JP2000252570A - 波長変換固体レーザ装置 - Google Patents

波長変換固体レーザ装置

Info

Publication number
JP2000252570A
JP2000252570A JP11051039A JP5103999A JP2000252570A JP 2000252570 A JP2000252570 A JP 2000252570A JP 11051039 A JP11051039 A JP 11051039A JP 5103999 A JP5103999 A JP 5103999A JP 2000252570 A JP2000252570 A JP 2000252570A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
output
solid
state laser
wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11051039A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuto Inagaki
勝人 稲垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP11051039A priority Critical patent/JP2000252570A/ja
Publication of JP2000252570A publication Critical patent/JP2000252570A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】長期間の使用により発生するSHG素子(例え
ばKN)中のドメイン(内部欠陥)によるレーザ出力強
度の不安定と、出力ビームの形の変化による固体レーザ
装置の出力強度の低下を防止する。 【解決手段】SHG素子(KN)5は、モータ34によ
って光軸に対し水平面で直角方向に移動されるように構
成されており、長時間レーザを連続使用中にKN中にド
メインが形成された場合、SH波モニタ信号10を介し
てSH波の不安定性が演算処理部41で検出され、その
出力信号によって、モータ駆動回路42に電源43が供
給され、モータ34が回転してKN内でのレーザ透過経
路が移動し、レーザ光強度の安定を維持することができ
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、短波長光の光源、
光ディスク、半導体リソグラフィ、光通信、光スイッチ
等に用いられる波長変換固体レーザ装置、特に非線形光
学結晶を用いて波長変換を行う波長変換固体レーザ装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】波長変換固体レーザ装置は、光共振器内
に置かれた固体レーザ媒質(例えばYAG結晶等)に、
半導体レーザ等の励起源から出力されたレーザ光を集光
して照射し、その固体レーザ媒質を励起することによっ
て光共振器(以下、共振器と称す)内で発振を引き起こ
させ、その共振器内に非線形光学結晶のSHG(Sec
ond Harmonic Generation)素
子を配置し、SH波(第2高調波)を発生させる装置で
ある。この種の波長変換固体レーザ装置のうち、固体レ
ーザ媒質の励起を半導体レーザからの出力光によって行
うものにおいては、従来、SH波の出力を安定化するた
めに、SH波の出力強度を直接的にモニタし、そのモニ
タ結果に基づいて励起光強度を制御する方法が用いられ
ている。
【0003】図4はこのような出力安定化法を用いた従
来の波長変換固体レーザ装置の一構成例を示したもので
ある。本装置において、半導体レーザ(LD)11から
の出力光は集光用のコリメータレンズ12、フォーカシ
ングレンズ13を介して励起光として固体レーザ媒質1
4に照射される。固体レーザ媒質14の励起光入射端面
には、半導体レーザ11の出力波長を透過させ、固体レ
ーザ媒質14からの誘導波長(基本波長)並びにそのS
HG波長を高反射率のもとに反射させる高反射率コート
膜14aが形成されており、この高反射率コート膜14
aと、出力ミラー16によって共振器が構成されている
と共に、その共振器内に例えばKNbO (略してK
N)等のSHG素子15が収容されている。半導体レー
ザ11からの出力光による励起により固体レーザ媒質1
4から誘導放出された基本波が、このSHG素子15に
入射されることによりSH波が生成される。出力ミラー
16はSH波を主として透過させ、SH波が共振器外に
出力される。そして、この共振器外に出力されたSH波
は、出力ミラー16に近接配置されたビームスプリッタ
17によって、実際の出力光とモニタ光に分離され、モ
ニタ光がフォトダイオード18に導かれてその強度が検
出される。この検出結果は半導体レーザ11の駆動用電
源19にフィードバックされ、SH波出力強度が一定値
を保持するように駆動用電源19から半導体レーザ11
に供給する電流値が制御される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の波長変換固体レ
ーザ装置は上記のように構成されているが、固体レーザ
