JP2000047276A - Semiconductor laser excited solid state shg laser device - Google Patents

Semiconductor laser excited solid state shg laser device

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JP2000047276A
JP2000047276A JP10210923A JP21092398A JP2000047276A JP 2000047276 A JP2000047276 A JP 2000047276A JP 10210923 A JP10210923 A JP 10210923A JP 21092398 A JP21092398 A JP 21092398A JP 2000047276 A JP2000047276 A JP 2000047276A
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Japan
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laser
crystal
shaping element
resonator
semiconductor laser
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JP10210923A
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Japanese (ja)
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Takeshi Suzudo
剛 鈴▲土▼
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to enhance the conveyor efficiency to second harmonic by disposing a beam shaping means into a laser resonator, thereby making the beam diameter of a laser basic wave relatively smaller in diameter. SOLUTION: The laser resonator 8 is formed of the end face of a laser crystal 4 and a laser output mirror 7. A beam shaping element 5 as the beam shaping means and a nonlinear optical crystal 6 are arranged in the respective positions where the spacings with the end face in the resonator of the laser crystal 4 attain, for example, 1 mm and 4 mm. The beam shaping element 5 is an element formed with a curvature shape on an optical substrate 5a and a cylindrical lens shape is formed on the quartz substrate surface. Both end faces thereof are so set as to be high in the transmittance to the wavelengths of the laser basic wave and the second harmonic. Such beam shaping element 5 is constituted as the two-dimensional shaping element for shaping only the one direction of the two directions orthogonal with the progressing direction of the laser beam.

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、光ピックアップや
レーザプリンタ用の書込み光源、或いは、光計測用光
源、非線形波長変換用の励起用光源等に応用可能な半導
体レーザ励起固体レーザ装置、特に、そのレーザ共振器
内部に非線形光学結晶が配設されてSHG(第2高調
波)を生成・出力し得る半導体レーザ励起固体SHGレ
ーザ装置に関する。
The present invention relates to a semiconductor laser-excited solid-state laser device applicable to a writing light source for an optical pickup or a laser printer, an optical measurement light source, an excitation light source for nonlinear wavelength conversion, and the like. The present invention relates to a semiconductor laser-excited solid-state SHG laser device in which a nonlinear optical crystal is disposed inside the laser resonator and can generate and output SHG (second harmonic).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高出力半導体レーザの低価格化に
伴い半導体レーザ励起固体レーザ装置の研究開発・商品
化が盛んになってきている。半導体レーザ励起固体レー
ザ装置は、従来のランプ励起と比較して、励起光源のス
ペクトル幅が狭いため、非常に高効率であり、また、励
起用光源である半導体レーザも小さく、小型化・高効率
化に適したレーザである。また、半導体レーザ励起固体
レーザは高出力の室温連続発振、高品質ビームのレーザ
発振などが可能なだけでなく、エネルギーの蓄積性、周
波数の安定性にも大変優れている、という特徴を有す
る。このため、小型高効率かつ高品質のレーザ光源とし
てかなり期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, research and development and commercialization of a semiconductor laser pumped solid-state laser device have been actively pursued with a reduction in the price of a high-power semiconductor laser. Semiconductor laser-pumped solid-state laser devices are extremely efficient because of the narrower spectral width of the pumping light source compared to conventional lamp pumping, and the semiconductor laser, which is the pumping light source, is smaller, resulting in smaller size and higher efficiency. It is a laser that is suitable for laser processing. Further, the semiconductor laser pumped solid-state laser is characterized by not only being capable of continuous oscillation at room temperature with high output and laser oscillation of high quality beam, but also being extremely excellent in energy storage and frequency stability. Therefore, it is expected to be a small, highly efficient and high quality laser light source.

【0003】また、このような固体レーザと非線形光学
結晶を用いた波長変換技術も盛んに研究開発・商品化が
進んでいる。特に、固体レーザ基本波の第2高調波発生
は固体レーザ基本波の良好なビーム特性を損なわず波長
のみを半分に変換できることから、将来のブルー、グリ
ーンなどの可視光源として、さらに、第4高調波発生に
よる紫外光源用励起光源として期待され、研究・商品開
発が盛んに行なわれている。
[0003] Also, research and development and commercialization of a wavelength conversion technology using such a solid-state laser and a nonlinear optical crystal have been actively pursued. In particular, since the second harmonic generation of the solid-state laser fundamental wave can convert only the wavelength to half without deteriorating the good beam characteristics of the solid-state laser fundamental wave, it can be used as a visible light source such as blue and green in the future. It is expected as an excitation light source for ultraviolet light sources by wave generation, and research and product development are being actively conducted.

【0004】これらのレーザ光源の用途は、加工、計
測、通信など多岐にわたっているが、レーザプリンタ用
光源や光ピックアップ用光源などの光源では、光源とし
ての安定性や低電力駆動などを目的にした高効率化とと
もに、横モード品質などの高品質化が望まれている。ま
た、これらのレーザ光源の商品化に関しては、デバイス
制作コストや部品コストなどを低減させることによる低
コスト化も望まれている。即ち、高効率、高品質、か
つ、低価格なレーザ光源が商品として期待されている。
このようなことから、これまでに様々な発明や研究がな
され、特に、横モード品質の高品質化や高効率化は使用
する際に大変重要な項目となる。
[0004] The applications of these laser light sources are diverse, such as processing, measurement, and communication. Light sources such as a laser printer light source and an optical pickup light source aim at stability as a light source and low-power driving. Along with higher efficiency, higher quality such as transverse mode quality is desired. In addition, with regard to commercialization of these laser light sources, cost reduction by reducing device production costs, component costs, and the like is also desired. That is, a high-efficiency, high-quality, and low-cost laser light source is expected as a commercial product.
For this reason, various inventions and researches have been made so far, and in particular, improvement of the transverse mode quality and efficiency are very important items when used.

【0005】これまでに高効率化を目的としたものとし
て、特開平6−334245号公報に示されるレーザダ
イオード励起固体レーザがある。これは、半導体レーザ
励起固体レーザ装置の励起光ビームの形状と固体レーザ
光共振器の共振器モードの形状とを一致させることで発
光効率のよいレーザ装置を提供することを目的として発
明されたもので、レーザ結晶の共振器内部側の形状に曲
率を持たせることでモードマッチングを良好にしてい
る。具体的には、図6に示すように、レーザダイオード
100からのレーザ光による端面励起方式のレーザダイ
オード励起固体レーザにおいて、固体レーザ媒質(例え
ば、YAG結晶)101の形状を平凸の円筒形とし、そ
の平面を励起光入射面とし、円筒凸面を固体レーザ光共
振器102内に配置させるようにしている。103はコ
リメートレンズ,104はフォーカシングレンズ、10
5は出力鏡である。これにより、モードマッチングの良
好な発振が可能となる。
A laser diode pumped solid-state laser disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-334245 has been proposed to improve the efficiency. This was invented for the purpose of providing a laser device with good luminous efficiency by matching the shape of the excitation light beam of the semiconductor laser pumped solid-state laser device with the shape of the resonator mode of the solid-state laser optical resonator. Thus, the mode matching is improved by giving a curvature to the shape of the laser crystal inside the resonator. More specifically, as shown in FIG. 6, in a laser diode pumped solid-state laser of an end face pumping type using a laser beam from a laser diode 100, a solid-state laser medium (for example, a YAG crystal) 101 has a plano-convex cylindrical shape. The plane is used as an excitation light incident surface, and the cylindrical convex surface is arranged in the solid-state laser optical resonator 102. 103 is a collimating lens, 104 is a focusing lens, 10
5 is an output mirror. As a result, oscillation with good mode matching becomes possible.

