JP2000349371A - 半導体レーザ励起固体レーザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 共振器内部に配された光波長変換素子により
発振ビームを波長変換する半導体レーザ励起固体レーザ
において、励起用半導体レーザの発振波長を固体レーザ
媒質の吸収波長に一致させ、かつ、最大の波長変換効率
を得る。 【解決手段】 固体レーザ媒質13と、この固体レーザ媒
質13を励起する励起光10を発する半導体レーザ11と、内
部に光波長変換素子16を含む共振器と、半導体レーザ11
を保持した第１の金属ブロック20と、固体レーザ媒質13
および共振器を保持した第２の金属ブロック21と、これ
ら２つの金属ブロック20、21を固定した支持体30と、こ
の支持体30を介して第２の金属ブロック21の温度を所定
値に制御する温度制御素子31とを備えてなる半導体レー
ザ励起固体レーザにおいて、第１の金属ブロック20に発
熱素子または吸熱素子41を接続し、この第１の金属ブロ
ック20を、それよりも熱伝導率の低い部材40を介して支
持体30に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光波長変換素子を備
えた半導体レーザ励起固体レーザに関し、特に詳細に
は、励起用半導体レーザの発振波長を固体レーザ媒質の
吸収ピーク波長に一致させるとともに、光波長変換素子
の波長変換効率を最大にするように温度調節可能とした
半導体レーザ励起固体レーザに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開昭62-189783 号に示されるよ
うに、ネオジウム（Ｎｄ）が添加された固体レーザ媒質
を半導体レーザから発せられた光によって励起する半導
体レーザ励起固体レーザが公知となっている。この種の
半導体レーザ励起固体レーザは基本的に、固体レーザ媒
質と、この固体レーザ媒質を励起する半導体レーザと、
共振器とから構成されるものである。

【０００３】この半導体レーザ励起固体レーザにおいて
は、より短波長のレーザビームを得るために、共振器中
を往復するレーザビームの光路に非線形光学結晶からな
る光波長変換素子を配して、該レーザビームを第２高調
波等に波長変換することも広く行なわれている。

【０００４】この半導体レーザ励起固体レーザにおいて
は、一般に、励起用半導体レーザの発振波長を固体レー
ザ媒質の吸収波長と合わせるために、半導体レーザを所
定温度に制御している。特に、吸収波長幅の狭い固体レ
ーザ媒質、例えばＮｄ：ＹＡＧ結晶（Ｎｄがドープされ
たＹＡＧ結晶）等を用いる場合は、半導体レーザの温度
をその固体レーザ媒質の吸収ピーク波長に正確に一致さ
せる必要がある。

【０００５】他方、前述のように共振器内に配した光波
長変換素子により固体レーザビームを第２高調波等に波
長変換する場合には、最大の波長変換効率を得るために
該光波長変換素子を、つまりは共振器部分を所定温度に
制御する必要がある。

【０００６】このように半導体レーザと共振器部分とを
温度調節するために従来は、ペルチェ素子等の温度制御
素子の上にそれら両者を配置して温度調節する構成が採
用されていた。なお一般には、半導体レーザと共振器部
分とがそれぞれ熱伝導性の良い金属ブロックに固定さ
れ、各金属ブロックが温度制御素子上に、あるいはこの
温度制御素子に接合された支持体上に固定される。この
ような構成は、装置の小型化および低コスト化の上で特
に好ましいものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、半導体レーザ
と共振器部分に求められる最適温度は、必ずしも互いに
等しい訳ではなく、そのような場合は主に下記の２つの
対策が取られていた。

【０００８】（１）２つの最適温度の差が小さくなるよ
うに、光波長変換素子の位相整合温度を調整する。例え
ば、光波長変換素子が非線形光学材料に周期ドメイン反
転構造を形成してなるものである場合は、ドメイン反転
部の周期が互いに異なる光波長変換素子を用意して、そ
れらの中から、位相整合温度が半導体レーザの最適温度
に合致するものを選択使用するようにしていた。