装置の共振器は長時間使用中に、SHG素子であるKN
結晶中にドメインと呼ばれる内部欠陥が形成される場合
がある。この場合、従来の波長変換固体レーザ装置のよ
うな出力安定化法では、ドメインが形成されるとレーザ
出力光強度が不規則に不安定になり、出力ビームの形が
変化して制御しきれず、SH波レーザ光の出力強度が低
下するという問題があった。
【0005】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、長時間使用によるKN結晶内でのドメ
イン形成に対して出力光強度の揺らぎや低下を生じさせ
ない波長変換固体レーザ装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の波長変換固体レーザ装置は半導体レーザか
らの出力光により励起される固体レーザ媒質を含む光共
振器内に非線形光学結晶を収容して、前記固体レーザ媒
質から誘導放出される基本波を光共振器内で発振させ、
そのレーザ光を非線形光学結晶に照射して得られる第2
高調波を出力ミラーを介して外部に出力するように構成
されたレーザ装置において、前記非線形光学結晶を移動
する非線形光学結晶移動手段を設け、前記非線形光学結
晶中を透過するレーザ光の透過経路を変えることができ
るようにしたことを特徴とする。
【0007】前記非線形光学結晶(SHG素子)移動手
段として、モータ等の駆動力によってSHG素子を固着
しているホルダを光軸に対し水平面で直角方向に移動で
きるSHG素子移動機構を用い、ホルダを移動してレー
ザ光の透過経路を変えることにより、本装置の長時間使
用による出力光強度の揺らぎや低下を防ぎ、長寿命化と
強度の安定性の向上を得ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図1は本発明の波長変換固体レーザ装
置の実施例を示す概略構成図である。本装置は励起光を
出力するための半導体レーザ1と、励起光を集光するた
めのコリメータレンズ2、フォーカシングレンズ3と、
固体レーザ媒質4、SHG素子移動機構30により光軸
に対し水平面で直角方向に移動可能なSHG素子5、及
び出力ミラー6からなる共振器と、ビームスプリッター
7、フォトダイオード8、SH波モニタ信号10及び半
導体レーザを駆動するための駆動用電源9からなる出力
安定回路と、SHG素子移動機構30を制御するための
制御部40から構成されている。
【0009】前記共振器内の固体レーザ媒質4にはN
d:YAG結晶、SHG素子5にはKNbOの非線形
光学結晶を用い、固体レーザ媒質4の励起光入射端面4
aには基本波並びにSH波に対して高い反射率をもつ、
誘電体多層膜がコーティングされている。
【0010】前記SHG素子移動機構30は、図2に示
すようにSHG素子5を固着しネジ穴31aを設けたホ
ルダ31と、該ホルダ31を光軸に対し水平面で直角方
向に移動可能に滑合させるための案内溝32aを設けた
ベース板32と、前記ネジ穴31aと螺合するネジ棒3
3を回転軸に連結した減速機構付モータ34から構成さ
れ、図1のSH波モニタ信号10を入力とする演算処理
部41とモータ駆動回路42及び電源43からなる制御
部40によって制御される。なお、ベース板32はSH
G素子の安定化のために温度制御(図示せず)されてい
る。
【0011】前記演算処理部41は、図3のフローチャ
ートに示すステップS1からS5の演算処理を繰り返し
実行する。すなわち、SH波モニタ信号10を一定時間
ごとにサンプリングしてデータPnを記憶し(S1)、
Pnと連続した過去のデータPn−i(i=0〜k)の
平均値Paveを求め(S2)、この平均値Paveと
過去のデータPn−iとの偏差△Pn−i(i=0〜
k)を求め(S3)、この偏差△Pn−iがデータのば
らつき幅の許容値Aを越える度数がデータのばらつき頻
度制限値Bを越えるかを判定し(S4)、Bを越える場
合はモータ駆動回路42に電源43を接続するための信
号(結合信号)を一定時間出力し(S5)、Bを越えな
い場合はステップS2に戻る。
【0012】この波長変換固体レーザ装置では、半導体
レーザ1から発したレーザ光がコリメータレンズ2によ
って平行光線とされた後、フォーカシングレンズ3によ
って収束され、固体レーザ媒質4を励起する。この固体
レーザ媒質4は、その励起入射端面4aと出力ミラー6
からなる共振器内に配置されており、励起されるとレー
ザ発振を起こす。このレーザ光はホルダ31に固着した
SHG素子5に照射され、Nd:YAG946nmレー
ザのSH波である473nmのブルーレーザ光を発生さ
せる。これにより波長変換が行なわれ短波長化したレー
ザ光が、出力ミラー6を通過して固体レーザ装置の外部
へ出力される。
【0013】このブルーレーザ光はビームスプリッタ7
によって出力用ブルーレーザ光とモニタ用ブルーレーザ
光に分離され、モニタ用ブルーレーザ光はフォトダイオ
ード8によってSH波モニタ信号10に変換されてその
強度が検出される。このSH波モニタ信号は、半導体レ
ーザ1の励起光強度を調節するための駆動電流を出力す
る駆動電源9にフィードバックされ、ブルーレーザ光強
度が一定になるように駆動電流が制御され、環境温度や
各構成部品の特性変化の影響を補償している。
