JP2002076487A - Semiconductor laser stimulating solid-state laser - Google Patents

Semiconductor laser stimulating solid-state laser

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JP2002076487A
JP2002076487A JP2000267150A JP2000267150A JP2002076487A JP 2002076487 A JP2002076487 A JP 2002076487A JP 2000267150 A JP2000267150 A JP 2000267150A JP 2000267150 A JP2000267150 A JP 2000267150A JP 2002076487 A JP2002076487 A JP 2002076487A
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solid
laser
semiconductor laser
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state
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JP2000267150A
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Japanese (ja)
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Takashi Otsuka
尚 大塚
Yoji Okazaki
洋二 岡崎
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent noise generation by return light to a semiconductor laser. SOLUTION: This semiconductor laser stimulating solid-state laser for solid- state laser medium 13 by a laser beam L1 generated from the semiconductor laser 11 is provided with a photodetector 33 for detecting at least a part of the outputted laser beam L3 and an APC circuit 34 for controlling the driving current of the semiconductor laser 11 so as to fix the output of the laser beam L3 based on the output signal S1 of the photodetector 33. Then, the driving frequency of the APC circuit 34 is turned higher than the frequency of noise by the return light to the semiconductor laser 11.

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、固体レーザー媒質
を半導体レーザーから発せられたレーザービームによっ
て励起する半導体レーザー励起固体レーザーに関し、特
に詳細には、半導体レーザーへの戻り光によるノイズ発
生を防止するようにした半導体レーザー励起固体レーザ
ーに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser-excited solid-state laser that excites a solid-state laser medium with a laser beam emitted from a semiconductor laser, and more particularly, to the prevention of noise due to light returning to the semiconductor laser. The present invention relates to a semiconductor laser pumped solid-state laser as described above.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば特開平7−302946号公報に
示されるように、ネオジウム等の希土類が添加された固
体レーザー媒質を半導体レーザー(レーザーダイオー
ド)等によって励起する半導体レーザー励起固体レーザ
ーが公知となっている。この種の半導体レーザー励起固
体レーザーにおいては、より短波長のレーザービームを
得るために、その共振器内に非線形光学結晶を配置し
て、固体レーザービームを第2高調波や和周波等に波長
変換することも広く行なわれている。
2. Description of the Related Art As disclosed in, for example, JP-A-7-302946, a semiconductor laser-excited solid-state laser for exciting a solid-state laser medium to which a rare earth element such as neodymium is added by a semiconductor laser (laser diode) is known. ing. In this type of semiconductor laser-excited solid-state laser, in order to obtain a shorter-wavelength laser beam, a nonlinear optical crystal is placed in the resonator, and the solid-state laser beam is converted into a second harmonic, a sum frequency, etc. Is also widely practiced.

【0003】ところで、従来の半導体レーザー励起固体
レーザーにおいては、いわゆる戻り光、つまり固体レー
ザー媒質の端面等で反射して半導体レーザーに戻る励起
光のために半導体レーザーの発振が不安定になり、その
発振ビームの強度や発振波長が揺らいで、ノイズ(出力
変動も含む)が生じるという問題が認められていた。こ
の半導体レーザー励起固体レーザーが例えば光走査記録
装置の記録光源として用いられる場合は、上記ノイズの
ために記録画像に濃度ムラが生じてしまう。
In a conventional semiconductor laser-pumped solid-state laser, oscillation of the semiconductor laser becomes unstable due to so-called return light, that is, pumping light that is reflected by an end face of the solid-state laser medium and returns to the semiconductor laser. A problem has been recognized that noise (including output fluctuation) occurs due to fluctuations in the intensity and oscillation wavelength of the oscillation beam. When the semiconductor laser-excited solid-state laser is used, for example, as a recording light source of an optical scanning recording apparatus, the noise causes unevenness in the density of a recorded image.

【0004】この戻り光ノイズを抑制するために、従
来、励起光源である半導体レーザーと戻り光の発生源と
なる例えば固体レーザー媒質等の光学部材との間に、例
えば波長板等から構成されて半導体レーザー光の偏光を
回転させるアイソレータを挿入することが提案されてい
る。
In order to suppress this return light noise, a wavelength plate or the like is conventionally provided between a semiconductor laser as an excitation light source and an optical member such as a solid laser medium as a source of return light. It has been proposed to insert an isolator for rotating the polarization of semiconductor laser light.