【０００９】（２）所定の波長の半導体レーザを選別し
て用いる。

【００１０】しかし、（１）の方法では選択作業が煩雑
になるという問題が認められ、一方（２）の方法では、
半導体レーザに歩留まりがかかるため装置がコストアッ
プするという問題が認められる。

【００１１】そこで本発明は、励起用半導体レーザの発
振波長を固体レーザ媒質の吸収ピーク波長に一致させる
ことができ、その一方で、最大の波長変換効率を得るこ
ともできる半導体レーザ励起固体レーザを提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の半導
体レーザ励起固体レーザは、固体レーザ媒質と、この固
体レーザ媒質を励起する励起光を発する半導体レーザ
と、内部に光波長変換素子を含む共振器と、前記半導体
レーザを保持した第１の金属ブロックと、前記固体レー
ザ媒質および共振器を保持した第２の金属ブロックと、
これら２つの金属ブロックを固定した支持体と、この支
持体を介して前記第２の金属ブロックの温度を所定値に
制御する温度制御素子とを備えてなる半導体レーザ励起
固体レーザにおいて、前記第１の金属ブロックに発熱素
子または吸熱素子が接続され、この第１の金属ブロック
が、それよりも熱伝導率の低い部材を介して前記支持体
に固定されていることを特徴とするものである。

【００１３】また、本発明による第２の半導体レーザ励
起固体レーザは、固体レーザ媒質と、この固体レーザ媒
質を励起する励起光を発する半導体レーザと、内部に光
波長変換素子を含む共振器と、前記半導体レーザを保持
した第１の金属ブロックと、前記固体レーザ媒質および
共振器を保持した第２の金属ブロックと、これら２つの
金属ブロックを固定した支持体と、この支持体を介して
前記第１の金属ブロックの温度を所定値に制御する温度
制御素子とを備えてなる半導体レーザ励起固体レーザに
おいて、前記第２の金属ブロックに発熱素子または吸熱
素子が接続され、この第２の金属ブロックが、それより
も熱伝導率の低い部材を介して前記支持体に固定されて
いることを特徴とするものである。

【００１４】また、本発明による第３の半導体レーザ励
起固体レーザは、固体レーザ媒質と、この固体レーザ媒
質を励起する励起光を発する半導体レーザと、内部に光
波長変換素子を含む共振器と、前記半導体レーザを保持
した第１の金属ブロックと、前記固体レーザ媒質および
共振器を保持した第２の金属ブロックと、この第２の金
属ブロックの温度を所定値に制御する温度制御素子とを
備えてなる半導体レーザ励起固体レーザにおいて、前記
第１の金属ブロックに発熱素子または吸熱素子が接続さ
れ、この第１の金属ブロックが、それよりも熱伝導率の
低い部材を介して前記第２の金属ブロックに固定されて
いることを特徴とするものである。

【００１５】さらに、本発明による第４の半導体レーザ
励起固体レーザは、固体レーザ媒質と、この固体レーザ
媒質を励起する励起光を発する半導体レーザと、内部に
光波長変換素子を含む共振器と、前記半導体レーザを保
持した第１の金属ブロックと、前記固体レーザ媒質およ
び共振器を保持した第２の金属ブロックと、前記第１の
金属ブロックの温度を所定値に制御する温度制御素子と
を備えてなる半導体レーザ励起固体レーザにおいて、前
記第２の金属ブロックに発熱素子または吸熱素子が接続
され、この第２の金属ブロックが、それよりも熱伝導率
の低い部材を介して前記第１の金属ブロックに固定され
ていることを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の効果】本発明による第１の半導体レーザ励起固
体レーザにおいては、支持体上に固定された第１の金属
ブロックと第２の金属ブロックのうち、固体レーザ媒質
および共振器を保持した第２の金属ブロックを温度制御
素子により所定温度に制御し、半導体レーザを保持した
第１の金属ブロックはそれよりも熱伝導率の低い部材を
介して支持体に固定した上で、該第１の金属ブロックに
発熱素子または吸熱素子を接続したので、これら両金属
ブロックを、つまり半導体レーザと光波長変換素子とを
互いに独立した温度に制御可能となる。

