JP2000068574A - 周波数倍増型のダイオ―ド励起式固体レ―ザ - Google Patents
周波数倍増型のダイオ―ド励起式固体レ―ザInfo
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- JP2000068574A JP2000068574A JP11218113A JP21811399A JP2000068574A JP 2000068574 A JP2000068574 A JP 2000068574A JP 11218113 A JP11218113 A JP 11218113A JP 21811399 A JP21811399 A JP 21811399A JP 2000068574 A JP2000068574 A JP 2000068574A
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
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- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES 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
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- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】共振器内の偏光モードに対し、安定化のほかに
出力能の向上も得ることのできる周波数倍増型のダイオ
ード励起式固体レーザ 【解決手段】共振空洞内レーザ結晶５の後ろに配置され
た第II種型式の周波数倍増型非線形結晶６および上記結
晶５の前または後ろに配置され、基本波長光線が光学素
子７を二重通過する際に結晶６の結晶軸に沿って出てく
る各線形偏光光線成分の偏光方向を４５°回転させる、
共振空洞内に光学素子７を設置した。
出力能の向上も得ることのできる周波数倍増型のダイオ
ード励起式固体レーザ 【解決手段】共振空洞内レーザ結晶５の後ろに配置され
た第II種型式の周波数倍増型非線形結晶６および上記結
晶５の前または後ろに配置され、基本波長光線が光学素
子７を二重通過する際に結晶６の結晶軸に沿って出てく
る各線形偏光光線成分の偏光方向を４５°回転させる、
共振空洞内に光学素子７を設置した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は特に眼の治療に利用
される、安定した出力能を持つ周波数倍増型のダイオー
ド励起式固体レーザに関するものである。
される、安定した出力能を持つ周波数倍増型のダイオー
ド励起式固体レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】これに関連するものとしては、安定した
出力を持つ第II種型式のダイオード励起式 Ｎｄ：ＹＡ
Ｇ（ネオジムヤグ）レーザが１９８８年刊「光学記録」
第１３巻、第１０号、８０５〜８０７ページに記載され
ている。これは、周波数倍増素子として第II種位相整合
された燐酸カリウムチタニル（ＫＴＰ）系非線形結晶を
有するが、この場合周波数倍増には偏光方向の異なる二
つの光線が必要となる。
出力を持つ第II種型式のダイオード励起式 Ｎｄ：ＹＡ
Ｇ（ネオジムヤグ）レーザが１９８８年刊「光学記録」
第１３巻、第１０号、８０５〜８０７ページに記載され
ている。これは、周波数倍増素子として第II種位相整合
された燐酸カリウムチタニル（ＫＴＰ）系非線形結晶を
有するが、この場合周波数倍増には偏光方向の異なる二
つの光線が必要となる。
【０００３】このような第II種位相整合により出力光線
の周波数を倍増させる場合は、偏光化された一つの基本
波長で作業することができない。例えばＫＴＰのような
周波数倍増結晶では二つの偏光方向成分が必要だからで
ある。それは常光線と異常光線である。この場合、偏光
化素子を使用しないと不安定な出力能しか得られない。
基本波偏光モードの結合によって惹き起こされるこの不
安定性は、ラムダ１／４板（λ／４板または４分の１波
長板ＱＷＰ）をレーザ共振空洞内に導入することによっ
て効果的に抑制することができる。
の周波数を倍増させる場合は、偏光化された一つの基本
波長で作業することができない。例えばＫＴＰのような
周波数倍増結晶では二つの偏光方向成分が必要だからで
ある。それは常光線と異常光線である。この場合、偏光
化素子を使用しないと不安定な出力能しか得られない。
基本波偏光モードの結合によって惹き起こされるこの不
安定性は、ラムダ１／４板（λ／４板または４分の１波
長板ＱＷＰ）をレーザ共振空洞内に導入することによっ
て効果的に抑制することができる。
【０００４】この問題に対処し、偏光モードの減結合お
よび安定化を達成するためには、通常は基本波長の代わ
りに上記ＱＷＰが用いられ、その軸が周波数倍増型結晶
の結晶軸に対して４５°の角度に設定される。前記文献
によれば、そうすることによって偏光モードの減結合、
従ってまた安定化が達成されるとしている。この場合の
理論的根拠として、共振器内で固有の偏光状態が存在す
ること、即ち偏光状態が共振器内循環（光の通過）後に
も維持されている前提条件が必要である。
よび安定化を達成するためには、通常は基本波長の代わ
りに上記ＱＷＰが用いられ、その軸が周波数倍増型結晶
の結晶軸に対して４５°の角度に設定される。前記文献
によれば、そうすることによって偏光モードの減結合、
従ってまた安定化が達成されるとしている。この場合の
理論的根拠として、共振器内で固有の偏光状態が存在す
ること、即ち偏光状態が共振器内循環（光の通過）後に
も維持されている前提条件が必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上より、本発明の課
題は共振器内の偏光モードに対し適当な光学素子で影響
を与えることによって、安定化のほかに出力能の向上も
得ることのできる周波数倍増型のダイオード励起式固体
レーザを創出することにある。
題は共振器内の偏光モードに対し適当な光学素子で影響
を与えることによって、安定化のほかに出力能の向上も
得ることのできる周波数倍増型のダイオード励起式固体
レーザを創出することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のこの課題は、特
許請求項１の上位概念に基づくこの種固体レーザに対し
同請求項の特徴的部分に明記されている手段を所定通り
用いることによって解消することができる。その他の特
許請求項には本発明の別な実施態様およびその詳細が記
述されている。
許請求項１の上位概念に基づくこの種固体レーザに対し
同請求項の特徴的部分に明記されている手段を所定通り
用いることによって解消することができる。その他の特
許請求項には本発明の別な実施態様およびその詳細が記
述されている。
【０００７】それより明らかなように、光学素子として
は特に石英製のラムダ１／８板（λ／８板）が有利であ
る。その場合、λ／８板はその主軸と非線形結晶の結晶
軸とが４５°の角度を形成するようにレーザ光線の光路
内に設置される。周波数を倍増させる非線形結晶、特に
ＫＴＰはその複屈折特性により結晶軸方向の直線成分に
おける基本波長偏光モードを分裂させる作用がある。以
上のように構成され、配置された光学素子により、これ
らの成分は光学素子を二重通過した後には、それぞれそ
の偏光方向が４５°ずつ移動している。従って、周波数
倍増作用を持つＫＴＰ結晶には光学素子から二つの偏光
成分が同じ大きさで提供されることになり、それによっ
て最高の周波数倍増効果を得ることができる。
は特に石英製のラムダ１／８板（λ／８板）が有利であ
る。その場合、λ／８板はその主軸と非線形結晶の結晶
軸とが４５°の角度を形成するようにレーザ光線の光路
内に設置される。周波数を倍増させる非線形結晶、特に
ＫＴＰはその複屈折特性により結晶軸方向の直線成分に
おける基本波長偏光モードを分裂させる作用がある。以
上のように構成され、配置された光学素子により、これ
らの成分は光学素子を二重通過した後には、それぞれそ
の偏光方向が４５°ずつ移動している。従って、周波数
倍増作用を持つＫＴＰ結晶には光学素子から二つの偏光
成分が同じ大きさで提供されることになり、それによっ
て最高の周波数倍増効果を得ることができる。
【０００８】この光学素子にさらに別な機能を統合する
可能性としては、当素子の光学的有効面に然るべきミラ
ー効果を付与することにより当素子の方向に放出される
光線を減結合ミラーの方向に反射させ、周波数の倍増さ
れた直進光線に重ね合わせるという方法の中に特に見出
せる。そうすることによってレーザ出力が効果的に上昇
する。λ／８板の位置が正しければ、即ちその主軸と結
晶軸が４５°の角度を形成していれば、基本波長の各偏
光成分は当板を二重通過した後には結晶軸に沿って４５
°転向する。
可能性としては、当素子の光学的有効面に然るべきミラ
ー効果を付与することにより当素子の方向に放出される
光線を減結合ミラーの方向に反射させ、周波数の倍増さ
れた直進光線に重ね合わせるという方法の中に特に見出
せる。そうすることによってレーザ出力が効果的に上昇
する。λ／８板の位置が正しければ、即ちその主軸と結
晶軸が４５°の角度を形成していれば、基本波長の各偏
光成分は当板を二重通過した後には結晶軸に沿って４５
°転向する。
【０００９】結晶軸に対して４５°の角度で改めて結晶
に当たるこれら光学素子からの各成分は、結晶の持つ複
屈折特性により結晶軸に沿った同じ大きさの二つの成分
に再分裂する。結晶軸に沿った同じ大きさの成分が繰り
返し結晶に供給されるという、正にこの事実こそ周波数
倍増の最適化、従ってまた特に出力アップにとっては決
定的な要素である。