【0005】また、特開平5−343770号公報や特
願平10−163614号明細書に示されるように、励
起光源である半導体レーザーを、その光軸が固体レーザ
ー共振器の光軸とずれた状態に配設することも考えられ
ている。
Further, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-343770 and Japanese Patent Application No. 10-163614, the optical axis of a semiconductor laser as an excitation light source is shifted from the optical axis of a solid-state laser resonator. It is also considered to be arranged in a state.

【0006】さらには、特願平5−301437号明細
書に示されるように、半導体レーザーの端面反射率を比
較的高くして戻り光の影響を低減することも考えられて
いる。
Further, as disclosed in Japanese Patent Application No. 5-301,037, it has been considered to reduce the influence of return light by making the end face reflectivity of a semiconductor laser relatively high.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のアイソ
レータを用いる半導体レーザー励起固体レーザーにおい
ては、高価なアイソレータが必要であるため装置コスト
が大幅に上昇し、また、装置の大型化が避けられないと
いう問題も認められる。さらにこの構成においては、戻
り光を発生させる光学部材が複屈折性を持っている場
合、反射面によって偏光方向が異なるために、反射面か
らの戻り光の影響を全て取り除くことは困難となってい
る。
However, in the case of a solid-state laser pumped with a semiconductor laser using the above-mentioned isolator, an expensive isolator is required, so that the cost of the apparatus is greatly increased, and an increase in the size of the apparatus is inevitable. The problem is also recognized. Furthermore, in this configuration, when the optical member that generates the return light has birefringence, the polarization direction differs depending on the reflection surface, so it is difficult to remove all the effects of the return light from the reflection surface. I have.

【0008】一方、半導体レーザーを、その光軸が固体
レーザー共振器の光軸とずれた状態に配設してなる半導
体レーザー励起固体レーザーにおいては、ノイズ抑制の
効果をより確実にするために、上記両光軸のズレを大き
く設定する必要がある。しかしそのようにすると、固体
レーザー媒質内での半導体レーザービームと固体レーザ
ービームとのモードマッチングが悪化し、出力および効
率が低下すると同時に、ビーム品質が悪化するという問
題も認められる。とりわけ、高出力化のためにブロード
ガイドの高出力半導体レーザーを励起光源として用いた
半導体レーザー励起固体レーザーにあっては、励起光の
ビーム径が大きいことから、上記モードマッチングを改
善するのは非常に困難となっていた。
On the other hand, in a semiconductor laser pumped solid-state laser in which a semiconductor laser is disposed with its optical axis deviated from the optical axis of a solid-state laser resonator, in order to more reliably suppress noise, It is necessary to set a large deviation between the two optical axes. However, in this case, the mode matching between the semiconductor laser beam and the solid-state laser beam in the solid-state laser medium is deteriorated, and the output and the efficiency are reduced, and at the same time, the beam quality is deteriorated. In particular, in the case of a solid-state laser pumped solid-state laser using a high-output semiconductor laser of a broad guide as an excitation light source for high output, the mode matching is extremely difficult to improve because the beam diameter of the excitation light is large. Was difficult.

【0009】そこで上記両光軸のズレを、モードマッチ
ングの悪化を招かない程度に比較的小さく設定すると、
その場合は、戻り光ノイズの発生を十分に抑制すること
ができず、具体的には、最低でも2%程度の戻り光ノイ
ズが発生してしまう(このノイズ量は、上記アイソレー
タを用いる場合も大体同様である)。
Therefore, if the deviation between the two optical axes is set relatively small so as not to cause deterioration of the mode matching,
In this case, the generation of the return light noise cannot be sufficiently suppressed. Specifically, at least about 2% of the return light noise is generated. Generally the same).

【0010】さらに、半導体レーザーの端面反射率を比
較的高くする場合は、この端面反射率が高いことに伴っ
て、半導体レーザー内部の光密度および駆動電流値が上
昇し、特に高出力の半導体レーザーにあっては寿命、信
頼性が悪化するという問題が認められていた。
Further, when the end face reflectivity of the semiconductor laser is made relatively high, the light density and the drive current value inside the semiconductor laser increase due to the high end face reflectivity. However, the problem that the life and reliability are deteriorated has been recognized.

