JP2002344049A - レーザーダイオード励起固体レーザー - Google Patents
レーザーダイオード励起固体レーザーInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 紫外光を連続発振させることができる高効
率、高出力、低コストのレーザーダイオード励起固体レ
ーザーを得る。 【解決手段】 希土類元素イオンのうち少なくともＨｏ
３＋が添加された固体レーザー結晶14を、ＧａＮ系レー
ザーダイオード11から発せられたレーザービーム10によ
って励起し、そのとき固体レーザー結晶14における ５
Ｓ２ → ５Ｉ ７ の遷移によって発生した固体レーザ
ービーム20を光波長変換素子16に通して紫外域の第２高
調波21等に波長変換する。
率、高出力、低コストのレーザーダイオード励起固体レ
ーザーを得る。 【解決手段】 希土類元素イオンのうち少なくともＨｏ
３＋が添加された固体レーザー結晶14を、ＧａＮ系レー
ザーダイオード11から発せられたレーザービーム10によ
って励起し、そのとき固体レーザー結晶14における ５
Ｓ２ → ５Ｉ ７ の遷移によって発生した固体レーザ
ービーム20を光波長変換素子16に通して紫外域の第２高
調波21等に波長変換する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体レーザー結晶
をレーザーダイオード（半導体レーザー）によって励起
するレーザーダイオード励起固体レーザーに関し、特に
詳細には、紫外光を得るように構成されたレーザーダイ
オード励起固体レーザーに関するものである。
をレーザーダイオード（半導体レーザー）によって励起
するレーザーダイオード励起固体レーザーに関し、特に
詳細には、紫外光を得るように構成されたレーザーダイ
オード励起固体レーザーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば紫外線リソグラフィーや、レーザ
ー励起による生体細胞の蛍光分析等においては、紫外域
で連続発振する高効率、高出力のレーザーが求められて
いる。
ー励起による生体細胞の蛍光分析等においては、紫外域
で連続発振する高効率、高出力のレーザーが求められて
いる。
【０００３】そのような紫外レーザーの一つとして、Ｉ
ｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからなる
活性層を有するＧａＮ系の半導体レーザーが知られてい
る。このＧａＮ系の半導体レーザーとしては、近時、発
振波長400 ｎｍ、出力数ｍＷで連続１０００時間発振す
るものも提供されている。
ｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからなる
活性層を有するＧａＮ系の半導体レーザーが知られてい
る。このＧａＮ系の半導体レーザーとしては、近時、発
振波長400 ｎｍ、出力数ｍＷで連続１０００時間発振す
るものも提供されている。
【０００４】また、非線形光学結晶を用いたＳＨＧ（第
２高調波発生）あるいはＴＨＧ（第３高調波発生）によ
り発振光を短波長化して、波長400 ｎｍ以下の紫外域の
レーザービームを得る波長変換固体レーザーも知られて
いる。
２高調波発生）あるいはＴＨＧ（第３高調波発生）によ
り発振光を短波長化して、波長400 ｎｍ以下の紫外域の
レーザービームを得る波長変換固体レーザーも知られて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしＧａＮ系の半導
体レーザーにおいては、現状、多くの用途で求められる
単一横モード発振で100 ｍＷ以上の出力を得ることは困
難となっている。また波長380 ｎｍ以下では、発振効率
が低下し、かつ寿命も大幅に短くなるという問題が認め
られている。
体レーザーにおいては、現状、多くの用途で求められる
単一横モード発振で100 ｍＷ以上の出力を得ることは困
難となっている。また波長380 ｎｍ以下では、発振効率
が低下し、かつ寿命も大幅に短くなるという問題が認め
られている。
【０００６】一方、ＳＨＧによって発振光を短波長化す
る波長変換固体レーザーでは、 700〜 800ｎｍの波長帯
で効率良く発振する固体レーザー媒質が見出されていな
いため、高出力を得るのが難しくなっている。
る波長変換固体レーザーでは、 700〜 800ｎｍの波長帯
で効率良く発振する固体レーザー媒質が見出されていな
いため、高出力を得るのが難しくなっている。
【０００７】またＴＨＧによって発振光を短波長化する
波長変換固体レーザーは、本来効率が低く、実際にはパ
ルスモード発振しか実現されていない。それを連続モー
ドで発振させるためには、基本波のＳＨＧ光を共振させ
る必要があるが、そのためには共振器を誤差0.01℃以下
で高精度に温度調節しなければならず、コストを考える
と実用化は極めて困難となっている。
波長変換固体レーザーは、本来効率が低く、実際にはパ
ルスモード発振しか実現されていない。それを連続モー
ドで発振させるためには、基本波のＳＨＧ光を共振させ
る必要があるが、そのためには共振器を誤差0.01℃以下
で高精度に温度調節しなければならず、コストを考える
と実用化は極めて困難となっている。
【０００８】上記の事情に鑑みて、本出願人は先に、発
振した固体レーザービームを光波長変換素子により第２
高調波に波長変換して紫外光を得るレーザーダイオード
励起固体レーザーを提案した（特開２００１−３６１７
５号参照）。
振した固体レーザービームを光波長変換素子により第２
高調波に波長変換して紫外光を得るレーザーダイオード
励起固体レーザーを提案した（特開２００１−３６１７
５号参照）。
【０００９】このレーザーダイオード励起固体レーザー
は、希土類元素イオンのうち少なくともＰｒ３＋が添加
された固体レーザー結晶と、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡ
ｓあるいはＧａＮＡｓからなる活性層を有し、前記固体
レーザー結晶を励起するレーザービームを発するレーザ
ーダイオードと、前記固体レーザー結晶を励起して得ら
れた固体レーザービームを紫外光に波長変換する光波長
変換素子とを有することを特徴とするものである。
は、希土類元素イオンのうち少なくともＰｒ３＋が添加
された固体レーザー結晶と、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡ
ｓあるいはＧａＮＡｓからなる活性層を有し、前記固体
レーザー結晶を励起するレーザービームを発するレーザ
ーダイオードと、前記固体レーザー結晶を励起して得ら
れた固体レーザービームを紫外光に波長変換する光波長
変換素子とを有することを特徴とするものである。
【００１０】この特開２０００−３６１７５号のレーザ
ーダイオード励起固体レーザーは前述した従来技術の問
題を解決できるものであるが、その半面、ここで具体的
に開示されている紫外光の波長は概ね360ｎｍに限られ
ている。
ーダイオード励起固体レーザーは前述した従来技術の問
題を解決できるものであるが、その半面、ここで具体的
に開示されている紫外光の波長は概ね360ｎｍに限られ
ている。
【００１１】そこで本発明は、360ｎｍを超えた波長範
囲や、360ｎｍを下回る波長範囲の紫外光を連続発振さ
せることができる高効率、高出力、低コストのレーザー
ダイオード励起固体レーザーを提供することを目的とす
る。
囲や、360ｎｍを下回る波長範囲の紫外光を連続発振さ
せることができる高効率、高出力、低コストのレーザー
ダイオード励起固体レーザー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】本発明による一つのレー
ザーダイオード励起固体レーザーは、希土類元素イオン
のうち少なくともＨｏ３＋が添加された固体レーザー結
晶と、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓ
からなる活性層を有し、前記固体レーザー結晶を励起す
るレーザービームを発するレーザーダイオードと、励起
された前記固体レーザー結晶における ５Ｓ２ → ５
Ｉ７ 、あるいは ５Ｓ２ → ５Ｉ８ の遷移によって
発生した固体レーザービームを紫外光に波長変換する光
波長変換素子とを有することを特徴とするものである。
ザーダイオード励起固体レーザーは、希土類元素イオン
のうち少なくともＨｏ３＋が添加された固体レーザー結
晶と、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓ
からなる活性層を有し、前記固体レーザー結晶を励起す
るレーザービームを発するレーザーダイオードと、励起
された前記固体レーザー結晶における ５Ｓ２ → ５
Ｉ７ 、あるいは ５Ｓ２ → ５Ｉ８ の遷移によって
発生した固体レーザービームを紫外光に波長変換する光
波長変換素子とを有することを特徴とするものである。
【００１３】このＨｏ３＋が添加された固体レーザー結
晶を用いる本発明によるレーザーダイオード励起固体レ
ーザーは、より具体的には、例えば固体レーザー結晶に
おける ５Ｓ２ → ５Ｉ７ の遷移によって波長がほ
ぼ750ｎｍの固体レーザービームを発生させ、この固体
レーザービームを前記光波長変換素子により第２高調波
に波長変換して波長がほぼ375 ｎｍの紫外光を得る構成
とされる。
晶を用いる本発明によるレーザーダイオード励起固体レ
ーザーは、より具体的には、例えば固体レーザー結晶に
おける ５Ｓ２ → ５Ｉ７ の遷移によって波長がほ
ぼ750ｎｍの固体レーザービームを発生させ、この固体
レーザービームを前記光波長変換素子により第２高調波
に波長変換して波長がほぼ375 ｎｍの紫外光を得る構成
とされる。
【００１４】あるいは、Ｈｏ３＋が添加された固体レー
ザー結晶における ５Ｓ２ → ５Ｉ８ の遷移によっ
て波長がほぼ550 ｎｍの固体レーザービームを発生さ
せ、この固体レーザービームを前記光波長変換素子によ
り第２高調波に波長変換して波長がほぼ275 ｎｍの紫外
光を得る構成をとることも可能である。
ザー結晶における ５Ｓ２ → ５Ｉ８ の遷移によっ
て波長がほぼ550 ｎｍの固体レーザービームを発生さ
せ、この固体レーザービームを前記光波長変換素子によ
り第２高調波に波長変換して波長がほぼ275 ｎｍの紫外
光を得る構成をとることも可能である。
【００１５】なお、上記Ｈｏ３＋が添加された固体レー
ザー結晶の励起波長は420ｎｍとされる。そしてこの固
体レーザー結晶としては、希土類元素イオンとしてＨｏ
３＋のみが添加されたものを好適に用いることができ
る。
ザー結晶の励起波長は420ｎｍとされる。そしてこの固
体レーザー結晶としては、希土類元素イオンとしてＨｏ
３＋のみが添加されたものを好適に用いることができ
る。
【００１６】また、本発明による別のレーザーダイオー
ド励起固体レーザーは、希土類元素イオンのうち少なく
ともＳｍ３＋が添加された固体レーザー結晶と、ＩｎＧ
ａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからなる活性
層を有し、前記固体レーザー結晶を励起するレーザービ
ームを発するレーザーダイオードと、励起された前記固
体レーザー結晶における ４Ｇ５／２ → ６Ｈ
５／２ 、 ４Ｇ５／２ → ６Ｈ７／２ 、あるいは
４Ｆ３／２ → ６Ｈ１１／２の遷移によって発生し
た固体レーザービームを紫外光に波長変換する光波長変
換素子とを有することを特徴とするものである。
ド励起固体レーザーは、希土類元素イオンのうち少なく
ともＳｍ３＋が添加された固体レーザー結晶と、ＩｎＧ
ａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからなる活性
層を有し、前記固体レーザー結晶を励起するレーザービ
ームを発するレーザーダイオードと、励起された前記固
体レーザー結晶における ４Ｇ５／２ → ６Ｈ
５／２ 、 ４Ｇ５／２ → ６Ｈ７／２ 、あるいは
４Ｆ３／２ → ６Ｈ１１／２の遷移によって発生し
た固体レーザービームを紫外光に波長変換する光波長変
換素子とを有することを特徴とするものである。
【００１７】このＳｍ３＋が添加された固体レーザー結
晶を用いる本発明によるレーザーダイオード励起固体レ
ーザーは、より具体的には、例えば固体レーザー結晶に
おける ４Ｇ５／２ → ６Ｈ５／２ の遷移によって
波長がほぼ566ｎｍの固体レーザービームを発生させ、
この固体レーザービームを前記光波長変換素子により第
２高調波に波長変換して波長がほぼ283ｎｍの紫外光を
得る構成とされる。
晶を用いる本発明によるレーザーダイオード励起固体レ
ーザーは、より具体的には、例えば固体レーザー結晶に
おける ４Ｇ５／２ → ６Ｈ５／２ の遷移によって
波長がほぼ566ｎｍの固体レーザービームを発生させ、
この固体レーザービームを前記光波長変換素子により第
２高調波に波長変換して波長がほぼ283ｎｍの紫外光を
得る構成とされる。
【００１８】あるいは、Ｓｍ３＋が添加された固体レー
ザー結晶における ４Ｇ５／２ → ６Ｈ７／２ の遷移
によって波長がほぼ615ｎｍの固体レーザービームを発
生させ、この固体レーザービームを前記光波長変換素子
により第２高調波に波長変換して波長がほぼ308ｎｍの
紫外光を得る構成をとることも可能である。
ザー結晶における ４Ｇ５／２ → ６Ｈ７／２ の遷移
によって波長がほぼ615ｎｍの固体レーザービームを発
生させ、この固体レーザービームを前記光波長変換素子
により第２高調波に波長変換して波長がほぼ308ｎｍの
紫外光を得る構成をとることも可能である。
【００１９】さらには、Ｓｍ３＋が添加された固体レー
ザー結晶における ４Ｆ３／２ → ６Ｈ１１／２ の遷
移によって波長がほぼ650 ｎｍの固体レーザービームを
発生させ、この固体レーザービームを前記光波長変換素
子により第２高調波に波長変換して波長がほぼ325ｎｍ
の紫外光を得る構成をとることも可能である。
ザー結晶における ４Ｆ３／２ → ６Ｈ１１／２ の遷
移によって波長がほぼ650 ｎｍの固体レーザービームを
発生させ、この固体レーザービームを前記光波長変換素
子により第２高調波に波長変換して波長がほぼ325ｎｍ
の紫外光を得る構成をとることも可能である。
【００２０】なお、上記Ｓｍ３＋が添加された固体レー
ザー結晶の励起波長は404ｎｍとされる。そしてこの固
体レーザー結晶としては、希土類元素イオンとしてＳｍ
３＋のみが添加されたものを好適に用いることができ
る。
ザー結晶の励起波長は404ｎｍとされる。そしてこの固
体レーザー結晶としては、希土類元素イオンとしてＳｍ
３＋のみが添加されたものを好適に用いることができ
る。
【００２１】また、本発明によるさらに別のレーザーダ
イオード励起固体レーザーは、希土類元素イオンのうち
少なくともＥｕ３＋が添加された固体レーザー結晶と、
ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからな
る活性層を有し、前記固体レーザー結晶を励起するレー
ザービームを発するレーザーダイオードと、励起された
前記固体レーザー結晶における ５Ｄ０ → ７Ｆ２
の遷移によって発生した固体レーザービームを紫外光に
波長変換する光波長変換素子とを有することを特徴とす
るものである。
イオード励起固体レーザーは、希土類元素イオンのうち
少なくともＥｕ３＋が添加された固体レーザー結晶と、
ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからな
る活性層を有し、前記固体レーザー結晶を励起するレー
ザービームを発するレーザーダイオードと、励起された
前記固体レーザー結晶における ５Ｄ０ → ７Ｆ２
の遷移によって発生した固体レーザービームを紫外光に
波長変換する光波長変換素子とを有することを特徴とす
るものである。
【００２２】このＥｕ３＋が添加された固体レーザー結
晶を用いる本発明によるレーザーダイオード励起固体レ
