JP2006093674A

JP2006093674A - レーザー装置

Info

Publication number: JP2006093674A
Application number: JP2005241289A
Authority: JP
Inventors: Tetsuei Hamano; 哲英濱野; Takashige Omatsu; 尾松　　孝茂
Original assignee: Furukawa Co Ltd
Current assignee: Furukawa Co Ltd
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】１つの固体結晶から多波長のレーザー光を同時に得ることができ、信頼性と発振効率が高く、小型で安価なレーザー装置の提供。
【解決手段】レーザー媒質１０の固体結晶にラマン結晶を使用し、レーザー媒質１０を励起させてレーザー光を発生させるレーザー発振器１２と、レーザー媒質１０から発生したレーザー光を共振させる反射鏡１６及びレーザー出力鏡１８と、角度調整により可視域を発振する多波長の中から選択的に単一波長を取り出し可能とする高調波素子２２とを備えるレーザー装置１を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザー発振と同時にラマン変換の結果生じるストークス光ならびに反ストークス光、及び、ラマン光の第２高調波発振を含めた多波長から、選択的に単一波長を取り出し可能なレーザー装置に関するものである。

従来、化学測定用機器、赤外吸収を利用する微量検出器、同位体分離等の光源として、各種のレーザー装置が用いられている。
波長可変域が広く、広帯域において高出力のコヒーレント光を得ることができるレーザー装置として、誘導ラマン散乱による波長変換方法を用いた波長可変レーザー装置が特許文献１に提唱されている。

図７に示すように、波長可変レーザー装置５０は、励起光源となる波長可変固体レーザー５２から射出されたレーザー光を、複数のレンズからなる平行ビーム生成機構５４によって平行ビームとし、この平行ビームを高圧ラマンセル５６によって波長変換し、波長変換したレーザー光をさらに多重反射型ラマンセル５８によって波長変換している。高圧ラマンセル５６及び多重反射型ラマンセル５８には、水素又は重水素がラマン物質として充填されている。
特開平５−２４９５１３号公報

しかしながら、前述の波長可変レーザー装置５０においては、希望波長に応じて、波長可変固体レーザー５２から射出されるレーザー光の波長を選択する必要がある。このため、波長可変レーザー装置５０が複雑化するとともに大型化し、その結果コストが嵩む。また、高圧ラマンセル５６及び多重反射型ラマンセル５８に充填されているラマン物質は、気体の水素又は重水素であり、リーク等で劣化しやすいので信頼性が低く、発振効率も悪い。
本発明は、上記問題を解決するものであり、その目的とするところは、１つの固体結晶から多波長のレーザー光を同時に得ることができ、信頼性と効率に優れ、小型で安価なレーザー装置を提供することである。

本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。本発明に係るレーザー装置は、レーザー媒質を励起させてレーザー光を発生させる励起用の光源手段と、光源手段で発生したレーザー光を共振させる共振手段と、レーザー光の波長を変調する高調波素子とを備えたレーザー装置であって、レーザー媒質をラマン物質の固体結晶で構成することにより、又は、レーザー媒質を非ラマン物質の固体結晶で構成し共振手段にラマン物質の固体結晶を備えることにより、同時に多波長のレーザー発振を行うレーザー装置において、光軸に対する高調波素子の角度調整により可視域を発振する多波長の中から選択的に単一波長を取り出す。また、ラマン物質の固体結晶がタングステン酸塩である。さらに、高調波素子がＬＢＯ（ＬｉＢ₃Ｏ₅）、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ₄）、ＰＰＫＴＰ（ＰｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙＰｏｌｅｄＫＴｉＯＰＯ₄）、ＫＤＰ（ＫＨ₂ＰＯ₄）又はＢＢＯ（ＢａＢ₂Ｏ₄）のうちのいずれかである。

本発明に係るレーザー装置では、例えば、レーザー媒質の固体結晶にラマン結晶ＫＧｄ（ＷＯ₄）₂を使用し、この固体結晶にレーザー活性物質としてＮｄ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｓｍ等を含有させることで、固体結晶から発振したレーザー光と、ラマンシフト量が９０１ｃｍ^-1のラマン変換されたストークス光並び反ストークス光が同時発振する。
レーザー活性物質としてＮｄを使用した場合、９００ｎｍ、１０６７ｎｍ、１３５０ｎｍ等の基本波長を発振可能であり、これらの基本波長からラマンシフト量９０１ｃｍ^-1をラマン変換されてストークス光並び反ストークス光が同時発振する。

レーザー装置において高い変換効率を得るには、入力ビームと発生ビームの各位相ベクトルが一致し、次式（１）で示される位相不整合が零とならねばならない。
Δｋ＝ｋ₃−ｋ₂−ｋ₁
＝２πｎ₃／λ₃−２πｎ₂／λ₂−２πｎ₁／λ₁ ・・・（１）
ただし、Δｋ：位相不整合
ｋ_i：波長λ_iにおける位相ベクトル
ｎ_i：波長λ_iにおける屈折率
Δｋ＝０となる角度が位相整合角と呼ばれる。低出力の場合、変換効率と位相整合との間の関係は次式（２）により表される。
η∝｛ｓｉｎ（ΔｋＬ）／ΔｋＬ｝² ・・・（２）
ただし、η：変換効率
Ｌ：結晶長