【0011】本発明は上述の事情に鑑みて、装置コスト
の上昇や装置の大型化を招くことなく、半導体レーザー
への戻り光によるノイズ発生を確実に防止できる半導体
レーザー励起固体レーザーを提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a semiconductor laser-excited solid-state laser capable of reliably preventing noise from being generated by return light to a semiconductor laser without increasing the cost of the apparatus or increasing the size of the apparatus. With the goal.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザー励起固体レーザーは、固体レーザー媒質と、この固
体レーザー媒質を励起する励起光を発する半導体レーザ
ーと、出力されるレーザービームの少なくとも一部を検
出する光検出器と、この光検出器の出力信号に基づい
て、前記レーザービームの出力を一定化するように前記
半導体レーザーの駆動電流を制御するAPC(Automati
c Power Control)回路とを備えた半導体レーザー励起
固体レーザーにおいて、APC回路の駆動周波数が、半
導体レーザーへの戻り光によるノイズの周波数よりも高
く設定されていることを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided a solid-state laser excited by a solid-state laser, a solid-state laser medium, a semiconductor laser emitting excitation light for exciting the solid-state laser medium, and at least a part of an output laser beam. And an APC (Automati Detector) that controls a driving current of the semiconductor laser based on an output signal of the photodetector so as to stabilize an output of the laser beam.
c power control) circuit, wherein the driving frequency of the APC circuit is set to be higher than the frequency of noise due to return light to the semiconductor laser.

【0013】なお本発明において、固体レーザー媒質と
してはNd:YVO結晶が好適に用いられる。また
APC回路の駆動周波数は、10kHz以上に設定される
のが望ましい。
In the present invention, a Nd: YVO 4 crystal is preferably used as the solid-state laser medium. The driving frequency of the APC circuit is desirably set to 10 kHz or more.

【0014】また本発明は、励起用半導体レーザーの出
力が1W以上である半導体レーザー励起固体レーザーに
対して適用されるのが好ましい。
Further, the present invention is preferably applied to a semiconductor laser-excited solid-state laser in which the output of the semiconductor laser for excitation is 1 W or more.

【0015】一方本発明は、前述した波長変換を行なう
構成を有する半導体レーザー励起固体レーザーに対して
も適用可能である。その場合、本発明の半導体レーザー
励起固体レーザーは、固体レーザー共振器内に固体レー
ザー発振光を波長変換する非線形光学結晶が配され、こ
の非線形光学結晶による波長変換波を前記光検出器によ
り検出して、該波長変換波の出力を一定化するように構
成される。すなわち、本発明の半導体レーザー励起固体
レーザーにおいて光検出器により検出されるレーザービ
ームとは、固体レーザーの発振光そのものだけではな
く、上述のような波長変換波も含むものである。
On the other hand, the present invention is also applicable to a semiconductor laser-excited solid-state laser having a configuration for performing the above-described wavelength conversion. In that case, the semiconductor laser pumped solid-state laser of the present invention is provided with a nonlinear optical crystal for wavelength-converting solid-state laser oscillation light in a solid-state laser resonator, and detects a wavelength-converted wave by the nonlinear optical crystal with the photodetector. Thus, the output of the wavelength converted wave is configured to be constant. That is, the laser beam detected by the photodetector in the semiconductor laser-excited solid-state laser of the present invention includes not only the oscillation light of the solid-state laser itself but also the above-mentioned wavelength-converted wave.

【0016】さらに本発明の半導体レーザー励起固体レ
ーザーにおいては、前述したように励起用半導体レーザ
ーが、その光軸が固体レーザー共振器の光軸とずれた状
態に配設されるのが望ましい。
Further, in the semiconductor laser-pumped solid-state laser of the present invention, as described above, it is desirable that the pumping semiconductor laser is disposed such that its optical axis is shifted from the optical axis of the solid-state laser resonator.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明の半導体レーザー励起固体レーザ
ーにおいては、APC回路の駆動周波数が、半導体レー
ザーへの戻り光によるノイズの周波数よりも高く設定さ
れていることにより、戻り光ノイズを十分に抑制でき
る。具体的に、戻り光ノイズの立上がり速度は一般に最
高でも10kHz未満程度であるので、APC回路の駆動
周波数を10kHz以上に設定しておけば戻り光ノイズを
十分に抑制可能であり、前述したように従来は2%程度
のノイズの発生が避けられなかったのに対し、本発明に
よればそれを0.2%程度まで低減することができる。
In the semiconductor laser pumped solid-state laser of the present invention, the driving frequency of the APC circuit is set to be higher than the frequency of the noise due to the return light to the semiconductor laser, so that the return light noise is sufficiently suppressed. it can. Specifically, the rising speed of the return light noise is generally less than about 10 kHz at the maximum. Therefore, if the drive frequency of the APC circuit is set to 10 kHz or more, the return light noise can be sufficiently suppressed. Conventionally, the generation of noise of about 2% was unavoidable, but according to the present invention, it can be reduced to about 0.2%.

