JP2000321608A - カルシウム希土類オキシボレート結晶と波長変換素子及びそれを用いた波長変換レーザ装置 - Google Patents
カルシウム希土類オキシボレート結晶と波長変換素子及びそれを用いた波長変換レーザ装置Info
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- JP2000321608A JP2000321608A JP11131251A JP13125199A JP2000321608A JP 2000321608 A JP2000321608 A JP 2000321608A JP 11131251 A JP11131251 A JP 11131251A JP 13125199 A JP13125199 A JP 13125199A JP 2000321608 A JP2000321608 A JP 2000321608A
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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】 耐光損傷特性に優れたカルシウム希土類オキ
シボレート単結晶を得ること、これにより動作安定性に
優れた波長変換素子及び波長変換レーザを実現するこ
と。 【解決手段】 周期表2a族元素を含むことにより、もし
くは高い温度で使用することで耐光損傷強度を向上させ
たことを特徴とする希土類カルシウムオキシホ゛レートであり、前記
周期表2a族元素としてMg,Ca,Sr,Baの1種または2種以上
を０．１mol％以上含むことを特徴とする。
シボレート単結晶を得ること、これにより動作安定性に
優れた波長変換素子及び波長変換レーザを実現するこ
と。 【解決手段】 周期表2a族元素を含むことにより、もし
くは高い温度で使用することで耐光損傷強度を向上させ
たことを特徴とする希土類カルシウムオキシホ゛レートであり、前記
周期表2a族元素としてMg,Ca,Sr,Baの1種または2種以上
を０．１mol％以上含むことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カルシウム希土類
オキシボレート結晶と波長変換素子及びそれを用いた波
長変換レーザ装置に関するものであり、さらに詳細には
動作安定性に優れた波長変換レーザに関するものであ
る。
オキシボレート結晶と波長変換素子及びそれを用いた波
長変換レーザ装置に関するものであり、さらに詳細には
動作安定性に優れた波長変換レーザに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】固体レーザは気体レーザ等のレーザに比
べて、長寿命、低消費電力、メンテナンスフリーの特長
があり、また高周波ノイズを低くできる等の有望なレー
ザであるため、近年その開発が大いに進められている。
特にレーザダイオード（ＬＤ）を励起光源として使用し
た、ＬＤ励起固体レーザは高い効率を実現することがで
き、小型低消費電力を実現するために有効な手段であ
る。なかでも、発振が困難な緑から青、紫外領域の短波
長のレーザビームを得るために、その共振器内に非線形
光学材料からなる光波長変換素子を内臓した内部共振器
型の第二高調波固体レーザが注目されている。
べて、長寿命、低消費電力、メンテナンスフリーの特長
があり、また高周波ノイズを低くできる等の有望なレー
ザであるため、近年その開発が大いに進められている。
特にレーザダイオード（ＬＤ）を励起光源として使用し
た、ＬＤ励起固体レーザは高い効率を実現することがで
き、小型低消費電力を実現するために有効な手段であ
る。なかでも、発振が困難な緑から青、紫外領域の短波
長のレーザビームを得るために、その共振器内に非線形
光学材料からなる光波長変換素子を内臓した内部共振器
型の第二高調波固体レーザが注目されている。
【０００３】ＣＤのマスタリングやレーザプリンタ、ま
た医療用光源などに使用する青色レーザにおいてもこの
技術が注目されている。特に４００〜４５０ｎｍ付近で
任意の波長の青色を発生させる場合、９００ｎｍ付近の
