均出力200mWの青色レーザー光を2
kHzで得られた。また、図2に示すようにRTA結晶
の長さをL=1cm、Ce:KTP結晶の長さをL=
0.8cmとした場合、光変換効率は約4倍に上がる計
算となる。
【図1】 本発明の青色レーザー発振装置の実施の形態
を示す図である。
を示す図である。
【図2】 非線形光学素子の実施例を示す図である。
1…励起光源、2…非線形光学素子(第2高調波発
生)、3…非線形光学素子(第3高調波発生)、4…完
全反射鏡(基本波及び第2高調波でR=100%、第3
高調波でR≧90%)、5…部分反射鏡(基本波及び第
2高調波でR=100%、第3高調波でR≦30%)
生)、3…非線形光学素子(第3高調波発生)、4…完
全反射鏡(基本波及び第2高調波でR=100%、第3
高調波でR≧90%)、5…部分反射鏡(基本波及び第
2高調波でR=100%、第3高調波でR≦30%)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠山 教一 埼玉県草加市栄町2丁目5番23号 103 (72)発明者 田中 詠子 東京都港区白金2丁目5番51号 高岡方
Claims (1)
- 【請求項1】 第2高調波及び和周波発生により、0.
44−0.45μmの波長でコヒーレント光を励起する
青色レーザー発振器であって、励起光源として、1.3
13及び0.321μmの波長でレーザー発振するN
d:YLF(Nd3+:LiYF4 )、1.3188及び
1.3382μmの波長でレーザー発振するNd:YA
G(Nd3+:Y3 Al5 O12)、又は1.3414μm
の波長でレーザー発振するNd:YAP(Nd3+:YA
lO3 )の各種固体レーザーを用い、第2高調波、第3
高調波発生の非線形光学素子として、RbTiOAsO
4 (RTA)結晶及びCe:KTiOPO4 (Ce:K
TP)結晶を用いたことを特徴とする青色レーザー発振
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9263102A JPH11103116A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 青色レーザー発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9263102A JPH11103116A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 青色レーザー発振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11103116A true JPH11103116A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=17384860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9263102A Pending JPH11103116A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 青色レーザー発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11103116A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100809271B1 (ko) | 2007-04-17 | 2008-02-29 | 삼성전기주식회사 | 파장가변 레이저 장치 |
| CN104319618A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-01-28 | 核工业理化工程研究院 | 355nm紫外固体激光器 |
| CN112993735A (zh) * | 2019-12-14 | 2021-06-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种高效率蓝光激光器 |
-
1997
- 1997-09-29 JP JP9263102A patent/JPH11103116A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100809271B1 (ko) | 2007-04-17 | 2008-02-29 | 삼성전기주식회사 | 파장가변 레이저 장치 |
| CN104319618A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-01-28 | 核工业理化工程研究院 | 355nm紫外固体激光器 |
| CN112993735A (zh) * | 2019-12-14 | 2021-06-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种高效率蓝光激光器 |
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