【0018】以上の効果は、励起用半導体レーザーの端
面反射率、つまりチップ端面の反射率を比較的低くした
場合にも得られるものであり、よって、戻り光ノイズ対
策のためにこの半導体レーザーの端面反射率を高くする
必要がなくなる。そうであれば、寿命、信頼性を損なう
ことなく半導体レーザーの出力を1W以上程度まで上げ
ることができ、ひいては、半導体レーザー励起固体レー
ザーの出力および信頼性の向上を実現できる。
The above effects can be obtained even when the reflectivity of the end face of the semiconductor laser for excitation, that is, the reflectivity of the end face of the chip is made relatively low. It is not necessary to increase the end face reflectance. In that case, the output of the semiconductor laser can be increased to about 1 W or more without impairing the life and reliability, and the output and reliability of the semiconductor laser pumped solid-state laser can be improved.

【0019】上述のように戻り光ノイズを十分に抑制で
きれば、励起用半導体レーザーの光軸と固体レーザー共
振器の光軸とを互いにずらした構成においては、この光
軸のズレ量を少なくすることができ、それにより、前述
したモードマッチングの悪化を最少限に抑えることがで
き、高いビーム品質を確保できるようになる。
If the return light noise can be sufficiently suppressed as described above, in a configuration in which the optical axis of the semiconductor laser for excitation and the optical axis of the solid-state laser resonator are shifted from each other, the amount of deviation of the optical axis should be reduced. Accordingly, the deterioration of the mode matching described above can be minimized, and high beam quality can be ensured.

【0020】なお、固体レーザー媒質として従来より広
範に用いられて来たNd:YAG結晶等は、蛍光寿命が
比較的長いことから、その応答速度はせいぜい数kHz
にとどまっている。そのような固体レーザー媒質を用い
たのでは、上記APC回路の駆動周波数を10kHz以上
に設定しても、固体レーザー媒質の応答が追随できなく
なる。
The response speed of a Nd: YAG crystal or the like, which has been widely used as a solid-state laser medium, is at most several kHz because its fluorescence lifetime is relatively long.
Stays on. If such a solid-state laser medium is used, the response of the solid-state laser medium cannot follow the drive frequency of the APC circuit even if it is set to 10 kHz or more.

【0021】それに対してNd:YVO結晶は蛍光
寿命が短く、その応答速度は数十kHzと十分に高速で
ある。そこで固体レーザー媒質としてこのNd:YVO
結晶を用いれば、上述の10kHz以上の駆動周波数に
も追随可能となり、APC動作が正常になされて戻り光
ノイズが抑制されるようになる。
On the other hand, the Nd: YVO 4 crystal has a short fluorescence lifetime, and its response speed is as fast as several tens of kHz. Therefore, this Nd: YVO is used as a solid laser medium.
If four crystals are used, it is possible to follow the above-mentioned driving frequency of 10 kHz or more, so that the APC operation is normally performed and the return light noise is suppressed.

【0022】また本発明の半導体レーザー励起固体レー
ザーは、APC回路の駆動周波数を特定しただけで戻り
光ノイズを抑制できるものであって、特別高価な手段や
複雑な手段を必要とするものではないので、装置コスト
の上昇や装置の大型化を招くことはない。
Further, the semiconductor laser-pumped solid-state laser of the present invention can suppress return light noise only by specifying the driving frequency of the APC circuit, and does not require special expensive means or complicated means. Therefore, there is no increase in the cost of the apparatus or increase in the size of the apparatus.

【0023】[0023]

【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、本発明の一つの実
施形態である半導体レーザー励起固体レーザー(以下、
単に固体レーザーという)の平面形状と回路構成を示す
ものであり、図2はその一部破断側面図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a semiconductor laser-pumped solid-state laser (hereinafter, referred to as one embodiment) of the present invention.
FIG. 2 is a partially cut-away side view showing a planar shape and a circuit configuration of a solid-state laser).

【0024】本実施形態の固体レーザーは、励起光とし
てのレーザービームL1を発するチップ状態の半導体レー
ザー11と、発散光である上記レーザービームL1を集光す
る例えば屈折率分布型ロッドレンズ等からなる集光レン
ズ12と、ネオジウム(Nd)がドープされた固体レーザ
ー媒質であるYVO結晶(以下、Nd:YVO
晶という)13と、このNd:YVO結晶13の前方側
(図中右方側)に配された共振器ミラー14と、この共振
器ミラー14とNd:YVO結晶13との間に配された
KNbO結晶(以下、KN結晶という)15とを有し
ている。
The solid-state laser of this embodiment is used as excitation light.
Semiconductor laser that emits all laser beams L1
And the laser beam L1 which is divergent light.
Focusing lens composed of a gradient index rod lens
And a solid-state laser doped with neodymium (Nd)
-YVO as a medium4Crystal (hereinafter, Nd: YVO)4 Conclusion
13) and this Nd: YVO4Front side of crystal 13
(The right side in the figure) and the resonator mirror 14
Mirror 14 and Nd: YVO4Arranged between crystal 13
KNbO3Crystal (hereinafter referred to as KN crystal) 15
ing.