【0014】一方、SH波モニタ信号10は、演算処理
部41にも入力され、図3に示したステップS1からS
5の手順に従いSH波モニタ信号10のばらつき(不安
定性)がチェックされ、ばらつき頻度の制限値Bを越え
ている場合、即ち、SHG素子内にドメインが形成され
た場合、演算処理部41から一定時間モータ駆動回路4
2に電源43を結合するための結合信号が出力される。
そして、モータ34が回転駆動されてネジ棒33が一定
方向に回転され、ベース板32上のホルダ31はネジ棒
33の軸方向に一定距離だけ移動する。これにより、光
軸がSHG素子5内のドメイン形成による内部欠陥部か
ら外れた正常経路を透過し、SH波モニタ信号のばらつ
きがなくなり、ホルダ31をその安定位置に保持する。
また、前記結合信号のON/OFFを手動で行ない、ド
メイン形成前にSHG素子5の位置を変えることもでき
る。
【0015】なお、本実施例においては固体レーザ媒質
にNd:YAG結晶、SHG素子にKNbOを用いた
が、固体レーザ媒質としてNd:YLFやNd:YVO
等、SHG素子としてLiB等の他の結晶を用
いることができる。また、SHG素子にKTiOPO
を用いてグリーンレーザ(発振波長532nm)を発生
させる場合にも適用することができる。また、本実施例
においては励起光源に半導体レーザを、SHG素子の移
動方法にモータを用いたが、ランプ等の他の光源や、圧
電素子あるいはカンチレバー等を使用したSHG素子移
動機構を用いることもできる。
【0016】さらに、演算処理部41におけるSH波の
強度のばらつきを検出する方法は本実施例に限定される
ものでなく、例えば、サンプリングデータ列の標準偏差
を求め、その大きさを判定する方法を用いてもよい。
【0017】
【発明の効果】本発明の波長変換固体レーザ装置は上記
のように構成されており、共振器内のSHG素子(K
N)を搭載しているホルダがモータによって光軸に対し
直角方向へ移動することができるようになっているの
で、長時間使用した時にKN内に形成されるドメインか
ら光軸経路を移動させることができ、出力光強度の揺ら
ぎや低下を避けることができ、長寿命化とレーザ光強度
の安定が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の波長変換固体レーザ装置の実施例を示
す概略構成図である。
【図2】本発明に用いられる非線形光学結晶移動機構を
示す斜視図である。
【図3】演算処理部のフローチャート図である。
【図4】従来の固体レーザ装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1、11・・・半導体レーザ(LD) 2、12・・・コリメータレンズ 3、13・・・フォーカシングレンズ 4、14・・・固体レーザ媒質 4a、14a・・・高反射コート膜 5、15・・・SHG素子 6、16・・・出力ミラー 7、17・・・ビームスプリッター 8、18・・・フォトダイオード 9、19・・・駆動用電源 10・・・SH波モニタ信号 30・・・SHG素子移動機構 31・・・ホルダ 31a・・・ネジ穴 32・・・ベース板 32a・・・案内溝 33・・・ネジ棒 34・・・モータ 40・・・制御部 41・・・演算処理部 42・・・モータ駆動回路 43・・・電源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体レーザからの出力光により励起され
    る固体レーザ媒質を含む光共振器内に非線形光学結晶を
    収容して、前記固体レーザ媒質から誘導放出される基本
    波を光共振器内で発振させ、そのレーザ光を非線形光学
    結晶に照射して得られる第2高調波を出力ミラーを介し
    て外部に出力するように構成されたレーザ装置におい
    て、前記非線形光学結晶を移動する非線形光学結晶移動
    手段を設け、前記非線形光学結晶中を透過するレーザ光
    の透過経路を変えることができるようにしたことを特徴
    とする波長変換固体レーザ装置。
JP11051039A 1999-02-26 1999-02-26 波長変換固体レーザ装置 Pending JP2000252570A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11051039A JP2000252570A (ja) 1999-02-26 1999-02-26 波長変換固体レーザ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11051039A JP2000252570A (ja) 1999-02-26 1999-02-26 波長変換固体レーザ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000252570A true JP2000252570A (ja) 2000-09-14

Family