【００１７】そこで、半導体レーザの発振波長は固体レ
ーザ媒質の吸収ピーク波長に一致させることができ、そ
の一方で、光波長変換素子は位相整合温度に設定して、
最大の波長変換効率を得ることが可能となる。

【００１８】また、本発明による第２の半導体レーザ励
起固体レーザにおいては、支持体上に固定された第１の
金属ブロックと第２の金属ブロックのうち、半導体レー
ザを保持した第１の金属ブロックを温度制御素子により
所定温度に制御し、固体レーザ媒質および共振器を保持
した第２の金属ブロックはそれよりも熱伝導率の低い部
材を介して支持体に固定した上で、該第２の金属ブロッ
クに発熱素子または吸熱素子を接続したので、これら両
金属ブロックを、つまり半導体レーザと光波長変換素子
とを互いに独立した温度に制御可能となる。

【００１９】そこでこの場合も、半導体レーザの発振波
長は固体レーザ媒質の吸収ピーク波長に一致させること
ができ、その一方で、光波長変換素子は位相整合温度に
設定して、最大の波長変換効率を得ることが可能とな
る。

【００２０】一方、本発明による第３の半導体レーザ励
起固体レーザにおいては、第１の金属ブロックと第２の
金属ブロックのうち、固体レーザ媒質および共振器を保
持した第２の金属ブロックを温度制御素子により所定温
度に制御し、半導体レーザを保持した第１の金属ブロッ
クはそれよりも熱伝導率の低い部材を介して第２の金属
ブロックに固定した上で、該第１の金属ブロックに発熱
素子または吸熱素子を接続したので、これら両金属ブロ
ックを、つまり半導体レーザと光波長変換素子とを互い
に独立した温度に制御可能となる。

【００２１】そこでこの場合も、半導体レーザの発振波
長は固体レーザ媒質の吸収ピーク波長に一致させること
ができ、その一方で、光波長変換素子は位相整合温度に
設定して、最大の波長変換効率を得ることが可能とな
る。

【００２２】また、本発明による第４の半導体レーザ励
起固体レーザにおいては、第１の金属ブロックと第２の
金属ブロックのうち、半導体レーザを保持した第１の金
属ブロックを温度制御素子により所定温度に制御し、固
体レーザ媒質および共振器を保持した第２の金属ブロッ
クはそれよりも熱伝導率の低い部材を介して第１の金属
ブロックに固定した上で、該第２の金属ブロックに発熱
素子または吸熱素子を接続したので、これら両金属ブロ
ックを、つまり半導体レーザと光波長変換素子とを互い
に独立した温度に制御可能となる。

【００２３】そこでこの場合も、半導体レーザの発振波
長は固体レーザ媒質の吸収ピーク波長に一致させること
ができ、その一方で、光波長変換素子は位相整合温度に
設定して、最大の波長変換効率を得ることが可能とな
る。

【００２４】そして、本発明による各半導体レーザ励起
固体レーザは、光波長変換素子の位相整合温度を半導体
レーザに合わせて選択する必要がなく、また発振波長の
ずれた半導体レーザも使用可能となるので、従来装置と
比べてより低コストで作製可能となる。

【００２５】また本発明による各半導体レーザ励起固体
レーザは、組立て後に、半導体レーザの発振波長を光波
長変換素子の位相整合温度に拘わり無く正確に調整でき
るので、従来装置と比べてより高い出力が得られるもの
となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態である半導体レーザ励起固体レーザの側面形状を
示すものである。

【００２７】この半導体レーザ励起固体レーザは、励起
光としてのレーザビーム10を発する半導体レーザ11と、
発散光であるレーザビーム10を集光する集光レンズ12
と、ネオジウム（Ｎｄ）がドープされた固体レーザ媒質
であるＹＡＧ結晶（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）13と、このＮ
ｄ：ＹＡＧ結晶13の前方側つまり半導体レーザ11と反対
側に配された共振器ミラー14とを有している。