広い範囲で発振するＣｒ：ＬｉＳＡＦ結晶を代表とする
弗化物系のＣｒレーザ結晶を使用した内部共振器型波長
変換レーザが有望な手段である。
た医療用光源などに使用する青色レーザにおいてもこの
技術が注目されている。特に４００〜４５０ｎｍ付近で
任意の波長の青色を発生させる場合、９００ｎｍ付近の
広い範囲で発振するＣｒ：ＬｉＳＡＦ結晶を代表とする
弗化物系のＣｒレーザ結晶を使用した内部共振器型波長
変換レーザが有望な手段である。
【０００４】青色発生が可能な波長変換結晶としては、
ニオブ酸カリウム（ＫＮ）、三ほう酸リチウム（ＬＢ
Ｏ）、β−ほう酸バリウム（β-BBO）、カリウムニオブ
゛酸リチウム（ＫＬＮ）、リチウムほう酸セシウム（Ｃ
ＬＢＯ）、カルシウム希土類オキシボレートの一種であ
るカリシウムガドリニウムオキシボレート（ＧｄＣＯ
Ｂ）やカルシウムイットリウムオキシボレート（ＹＣＯ
Ｂ）等が知られている。特にカルシウム希土類オキシボ
レート結晶は良質結晶の育成が容易であり、また広い温
度許容幅と大きな非線形特性を併せ持つなどの優れた特
長を有している。
ニオブ酸カリウム（ＫＮ）、三ほう酸リチウム（ＬＢ
Ｏ）、β−ほう酸バリウム（β-BBO）、カリウムニオブ
゛酸リチウム（ＫＬＮ）、リチウムほう酸セシウム（Ｃ
ＬＢＯ）、カルシウム希土類オキシボレートの一種であ
るカリシウムガドリニウムオキシボレート（ＧｄＣＯ
Ｂ）やカルシウムイットリウムオキシボレート（ＹＣＯ
Ｂ）等が知られている。特にカルシウム希土類オキシボ
レート結晶は良質結晶の育成が容易であり、また広い温
度許容幅と大きな非線形特性を併せ持つなどの優れた特
長を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カルシ
ウム希土類オキシボレート結晶を波長変換素子として利
用した波長変換光源を開発した我々は、該結晶に緑色や
青色、紫外光といった短波長光を照射すると、結晶の光
学的性質が変化すること、そしてこの変化によって波長
変換の特性が経時的に変化することを発見した。まだ明
らかになっていないが、この光学的性質の変化はフォト
リフラクティブ効果によるものと考えている。この現象
のために、該結晶を搭載した短波長光源の出力光は、時
間と共に変化してしまい、安定なレーザシステムを実現
することは困難である。尚、出力が時間と共に低下する
という現象は実施例1に詳細に示す。
ウム希土類オキシボレート結晶を波長変換素子として利
用した波長変換光源を開発した我々は、該結晶に緑色や
青色、紫外光といった短波長光を照射すると、結晶の光
学的性質が変化すること、そしてこの変化によって波長
変換の特性が経時的に変化することを発見した。まだ明
らかになっていないが、この光学的性質の変化はフォト
リフラクティブ効果によるものと考えている。この現象
のために、該結晶を搭載した短波長光源の出力光は、時
間と共に変化してしまい、安定なレーザシステムを実現
することは困難である。尚、出力が時間と共に低下する
という現象は実施例1に詳細に示す。
【０００６】本発明は、カルシウム希土類オキシボレー
ト結晶におけるフォトリフラクティブ効果を解消し、耐
光損傷性に優れた波長変換素子及び短波長光源として安
定した波長変換レーザ装置を提供することを目的とす
る。
ト結晶におけるフォトリフラクティブ効果を解消し、耐
光損傷性に優れた波長変換素子及び短波長光源として安
定した波長変換レーザ装置を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点を解決したカルシウム希土類オキシボレート単結晶と
このカルシウム希土類オキシボレート単結晶による波長
変換素子およびそれを用いた波長変換レーザ装置に関す
るものであり、このカルシウム希土類オキシボレート単
結晶は周期表2a族元素を０．１mol％以上含んでいるこ
とを特徴とするものである。
点を解決したカルシウム希土類オキシボレート単結晶と
このカルシウム希土類オキシボレート単結晶による波長
変換素子およびそれを用いた波長変換レーザ装置に関す
るものであり、このカルシウム希土類オキシボレート単
結晶は周期表2a族元素を０．１mol％以上含んでいるこ
