JP2003086873A - Passive q switch laser - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、受動Ｑスイッチレ
ーザに関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to passive Q-switched lasers.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図６乃至図８は従来の受動Ｑスイッチレ
ーザの説明図である。これらの受動Ｑスイッチレーザ
は、共振器を構成する一対の反射鏡１，２内に配置され
た固体レーザ媒質（Ｎｄ：ＹＡＧ）３と、共振器内の固
体レーザ媒質３から発生した光を吸収し当該吸収に伴っ
て透過率が減少するホスト結晶（Ｃｒ4+：ＹＡＧ：可飽
和吸収体）４と、固体レーザ媒質３を励起するレーザ光
を出射する半導体レーザ素子５とを備えている。なお、
半導体レーザ素子５からの励起用レーザ光はレンズ６，
７によって固体レーザ媒質３の光入射面上に集光されて
いる。6 to 8 are explanatory views of a conventional passive Q-switched laser. These passive Q-switched lasers absorb a solid-state laser medium (Nd: YAG) 3 arranged in a pair of reflecting mirrors 1 and 2 forming a resonator and light generated from the solid-state laser medium 3 in the resonator. A host crystal (Cr 4+ : YAG: saturable absorber) 4 whose transmittance decreases with the absorption and a semiconductor laser element 5 which emits laser light for exciting the solid-state laser medium 3 are provided. In addition,
The excitation laser light from the semiconductor laser device 5 is reflected by the lens 6,
The light is focused on the light incident surface of the solid-state laser medium 3 by 7.
【０００３】共振器１，２内の構造は、様々なものが考
案されており、固体レーザ媒質３の前段側に無添加のＹ
ＡＧ結晶を配置したり、共振器を構成する反射鏡１，２
をコーティング膜によって構成したり（図７）、或いは
Ｎｄ，Ｃｒを同一のＹＡＧ結晶内に添加することによ
り、固体レーザ媒質３とホスト結晶４とを共通したもの
も考案されている（図８）。Various structures have been devised for the inside of the resonators 1 and 2, and a Y-free additive is provided on the front side of the solid-state laser medium 3.
Reflecting mirrors 1 and 2 for arranging an AG crystal and constituting a resonator
It has also been devised that the solid-state laser medium 3 and the host crystal 4 are made common by forming the same with a coating film (FIG. 7) or by adding Nd and Cr into the same YAG crystal (FIG. 8). .
【０００４】図９は半導体レーザ素子５から出力される
レーザ光（励起光）の出力と、受動Ｑスイッチレーザの
レーザ光出力の時間依存性を示すグラフである。半導体
レーザ素子５は連続波（ＣＷ）発光しており、このレー
ザ光をホスト結晶４が吸収すると、ホスト結晶４の励起
準位の電子密度が次第に増加し、ある時点で励起準位が
満たされるために電子密度が飽和し透明化、共振のＱ値
が高くなり、Ｑスイッチレーザはレーザ光を出力する。
レーザ光が一旦出力されると、励起準位への電子の蓄積
が再び始まり、したがって、レーザ光出力は周期的に行
われる。FIG. 9 is a graph showing the time dependence of the laser light (excitation light) output from the semiconductor laser device 5 and the laser light output of the passive Q-switch laser. The semiconductor laser device 5 emits continuous wave (CW) light, and when the host crystal 4 absorbs this laser light, the electron density of the excitation level of the host crystal 4 gradually increases, and the excitation level is satisfied at a certain point. As a result, the electron density is saturated to make it transparent, and the Q value of resonance increases, and the Q-switched laser outputs laser light.