【００２８】またＮｄ：ＹＡＧ結晶13と共振器ミラー14
との間には、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13側から順に、位相制御
部40、ブリュースタ板15、周期ドメイン反転構造を有す
る非線形光学材料である、ＭｇＯがドープされたＬｉＮ
ｂＯ₃ 結晶（以下、反転ドメインＬＮ結晶と称する）1
6、光軸に対して35′傾けた石英板からなるエタロン17
が配設されている。

【００２９】共振器ミラー14のさらに前方側には、後述
のようにして発せられる第２高調波19を一部分岐させる
部分反射ミラー25が配されている。ここで分岐された第
２高調波19は、フォトダイオード等の光検出器26によっ
て検出される。

【００３０】半導体レーザ11は、活性層幅が約50μｍの
ブロードエリアレーザであり、温度が37℃のときに中心
波長 808ｎｍのレーザビーム10を発するものが用いられ
ている。また集光レンズ12は、一例として屈折率分布形
レンズ（商品名：セルフォックレンズ）からなり、レー
ザビーム10をＮｄ：ＹＡＧ結晶13の内部で収束するよう
に集光する。この集光レンズ12と半導体レーザ11は、熱
伝導率の高い例えば銅等の金属からなる保持部材（第１
の金属ブロック）20に圧入固定されている。以下、この
保持部材20に固定されている部分を励起部と称する。

【００３１】一方、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13から共振器ミラ
ー14までの部分は、同じく銅等の金属からなる別の保持
部材（第２の金属ブロック）21に固定されている。以
下、この保持部材21に固定されている部分を共振器部と
称する。

【００３２】部分反射ミラー25および光検出器26は、さ
らに別の金属ブロックである保持部材22に固定されてい
る。以下、この保持部材22に固定されている部分をＡＰ
Ｃ部と称する。

【００３３】以上説明した励起部、共振器部およびＡＰ
Ｃ部をそれぞれ保持した保持部材20、21および22は、板
状の支持体であるベースプレート30上に固定され、該ベ
ースプレート30およびペルチェ素子31を介してパッケー
ジベース32に固定されている。そしてパッケージベース
32には出射窓34ａを有するパッケージキャップ34が被着
され、それら両者により、外部とは気密状態を保つ空間
が画成されている。ペルチェ素子31から上の部分は、こ
の空間内に収められている。

【００３４】なお、第１の金属ブロックとしての保持部
材20は、それよりも熱伝導率が十分に低いガラス板40を
介してベースプレート30上に固定されている。またこの
保持部材20の上端部には、電流の供給を受けて発熱する
抵抗発熱体41が固定されている。

【００３５】Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13は吸収ピーク波長が 8
08ｎｍのものであり、入射したレーザビーム10によって
ネオジウムイオンが励起されることにより、波長 946ｎ
ｍの光を発する。Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13の入射端面13ａに
は、波長 946ｎｍの光は良好に反射させる（反射率99.9
％以上）一方、波長 808ｎｍの励起用レーザビーム10は
良好に透過させる（透過率93％以上）コーティングが施
されている。一方共振器ミラー14のミラー面14ａには、
波長 946ｎｍの光は良好に反射させ（反射率99.9％以
上）、波長 473ｎｍの光は透過させる（透過率90％以
上）コーティングが施されている。

【００３６】そこで、上記波長 946ｎｍの光はそれに対
する高反射面となっているＮｄ：ＹＡＧ結晶端面13ａと
ミラー面14ａとの間に閉じ込められてレーザ発振を引き
起こし、波長 946ｎｍのレーザビーム18が発生する。基
本波としてのこのレーザビーム18は反転ドメインＬＮ結
晶16により、波長が１／２すなわち 473ｎｍの第２高調
波19に変換され、共振器ミラー14からは主としてこの第
２高調波19が出射する。第２高調波19は、部分反射ミラ
ー25によって一部分岐された後、出射窓34ａを透過して
パッケージキャップ34外に出射する。

【００３７】ここでブリュースタ板15は、波長 946ｎｍ
のレーザビーム18に対してブリュースタ角をなす向きに
配設されており、このレーザビーム18の偏光方向を制御
する。またエタロン17は厚さ0.38ｍｍに形成されたもの
で、レーザビーム18を単一縦モード化する。