ーザーは、より具体的には、例えば固体レーザー結晶に
おける ５Ｄ０ → ７Ｆ２ の遷移によって波長がほ
ぼ589ｎｍの固体レーザービームを発生させ、この固体
レーザービームを前記光波長変換素子により第２高調波
に波長変換して波長がほぼ295ｎｍの紫外光を得る構成
とされる。
晶を用いる本発明によるレーザーダイオード励起固体レ
ーザーは、より具体的には、例えば固体レーザー結晶に
おける ５Ｄ０ → ７Ｆ２ の遷移によって波長がほ
ぼ589ｎｍの固体レーザービームを発生させ、この固体
レーザービームを前記光波長変換素子により第２高調波
に波長変換して波長がほぼ295ｎｍの紫外光を得る構成
とされる。
【００２３】なお、上記Ｅｕ３＋が添加された固体レー
ザー結晶の励起波長は394ｎｍとされる。そしてこの固
体レーザー結晶としては、希土類元素イオンとしてＥｕ
３＋のみが添加されたものを好適に用いることができ
る。
ザー結晶の励起波長は394ｎｍとされる。そしてこの固
体レーザー結晶としては、希土類元素イオンとしてＥｕ
３＋のみが添加されたものを好適に用いることができ
る。
【００２４】また、本発明によるさらに別のレーザーダ
イオード励起固体レーザーは、希土類元素イオンのうち
少なくともＤｙ３＋が添加された固体レーザー結晶と、
ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからな
る活性層を有し、前記固体レーザー結晶を励起するレー
ザービームを発するレーザーダイオードと、励起された
前記固体レーザー結晶における ４Ｆ９／２ → ６Ｈ
１３／２あるいは ４Ｆ９／２ → ６Ｈ１１／２ の
遷移によって発生した固体レーザービームを紫外光に波
長変換する光波長変換素子とを有することを特徴とする
ものである。
イオード励起固体レーザーは、希土類元素イオンのうち
少なくともＤｙ３＋が添加された固体レーザー結晶と、
ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからな
る活性層を有し、前記固体レーザー結晶を励起するレー
ザービームを発するレーザーダイオードと、励起された
前記固体レーザー結晶における ４Ｆ９／２ → ６Ｈ
１３／２あるいは ４Ｆ９／２ → ６Ｈ１１／２ の
遷移によって発生した固体レーザービームを紫外光に波
長変換する光波長変換素子とを有することを特徴とする
ものである。
【００２５】このＤｙ３＋が添加された固体レーザー結
晶を用いる本発明によるレーザーダイオード励起固体レ
ーザーは、より具体的には、例えば固体レーザー結晶に
おける ４Ｆ９／２ → ６Ｈ１３／２ の遷移によっ
て波長がほぼ572ｎｍの固体レーザービームを発生さ
せ、この固体レーザービームを前記光波長変換素子によ
り第２高調波に波長変換して波長がほぼ286ｎｍの紫外
光を得る構成とされる。
晶を用いる本発明によるレーザーダイオード励起固体レ
ーザーは、より具体的には、例えば固体レーザー結晶に
おける ４Ｆ９／２ → ６Ｈ１３／２ の遷移によっ
て波長がほぼ572ｎｍの固体レーザービームを発生さ
せ、この固体レーザービームを前記光波長変換素子によ
り第２高調波に波長変換して波長がほぼ286ｎｍの紫外
光を得る構成とされる。
【００２６】あるいは、Ｄｙ３＋が添加された固体レー
ザー結晶における ４Ｆ９／２ → ６Ｈ１１／２の遷移
によって波長がほぼ664ｎｍの固体レーザービームを発
生させ、この固体レーザービームを前記光波長変換素子
により第２高調波に波長変換して波長がほぼ332ｎｍの
紫外光を得る構成をとることも可能である。
ザー結晶における ４Ｆ９／２ → ６Ｈ１１／２の遷移
によって波長がほぼ664ｎｍの固体レーザービームを発
生させ、この固体レーザービームを前記光波長変換素子
により第２高調波に波長変換して波長がほぼ332ｎｍの
紫外光を得る構成をとることも可能である。
【００２７】なお、上記Ｄｙ３＋が添加された固体レー
ザー結晶の励起波長は390ｎｍとされる。そしてこの固
体レーザー結晶としては、希土類元素イオンとしてＤｙ
３＋のみが添加されたものを好適に用いることができ
る。
ザー結晶の励起波長は390ｎｍとされる。そしてこの固
体レーザー結晶としては、希土類元素イオンとしてＤｙ
３＋のみが添加されたものを好適に用いることができ
る。
【００２８】また、本発明によるさらに別のレーザーダ
イオード励起固体レーザーは、希土類元素イオンのうち
少なくともＥｒ３＋が添加された固体レーザー結晶と、
ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからな
る活性層を有し、前記固体レーザー結晶を励起するレー
ザービームを発するレーザーダイオードと、励起された
前記固体レーザー結晶における ４Ｓ３／２ → ４Ｉ
１５／２あるいは ２Ｈ９／２ → ４Ｉ１３／２ の
遷移によって発生した固体レーザービームを紫外光に波
長変換する光波長変換素子とを有することを特徴とする
ものである。
イオード励起固体レーザーは、希土類元素イオンのうち
少なくともＥｒ３＋が添加された固体レーザー結晶と、
ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからな
る活性層を有し、前記固体レーザー結晶を励起するレー
ザービームを発するレーザーダイオードと、励起された
前記固体レーザー結晶における ４Ｓ３／２ → ４Ｉ
１５／２あるいは ２Ｈ９／２ → ４Ｉ１３／２ の
遷移によって発生した固体レーザービームを紫外光に波
長変換する光波長変換素子とを有することを特徴とする
ものである。
【００２９】このＥｒ３＋が添加された固体レーザー結
晶を用いる本発明によるレーザーダイオード励起固体レ
ーザーは、より具体的には、例えば固体レーザー結晶に
おける ４Ｓ３／２ → ４Ｉ１５／２ の遷移によっ
て波長がほぼ540ｎｍの固体レーザービームを発生さ
せ、この固体レーザービームを前記光波長変換素子によ
り第２高調波に波長変換して波長がほぼ270ｎｍの紫外
光を得る構成とされる。
晶を用いる本発明によるレーザーダイオード励起固体レ
ーザーは、より具体的には、例えば固体レーザー結晶に
おける ４Ｓ３／２ → ４Ｉ１５／２ の遷移によっ
て波長がほぼ540ｎｍの固体レーザービームを発生さ
せ、この固体レーザービームを前記光波長変換素子によ
り第２高調波に波長変換して波長がほぼ270ｎｍの紫外
光を得る構成とされる。
【００３０】あるいは、Ｅｒ３＋が添加された固体レー
ザー結晶における ２Ｈ９／２ → ４Ｉ１３／２ の遷
移によって波長がほぼ554ｎｍの固体レーザービームを
発生させ、この固体レーザービームを前記光波長変換素
子により第２高調波に波長変換して波長がほぼ277ｎｍ
の紫外光を得る構成をとることも可能である。
ザー結晶における ２Ｈ９／２ → ４Ｉ１３／２ の遷
移によって波長がほぼ554ｎｍの固体レーザービームを
発生させ、この固体レーザービームを前記光波長変換素
子により第２高調波に波長変換して波長がほぼ277ｎｍ
の紫外光を得る構成をとることも可能である。
【００３１】なお、上記Ｅｒ３＋が添加された固体レー
ザー結晶の励起波長は406ｎｍ、あるいは380ｎｍとされ
る。そしてこの固体レーザー結晶としては、希土類元素
イオンとしてＥｒ３＋のみが添加されたものを好適に用
いることができる。
ザー結晶の励起波長は406ｎｍ、あるいは380ｎｍとされ
る。そしてこの固体レーザー結晶としては、希土類元素
イオンとしてＥｒ３＋のみが添加されたものを好適に用
いることができる。
【００３２】一方前述の光波長変換素子としては、周期
ドメイン反転構造を有する非線形光学結晶からなるもの
を好適に用いることができる。
ドメイン反転構造を有する非線形光学結晶からなるもの
を好適に用いることができる。
【００３３】
【発明の効果】Ｈｏ３＋がドープされたＹＡＧ結晶等の
固体レーザー結晶は、ＧａＮ系レーザーダイオードによ
り励起されて（励起波長は420ｎｍ）、 ５Ｓ２ →
５Ｉ７ の遷移によって近赤外領域の固体レーザービー
