JP2006093560A - Solid-state laser device - Google Patents

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Shinji Okuma
慎治 大熊
Yasunobu Kai
康伸 甲斐
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high laser light output by improving the conversion efficiency when conducting wavelength conversion to obtain laser light of a desired wavelength. <P>SOLUTION: The solid-state laser device comprises a first laser resonator K1 and a second laser resonator K2. The first laser resonator K1 contains Nd:YAG rod 32, Q switch 33, a total reflection mirror 31 which reflects first laser light L1, and a second partial reflection mirror 36. The total reflection mirror 31 and the second partial reflection mirror 36 are arranged with the Nd:YAG rod 32 and the Q switch 33 put in-between. The second laser resonator K2 contains a first non-linear crystal 35 which converts the wavelength of the first laser light L1 to convert it to second laser light L2, a mirror 34 which reflects the second laser light L2, and the second partial reflection mirror 36. The mirror 34 and the second partial reflection mirror 36 are arranged with the first non-linear crystal 35 put in-between. The mirror 34 and the first non-linear crystal 35 of the second laser resonator K2 are arranged within the first laser resonator K1, and the mirror 34 lets the first laser light pass through it. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、レーザ光の波長を変換する固体レーザ装置に関し、特に変換効率を向上させたものに関する。   The present invention relates to a solid-state laser device that converts the wavelength of laser light, and more particularly to a device that has improved conversion efficiency.

図３は一般的なＮｄ：ＹＡＧレーザを用いた固体レーザ装置１を模式的に示す説明図である。レーザ媒質であるＮｄ：ＹＡＧロッド３とレーザ光をパルス化するためのＱスイッチ４を端面ミラー２及び出力ミラー５で構成された共振器で挟み込む形となる。端面ミラー２は全反射ミラーであり、出力ミラー５は部分反射鏡となっており、そこからレーザ光が出力される。ここで出力ミラー５の反射率は一般的に８０％程度で、この場合レーザ共振器内部で共振しているレーザ光の２０％がレーザ光として外部に出力されることとなる。したがって、共振器内部のレーザ高強度は出力されるレーザ光の５倍の強度となっている。   FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a solid-state laser device 1 using a general Nd: YAG laser. A laser medium Nd: YAG rod 3 and a Q switch 4 for pulsing laser light are sandwiched by a resonator constituted by an end face mirror 2 and an output mirror 5. The end mirror 2 is a total reflection mirror, and the output mirror 5 is a partial reflection mirror from which laser light is output. Here, the reflectance of the output mirror 5 is generally about 80%, and in this case, 20% of the laser beam resonating inside the laser resonator is output to the outside as the laser beam. Therefore, the high laser intensity inside the resonator is five times the intensity of the output laser light.

ＯＰＯ（光パラメトリック発振）を利用して高出力コヒーレント光を発生させる技術が知られている（例えば特許文献１参照）。例えば赤外光を発生させる場合には、励起光としてＮｄ：ＹＡＧレーザ等の固体レーザを用い、赤外パラメトリック発振用の非線形光学結晶として、ＬｉＮｂＯ３，ＡｇＧａＳｅ２、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）、ＺＧＰ（ＺｎＧｅＰ２）等を用いる。 A technique for generating high-power coherent light using OPO (optical parametric oscillation) is known (see, for example, Patent Document 1). For example, in the case of generating infrared light, a solid-state laser such as an Nd: YAG laser is used as excitation light, and LiNbO 3 , AgGaSe 2 , KTP (KTiOPO 4 ), ZGP ( ZnGeP 2 ) or the like is used.

図４は光パラメトリック発振を用いて波長変換を行う固体レーザ装置１０の構成を模式的に示す説明図である。Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光から波長４μｍのレーザ光を得ようとした場合、２段階の波長変換を行う必要がある。   FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the solid-state laser device 10 that performs wavelength conversion using optical parametric oscillation. When trying to obtain laser light having a wavelength of 4 μm from Nd: YAG laser light, it is necessary to perform two-stage wavelength conversion.

