JP2000012931A - 固体レーザー装置 - Google Patents

固体レーザー装置

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JP2000012931A
JP2000012931A JP10177457A JP17745798A JP2000012931A JP 2000012931 A JP2000012931 A JP 2000012931A JP 10177457 A JP10177457 A JP 10177457A JP 17745798 A JP17745798 A JP 17745798A JP 2000012931 A JP2000012931 A JP 2000012931A
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正博 井原
Naoji Moriya
直司 森谷
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    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H01S3/09415Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
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Abstract

(57)【要約】 【課題】簡潔な構成であるにもかかわらず、単一横モー
ドのレーザー光を発振することができる。 【解決手段】半導体レーザー素子11から発振された励
起光としてのレーザー光が、光学系12の第1レンズ1
2aによって広がり角度を押さえられた後に、第2レン
ズ12bによって収束されて、共振器13内に配置され
た固体レーザー媒質13aに照射される。固体レーザー
媒質13aに照射されるレーザー光の励起モードは、固
体レーザー媒質13aの共振器モードからはみ出した状
態になっており、固体レーザー媒質13aに照射される
レーザー光は、共振器モードの内部のみならず、共振器
モードの外部も励起する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、励起光源から発せ
られる励起光によって、共振器内に配置された固体レー
ザー媒質が励起されることにより、共振器からレーザー
光が発振される固体レーザー装置に関する。
【0002】
【従来の技術】固体レーザー装置では、共振器内に配置
された固体レーザー媒質に励起光が照射されることによ
り、固体レーザー媒質が励起され、共振器による共振現
象によって共振器からレーザー光が発振されるようにな
っている。このような固体レーザー装置では、共振器か
ら発振されるレーザー光の横モードを単一モード(TE
M00)にするために、通常、固体レーザー媒質に照射
される励起光の横モード(励起モード)が、固体レーザ
ー媒質中の共振器モード内に照射されるように、固体レ
ーザー媒質の端面において、励起光の光スポットの全て
が、共振器モードの内部に照射されるようにされてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固体レ
ーザー媒質に照射される励起光の励起モードの全てを、
固体レーザー媒質中の共振器モード内に照射されるよう
に絞り込むことは容易ではなく、複雑な光学系が必要に
なるという問題がある。特に、固体レーザー装置の励起
光源として半導体レーザー素子を使用する場合には、一
層、複雑な光学系が必要になる。すなわち、半導体レー
ザー素子は、レーザー光が発振される活性層のストライ
プが、幅が100μm程度になっているのに対して厚さ
1μm程度になっていることによって、あるいは、非点
収差等によって、半導体レーザー素子から発振されるレ
ーザー光の横モードが縦長の楕円形状になるために、そ
のレーザー光を真円形状に成形して、共振器モード径よ
りも小さな径に絞り込むためには、アナモルフィックプ
リズムペア、シリンドリカルレンズ等の複雑なレンズや
多数のレンズを使用した複雑な光学系が必要になる。ま
た、高出力の半導体レーザー光が発振されるように、半
導体レーザー素子における活性層のストライプの幅を、
ストライプの厚さに対して一層大きくすれば、発振され
るレーザー光の横モードが大きく偏平化されることにな
り、より一層複雑な光学系が必要になる。このように、
複雑な光学系を使用した固体レーザー装置は、大型化し
て経済性が損なわれるという問題がある。
【0004】さらに、例えば、レーザー発振が準三準位
の固体レーザー媒質等の場合には、固体レーザー媒質内
にて光の再吸収が生じるために、固体レーザー媒質に照
射される励起光の励起モードが固体レーザー媒質中の共
振器モードと完全に一致していなければ、固体レーザー
媒質内でのエネルギー損失が増加してしまう。このため
に、固体レーザー媒質の端面において、励起光の励起モ
ードと共振器モードとを完全に一致させる必要がある
が、励起光の励起モードと共振器モードとを完全に一致
させることはきわめて困難であり、実際には、レーザー
発振が準三準位の固体レーザー媒質等では、レーザー発
振に要する励起強度を高くしなければ、単一横モードの