ムを発生させる。そこで、この固体レーザービームを光
波長変換素子により第２高調波に波長変換すれば、360
ｎｍを超える波長の高強度の紫外光を得ることができ
る。つまり、上記の遷移によって例えば約750ｎｍの波
長の固体レーザービームを発生させることができるの
で、この固体レーザービームを第２高調波に波長変換す
れば、約375ｎｍの波長の高強度の紫外光を得ることが
可能となる。
固体レーザー結晶は、ＧａＮ系レーザーダイオードによ
り励起されて（励起波長は420ｎｍ）、 ５Ｓ２ →
５Ｉ７ の遷移によって近赤外領域の固体レーザービー
ムを発生させる。そこで、この固体レーザービームを光
波長変換素子により第２高調波に波長変換すれば、360
ｎｍを超える波長の高強度の紫外光を得ることができ
る。つまり、上記の遷移によって例えば約750ｎｍの波
長の固体レーザービームを発生させることができるの
で、この固体レーザービームを第２高調波に波長変換す
れば、約375ｎｍの波長の高強度の紫外光を得ることが
可能となる。
【００３４】さらに、このＨｏ３＋がドープされた固体
レーザー結晶は、ＧａＮ系レーザーダイオードにより励
起されて、 ５Ｓ２ → ５Ｉ８ の遷移によって波長
がほぼ550 ｎｍの固体レーザービームを発生させる。そ
こで、この固体レーザービームを光波長変換素子により
第２高調波に波長変換すれば、360ｎｍを下回る波長275
ｎｍの高強度の紫外光を得ることができる。
レーザー結晶は、ＧａＮ系レーザーダイオードにより励
起されて、 ５Ｓ２ → ５Ｉ８ の遷移によって波長
がほぼ550 ｎｍの固体レーザービームを発生させる。そ
こで、この固体レーザービームを光波長変換素子により
第２高調波に波長変換すれば、360ｎｍを下回る波長275
ｎｍの高強度の紫外光を得ることができる。
【００３５】なお、特に上述のように固体レーザービー
ムを第２高調波に波長変換する場合は、第３高調波を発
生させる場合のように構成が複雑化することがなく、低
コストのレーザーダイオード励起固体レーザーが実現さ
れる。
ムを第２高調波に波長変換する場合は、第３高調波を発
生させる場合のように構成が複雑化することがなく、低
コストのレーザーダイオード励起固体レーザーが実現さ
れる。
【００３６】その他に、Ｓｍ３＋が添加された固体レー
ザー結晶を用いる本発明のレーザーダイオード励起固体
レーザーにおいては、前述した通り、例えば励起波長を
404ｎｍとして、波長がほぼ566ｎｍ、615ｎｍあるいは6
50ｎｍの固体レーザービームを発生させ得るので、それ
らを各々第２高調波に波長変換して波長がほぼ283ｎ
ｍ、308ｎｍあるいは325ｎｍの紫外光を得ることができ
る。
ザー結晶を用いる本発明のレーザーダイオード励起固体
レーザーにおいては、前述した通り、例えば励起波長を
404ｎｍとして、波長がほぼ566ｎｍ、615ｎｍあるいは6
50ｎｍの固体レーザービームを発生させ得るので、それ
らを各々第２高調波に波長変換して波長がほぼ283ｎ
ｍ、308ｎｍあるいは325ｎｍの紫外光を得ることができ
る。
【００３７】また、Ｅｕ３＋が添加された固体レーザー
結晶を用いる本発明のレーザーダイオード励起固体レー
ザーにおいては、前述した通り、例えば励起波長を394
ｎｍとして、波長がほぼ589ｎｍの固体レーザービーム
を発生させ得るので、それを第２高調波に波長変換して
波長がほぼ295ｎｍの紫外光を得ることができる。
結晶を用いる本発明のレーザーダイオード励起固体レー
ザーにおいては、前述した通り、例えば励起波長を394
ｎｍとして、波長がほぼ589ｎｍの固体レーザービーム
を発生させ得るので、それを第２高調波に波長変換して
波長がほぼ295ｎｍの紫外光を得ることができる。
【００３８】また、Ｄｙ３＋が添加された固体レーザー
結晶を用いる本発明のレーザーダイオード励起固体レー
ザーにおいては、前述した通り、例えば励起波長を390
ｎｍとして、波長がほぼ572ｎｍあるいは664ｎｍの固体
レーザービームを発生させ得るので、それらを各々第２
高調波に波長変換して波長がほぼ286ｎｍあるいは332ｎ
ｍの紫外光を得ることができる。
結晶を用いる本発明のレーザーダイオード励起固体レー
ザーにおいては、前述した通り、例えば励起波長を390
ｎｍとして、波長がほぼ572ｎｍあるいは664ｎｍの固体
レーザービームを発生させ得るので、それらを各々第２
高調波に波長変換して波長がほぼ286ｎｍあるいは332ｎ
ｍの紫外光を得ることができる。
【００３９】さらに、Ｅｒ３＋が添加された固体レーザ
ー結晶を用いる本発明のレーザーダイオード励起固体レ
ーザーにおいては、前述した通り、例えば励起波長を40
6ｎｍあるいは380ｎｍとして、波長がほぼ540ｎｍある
いは554ｎｍの固体レーザービームを発生させ得るの
で、それらを各々第２高調波に波長変換して波長がほぼ
270ｎｍあるいは277ｎｍの紫外光を得ることができる。
ー結晶を用いる本発明のレーザーダイオード励起固体レ
ーザーにおいては、前述した通り、例えば励起波長を40
6ｎｍあるいは380ｎｍとして、波長がほぼ540ｎｍある
いは554ｎｍの固体レーザービームを発生させ得るの
で、それらを各々第２高調波に波長変換して波長がほぼ
270ｎｍあるいは277ｎｍの紫外光を得ることができる。
【００４０】そして上に説明した通り、Ｈｏ３＋、Ｓｍ
３＋、Ｅｕ３＋、Ｄｙ３＋およびＥｒ３＋は波長380〜4
20ｎｍに吸収帯があるが、この吸収帯は現在提供されて
いるＧａＮ系レーザーダイオードが発振しやすい波長帯
であり、特に400〜410ｎｍは現在提供されているＧａＮ
系レーザーダイオードの最大出力が得られる波長帯であ
るので、このＨｏ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｄｙ３＋
あるいはＥｒ３＋をＧａＮ系レーザーダイオードによっ
て励起するようにした本発明のレーザーダイオード励起
固体レーザーは、励起光の吸収量が大きくて、高効率化
および高出力化を達成できるものとなる。
３＋、Ｅｕ３＋、Ｄｙ３＋およびＥｒ３＋は波長380〜4
20ｎｍに吸収帯があるが、この吸収帯は現在提供されて
いるＧａＮ系レーザーダイオードが発振しやすい波長帯
であり、特に400〜410ｎｍは現在提供されているＧａＮ
系レーザーダイオードの最大出力が得られる波長帯であ
るので、このＨｏ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｄｙ３＋
あるいはＥｒ３＋をＧａＮ系レーザーダイオードによっ
て励起するようにした本発明のレーザーダイオード励起
固体レーザーは、励起光の吸収量が大きくて、高効率化
および高出力化を達成できるものとなる。
【００４１】一方、ＧａＮ系レーザーダイオードは熱伝
導係数が130 Ｗ／ｍ℃と、ＺｎＭｇＳＳｅ系レーザーダ
イオードの４Ｗ／ｍ℃等と比べて極めて大きい。またそ
れに加えて、転移の移動度もＺｎＭｇＳＳｅ系レーザー
ダイオードと比べて非常に小さいことから、ＣＯＤ（カ
タストロフィック・オプティカル・ダメージ）が非常に
高く、高寿命、高出力が得やすいものである。このよう
な特性のＧａＮ系レーザーダイオードを励起光源として
用いたことにより、本発明のレーザーダイオード励起固
体レーザーは、高寿命で、高出力の紫外域のレーザービ
ームを発生可能となる。
導係数が130 Ｗ／ｍ℃と、ＺｎＭｇＳＳｅ系レーザーダ
イオードの４Ｗ／ｍ℃等と比べて極めて大きい。またそ
れに加えて、転移の移動度もＺｎＭｇＳＳｅ系レーザー
ダイオードと比べて非常に小さいことから、ＣＯＤ（カ
タストロフィック・オプティカル・ダメージ）が非常に
高く、高寿命、高出力が得やすいものである。このよう
な特性のＧａＮ系レーザーダイオードを励起光源として
用いたことにより、本発明のレーザーダイオード励起固
体レーザーは、高寿命で、高出力の紫外域のレーザービ
ームを発生可能となる。
【００４２】
【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