このような固体レーザ装置１０では、光軸Ｃに沿って、全反射ミラー１１、Ｎｄ：ＹＡＧロッド１２、Ｑスイッチ１３、部分反射ミラー１４、集光レンズ１５、部分反射ミラー１６、非線形結晶１７、部分反射ミラー１８、集光レンズ１９、部分反射ミラー２０、非線形結晶２１、部分反射ミラー２２が配置されている。このうち、全反射ミラー１１、Ｎｄ：ＹＡＧロッド１２、Ｑスイッチ１３、部分反射ミラー１４により、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器Ｍ１が構成されている。部分反射ミラー１６、非線形結晶１７、部分反射ミラー１８により１段目光パラメトリック発振器Ｍ２が構成されている。部分反射ミラー２０、非線形結晶２１、部分反射ミラー２２により２段目光パラメトリック発振器Ｍ３が構成されている。   In such a solid-state laser device 10, along the optical axis C, the total reflection mirror 11, the Nd: YAG rod 12, the Q switch 13, the partial reflection mirror 14, the condensing lens 15, the partial reflection mirror 16, the nonlinear crystal 17, A partial reflection mirror 18, a condensing lens 19, a partial reflection mirror 20, a nonlinear crystal 21, and a partial reflection mirror 22 are arranged. Among these, the total reflection mirror 11, the Nd: YAG rod 12, the Q switch 13, and the partial reflection mirror 14 constitute an Nd: YAG laser oscillator M1. The partial reflection mirror 16, the nonlinear crystal 17, and the partial reflection mirror 18 constitute a first-stage optical parametric oscillator M2. The partial reflection mirror 20, the nonlinear crystal 21, and the partial reflection mirror 22 constitute a second-stage optical parametric oscillator M3.

このような固体レーザ装置１０では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器Ｍ１からの発振光Ｈ１を集光レンズ１５により集光し、１段目光パラメトリック発振器Ｍ２に導入することで、非線形結晶１７を励起する。続いて、１段目光パラメトリック発振器Ｍ２からの発振光Ｈ２を集光レンズ１９により集光して、２段目光パラメトリック発振器Ｍ３に導入することで、非線形結晶２１を励起する。そして、発振光Ｈ３を外部に取り出す。
特開平１０−１５０２３８号公報 In such a solid-state laser device 10, the oscillation crystal H1 from the Nd: YAG laser oscillator M1 is condensed by the condenser lens 15 and introduced into the first-stage optical parametric oscillator M2, thereby exciting the nonlinear crystal 17. Subsequently, the oscillation light H2 from the first-stage optical parametric oscillator M2 is condensed by the condenser lens 19 and introduced into the second-stage optical parametric oscillator M3, thereby exciting the nonlinear crystal 21. Then, the oscillation light H3 is extracted outside.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-15238

上述した光パラメトリック発振を用いて波長変換を行う固体レーザ装置１０であると次のような問題があった。すなわち、１段目光パラメトリック発振器Ｍ２及び２段目光パラメトリック発振器Ｍ３の変換効率は２０％程度で、２段の波長変換を行うと変換効率はその積となりＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器Ｍ１で発生した波長１μｍのレーザ光から波長４μｍのレーザ光を得ようとした場合、全体の変換効率は４％と非常に低いものとなっていた。   The solid-state laser device 10 that performs wavelength conversion using the optical parametric oscillation described above has the following problems. That is, the conversion efficiency of the first-stage optical parametric oscillator M2 and the second-stage optical parametric oscillator M3 is about 20%, and when the two-stage wavelength conversion is performed, the conversion efficiency becomes the product of the wavelength 1 μm generated in the Nd: YAG laser oscillator M1. When an attempt was made to obtain a laser beam having a wavelength of 4 μm from the laser beam, the overall conversion efficiency was as low as 4%.

そこで本発明は、所望の波長のレーザ光を得るための波長変換を行う場合に、変換効率を高めることで高出力のレーザ光を得ることができる固体レーザ装置を提供することを目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid-state laser device capable of obtaining high-power laser light by increasing conversion efficiency when performing wavelength conversion for obtaining laser light having a desired wavelength.