Once the laser light is output, the accumulation of electrons in the excitation level starts again, and thus the laser light output is periodically performed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
受動Ｑスイッチレーザにおいては、レーザ光出力のピー
ク強度が１２ｋＷ程度と低く、光通信等の技術分野にお
いては、ピーク強度の増大が望まれているところ、受動
Ｑスイッチレーザの更なる改良が望まれている。本発明
は、このような課題に鑑みてなされたものであり、レー
ザ光出力のピーク強度を増大可能な受動Ｑスイッチレー
ザを提供することを目的とする。However, in the conventional passive Q-switched laser, the peak intensity of the laser light output is as low as about 12 kW, and it is desired to increase the peak intensity in the technical field such as optical communication. However, further improvements in passive Q-switched lasers are desired. The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a passive Q-switched laser capable of increasing the peak intensity of laser light output.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】従来の受動Ｑスイッチを
検討すると、ホスト結晶の初期透過率は８０〜９０％で
ある。本願発明者らの知見によれば、レーザ光出力直前
の励起準位の電子濃度は、ホスト結晶の初期透過率が低
いほど高くできるので、初期透過率を低下させれば、ピ
ーク強度は増大するものと思われた。しかしながら、か
かる手法によってピーク強度を増大させると、ホスト結
晶の温度が急激に増加し、熱飽和によってピーク強度が
減少してしまう。Considering a conventional passive Q-switch, the initial transmittance of the host crystal is 80 to 90%. According to the knowledge of the inventors of the present application, the electron concentration of the excitation level immediately before the laser light output can be increased as the initial transmittance of the host crystal is lower, so that the peak intensity increases if the initial transmittance is lowered. I thought it was something. However, when the peak intensity is increased by such a method, the temperature of the host crystal sharply increases and the peak intensity decreases due to thermal saturation.
【０００７】本発明に係る受動Ｑスイッチレーザは、共
振器を構成する一対の反射鏡内に配置された固体レーザ
媒質と、共振器内の固体レーザ媒質から発生した蛍光を
吸収し当該吸収に伴って透過率が減少するホスト結晶
と、固体レーザ媒質を励起するレーザ光を出射する半導
体レーザ素子とを備える受動Ｑスイッチレーザにおい
て、固体レーザ媒質内で発生する蛍光の寿命よりも長い
パルス間隔を有する駆動電流パルスを、前記半導体レー
ザ素子に与える駆動回路を備えることを特徴とする。こ
の場合、ホスト結晶の添加物濃度を従来より増加させつ
つも、半導体レーザ素子をパルス駆動することで、ホス
ト結晶の加熱を抑制し、レーザ光出力のピーク強度を増
加させることができる。The passive Q-switched laser according to the present invention absorbs the solid-state laser medium arranged in a pair of reflecting mirrors constituting the resonator and the fluorescence generated from the solid-state laser medium in the resonator, and is accompanied by the absorption. In a passive Q-switched laser including a host crystal whose transmittance is reduced and a semiconductor laser element which emits laser light for exciting a solid-state laser medium, a pulse interval longer than the lifetime of fluorescence generated in the solid-state laser medium is provided. A driving circuit for applying a driving current pulse to the semiconductor laser device is provided. In this case, it is possible to suppress the heating of the host crystal and increase the peak intensity of the laser light output by pulse-driving the semiconductor laser device while increasing the additive concentration of the host crystal as compared with the conventional one.
【０００８】好適には、ホスト結晶の初期透過率が６５
％未満であれば、従来よりも著しくピーク強度を増大さ
せることができる。また、ホスト結晶の初期透過率は低
いほどピーク強度を増大させることができるが、ホスト
結晶の初期透過率は１％以上が好ましく、半導体レーザ
素子の出力が２５Ｗ以下の場合、共振器内で発振を起こ
させるためには、ホスト結晶の初期透過率は２５％以上
であることが好ましい。また、反射鏡の反射率が６０±
１０％である場合には、上記構成と共にホスト結晶の加
熱を抑制し、レーザ光出力のピーク強度を増加させるこ
とができる。Preferably, the host crystal has an initial transmittance of 65.