施の形態によるレーザーダイオード励起固体レーザーを
示すものである。このレーザーダイオード励起固体レー
ザーは、励起光としてのレーザービーム10を発するレー
ザーダイオード11と、発散光である上記レーザービーム
10を集光する例えば屈折率分布型レンズからなる集光レ
ンズ13と、Ｈｏ３＋が例えば１ａｔ％ドープされた固体
レーザー媒質であるＹ３Ａｌ５Ｏ１２結晶（以下、Ｈ
ｏ：ＹＡＧ結晶と称する）14と、このＨｏ：ＹＡＧ結晶
14の前方側（図中右方側）に配された共振器ミラー15
と、Ｈｏ：ＹＡＧ結晶14と共振器ミラー15との間に配さ
れた光波長変換素子16およびエタロン17とを有してい
る。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実
施の形態によるレーザーダイオード励起固体レーザーを
示すものである。このレーザーダイオード励起固体レー
ザーは、励起光としてのレーザービーム10を発するレー
ザーダイオード11と、発散光である上記レーザービーム
10を集光する例えば屈折率分布型レンズからなる集光レ
ンズ13と、Ｈｏ３＋が例えば１ａｔ％ドープされた固体
レーザー媒質であるＹ３Ａｌ５Ｏ１２結晶（以下、Ｈ
ｏ：ＹＡＧ結晶と称する）14と、このＨｏ：ＹＡＧ結晶
14の前方側（図中右方側）に配された共振器ミラー15
と、Ｈｏ：ＹＡＧ結晶14と共振器ミラー15との間に配さ
れた光波長変換素子16およびエタロン17とを有してい
る。
【００４３】以上述べた要素14〜17は、例えば銅からな
る共通のマウント30に取り付けられ、このマウント30は
温度調節手段を構成するペルチェ素子31の上に固定され
ている。またレーザーダイオード11と集光レンズ13もそ
れぞれ銅等からなるマウント32、33に取り付けられ、こ
れらのマウント32、33もペルチェ素子31の上に固定され
ている。このペルチェ素子31は、光出射窓35を有する密
閉型ケース36の中に収納されている。
る共通のマウント30に取り付けられ、このマウント30は
温度調節手段を構成するペルチェ素子31の上に固定され
ている。またレーザーダイオード11と集光レンズ13もそ
れぞれ銅等からなるマウント32、33に取り付けられ、こ
れらのマウント32、33もペルチェ素子31の上に固定され
ている。このペルチェ素子31は、光出射窓35を有する密
閉型ケース36の中に収納されている。
【００４４】そして、マウント30に取り付けられたサー
ミスタ34が出力する温度検出信号に基づいて図示外の温
度制御回路によりペルチェ素子31の駆動が制御されて、
レーザーダイオード11および固体レーザー共振器（後述
のようにＨｏ：ＹＡＧ結晶14および共振器ミラー15によ
って構成される）内の要素が全て共通の所定温度に制御
される。
ミスタ34が出力する温度検出信号に基づいて図示外の温
度制御回路によりペルチェ素子31の駆動が制御されて、
レーザーダイオード11および固体レーザー共振器（後述
のようにＨｏ：ＹＡＧ結晶14および共振器ミラー15によ
って構成される）内の要素が全て共通の所定温度に制御
される。
【００４５】光波長変換素子16は、非線形光学材料であ
る、ＭｇＯがドープされたＬｉＮｂＯ３ 結晶に周期ド
メイン反転構造が設けられてなるものである。本例の場
合、周期ドメイン反転構造の周期は、後述の基本波波長
750ｎｍおよび第２高調波波長 375ｎｍに対して１次の
周期となるように2.0μｍとされている。また波長選択
素子としてのエタロン17は、固体レーザーを単一縦モー
ド発振させて低ノイズ化を実現する。
る、ＭｇＯがドープされたＬｉＮｂＯ３ 結晶に周期ド
メイン反転構造が設けられてなるものである。本例の場
合、周期ドメイン反転構造の周期は、後述の基本波波長
750ｎｍおよび第２高調波波長 375ｎｍに対して１次の
周期となるように2.0μｍとされている。また波長選択
素子としてのエタロン17は、固体レーザーを単一縦モー
ド発振させて低ノイズ化を実現する。
【００４６】レーザーダイオード11としては、ＩｎＧａ
Ｎ活性層を有し、波長 420ｎｍで発振するブロードエリ
ア型のものが用いられている。
Ｎ活性層を有し、波長 420ｎｍで発振するブロードエリ
ア型のものが用いられている。
【００４７】またＨｏ：ＹＡＧ結晶14の光入射面である
後方端面14ａには、波長 420ｎｍの光は80％以上の透過
率で良好に透過させる一方、Ｈｏ３＋の１つの発振線で
ある波長750ｎｍに対して高反射率（反射率99％以上さ
らに好ましくは99.9％以上）で、Ｈｏ３＋の750ｎｍ以
外の発振線550ｎｍ、980ｎｍ、1010ｎｍおよび1210ｎｍ
に対しては低反射率（反射率60％以下さらに好ましくは
30％以下）のコーティングが施されている。一方Ｈｏ：
ＹＡＧ結晶14の前方端面14ｂには、波長750ｎｍに対し
て低反射率（反射率0.2％以下）で、その第２高調波波
長375ｎｍに対しては高反射率（反射率95％以上）のコ
ーティングが施されている。
後方端面14ａには、波長 420ｎｍの光は80％以上の透過
率で良好に透過させる一方、Ｈｏ３＋の１つの発振線で
ある波長750ｎｍに対して高反射率（反射率99％以上さ
らに好ましくは99.9％以上）で、Ｈｏ３＋の750ｎｍ以
外の発振線550ｎｍ、980ｎｍ、1010ｎｍおよび1210ｎｍ
に対しては低反射率（反射率60％以下さらに好ましくは
30％以下）のコーティングが施されている。一方Ｈｏ：
ＹＡＧ結晶14の前方端面14ｂには、波長750ｎｍに対し
て低反射率（反射率0.2％以下）で、その第２高調波波
長375ｎｍに対しては高反射率（反射率95％以上）のコ
ーティングが施されている。
【００４８】そして共振器ミラー15のミラー面15ａに
は、波長750ｎｍの光に対して高反射率（99％以上さら
に好ましくは99.9％以上）で、波長375ｎｍの光を95％
以上透過させ、上記750ｎｍ以外の発振線550ｎｍ、980
ｎｍ、1010ｎｍおよび1210ｎｍに対しては低反射率（60
％以下さらに好ましくは30％以下）のコーティングが施
されている。
は、波長750ｎｍの光に対して高反射率（99％以上さら
に好ましくは99.9％以上）で、波長375ｎｍの光を95％
以上透過させ、上記750ｎｍ以外の発振線550ｎｍ、980
ｎｍ、1010ｎｍおよび1210ｎｍに対しては低反射率（60
％以下さらに好ましくは30％以下）のコーティングが施
されている。
【００４９】レーザーダイオード11から発せられた波長
420ｎｍのレーザービーム10は、上記端面14ａを透過し
てＨｏ：ＹＡＧ結晶14に入射する。Ｈｏ：ＹＡＧ結晶14
はこのレーザービーム10によってＨｏ３＋が励起される
ことにより、波長750ｎｍの光を発する。このときの遷
移は、 ５Ｓ２ → ５Ｉ７ である。そしてＨｏ：Ｙ
ＡＧ結晶14の後方端面14ａと共振器ミラー15のミラー面
15ａとで構成される共振器によりレーザー発振が引き起
こされて、波長750ｎｍの固体レーザービーム20が得ら
れる。このレーザービーム20は光波長変換素子16に入射
して、波長が１／２すなわち375ｎｍの第２高調波21に
変換される。
420ｎｍのレーザービーム10は、上記端面14ａを透過し
てＨｏ：ＹＡＧ結晶14に入射する。Ｈｏ：ＹＡＧ結晶14
はこのレーザービーム10によってＨｏ３＋が励起される
ことにより、波長750ｎｍの光を発する。このときの遷
移は、 ５Ｓ２ → ５Ｉ７ である。そしてＨｏ：Ｙ
ＡＧ結晶14の後方端面14ａと共振器ミラー15のミラー面
15ａとで構成される共振器によりレーザー発振が引き起
こされて、波長750ｎｍの固体レーザービーム20が得ら
れる。このレーザービーム20は光波長変換素子16に入射
して、波長が１／２すなわち375ｎｍの第２高調波21に
変換される。
【００５０】共振器ミラー15のミラー面15ａには前述の
通りのコーティングが施されているので、この共振器ミ
ラー15からはほぼ第２高調波21のみが出射する。この第
２高調波21は、光出射窓35を透過して密閉型ケース36の
外に出射する。
通りのコーティングが施されているので、この共振器ミ