上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の固体レーザ装置は次のように構成されている。   In order to solve the above problems and achieve the object, the solid-state laser device of the present invention is configured as follows.

（１）固体レーザ媒質と、Ｑスイッチ素子と、これら固体レーザ媒質及びＱスイッチ素子を挟んで配置され、第１波長からなる第１レーザ光を反射する第１端面ミラー及び第１出力ミラーとを有する第１レーザ共振器と、上記第１レーザ光を波長変換して第２波長からなる第２レーザ光に変換する第１非線形結晶と、この第１非線形結晶を挟んで配置され、上記第２レーザ光を反射する第２端面ミラー及び第２出力ミラーとを有する第２レーザ共振器とを備え、上記第２レーザ共振器の上記第２端面ミラー及び上記第１非線形結晶は、上記第１レーザ共振器内に配置されるとともに、上記第２端面ミラーは、上記第１波長を透過するものであることを特徴とする。 (1) A solid-state laser medium, a Q switch element, a first end face mirror and a first output mirror that are arranged with the solid laser medium and the Q switch element interposed therebetween and reflect a first laser beam having a first wavelength. A first laser resonator, a first nonlinear crystal that converts the wavelength of the first laser light into a second laser light having a second wavelength, and the second nonlinear crystal. A second laser resonator having a second end mirror and a second output mirror for reflecting the laser beam, wherein the second end mirror and the first nonlinear crystal of the second laser resonator include the first laser. The second end face mirror is disposed in the resonator and transmits the first wavelength.

（２）上記（１）に記載された固体レーザ装置であって、上記第１出力ミラーと上記第２出力ミラーとは共通のミラーであることを特徴とする。 (2) In the solid-state laser device described in (1) above, the first output mirror and the second output mirror are a common mirror.

（３）固体レーザ媒質と、Ｑスイッチ素子と、これら固体レーザ媒質及びＱスイッチ素子を挟んで配置され、第１波長からなる第１レーザ光を反射する第１端面ミラー及び第１出力ミラーとを有する第１レーザ共振器と、上記第１レーザ光を波長変換して第２波長からなる第２レーザ光に変換する第１非線形結晶と、この第１非線形結晶を挟んで配置され、上記第２レーザ光を反射する第２端面ミラー及び第２出力ミラーとを有する第２レーザ共振器と、上記第２レーザ光を波長変換して第３波長からなる第３レーザ光に変換する第２非線形結晶と、この第２非線形結晶を挟んで配置され、上記第３レーザ光を反射する第３端面ミラー及び第３出力ミラーとを有する第２レーザ共振器とを備え、上記第２レーザ共振器の上記第２端面ミラー及び上記第１非線形結晶は、上記第１レーザ共振器内に配置されるとともに、上記第２端面ミラーは、上記第１波長を透過するものであり、上記第３レーザ共振器の上記第３端面ミラー及び上記第２非線形結晶は、上記第２レーザ共振器内に配置されるとともに、第３端面ミラーは、上記第２波長を透過するものであることを特徴とする。 (3) A solid-state laser medium, a Q switch element, and a first end mirror and a first output mirror that are arranged with the solid laser medium and the Q switch element interposed therebetween and reflect the first laser light having the first wavelength. A first laser resonator, a first nonlinear crystal that converts the wavelength of the first laser light into a second laser light having a second wavelength, and the second nonlinear crystal. A second laser resonator having a second end face mirror and a second output mirror for reflecting the laser beam; and a second nonlinear crystal for converting the wavelength of the second laser beam into a third laser beam having a third wavelength. And a second laser resonator having a third end face mirror and a third output mirror arranged to sandwich the second nonlinear crystal and reflecting the third laser light, and the second laser resonator Second end face mirror and The first nonlinear crystal is disposed in the first laser resonator, and the second end face mirror transmits the first wavelength. The third end face mirror of the third laser resonator The second nonlinear crystal is disposed in the second laser resonator, and the third end face mirror transmits the second wavelength.

