JP2000349377A - Ld励起固体レーザ装置 - Google Patents

Ld励起固体レーザ装置

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JP2000349377A
JP2000349377A JP16131899A JP16131899A JP2000349377A JP 2000349377 A JP2000349377 A JP 2000349377A JP 16131899 A JP16131899 A JP 16131899A JP 16131899 A JP16131899 A JP 16131899A JP 2000349377 A JP2000349377 A JP 2000349377A
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crystal
solid
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polarization
wavelength conversion
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JP16131899A
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English (en)
Inventor
Yutaka Kobayashi
裕 小林
Yoshifumi Yoshioka
善文 吉岡
Kimitada Tojo
公資 東條
Tomoshi Iriguchi
知史 入口
Kazuma Watanabe
一馬 渡辺
Katsuto Inagaki
勝人 稲垣
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長変換結晶を用いた半導体レーザ励起によ
る固体レーザ装置において、効率良く第二高調波を発生
できるようにする。 【解決手段】 半導体レーザLD1の偏光方向31と波
長変換結晶5の基本波の偏光方向34を一致させて配置
する。これにより、半導体レーザLD1から集光レンズ
系2を介して、a方向偏光31の励起光11が固体レー
ザ結晶3に集光され、励起された固体レーザ結晶3から
同じa方向偏光32の基本波12が、第1種位相整合に
切出された波長変換結晶5を誘起して、効率良くc方向
偏光33の第二高調波13を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LD励起固体レー
ザ装置に係わり、特に、励起用の半導体レーザと波長変
換結晶の基本波の偏光方向に関する。
【0002】
【従来の技術】固体レーザの高効率化を実現する手法と
して励起光源に半導体レーザ(LD)を用いる方法が一
般的である。LDを用いることによって、固体レーザ結
晶の吸収ピークを効率的に励起することが可能であり、
さらにLD自体の電流―光出力効率が高いため、余分な
エネルギーを必要としないなどの利点がある。青色レー
ザを実現するために、半導体レーザ(LD)と、固体レ
ーザ結晶としてNd:YAG、波長変換結晶としてKN
を使ったLD励起固体レーザ装置が知られている。図6
に従来のLD励起固体レーザ装置を示す。この装置で
は、LD41から出力された励起光(809nm)51
が、集光レンズ系42を通過し、固体レーザ結晶(N
d:YAG)43に集光される。固体レーザ結晶43に
より出力された基本波(946nm)52は、固体レー
ザ結晶43のLD側端面と出力ミラー44の凹面に、基
本波(946nm)52に対して高反射コーティングが
施されて構成された共振器R内に閉じこめられレーザ発
振に至る。この共振器R内に波長変換結晶(KN)45
を挿入することにより、基本波(946nm)52が、
波長変換結晶(KN)45から第二高調波(473n
m)53を誘発する。出力ミラー44は、基本波(94
6nm)52を反射し、第二高調波(473nm)53
を透過するようにコーティングが施されており、波長変
換結晶(KN)45からの第二高調波(473nm)5
3は、出力ミラー44を透過し外部に出力される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のLD励起固体レ
ーザ装置は以上のように構成されているが、半導体レー
ザ(LD41)光の偏光方向がa方向偏光31とする
と、固体レーザ結晶(Nd:YAG)43は等方性結晶
であり、偏光特性は持たないので、固体レーザ結晶43
からの基本波52は、LD41の偏光方向の影響を受け
て、a方向を長軸としたa方向偏光32の楕円偏光とな
るが、波長変換結晶45では一般に常光線方向36と異
常光線方向35の基本波が整合されて常光線方向36の
第二高調波を発生する。そのため楕円偏光の基本波52
の偏光方向が、波長変換結晶45の異常光線方向35と
ある傾きで入射すると変換効率が変化する。従来の装置
は波長変換結晶45の基本波の偏光方向が特に考慮され
ずに配置されているため、LD励起固体レーザ装置の効
率の良い発振特性が得られていないという問題がある。
【0004】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、励起効率及び変換効率の良い第二高調
波を放出するLD励起固体レーザ装置を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のLD励起固体レーザ装置は、半導体レーザ
素子と、その半導体レーザからの励起光により励起され
る固体レーザ結晶と、出力側に設けられた出力ミラー
と、前記固体レーザ結晶端面と前記出力ミラー面とで形
成される共振器内に設けられた波長変換結晶とからなる
LD励起固体レーザ装置において、前記半導体レーザの
偏光方向と第一種位相整合となるように切出された前記
波長変換結晶の基本波の偏光方向とが一致するように配
置した構造を備えるものである。
【0006】本発明のLD励起固体レーザ装置は上記の
ように構成されており、半導体レーザの偏光方向と第1
種位相整合となるように切出された波長変換結晶の基本
波の偏光方向を一致させるように配置することにより、
装置の励起効率および変換効率の改善されたLD励起固
体レーザ装置を得ることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明のLD励起固体レーザ装置
の一実施例を図1を参照しながら説明する。図1は本発
明の一実施例における半導体レーザ励起固体レーザ装置
の構成図である。図1において、1は固体レーザ結晶3
を励起するための半導体レーザLD、2は励起光11を
固体レーザ結晶3の端面に集光する集光レンズ系、3は
Nd:YAGからなる固体レーザ結晶、4は出力側に設
けられ基本波を反射し第二高調波を透過する出力ミラ
ー、5は946nmを基本波(異常光線)とし、473
nmを第二高調波(常光線)とする第一種位相整合可能
な角度に切出された波長変換結晶(KN)である。波長
変換結晶5は固体レーザ結晶3の端面と出力ミラー4の
凹面とで形成された共振器7内にセットされ、その波長
変換結晶5の異常光線(基本波)の偏光方向が半導体レ
ーザLD1の偏光方向と一致するように設けられてい
る。
【0008】基本的な構成は、従来と同様であり、LD
1から出力された励起光(809nm)11が、集光レ
ンズ系2を通過し、固体レーザ結晶(Nd:YAG)3
に集光される。固体レーザ結晶3により出力された基本
波(946nm)12は、固体レーザ結晶3のLD側端
面と出力ミラー4で構成された共振器7内に閉じこめら
れ、レーザ発振に至る。この共振器7内に波長変換結晶
(KN)5を挿入することにより、第二高調波(473
nm)13に変換され、出力ミラー4を透過して、出力
に至る。ここで波長変換結晶(KN)5は946nmを
基本波(異常光線)とし、473nmを第二高調波(常
光線)とする第一種位相整合可能な角度に切り出されて
いる。
【0009】図2は結晶配置と偏光方向を説明した図で
ある。レーザ光はb方向に伝搬するものとする。固体レ
ーザ結晶(Nd:YAG)21は、等方性結晶であり、
偏光特性は持たない。また、固体レーザ結晶(Nd:Y
AG)21の端面には、1064nm透過、946nm
反射、808nm透過となるようなコーティング23が
施されている。波長変換結晶(KN)22は第一種位相
整合の場合、常光線は第二高調波(473nm)、異常
光線は基本波(946nm)に相当する。LD(809
nm)1の偏光方向を31のようにa方向にとった場
合、固体レーザ結晶(Nd:YAG)21により発振し
た基本波(946nm)12の偏光方向は、LD1の偏
光方向の影響を受けて32のようにa方向を長軸とした
楕円偏光となる。この状態で、共振器7内に波長変換結
晶(KN)22を異常光線の偏光方向がa方向と一致す
るように挿入する(これをケース1とする)。この様な
配置にすると、基本波(946nm)の偏光方向は、波
長変換結晶(KN)22の異常光線の偏光方向と一致し
ているため、偏光方向は保存され34のa方向の直線偏
光となる。そのため固体レーザ結晶3による基本波発振
が効率的に行われる。また出力される第二高調波(47
3nm)の偏光方向は、33のようにc方向に偏光す
る。
【0010】図3(表1)及び、図4(表2)は、実施
例による固体レーザ出力測定例である。出力(b方向)
の測定は、図2に示した(a方向偏光)及び(c方向偏
光)については、偏光板24を挿入した状態で、(a方
向偏光+c方向偏光)については偏光板24を取り除い
た状態で測定した。また、波長変換結晶(KN)22挿
入前の基本波、波長変換結晶(KN)22挿入後の基本
波、波長変換結晶(KN)22挿入後の第二高調波につ
いて測定を行っている。図3(表1)のケース1は、本
実施例による場合である。図4(表2)のケース2は、
共振器7内に波長変換結晶(KN)22を第二高調波
(473nm)の偏光方向が33と垂直の方向になるよ
う挿入した場合である。図5は第二高調波の波長変換結
晶(KN)22による角度依存性を示したものである。
この結果から明らかなように、本実施例では第二高調波
(473nm)出力が効率よく出力される。従ってこの
構成によって高効率な波長変換が行われる半導体レーザ
励起固体レーサ装置が実現できる。
【0011】
【発明の効果】本発明のLD励起固体レーザ装置は上記
のように構成されており、第1種位相整合となるように
切出された波長変換結晶が、固体レーザ結晶(レーザ媒
質)の端面と出力ミラーとで形成される共振器内に設け
られ、半導体レーザの偏光方向と波長変換結晶の基本波
の偏光方向が一致するように配置されているので、半導
体レーザ励起光が固体レーザ結晶を励起し、基本波に依
る同じ偏光方向で波長変換結晶を誘起するので第二高調
波が効率良く発生し、装置の励起効率および変換効率の
改善されたLD励起固体レーザ装置を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のLD励起固体レーザ装置の一実施例
を示す図である。
【図2】 本発明のLD励起固体レーザ装置の結晶配置
と偏光方向を示す図である。
【図3】 本発明のLD励起固体レーザ装置の出力測定
結果を示す表である。
【図4】 本発明のLD励起固体レーザ装置の他の出力
測定結果を示す表である。
【図5】 本発明のLD励起固体レーザ装置の第二高調
波の波長変換結晶の角度依存性を示すグラフである。
【図6】 従来のLD励起固体レーザ装置を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…LD 2…集光レンズ
系 3…固体レーザ結晶 4…出力ミラー 5…波長変換結晶 7…共振器 11…励起光 12…基本波 13…第二高調波 21…固体レー
ザ結晶 22…波長変換結晶 23…コーティ
ング 24…偏光板 31…a方向偏
光 32…a方向偏光 33…c方向偏
光 34…a方向偏光 35…異常光線
方向 36…常光線方向 41…LD 42…集光レンズ系 43…固体レー
ザ結晶 44…出力ミラー 45…波長変換
結晶 51…励起光 52…基本波 53…第二高調波 R…共振器
フロントページの続き (72)発明者 東條 公資 京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会 社島津製作所内 (72)発明者 入口 知史 京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会 社島津製作所内 (72)発明者 渡辺 一馬 京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会 社島津製作所内 (72)発明者 稲垣 勝人 京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会 社島津製作所内 Fターム(参考) 5F072 AB02 AB20 JJ02 KK01 KK12 PP07 QQ02

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体レーザ素子と、その半導体レーザか
    らの励起光により励起される固体レーザ結晶と、出力側
    に設けられた出力ミラーと、前記固体レーザ結晶端面と
    前記出力ミラー面とで形成される共振器内に設けられた
    波長変換結晶とからなるLD励起固体レーザ装置におい
    て、前記半導体レーザの偏光方向と第一種位相整合とな
    るように切出された前記波長変換結晶の基本波の偏光方
    向とが一致するように配置した構造を備えることを特徴
    とするLD励起固体レーザ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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