ラー15からはほぼ第２高調波21のみが出射する。この第
２高調波21は、光出射窓35を透過して密閉型ケース36の
外に出射する。
【００５１】本実施の形態のレーザーダイオード励起固
体レーザーは、上記の通りＨｏ：ＹＡＧ結晶14をＩｎＧ
ａＮレーザーダイオード11によって励起する構成を有す
るので、先に詳しく説明した理由により、高効率化、高
出力化が実現される。具体的には、レーザーダイオード
11の出力が300ｍＷの場合において、第２高調波21の出
力は40ｍＷであった。
体レーザーは、上記の通りＨｏ：ＹＡＧ結晶14をＩｎＧ
ａＮレーザーダイオード11によって励起する構成を有す
るので、先に詳しく説明した理由により、高効率化、高
出力化が実現される。具体的には、レーザーダイオード
11の出力が300ｍＷの場合において、第２高調波21の出
力は40ｍＷであった。
【００５２】以上、ＣＷ動作について説明したが、Ｑス
イッチ素子を共振器内に挿入することで、パルス動作に
はなるが、波長変換効率を高め、より高い出力を得るこ
とも可能である。あるいは、ＧａＮ系レーザーダイオー
ドは高いＣＯＤを有することから、励起用レーザーダイ
オードをパルス駆動することで、同様に高効率、高出力
の紫外パルス光を得ることも可能である。
イッチ素子を共振器内に挿入することで、パルス動作に
はなるが、波長変換効率を高め、より高い出力を得るこ
とも可能である。あるいは、ＧａＮ系レーザーダイオー
ドは高いＣＯＤを有することから、励起用レーザーダイ
オードをパルス駆動することで、同様に高効率、高出力
の紫外パルス光を得ることも可能である。
【００５３】また、上述のＨｏ：ＹＡＧ結晶14は、Ｇａ
Ｎ系レーザーダイオードにより励起されて（励起波長は
同様に420ｎｍ）、 ５Ｓ２ → ５Ｉ８ の遷移によ
って波長がほぼ550 ｎｍの固体レーザービームを発生さ
せる。そこで、この固体レーザービームを光波長変換素
子16により第２高調波に波長変換すれば、波長275ｎｍ
の高強度の紫外光を得ることができる。
Ｎ系レーザーダイオードにより励起されて（励起波長は
同様に420ｎｍ）、 ５Ｓ２ → ５Ｉ８ の遷移によ
って波長がほぼ550 ｎｍの固体レーザービームを発生さ
せる。そこで、この固体レーザービームを光波長変換素
子16により第２高調波に波長変換すれば、波長275ｎｍ
の高強度の紫外光を得ることができる。
【００５４】その他に、前述した通りＳｍ３＋が添加さ
れた固体レーザー結晶を用い、励起波長を404ｎｍとし
て波長がほぼ566ｎｍ、615ｎｍあるいは650ｎｍの固体
レーザービームを発生させ、それらを第２高調波に波長
変換して波長がほぼ283ｎｍ、308ｎｍあるいは325ｎｍ
の紫外光を得ることもできる。このＳｍ３＋が添加され
た固体レーザー結晶を用いる場合は、上記Ｈｏ３＋が添
加された固体レーザー結晶を用いる場合と並んで、特に
高い出力を得ることができる。
れた固体レーザー結晶を用い、励起波長を404ｎｍとし
て波長がほぼ566ｎｍ、615ｎｍあるいは650ｎｍの固体
レーザービームを発生させ、それらを第２高調波に波長
変換して波長がほぼ283ｎｍ、308ｎｍあるいは325ｎｍ
の紫外光を得ることもできる。このＳｍ３＋が添加され
た固体レーザー結晶を用いる場合は、上記Ｈｏ３＋が添
加された固体レーザー結晶を用いる場合と並んで、特に
高い出力を得ることができる。
【００５５】また、Ｅｕ３＋が添加された固体レーザー
結晶を用い、励起波長を394ｎｍとして、波長がほぼ589
ｎｍの固体レーザービームを発生させ、それを第２高調
波に波長変換して波長がほぼ295ｎｍの紫外光を得るこ
ともできる。
結晶を用い、励起波長を394ｎｍとして、波長がほぼ589
ｎｍの固体レーザービームを発生させ、それを第２高調
波に波長変換して波長がほぼ295ｎｍの紫外光を得るこ
ともできる。
【００５６】また、Ｄｙ３＋が添加された固体レーザー
結晶を用い、励起波長を390ｎｍとして波長がほぼ572ｎ
ｍあるいは664ｎｍの固体レーザービームを発生させ、
それらを第２高調波に波長変換して波長がほぼ286ｎｍ
あるいは332ｎｍの紫外光を得ることもできる。その中
でも特に664ｎｍの固体レーザービームを発生させる場
合は、高い出力を得ることができる。
結晶を用い、励起波長を390ｎｍとして波長がほぼ572ｎ
ｍあるいは664ｎｍの固体レーザービームを発生させ、
それらを第２高調波に波長変換して波長がほぼ286ｎｍ
あるいは332ｎｍの紫外光を得ることもできる。その中
でも特に664ｎｍの固体レーザービームを発生させる場
合は、高い出力を得ることができる。
【００５７】さらに、Ｅｒ３＋が添加された固体レーザ
ー結晶を用い、励起波長を406ｎｍあるいは380ｎｍとし
て、波長がほぼ540ｎｍあるいは554ｎｍの固体レーザー
ビームを発生させ、それらを第２高調波に波長変換して
波長がほぼ270ｎｍあるいは277ｎｍの紫外光を得ること
もできる。
ー結晶を用い、励起波長を406ｎｍあるいは380ｎｍとし
て、波長がほぼ540ｎｍあるいは554ｎｍの固体レーザー
ビームを発生させ、それらを第２高調波に波長変換して
波長がほぼ270ｎｍあるいは277ｎｍの紫外光を得ること
もできる。
【００５８】そのようにＳｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｄｙ３＋
あるいはＥｒ３＋が添加された固体レーザー結晶を用い
る場合も、前述のＨｏ：ＹＡＧ結晶14に代えて適宜その
ような固体レーザー結晶を用い、それぞれの場合の励起
波長、発振波長および第２高調波波長に応じて前記コー
ティングを変えるだけで、基本的には図１の構成を採用
することができる。
あるいはＥｒ３＋が添加された固体レーザー結晶を用い
る場合も、前述のＨｏ：ＹＡＧ結晶14に代えて適宜その
ような固体レーザー結晶を用い、それぞれの場合の励起
波長、発振波長および第２高調波波長に応じて前記コー
ティングを変えるだけで、基本的には図１の構成を採用
することができる。
【００５９】また、上ではＩｎＧａＮから活性層を構成
したレーザーダイオードについて説明したが、ＩｎＧａ
ＮＡｓ系材料あるいはＧａＮＡｓ系材料から活性層を構
成したレーザーダイオードを励起用光源として用いるこ
とも可能である。
したレーザーダイオードについて説明したが、ＩｎＧａ
ＮＡｓ系材料あるいはＧａＮＡｓ系材料から活性層を構
成したレーザーダイオードを励起用光源として用いるこ
とも可能である。
【００６０】またレーザー母材結晶としては、上の実施
の形態で用いたＹ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）に限らず、
ＢａＹ２ Ｆ８ 、Ｂａ（Ｙ，Ｙｂ）２ Ｆ８ 、Ｌａ
Ｆ３ 、Ｃａ（ＮｂＯ３ ）２ 、ＣａＷＯ４ 、ＳｒＭ
ｏＯ４ 、ＹＡｌＯ３ （ＹＡＰ）、ＬｉＹＦ４（ＹＬ
Ｆ）、Ｙ２ ＳｉＯ５ 、ＹＰ５ Ｏ１４ 、ＬａＰ
５ Ｏ１４ 、ＬｕＡｌＯ３ 、ＬａＣｌ３ 、ＬａＢ
ｒ３ 、ＰｒＢｒ３等を用いることもできる。
の形態で用いたＹ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）に限らず、
ＢａＹ２ Ｆ８ 、Ｂａ（Ｙ，Ｙｂ）２ Ｆ８ 、Ｌａ
Ｆ３ 、Ｃａ（ＮｂＯ３ ）２ 、ＣａＷＯ４ 、ＳｒＭ
ｏＯ４ 、ＹＡｌＯ３ （ＹＡＰ）、ＬｉＹＦ４（ＹＬ
Ｆ）、Ｙ２ ＳｉＯ５ 、ＹＰ５ Ｏ１４ 、ＬａＰ
５ Ｏ１４ 、ＬｕＡｌＯ３ 、ＬａＣｌ３ 、ＬａＢ
ｒ３ 、ＰｒＢｒ３等を用いることもできる。
【００６１】一方光波長変換素子の周期ドメイン反転構
造には、１次の周期に限らず、３次の周期を適用しても
よい。750ｎｍ発振の時の３次周期は、6.0μｍとなる。
また光波長変換素子としては、周期ドメイン反転構造を
有するものに限らず、Ｂ−ＢａＢＯ３ 、ＬＢＯ、ＣＬ
ＢＯ、ＧｄＹＣＯＢ、ＹＣＯＢ等からなるものを用いる
こともできる。さらに励起用レーザーダイオードとして
は、ブロードエリア型のものだけでなく、ＭＯＰＡ、α