If it is less than%, the peak intensity can be remarkably increased as compared with the conventional case. Further, the lower the initial transmittance of the host crystal, the more the peak intensity can be increased, but the initial transmittance of the host crystal is preferably 1% or more, and when the output of the semiconductor laser device is 25 W or less, oscillation occurs in the resonator. In order to cause the above phenomenon, the initial transmittance of the host crystal is preferably 25% or more. In addition, the reflectance of the reflector is 60 ±
When it is 10%, the heating of the host crystal can be suppressed and the peak intensity of the laser light output can be increased together with the above configuration.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、実施の形態に係る受動Ｑス
イッチレーザについて説明する。なお、同一要素には同
一符号を用い、重複する説明は省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A passive Q-switched laser according to an embodiment will be described below. The same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
【００１０】図１は実施の形態に係る受動Ｑスイッチレ
ーザの説明図である。この受動Ｑスイッチレーザは、共
振器を構成する一対の反射鏡１，２内に配置された固体
レーザ媒質（Ｎｄ：ＹＡＧ）３と、共振器内の固体レー
ザ媒質３から発生した光を吸収し当該吸収に伴って透過
率が減少するホスト結晶（Ｃｒ4+：ＹＡＧ：可飽和吸収
体）４と、固体レーザ媒質３を励起するレーザ光を出射
する半導体レーザ素子５とを備えている。なお、半導体
レーザ素子５からの励起用レーザ光はレンズ６，７によ
って固体レーザ媒質３の光入射面上に集光されている。FIG. 1 is an explanatory diagram of a passive Q-switch laser according to an embodiment. This passive Q-switched laser absorbs light generated from the solid-state laser medium (Nd: YAG) 3 arranged in a pair of reflecting mirrors 1 and 2 forming a resonator, and the solid-state laser medium 3 in the resonator. A host crystal (Cr 4+ : YAG: saturable absorber) 4 whose transmittance decreases with the absorption, and a semiconductor laser element 5 which emits laser light for exciting the solid-state laser medium 3 are provided. The excitation laser light from the semiconductor laser device 5 is condensed on the light incident surface of the solid-state laser medium 3 by the lenses 6 and 7.
【００１１】半導体レーザ素子５からの励起用レーザ光
（励起光）が、レンズ６，７及び反射鏡（ハーフミラ
ー）１を順次介して固体レーザ媒質３に入射すると、固
体レーザ媒質３が自然発光（蛍光）する。この光は、固
体レーザ媒質３とホスト結晶４との間に介在するアパー
チャ部材８を通ってホスト結晶４内に入射しホスト結晶
４内において吸収される。When laser light for excitation (excitation light) from the semiconductor laser device 5 is incident on the solid-state laser medium 3 through the lenses 6 and 7 and the reflecting mirror (half mirror) 1 in sequence, the solid-state laser medium 3 spontaneously emits light. (Fluorescent) This light passes through the aperture member 8 interposed between the solid-state laser medium 3 and the host crystal 4, enters the host crystal 4, and is absorbed in the host crystal 4.
【００１２】この吸収に伴い、ホスト結晶４の励起準位
における電子濃度が増加する。電子濃度の増加に伴って
ホスト結晶４は透明化し、透過率が増加する。固体レー
ザ媒質３から出射した光は、反射鏡１，２間において反
射を繰り返し、ある時点で固体レーザ媒質３内で誘導放
出が生じ、反射鏡（ハーフミラー）２を介して外部にレ
ーザ光が出力される。With this absorption, the electron concentration in the excitation level of the host crystal 4 increases. The host crystal 4 becomes transparent and the transmittance increases as the electron concentration increases. The light emitted from the solid-state laser medium 3 is repeatedly reflected between the reflecting mirrors 1 and 2, and stimulated emission occurs in the solid-state laser medium 3 at a certain point, and the laser light is emitted to the outside via the reflecting mirror (half mirror) 2. Is output.