（４）上記（３）に記載された固体レーザ装置であって、上記第２出力ミラーと上記第３出力ミラーとは共通のミラーであり、上記第１出力ミラーと上記第３端面ミラーとは共通のミラーであることを特徴とする。 (4) In the solid-state laser device described in (3) above, the second output mirror and the third output mirror are a common mirror, and the first output mirror and the third end face mirror are It is a common mirror.

本発明によれば、所望の波長のレーザ光を得るための波長変換を行う場合に、変換効率を高めることで高出力のレーザ光を得ることができる。   According to the present invention, when performing wavelength conversion for obtaining laser light having a desired wavelength, high-power laser light can be obtained by increasing the conversion efficiency.

図１は本発明の第１の実施の形態に係る固体レーザ装置３０の構成を模式的に示す説明図である。固体レーザ装置３０は、光軸Ｃに沿って図１中左方から全反射ミラー３１と、励起されることにより波長１μｍのレーザ光Ｌ１を発生するＮｄ：ＹＡＧロッド３２と、例えば１５ｋＨｚで光透過／光遮断が切り替わるＱスイッチ３３と、ミラー３４と、第１非線形結晶３５と、第２部分反射ミラー３６とを備えている。   FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of a solid-state laser device 30 according to the first embodiment of the present invention. The solid-state laser device 30 includes a total reflection mirror 31 from the left in FIG. 1 along the optical axis C, an Nd: YAG rod 32 that generates a laser beam L1 having a wavelength of 1 μm when excited, and transmits light at 15 kHz, for example. / A Q switch 33 for switching light blocking, a mirror 34, a first nonlinear crystal 35, and a second partial reflection mirror 36 are provided.

全反射ミラー３１は、波長１μｍのレーザ光Ｌ１に対して全反射である。また、ミラー３４は、レーザ光Ｌ１に対して全透過、波長２μｍのレーザ光Ｌ２に対して全反射である。さらに、第２部分反射ミラー３６はレーザ光Ｌ１に対して全反射、レーザ光Ｌ２に対して部分反射（透過率２０％）である。また、第１非線形結晶３５はＫＴＰ等で形成された波長変換用の非線形結晶であり、波長１μｍのレーザ光Ｌ１を波長２μｍのレーザ光Ｌ２へ波長変換する機能を有している。   The total reflection mirror 31 is totally reflected with respect to the laser beam L1 having a wavelength of 1 μm. The mirror 34 is totally transmissive with respect to the laser beam L1 and totally reflected with respect to the laser beam L2 having a wavelength of 2 μm. Further, the second partial reflection mirror 36 is totally reflected with respect to the laser beam L1 and partially reflected (with a transmittance of 20%) with respect to the laser beam L2. The first nonlinear crystal 35 is a nonlinear crystal for wavelength conversion formed of KTP or the like, and has a function of converting the wavelength of the laser light L1 having a wavelength of 1 μm to the laser light L2 having a wavelength of 2 μm.

ここで、全反射ミラー３１と第２部分反射ミラー３６との間で第１レーザ共振器Ｋ１が構成され、ミラー３４と第２部分反射ミラー３６との間で第２レーザ共振器Ｋ２が構成されることになる。   Here, the first laser resonator K1 is configured between the total reflection mirror 31 and the second partial reflection mirror 36, and the second laser resonator K2 is configured between the mirror 34 and the second partial reflection mirror 36. Will be.

このように構成された固体レーザ装置３０によれば、Ｎｄ：ＹＡＧロッド３２が励起されることにより、波長１μｍのレーザ光Ｌ１が発生する。レーザ光Ｌ１は、全反射ミラー３１と第２部分反射ミラー３６とで全反射し、第１レーザ共振器Ｋ１内で共振状態となる。   According to the solid-state laser device 30 configured as described above, the laser beam L1 having a wavelength of 1 μm is generated when the Nd: YAG rod 32 is excited. The laser beam L1 is totally reflected by the total reflection mirror 31 and the second partial reflection mirror 36, and enters a resonance state in the first laser resonator K1.