−ＤＦＢ構造を有するもの等も同様に適用可能である。
造には、１次の周期に限らず、３次の周期を適用しても
よい。750ｎｍ発振の時の３次周期は、6.0μｍとなる。
また光波長変換素子としては、周期ドメイン反転構造を
有するものに限らず、Ｂ−ＢａＢＯ３ 、ＬＢＯ、ＣＬ
ＢＯ、ＧｄＹＣＯＢ、ＹＣＯＢ等からなるものを用いる
こともできる。さらに励起用レーザーダイオードとして
は、ブロードエリア型のものだけでなく、ＭＯＰＡ、α
−ＤＦＢ構造を有するもの等も同様に適用可能である。
【図１】本発明の一実施の形態によるレーザーダイオー
ド励起固体レーザーを示す概略側面図
ド励起固体レーザーを示す概略側面図
10 レーザービーム（励起光） 11 ＩｎＧａＮ系レーザーダイオード 13 集光レンズ 14 Ｈｏ：ＹＡＧ結晶 14ａ Ｈｏ：ＹＡＧ結晶の後方端面 14ｂ Ｈｏ：ＹＡＧ結晶の前方端面 15 共振器ミラー 15ａ 共振器ミラーのミラー面 16 光波長変換素子 17 エタロン 20 固体レーザービーム 21 第２高調波 30、32、33 マウント 31 ペルチェ素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 隆之 神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地 富 士写真フイルム株式会社内 Ｆターム(参考） 2K002 AA04 AB12 BA01 CA03 HA20 5F072 AB01 AK01 JJ02 JJ04 JJ08 KK08 KK12 PP07 QQ02 RR05 TT22 TT27
Claims (21)
- 【請求項１】 希土類元素イオンのうち少なくともＨｏ
３＋が添加された固体レーザー結晶と、 ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからな
る活性層を有し、前記固体レーザー結晶を励起するレー
ザービームを発するレーザーダイオードと、 励起された前記固体レーザー結晶における ５Ｓ２ →
５Ｉ７ 、あるいは ５Ｓ２ → ５Ｉ８ の遷移によ
って発生した固体レーザービームを紫外光に波長変換す
る光波長変換素子とを有することを特徴とするレーザー
ダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項２】 前記Ｈｏ３＋が添加された固体レーザー
結晶における ５Ｓ ２ → ５Ｉ７ の遷移によって波
長がほぼ750 ｎｍの固体レーザービームを発生させ、 この固体レーザービームを前記光波長変換素子により第
２高調波に波長変換して波長がほぼ375 ｎｍの紫外光を
得る構成とされたことを特徴とする請求項１記載のレー
ザーダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項３】 前記Ｈｏ３＋が添加された固体レーザー
結晶における ５Ｓ ２ → ５Ｉ８ の遷移によって波
長がほぼ550 ｎｍの固体レーザービームを発生させ、 この固体レーザービームを前記光波長変換素子により第
２高調波に波長変換して波長がほぼ275 ｎｍの紫外光を
得る構成とされたことを特徴とする請求項１記載のレー
ザーダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項４】 前記固体レーザー結晶が、希土類元素イ
オンとしてＨｏ３＋のみが添加されたものであることを
特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のレーザー
ダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項５】 希土類元素イオンのうち少なくともＳｍ
３＋が添加された固体レーザー結晶と、 ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからな
る活性層を有し、前記固体レーザー結晶を励起するレー
ザービームを発するレーザーダイオードと、 励起された前記固体レーザー結晶における ４Ｇ
５／２ → ６Ｈ５／２ 、 ４ Ｇ５／２ → ６Ｈ７／２ 、あるいは ４Ｆ
３／２ → ６Ｈ１１／２の遷移によって発生した固体
レーザービームを紫外光に波長変換する光波長変換素子
とを有することを特徴とするレーザーダイオード励起固
体レーザー。 - 【請求項６】 前記Ｓｍ３＋が添加された固体レーザー
結晶における ４Ｇ ５／２ → ６Ｈ５／２ の遷移に
よって波長がほぼ566ｎｍの固体レーザービームを発生
させ、 この固体レーザービームを前記光波長変換素子により第
２高調波に波長変換して波長がほぼ283ｎｍの紫外光を
得る構成とされたことを特徴とする請求項５記載のレー
ザーダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項７】 前記Ｓｍ３＋が添加された固体レーザー
結晶における ４Ｇ ５／２ → ６Ｈ７／２ の遷移に
よって波長がほぼ615ｎｍの固体レーザービームを発生
させ、 この固体レーザービームを前記光波長変換素子により第
２高調波に波長変換して波長がほぼ308ｎｍの紫外光を
得る構成とされたことを特徴とする請求項５記載のレー
ザーダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項８】 前記Ｓｍ３＋が添加された固体レーザー
結晶における ４Ｆ ３／２ → ６Ｈ１１／２ の遷移
によって波長がほぼ650 ｎｍの固体レーザービームを発
生させ、 この固体レーザービームを前記光波長変換素子により第
２高調波に波長変換して波長がほぼ325ｎｍの紫外光を
得る構成とされたことを特徴とする請求項５記載のレー
ザーダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項９】 前記固体レーザー結晶が、希土類元素イ
オンとしてＳｍ３＋のみが添加されたものであることを
特徴とする請求項５から８いずれか１項記載のレーザー
ダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項１０】 希土類元素イオンのうち少なくともＥ
ｕ３＋が添加された固体レーザー結晶と、 ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからな
る活性層を有し、前記固体レーザー結晶を励起するレー
ザービームを発するレーザーダイオードと、 励起された前記固体レーザー結晶における ５Ｄ０ →
７Ｆ２ の遷移によって発生した固体レーザービーム
を紫外光に波長変換する光波長変換素子とを有すること
を特徴とするレーザーダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項１１】 前記Ｅｕ３＋が添加された固体レーザ
ー結晶における ５Ｄ０ → ７Ｆ２ の遷移によって
波長がほぼ589ｎｍの固体レーザービームを発生させ、 この固体レーザービームを前記光波長変換素子により第
２高調波に波長変換して波長がほぼ295ｎｍの紫外光を
得る構成とされたことを特徴とする請求項１０記載のレ
ーザーダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項１２】 前記固体レーザー結晶が、希土類元素
イオンとしてＥｕ３ ＋のみが添加されたものであること
を特徴とする請求項１０または１１記載のレーザーダイ
オード励起固体レーザー。 - 【請求項１３】 希土類元素イオンのうち少なくともＤ
ｙ３＋が添加された固体レーザー結晶と、 ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからな
る活性層を有し、前記固体レーザー結晶を励起するレー
ザービームを発するレーザーダイオードと、 励起された前記固体レーザー結晶における ４Ｆ
９／２ → ６Ｈ１３／２あるいは ４Ｆ９／２ →
６Ｈ１１／２ の遷移によって発生した固体レーザー
ビームを紫外光に波長変換する光波長変換素子とを有す