位相整合角が各波長においてそれぞれ存在する。基本波長１０６７ｎｍの場合、ラマン散乱の結果生じた１１８１ｎｍ、１２５０ｎｍの各位相整合角に高調波素子をあわせることにより、１／２の波長である緑色波長（５３４ｎｍ）、黄色波長（５９１ｎｍ）、赤色波長（６６０ｎｍ）をそれぞれ発振させることが可能であり、共振手段内から種々の波長を選択して取り出すことが可能である。位相不整合が増えると変換効率が急激に低下する。光軸に対する高調波素子の角度を調整して位相整合を得れば、変換効率が高まる。温度調整等により位相整合を得る場合に比べ、高調波素子の角度調整は簡単であり有利である。光軸とビーム伝播方向との角度が９０度又は０度のときの位相整合角を非微調位相整合（ＮＣＰＭ）角といい、それ以外の位相整合角を微調位相整合（ＣＰＭ）角という。なお、ＮＣＰＭとはＮｏｎ−ＣｒｉｔｉｃａｌＰｈａｓｅＭａｔｃｈｉｎｇの略であり、ＣＰＭとはＣｒｉｔｉｃａｌＰｈａｓｅＭａｔｃｈｉｎｇの略である。

レーザー媒質をＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂（ＹＡＧ）、ＹＶＯ₄、ＬｉＹＦ₄（ＹＬＦ）等の非ラマン物質の固体結晶とし、これにＡｌ₂（ＷＯ₄）₃、ＣａＷＯ₄、ＣｓＬａ（ＷＯ₄）₂、Ｇｄ₂（ＷＯ₄）₃、ＫＹ（ＷＯ₄）₂、ＫＥｒ（ＷＯ₄）₂、ＫＧｄ（ＷＯ₄）₂、ＫＬｕ（ＷＯ₄）₂、ＮａＹ（ＷＯ₄）₂、ＮａＬａ（ＷＯ₄）₂、ＮａＧｄ（ＷＯ₄）₂、ＮａＢｉ（ＷＯ₄）₂、ＰｂＷＯ₄、ＺｎＷＯ₄、ＲｂＮｄ（ＷＯ₄）₂、ＳｒＷＯ₄、ＣｄＷＯ₄、ＬｉＮｂＯ₃、ＫＨ₂ＰＯ₄、ＮａＣｌＯ₃又はＢａ（ＮＯ₃）₂等のラマン物質の固体結晶を組み合わせることにより、ラマン波を発生することが可能である。

レーザー媒質をラマン物質の固体結晶とすると発振効率が向上する。ラマン物質の固体結晶にはタングステン酸塩を使用することが好ましい。タングステン酸塩として、例えば、Ａｌ₂（ＷＯ₄）₃、ＣａＷＯ₄、ＣｓＬａ（ＷＯ₄）₂、Ｇｄ₂（ＷＯ₄）₃、ＫＹ（ＷＯ₄）₂、ＫＥｒ（ＷＯ₄）₂、ＫＧｄ（ＷＯ₄）₂、ＫＬｕ（ＷＯ₄）₂、ＮａＹ（ＷＯ₄）₂、ＮａＬａ（ＷＯ₄）₂、ＮａＧｄ（ＷＯ₄）₂、ＮａＢｉ（ＷＯ₄）₂、ＰｂＷＯ₄、ＺｎＷＯ₄、ＲｂＮｄ（ＷＯ₄）₂、ＳｒＷＯ₄、ＣｄＷＯ₄等を挙げることができる。

高調波素子の固体結晶にＬＢＯ、ＫＴＰ、ＰＰＫＴＰ、ＫＤＰ又はＢＢＯを使用することによっても発振効率が向上する。
高次高調波素子からの３次高調波や４次高調波等を利用すれば、より短い波長のレーザー光が得られる。
したがって、多波長のレーザー光を同時に得る場合でも、レーザー発振装置以外の余分な設備は不要である。

本発明のレーザー装置は、１つの固体結晶から多波長のレーザー光を同時に得ることができ、信頼性と発振効率に優れ、小型かつ安価である。

本発明を実施するための最良の形態を図１（ｉ）及び（ｉｉ）を参照しつつ説明する。
レーザー装置１は、レーザー媒質１０、レーザー発振器１２、集光レンズ１４、反射鏡１６、レーザー出力鏡１８、Ｑスイッチ２０、高調波素子２２を備えている。
レーザー媒質１０はラマン物質からなる固体結晶である。ラマン物質として、例えば、ＫＧｄ（ＷＯ₄）₂単結晶が使用されている。なお、レーザー媒質１０の固体結晶にＫＧｄ（ＷＯ₄）₂以外のタングステン酸塩又は他のラマン物質を使用することも可能である。