【００３８】一方、反転ドメインＬＮ結晶16は、上記ブ
リュースタ板15によって偏光方向が規定されたレーザビ
ーム18を温度25℃のとき最大効率で第２高調波19に変換
するように、ドメイン反転部の周期が設定されたもので
ある。

【００３９】またＮｄ：ＹＡＧ結晶13の入射端面13ａに
形成されたコーティングは、波長 473ｎｍの第２高調波
19は良好に反射させる（反射率95％以上）ものとされて
いる。反転ドメインＬＮ結晶16からは、出力方向つまり
共振器ミラー14側に第２高調波19が出射するとともに、
それとは反対方向つまりＮｄ：ＹＡＧ結晶13側にも第２
高調波19が出射する。この後者の方向に出射した第２高
調波19は、上記コーティングが施されたＮｄ：ＹＡＧ結
晶端面13ａで正反射して折り返し、前者の方向に出射し
た第２高調波19と重ね合わされて出力する。

【００４０】また半導体レーザ11は、一般にＡＰＣ（Au
tomatic Power Control）と言われる出力一定化制御を
受ける。すなわち、ＡＰＣ部の部分反射ミラー25によっ
て一部分岐された第２高調波19は光検出器26によってモ
ニターされ、この光検出器26の出力はＬＤ電流制御回路
38に入力される。ＬＤ電流制御回路38はこの出力が示す
モニター光量が一定となるように半導体レーザ11の駆動
電流を制御し、その結果、第２高調波19の出力が一定に
保たれる。

【００４１】なお第２高調波19を実用に供する上では、
一般に、それと同方向に出射するレーザビーム10および
基本波としてのレーザビーム18を吸収するフィルターが
必要となるが、そのようなフィルターはＡＰＣ部に設置
してもよい。

【００４２】一方、共振器部に取り付けられたサーミス
タ36により共振器内の温度が検出され、温度制御回路37
によりこの検出温度が所定の温度となるようにペルチェ
素子31の駆動電流が調節されて、保持部材21の温度つま
りは共振器内の温度が前述の25℃に維持される。したが
って反転ドメインＬＮ結晶16の温度も25℃に保たれるの
で、レーザビーム18は最大効率で第２高調波19に変換さ
れ、高出力の第２高調波19が得られるようになる。

【００４３】それに対して保持部材20については、ベー
スプレート30との間に熱伝導率が十分に低いガラス板40
が介在しているので、一定温度のベースプレート30との
間に熱抵抗が生じ、半導体レーザ11自身の発熱と抵抗発
熱体41の一定量の発熱によって、一定量の温度差をベー
スプレート30との間に付けることができる。

【００４４】一例として、抵抗発熱体41が4.5Ｗ発熱、
半導体レーザ11が0.5Ｗ発熱し、ガラス板40がＢＫ７ガ
ラスからなり、その厚さが0.25ｍｍ、ベースプレート30
に接する面のサイズが10ｍｍ×10ｍｍであるとき、保持
部材21の温度25℃に対して保持部材20の温度を37℃に保
つことができた。

【００４５】以上のようにして保持部材20の温度が37℃
に保たれれば、半導体レーザ11も当然37℃に保たれる。
そこでこの半導体レーザ11を、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13の吸
収ピーク波長と一致した中心波長 808ｎｍで発振させる
ことが可能となる。

【００４６】なお本実施形態では、ベースプレート30と
保持部材20との間に介在させる部材としてガラスを用い
ているが、熱伝導率が十分に低い部材としてはその他例
えばセラミック等も適用可能である。

【００４７】また、保持部材20、ガラス板40およびベー
スプレート30は互いに熱伝導性接着剤、10μｍ程度の薄
いエポキシ接着剤、ロウ材等によって接合されるが、そ
のような接着層の両側で発生する温度段差はガラス板40
の両側で発生する温度段差と比べて著しく小さいので、
設計上は無視できる。

【００４８】次に図２を参照して、本発明の第２の実施
形態について説明する。なおこの図２において、図１中
の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらに
ついての重複した説明は省略する（以下、同様）。また
この図２およびそれ以降の図３〜６では、ペルチェ素子
31の駆動および半導体レーザ11のＡＰＣ駆動に係る構成
は省いてある。