一方、出力が増加したレーザ光Ｌ１は第１非線形結晶３５により波長変換され、波長２μｍのレーザ光Ｌ２が発生する。レーザ光Ｌ２は、ミラー３４で全反射し、第２部分反射ミラー３６で部分反射（透過率２０％）することで第２レーザ共振器Ｋ２内で共振状態となる。そして、第２部分反射ミラー３６からレーザ光Ｌ２の一部（約２０％）が出力される。   On the other hand, the laser beam L1 whose output has been increased is wavelength-converted by the first nonlinear crystal 35, and a laser beam L2 having a wavelength of 2 μm is generated. The laser beam L2 is totally reflected by the mirror 34 and partially reflected (transmittance 20%) by the second partial reflection mirror 36, whereby the laser beam L2 enters a resonance state in the second laser resonator K2. Then, a part (about 20%) of the laser beam L2 is output from the second partial reflection mirror 36.

このように、第２レーザ共振器Ｋ２内にある第１非線形結晶３５は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザによる第１レーザ共振器Ｋ１内の強度の強いレーザ光Ｌ１が励起するため変換効率の高い波長変換を行うことが可能となる。最終的にはＮｄ：ＹＡＧロッド３２で発生したレーザ光Ｌ１から高い変換効率で波長２μｍのレーザ光Ｌ２を得ることが可能となる。   As described above, the first nonlinear crystal 35 in the second laser resonator K2 excites the strong laser beam L1 in the first laser resonator K1 by the Nd: YAG laser, so that wavelength conversion with high conversion efficiency is performed. Can be done. Eventually, it becomes possible to obtain laser light L2 having a wavelength of 2 μm from the laser light L1 generated by the Nd: YAG rod 32 with high conversion efficiency.

上述したように、本実施の形態に係る固体レーザ装置３０によれば、光パラメトリック発振を用いて波長変換を行う場合に、高い変換効率（５０％程度）で波長１μｍ光から波長２μｍ光への波長変換を行うことが可能となる。例えば、変換効率が低い（２０％程度）の光パラメトリック発振器を用いたものに対して、２．５倍程度の変換効率が得られることとなる。   As described above, according to the solid-state laser device 30 according to the present embodiment, when wavelength conversion is performed using optical parametric oscillation, light with a wavelength of 1 μm is converted to light with a wavelength of 2 μm with high conversion efficiency (about 50%). Wavelength conversion can be performed. For example, a conversion efficiency of about 2.5 times can be obtained for an optical parametric oscillator having a low conversion efficiency (about 20%).

図２は本発明の第２の実施の形態に係る固体レーザ装置４０の構成を模式的に示す説明図である。固体レーザ装置４０は、光軸Ｃに沿って図２中左方から全反射ミラー４１と、励起されることにより波長１μｍのレーザ光Ｌ１を発生するＮｄ：ＹＡＧロッド４２と、例えば１５ｋＨｚで光透過／光遮断が切り替わるＱスイッチ４３と、ミラー４４と、第１非線形結晶４５と、第２部分反射ミラー４６と、第２非線形結晶４７と、第３部分反射ミラー４８とを備えている。   FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a configuration of a solid-state laser device 40 according to the second embodiment of the present invention. The solid-state laser device 40 includes a total reflection mirror 41 from the left in FIG. 2 along the optical axis C, an Nd: YAG rod 42 that generates a laser beam L1 having a wavelength of 1 μm when excited, and transmits light at 15 kHz, for example. / A Q switch 43 that switches light blocking, a mirror 44, a first nonlinear crystal 45, a second partial reflection mirror 46, a second nonlinear crystal 47, and a third partial reflection mirror 48 are provided.