【0025】半導体レーザー11としては、波長 809nm
のレーザービームL1を発するものが用いられている。N
d:YVO結晶13は入射したレーザービームL1によ
ってネオジウムイオンが励起されて、波長1064nmの光
を発する。Nd:YVO結晶13の励起光入射側の端面
13aには、波長1064nmの光は良好に反射させ(反射率
99.9%以上)、波長 809nmの励起用レーザービームL1
は良好に透過させる(透過率99%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1064nmの光は良好に反射させ下記の波長 532
nmの光は透過させるコーティングが施されている。
The wavelength of the semiconductor laser 11 is 809 nm.
Which emits the laser beam L1 of the laser beam. N
The d: YVO 4 crystal 13 emits light having a wavelength of 1064 nm when neodymium ions are excited by the incident laser beam L1. End face of Nd: YVO 4 crystal 13 on excitation light incident side
At 13a, light having a wavelength of 1064 nm is well reflected (reflectance
99.9%), 809 nm wavelength excitation laser beam L1
Has a coating that allows good transmission (transmittance of 99% or more). On the other hand, light having a wavelength of 1064 nm is reflected well on the mirror surface 14a of the resonator mirror 14 and has the following wavelength 532 nm.
A coating for transmitting light of nm is provided.

【0026】本例においては、Nd:YVO結晶13
と共振器ミラー14とによってファブリー・ペロー型共振
器が構成され、波長1064nmの光は上記各面13a、14a
間に閉じ込められてレーザー発振を引き起こし、こうし
て発生したレーザービームL2はKN結晶15により波長が
1/2すなわち 532nmの第2高調波L3に変換され、主
にこの第2高調波L3が共振器ミラー14から出射する。
In this example, the Nd: YVO 4 crystal 13
And a resonator mirror 14 constitute a Fabry-Perot resonator, and light having a wavelength of 1064 nm is emitted from the surfaces 13a and 14a.
The laser beam L2 is confined in between and causes laser oscillation. The laser beam L2 thus generated is converted by the KN crystal 15 into a second harmonic L3 having a wavelength of 1/2, that is, 532 nm, and the second harmonic L3 is mainly converted into a resonator mirror. Emitted from 14.

【0027】半導体レーザー11および集光レンズ12はホ
ルダー20に固定され、このホルダー20が基準板22に固定
されている。この基準板22は、熱伝導率が高くて温度勾
配が生じ難い銅等からなり、装置載置面26上に固定され
たペルチェ素子24の上に固定されている。また、温度検
出用のサーミスタ40が基準板22に固定されている。この
サーミスタ40は、半導体レーザー11および集光レンズ12
の温度を検出するものであり、その出力は温度制御回路
42に入力される。温度制御回路42はフィードバック型の
温度制御回路であり、ペルチェ素子24を駆動制御するこ
とにより、半導体レーザー11および集光レンズ12をシー
ケンスコントローラ45により設定される基準温度T1に保
つ。
The semiconductor laser 11 and the condenser lens 12 are fixed to a holder 20, and the holder 20 is fixed to a reference plate 22. The reference plate 22 is made of copper or the like that has a high thermal conductivity and does not easily cause a temperature gradient, and is fixed on a Peltier element 24 fixed on the device mounting surface 26. Further, a thermistor 40 for temperature detection is fixed to the reference plate 22. The thermistor 40 includes a semiconductor laser 11 and a condenser lens 12.
The temperature is detected by the temperature control circuit.
Entered in 42. The temperature control circuit 42 is a feedback-type temperature control circuit, and drives and controls the Peltier element 24 to maintain the semiconductor laser 11 and the condenser lens 12 at the reference temperature T1 set by the sequence controller 45.