【００４９】図２は、本発明の第２の実施形態による半
導体レーザ励起固体レーザの側面形状を示すものであ
る。この第２の実施形態において、励起部の保持部材20
は直接ベースプレート30上に固定され、この保持部材20
の温度がサーミスタ36によって検出される。そして、サ
ーミスタ36の出力に基づいてペルチェ素子31が駆動さ
れ、保持部材20の温度が25℃に制御される。

【００５０】半導体レーザ11としては、25℃のとき中心
波長 808ｎｍで発振するものが用いられている。上述の
ようにして保持部材20の温度が25℃に制御されれば、こ
の保持部材20に固定された半導体レーザ11の温度も25℃
に保たれるので、該半導体レーザ11を、Ｎｄ：ＹＡＧ結
晶13の吸収ピーク波長と一致した中心波長 808ｎｍで発
振させることが可能となる。

【００５１】一方、共振器部を固定した保持部材21はガ
ラス板50を介してベースプレート30上に固定され、また
この保持部材21の上端部には、電流の供給を受けて発熱
する抵抗発熱体51が固定されている。ガラス板50はＢＫ
７ガラスからなり、厚さ0.25ｍｍ、ベースプレート30に
接する面のサイズが10ｍｍ×10ｍｍとされたものであ
る。保持部材21は、抵抗発熱体51が一例として２Ｗ発熱
することにより30℃に保たれる。

【００５２】また反転ドメインＬＮ結晶16は、ブリュー
スタ板15によって偏光方向が規定されたレーザビーム18
を温度30℃のとき最大効率で第２高調波19に変換するよ
うに、ドメイン反転部の周期が設定されたものである。
上述のようにして保持部材21の温度が30℃に保たれれ
ば、そこに保持された反転ドメインＬＮ結晶16も30℃に
保たれるので、レーザビーム18は最大効率で第２高調波
19に変換され、高出力の第２高調波19が得られるように
なる。

【００５３】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。図３は、本発明の第３の実施形態による半導体
レーザ励起固体レーザの側面形状を示すものである。こ
の半導体レーザ励起固体レーザは、図１に示した第１実
施形態の装置と比較すると、抵抗発熱体41の代わりに吸
熱素子としてのペルチェ素子60が用いられている点が異
なるものである。なお上記ペルチェ素子60には、ヒート
シンク61が接合されている。

【００５４】本第３実施形態において、半導体レーザ11
としては、20℃のとき中心波長 808ｎｍで発振するもの
が用いられている。一方反転ドメインＬＮ結晶16は、ブ
リュースタ板15によって偏光方向が規定されたレーザビ
ーム18を温度25℃のとき最大効率で第２高調波19に変換
するように、ドメイン反転部の周期が設定されたもので
ある。

【００５５】この場合、共振器部の保持部材21の温度は
25℃に制御される。したがって反転ドメインＬＮ結晶16
の温度も25℃に保たれるので、レーザビーム18は最大効
率で第２高調波19に変換され、高出力の第２高調波19が
得られるようになる。

【００５６】それに対して保持部材20は、ペルチェ素子
60が一例として2.5Ｗ吸熱することにより20℃に保たれ
る。このように保持部材20の温度が20℃に保たれれば、
半導体レーザ11も当然20℃に保たれる。そこでこの半導
体レーザ11を、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13の吸収ピーク波長と
一致した中心波長 808ｎｍで効率良く発振させることが
可能となる。

【００５７】本例の場合は、第１実施形態と比較すれば
半導体レーザ11をより低温で駆動できるので、半導体レ
ーザ11の寿命を延ばすのに有効である。

【００５８】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。図４は、本発明の第４の実施形態による半導体
レーザ励起固体レーザの側面形状を示すものである。こ
の半導体レーザ励起固体レーザは、図２に示した第２実
施形態の装置と比較すると、抵抗発熱体51の代わりに吸
熱素子としてのペルチェ素子70が用いられている点、お
よび共振器部の保持部材21に取り付けられた第２のサー
ミスタ71並びに図示外の第２の温度制御回路が設けられ
た点が異なるものである。なお上記ペルチェ素子70に
は、ヒートシンク71が接合されている。