全反射ミラー４１は、波長１μｍのレーザ光Ｌ１に対して全反射である。また、ミラー４４は、レーザ光Ｌ１に対して全透過、波長２μｍのレーザ光Ｌ２に対して全反射である。さらに、第２部分反射ミラー４６はレーザ光Ｌ１及びレーザ光Ｌ３に対して全反射、レーザ光Ｌ２に対して部分反射（透過率８０％）である。また、第１非線形結晶４５はＫＴＰ等で形成された波長変換用の非線形結晶であり、波長１μｍのレーザ光Ｌ１を波長２μｍのレーザ光へ波長変換する機能、第２非線形結晶４７はＺＧＰ等で形成された波長変換用の非線形結晶であり、波長２μｍのレーザ光Ｌ２を波長４μｍのレーザ光Ｌ３へ波長変換する機能、を有している。   The total reflection mirror 41 is totally reflected with respect to the laser beam L1 having a wavelength of 1 μm. The mirror 44 is totally transmissive with respect to the laser beam L1 and totally reflected with respect to the laser beam L2 having a wavelength of 2 μm. Further, the second partial reflection mirror 46 is totally reflected with respect to the laser light L1 and the laser light L3 and partially reflected with respect to the laser light L2 (transmittance 80%). The first nonlinear crystal 45 is a wavelength converting nonlinear crystal formed of KTP or the like, and has a function of converting the wavelength of the laser light L1 having a wavelength of 1 μm into a laser light having a wavelength of 2 μm, and the second nonlinear crystal 47 is made of ZGP or the like. The formed nonlinear crystal for wavelength conversion has a function of converting the wavelength of laser light L2 having a wavelength of 2 μm to laser light L3 having a wavelength of 4 μm.

ここで、全反射ミラー４１と第２部分反射ミラー４６との間で第１レーザ共振器Ｋ１が構成され、ミラー４４と第３部分反射ミラー４８との間で第２レーザ共振器Ｋ２が構成され、ミラー４４と第３部分反射ミラー４８との間で第３レーザ共振器Ｋ３が構成されることになる。   Here, the first laser resonator K1 is configured between the total reflection mirror 41 and the second partial reflection mirror 46, and the second laser resonator K2 is configured between the mirror 44 and the third partial reflection mirror 48. The third laser resonator K3 is configured between the mirror 44 and the third partial reflection mirror 48.

このように構成された固体レーザ装置４０によれば、Ｎｄ：ＹＡＧロッド４２が励起されることにより、波長１μｍのレーザ光Ｌ１が発生する。レーザ光Ｌ１は、全反射ミラー４１と第２部分反射ミラー４６とで全反射し、第１レーザ共振器Ｋ１内で共振状態となる。   According to the solid-state laser device 40 configured in this way, the laser beam L1 having a wavelength of 1 μm is generated when the Nd: YAG rod 42 is excited. The laser beam L1 is totally reflected by the total reflection mirror 41 and the second partial reflection mirror 46, and enters a resonance state in the first laser resonator K1.

一方、出力が増加したレーザ光Ｌ１は第１非線形結晶４５により波長変換され、波長２μｍのレーザ光Ｌ２が発生する。レーザ光Ｌ２は、ミラー４４で全反射し、第３部分反射ミラー４８で全反射することで第２レーザ共振器Ｋ２内で共振状態となる。   On the other hand, the laser beam L1 whose output has been increased is wavelength-converted by the first nonlinear crystal 45, and a laser beam L2 having a wavelength of 2 μm is generated. The laser beam L2 is totally reflected by the mirror 44 and totally reflected by the third partial reflection mirror 48, whereby the laser beam L2 enters a resonance state in the second laser resonator K2.

さらに、レーザ光Ｌ３は、第２部分反射ミラー４６で全反射し、第３部分反射ミラー４８で部分反射（透過率２０％）することで第３レーザ共振器Ｋ３内で共振状態となる。そして、第３部分反射ミラー４８からレーザ光Ｌ３の一部（約２０％）が出力される。 Further, the laser beam L3 is totally reflected by the second partial reflection mirror 46 and partially reflected (transmittance 20%) by the third partial reflection mirror 48, whereby the laser beam L3 enters a resonance state in the third laser resonator K3. Then, a part (about 20%) of the laser beam L3 is output from the third partial reflection mirror 48.