【００１３】一方、ホスト結晶４が吸収を行うと、ホス
ト結晶４の温度が増加する。本実施形態の受動Ｑスイッ
チレーザは、半導体レーザ素子５をパルス駆動する駆動
回路９を備えている。この場合、ホスト結晶４には所定
の時間間隔を空けて蛍光が入射することになるため、ホ
スト結晶４の加熱が抑制される。ホスト結晶４内の添加
物（Ｃｒ）濃度を増加させれば、誘導放出が生じる際の
飽和閾値が高くなるため、レーザ光出力のピーク強度を
増加させることができるが、この場合においても、ホス
ト結晶４の加熱が抑制されるので、レーザ光出力のピー
ク強度を高い状態で維持することができる。On the other hand, when the host crystal 4 absorbs, the temperature of the host crystal 4 increases. The passive Q-switched laser according to the present embodiment includes a drive circuit 9 that pulse-drives the semiconductor laser device 5. In this case, since the fluorescent light enters the host crystal 4 at a predetermined time interval, heating of the host crystal 4 is suppressed. When the additive (Cr) concentration in the host crystal 4 is increased, the saturation threshold when stimulated emission occurs is increased, so that the peak intensity of the laser light output can be increased. Since the heating of the crystal 4 is suppressed, the peak intensity of the laser light output can be maintained in a high state.
【００１４】本例のホスト結晶４の初期透過率は６５％
未満に設定されており、従来よりも著しくレーザ光出力
のピーク強度を増大させることができる。また、ホスト
結晶４の初期透過率は低いほどピーク強度を増大させる
ことができるが、ホスト結晶４の初期透過率は１％以上
が好ましく、半導体レーザ素子５の出力が２５Ｗ以下の
場合、共振器１，２内で有効な発振（誘導放出）を起こ
させるためには、ホスト結晶４の初期透過率は２５％以
上であることが好ましい。The initial transmittance of the host crystal 4 of this example is 65%.
The peak intensity of the laser light output can be remarkably increased as compared with the conventional case. Further, the lower the initial transmittance of the host crystal 4, the more the peak intensity can be increased. However, the initial transmittance of the host crystal 4 is preferably 1% or more, and when the output of the semiconductor laser device 5 is 25 W or less, the resonator. In order to cause effective oscillation (stimulated emission) within 1 and 2, the initial transmittance of the host crystal 4 is preferably 25% or more.
【００１５】特に、本受動Ｑスイッチレーザは、半導体
レーザ素子５からのレーザ光の入射を抑制するため、こ
のレーザ光の集光位置を過ぎた位置にアパーチャ部材８
を備えており、半導体レーザ素子５からのレーザ光また
はレーザ媒質からの発光によるホスト結晶４の加熱も抑
制することができる。In particular, this passive Q-switched laser suppresses the incidence of the laser light from the semiconductor laser element 5, so that the aperture member 8 is located at a position beyond the converging position of the laser light.
It is also possible to suppress heating of the host crystal 4 by the laser light from the semiconductor laser element 5 or the light emission from the laser medium.
【００１６】また、共振器の出力鏡となる反射鏡２の反
射率は６０±１０％と低いため、ホスト結晶４に単位時
間当たり入射する光のパワーが低下するため、上記構成
と共にホスト結晶４の加熱を抑制し、発振の閾値を増加
させ、レーザ光出力のピーク強度を増加させることがで
きる。Further, since the reflectance of the reflecting mirror 2 which is the output mirror of the resonator is as low as 60 ± 10%, the power of the light incident on the host crystal 4 per unit time is lowered, and thus the host crystal 4 is also provided together with the above structure. Heating can be suppressed, the threshold of oscillation can be increased, and the peak intensity of laser light output can be increased.
【００１７】図２は半導体レーザ素子５から出力される
レーザ光（励起光）の出力と、受動Ｑスイッチレーザの
レーザ光出力の時間依存性を示すグラフである。半導体
レーザ素子５はパルス駆動されており、単一の励起光出
力パルスに対応して１つパルスのレーザ光出力が得られ
る。また、励起光出力パルスを制御することで、出力さ
れるパルス数を制御することもできる。FIG. 2 is a graph showing the time dependence of the laser light (excitation light) output from the semiconductor laser device 5 and the laser light output of the passive Q-switch laser. The semiconductor laser device 5 is pulse-driven, and one pulse of laser light output is obtained corresponding to a single pump light output pulse. Further, the number of output pulses can be controlled by controlling the pumping light output pulse.