【0028】一方、上記共振器の一部を構成するNd:
YVO結晶13、KN結晶15および共振器ミラー14は
別のホルダー21に固定され、このホルダー21が別の基準
板23に固定されている。この基準板23も、熱伝導率が高
くて温度勾配が生じ難い銅等からなり、装置載置面26上
に固定された別のペルチェ素子25の上に固定されてい
る。また、温度検出用のサーミスタ41が別の基準板23に
固定されている。このサーミスタ41は共振器部分の温度
を検出するものであり、その出力は温度制御回路43に入
力される。温度制御回路43はフィードバック型の温度制
御回路であり、ペルチェ素子25を駆動制御することによ
り、共振器部分をシーケンスコントローラ45により設定
される基準温度T2に保つ。
On the other hand, Nd:
The YVO 4 crystal 13, the KN crystal 15, and the resonator mirror 14 are fixed to another holder 21, and this holder 21 is fixed to another reference plate 23. The reference plate 23 is also made of copper or the like that has a high thermal conductivity and hardly causes a temperature gradient, and is fixed on another Peltier element 25 fixed on the device mounting surface 26. Further, a thermistor 41 for temperature detection is fixed to another reference plate 23. The thermistor 41 detects the temperature of the resonator, and its output is input to the temperature control circuit 43. The temperature control circuit 43 is a feedback-type temperature control circuit, and drives and controls the Peltier element 25 to maintain the resonator at the reference temperature T2 set by the sequence controller 45.

【0029】次に、固体レーザー出力のAPCについて
説明する。装置載置面26上には基準板22、23およびペル
チェ素子24、25とは別体にしてホルダー30が固定され、
このホルダー30にはダイクロイック・フィルター31およ
び部分透過ミラー32が固定されている。ダイクロイック
・フィルター31は、第2高調波L3とともに共振器ミラー
14から出射した微弱なレーザービームL1およびレーザー
ビームL2をカットする。そして第2高調波L3の進行方向
に対して傾けて配された部分透過ミラー32は、第2高調
波L3の大半は使用光L3Aとして透過させる一方、一部を
検出光L3Bとして反射させる。なおホルダー30には、部
分透過ミラー32によって分岐される前の第2高調波L3お
よび、分岐された後の検出光L3Bを通過させるための孔
30aが形成されている。
Next, the solid-state laser output APC will be described. On the device mounting surface 26, a holder 30 is fixed separately from the reference plates 22, 23 and the Peltier elements 24, 25,
A dichroic filter 31 and a partially transmitting mirror 32 are fixed to the holder 30. The dichroic filter 31 is a resonator mirror with the second harmonic L3.
The weak laser beams L1 and L2 emitted from 14 are cut. The partial transmission mirror 32 arranged at an angle to the traveling direction of the second harmonic L3 transmits most of the second harmonic L3 as the use light L3A, and reflects part of the second harmonic L3 as the detection light L3B. The holder 30 has a hole for passing the second harmonic L3 before being branched by the partially transmitting mirror 32 and the detection light L3B after being branched.
30a are formed.

【0030】上記検出光L3Bは基準板23の上に固定され
たAPC用光検出器33によって検出され、その出力信号
S1はAPC回路34に入力される。APC回路34は、シー
ケンスコントローラ45により設定される基準値R1に該出
力信号S1が安定するように、半導体レーザー11の駆動電
流を制御する。これにより、レーザービームL1の光出力
が制御されて、第2高調波L3の出力が一定値に安定する
ようになる。
The detection light L3B is detected by an APC photodetector 33 fixed on the reference plate 23, and its output signal
S1 is input to the APC circuit 34. The APC circuit 34 controls the drive current of the semiconductor laser 11 so that the output signal S1 is stabilized at the reference value R1 set by the sequence controller 45. As a result, the optical output of the laser beam L1 is controlled, and the output of the second harmonic L3 is stabilized at a constant value.

【0031】ここで、励起光であるレーザービームL1が
Nd:YVO結晶13の端面等で反射して半導体レー
ザー11に戻ると、半導体レーザー11の発振が不安定にな
り、その発振ビームの強度や発振波長が揺らいで、ノイ
ズ(出力変動も含む)が生じる。このノイズすなわち戻
り光ノイズの立上がり速度は、一般に最高でも10kHz
未満程度である。一方APC回路34の駆動周波数は、上
記戻り光ノイズの立上がり速度より高速の10kHzとさ
れている。それにより本実施形態では、戻り光ノイズ量
を0.2%に抑えることができた。
Here, when the laser beam L1 as the excitation light is reflected on the end face of the Nd: YVO 4 crystal 13 and returns to the semiconductor laser 11, the oscillation of the semiconductor laser 11 becomes unstable, and the intensity of the oscillation beam becomes unstable. And the oscillation wavelength fluctuates, causing noise (including output fluctuation). The rising speed of this noise, that is, the return light noise is generally at most 10 kHz.
Less than about. On the other hand, the driving frequency of the APC circuit 34 is set to 10 kHz, which is higher than the rising speed of the return light noise. As a result, in this embodiment, the amount of return light noise can be suppressed to 0.2%.