【0006】また、励起集光光学系の工夫により、高効
率化と横ビームの高品質化とを図った発明として、例え
ば、特開平6−347609号公報に示されるLD励起
固体レーザ装置用集光レンズがある。これは、半導体レ
ーザを集光する励起集光光学系に工夫を施したもので、
その構成は、図7に示すように、GRINレンズ110
の半導体レーザ111からレーザ光入射側の端面に光軸
112と直交する1方向のみに曲率加工を施し、半導体
レーザ111からのレーザ光の非点収差を低減させるこ
とにより、励起ビーム形状をほぼ真円化し、励起効率を
上げることにより、高効率化を行なうようにしたもので
ある。また、横モードの高品質化も期待できる。
Further, as an invention for improving the efficiency and improving the quality of the transverse beam by devising the pumping and condensing optical system, for example, a laser beam for an LD-pumped solid-state laser device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-347609 has been proposed. There is an optical lens. This is a modification of the excitation focusing optical system that focuses the semiconductor laser.
The configuration is, as shown in FIG.
The laser beam from the semiconductor laser 111 is subjected to curvature processing only in one direction orthogonal to the optical axis 112 on the end face on the laser light incident side, thereby reducing the astigmatism of the laser light from the semiconductor laser 111, so that the shape of the excitation beam is substantially true. By increasing the circularity and the excitation efficiency, the efficiency is improved. In addition, high quality of the horizontal mode can be expected.

【0007】さらに、固体レーザ光源の横モード品質を
改善するための発明として、例えば、特開平8−181
369号公報に示されるレーザダイオード励起固体レー
ザがある。これは、固体レーザ発振ビームの横モードが
楕円化したり、高次モード化することを防止するため
に、図8に示すように、半導体レーザ120から発せら
れた励起光121をロッドレンズ122等の集光光学系
により集光させるが、その収束前に、レーザ結晶123
内のどの位置においても固体レーザビーム124よりも
細いビーム径となるようにして、レーザ結晶123内で
収束させるようにしている。125は共振器ミラー、1
26はスクリーンである。これにより、熱レンズ効果な
どによるレーザ横モードの劣化を防ぎ、安定な横モード
を達成するようにしている。
Further, as an invention for improving the transverse mode quality of a solid-state laser light source, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-181 is disclosed.
There is a laser-diode-pumped solid-state laser disclosed in JP-A-369-369. This is because, as shown in FIG. 8, the excitation light 121 emitted from the semiconductor laser 120 is applied to the rod lens 122 or the like in order to prevent the transverse mode of the solid-state laser oscillation beam from becoming elliptical or higher order. The light is condensed by a condensing optical system.
The laser beam is converged in the laser crystal 123 so that the beam diameter becomes smaller than that of the solid-state laser beam 124 at any position within the laser crystal 123. 125 is a resonator mirror, 1
26 is a screen. This prevents the laser lateral mode from deteriorating due to the thermal lens effect or the like, and achieves a stable lateral mode.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平6−
334245号公報に示される構造の場合、効率の面を
考えると、励起ビームを小径に絞る必要がある。また、
レーザ結晶に対して曲率半径を持たせる構造とすると、
コスト面で高コストになってしまう。
SUMMARY OF THE INVENTION However, Japanese Patent Laid-Open No.
In the case of the structure disclosed in Japanese Patent No. 334245, it is necessary to narrow the excitation beam to a small diameter in view of efficiency. Also,
If the laser crystal has a radius of curvature,
The cost is high.

【0009】特開平6−347609号公報に示される
構造の場合、GRINレンズ110の端面に曲率加工を
施すことは難しく、量産性や加工性に問題があり、コス
ト高となる。
In the case of the structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-347609, it is difficult to perform the curvature processing on the end face of the GRIN lens 110, and there is a problem in mass productivity and workability, resulting in an increase in cost.

【0010】特開平8−181369号公報に示される
構造では、レーザ基本波出力の場合の高効率化が図られ
ているが、共振器内に非線形光学結晶を配置し、第2高
調波出力を出力させる場合には、その共振器構成によっ
て、共振器内部のビーム径が決定されてしまうため、さ
らなるSHG出力の効率化が難しい。
In the structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-181369, high efficiency is achieved in the case of laser fundamental wave output. However, a nonlinear optical crystal is arranged in a resonator to reduce the second harmonic output. In the case of output, the beam diameter inside the resonator is determined by the configuration of the resonator, so that it is difficult to further improve the efficiency of the SHG output.

【0011】このように、従来構造による場合、単純な
構成で、第2高調波出力を出力させることができ、か
つ、高横モード品質で高効率な半導体レーザ励起固体S
HGレーザ装置は、未だに完成しておらず、その開発が
望まれている。
As described above, in the case of the conventional structure, the second harmonic output can be output with a simple configuration, and the semiconductor laser pumped solid-state S having high transverse mode quality and high efficiency can be obtained.
The HG laser device has not been completed yet, and its development is desired.

【0012】そこで、本発明は、高効率で第2高調波を
出力し得る半導体レーザ励起固体SHGレーザ装置を提
供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser pumped solid-state SHG laser device capable of outputting a second harmonic with high efficiency.

【0013】また、本発明は、加えて、レーザビームの
横モードの品質の向上と高効率化とを図り得る半導体レ
ーザ励起固体SHGレーザ装置を提供することを目的と
する。
It is another object of the present invention to provide a semiconductor laser-excited solid-state SHG laser device capable of improving the quality of a transverse mode of a laser beam and improving the efficiency.

【0014】また、本発明は、ビーム整形素子を簡素化
し得る半導体レーザ励起固体SHGレーザ装置を提供す
ることを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a semiconductor laser-pumped solid-state SHG laser device capable of simplifying a beam shaping element.

【0015】さらに、本発明は、レーザ装置の組立工程
やアライメント工程を簡略化でき、低コスト化を図れる
半導体レーザ励起固体SHGレーザ装置を提供すること
を目的とする。
A further object of the present invention is to provide a semiconductor laser-excited solid state SHG laser device which can simplify the laser device assembling process and the alignment process and reduce the cost.

【0016】これに加えて、本発明は、部品点数の削減
も図れる半導体レーザ励起固体SHGレーザ装置を提供
することを目的とする。
In addition, another object of the present invention is to provide a semiconductor laser pumped solid-state SHG laser device capable of reducing the number of parts.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
レーザ結晶、レーザ光を共振させるためのレーザ共振
器、前記レーザ結晶を励起させる半導体レーザ、及び、
前記レーザ共振器内に第2高調波を発生させるための非
線形光学結晶を備えた半導体レーザ励起固体SHGレー
ザ装置において、前記レーザ共振器内部にビーム整形手
段を備えた。
According to the first aspect of the present invention,
Laser crystal, a laser resonator for resonating laser light, a semiconductor laser for exciting the laser crystal, and
In a semiconductor laser-excited solid-state SHG laser device having a nonlinear optical crystal for generating a second harmonic in the laser resonator, a beam shaping means is provided inside the laser resonator.