【００１８】詳説すれば、半導体レーザ素子５に与えら
れる駆動電流パルスのパルス幅は５００μ秒、隣接する
パルス間隔は１０ｍ秒であり、駆動電流パルスのデュー
ティ比は（５００μ秒：１０ｍ秒＝１：２０＝５％）で
ある。なお、隣接するパルス間隔は固体レーザ媒質３内
において発生する蛍光の寿命（本例では２５０μ秒）の
１/３よりも長く設定され、ホスト結晶４内の蓄熱が抑
制される。換言すれば、駆動回路９は、固体レーザ媒質
３内で発生する蛍光の寿命の１/３よりも長いパルス間
隔を有する駆動電流パルスを、半導体レーザ素子５に与
えている。More specifically, the pulse width of the drive current pulse applied to the semiconductor laser device 5 is 500 μsec, the interval between adjacent pulses is 10 msec, and the duty ratio of the drive current pulse is (500 μsec: 10 msec = 1: 1). 20 = 5%). The interval between adjacent pulses is set to be longer than 1/3 of the lifetime of fluorescence generated in the solid-state laser medium 3 (250 μsec in this example), and heat storage in the host crystal 4 is suppressed. In other words, the drive circuit 9 gives the semiconductor laser element 5 a drive current pulse having a pulse interval longer than 1/3 of the lifetime of the fluorescence generated in the solid-state laser medium 3.
【００１９】なお、上記構成においては、固体レーザ媒
質３の後段側にホスト結晶４を配置したが、固体レーザ
媒質３の前段側に無添加のＹＡＧ結晶を配置したり、共
振器を構成する反射鏡１，２をコーティング膜によって
構成したり、或いはＮｄ，Ｃｒを同一のＹＡＧ結晶内に
添加することにより、固体レーザ媒質３とホスト結晶４
とを共通とすることとしてもよい。In the above structure, the host crystal 4 is arranged on the rear side of the solid-state laser medium 3, but an undoped YAG crystal is arranged on the front-stage side of the solid-state laser medium 3 or a reflection forming a resonator. The solid laser medium 3 and the host crystal 4 are formed by forming the mirrors 1 and 2 with a coating film or by adding Nd and Cr into the same YAG crystal.
And may be common.
【００２０】固体レーザ媒質３としてはＮｄ添加ＹＬＦ
やＹｂ添加ＹＡＧ等を用いることもできる。なお、固体
レーザ媒質３とホスト結晶４（固体レーザ媒質３から発
生する蛍光に対して透明となる結晶）の組み合わせとし
ては様々なものが考えられる。As the solid-state laser medium 3, NLF-added YLF is used.
Alternatively, Yb-added YAG or the like can be used. Various combinations of the solid-state laser medium 3 and the host crystal 4 (crystals that are transparent to fluorescence emitted from the solid-state laser medium 3) can be considered.
【００２１】例えば、固体レーザ媒質３が出射レーザ波
長１μｍ帯であるＮｄ添加レーザである場合にはホスト
結晶４としてＣｒ4+添加ＧＳＧＧが、出射レーザ波長
０．９８μｍ帯であるＹｂ添加レーザに対してはＵ2+添
加ＣａＦ2が、出射レーザ波長１．５μｍ帯であるＥｒ
添加レーザに対してはＥｒ3+添加ＣａＦ2が挙げられ
る。また、ホスト結晶４としてＣｒ4+添加Ｙ3Ａｌ5Ｏ12
等を用いることもできる。また、固体レーザ媒質３に適
当なＡＲコーティングを施してもよい。For example, when the solid-state laser medium 3 is an Nd-doped laser having an emission laser wavelength of 1 μm band, Cr 4 + -doped GSGG is used as the host crystal 4 for a Yb-doped laser having an emission laser wavelength of 0.98 μm band. As for U 2 + -added CaF 2 , the emission laser wavelength is Er of 1.5 μm band.
For doped lasers, Er 3+ doped CaF 2 may be mentioned. Further, as the host crystal 4, Cr 4 + -added Y 3 Al 5 O 12
Etc. can also be used. Further, the solid laser medium 3 may be provided with an appropriate AR coating.