【0032】先に述べた通り、戻り光ノイズを抑制する
従来の方法では、戻り光ノイズ量を2%以下まで低減さ
せることは困難であったことに鑑みれば、本発明による
戻り光ノイズ抑制の効果は非常に顕著であると言える。
As described above, in the conventional method for suppressing the return light noise, it is difficult to reduce the return light noise amount to 2% or less. The effect can be said to be very significant.

【0033】またNd:YVO結晶13は蛍光寿命が
短く、その応答速度は数十kHzと十分に高速である。
固体レーザー媒質としてこのNd:YVO結晶13を
用いていることにより、上述の10kHz以上の駆動周波
数にも追随可能となり、APC動作が正常になされて戻
り光ノイズが確実に抑制される。
The Nd: YVO 4 crystal 13 has a short fluorescence lifetime and a sufficiently high response speed of several tens of kHz.
By using the Nd: YVO 4 crystal 13 as the solid-state laser medium, it is possible to follow the above-mentioned driving frequency of 10 kHz or more, and the APC operation is normally performed, and the return light noise is reliably suppressed.

【0034】なお本実施形態において半導体レーザー11
は、図2に示される通り、その光軸が固体レーザーの共
振器の光軸に対して上方にずれた状態に配設されてい
る。このようにしても戻り光ノイズを抑制する効果が得
られるが、この効果を顕著に得ようとして上記両光軸の
ズレ量を余りに大きくすると、Nd:YVO結晶13
内での半導体レーザービームL1と固体レーザービームL2
とのモードマッチングが悪化し、出力および効率が低下
すると同時に、ビーム品質が悪化する。
In this embodiment, the semiconductor laser 11
As shown in FIG. 2, the optical axis is disposed in a state where its optical axis is shifted upward with respect to the optical axis of the resonator of the solid-state laser. Although the effect of suppressing the return light noise can be obtained in this manner, if the deviation amount between the two optical axes is excessively increased in order to obtain this effect remarkably, the Nd: YVO 4 crystal 13
Semiconductor laser beam L1 and solid state laser beam L2
And the output and efficiency are reduced, and at the same time, the beam quality is deteriorated.

【0035】しかし本実施形態では、APC回路34の駆
動周波数の設定のみによって戻り光ノイズ量を低減可能
となっているから、上記両光軸のズレ量を余りに大きく
する必要はなく、そこで、上記モードマッチングの悪化
を回避可能となる。
However, in the present embodiment, the amount of return light noise can be reduced only by setting the driving frequency of the APC circuit 34. Therefore, it is not necessary to make the amount of deviation between the two optical axes too large. Deterioration of mode matching can be avoided.

【0036】なお、戻り光ノイズ対策のために半導体レ
ーザー11の端面反射率、つまりチップ端面の反射率を比
較的高く設定して、該半導体レーザー11の出力を1W以
上程度まで上げると、前述した通り、半導体レーザー内
部の光密度および駆動電流値が上昇して、その寿命およ
び信頼性が悪化することがある。しかし本実施形態にお
いて半導体レーザー11の端面反射率は、25%以下と比較
的低く設定されている。つまり、戻り光ノイズ対策をA
PC回路34の駆動周波数の設定によって行なっているの
で、この端面反射率をさほど高くする必要がない。そう
であれば、上記寿命および信頼性の悪化という問題を招
くことがない。
It should be noted that if the reflectivity of the end face of the semiconductor laser 11, that is, the reflectivity of the end face of the chip, is set to be relatively high to prevent return light noise, and the output of the semiconductor laser 11 is increased to about 1 W or more, as described above. As a result, the light density and the drive current value inside the semiconductor laser are increased, and the life and reliability thereof may be deteriorated. However, in the present embodiment, the end face reflectance of the semiconductor laser 11 is set to a relatively low value of 25% or less. In other words, A
Since this is performed by setting the drive frequency of the PC circuit 34, it is not necessary to increase the end face reflectance so much. In that case, the problems of the above-mentioned life and reliability deterioration do not occur.