に当たるこれら光学素子からの各成分は、結晶の持つ複
屈折特性により結晶軸に沿った同じ大きさの二つの成分
に再分裂する。結晶軸に沿った同じ大きさの成分が繰り
返し結晶に供給されるという、正にこの事実こそ周波数
倍増の最適化、従ってまた特に出力アップにとっては決
定的な要素である。
【００１０】光学素子がそれぞれの偏光面の回転に関し
て、基本波長光線に対してはλ／８板と同様の作用をす
るように、また周波数倍増光線に対しては、然るべき偏
光面回転効果を持ったλ／４板の役割をするように、光
学素子の光学的有効厚みを設定しておけばなおさら有利
である。そうすることによって周波数倍増光線の偏光方
向、偏光面は９０°回転する。
て、基本波長光線に対してはλ／８板と同様の作用をす
るように、また周波数倍増光線に対しては、然るべき偏
光面回転効果を持ったλ／４板の役割をするように、光
学素子の光学的有効厚みを設定しておけばなおさら有利
である。そうすることによって周波数倍増光線の偏光方
向、偏光面は９０°回転する。
【００１１】このようにして直接光との干渉のないオー
バーラップが得られ、光が上記の後続結晶を通過する際
には、周波数倍増光線から基本波長光線への再変換が防
止される。λ／８板は、例えばＫＴＰのような周波数倍
増型第II種位相整合の非線形結晶を持つレーザダイオー
ド励起式固体レーザに適用でき、効果的である。もっと
もそれの適用はそのようなものに限定される訳ではな
い。
バーラップが得られ、光が上記の後続結晶を通過する際
には、周波数倍増光線から基本波長光線への再変換が防
止される。λ／８板は、例えばＫＴＰのような周波数倍
増型第II種位相整合の非線形結晶を持つレーザダイオー
ド励起式固体レーザに適用でき、効果的である。もっと
もそれの適用はそのようなものに限定される訳ではな
い。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明に基づくλ／８板装置を周
波数倍増型のダイオード励起式固体レーザに適用するこ
とによって、最高度の周波数変換効率がコンスタントに
達成されると共に、光線のぶれが極力回避され、また周
波数倍増光線の初期出力が上昇する。
波数倍増型のダイオード励起式固体レーザに適用するこ
とによって、最高度の周波数変換効率がコンスタントに
達成されると共に、光線のぶれが極力回避され、また周
波数倍増光線の初期出力が上昇する。
【００１３】以下では本発明を実施例を基に詳しく説明
する。図は周波数倍増型固体レーザの概要図であり、左
から右に単一または複数のレーザダイオードまたはその
他適当な光線放射素子を含む励起光源１、励起光用結合
光学系２、レーザ共振空洞と境をなすミラー３形態の反
射器、および例えば凹面反射面を持つミラーとしての周
波数倍増光線用減結合ミラー４が配置されている。これ
は、然るべきコーティングの施された平坦な反射面を持
つミラーであっても全く問題ない。
する。図は周波数倍増型固体レーザの概要図であり、左
から右に単一または複数のレーザダイオードまたはその
他適当な光線放射素子を含む励起光源１、励起光用結合
光学系２、レーザ共振空洞と境をなすミラー３形態の反
射器、および例えば凹面反射面を持つミラーとしての周
波数倍増光線用減結合ミラー４が配置されている。これ
は、然るべきコーティングの施された平坦な反射面を持
つミラーであっても全く問題ない。
【００１４】レーザ共振空洞内には、基本波長光線を発
するレーザ結晶５、レーザ光の周波数を倍増させる、第
II種型式の非線形結晶６が配置されている。当結晶６は
ＫＴＰまたはＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）とかＬ
ｉｌＯ３（ヨウ素酸リチウム）などその他適当な材料か
ら成っている。
するレーザ結晶５、レーザ光の周波数を倍増させる、第
II種型式の非線形結晶６が配置されている。当結晶６は
ＫＴＰまたはＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）とかＬ
ｉｌＯ３（ヨウ素酸リチウム）などその他適当な材料か
ら成っている。
【００１５】レーザ結晶５と第II種型式の非線形結晶６
との間には、基本波長に対してλ／８板の光学的作用を
する、好ましくは石英製の光学素子７がレーザ共振空洞
内に配置される。λ／８板は、その主軸と周波数倍増型
の非線形結晶６の結晶軸とが４５°の角度を形成するよ
うにレーザ共振空洞内のレーザ光路中に配置される。そ
れによって周波数倍増型結晶６に同じ出力を有する二つ
の基本波長光線が供給されることになり、ほぼ一定した
最高度の周波数変換効果のほか周波数倍増光線の偏差抑
制および初期出力アップが達成される。
との間には、基本波長に対してλ／８板の光学的作用を
する、好ましくは石英製の光学素子７がレーザ共振空洞
内に配置される。λ／８板は、その主軸と周波数倍増型
の非線形結晶６の結晶軸とが４５°の角度を形成するよ
うにレーザ共振空洞内のレーザ光路中に配置される。そ