【００２２】[0022]
【実施例】上記受動Ｑスイッチレーザを試作し特性評価
を行った。[Example] The passive Q-switched laser was prototyped and its characteristics were evaluated.
【００２３】（実験条件）実験に用いた各素子は以下の
通りである。(Experimental Conditions) Each element used in the experiment is as follows.
【００２４】[0024]
【表１】 [Table 1]
【００２５】（実験結果）受動Ｑスイッチレーザから出
力されたレーザ光のピーク強度をパルスエネルギーはパ
ワーメータで測定、パルス幅はオシロスコープで測定、
ピークパワーはパルスエネルギ−/パルス幅で算出で測
定した。(Experimental results) The peak intensity of the laser light output from the passive Q-switch laser is measured with a power meter for pulse energy and with an oscilloscope for pulse width.
The peak power was calculated by measuring the pulse energy / pulse width.
【００２６】図３は半導体レーザ素子５から出力される
レーザ光のピーク強度（Ｗ）と、受動Ｑスイッチレーザ
から出力されるレーザ光のパルスエネルギー（μＪ）、
パルス幅（ｎｓ）、ピーク強度（ｋＷ）との関係を示す
グラフである。実施例に係る受動Ｑスイッチレーザから
出力されるレーザ光のデータをパルス（パルス駆動）と
し、受動Ｑスイッチレーザを連続波発光させたもののデ
ータをＣＷで示す。FIG. 3 shows the peak intensity (W) of the laser light output from the semiconductor laser device 5 and the pulse energy (μJ) of the laser light output from the passive Q-switch laser.
It is a graph which shows the relationship with pulse width (ns) and peak intensity (kW). The data of the laser light output from the passive Q-switch laser according to the embodiment is used as a pulse (pulse drive), and the data of the passive Q-switch laser that emits continuous waves is shown by CW.
【００２７】受動Ｑスイッチレーザから出力されるレー
ザ光のピーク強度は、半導体レーザ素子５から出力され
るレーザ光のピーク強度が１５Ｗ以上において１９ｋＷ
以上が得られた。また、連続波発光の場合は、半導体レ
ーザ素子５からのレーザ光の強度が２０Ｗ以上において
発振が得られなくなったが、パルス駆動の場合には受動
Ｑスイッチレーザのピーク強度は半導体レーザ素子５の
ピーク強度の増加と共に増加を続けた。The peak intensity of the laser light output from the passive Q-switch laser is 19 kW when the peak intensity of the laser light output from the semiconductor laser device 5 is 15 W or more.
The above is obtained. Further, in the case of continuous wave light emission, oscillation could not be obtained when the intensity of the laser light from the semiconductor laser element 5 was 20 W or more, but in the case of pulse driving, the peak intensity of the passive Q-switch laser was It continued to increase with increasing peak intensity.
【００２８】図４はホスト結晶４の初期透過率（％）
と、受動Ｑスイッチレーザから出力されるレーザ光のパ
ルスエネルギー（μＪ）、パルス幅（ｎｓ）、ピーク強
度（ｋＷ）との関係を示すグラフである。ホスト結晶４
の初期透過率（％）が６５％未満では、パルス駆動の場
合のピーク強度は連続波発光のものに比べて著しく増加
した。ホスト結晶の初期透過率が３０％においてはピー
ク強度１００ｋＷを得ることができたが、２５％未満に
おいては発振が生じなくなった。なお、従来の受動Ｑス
イッチレーザで得られるピーク強度は１２ｋＷで、多少
の改良をしても高々２０ｋＷ程度である。FIG. 4 shows the initial transmittance (%) of the host crystal 4.
2 is a graph showing the relationship between the pulse energy (μJ), pulse width (ns), and peak intensity (kW) of the laser light output from the passive Q-switch laser. Host crystal 4
When the initial transmittance (%) was less than 65%, the peak intensity in the case of pulse driving significantly increased as compared with that in continuous wave light emission. When the initial transmittance of the host crystal was 30%, a peak intensity of 100 kW could be obtained, but when it was less than 25%, oscillation did not occur. The peak intensity obtained by the conventional passive Q-switched laser is 12 kW, which is at most about 20 kW even with some improvement.