【0018】従って、半導体レーザから出射された励起
光をレーザ結晶に入射させると、レーザ結晶に添加され
ているイオンが励起され、或る波長の蛍光が発光され
る。ここで、励起レーザ光の強度を大きくしていくに従
って蛍光の強度が大きくなり、レーザ共振器によって誘
導が始まり、さらに励起レーザ光の強度を大きくしてい
くに従ってレーザ発振が開始される。この際に、レーザ
出力ミラーの反射率をレーザ基本波に対して高く、第2
高調波に対して低く設定することにより、レーザ共振器
中に配置された非線形光学結晶で変換された第2高調波
を効率よく取り出すことができる。ここに、ビーム整形
手段をレーザ共振器中に配置させることにより、配置さ
せない場合に比較して、非線形光学結晶中のレーザビー
ム基本波のビーム径を小さくすることができる。これに
より、レーザ基本波から第2高調波への変換効率を高め
ることができる。このようにして、レーザ共振器内部に
ビーム整形手段を備えることで、レーザ共振器内部のレ
ーザ基本波のビーム径を相対的に小径化することがで
き、第2高調波への変換効率を大きくすることができ、
また、ビームの楕円率を小さくすることも可能であり、
横モード品質の向上も可能であり、高効率で横モード品
質の向上した半導体レーザ励起固体SHGレーザ装置を
提供できる。
Therefore, when the excitation light emitted from the semiconductor laser is made incident on the laser crystal, ions added to the laser crystal are excited, and fluorescence of a certain wavelength is emitted. Here, as the intensity of the excitation laser light increases, the intensity of the fluorescence increases, and the laser resonator starts to induce the laser. As the intensity of the excitation laser light further increases, laser oscillation starts. At this time, the reflectivity of the laser output mirror is higher than the fundamental
By setting the lower harmonics, the second harmonic converted by the nonlinear optical crystal arranged in the laser resonator can be efficiently extracted. Here, by arranging the beam shaping means in the laser resonator, the beam diameter of the laser beam fundamental wave in the nonlinear optical crystal can be reduced as compared with the case where the beam shaping means is not arranged. Thereby, the conversion efficiency from the laser fundamental wave to the second harmonic can be increased. Thus, by providing the beam shaping means inside the laser resonator, the beam diameter of the laser fundamental wave inside the laser resonator can be relatively reduced, and the conversion efficiency to the second harmonic can be increased. Can be
It is also possible to reduce the ellipticity of the beam,
The transverse mode quality can be improved, and a semiconductor laser-pumped solid-state SHG laser device with high efficiency and improved transverse mode quality can be provided.

【0019】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体レーザ励起固体SHGレーザ装置において、前記ビ
ーム整形手段は、レーザビームの進行方向と直交する2
方向のうちの1方向のみを整形する2次元整形素子であ
る。また、請求項3記載の発明は、請求項1記載の半導
体レーザ励起固体SHGレーザ装置において、前記ビー
ム整形手段は、レーザビームの進行方向と直交する2方
向を整形する3次元整形素子である。従って、ビーム整
形手段の構成例が明らかとなる。請求項2記載の2次元
整形素子による場合、非線形光学結晶中のレーザ基本波
ビーム径が、より円形に近くなり、高品質な横モードが
発生可能であり、特に、請求項3記載の3次元整形素子
によれば、ビーム径を一層小径化させることができ、よ
り一層の高効率化、横モード品質の向上が可能となる。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor laser-excited solid-state SHG laser device according to the first aspect, the beam shaping means is arranged so as to be orthogonal to the traveling direction of the laser beam.
This is a two-dimensional shaping element for shaping only one of the directions. According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor laser-pumped solid-state SHG laser device according to the first aspect, the beam shaping means is a three-dimensional shaping element for shaping two directions orthogonal to the traveling direction of the laser beam. Therefore, an example of the configuration of the beam shaping unit becomes clear. In the case of the two-dimensional shaping element according to the second aspect, the beam diameter of the laser fundamental wave in the nonlinear optical crystal becomes closer to a circle, and a high-quality transverse mode can be generated. According to the shaping element, the beam diameter can be further reduced, and the efficiency can be further improved and the transverse mode quality can be improved.

【0020】請求項4記載の発明は、請求項2又は3記
載の半導体レーザ励起固体SHGレーザ装置において、
前記整形素子は、光学基板上にビーム整形機能を持たせ
た曲率形状が形成された素子である。従って、整形素子
を簡素化することができ、低コスト化を図れる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser-excited solid state SHG laser device according to the second or third aspect,
The shaping element is an element in which a curvature shape having a beam shaping function is formed on an optical substrate. Therefore, the shaping element can be simplified, and the cost can be reduced.

【0021】請求項5記載の発明は、請求項2又は3記
載の半導体レーザ励起固体SHGレーザ装置において、
前記整形素子は、レーザ基本波及び第2高調波に対して
透過率の高い光学材料により形成されている。従って、
共振器内部の損失を低減させることができ、装置の一層
の高効率化を達成できる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser-excited solid state SHG laser device according to the second or third aspect,
The shaping element is formed of an optical material having high transmittance with respect to a laser fundamental wave and a second harmonic. Therefore,
The loss inside the resonator can be reduced, and the efficiency of the device can be further improved.

【0022】請求項6記載の発明は、請求項1ないし5
の何れか一に記載の半導体レーザ励起固体SHGレーザ
装置において、前記整形素子は、前記レーザ結晶に固着
されて一体化されている。従って、装置の組立てに関し
て、アライメント工程を削減して簡略化でき、低コスト
化を図れる。
The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1 to 5
In the semiconductor laser-excited solid-state SHG laser device according to any one of the above, the shaping element is fixed to and integrated with the laser crystal. Therefore, assembling the apparatus, the number of alignment steps can be reduced and simplified, and the cost can be reduced.

【0023】請求項7記載の発明は、請求項1ないし5
の何れか一に記載の半導体レーザ励起固体SHGレーザ
装置において、前記整形素子は、前記非線形光学結晶に
固着されて一体化されている。従って、装置の組立てに
関して、アライメント工程を削減して簡略化でき、低コ
スト化を図れる。
[0023] The invention according to claim 7 is the invention according to claims 1 to 5.
In the semiconductor laser-pumped solid-state SHG laser device according to any one of the above, the shaping element is fixed to and integrated with the nonlinear optical crystal. Therefore, assembling the apparatus, the number of alignment steps can be reduced and simplified, and the cost can be reduced.

【0024】請求項8記載の発明は、請求項1ないし5
の何れか一に記載の半導体レーザ励起固体SHGレーザ
装置において、前記整形素子は、前記非線形光学結晶の
一部に一体に形成されている。従って、装置の組立てに
関して、アライメント工程を削減して簡略化でき、低コ
スト化を図れる上に、部品点数の削減も図れる。
[0024] The invention according to claim 8 provides the invention according to claims 1 to 5.
In the semiconductor laser-pumped solid-state SHG laser device according to any one of the above, the shaping element is formed integrally with a part of the nonlinear optical crystal. Therefore, assembling the apparatus, the number of alignment steps can be reduced and simplified, the cost can be reduced, and the number of parts can be reduced.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図1
に基づいて説明する。図1は本実施の形態の半導体レー
ザ励起固体SHGレーザ1を示す構成図であり、(a)
は平面図、(b)はその側面図である。この半導体レー
ザ励起固体SHGレーザ装置1は、半導体レーザ2とレ
ーザ光集光光学系3とレーザ結晶4とビーム整形素子5
と非線形光学結晶6とレーザ出力ミラー7とを光軸上に
順に配設させることにより構成されている。ここに、レ
ーザ共振器8はレーザ結晶4の端面とレーザ出力ミラー
7とにより形成されており、その共振器長は例えば25
mmとされている。ビーム整形手段としてのビーム整形
素子5は、レーザ結晶4の共振器内部端面より1mm間
隔をあけて配置されており、非線形光学結晶6はレーザ
結晶4の共振器内部端面との間隔が4mmとなる位置に
配置されている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
It will be described based on. FIG. 1 is a configuration diagram showing a semiconductor laser-pumped solid-state SHG laser 1 of the present embodiment,
Is a plan view, and (b) is a side view thereof. This solid-state laser SHG laser device 1 includes a semiconductor laser 2, a laser light focusing optical system 3, a laser crystal 4, and a beam shaping element 5.
And a nonlinear optical crystal 6 and a laser output mirror 7 are sequentially arranged on the optical axis. Here, the laser resonator 8 is formed by the end face of the laser crystal 4 and the laser output mirror 7, and the resonator length is, for example, 25.
mm. The beam shaping element 5 as a beam shaping means is arranged at an interval of 1 mm from the cavity inner end face of the laser crystal 4, and the nonlinear optical crystal 6 has a distance of 4 mm from the cavity inner end face of the laser crystal 4. Is located in the position.

【0026】ここに、各部品について、より詳細に説明
する。まず、レーザ結晶4を励起させる半導体レーザ2
としては、中心波長809nm、出力パワー1Wのもの
が用いられている。このような半導体レーザ2の発光径
は1×100μmである。
Here, each component will be described in more detail. First, the semiconductor laser 2 that excites the laser crystal 4
The one having a center wavelength of 809 nm and an output power of 1 W is used. The emission diameter of such a semiconductor laser 2 is 1 × 100 μm.

【0027】レーザ結晶4は、Ndを1.1at%添加
したYVO4結晶であり、そのサイズは3×3mmであ
り、厚さが1mmである。その両面には、レーザ発振が
可能となるようにコーティングが施してあり、レーザ光
入射側端面はレーザ基本波である波長1064nmに対
して反射率が高く(99.99%)、第2高調波である
波長532nmに対しても反射率を高くし(99.9
%)、また、励起光である波長809nmに対しては透
過率が高く(99%)なるようにコーティングされてい
る。また、レーザ共振器8側の端面には、レーザ基本波
である波長1064nmと第2高調波である波長532
nmに対して透過率が高く(1064nmで99.99
%、532nmで99.9%)なるようにコーティング
されている。
The laser crystal 4 is a YVO 4 crystal to which Nd is added at 1.1 at%, and has a size of 3 × 3 mm and a thickness of 1 mm. Both surfaces are coated so as to enable laser oscillation, and the end face on the laser beam incident side has a high reflectance (99.99%) with respect to a wavelength of 1064 nm, which is a fundamental laser beam, and has a second harmonic. Is higher for the wavelength of 532 nm (99.9).
%), And is coated so as to have a high transmittance (99%) with respect to a wavelength of 809 nm which is excitation light. The end face on the side of the laser resonator 8 has a wavelength of 1064 nm which is a laser fundamental wave and a wavelength of 532 which is a second harmonic.
high transmittance (99.99 nm at 1064 nm).
%, 99.9% at 532 nm).

【0028】非線形光学結晶6としては、KTP結晶が
用いられている。そのサイズは、3×3mmであり、光
軸方向の厚さが5mmとされている。結晶のカット角度
は、レーザ基本波である波長1064nmに対してタイ
プII位相整合が可能であるようにθ=90°、φ=2
4.4°とされている。その両端面には、レーザ発振が
可能となるようにコーティングが施されている。即ち、
レーザ基本波である波長1064nmと第2高調波であ
る波長532nmに対して透過率が高く(何れの波長に
対しても99.9%)なるようにコーティングされてい
る。
As the nonlinear optical crystal 6, a KTP crystal is used. The size is 3 × 3 mm, and the thickness in the optical axis direction is 5 mm. The cut angle of the crystal is set to θ = 90 ° and φ = 2 so that type II phase matching can be performed with respect to a wavelength of 1064 nm which is a fundamental laser beam.
The angle is 4.4 °. Both end surfaces are coated so as to enable laser oscillation. That is,
The coating is performed so that the transmittance is high (99.9% for any wavelength) for the wavelength 1064 nm, which is the laser fundamental wave, and the wavelength 532 nm, which is the second harmonic.

【0029】レーザ出力ミラー7は石英製のものが用い
られており、曲率半径は50mmとされている。レーザ
共振器8内部側の面には、レーザ基本波である波長10
64nmに対して反射率が高く(99.99%)、第2
高調波である波長532nmに対して透過率が高く(9
5%)なるようにコーティングされている。また、レー
ザ光の出力側端面には、第2高調波を高率よく取り出せ
るようにその波長532nmに対して透過率が高く(9
9.99%)なるようにコーティングされている。
The laser output mirror 7 is made of quartz and has a radius of curvature of 50 mm. On the surface inside the laser resonator 8, a wavelength of 10
The reflectivity is high (99.99%) for 64 nm,
The transmittance is high for a wavelength of 532 nm, which is a harmonic (9
5%). In addition, the output end face of the laser beam has a high transmittance with respect to the wavelength 532 nm (9) so that the second harmonic can be taken out at high efficiency.
(9.99%).

【0030】ビーム整形素子5は、光学基板5a上に曲
率形状を形成した素子であり、ここでは、厚さが0.5
mmの石英基板(光学基板5a)表面に曲率半径50m
mのシリンドリカルレンズ形状が形成されている。その
両端面には、レーザ基本波である波長1064nmと第
2高調波である波長532nmに対して透過率が高く
(何れの波長に対しても99.99%)なるように設定
されている。そのサイズとしては3×3mmで切り出さ
れている。このようなビーム整形素子5は、レーザビー
ムの進行方向と直交する2方向のうちの1方向(図1
(a)に示す平面方向から見た場合のレーザ共振器8内
のビーム径)のみを整形する2次元整形素子として構成
されている。
The beam shaping element 5 is an element having a curvature shape formed on an optical substrate 5a.
50 mm radius of curvature on the surface of a quartz substrate (optical substrate 5a)
m cylindrical lens shape is formed. On both end surfaces, the transmittance is set to be high (99.99% at any wavelength) for the wavelength 1064 nm, which is the laser fundamental wave, and the wavelength 532 nm, which is the second harmonic. The size is cut out at 3 × 3 mm. Such a beam shaping element 5 has one of two directions orthogonal to the traveling direction of the laser beam (FIG. 1).
It is configured as a two-dimensional shaping element for shaping only the beam diameter in the laser resonator 8 when viewed from the plane direction shown in FIG.

【0031】このような構成において、半導体レーザ2
からの励起光出力は集光用光学系3により集光されてレ
ーザ結晶4に入射する。これにより、レーザ結晶4から
の中心波長1064nmの蛍光がレーザ共振器8内でレ
ーザ発振する。ここで、レーザ出力ミラー7の透過率を
上記のように設定しているため、レーザ共振器8内部に
レーザ基本波である波長1064nmのレーザ光が高い
強度で閉じ込めまれることになる。この際に、レーザ共
振器8内部に非線形光学結晶6としてKTP結晶を配置
させているので、レーザ共振器8内の高い強度のレーザ
基本波を用いて第2高調波への変換を行なうことができ
る。これにより、レーザ出力ミラー7より第2高調波の
出力が高効率で出力できることになる。
In such a configuration, the semiconductor laser 2
The excitation light output from is collected by the condensing optical system 3 and enters the laser crystal 4. As a result, fluorescence having a central wavelength of 1064 nm from the laser crystal 4 oscillates in the laser resonator 8. Here, since the transmittance of the laser output mirror 7 is set as described above, the laser light having a wavelength of 1064 nm, which is a fundamental laser beam, is confined in the laser resonator 8 with high intensity. At this time, since the KTP crystal is arranged as the nonlinear optical crystal 6 inside the laser resonator 8, it is possible to perform conversion to the second harmonic using the high-intensity laser fundamental wave in the laser resonator 8. it can. As a result, the output of the second harmonic can be output from the laser output mirror 7 with high efficiency.

【0032】この際、本実施の形態では、レーザ共振器
8の内部にビーム整形素子5を配置させることで、第2
高調波への変換効率が高くされ、かつ、出力ビーム横モ
ードの高品質化が図られている。これにより、レーザ共
振器8内部のレーザ基本波のビーム径を小さくし、か
つ、楕円率を小さくできるため、変換効率を大きく、か
つ、出力ビームの高品質化が可能となる。
At this time, in the present embodiment, the beam shaping element 5 is arranged inside the laser resonator 8 so that the second
The efficiency of conversion to harmonics is increased, and the quality of the output beam transverse mode is improved. Accordingly, the beam diameter of the laser fundamental wave inside the laser resonator 8 can be reduced and the ellipticity can be reduced, so that the conversion efficiency can be increased and the quality of the output beam can be improved.

【0033】このようなビーム整形素子5による第2高
調波への高効率化及び高品質化について、詳細に説明す
る。まず、半導体レーザ2から出射されるレーザ光は楕
円ビームであり、非点収差を持った光源である。これを
集光した場合はそのまま楕円ビームになってしまうこと
が多い。本実施の形態においても、レーザ結晶4の励起
サイズは、90μm×110μm(半径)となってい
る。これにより、通常、レーザ共振器8内ではレーザ基
本波が図1(a)方向でレーザ結晶4内で約92μm、
レーザ出力ミラー7上で約130μmとなる。一方、図
1(b)方向ではレーザ結晶4内で約110μm、レー
ザ出力ミラー7上で約155μmとなる。これにより、
出力されるビームは楕円ビームとなってしまう。この際
に、KTP結晶(非線形光学結晶6)内部でのレーザ基
本波のビーム径を考えると、94μm×112μm〜9
9μm×118μm(半径)の楕円ビームとなってい
る。そこで、図1中に示すように、レーザ共振器8内部
にビーム整形素子5を配設させると、KTP結晶(非線
形光学結晶6)内部でのレーザ基本波のビーム径は、9
4μm×105μm〜99μm×102μm(半径)の
楕円ビームとなる。これにより、楕円率が小さくなるば
かりでなく、レーザ基本波の強度が大きくなるために、
第2高調波への変換効率が高くなることになる。これに
より、上述した如く、第2高調波出力が増大し、かつ、
ビーム横モード品質も向上することとなる。
How to improve the efficiency and the quality of the second harmonic by the beam shaping element 5 will be described in detail. First, the laser beam emitted from the semiconductor laser 2 is an elliptical beam, which is a light source having astigmatism. When this light is condensed, it often becomes an elliptical beam as it is. Also in the present embodiment, the excitation size of the laser crystal 4 is 90 μm × 110 μm (radius). As a result, the laser fundamental wave is normally about 92 μm in the laser crystal 4 in the laser resonator 8 in the direction of FIG.
It is about 130 μm on the laser output mirror 7. On the other hand, in the direction of FIG. 1B, it is about 110 μm in the laser crystal 4 and about 155 μm on the laser output mirror 7. This allows
The output beam is an elliptical beam. At this time, considering the beam diameter of the laser fundamental wave inside the KTP crystal (nonlinear optical crystal 6), 94 μm × 112 μm to 9 μm
It is an elliptical beam of 9 μm × 118 μm (radius). Therefore, as shown in FIG. 1, when the beam shaping element 5 is disposed inside the laser resonator 8, the beam diameter of the laser fundamental wave inside the KTP crystal (nonlinear optical crystal 6) becomes 9
It becomes an elliptical beam of 4 μm × 105 μm to 99 μm × 102 μm (radius). This not only reduces the ellipticity but also increases the intensity of the laser fundamental wave.
The conversion efficiency to the second harmonic increases. This increases the second harmonic output, as described above, and
The beam transverse mode quality is also improved.

【0034】本発明の第二の実施の形態を図2に基づい
て説明する。図1で示した部分と同一部分は同一符号を
用いて示し、説明も省略する(以降の各実施の形態でも
同様とする)。図2は本実施の形態の半導体レーザ励起
固体SHGレーザ11を示す構成図であり、(a)は平
面図、(b)はその側面図である。本実施の形態では、
2次元整形素子として形成されたビーム整形素子5に代
えて、3次元整形素子として形成されたビーム整形素子
12がビーム整形手段として用いられている。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted (the same applies to the following embodiments). 2A and 2B are configuration diagrams showing the semiconductor laser-excited solid state SHG laser 11 of the present embodiment, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a side view thereof. In the present embodiment,
Instead of the beam shaping element 5 formed as a two-dimensional shaping element, a beam shaping element 12 formed as a three-dimensional shaping element is used as a beam shaping unit.

【0035】このビーム整形素子12は、光学基板12
a上に曲率形状を形成した素子であり、ここでは、厚さ
が0.5mmの石英基板(光学基板5a)表面に曲率半
径80mm×35mmのトーリックレンズ形状が両面に
形成されている。その両端面には、レーザ基本波である
波長1064nmと第2高調波である波長532nmに
対して透過率が高く(何れの波長に対しても99.99
%)なるように設定されている。そのサイズとしては3
×3mmで切り出されている。このようなビーム整形素
子12は、曲率半径の大きい方向が図2(a)方向とな
るように配置され、レーザビームの進行方向と直交する
2方向に対して整形する3次元整形素子として構成され
ている。
The beam shaping element 12 includes an optical substrate 12
This is an element having a curvature shape formed on a, and here, a toric lens shape having a curvature radius of 80 mm × 35 mm is formed on both surfaces of a quartz substrate (optical substrate 5a) having a thickness of 0.5 mm. At both end surfaces, the transmittance is high for a wavelength of 1064 nm, which is a laser fundamental wave, and a wavelength of 532 nm, which is a second harmonic (99.99 nm for any wavelength).
%). The size is 3
It is cut out at × 3 mm. Such a beam shaping element 12 is arranged as a three-dimensional shaping element that is arranged so that the direction having a large radius of curvature is the direction of FIG. 2A and that shapes the laser beam in two directions orthogonal to the traveling direction of the laser beam. ing.

【0036】このような構成によっても、基本的には、
第一の実施の形態の場合と同様に、レーザ共振器8の内
部にビーム整形素子12を配置させることで、第2高調
波への変換効率が高くされ、かつ、出力ビーム横モード
の高品質化が図られている。これにより、レーザ共振器
8内部のレーザ基本波のビーム径を小さくし、かつ、楕
円率を小さくできるため、変換効率を大きく、かつ、出
力ビームの高品質化が可能となる。特に、本実施の形態
によれば、図2中に示すように、レーザ共振器8内部に
ビーム整形素子12を配設させると、KTP結晶(非線
形光学結晶6)内部でのレーザ基本波のビーム径は、9
0μm×103μm〜90μm×95μm(半径)の楕
円ビームとなる。これにより、楕円率が一層小さくなる
ばかりでなく、レーザ基本波の強度が一層大きくなるた
めに、第2高調波への変換効率が高くなることになる。
これにより、上述した如く、第2高調波出力が増大し、
かつ、ビーム横モード品質も向上することとなる。
Even with such a configuration, basically,
As in the case of the first embodiment, by arranging the beam shaping element 12 inside the laser resonator 8, the conversion efficiency to the second harmonic is increased, and the high quality of the output beam transverse mode is obtained. Is being planned. Accordingly, the beam diameter of the laser fundamental wave inside the laser resonator 8 can be reduced and the ellipticity can be reduced, so that the conversion efficiency can be increased and the quality of the output beam can be improved. In particular, according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, when the beam shaping element 12 is provided inside the laser resonator 8, the beam of the laser fundamental wave inside the KTP crystal (nonlinear optical crystal 6) The diameter is 9
It becomes an elliptical beam of 0 μm × 103 μm to 90 μm × 95 μm (radius). As a result, not only the ellipticity is further reduced, but also the intensity of the laser fundamental wave is further increased, so that the conversion efficiency to the second harmonic is increased.
This increases the second harmonic output, as described above,
In addition, the beam transverse mode quality is also improved.

【0037】本発明の第三の実施の形態を図3に基づい
て説明する。図3は本実施の形態の半導体レーザ励起固
体SHGレーザ21を示す構成図であり、(a)は平面
図、(b)はその側面図である。本実施の形態では、3
次元整形素子として形成されたビーム整形素子12がレ
ーザ結晶4の共振器内部端面に隣接させて一体化されて
いる。即ち、図2で示したような形状のビーム整形素子
12の端部にはレーザ結晶4と固着できるように接着ガ
イド12bが形成されている。つまり、レンズ形状の頂
上部分よりも高く平坦な部分が形成され、これにより、
レーザ結晶4と接触することなくビーム整形素子12を
配置させることができる。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3A and 3B are configuration diagrams showing the semiconductor laser pumped solid-state SHG laser 21 of the present embodiment, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a side view thereof. In the present embodiment, 3
A beam shaping element 12 formed as a dimensional shaping element is integrated adjacent to an end face of the laser crystal 4 inside the resonator. That is, an adhesive guide 12b is formed at the end of the beam shaping element 12 having the shape shown in FIG. That is, a flat portion higher than the top portion of the lens shape is formed,
The beam shaping element 12 can be arranged without contacting the laser crystal 4.

【0038】このような構成によっても、基本的には、
第一、二の実施の形態の場合と同様に、レーザ共振器8
の内部にビーム整形素子12を配置させることで、第2
高調波への変換効率が高くされ、かつ、出力ビーム横モ
ードの高品質化が図られている。これにより、レーザ共
振器8内部のレーザ基本波のビーム径を小さくし、か
つ、楕円率を小さくできるため、変換効率を大きく、か
つ、出力ビームの高品質化が可能となる。特に、本実施
の形態によれば、図3中に示すように、レーザ共振器8
内部にビーム整形素子12を配設させると、KTP結晶
(非線形光学結晶6)内部でのレーザ基本波のビーム径
は、89μm×100μm〜89μm×92μm(半
径)の楕円ビームとなる。これにより、楕円率が一層小
さくなるばかりでなく、レーザ基本波の強度が一層大き
くなるために、第2高調波への変換効率が高くなること
になる。これにより、上述した如く、第2高調波出力が
増大し、かつ、ビーム横モード品質も向上する上に、装
置の組立てに関しても、アライメント工程を削減でき、
簡略化させることができる。
Even with such a configuration, basically,
As in the first and second embodiments, the laser resonator 8
By disposing the beam shaping element 12 inside the
The efficiency of conversion to harmonics is increased, and the quality of the output beam transverse mode is improved. Accordingly, the beam diameter of the laser fundamental wave inside the laser resonator 8 can be reduced and the ellipticity can be reduced, so that the conversion efficiency can be increased and the quality of the output beam can be improved. In particular, according to the present embodiment, as shown in FIG.
When the beam shaping element 12 is provided inside, the beam diameter of the laser fundamental wave inside the KTP crystal (nonlinear optical crystal 6) becomes an elliptical beam of 89 μm × 100 μm to 89 μm × 92 μm (radius). As a result, not only the ellipticity is further reduced, but also the intensity of the laser fundamental wave is further increased, so that the conversion efficiency to the second harmonic is increased. As a result, as described above, the output of the second harmonic is increased, the quality of the transverse beam mode is improved, and the alignment process can be reduced in assembling the apparatus.
It can be simplified.

【0039】本発明の第四の実施の形態を図4に基づい
て説明する。図4は本実施の形態の半導体レーザ励起固
体SHGレーザ31を示す構成図であり、(a)は平面
図、(b)はその側面図である。本実施の形態では、3
次元整形素子として形成されたビーム整形素子12が非
線形光学結晶6のレーザ結晶4側端面に隣接させて一体
化されている。即ち、図2で示したような形状のビーム
整形素子12の端部には非線形光学結晶6と固着できる
ように接着ガイド12cが形成されている。つまり、レ
ンズ形状の頂上部分よりも高く平坦な部分が形成され、
これにより、非線形光学結晶6と接触することなくビー
ム整形素子12を配置させることができる。
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4A and 4B are configuration diagrams showing a semiconductor laser-excited solid-state SHG laser 31 of the present embodiment, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a side view thereof. In the present embodiment, 3
A beam shaping element 12 formed as a dimension shaping element is integrated adjacent to an end face of the nonlinear optical crystal 6 on the laser crystal 4 side. That is, an adhesive guide 12c is formed at the end of the beam shaping element 12 having the shape shown in FIG. In other words, a flat portion higher than the top of the lens shape is formed,
Thereby, the beam shaping element 12 can be arranged without contacting the nonlinear optical crystal 6.

【0040】このような構成によっても、基本的には、
第一、二及び三の実施の形態の場合と同様に、レーザ共
振器8の内部にビーム整形素子12を配置させること
で、第2高調波への変換効率が高くされ、かつ、出力ビ
ーム横モードの高品質化が図られている。これにより、
レーザ共振器8内部のレーザ基本波のビーム径を小さく
し、かつ、楕円率を小さくできるため、変換効率を大き
く、かつ、出力ビームの高品質化が可能となる。特に、
本実施の形態によれば、図4中に示すように、レーザ共
振器8内部にビーム整形素子12を配設させると、KT
P結晶(非線形光学結晶6)内部でのレーザ基本波のビ
ーム径は、93μm×111μm〜93μm×102μ
m(半径)の楕円ビームとなる。これにより、楕円率が
小さくなるばかりでなく、レーザ基本波の強度が大きく
なるために、第2高調波への変換効率が高くなることに
なる。これにより、上述した如く、第2高調波出力が増
大し、かつ、ビーム横モード品質も向上する上に、装置
の組立てに関しても、アライメント工程を削減でき、簡
略化させることができる。
Even with such a configuration, basically,
As in the first, second, and third embodiments, by arranging the beam shaping element 12 inside the laser resonator 8, the conversion efficiency to the second harmonic is increased, and the output beam width is increased. The mode has been improved in quality. This allows
Since the beam diameter of the laser fundamental wave inside the laser resonator 8 can be reduced and the ellipticity can be reduced, the conversion efficiency can be increased and the quality of the output beam can be improved. In particular,
According to the present embodiment, as shown in FIG. 4, when the beam shaping element 12 is disposed inside the laser resonator 8, KT
The beam diameter of the laser fundamental wave inside the P crystal (nonlinear optical crystal 6) is 93 μm × 111 μm to 93 μm × 102 μ.
It becomes an elliptical beam of m (radius). As a result, not only the ellipticity decreases, but also the intensity of the laser fundamental wave increases, so that the conversion efficiency to the second harmonic increases. As a result, as described above, the output of the second harmonic is increased, the beam transverse mode quality is improved, and the alignment process can be reduced and simplified in assembling the apparatus.

【0041】本発明の第五の実施の形態を図5に基づい
て説明する。図5は本実施の形態の半導体レーザ励起固
体SHGレーザ41を示す構成図であり、(a)は平面
図、(b)はその側面図である。本実施の形態では、非
線形光学結晶6のレーザ結晶4側の端面にビーム整形素
子42が一体に形成されている。即ち、非線形光学結晶
6の端面には、曲率半径が70mmのシリンドリカルレ
ンズ形状が形成されている。この場合、図5(b)の方
向に見たときに曲率面があるように配設される。
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5A and 5B are configuration diagrams showing a semiconductor laser-excited solid state SHG laser 41 of the present embodiment, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a side view thereof. In the present embodiment, a beam shaping element 42 is integrally formed on the end face of the nonlinear optical crystal 6 on the side of the laser crystal 4. That is, a cylindrical lens shape having a radius of curvature of 70 mm is formed on the end face of the nonlinear optical crystal 6. In this case, it is arranged such that there is a curvature surface when viewed in the direction of FIG.

【0042】このような構成によっても、基本的には、
前述した実施の形態の場合と同様に、レーザ共振器8の
内部にビーム整形素子42が一体化された非線形光学素
子6を配置させることで、第2高調波への変換効率が高
くされ、かつ、出力ビーム横モードの高品質化が図られ
ている。これにより、レーザ共振器8内部のレーザ基本
波のビーム径を小さくし、かつ、楕円率を小さくできる
ため、変換効率を大きく、かつ、出力ビームの高品質化
が可能となる。特に、本実施の形態によれば、図5中に
示すように、レーザ共振器8内部に非線形光学結晶6に
一体化されたビーム整形素子42を配設させると、KT
P結晶(非線形光学結晶6)内部でのレーザ基本波のビ
ーム径は、89μm×111μm〜99μm×110μ
m(半径)の楕円ビームとなる。これにより、楕円率が
小さくなるばかりでなく、レーザ基本波の強度が大きく
なるために、第2高調波への変換効率が高くなることに
なる。これにより、上述した如く、第2高調波出力が増
大し、かつ、ビーム横モード品質も向上する上に、装置
の組立てに関しても、アライメント工程を削減でき、簡
略化させることができる。
Even with such a configuration, basically,
As in the case of the above-described embodiment, by arranging the nonlinear optical element 6 in which the beam shaping element 42 is integrated inside the laser resonator 8, the conversion efficiency to the second harmonic is increased, and In this case, the quality of the output beam transverse mode is improved. Accordingly, the beam diameter of the laser fundamental wave inside the laser resonator 8 can be reduced and the ellipticity can be reduced, so that the conversion efficiency can be increased and the quality of the output beam can be improved. In particular, according to the present embodiment, when the beam shaping element 42 integrated with the nonlinear optical crystal 6 is disposed inside the laser resonator 8 as shown in FIG.
The beam diameter of the laser fundamental wave inside the P crystal (non-linear optical crystal 6) is 89 μm × 111 μm to 99 μm × 110 μm.
It becomes an elliptical beam of m (radius). As a result, not only the ellipticity decreases, but also the intensity of the laser fundamental wave increases, so that the conversion efficiency to the second harmonic increases. As a result, as described above, the output of the second harmonic is increased, the beam transverse mode quality is improved, and the alignment process can be reduced and simplified in assembling the apparatus.

【0043】なお、これらの各実施の形態に関して、ビ
ーム整形素子の材料としては、サファイアや合成石英な
どのレーザ基本波である波長1064nm及び第2高調
波である波長532nmに対して透過率が高い材料を用
いるようにしてもよい。その際には、作成した曲率半径
の値を屈折率によって変更する必要がある。また、これ
らの各実施の形態では、端面励起構成例で説明したが、
側面励起構成であっても同様に適用できる。さらに、レ
ーザ結晶としても4準位系Nd:YVO4結晶の例で説
明したが、特にこれに限られるものではなく、例えば、
4準位系Nd:YAGやNd:LSBや、3準位系のレ
ーザ結晶(例えば、Yb:YAG)等であっても適用可
能出である。また、非線形光学結晶としても、KTPや
KN結晶など位相整合のとれる材料であれば適用可能で
ある。
In each of these embodiments, the material of the beam shaping element has a high transmittance with respect to a wavelength of 1064 nm, which is a laser fundamental wave, and a wavelength of 532 nm, which is a second harmonic, such as sapphire and synthetic quartz. A material may be used. At that time, it is necessary to change the value of the created radius of curvature according to the refractive index. Further, in each of these embodiments, the end face excitation configuration example has been described.
The same can be applied to the side excitation configuration. Furthermore, the laser crystal has been described as an example of a four-level Nd: YVO 4 crystal, but the present invention is not particularly limited thereto.
Four-level Nd: YAG or Nd: LSB, or a three-level laser crystal (for example, Yb: YAG) can be applied. Further, as the nonlinear optical crystal, any material that can be phase-matched, such as a KTP crystal or a KN crystal, can be applied.

【0044】[0044]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、レーザ共
振器内部にビーム整形手段を備えたので、レーザ共振器
内部のレーザ基本波のビーム径を相対的に小径化するこ
とができ、第2高調波への変換効率を大きくすることが
でき、また、ビームの楕円率を小さくすることも可能で
あり、横モード品質の向上も可能であり、高効率で横モ
ード品質の向上した半導体レーザ励起固体SHGレーザ
装置を提供できる。
According to the first aspect of the present invention, since the beam shaping means is provided inside the laser resonator, the beam diameter of the laser fundamental wave inside the laser resonator can be relatively reduced. A semiconductor that can increase the conversion efficiency to the second harmonic, can reduce the ellipticity of the beam, can improve the transverse mode quality, and has high efficiency and improved transverse mode quality. A laser-excited solid state SHG laser device can be provided.

【0045】請求項2及び3記載の発明によれば、請求
項1記載の発明の効果を得るためのビーム整形手段の構
成例を明らかにすることができ、請求項2記載の2次元
整形素子による場合、非線形光学結晶中のレーザ基本波
ビーム径が、より円形に近くなり、高品質な横モードが
発生可能であり、特に、請求項3記載の3次元整形素子
によれば、ビーム径を一層小径化させることができ、よ
り一層の高効率化、横モード品質の向上が可能となる。
According to the second and third aspects of the present invention, it is possible to clarify an example of the configuration of the beam shaping means for obtaining the effect of the first aspect of the present invention. In this case, the beam diameter of the laser fundamental wave in the nonlinear optical crystal becomes closer to a circle, and a high-quality transverse mode can be generated. In particular, according to the three-dimensional shaping element of claim 3, the beam diameter is reduced. The diameter can be further reduced, and the efficiency can be further improved and the transverse mode quality can be improved.