とを特徴とするものである。
【０００８】カルシウム希土類オキシボレート結晶に添
加する2a族元素としてはMg,Ca,Sr,Baの1種または2種以
上を含んでいるものであるが、特にMgを添加すること
で、現在その理由は明瞭ではないが、上記課題の欄で述
べた短波長光照射による該結晶の光学的特性変化が大幅
に改善される。これにより耐光損傷性が向上し、短波長
光源の安定性を飛躍的に向上することができる。尚、光
損傷とは、レーザ光入射により結晶の屈折率が局所的に
変化する現象で光誘起屈折率変化と呼ばれるものであ
る。
加する2a族元素としてはMg,Ca,Sr,Baの1種または2種以
上を含んでいるものであるが、特にMgを添加すること
で、現在その理由は明瞭ではないが、上記課題の欄で述
べた短波長光照射による該結晶の光学的特性変化が大幅
に改善される。これにより耐光損傷性が向上し、短波長
光源の安定性を飛躍的に向上することができる。尚、光
損傷とは、レーザ光入射により結晶の屈折率が局所的に
変化する現象で光誘起屈折率変化と呼ばれるものであ
る。
【０００９】添加元素の量は、結晶中に０．１mol％以
上含まれていることが望ましいが、１０mol％以上を結
晶中に添加すると、例えば屈折率不均一といった結晶の
品質不良が発生するため、１０mol％以下であることが
望ましい。
上含まれていることが望ましいが、１０mol％以上を結
晶中に添加すると、例えば屈折率不均一といった結晶の
品質不良が発生するため、１０mol％以下であることが
望ましい。
【００１０】また本発明は、カルシウム希土類オキシボ
レート結晶に対し上記した不純物を添加することなくし
て、上記課題の欄で述べた短波長光照射による該結晶の
光学的特性変化が大幅に改善されることを見出した。即
ち、カルシウム希土類オキシボレート単結晶を高い温度
に加熱保持した状態で使用することによって、耐光損傷
性が向上し、短波長光源の安定性を向上したことを特徴
とするものである。
レート結晶に対し上記した不純物を添加することなくし
て、上記課題の欄で述べた短波長光照射による該結晶の
光学的特性変化が大幅に改善されることを見出した。即
ち、カルシウム希土類オキシボレート単結晶を高い温度
に加熱保持した状態で使用することによって、耐光損傷
性が向上し、短波長光源の安定性を向上したことを特徴
とするものである。
【００１１】このときの加熱温度としては、５０℃以上
の温度が望ましいことを実験的に見出している。そして
現時点で現存するヒータの特性から考えると、３００℃
以下での使用が望ましい。
の温度が望ましいことを実験的に見出している。そして
現時点で現存するヒータの特性から考えると、３００℃
以下での使用が望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明について実施例を基
に説明する。 ［共試実施例］原料となるGdCOB結晶粉末を次のように
して製作した。純度99.99％のCaCO3とGd2O3とB2O3粉末
をモル比で8：1：3に合計2000ク゛ラム秤取し、ホ゛ールミル粉砕
機により24時間混合した。これを白金容器に移し、電気
炉で毎時200℃の昇温速度で1000℃まで加熱し、12時間
放置した後、毎時200℃の降温速度で室温まで冷却し
た。出来上がった固化物をアルミナ乳鉢を用いて粉砕し、1t
フ゜レスを用いて圧縮した。この圧縮された固化物を、直径
100mm、深さ100mmのイリシ゛ウムるつぼに充填し、高周波誘導
加熱によって約1500℃に加熱し、融解した。この融解さ
れた液体から<010>方位にGdCOB単結晶を引き上げ育成し
た。育成速度は2mm/hr、種結晶回転速度は20rpmとし
た。引き上げた結晶から、（φ，θ）が約（70，90）の
方向で波長変換素子を切り出した。この方位は、GdCOB
結晶により TypeI位相整合の第二高調波発生で860nmの
光を430nmに変換できる方位である。切り出した試料は
光を通過させる方向に対して5mm厚とし、断面を3mm角と
した。この試料の光を通過させる面は平行平面に光学研
磨を施し、その上に光学薄膜を成膜させた。この光学薄
膜の詳細は以下で述べる。
に説明する。 ［共試実施例］原料となるGdCOB結晶粉末を次のように
して製作した。純度99.99％のCaCO3とGd2O3とB2O3粉末
をモル比で8：1：3に合計2000ク゛ラム秤取し、ホ゛ールミル粉砕
機により24時間混合した。これを白金容器に移し、電気
炉で毎時200℃の昇温速度で1000℃まで加熱し、12時間
放置した後、毎時200℃の降温速度で室温まで冷却し
た。出来上がった固化物をアルミナ乳鉢を用いて粉砕し、1t
フ゜レスを用いて圧縮した。この圧縮された固化物を、直径
100mm、深さ100mmのイリシ゛ウムるつぼに充填し、高周波誘導
加熱によって約1500℃に加熱し、融解した。この融解さ
れた液体から<010>方位にGdCOB単結晶を引き上げ育成し
た。育成速度は2mm/hr、種結晶回転速度は20rpmとし
た。引き上げた結晶から、（φ，θ）が約（70，90）の
方向で波長変換素子を切り出した。この方位は、GdCOB
結晶により TypeI位相整合の第二高調波発生で860nmの
光を430nmに変換できる方位である。切り出した試料は
光を通過させる方向に対して5mm厚とし、断面を3mm角と
した。この試料の光を通過させる面は平行平面に光学研
磨を施し、その上に光学薄膜を成膜させた。この光学薄
膜の詳細は以下で述べる。
【００１３】上記の研磨、成膜処理を施した試料を用い
て、内部共振器型青色ＳＨＧレーサ゛用波長変換素子として
の評価を行った。図1は本評価の詳細を説明するための
図である。半導体レーザ１から出射された励起ビーム11
は集光光学系2により集光され、固体レーザ結晶4を励起
する。半導体レーザはSDL（Spectra Diode Lab.）社
製AlGaInP系半導体レーザを用い、出力500mW、発振波長
670nmである。また、集光光学系2は2枚のシリンドリカ
ルレンズと単レンズ（f=300mm）を用いた。励起される
固体レーザ結晶４は基本波である第１発振波を発生し、
曲率ミラーである入射側の第一のレーザミラー３と波長
変換素子結晶６の出射端面に形成された第１の発振波を
反射する第二のレーザミラー7からなるレーザ共振器で
第１の発振波である基本波を発生する。レーザ共振器中
にはレーザ結晶４と波長制御素子５と波長変換結晶６が
配置されている。第一のレーザミラー３は半導体レーザ
からの励起光波長に対して85％以上を透過し、基本波波
長に対しては反射率99％以上の全反射（以下単にＨＲと
いう；High-Reflection）コーティングを施してある。
このとき共振器構造は凹平式共振器であり、第一のレー
ザミラー３の曲率半径は２５ｍｍ、共振器長は２０ｍｍ
とした。レーザ結晶４にはCr添加量１．５mol％のLiSAF
結晶（3mm角断面×5mm長）を用い、結晶端面には励起光
波長と基本波波長に対して反射率２％以下の無反射（以
下単にARという；Anti-Reflection）コーティングを施
してある。波長変換結晶は上述した研磨、成膜処理を施
したGdCOB結晶試料である。
て、内部共振器型青色ＳＨＧレーサ゛用波長変換素子として
の評価を行った。図1は本評価の詳細を説明するための
図である。半導体レーザ１から出射された励起ビーム11
は集光光学系2により集光され、固体レーザ結晶4を励起
する。半導体レーザはSDL（Spectra Diode Lab.）社
製AlGaInP系半導体レーザを用い、出力500mW、発振波長
670nmである。また、集光光学系2は2枚のシリンドリカ
ルレンズと単レンズ（f=300mm）を用いた。励起される
固体レーザ結晶４は基本波である第１発振波を発生し、
曲率ミラーである入射側の第一のレーザミラー３と波長
変換素子結晶６の出射端面に形成された第１の発振波を
反射する第二のレーザミラー7からなるレーザ共振器で
第１の発振波である基本波を発生する。レーザ共振器中
にはレーザ結晶４と波長制御素子５と波長変換結晶６が
配置されている。第一のレーザミラー３は半導体レーザ
からの励起光波長に対して85％以上を透過し、基本波波
長に対しては反射率99％以上の全反射（以下単にＨＲと
いう；High-Reflection）コーティングを施してある。