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

【図1】本発明の一実施形態による半導体レーザー励起
固体レーザーの概略平面図
FIG. 1 is a schematic plan view of a semiconductor laser pumped solid-state laser according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の半導体レーザー励起固体レーザーの要部
を示す一部破断側面図
FIG. 2 is a partially cutaway side view showing a main part of the semiconductor laser pumped solid-state laser of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

L1 レーザービーム(励起光) L2 固体レーザービーム L3 第2高調波 11 半導体レーザー 12 集光レンズ 13 Nd:YVO結晶 14 共振器ミラー 15 KN結晶 20,21 ホルダー 22,23 基準板 24,25 ペルチェ素子 26 装置載置面 30 ホルダー 31 ダイクロイック・フィルター 31a、31b ダイクロイック・フィルターの光通過端
面 32 部分透過ミラー 33 APC用光検出器 34 APC回路 40,41 サーミスタ 42,43 温度制御回路 45 シーケンスコントローラ
L1 Laser beam (excitation light) L2 Solid laser beam L3 Second harmonic 11 Semiconductor laser 12 Condensing lens 13 Nd: YVO 4 crystal 14 Resonator mirror 15 KN crystal 20,21 Holder 22,23 Reference plate 24,25 Peltier element 26 Device mounting surface 30 Holder 31 Dichroic filter 31a, 31b Light passing end face of dichroic filter 32 Partially transmitting mirror 33 APC photodetector 34 APC circuit 40,41 Thermistor 42,43 Temperature control circuit 45 Sequence controller

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2K002 AB12 CA02 HA20 5F072 AB20 HH02 JJ05 KK01 KK12 KK15 KK30 PP07 QQ02 TT15 TT28 TT29 5F073 AB27 BA09 EA27 FA25 FA30 GA02 GA12 GA14 GA23  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2K002 AB12 CA02 HA20 5F072 AB20 HH02 JJ05 KK01 KK12 KK15 KK30 PP07 QQ02 TT15 TT28 TT29 5F073 AB27 BA09 EA27 FA25 FA30 GA02 GA12 GA14 GA23

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体レーザー媒質と、 この固体レーザー媒質を励起する励起光を発する半導体
レーザーと、 出力されるレーザービームの少なくとも一部を検出する
光検出器と、 この光検出器の出力信号に基づいて、前記レーザービー
ムの出力を一定化するように前記半導体レーザーの駆動
電流を制御するAPC回路とを備えた半導体レーザー励
起固体レーザーにおいて、 前記APC回路の駆動周波数が、前記半導体レーザーへ
の戻り光によるノイズの周波数よりも高く設定されてい
ることを特徴とする半導体レーザー励起固体レーザー。
1. A solid-state laser medium, a semiconductor laser emitting excitation light for exciting the solid-state laser medium, a photodetector for detecting at least a part of an output laser beam, and an output signal of the photodetector. A semiconductor laser-excited solid-state laser comprising: an APC circuit that controls a drive current of the semiconductor laser so as to stabilize the output of the laser beam. The drive frequency of the APC circuit returns to the semiconductor laser. A semiconductor laser-pumped solid-state laser, wherein the frequency is set higher than the frequency of noise due to light.
【請求項2】 前記固体レーザー媒質がNd:YVO
結晶であることを特徴とする請求項1記載の半導体
レーザー励起固体レーザー。
2. The method according to claim 1, wherein the solid-state laser medium is Nd: YVO.
2. The semiconductor laser-pumped solid-state laser according to claim 1, wherein the semiconductor laser is four crystals.
【請求項3】 前記APC回路の駆動周波数が10kHz
以上とされていることを特徴とする請求項1または2記
載の半導体レーザー励起固体レーザー。
3. The driving frequency of the APC circuit is 10 kHz.
The semiconductor laser-pumped solid-state laser according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】 前記半導体レーザーの出力が1W以上で
あることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載
の半導体レーザー励起固体レーザー。
4. The semiconductor laser pumped solid-state laser according to claim 1, wherein an output of said semiconductor laser is 1 W or more.
【請求項5】 固体レーザー共振器内に固体レーザー発
振光を波長変換する非線形光学結晶が配され、 この非線形光学結晶による波長変換波を前記光検出器に
より検出して、該波長変換波の出力を一定化するように
構成されていることを特徴とする請求項1から4いずれ
か1項記載の半導体レーザー励起固体レーザー。
5. A nonlinear optical crystal for wavelength-converting solid-state laser oscillation light is provided in a solid-state laser resonator. A wavelength-converted wave by the nonlinear optical crystal is detected by the photodetector, and an output of the wavelength-converted wave is output. 5. The semiconductor laser-excited solid-state laser according to claim 1, wherein the solid-state laser is configured to make constant.
【請求項6】 前記半導体レーザーが、その光軸が固体
レーザー共振器の光軸とずれた状態に配設されているこ
とを特徴とする請求項1から5いずれか1項記載の半導
体レーザー励起固体レーザー。
6. The semiconductor laser pump according to claim 1, wherein the semiconductor laser is arranged so that its optical axis is shifted from the optical axis of the solid-state laser resonator. Solid state laser.
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