ID=12875672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11051039A Pending JP2000252570A (ja) 1999-02-26 1999-02-26 波長変換固体レーザ装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000252570A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003046173A (ja) * 2001-07-30 2003-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ装置、波長変換素子、レーザ発振器、波長変換装置およびレーザ加工方法
JP2010231237A (ja) * 2002-02-13 2010-10-14 Institute Of Physical & Chemical Research 波長変換方法およびその装置
US7961378B2 (en) 2008-11-27 2011-06-14 Megaopto Co., Ltd Wavelength conversion light source apparatus and wavelength conversion method
CN104882775A (zh) * 2015-06-11 2015-09-02 温州大学 多波长单窗口激光器及腔内输出端自动换镜系统
CN104882777A (zh) * 2015-06-11 2015-09-02 温州大学 多波长激光器腔内元件切换系统
JP2017040947A (ja) * 2010-11-09 2017-02-23 ケーエルエー−テンカー コーポレイション 非線形光学結晶中の結晶位置寿命の測定

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003046173A (ja) * 2001-07-30 2003-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ装置、波長変換素子、レーザ発振器、波長変換装置およびレーザ加工方法
JP2010231237A (ja) * 2002-02-13 2010-10-14 Institute Of Physical & Chemical Research 波長変換方法およびその装置
US7961378B2 (en) 2008-11-27 2011-06-14 Megaopto Co., Ltd Wavelength conversion light source apparatus and wavelength conversion method
JP2017040947A (ja) * 2010-11-09 2017-02-23 ケーエルエー−テンカー コーポレイション 非線形光学結晶中の結晶位置寿命の測定
CN104882775A (zh) * 2015-06-11 2015-09-02 温州大学 多波长单窗口激光器及腔内输出端自动换镜系统
CN104882777A (zh) * 2015-06-11 2015-09-02 温州大学 多波长激光器腔内元件切换系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6963591B2 (en) Solid state system and method for generating ultraviolet light
JP3514073B2 (ja) 紫外レーザ装置及び半導体露光装置
EP1744414A2 (en) Frequency-stabilized laser and frequency stabilizing method
US10505336B2 (en) Laser adjustment method and laser source device
JPH04345078A (ja) レーザ光発生装置
KR100363237B1 (ko) 제2고조파 발생 방법 및 장치
JP2000252570A (ja) 波長変換固体レーザ装置
JPH0797675B2 (ja) 半導体レーザ励起型固体レーザ装置
US20050041703A1 (en) Laser system
JP3509598B2 (ja) 半導体レーザ励起固体レーザ装置
JP5213368B2 (ja) レーザ光第2高調波発生装置
JP3968868B2 (ja) 固体レーザ装置
JP4474756B2 (ja) レーザ光発生装置
JP4382908B2 (ja) 固体レーザ装置
JP2005026381A (ja) レーザ装置
JPH1070333A (ja) 波長変換固体レーザ装置
JP3767318B2 (ja) Ld励起固体レーザ装置
JP2000357833A (ja) 波長変換レーザ装置
JP3170911B2 (ja) レーザ光発生装置
US11283237B2 (en) Laser wavelength stabilization apparatus
JPH09232665A (ja) 出力安定化第二高調波光源
US20240106181A1 (en) Laser system and method for generating laser pulses
JP2000164950A (ja) レーザ装置、レーザカッタ、及びレーザ波長変換方法
JPH1146025A (ja) レーザ光発生装置
JPH05188421A (ja) 光波長変換装置