このとき共振器構造は凹平式共振器であり、第一のレー
ザミラー３の曲率半径は２５ｍｍ、共振器長は２０ｍｍ
とした。レーザ結晶４にはCr添加量１．５mol％のLiSAF
結晶（3mm角断面×5mm長）を用い、結晶端面には励起光
波長と基本波波長に対して反射率２％以下の無反射（以
下単にARという；Anti-Reflection）コーティングを施
してある。波長変換結晶は上述した研磨、成膜処理を施
したGdCOB結晶試料である。
【００１４】このGdCOB結晶の出射側つまり後方端面に
は基本波波長に対して反射率９９％以上のＨＲコーティンク゛
と第二高調波波長に対して反射率1％以下のＡＲコーティンク゛
を施し、第二のレーザミラー７とした。また、GdCOB結
晶の入射側つまり前方端面には基本波波長に対して反射
率0.2％以下のＡＲコーティンク゛を施した。波長制御素子５に
は厚さ0.5mmの１枚の水晶板からなる複屈折フィルタを用
い、光軸に対してブリュースター角に配置して法線の回
りを回転させることで波長制御し、波長変換結晶６であ
るGdCOB結晶の変換効率が最大となる基本波の波長に調
整する。さらに、第一のレーザミラー３、レーザ結晶４
と波長制御素子５を同一の構造部材８に設置し、波長変
換結晶６は構造部材９に設置し、それらを温度制御素子
であるペルチェ素子１０上に固定して、共振器全体を温
度制御した。
は基本波波長に対して反射率９９％以上のＨＲコーティンク゛
と第二高調波波長に対して反射率1％以下のＡＲコーティンク゛
を施し、第二のレーザミラー７とした。また、GdCOB結
晶の入射側つまり前方端面には基本波波長に対して反射
率0.2％以下のＡＲコーティンク゛を施した。波長制御素子５に
は厚さ0.5mmの１枚の水晶板からなる複屈折フィルタを用
い、光軸に対してブリュースター角に配置して法線の回
りを回転させることで波長制御し、波長変換結晶６であ
るGdCOB結晶の変換効率が最大となる基本波の波長に調
整する。さらに、第一のレーザミラー３、レーザ結晶４
と波長制御素子５を同一の構造部材８に設置し、波長変
換結晶６は構造部材９に設置し、それらを温度制御素子
であるペルチェ素子１０上に固定して、共振器全体を温
度制御した。
【００１５】以下に図1に示す構成のレーザ装置を用い
た実験結果について説明する。ここでは、図1に示すレ
ーザ装置において、高調波出力が10mW以上になるように
調節し、その状態で数分間放置した時の高調波出力の時
間変動を調べた。図2の線Ａは、図1の構成における高調
波出力の経時変化の様子を示す。調節直後10mW以上あっ
た出力が数秒の間に半分以下に低下している。
た実験結果について説明する。ここでは、図1に示すレ
ーザ装置において、高調波出力が10mW以上になるように
調節し、その状態で数分間放置した時の高調波出力の時
間変動を調べた。図2の線Ａは、図1の構成における高調
波出力の経時変化の様子を示す。調節直後10mW以上あっ
た出力が数秒の間に半分以下に低下している。
【００１６】［比較例１］図１の実験系を用いた［共試
実施例］と同様の実験を、波長変換結晶としてGdCOBの
替わりにLBO結晶を用いて実施した。測定試料は、共試
実施例で示した無添加GdCOBの時と同様の方位、寸法で
カットし、研磨およびコーティングも同様のものとし
た。
実施例］と同様の実験を、波長変換結晶としてGdCOBの
替わりにLBO結晶を用いて実施した。測定試料は、共試
実施例で示した無添加GdCOBの時と同様の方位、寸法で
カットし、研磨およびコーティングも同様のものとし
た。
【００１７】図2の線Ｃは、図1の実験系にLBO結晶を組
み込んで行った実験の結果を示すものである。線Ｃから
わかるように、無添加結晶で見られた時間と共に出力が
低下するという現象は見られない。
み込んで行った実験の結果を示すものである。線Ｃから
わかるように、無添加結晶で見られた時間と共に出力が
低下するという現象は見られない。
【００１８】［実施例１］MgOを結晶重量比で1mol％添
加したGdCOB結晶１および3mol%添加したGdCOB結晶２を
用いて、上記した共試実施例と同様の実験を行った。結