このように、第２レーザ共振器Ｋ２内にある第１非線形結晶４５は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザによる第１レーザ共振器Ｋ１内の強度の強いレーザ光Ｌ１が励起するため高い変換効率（５０％程度）で波長変換を行うことが可能となる。さらに、第３レーザ共振器Ｋ３内にある第２非線形結晶４５は、第２レーザ共振器Ｋ２内の強度の強いレーザ光Ｌ２が励起するため高い変換効率（５０％程度）で波長変換を行うことが可能となる。したがって、最終的にはＮｄ：ＹＡＧロッド４２で発生したレーザ光Ｌ１から高い変換効率（２５％程度）で波長４μｍのレーザ光Ｌ４を得ることが可能となる。   Thus, the first nonlinear crystal 45 in the second laser resonator K2 has high conversion efficiency (about 50%) because the strong laser beam L1 in the first laser resonator K1 by the Nd: YAG laser is excited. ) Enables wavelength conversion. Furthermore, the second nonlinear crystal 45 in the third laser resonator K3 performs wavelength conversion with high conversion efficiency (about 50%) because the strong laser beam L2 in the second laser resonator K2 is excited. Is possible. Therefore, finally, it becomes possible to obtain the laser beam L4 having a wavelength of 4 μm from the laser beam L1 generated by the Nd: YAG rod 42 with high conversion efficiency (about 25%).

上述したように、本実施の形態に係る固体レーザ装置４０によれば、光パラメトリック発振を用いて波長変換を行う場合に、高い変換効率（２５％程度）で波長１μｍ光から波長４μｍ光への波長変換を行うことが可能となる。例えば、変換効率が低い（２０％程度）の光パラメトリック発振器を用いたものに対して、６倍程度の変換効率が得られることとなる。   As described above, according to the solid-state laser device 40 according to the present embodiment, when wavelength conversion is performed using optical parametric oscillation, light with a wavelength of 1 μm is converted to light with a wavelength of 4 μm with high conversion efficiency (about 25%). Wavelength conversion can be performed. For example, a conversion efficiency of about 6 times can be obtained for an optical parametric oscillator having a low conversion efficiency (about 20%).

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第１の実施の形態に係る固体レーザ装置の構成を模式的に示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows typically the structure of the solid-state laser apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態に係る固体レーザ装置の構成を模式的に示す説明図。Explanatory drawing which shows typically the structure of the solid-state laser apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 固体レーザ装置を模式的に示す説明図。Explanatory drawing which shows a solid state laser apparatus typically. 光パラメトリック発振を用いて波長変換を行う固体レーザ装置の構成を模式的に示す説明図。Explanatory drawing which shows typically the structure of the solid-state laser apparatus which performs wavelength conversion using optical parametric oscillation.

符号の説明Explanation of symbols

３０…固体レーザ装置、３１…全反射ミラー、３２…Ｎｄ：ＹＡＧロッド、３３…Ｑスイッチ、３４…ミラー、３５…第１非線形結晶、３６…第２部分反射ミラー、４０…固体レーザ装置、４１…全反射ミラー、４２…Ｎｄ：ＹＡＧロッド、４３…Ｑスイッチ、４４…ミラー、４５…第１非線形結晶、４６…第２部分反射ミラー、４７…第２非線形結晶、４８…第３部分反射ミラー。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Solid state laser apparatus, 31 ... Total reflection mirror, 32 ... Nd: YAG rod, 33 ... Q switch, 34 ... Mirror, 35 ... 1st nonlinear crystal, 36 ... 2nd partial reflection mirror, 40 ... Solid state laser apparatus, 41 ... Total reflection mirror, 42 ... Nd: YAG rod, 43 ... Q switch, 44 ... Mirror, 45 ... First nonlinear crystal, 46 ... Second partial reflection mirror, 47 ... Second nonlinear crystal, 48 ... Third partial reflection mirror .

Claims (4)