れによって周波数倍増型結晶６に同じ出力を有する二つ
の基本波長光線が供給されることになり、ほぼ一定した
最高度の周波数変換効果のほか周波数倍増光線の偏差抑
制および初期出力アップが達成される。
【００１６】その場合、基本波長光線が光学素子λ／８
板を二重通過する際に周波数倍増型結晶６の結晶軸に沿
って出てくる各線形偏光光線成分の偏光方向は４５°回
転する。λ／８板の周波数倍増型結晶６側に向いた面に
は周波数の倍増された光を反射する層１０が設けられて
いる。それは、結晶６からλ／８板の方向にも放出され
る、周波数の倍増された光を減結合ミラー４の方向へ戻
して、結晶６から直接出てくる光線に重ね合わせるとい
う作用をする。
板を二重通過する際に周波数倍増型結晶６の結晶軸に沿
って出てくる各線形偏光光線成分の偏光方向は４５°回
転する。λ／８板の周波数倍増型結晶６側に向いた面に
は周波数の倍増された光を反射する層１０が設けられて
いる。それは、結晶６からλ／８板の方向にも放出され
る、周波数の倍増された光を減結合ミラー４の方向へ戻
して、結晶６から直接出てくる光線に重ね合わせるとい
う作用をする。
【００１７】共振空洞内での光線構成および光線誘導を
実現する別な可能性として、周波数の倍増された光線が
λ／８板の二重通過後に偏光面が９０°回転した状態に
なるようにλ／８板を構成するという方法がある。そう
することによって直接光との干渉のないオーバーラップ
が達成され、結晶６を再通過する際には元の基本波長へ
の変換が防止される。
実現する別な可能性として、周波数の倍増された光線が
λ／８板の二重通過後に偏光面が９０°回転した状態に
なるようにλ／８板を構成するという方法がある。そう
することによって直接光との干渉のないオーバーラップ
が達成され、結晶６を再通過する際には元の基本波長へ
の変換が防止される。
【００１８】その目的のため、λ／８板の形態を取る光
学素子７は偏光面の回転に関し、基本波長光線に対して
はλ／８板の作用をするように、周波数倍増された光線
に対してはλ／４板と同様の光学的作用をするように、
その光学作用層の厚さが調整されている。この場合周波
数倍増退行光線の戻し反射には、光学素子７上に付与さ
れた然るべきミラー効果面１２またはレーザ結晶５に施
されたコーティング層１１が用いられる。また、光学素
子７にも然るべき層１０を構成することができる。この
ようにして、周波数倍増型結晶６から誤った方向に流れ
出た周波数倍増光線を戻し反射させることができるの
で、これらの光線成分も有効に利用することができる。
学素子７は偏光面の回転に関し、基本波長光線に対して
はλ／８板の作用をするように、周波数倍増された光線
に対してはλ／４板と同様の光学的作用をするように、
その光学作用層の厚さが調整されている。この場合周波
数倍増退行光線の戻し反射には、光学素子７上に付与さ
れた然るべきミラー効果面１２またはレーザ結晶５に施
されたコーティング層１１が用いられる。また、光学素
子７にも然るべき層１０を構成することができる。この
ようにして、周波数倍増型結晶６から誤った方向に流れ
出た周波数倍増光線を戻し反射させることができるの
で、これらの光線成分も有効に利用することができる。
【００１９】これに加えさらに、これらの戻し反射され
た周波数倍増光線が歓迎されない不都合な干渉を引き起
こさないようにするためには、あるいはこれらの光線を
周波数倍増型結晶（ＫＴＰ結晶）で逆転換させないよう
にするためには二重通過の際にλ／８板により光線の偏
光角度を９０°回転させるのが好ましい。これは、板を
基本波長光線に対してはλ／８板の作用をするように、
周波数倍増光線に対してはλ／４板と同じ作用をするよ
うに構成することで達成される。この場合λ／８板７に
はコーティング層１０の代わりにミラー効果面１２を装
備することができる。
た周波数倍増光線が歓迎されない不都合な干渉を引き起
こさないようにするためには、あるいはこれらの光線を
周波数倍増型結晶（ＫＴＰ結晶）で逆転換させないよう
にするためには二重通過の際にλ／８板により光線の偏
光角度を９０°回転させるのが好ましい。これは、板を
基本波長光線に対してはλ／８板の作用をするように、
周波数倍増光線に対してはλ／４板と同じ作用をするよ
うに構成することで達成される。この場合λ／８板７に
はコーティング層１０の代わりにミラー効果面１２を装
備することができる。
【００２０】それ自体は公知の方法で、レーザ結晶５の
光（基本周波数の光）は反射し、他方励起光は透過させ
るコーティング層８を持つミラー３を設置する。それに
対し減結合ミラー４はレーザ結晶５のレーザ光（基本周
波数）を反射し、他方結晶６により周波数の倍増された
光を透過するコーティング層９で被覆されている。
光（基本周波数の光）は反射し、他方励起光は透過させ
るコーティング層８を持つミラー３を設置する。それに
対し減結合ミラー４はレーザ結晶５のレーザ光（基本周
波数）を反射し、他方結晶６により周波数の倍増された