ることを特徴とするレーザーダイオード励起固体レーザ
ー。 - 【請求項１４】 前記Ｄｙ３＋が添加された固体レーザ
ー結晶における ４Ｆ９／２ → ６Ｈ１３／２ の遷
移によって波長がほぼ572ｎｍの固体レーザービームを
発生させ、 この固体レーザービームを前記光波長変換素子により第
２高調波に波長変換して波長がほぼ286ｎｍの紫外光を
得る構成とされたことを特徴とする請求項１３記載のレ
ーザーダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項１５】 前記Ｄｙ３＋が添加された固体レーザ
ー結晶における ４Ｆ９／２ → ６Ｈ１１／２の遷移
によって波長がほぼ664ｎｍの固体レーザービームを発
生させ、 この固体レーザービームを前記光波長変換素子により第
２高調波に波長変換して波長がほぼ332ｎｍの紫外光を
得る構成とされたことを特徴とする請求項１３記載のレ
ーザーダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項１６】 前記固体レーザー結晶が、希土類元素
イオンとしてＤｙ３ ＋のみが添加されたものであること
を特徴とする請求項１３から１５いずれか１項記載のレ
ーザーダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項１７】 希土類元素イオンのうち少なくともＥ
ｒ３＋が添加された固体レーザー結晶と、 ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからな
る活性層を有し、前記固体レーザー結晶を励起するレー
ザービームを発するレーザーダイオードと、 励起された前記固体レーザー結晶における ４Ｓ
３／２ → ４Ｉ１５／２あるいは ２Ｈ９／２ →
４Ｉ１３／２ の遷移によって発生した固体レーザー
ビームを紫外光に波長変換する光波長変換素子とを有す
ることを特徴とするレーザーダイオード励起固体レーザ
ー。 - 【請求項１８】 前記Ｅｒ３＋が添加された固体レーザ
ー結晶における ４Ｓ３／２ → ４Ｉ１５／２ の遷
移によって波長がほぼ540ｎｍの固体レーザービームを
発生させ、 この固体レーザービームを前記光波長変換素子により第
２高調波に波長変換して波長がほぼ270ｎｍの紫外光を
得る構成とされたことを特徴とする請求項１７記載のレ
ーザーダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項１９】 前記Ｅｒ３＋が添加された固体レーザ
ー結晶における ２Ｈ９／２ → ４Ｉ１３／２ の遷
移によって波長がほぼ554ｎｍの固体レーザービームを
発生させ、 この固体レーザービームを前記光波長変換素子により第
２高調波に波長変換して波長がほぼ277ｎｍの紫外光を
得る構成とされたことを特徴とする請求項１７記載のレ
ーザーダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項２０】 前記固体レーザー結晶が、希土類元素
イオンとしてＥｒ３ ＋のみが添加されたものであること
を特徴とする請求項１７から１９いずれか１項記載のレ
ーザーダイオード励起固体レーザー。 - 【請求項２１】 前記光波長変換素子が、周期ドメイン
反転構造を有する非線形光学結晶からなることを特徴と
する請求項１から２０いずれか１項記載のレーザーダイ
オード励起固体レーザー。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001144466A JP2002344049A (ja) | 2001-05-15 | 2001-05-15 | レーザーダイオード励起固体レーザー |
| US10/143,806 US6816532B2 (en) | 2001-05-15 | 2002-05-14 | Laser-diode-excited laser apparatus, fiber laser apparatus, and fiber laser amplifier in which laser medium doped with one of ho3+, sm3+, eu3+, dy3+, er3+, and tb3+is excited with gan-based compound laser diode |
| US10/952,717 US7411990B2 (en) | 2001-05-15 | 2004-09-30 | Laser-diode-excited laser apparatus, fiber laser apparatus, and fiber laser amplifier in which laser medium doped with one of Ho3+, Sm3+, Eu3+, Dy3+, Er3+, and Tb3+ is excited with GaN-based compound laser diode |
| US10/952,768 US7154930B2 (en) | 2001-05-15 | 2004-09-30 | Laser-diode-excited laser apparatus, fiber laser apparatus, and fiber laser amplifier in which laser medium doped with one of Ho3+, Sm3+, Eu3+, Dy3+, Er3+, and Tb3+ is excited with GaN-based compound laser diode |
| US10/952,733 US7356065B2 (en) | 2001-05-15 | 2004-09-30 | Laser-diode-excited laser apparatus, fiber laser apparatus, and fiber laser amplifier in which laser medium doped with one of Ho3+, Sm3+, Eu3+, Dy3+, Er3+, and Tb3+ is excited with GaN-based compound laser diode |
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| US10/952,748 US7418023B2 (en) | 2001-05-15 | 2004-09-30 | Laser-diode-excited laser apparatus, fiber laser apparatus, and fiber laser amplifier in which laser medium doped with one of Ho3+, SM3+, EU3+, DY3+, ER3+ and TB3+ is excited with GaN-based compound laser diode |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007254723A (ja) * | 2006-02-23 | 2007-10-04 | Fujifilm Corp | Ｅｕ含有無機化合物、これを含む発光性組成物と発光体、固体レーザ装置、発光装置 |
| JP2011150186A (ja) * | 2010-01-22 | 2011-08-04 | Ricoh Optical Industries Co Ltd | 反射防止光学素子およびレーザ光源装置 |
| JP5413452B2 (ja) * | 2009-03-19 | 2014-02-12 | 日本電気株式会社 | ネットワーク通信システム、通信装置、ネットワーク連携方法及びプログラム |
-
2001
- 2001-05-15 JP JP2001144466A patent/JP2002344049A/ja active Pending
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