晶へのMgO添加は、1mol%、および3mol％のMgO粉末を上
記結晶育成原料に加えて、その原料から結晶を育成する
ことで実現した。測定試料は、無添加の時と同様の方
位、寸法でカットし、研磨およびコーティングも同様の
ものとした。
加したGdCOB結晶１および3mol%添加したGdCOB結晶２を
用いて、上記した共試実施例と同様の実験を行った。結
晶へのMgO添加は、1mol%、および3mol％のMgO粉末を上
記結晶育成原料に加えて、その原料から結晶を育成する
ことで実現した。測定試料は、無添加の時と同様の方
位、寸法でカットし、研磨およびコーティングも同様の
ものとした。
【００１９】図２の線Ｂは、上記MgOを添加したGdCOB結
晶から切り出した波長変換素子を図１に示す装置に組み
込んで行った時間変化の測定の結果を示す。線Ｂから分
かるように、無添加結晶で見られた時間と共に出力が低
下するという現象はGdCOB結晶１及び２共に見られな
い。
晶から切り出した波長変換素子を図１に示す装置に組み
込んで行った時間変化の測定の結果を示す。線Ｂから分
かるように、無添加結晶で見られた時間と共に出力が低
下するという現象はGdCOB結晶１及び２共に見られな
い。
【００２０】［実施例２］波長532nm、出力3WのCW発振ク
゛リーンレーサ゛を用いて、共試実施例および実施例１の実験に
用いた結晶の光学的特性の変化を調べた。図3は、本測
定を説明するための図である。CW発振ク゛リーンレーサ゛101から
のク゛リーン光はレンス゛102によって測定試料103内に絞り込ま
れるように設置されている。結晶を通過したク゛リーン光104
は、ク゛リーン光の中心部分のみを通すように設置されたヒ゜ン
ホール105を通過する。この通過した光の強度をハ゜ワーメータ106
により測定する。測定試料103はヒーター107の上に設置され
ており、このヒーターによって測定試料の温度を自由に変え
ることが出来る。このハ゜ワーメータ106で測定している光強度
が時間と共に変化するか否かを調べた。
゛リーンレーサ゛を用いて、共試実施例および実施例１の実験に
用いた結晶の光学的特性の変化を調べた。図3は、本測
定を説明するための図である。CW発振ク゛リーンレーサ゛101から
のク゛リーン光はレンス゛102によって測定試料103内に絞り込ま
れるように設置されている。結晶を通過したク゛リーン光104
は、ク゛リーン光の中心部分のみを通すように設置されたヒ゜ン
ホール105を通過する。この通過した光の強度をハ゜ワーメータ106
により測定する。測定試料103はヒーター107の上に設置され
ており、このヒーターによって測定試料の温度を自由に変え
ることが出来る。このハ゜ワーメータ106で測定している光強度
が時間と共に変化するか否かを調べた。
【００２１】表１は、図3の装置を用いて行った測定の
結果を示す表である。無添加のGdCOB結晶には光学的特
性変化が見られたが、MgOを添加したGdCOB結晶には光学
的特性変化は見られなかった。さらに、結晶の温度を70
℃に加熱した場合にも、光学的特性変化は見られなかっ
た。これらの実験結果は、GdCOB結晶へのMgO添加、およ
び結晶の加熱が、光学的特性変化を抑制することを示す
ものである。
結果を示す表である。無添加のGdCOB結晶には光学的特
性変化が見られたが、MgOを添加したGdCOB結晶には光学
的特性変化は見られなかった。さらに、結晶の温度を70
℃に加熱した場合にも、光学的特性変化は見られなかっ
た。これらの実験結果は、GdCOB結晶へのMgO添加、およ
び結晶の加熱が、光学的特性変化を抑制することを示す
ものである。
【００２２】
【表１】
【００２３】ちなみに上記した実施例ではMgO添加のみ
について示したが、Mgに限らず、同じ最外郭電子を有す
る同族（２族）の元素であれば、同様の効果が期待でき
る。また、本記載ではGdCOB結晶に限って実施例を示し
たが、結晶構造が同じであれば、 GdCOBだけでなく、例
えばYCOBなど他のカルシウム希土類オキシボレートに関
しても同様の効果があると考えられる。更に、本記載で
は、共振器内に波長変換素子を含む構成である、内部共
振器型レーザ装置の不安定性についてのみ示したが、共