【００５９】この場合、励起部の保持部材20は直接ベー
スプレート30上に固定され、この保持部材20の温度がサ
ーミスタ36によって検出される。そして、サーミスタ36
の出力に基づいてペルチェ素子31が駆動され、保持部材
20の温度が30℃に制御される。

【００６０】半導体レーザ11としては、30℃のとき中心
波長 808ｎｍで発振するものが用いられている。上述の
ようにして保持部材20の温度が30℃に制御されれば、こ
の保持部材20に固定された半導体レーザ11の温度も30℃
に保たれるので、該半導体レーザ11を、Ｎｄ：ＹＡＧ結
晶13の吸収ピーク波長と一致した中心波長 808ｎｍで発
振させることが可能となる。

【００６１】一方、共振器部を固定した保持部材21の温
度が第２のサーミスタ71によって検出される。そして、
サーミスタ71の出力に基づいて図示外の第２の温度制御
回路によりペルチェ素子70が駆動され、保持部材21の温
度が25℃に制御される。このように駆動制御されるペル
チェ素子70を利用すれば、保持部材21の温度つまりは反
転ドメインＬＮ結晶16がより高精度で所望値に保たれ
る。

【００６２】反転ドメインＬＮ結晶16は、ブリュースタ
板15によって偏光方向が規定されたレーザビーム18を温
度25℃のとき最大効率で第２高調波19に変換するよう
に、ドメイン反転部の周期が設定されたものである。上
述のようにして保持部材21の温度が25℃に保たれれば、
そこに保持された反転ドメインＬＮ結晶16も25℃に保た
れるので、レーザビーム18は最大効率で第２高調波19に
変換され、高出力の第２高調波19が得られるようにな
る。

【００６３】以上の構成においては、共振器に含まれる
固体レーザ媒質をより低温に保つことができるので、特
に３準位系の発振線を利用する場合には発振効率が向上
し、従来よりも高い出力を得ることが可能となる。

【００６４】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。図５は、本発明の第５の実施形態による半導体
レーザ励起固体レーザの側面形状を示すものである。こ
の半導体レーザ励起固体レーザは、図４に示した第４実
施形態の装置と比較すると、第２の金属ブロックである
保持部材21が、直接ベースプレート30には固定されず、
ガラス板80を介して第１の金属ブロックである保持部材
20に固定されている点が異なるものである。

【００６５】このような構成においても、保持部材20の
温度つまりは半導体レーザ11の温度と、保持部材21の温
度つまりは反転ドメインＬＮ結晶16の温度を互いに独立
して所望値に設定することができ、第１〜４実施形態に
おけるのと同様の効果を得ることができる。

【００６６】次に、本発明の第６の実施形態について説
明する。図６は、本発明の第６の実施形態による半導体
レーザ励起固体レーザの側面形状を示すものである。こ
の半導体レーザ励起固体レーザは、図１に示した第１実
施形態の装置と比較すると、第１の金属ブロックである
保持部材20が、直接ベースプレート30には固定されず、
ガラス板80を介して第２の金属ブロックである保持部材
21に固定されている点が異なるものである。

【００６７】このような構成においても、保持部材20の
温度つまりは半導体レーザ11の温度と、保持部材21の温
度つまりは反転ドメインＬＮ結晶16の温度を互いに独立
して所望値に設定することができ、第１〜５実施形態に
おけるのと同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による半導体レーザ励
起固体レーザを示す一部破断側面図