【００２９】図５は出力鏡（反射鏡）２の反射率（％）
と、受動Ｑスイッチレーザから出力されるレーザ光のパ
ルスエネルギー（μＪ）、パルス幅（ｎｓ）、ピーク強
度（ｋＷ）との関係を示すグラフである。反射鏡２の反
射率が６０％においては連続波発光のものよりも高いピ
ーク強度（４５ｋｗ）を得ることができた。これは単位
時間当たりのホスト結晶４の熱吸収量が小さくなり、ま
た、レーザ発振の閾値が高くなったためと思われる。な
お、反射率が少なくとも６０±１０％であれば、熱吸収
の物理的原理に鑑みて当該熱吸収量を決定的に変化させ
る要因がないため、この効果は上記と同様に得られるも
のと思われる。なお、ホスト結晶４の初期透過率及び出
力鏡の反射率を低下させるに伴って受動Ｑスイッチレー
ザから出力されるレーザ光のパルス幅は減少している。FIG. 5 shows the reflectance (%) of the output mirror (reflecting mirror) 2.
2 is a graph showing the relationship between the pulse energy (μJ), pulse width (ns), and peak intensity (kW) of the laser light output from the passive Q-switch laser. When the reflectance of the reflecting mirror 2 was 60%, a peak intensity (45 kw) higher than that of continuous wave light emission could be obtained. It is considered that this is because the heat absorption amount of the host crystal 4 per unit time became small and the threshold value of laser oscillation became high. If the reflectivity is at least 60 ± 10%, there is no factor that decisively changes the heat absorption amount in view of the physical principle of heat absorption, so this effect is expected to be obtained in the same manner as above. Be done. The pulse width of the laser light output from the passive Q-switched laser decreases as the initial transmittance of the host crystal 4 and the reflectance of the output mirror decrease.
【００３０】以上のように、本実施例の受動Ｑスイッチ
レーザにおいては、レーザ光出力のピーク強度を増大さ
せることができる。このような受動Ｑスイッチレーザは
マイクロチップサイズとすることもでき、光通信技術等
に適用することができる。As described above, in the passive Q-switched laser of this embodiment, the peak intensity of laser light output can be increased. Such a passive Q-switched laser can be made into a microchip size and can be applied to optical communication technology and the like.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明の受動Ｑスイッチレーザにおいて
は、レーザ光出力のピーク強度を増大させることができ
る。In the passive Q-switched laser of the present invention, the peak intensity of laser light output can be increased.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】実施の形態に係る受動Ｑスイッチレーザの説明
図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a passive Q-switched laser according to an embodiment.
【図２】半導体レーザ素子５から出力されるレーザ光
（励起光）の出力と、受動Ｑスイッチレーザのレーザ光
出力の時間依存性を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the time dependence of the output of laser light (excitation light) output from the semiconductor laser device 5 and the laser light output of a passive Q-switched laser.
【図３】半導体レーザ素子５から出力されるレーザ光の
ピーク強度（Ｗ）と、受動Ｑスイッチレーザから出力さ
れるレーザ光のパルスエネルギー（μＪ）、パルス幅
（ｎｓ）、ピーク強度（ｋＷ）との関係を示すグラフで
ある。FIG. 3 shows the peak intensity (W) of the laser beam output from the semiconductor laser device 5, the pulse energy (μJ), the pulse width (ns), and the peak intensity (kW) of the laser beam output from the passive Q-switch laser. It is a graph which shows the relationship with.
【図４】ホスト結晶４の初期透過率（％）と、受動Ｑス
イッチレーザから出力されるレーザ光のパルスエネルギ
ー（μＪ）、パルス幅（ｎｓ）、ピーク強度（ｋＷ）と
の関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the initial transmittance (%) of the host crystal 4 and the pulse energy (μJ), pulse width (ns), and peak intensity (kW) of the laser light output from the passive Q-switch laser. Is.