光を透過するコーティング層９で被覆されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく固体レーザ
１ 励起光源 ２ 励起光用結合光学系 ３ ミラー（反射器） ４ 周波数倍増光線用減結合ミラー ５ レーザ結晶 ６ 結晶 ７ 光学素子（λ／８板） ８,９,１０,１１ コーティング層 １２ ミラー効果面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルチン エーデルマン （原語表記）Ｍ ａｒｔｉｎ Ｅｄｅｌｍａｎｎ ドイツ国 Ｄ−073431 アーレン ランガ ーストラッセ 48 （原語表記）Ｌａｎｇ ｅｒｔｓｔｒ． 48，Ｄ−073431 Ａａｌ ｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ (72)発明者 ヨルク スタインバッハ （原語表記）Ｊ ｏｅｒｇ Ｓｔｅｉｎｂａｃｈ ドイツ国 Ｄ−07745 イエナ ファック スレッヒェルストラッセ 34 （原語表 記）Ｆｕｃｈｓｌｏｅｃｈｅｒｓｔｒ． 34，Ｄ−07749 Ｊｅｎａ， Ｇｅｒｍａ ｎｙ
Claims (7)
- 【請求項１】 − 共振空洞内レーザ結晶（５）の後ろ
に配置された第II種型式の周波数倍増型非線形結晶
（６）および − 上記結晶（５）の前または後ろに配置され、基本波
長光線が二重通過する際に結晶（５）の結晶軸に沿って
出てくる各線形偏光光線成分の偏光方向を４５°回転さ
せる、共振空洞内に設置された光学素子（７）を有する
周波数倍増型固体レーザ。 - 【請求項２】 光学素子（７）が特に石英から成ってい
るλ／８板であることを特徴とする、請求項１に基づく
固体レーザ。 - 【請求項３】 λ／８板の主軸と非線形結晶（６）の結
晶軸とが４５°の角度を形成するように、 λ／８板がレーザ共振空洞内に配置されていることを特
徴とする請求項２に基づく固体レーザ。 - 【請求項４】 光学素子（７）に周波数倍増光線の波長
用としてミラー効果面（１２）が付与されていることを
特徴とする、上記請求項の一つに基づく固体レーザ。 - 【請求項５】 光学素子（７）が各偏光面の回転に関
し、基本波長光線に対してはλ／８板と同様の作用をす
るように、また周波数倍増光線に対してはλ／４板の役
割をするように光学素子の光学的有効厚みが設定されて
いることを特徴とする、上記請求項の一つに基づく固体
レーザ。 - 【請求項６】 周波数倍増光線が光学素子（７）を二重
通過する際に、光学素子が同時にその光線の偏光方向を
９０°回転させることを特徴とする、上記請求項の一つ
に基づく固体レーザ。 - 【請求項７】 レーザダイオードによって励起される固
体レーザの組み込まれていることを特徴とする、上記請
求項の一つに基づく固体レーザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19836712.0 | 1998-08-13 | ||
| DE1998136712 DE19836712B4 (de) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | Frequenzverdoppelter, diodengepumpter Festkörperlaser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000068574A true JP2000068574A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=7877425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11218113A Pending JP2000068574A (ja) | 1998-08-13 | 1999-07-30 | 周波数倍増型のダイオ―ド励起式固体レ―ザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000068574A (ja) |
| DE (1) | DE19836712B4 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101345392A (zh) * | 2008-03-18 | 2009-01-14 | 福州高意通讯有限公司 | 一种低损耗的半导体泵浦激光器 |
| CN112269260A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-01-26 | 北京卓镭激光技术有限公司 | 激光切换装置和方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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