【図２】本発明の第２の実施形態による半導体レーザ励
起固体レーザを示す一部破断側面図

【図３】本発明の第３の実施形態による半導体レーザ励
起固体レーザを示す一部破断側面図

【図４】本発明の第４の実施形態による半導体レーザ励
起固体レーザを示す一部破断側面図

【図５】本発明の第５の実施形態による半導体レーザ励
起固体レーザを示す一部破断側面図

【図６】本発明の第６の実施形態による半導体レーザ励
起固体レーザを示す一部破断側面図

【符号の説明】

10 レーザビーム（励起光） 11 半導体レーザ 12 集光レンズ 13 Ｎｄ：ＹＡＧ結晶 13ａ Ｎｄ：ＹＡＧ結晶の端面 14 共振器ミラー 14ａ 共振器ミラーのミラー面 15 ブリュースタ板 16 反転ドメインＬＮ結晶 17 エタロン 18 固体レーザビーム（基本波） 19 第２高調波 20 保持部材（第１の金属ブロック） 21 保持部材（第２の金属ブロック） 22 保持部材 25 部分反射ミラー 26 光検出器 30 ベースプレート 31 ペルチェ素子 32 パッケージベース 34 パッケージキャップ 36 サーミスタ 37 温度制御回路 38 ＬＤ電流制御回路 40 ガラス板 41 抵抗発熱体 50 ガラス板 51 抵抗発熱体 60 ペルチェ素子 61 ヒートシンク 70 第２のペルチェ素子 71 ヒートシンク 80 ガラス板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体レーザ媒質と、 この固体レーザ媒質を励起する励起光を発する半導体レ
   ーザと、 内部に光波長変換素子を含む共振器と、 前記半導体レーザを保持した第１の金属ブロックと、 前記固体レーザ媒質および共振器を保持した第２の金属
   ブロックと、 これら２つの金属ブロックを固定した支持体と、 この支持体を介して前記第２の金属ブロックの温度を所
   定値に制御する温度制御素子とを備えてなる半導体レー
   ザ励起固体レーザにおいて、 前記第１の金属ブロックに発熱素子または吸熱素子が接
   続され、 この第１の金属ブロックが、それよりも熱伝導率の低い
   部材を介して前記支持体に固定されていることを特徴と
   する半導体レーザ励起固体レーザ。
2. 【請求項２】 固体レーザ媒質と、 この固体レーザ媒質を励起する励起光を発する半導体レ
   ーザと、 内部に光波長変換素子を含む共振器と、 前記半導体レーザを保持した第１の金属ブロックと、 前記固体レーザ媒質および共振器を保持した第２の金属
   ブロックと、 これら２つの金属ブロックを固定した支持体と、 この支持体を介して前記第１の金属ブロックの温度を所
   定値に制御する温度制御素子とを備えてなる半導体レー
   ザ励起固体レーザにおいて、 前記第２の金属ブロックに発熱素子または吸熱素子が接
   続され、 この第２の金属ブロックが、それよりも熱伝導率の低い
   部材を介して前記支持体に固定されていることを特徴と
   する半導体レーザ励起固体レーザ。
3. 【請求項３】 固体レーザ媒質と、 この固体レーザ媒質を励起する励起光を発する半導体レ
   ーザと、 内部に光波長変換素子を含む共振器と、 前記半導体レーザを保持した第１の金属ブロックと、 前記固体レーザ媒質および共振器を保持した第２の金属
   ブロックと、 この第２の金属ブロックの温度を所定値に制御する温度
   制御素子とを備えてなる半導体レーザ励起固体レーザに
   おいて、 前記第１の金属ブロックに発熱素子または吸熱素子が接
   続され、 この第１の金属ブロックが、それよりも熱伝導率の低い
   部材を介して前記第２の金属ブロックに固定されている
   ことを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ。
4. 【請求項４】 固体レーザ媒質と、 この固体レーザ媒質を励起する励起光を発する半導体レ
   ーザと、 内部に光波長変換素子を含む共振器と、 前記半導体レーザを保持した第１の金属ブロックと、 前記固体レーザ媒質および共振器を保持した第２の金属
   ブロックと、 前記第１の金属ブロックの温度を所定値に制御する温度
   制御素子とを備えてなる半導体レーザ励起固体レーザに
   おいて、 前記第２の金属ブロックに発熱素子または吸熱素子が接
   続され、 この第２の金属ブロックが、それよりも熱伝導率の低い
   部材を介して前記第１の金属ブロックに固定されている
   ことを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ。