JPH11354875A - 半導体レーザ励起ｓｈｇ固体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ励起ｓｈｇ固体レーザ装置Info
- Publication number
- JPH11354875A JPH11354875A JP10157560A JP15756098A JPH11354875A JP H11354875 A JPH11354875 A JP H11354875A JP 10157560 A JP10157560 A JP 10157560A JP 15756098 A JP15756098 A JP 15756098A JP H11354875 A JPH11354875 A JP H11354875A
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単一縦モードを実現し、モードを安定化させ
た半導体レーザ励起ＳＨＧ固体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 圧電結晶１１に取り付けられた半導体１
からのレーザ光は、コリメートレンズ２とビームシェイ
パ３とフォーカシングレンズ４とからなる励起光レンズ
結合系を通してレーザ結晶５を励起し、レーザ結晶５と
ミラー７との間の波長変換結晶６（ＳＨＧ結晶）により
第二高調波を発振して出力レンズ１０から外部に発射す
る。このとき、フォーカシングレンズ４の片面に、半導
体レーザ１からのレーザ光を一部半導体レーザ１へ戻す
ように、コーティング層１２が設けられているので、両
者による複合共振器が形成され、周波数引き込みにより
一定範囲でロックされた、安定した単一の縦モードが得
られる。更に、圧電結晶１１により半導体レーザ１を変
位させることにより、所望の周波数の単一縦モードが得
られる。
た半導体レーザ励起ＳＨＧ固体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 圧電結晶１１に取り付けられた半導体１
からのレーザ光は、コリメートレンズ２とビームシェイ
パ３とフォーカシングレンズ４とからなる励起光レンズ
結合系を通してレーザ結晶５を励起し、レーザ結晶５と
ミラー７との間の波長変換結晶６（ＳＨＧ結晶）により
第二高調波を発振して出力レンズ１０から外部に発射す
る。このとき、フォーカシングレンズ４の片面に、半導
体レーザ１からのレーザ光を一部半導体レーザ１へ戻す
ように、コーティング層１２が設けられているので、両
者による複合共振器が形成され、周波数引き込みにより
一定範囲でロックされた、安定した単一の縦モードが得
られる。更に、圧電結晶１１により半導体レーザ１を変
位させることにより、所望の周波数の単一縦モードが得
られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザを励
起光源として用いるＳＨＧ固体レーザ装置に関する。
起光源として用いるＳＨＧ固体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光記録の高密度化やレーザプリン
タの高精細化に伴い、小型・高出力の短波長レーザのニ
一ズが高まっている。最近半導体レーザによる短波長レ
ーザの開発が盛んに行われているが、実用レベルに達す
るまでには結晶プロセスやデバイスプロセスにまだ問題
があり、時間を要するものと思われる。一方ＳＨＧ（Ｓ
ｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏ
ｎ）技術を応用した固体レーザは、結晶育成技術の開発
による高品位結晶が得られ、かつ励起に用いられる高出
力半導体レーザの価格が低下していることなどから最近
注目を浴びている。
タの高精細化に伴い、小型・高出力の短波長レーザのニ
一ズが高まっている。最近半導体レーザによる短波長レ
ーザの開発が盛んに行われているが、実用レベルに達す
るまでには結晶プロセスやデバイスプロセスにまだ問題
があり、時間を要するものと思われる。一方ＳＨＧ（Ｓ
ｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏ
ｎ）技術を応用した固体レーザは、結晶育成技術の開発
による高品位結晶が得られ、かつ励起に用いられる高出
力半導体レーザの価格が低下していることなどから最近
注目を浴びている。
【０００３】半導体レーザ励起ＳＨＧ固体レーザ装置は
次の様な構成が一般的である。高出力半導体レーザの出
力光をレンズ系を用いて、一旦レーザ結晶であるＮｄ：
ＹＡＧなどを励起する。この励起によって発生した１０
６４ｎｍや９４６ｎｍの基本波を、非線形光学結晶のＳ
ＨＧによって半分の波長に変換し、その出力を取り出
す。
次の様な構成が一般的である。高出力半導体レーザの出
力光をレンズ系を用いて、一旦レーザ結晶であるＮｄ：
ＹＡＧなどを励起する。この励起によって発生した１０
６４ｎｍや９４６ｎｍの基本波を、非線形光学結晶のＳ
ＨＧによって半分の波長に変換し、その出力を取り出
す。
【０００４】この半導体レーザ励起ＳＨＧ固体レーザ装
置は図２に示すように、半導体レーザ１と、励起光結合
レンズ系（コリメートレンズ２とビームシェイパ３とフ
ォーカシングレンズ４）と、共振器温度調節器（図示し
ていない）を備えたレーザ結晶５（Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
結晶）と第二高調波を発生する波長変換結晶６（ＳＨＧ
素子）と、出力ミラー７および出力レンズ１０と、レー
ザ出力の一部を取り出すためのビームスプリッタ８とフ
ォトダイオード９とで構成している。
置は図２に示すように、半導体レーザ１と、励起光結合
レンズ系（コリメートレンズ２とビームシェイパ３とフ
ォーカシングレンズ４）と、共振器温度調節器（図示し
ていない）を備えたレーザ結晶５（Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
結晶）と第二高調波を発生する波長変換結晶６（ＳＨＧ
素子）と、出力ミラー７および出力レンズ１０と、レー
ザ出力の一部を取り出すためのビームスプリッタ８とフ
ォトダイオード９とで構成している。
【０００５】この装置は、半導体レーザ１からのレーザ
光を、励起光結合レンズ系２，３，４を通してレーザ結
晶５（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）に入射させ、Ｎｄ：ＹＡＧ結
晶を励起し、共振器を構成することにより基本波を発振
させ、非線形光学媒質の波長変換結晶６（ＳＨＧ素子）
に入射させることにより、入射光の第２高調波成分を発
生させ光周波数変換を行ない、そのレーザ光を出力ミラ
ー７を介し、出力レンズ１０を通して外部に発射させる
ものである。これと同時にレーザ出力の一部をビームス
プリッタ８で取り出し、フォトダイオード９で検知し、
出力パワーをチェックおよびフィードバックにより制御
する場合もある。
光を、励起光結合レンズ系２，３，４を通してレーザ結
晶５（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）に入射させ、Ｎｄ：ＹＡＧ結
晶を励起し、共振器を構成することにより基本波を発振
させ、非線形光学媒質の波長変換結晶６（ＳＨＧ素子）
に入射させることにより、入射光の第２高調波成分を発
生させ光周波数変換を行ない、そのレーザ光を出力ミラ
ー７を介し、出力レンズ１０を通して外部に発射させる
ものである。これと同時にレーザ出力の一部をビームス
プリッタ８で取り出し、フォトダイオード９で検知し、
出力パワーをチェックおよびフィードバックにより制御
する場合もある。
【０００６】この高出力半導体レーザはその構造から縦
横モードが多モードであることが多く、このモードが最
終的にＳＨＧ光のモードを不安定にしている。モードを
安定化させるためには、インピーダンスマッチング、モ
ードマッチング、周波数マッチングなどの条件を満たす
必要がある。インピーダンスマッチングについては、共
振器内での結晶による吸収や、散乱による損失、ミラー
の反射率、共振器長などに依存し、これらを最適化する
ことによって最大光出力が得られるよう調整する必要が
ある。モードマッチングについては、横単一モードを得
るため、高出力半導体レーザの光出力をコリメータレン
ズ、ビームシェイパ、フォーカシングレンズ等での整形
が必要である。周波数マッチングについては、共振器内
にエタロンなどの波長選択光学素子を入れることによっ
て実現が可能である。
横モードが多モードであることが多く、このモードが最
終的にＳＨＧ光のモードを不安定にしている。モードを
安定化させるためには、インピーダンスマッチング、モ
ードマッチング、周波数マッチングなどの条件を満たす
必要がある。インピーダンスマッチングについては、共
振器内での結晶による吸収や、散乱による損失、ミラー
の反射率、共振器長などに依存し、これらを最適化する
ことによって最大光出力が得られるよう調整する必要が
ある。モードマッチングについては、横単一モードを得
るため、高出力半導体レーザの光出力をコリメータレン
ズ、ビームシェイパ、フォーカシングレンズ等での整形
が必要である。周波数マッチングについては、共振器内
にエタロンなどの波長選択光学素子を入れることによっ
て実現が可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザ励
起ＳＨＧ固体レーザ装置は、以上のように構成されてい
るが、周波数マッチングをエタロンによって実現させる
場合、その製作精度（厚さ、材質、コーティング等）
や、共振器への挿入方法（角度や温度）が非常にクリテ
ィカルであり、特に角度に対して高い精度が求めらる。
従って所望の周波数（レーザ結晶の最大吸収波長）で単
一縦モードを実現することは非常に困難であった。
起ＳＨＧ固体レーザ装置は、以上のように構成されてい
るが、周波数マッチングをエタロンによって実現させる
場合、その製作精度（厚さ、材質、コーティング等）
や、共振器への挿入方法（角度や温度）が非常にクリテ
ィカルであり、特に角度に対して高い精度が求めらる。
従って所望の周波数（レーザ結晶の最大吸収波長）で単
一縦モードを実現することは非常に困難であった。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、単一縦モードを実現し、モードを安定
化させた半導体レーザ励起ＳＨＧ固体レーザ装置を提供
することを目的とする。
たものであって、単一縦モードを実現し、モードを安定
化させた半導体レーザ励起ＳＨＧ固体レーザ装置を提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体レーザ励起ＳＨＧ固体レーザ装置
は、半導体レーザを励起光源として用いるＳＨＧ固体レ
ーザ装置において、半導体レーザの位置を調節するため
の圧電素子と、その半導体レーザのビーム整形レンズ系
にそのレーザ光の一部を半導体レーザ側に戻す機構を備
えることを特徴とする。
め、本発明の半導体レーザ励起ＳＨＧ固体レーザ装置
は、半導体レーザを励起光源として用いるＳＨＧ固体レ
ーザ装置において、半導体レーザの位置を調節するため
の圧電素子と、その半導体レーザのビーム整形レンズ系
にそのレーザ光の一部を半導体レーザ側に戻す機構を備
えることを特徴とする。
【００１０】本発明の半導体レーザ励起ＳＨＧ固体レー
ザ装置は上記のように構成されており、半導体レーザの
半導体チップ後端面（ＨＲ：Ｈｉｇｈ Ｒｅｆｌｅｃｔ
ａｎｃｅ）と、ビーム整形レンズ系との間で、複合共振
器が形成され、半導体レーザの最大利得と最も近い共振
周波数の間で周波数引き込みが発生する。これを利用す
れば縦モードは擾乱に対して一定範囲でロックされ、安
定な縦モードが実現できる。
ザ装置は上記のように構成されており、半導体レーザの
半導体チップ後端面（ＨＲ：Ｈｉｇｈ Ｒｅｆｌｅｃｔ
ａｎｃｅ）と、ビーム整形レンズ系との間で、複合共振
器が形成され、半導体レーザの最大利得と最も近い共振
周波数の間で周波数引き込みが発生する。これを利用す
れば縦モードは擾乱に対して一定範囲でロックされ、安
定な縦モードが実現できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の半導体レーザ励起ＳＨＧ
固体レーザ装置の一実施例を図１により説明する。
固体レーザ装置の一実施例を図１により説明する。
【００１２】本装置は圧電結晶１１と、その圧電結晶に
取り付けられた半導体レーザ１と、励起光結合レンズ系
（コリメートレンズ２とビームシェイパ３とフォーカシ
ングレンズ４）と、そのフォーカシングレンズ４のレー
ザ結晶５側に半導体レーザヘ一部反射光を戻す様にコー
ティングを施したコーティング層１２と、共振器温度調
節器（図示していない）を備えたレーザ結晶５（Ｎｄ：
ＹＡＧレーザ結晶）と第二高調波を発生する波長変換結
晶６（ＳＨＧ素子）と、出力ミラー７および出力レンズ
１０と、レーザ出力の一部を取り出すためのビームスプ
リッタ８とフォトダイオード９とで構成している。
取り付けられた半導体レーザ１と、励起光結合レンズ系
（コリメートレンズ２とビームシェイパ３とフォーカシ
ングレンズ４）と、そのフォーカシングレンズ４のレー
ザ結晶５側に半導体レーザヘ一部反射光を戻す様にコー
ティングを施したコーティング層１２と、共振器温度調
節器（図示していない）を備えたレーザ結晶５（Ｎｄ：
ＹＡＧレーザ結晶）と第二高調波を発生する波長変換結
晶６（ＳＨＧ素子）と、出力ミラー７および出力レンズ
１０と、レーザ出力の一部を取り出すためのビームスプ
リッタ８とフォトダイオード９とで構成している。
【００１３】図１において、圧電結晶１０によって変位
可能な半導体レーザ１の出力は、コリメートレンズ２と
ビームシェイパ３によって横モード整形された後、フォ
ーカシングレンズ４によってレーザ結晶５に入射する。
レーザ媒質によって励起されたレーザ光は、波長変換結
晶６(ＳＨＧ素子)によって半分の波長に変換され、レー
ザ結晶５とミラー７の間に形成された共振器によって増
幅される。レーザ出力は一部ビームスプリッタ８によっ
て分けられ、フォトダイオード９によってＡＰＣ（Ａｕ
ｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏ１）回路にフィードバ
ックされる（図示せず）。また、レーザ出力はレンズ１
０により、方向、拡がり角等が調整される。ここでフォ
ーカシングレンズ４の片側に、半導体レーザ１からの出
力を一部半導体レーザ１ヘ戻す様なコーティング（コー
ティング層１２）を施すことによって、この部分に複合
共振器が形成される。戻り光量については周波数安定性
との兼ね合いで最適値に設定されている。このとき、複
合共振器の共振器長Ｌを圧電結晶１１によって変化させ
ることにより、所望の縦単一モードが得られるように調
整することができる。
可能な半導体レーザ１の出力は、コリメートレンズ２と
ビームシェイパ３によって横モード整形された後、フォ
ーカシングレンズ４によってレーザ結晶５に入射する。
レーザ媒質によって励起されたレーザ光は、波長変換結
晶６(ＳＨＧ素子)によって半分の波長に変換され、レー
ザ結晶５とミラー７の間に形成された共振器によって増
幅される。レーザ出力は一部ビームスプリッタ８によっ
て分けられ、フォトダイオード９によってＡＰＣ（Ａｕ
ｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏ１）回路にフィードバ
ックされる（図示せず）。また、レーザ出力はレンズ１
０により、方向、拡がり角等が調整される。ここでフォ
ーカシングレンズ４の片側に、半導体レーザ１からの出
力を一部半導体レーザ１ヘ戻す様なコーティング（コー
ティング層１２）を施すことによって、この部分に複合
共振器が形成される。戻り光量については周波数安定性
との兼ね合いで最適値に設定されている。このとき、複
合共振器の共振器長Ｌを圧電結晶１１によって変化させ
ることにより、所望の縦単一モードが得られるように調
整することができる。
【００１４】本発明は上記のように、位置変位を可能に
するＰＺＴ等の圧電結晶１１に取り付けられた半導体レ
ーザ１と、半導体レーザ１ヘ一部反射光を戻すようにコ
ーティング（コーティング層１２）を施したフォーカシ
ングレンズ４が取り付けられている構成であり、半導体
チップ後端面（ＨＲ：Ｈｉｇｈ Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃ
ｅ）とフォーカシングレンズのレーザ結晶側面との間
で、複合共振器が形成される。この複合共振器での共振
周波数ωｃは次の式で表される。ωｃ＝ｎπｃ／Ｌ
（ｎ：整数、ｃ：光速、Ｌ：共振器長）。そして、共振
器内に半導体レーザが存在するため、半導体レーザの最
大利得と最も近い共振周波数の間で周波数引き込みが発
生する。これを利用すれば縦モードは擾乱に対して一定
範囲でロックされ安定な縦モードが実現できる。更に、
半導体レーザ１を圧電結晶によって変位させ、共振周波
数を変化させれば、所望の周波数の単一縦モードが得ら
れる。
するＰＺＴ等の圧電結晶１１に取り付けられた半導体レ
ーザ１と、半導体レーザ１ヘ一部反射光を戻すようにコ
ーティング（コーティング層１２）を施したフォーカシ
ングレンズ４が取り付けられている構成であり、半導体
チップ後端面（ＨＲ：Ｈｉｇｈ Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃ
ｅ）とフォーカシングレンズのレーザ結晶側面との間
で、複合共振器が形成される。この複合共振器での共振
周波数ωｃは次の式で表される。ωｃ＝ｎπｃ／Ｌ
（ｎ：整数、ｃ：光速、Ｌ：共振器長）。そして、共振
器内に半導体レーザが存在するため、半導体レーザの最
大利得と最も近い共振周波数の間で周波数引き込みが発
生する。これを利用すれば縦モードは擾乱に対して一定
範囲でロックされ安定な縦モードが実現できる。更に、
半導体レーザ１を圧電結晶によって変位させ、共振周波
数を変化させれば、所望の周波数の単一縦モードが得ら
れる。
【００１５】上記の実施例では、半導体レーザ１ヘ一部
反射光を戻す様にコーティングを施したコーティング層
１２は、フォーカシングレンズ４の片面としたが、コリ
メートレンズ２やビームシェイパ３等の光学系に同様の
機能を施してもよい。また反射型ＮＤフィルタを挿入す
ることによっても同様の効果が得られる。
反射光を戻す様にコーティングを施したコーティング層
１２は、フォーカシングレンズ４の片面としたが、コリ
メートレンズ２やビームシェイパ３等の光学系に同様の
機能を施してもよい。また反射型ＮＤフィルタを挿入す
ることによっても同様の効果が得られる。
【００１６】
【発明の効果】本発明の半導体レーザ励起ＳＨＧ固体レ
ーザ装置は上記のように構成されており、圧電結晶に半
導体レーザを取り付けるとともに、フォーカシングレン
ズの片面にコーティング層を設けることにより複合共振
器を形成して、半導体レーザの最大利得と最も近い共振
周波数の間で引き込みが発生して、安定した縦モードで
使用することができる。更に、圧電結晶により共振器長
を変位させることにより所望の周波数の単一縦モードを
得ることができる。
ーザ装置は上記のように構成されており、圧電結晶に半
導体レーザを取り付けるとともに、フォーカシングレン
ズの片面にコーティング層を設けることにより複合共振
器を形成して、半導体レーザの最大利得と最も近い共振
周波数の間で引き込みが発生して、安定した縦モードで
使用することができる。更に、圧電結晶により共振器長
を変位させることにより所望の周波数の単一縦モードを
得ることができる。
【図１】 本発明の半導体レーザ励起ＳＨＧ固体レーザ
装置の一実施例を示す図である。
装置の一実施例を示す図である。
【図２】 従来の半導体レーザ励起ＳＨＧ固体レーザ装
置を示す図である。
置を示す図である。
１…半導体レーザ ２…コリメートレンズ ３…ビームシュイパ ４…フォーカシングレンズ ５…レーザ結晶 ６…波長変換結晶 ７…ミラー ８…ビームスプリッタ ９…フォトダイオード １０…出力レンズ １１…圧電結晶 １２…コーティング層
Claims (1)
- 【請求項１】半導体レーザを励起光源として用いるＳＨ
Ｇ固体レーザ装置において、半導体レーザの位置を調節
するための圧電素子と、その半導体レーザのビーム整形
レンズ系にそのレーザ光の一部を半導体レーザ側に戻す
機構を備えることを特徴とする半導体レーザ励起ＳＨＧ
固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10157560A JPH11354875A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 半導体レーザ励起ｓｈｇ固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10157560A JPH11354875A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 半導体レーザ励起ｓｈｇ固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11354875A true JPH11354875A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=15652358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10157560A Pending JPH11354875A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 半導体レーザ励起ｓｈｇ固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11354875A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008084931A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Matsushita Electric Works Ltd | レーザ発振装置 |
| CN106941239A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-07-11 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 激光器倍频效率调节方法 |
-
1998
- 1998-06-05 JP JP10157560A patent/JPH11354875A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008084931A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Matsushita Electric Works Ltd | レーザ発振装置 |
| CN106941239A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-07-11 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 激光器倍频效率调节方法 |
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