振器外に波長変換素子を設置した装置であっても光学的
特性変化による出力低下は存在するため、本発明は、カ
ルシウム希土類オキシボレート結晶を波長変換として使
用した全てのレーザ装置の動作安定性向上に寄与するも
のである。
について示したが、Mgに限らず、同じ最外郭電子を有す
る同族（２族）の元素であれば、同様の効果が期待でき
る。また、本記載ではGdCOB結晶に限って実施例を示し
たが、結晶構造が同じであれば、 GdCOBだけでなく、例
えばYCOBなど他のカルシウム希土類オキシボレートに関
しても同様の効果があると考えられる。更に、本記載で
は、共振器内に波長変換素子を含む構成である、内部共
振器型レーザ装置の不安定性についてのみ示したが、共
振器外に波長変換素子を設置した装置であっても光学的
特性変化による出力低下は存在するため、本発明は、カ
ルシウム希土類オキシボレート結晶を波長変換として使
用した全てのレーザ装置の動作安定性向上に寄与するも
のである。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、カルシウム希土類オキ
シボレート結晶に周期表2a族元素を添加すること、又は
カルシウム希土類オキシボレート結晶を高い温度に保持
して使用することによって、光学的特性変化を大幅に軽
減することができる。またフォトリフラクティブ効果が
減少することが認められ、耐光損傷特性の優れた波長変
換素子およびそれを用いた波長変換レーザを提供するこ
とができる。
シボレート結晶に周期表2a族元素を添加すること、又は
カルシウム希土類オキシボレート結晶を高い温度に保持
して使用することによって、光学的特性変化を大幅に軽
減することができる。またフォトリフラクティブ効果が
減少することが認められ、耐光損傷特性の優れた波長変
換素子およびそれを用いた波長変換レーザを提供するこ
とができる。
【図１】波長変換素子を用いたレーザの実験態様を示す
レーザ装置の構成図である。
レーザ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例と比較例のレーザ青色出力の経
時変化を示す図である。
時変化を示す図である。
【図３】光学的特性変化の測定を説明するための図であ
る。
る。
１：半導体レーザ ２：集光光
学系 ３：レーザミラー ４：固体レ
ーザ結晶（Cr: LiSAF） ５：波長制御素子（複屈折フィルタ） ６：波長変
換素子結晶 ７：レーザミラー ８、９：構
造部材 １０：ペルチェ素子 １０１：ＣＷ発振グリーンレーザ １０２：レ
ンズ １０３：測定試料 １０４：グ
リーン光 １０５：ピンホール １０６：パ
ワーメータ １０７：ヒータ
学系 ３：レーザミラー ４：固体レ
ーザ結晶（Cr: LiSAF） ５：波長制御素子（複屈折フィルタ） ６：波長変
換素子結晶 ７：レーザミラー ８、９：構
造部材 １０：ペルチェ素子 １０１：ＣＷ発振グリーンレーザ １０２：レ
ンズ １０３：測定試料 １０４：グ
リーン光 １０５：ピンホール １０６：パ
ワーメータ １０７：ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三田 正裕 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地日立金属株式 会社磁性材料研究所内 Ｆターム(参考） 2K002 AB12 AB27 CA02 HA20 4G077 AA02 AB02 BD08 CF05 FE11 HA02
Claims (5)
- 【請求項１】 周期表2a族元素を０．１mol％以上添加
したことを特徴とするカルシウム希土類オキシボレート
結晶。 - 【請求項２】 レーザ光源からの出射光を基本波として
非線形光学結晶への通過により高調波を発生する波長変
換素子であって、前記非線形光学結晶は周期表2a族元素
を０．１mol％以上添加したカルシウム希土類オキシボ
レート結晶を用いて耐光損傷強度を向上させたことを特
徴とする波長変換素子。 - 【請求項３】 少なくとレーザ結晶および非線形光学結
晶からなる波長変換素子を一対のミラーで囲むことによ