レーザー光が発振されないという問題もある。
【0005】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、その目的は、単一横モードのレーザー光を発振
することができる簡潔な構成の固体レーザー装置を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の固体レーザー装
置は、共振器内に配置された固体レーザー媒質に、励起
光源から発せられる励起光が照射されることにより、共
振器からレーザー光が発振される固体レーザー装置であ
って、励起光源から発せられる励起光の励起モードは、
固体レーザー媒質中の共振器モードの内部のみならず、
少なくとも一部が固体レーザー媒質中の共振器モードの
外部も照射することを特徴とする。
【0007】前記励起光源から発せられる励起光は、光
学系を介して固体レーザー媒質に照射されるようになっ
ており、この光学系が、励起光源から発せられる励起光
の広がり角度を抑制する第1レンズと、第1レンズによ
って広がり角度が抑制された光を固体レーザー媒質に収
束する第2レンズとによって構成されている。
【0008】前記励起光源は半導体レーザー素子であ
る。前記励起光は、固体レーザー媒質の全体の長さの50
%以上にわたって、固体レーザー媒質の共振器モードの
外部を励起する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて詳細に説明する。
【0010】図1(a)は、本発明の固体レーザー装置
の実施の形態の一例を示す概略側面図、図1は、その概
略平面図である。この固体レーザー装置は、励起光源と
して使用される半導体レーザー素子11と、この半導体
レーザー素子11から発振される励起光としてのレーザ
ー光を収束する光学系12と、光学系12によって収束
された励起光によって固体レーザー媒質13aが励起さ
れてレーザー光が発振される共振器13とを有してい
る。
【0011】共振器13は、光学系12によって収束さ
れた励起光が円柱状の固体レーザー媒質13aに照射さ
れるように、固体レーザー媒質13aが光学系12の光
軸上に配置されており、この固体レーザー媒質13aに
対して所定の間隔をあけて同様に光軸上に出力用ミラー
13bが配置されている。この共振器13は、励起光が
照射される固体レーザー媒質13aの端面と、出力用ミ
ラー13bの反射面との間にて、固体レーザー媒質にて
励起光が励起された光が共振されるようになったファブ
リペロー型共振器であり、従って、励起光が照射される
固体レーザー媒質13aの端面14と、出力用ミラー1
3bの反射面との距離が共振器長になっている。共振器
13の共振器モード(共振横モード)は、共振器長と固
体レーザー媒質13aの特性とによって決定される。
【0012】半導体レーザー素子11から発振された励
起光であるレーザー光は、光学系12を介して、共振器
13における固体レーザー媒質13aに照射される。光
学系12は、半導体レーザー素子11から発せられるレ
ーザー光の光軸上に配置された第1レンズ12aおよび
第2レンズ12bによって構成されている。半導体レー
ザー素子11からは、横モードが縦長の楕円形状になっ
たレーザー光が発振されており、第1レンズ12aは、
そのレーザー光の広がり角度を抑制して第2レンズ12
bに集光するようになっている。第2レンズ12bは、
第1レンズ12aによって集光される横モードが楕円形
状のレーザー光を、共振器13内に設けられた固体レー
ザー媒質13aに、横モードが楕円形状の状態で収束す
るようになっている。
【0013】光学系12は、図2(a)に示すように、
共振器13における固体レーザー媒質13aの入射側の
端面14において、励起モードが楕円形状になったレー
ザー光の励起モードSは、固体レーザー媒質13a中の
共振器モードMの内部のみならず、少なくとも一部が、
固体レーザー媒質13a中の共振器モードMの外部に照
射されるように、レーザー光を収束している。従って、
固体レーザー媒質13aに照射された励起光としてのレ
ーザー光は、図2(b)に示すように、固体レーザー媒
質13a中の共振器モードMの内部のみならず、共振器
モードMの外側部分も励起することになる。
【0014】固体レーザー媒質13aは、通常、励起光
が照射される端面側の前半部分において、励起光の大部
分が吸収され、後半部分での励起光の吸収は、ごくわず
かである。例えば、吸収係数が5cm-1、結晶長が10mmの
固体レーザー媒質13aの場合、励起光が照射される端
面14から5mmの前半部分において、励起光の約92%が
吸収されており、後半部分においては、残りの8%程度
が吸収されているにすぎない。
【0015】また、半導体レーザー素子11から発振さ
れるレーザー光の横モードにおける強度のファーフィー
ルドパターンは、ほぼガウシア分布になっている。この
ために、図3に示すように、固体レーザー媒質13aの
端面14において、レーザー光の励起モードSの直径D
S が、固体レーザー媒質13a中の共振器モードMの直
径DM の80%になっていることにより、固体レーザー媒
質13aの端面14において励起に利用されるエネルギ
ーEM は、全エネルギーEの約74%となる。
【0016】その結果、固体レーザー媒質13aにおけ
る入射側の端面14において、励起光の励起モードSが
共振器モードMよりも大きくなっていても、共振器モー
ドMの外部に照射する励起光による励起は、共振器から
発振されるレーザー光の横モードの発振にはほとんど関
与せず、従って、共振器13からは、高次モード発振が
抑制された単一横モードのレーザー光が発振されること
になる。
【0017】また、固体レーザー媒質13aの端面に照
射される励起光であるレーザー光の励起モードSは、共
振器モードMの内部内に絞り込まれていないために、励
起光による固体レーザー媒質13aの熱による熱レンズ
効果、複屈折効果等を抑制することができる。
【0018】なお、固体レーザー媒質13aの吸収係数
が小さく、固体レーザー媒質13aの結晶長が短くなっ
ている場合には、励起強度、励起モードを調整して最適
化することによって、共振器モードMの外部が励起され
ても、高次モード発振を抑制することができる。
【0019】また、固体レーザー媒質13a中の励起光
の励起モードSは、少なくとも固体レーザー媒質13a
の長さの50%以上にわたって、固体レーザー媒質13
a中の共振器モードMの外部を励起し得るような大きさ
になっていればよい。
【0020】このように、第1レンズ12aおよび第2
レンズ12bの2枚のレンズによって構成された簡潔な
構成の光学系12にもかかわらず、励起光は、固体レー
ザー媒質13aにおける共振器モードMのほぼ全体にわ
たって励起することができ、共振器13から単一横モー
ドのレーザー光を発振することができる。光学系12と
しては、半導体レーザー素子11から発振される横モー
ドが楕円形状のレーザー光を、真円形状に成形すること
なく、また、固体レーザー媒質13a中の共振器モード
M内に絞り込む必要がないために、その構成が著しく簡
略化される。このような光学系12としては、第1レン
ズ12aおよび第2レンズ12bの2枚のレンズによる
構成に限らず、1枚の光学レンズによって構成してもよ
い。また、光学レンズとしては、非球面レンズ、球面レ
ンズ、ロッドレンズ等を使用することができる。
【0021】なお、上記実施の形態では、励起光源とし
て、1つの半導体レーザー素子11を使用する構成であ
ったが、複数の半導体レーザー素子から発振されるレー
ザー光を、偏光ビームスプリッター等によって固体レー
ザー媒質13aに照射するようにしてもよい。また、励
起光源は、半導体レーザー素子11に限らず、ガスレー
ザー装置であってもよい。さらに、固体レーザー媒質1
3aは、特に限定されるものではなく、あらゆる固体レ
ーザー媒質を使用することができる。共振器13も、フ
ァブリペロー型に限らず、リング共振器、Z型共振器等
も使用することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明の固体レーザー装置は、このよう
に、固体レーザー媒質に照射される励起光の励起モード
が、固体レーザー媒質中の共振器モード内部のみならず
外部も励起するようにしたことにより、簡潔な構成であ
るにもかかわらず、単一横モードのレーザ光を共振器か
ら発振することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の固体レーザー装置の実施の
形態の一例を示す概略側面図、(b)は、その概略平面
図である。
【図2】(a)は、その固体レーザー装置における固体
レーザー媒質を説明するための正面概略図、(b)は、
その断面概略図である。
【図3】その固体レーザー媒質における励起光入射側の
端面における励起光の強度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
11 半導体レーザー素子 12 光学系 12a 第1レンズ 12b 第2レンズ 13 共振器 13a 固体レーザー媒質 13b 出力ミラー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共振器内に配置された固体レーザー媒質
    に、励起光源から発せられる励起光が照射されることに
    より、共振器からレーザー光が発振される固体レーザー
    装置であって、 励起光源から発せられる励起光の励起モードは、固体レ
    ーザー媒質中の共振器モードの内部のみならず、少なく
    とも一部が固体レーザー媒質中の共振器モードの外部も
    照射することを特徴とする固体レーザー装置。
  2. 【請求項2】 前記励起光源から発せられる励起光は、
    光学系を介して固体レーザー媒質に照射されるようにな
    っており、この光学系が、励起光源から発せられる励起
    光の広がり角度を抑制する第1レンズと、第1レンズに
    よって広がり角度が抑制された光を固体レーザー媒質に
    収束する第2レンズとによって構成されている請求項1
    に記載の固体レーザー装置。
  3. 【請求項3】 前記励起光源は半導体レーザー素子であ
    る請求項1に記載の固体レーザー装置。
  4. 【請求項4】 前記励起光は、固体レーザー媒質の全体
    の長さの50%以上にわたって、固体レーザー媒質の共振
    器モードの外部を励起する請求項1に記載の固体レーザ