【0046】請求項4記載の発明によれば、整形素子が
光学基板上にビーム整形機能を持たせた曲率形状が形成
された素子であるので、整形素子を簡素化することがで
き、低コスト化を図ることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the shaping element is an element in which a curvature shape having a beam shaping function is formed on the optical substrate, the shaping element can be simplified, and the cost can be reduced. Can be achieved.

【0047】請求項5記載の発明によれば、整形素子が
レーザ基本波及び第2高調波に対して透過率の高い光学
材料により形成されているので、共振器内部の損失を低
減させることができ、装置の一層の高効率化を達成でき
る。
According to the fifth aspect of the present invention, since the shaping element is formed of an optical material having high transmittance with respect to the laser fundamental wave and the second harmonic, the loss inside the resonator can be reduced. It is possible to achieve higher efficiency of the apparatus.

【0048】請求項6記載の発明によれば、整形素子が
レーザ結晶に固着されて一体化されているので、装置の
組立てに関して、アライメント工程を削減して簡略化で
き、低コスト化を図ることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, since the shaping element is fixed to and integrated with the laser crystal, the assembly process can be simplified by reducing the number of alignment steps, and the cost can be reduced. Can be.

【0049】請求項7記載の発明によれば、整形素子が
非線形光学結晶に固着されて一体化されているので、装
置の組立てに関して、アライメント工程を削減して簡略
化でき、低コスト化を図ることができる。
According to the seventh aspect of the present invention, since the shaping element is fixed to and integrated with the nonlinear optical crystal, the assembling of the apparatus can be simplified by reducing the number of alignment steps, and the cost can be reduced. be able to.

【0050】請求項8記載の発明によれば、整形素子が
非線形光学結晶の一部に一体に形成されているので、装
置の組立てに関して、アライメント工程を削減して簡略
化でき、低コスト化を図れる上に、部品点数の削減も図
ることができる。
According to the eighth aspect of the present invention, since the shaping element is integrally formed with a part of the nonlinear optical crystal, the assembly process can be simplified by reducing the number of alignment steps and reducing the cost. Besides, the number of parts can be reduced.

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

【図1】本発明の第一の実施の形態の半導体レーザ励起
固体SHGレーザを示し、(a)は平面図、(b)はそ
の側面図である。
FIGS. 1A and 1B show a semiconductor laser-excited solid state SHG laser according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view and FIG.

【図2】本発明の第二の実施の形態の半導体レーザ励起
固体SHGレーザを示し、(a)は平面図、(b)はそ
の側面図である。
FIGS. 2A and 2B show a semiconductor laser-pumped solid-state SHG laser according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG.

【図3】本発明の第三の実施の形態の半導体レーザ励起
固体SHGレーザを示し、(a)は平面図、(b)はそ
の側面図である。
3A and 3B show a semiconductor laser-pumped solid-state SHG laser according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a side view thereof.

【図4】本発明の第四の実施の形態の半導体レーザ励起
固体SHGレーザを示し、(a)は平面図、(b)はそ
の側面図である。
4A and 4B show a semiconductor laser-pumped solid-state SHG laser according to a fourth embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a side view thereof.

【図5】本発明の第五の実施の形態の半導体レーザ励起
固体SHGレーザを示し、(a)は平面図、(b)はそ
の側面図である。
5A and 5B show a semiconductor laser-pumped solid state SHG laser according to a fifth embodiment of the present invention, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a side view thereof.

【図6】第一の従来例を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a first conventional example.

【図7】第二の従来例を示し、(a)は平面図、(b)
はその側面図である。
7A and 7B show a second conventional example, in which FIG. 7A is a plan view and FIG.
Is a side view thereof.

【図8】第二の従来例を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 半導体レーザ 4 レーザ結晶 5 ビーム整形手段 5a 光学基板 6 非線形光学結晶 8 レーザ共振器 12 ビーム整形手段 12a 光学基板 42 ビーム整形手段 Reference Signs List 2 semiconductor laser 4 laser crystal 5 beam shaping means 5a optical substrate 6 nonlinear optical crystal 8 laser resonator 12 beam shaping means 12a optical substrate 42 beam shaping means

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ結晶、レーザ光を共振させるため
のレーザ共振器、前記レーザ結晶を励起させる半導体レ
ーザ、及び、前記レーザ共振器内に第2高調波を発生さ
せるための非線形光学結晶を備えた半導体レーザ励起固
体SHGレーザ装置において、 前記レーザ共振器内部にビーム整形手段を備えたことを
特徴とする半導体レーザ励起固体SHGレーザ装置。
A laser crystal, a laser resonator for resonating a laser beam, a semiconductor laser for exciting the laser crystal, and a nonlinear optical crystal for generating a second harmonic in the laser resonator. A solid-state SHG laser device excited by a semiconductor laser, comprising a beam shaping means inside the laser resonator.
【請求項2】 前記ビーム整形手段は、レーザビームの
進行方向と直交する2方向のうちの1方向のみを整形す
る2次元整形素子であることを特徴とする請求項1記載
の半導体レーザ励起固体SHGレーザ装置。
2. The semiconductor laser-excited solid according to claim 1, wherein said beam shaping means is a two-dimensional shaping element for shaping only one of two directions orthogonal to the traveling direction of the laser beam. SHG laser device.
【請求項3】 前記ビーム整形手段は、レーザビームの
進行方向と直交する2方向を整形する3次元整形素子で
あることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ励起
固体SHGレーザ装置。
3. The semiconductor laser-excited solid-state SHG laser device according to claim 1, wherein said beam shaping means is a three-dimensional shaping element for shaping two directions orthogonal to a traveling direction of a laser beam.
【請求項4】 前記整形素子は、光学基板上にビーム整
形機能を持たせた曲率形状が形成された素子であること
を特徴とする請求項2又は3記載の半導体レーザ励起固
体SHGレーザ装置。
4. The semiconductor laser-excited solid-state SHG laser device according to claim 2, wherein said shaping element is an element in which a curvature shape having a beam shaping function is formed on an optical substrate.
【請求項5】 前記整形素子は、レーザ基本波及び第2
高調波に対して透過率の高い光学材料により形成されて
いることを特徴とする請求項2又は3記載の半導体レー
ザ励起固体SHGレーザ装置。
5. The laser device according to claim 1, wherein the shaping element includes a laser fundamental wave and a second fundamental wave.
4. The solid state laser SHG laser device according to claim 2, wherein the semiconductor material is formed of an optical material having high transmittance with respect to harmonics.
【請求項6】 前記整形素子は、前記レーザ結晶に固着
されて一体化されていることを特徴とする請求項1ない
し5の何れか一に記載の半導体レーザ励起固体SHGレ
ーザ装置。
6. The semiconductor laser-excited solid-state SHG laser device according to claim 1, wherein the shaping element is fixed to and integrated with the laser crystal.
【請求項7】 前記整形素子は、前記非線形光学結晶に
固着されて一体化されていることを特徴とする請求項1
ないし5の何れか一に記載の半導体レーザ励起固体SH
Gレーザ装置。
7. The device according to claim 1, wherein the shaping element is fixed to and integrated with the nonlinear optical crystal.
Semiconductor laser-excited solid SH according to any one of claims 1 to 5,
G laser device.
【請求項8】 前記整形素子は、前記非線形光学結晶の
一部に一体に形成されていることを特徴とする請求項1
ないし5の何れか一に記載の半導体レーザ励起固体SH
Gレーザ装置。
8. The device according to claim 1, wherein the shaping element is formed integrally with a part of the nonlinear optical crystal.
Semiconductor laser-excited solid SH according to any one of claims 1 to 5,
G laser device.
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