固体レーザ媒質と、Ｑスイッチ素子と、これら固体レーザ媒質及びＱスイッチ素子を挟んで配置され、第１波長からなる第１レーザ光を反射する第１端面ミラー及び第１出力ミラーとを有する第１レーザ共振器と、
上記第１レーザ光を波長変換して第２波長からなる第２レーザ光に変換する第１非線形結晶と、この第１非線形結晶を挟んで配置され、上記第２レーザ光を反射する第２端面ミラー及び第２出力ミラーとを有する第２レーザ共振器とを備え、
上記第２レーザ共振器の上記第２端面ミラー及び上記第１非線形結晶は、上記第１レーザ共振器内に配置されるとともに、上記第２端面ミラーは、上記第１波長を透過するものであることを特徴とする固体レーザ装置。 A first solid-state laser medium, a Q-switch element, and a first end mirror and a first output mirror that are disposed across the solid-state laser medium and the Q-switch element and reflect a first laser beam having a first wavelength. A laser resonator;
A first nonlinear crystal that converts the wavelength of the first laser light into a second laser light having a second wavelength, and a second end face that is disposed across the first nonlinear crystal and reflects the second laser light A second laser resonator having a mirror and a second output mirror,
The second end face mirror and the first nonlinear crystal of the second laser resonator are disposed in the first laser resonator, and the second end face mirror transmits the first wavelength. A solid-state laser device. 上記第１出力ミラーと上記第２出力ミラーとは共通のミラーであることを特徴とする請求項１に記載の固体レーザ装置。   The solid-state laser device according to claim 1, wherein the first output mirror and the second output mirror are a common mirror. 固体レーザ媒質と、Ｑスイッチ素子と、これら固体レーザ媒質及びＱスイッチ素子を挟んで配置され、第１波長からなる第１レーザ光を反射する第１端面ミラー及び第１出力ミラーとを有する第１レーザ共振器と、
上記第１レーザ光を波長変換して第２波長からなる第２レーザ光に変換する第１非線形結晶と、この第１非線形結晶を挟んで配置され、上記第２レーザ光を反射する第２端面ミラー及び第２出力ミラーとを有する第２レーザ共振器と、
上記第２レーザ光を波長変換して第３波長からなる第３レーザ光に変換する第２非線形結晶と、この第２非線形結晶を挟んで配置され、上記第３レーザ光を反射する第３端面ミラー及び第３出力ミラーとを有する第２レーザ共振器とを備え、
上記第２レーザ共振器の上記第２端面ミラー及び上記第１非線形結晶は、上記第１レーザ共振器内に配置されるとともに、上記第２端面ミラーは、上記第１波長を透過するものであり、
上記第３レーザ共振器の上記第３端面ミラー及び上記第２非線形結晶は、上記第２レーザ共振器内に配置されるとともに、第３端面ミラーは、上記第２波長を透過するものであることを特徴とする固体レーザ装置。 A first solid-state laser medium, a Q-switch element, and a first end mirror and a first output mirror that are disposed across the solid-state laser medium and the Q-switch element and reflect a first laser beam having a first wavelength. A laser resonator;
A first nonlinear crystal that converts the wavelength of the first laser light into a second laser light having a second wavelength, and a second end face that is disposed across the first nonlinear crystal and reflects the second laser light A second laser resonator having a mirror and a second output mirror;
A second nonlinear crystal that converts the wavelength of the second laser light into a third laser light having a third wavelength, and a third end face that is disposed across the second nonlinear crystal and reflects the third laser light A second laser resonator having a mirror and a third output mirror,
The second end face mirror and the first nonlinear crystal of the second laser resonator are disposed in the first laser resonator, and the second end face mirror transmits the first wavelength. ,
The third end face mirror and the second nonlinear crystal of the third laser resonator are disposed in the second laser resonator, and the third end face mirror transmits the second wavelength. A solid-state laser device characterized by the above. 上記第２出力ミラーと上記第３出力ミラーとは共通のミラーであり、
上記第１出力ミラーと上記第３端面ミラーとは共通のミラーであることを特徴とする請求項３に記載の固体レーザ装置。 The second output mirror and the third output mirror are a common mirror,
4. The solid-state laser device according to claim 3, wherein the first output mirror and the third end face mirror are a common mirror.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009540607A (en) * 2006-06-14 2009-11-19 サイマー インコーポレイテッド Driving laser for EUV light source
JP2015506495A (en) * 2012-01-06 2015-03-02 中国科学院物理研究所 Nonlinear optical device manufactured with 4H-SiC crystal
KR101846179B1 (en) * 2016-08-09 2018-04-09 사단법인 원텍 단국 의광학 연구센터 An optical parametric oscillator laser with a temperature control device

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