【図５】出力鏡（反射鏡）２の反射率（％）と、受動Ｑ
スイッチレーザから出力されるレーザ光のパルスエネル
ギー（μＪ）、パルス幅（ｎｓ）、ピーク強度（ｋＷ）
との関係を示すグラフである。FIG. 5: Reflectivity (%) of output mirror (reflecting mirror) 2 and passive Q
Pulse energy (μJ), pulse width (ns), peak intensity (kW) of laser light output from the switch laser
It is a graph which shows the relationship with.
【図６】従来の受動Ｑスイッチレーザの説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional passive Q-switched laser.
【図７】従来の受動Ｑスイッチレーザの説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional passive Q-switched laser.
【図８】従来の受動Ｑスイッチレーザの説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional passive Q-switched laser.
【図９】半導体レーザ素子５から出力されるレーザ光
（励起光）の出力と、受動Ｑスイッチレーザのレーザ光
出力の時間依存性を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the time dependence of the output of laser light (excitation light) output from the semiconductor laser device 5 and the laser light output of a passive Q-switch laser.
１…反射鏡、２…反射鏡（出力鏡）、３…固体レーザ媒
質、４…ホスト結晶、５…半導体レーザ素子、８…アパ
ーチャ部材、９…駆動回路、６，７…レンズ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reflecting mirror, 2 ... Reflecting mirror (output mirror), 3 ... Solid-state laser medium, 4 ... Host crystal, 5 ... Semiconductor laser element, 8 ... Aperture member, 9 ... Driving circuit, 6, 7 ... Lens.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅 博文 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 平等 拓範 愛知県岡崎市明大寺字西郷中38 分子科学 研究所内 Ｆターム(参考） 5F072 AB02 JJ04 KK01 KK11 PP07 SS06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Hirofumi Suga 1 Hamamatsuho, 1126 Nomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture Tonics Co., Ltd. (72) Inventor Takumi Equality 38 Saigochu, Meijidaiji, Okazaki-shi, Aichi Molecular Science In the laboratory F term (reference) 5F072 AB02 JJ04 KK01 KK11 PP07 SS06
Claims (5)
された固体レーザ媒質と、前記共振器内の前記固体レー
ザ媒質から発生した蛍光を吸収し当該吸収に伴って透過
率が減少するホスト結晶と、前記固体レーザ媒質を励起
するレーザ光を出射する半導体レーザ素子とを備える受
動Ｑスイッチレーザにおいて、駆動電流パルスを前記半
導体レーザ素子に与える駆動回路を備えることを特徴と
する受動Ｑスイッチレーザ。1. A solid-state laser medium arranged in a pair of reflecting mirrors constituting a resonator, and absorbs fluorescence generated from the solid-state laser medium in the resonator, and the transmittance is reduced with the absorption. A passive Q-switch laser including a host crystal and a semiconductor laser device that emits a laser beam that excites the solid-state laser medium, comprising a drive circuit that applies a drive current pulse to the semiconductor laser device. laser.
満であることを特徴とする請求項１に記載の受動Ｑスイ
ッチレーザ。2. The passive Q-switched laser of claim 1, wherein the host crystal has an initial transmittance of less than 65%.
であることを特徴とする請求項１に記載の受動Ｑスイッ
チレーザ。3. The passive Q-switched laser according to claim 1, wherein the host crystal has an initial transmittance of 1% or more.
ることを特徴とする請求項１に記載の受動Ｑスイッチレ
ーザ。4. The passive Q-switched laser according to claim 1, wherein the reflectivity of the reflecting mirror is 60 ± 10%.
媒質内で発生する蛍光の寿命の１／３よりも長いパルス
間隔を有することを特徴とする請求項１に記載の受動Ｑ
スイッチレーザ。5. The passive Q according to claim 1, wherein the drive current pulse has a pulse interval longer than ⅓ of a lifetime of fluorescence generated in the solid-state laser medium.
Switch laser.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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