って共振器を構成し、前記レーザ結晶を外部励起光で励
起して基本波光を前記共振器内に生じさせ、さらにこの
基本波光の高調波分を前記波長変換素子から得る内部共
振器型波長変換レーザ装置であって、前記波長変換素子
は、周期表2a族元素を添加したカルシウム希土類オキシ
ボレート結晶を用いて耐光損傷特性を改善したことを特
徴とする波長変換レーザ装置。 - 【請求項４】 カルシウム希土類オキシボレート結晶を
５０〜３００℃の温度に加熱保持し、耐光損傷強度を向
上させたことを特徴とする波長変換素子。 - 【請求項５】 少なくとレーザ結晶および非線形光学結
晶からなる波長変換素子を一対のミラーで囲むことによ
って共振器を構成し、前記レーザ結晶を外部励起光で励
起して基本波光を前記共振器内に生じさせ、さらにこの
基本波光の高調波分を前記波長変換素子から得る内部共
振器型波長変換レーザ装置であって、前記波長変換素子
は、カルシウム希土類オキシボレート結晶を５０〜３０
０℃の温度に加熱保持しながら使用することによって耐
光損傷特性を改善したことを特徴とする波長変換レーザ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11131251A JP2000321608A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | カルシウム希土類オキシボレート結晶と波長変換素子及びそれを用いた波長変換レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11131251A JP2000321608A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | カルシウム希土類オキシボレート結晶と波長変換素子及びそれを用いた波長変換レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000321608A true JP2000321608A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15053549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11131251A Pending JP2000321608A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | カルシウム希土類オキシボレート結晶と波長変換素子及びそれを用いた波長変換レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000321608A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7227680B2 (en) | 2001-05-25 | 2007-06-05 | Mitsubishi Materials Corporation | Optical wavelength conversion method, optical wavelength conversion system, program and medium, and laser oscillation system |
-
1999
- 1999-05-12 JP JP11131251A patent/JP2000321608A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7227680B2 (en) | 2001-05-25 | 2007-06-05 | Mitsubishi Materials Corporation | Optical wavelength conversion method, optical wavelength conversion system, program and medium, and laser oscillation system |
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