    ー装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007288166A (ja) * 2006-03-20 2007-11-01 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 高ビーム品質レーザー
JP2018074017A (ja) * 2016-10-31 2018-05-10 株式会社島津製作所 レーザ装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11465900B2 (en) * 2019-04-12 2022-10-11 Fluid Management, Inc. Methods and systems for colorant dispenser alignment

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57196212A (en) * 1981-05-29 1982-12-02 Hitachi Ltd Optical system for semiconductor laser
US4426707A (en) * 1981-11-09 1984-01-17 Mcdonnell Douglas Corporation Single mode cavity laser
US4779278A (en) * 1986-12-05 1988-10-18 Laser Photonics, Inc. Laser apparatus and method for discriminating against higher order modes
US4942586A (en) * 1989-04-25 1990-07-17 Intelligent Surgical Lasers Inc. High power diode pumped laser
US5140608A (en) * 1991-05-29 1992-08-18 Optrotech Ltd, Israel Company Optical system for focusing a light beam on to an image plane
US5268920A (en) * 1991-11-06 1993-12-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy System for end-pumping a solid state laser using a large aperture laser diode bar
JPH05145148A (ja) * 1991-11-25 1993-06-11 Sony Corp 固体レーザ共振器
JPH05218556A (ja) * 1992-02-04 1993-08-27 Fuji Photo Film Co Ltd 固体レーザー
JPH06104515A (ja) * 1992-09-21 1994-04-15 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 固体レーザ
US5651020A (en) * 1994-02-04 1997-07-22 Spectra-Physics Lasers, Inc. Confocal-to-concentric diode pumped laser
US5692005A (en) * 1995-03-04 1997-11-25 Carl-Zeiss-Stiftung Solid-state laser
US5982806A (en) * 1996-05-10 1999-11-09 Nippon Steel Corporation Laser beam converter for converting a laser beam with a single high-order transverse mode into a laser beam with a desired intensity distribution and laser resonator for producing a laser beam with a single high-order transverse mode
US6061382A (en) * 1998-05-04 2000-05-09 Lambda Physik Gmbh Laser system and method for narrow spectral linewidth through wavefront curvature compensation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007288166A (ja) * 2006-03-20 2007-11-01 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 高ビーム品質レーザー
JP2018074017A (ja) * 2016-10-31 2018-05-10 株式会社島津製作所 レーザ装置

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