また、図２（ｉ）及び（ｉｉ）の変形例に示すように、レーザー媒質１０をＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂（ＹＡＧ）、ＹＶＯ₄、ＬｉＹＦ₄（ＹＬＦ）等の非ラマン物質の固体結晶とし、これにＡｌ₂（ＷＯ₄）₃、ＣａＷＯ₄、ＣｓＬａ（ＷＯ₄）₂、Ｇｄ₂（ＷＯ₄）₃、ＫＹ（ＷＯ₄）₂、ＫＥｒ（ＷＯ₄）₂、ＫＧｄ（ＷＯ₄）₂、ＫＬｕ（ＷＯ₄）₂、ＮａＹ（ＷＯ₄）₂、ＮａＬａ（ＷＯ₄）₂、ＮａＧｄ（ＷＯ₄）₂、ＮａＢｉ（ＷＯ₄）₂、ＰｂＷＯ₄、ＺｎＷＯ₄、ＲｂＮｄ（ＷＯ₄）₂、ＳｒＷＯ₄、ＣｄＷＯ₄、ＬｉＮｂＯ₃、ＫＨ₂ＰＯ₄、ＮａＣｌＯ₃又はＢａ（ＮＯ₃）₂等のラマン物質の固体結晶１１を組み合わせ、ラマン波を発生することも可能である。

レーザー媒質１０は、レーザー活性物質として、例えば、Ｎｄを５モル％含有する。Ｎｄの他に、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｓｍ等をレーザー活性物質とすることも可能である。
レーザー媒質１０中のレーザー活性物質は、一般的には含有量の多い方が変換効率が上がるので好ましい。しかし、ＫＧｄ（ＷＯ₄）₂単結晶中において、レーザー活性物質濃度が２０モル％を超えると、単結晶の切断や研磨等の加工が困難となり、レーザー活性物質濃度が２５モル％を超えると、単結晶構造を形成できない。また、レーザー活性物質濃度が０．０１モル％未満であると、レーザー発振を生じない。したがって、ＫＧｄ（ＷＯ₄）₂単結晶中のレーザー活性物質濃度を２０モル％以下、且つ、０．０１モル％以上とすることが必要であり、１５モル％以下、且つ、０．０５モル％以上とすることが好ましい。

レーザー媒質１０の励起光が照射される面１０ａには、励起光の発振波長でありＮｄの吸収波長でもある８０９ｎｍに対する反射防止コーティングが施されている。レーザー媒質１０の光軸面には、Ｎｄの発振波長１０６７ｎｍと、ラマン散乱の結果生ずるストークス光の発振波長１１８１ｎｍ及び１３２１ｎｍに対する反射防止コーティングが施されている。

なお、レーザー媒質１０中のレーザー活性物質がＮｄと異なる場合には、レーザー媒質１０の面１０ａに、励起光の発振波長に対する反射防止コーティングを施す必要があり、光軸面に、そのレーザー活性物質の発振波長と、ラマン散乱の結果生ずるストークス光の発振波長に対する反射防止コーティングを施す必要がある。
レーザー発振器１２は、例えば、１００〜１００００Ｈｚのパルス発振型の半導体レーザー発振器であり、レーザー媒質１０の励起用の光源手段をなし、励起光を発振可能に構成されている。なお、レーザー発振器１２を連続発振型の半導体レーザー発振器とすることも可能である。

レーザー発振器１２とレーザー媒質１０の間に集光レンズ１４が位置しており、レーザー発振器１２が発振する励起光をレーザー媒質１０に照射可能に構成されている。レーザー媒質１０への励起光の照射方向は、光軸と９０度をなす方向となっている。なお、レーザー媒質１０への励起光の照射方向は、光軸と９０度をなす方向に限定されるものではないが、９０度より大きくずれると照射面での反射が多くなり照射エネルギーのロスが多くなるので不利である。レーザー媒質１０への励起光の照射方向は、光軸と９０度±４５度以内とすることが好ましい。勿論、レーザー媒質１０を励起させる一般的な方法である光軸方向からの照射でも差し支えない。

反射鏡１６及びレーザー出力鏡１８は共振手段であり、レーザー媒質１０から発振される光を共振可能に構成されている。
Ｑスイッチ２０と高調波素子２２がレーザー媒質１０とレーザー出力鏡１８の間の光軸上に位置しており、Ｑスイッチ２０がレーザー媒質１０側にあり、高調波素子２２がレーザー出力鏡１８側にある。Ｑスイッチ２０は出力増幅手段であり、ＳｉＯ₂結晶を用いたＡＯＱスイッチを使用している。高調波素子２２は、例えば、ＬＢＯ結晶であり、光軸に対する角度を調整可能に構成されている。なお、Ｑスイッチ２０に過飽和吸収体であるＣｒ：ＹＡＧ結晶や過飽和色素、半導体ＭＱＷ型過飽和吸収素子を使用することも可能である。

次に、作用について説明する。
レーザー発振器１２に電流を流し、レーザー発振した励起光を、集光レンズ１４を通してレーザー媒質１０に照射する。
レーザー媒質１０が含有するレーザー活性物質のＮｄは、９００ｎｍ、１０６７ｎｍ、１３５０ｎｍ等の基本波長を発振可能であり、基本波長からラマンシフト量の９０１ｃｍ^-1をラマン変換されたストークス光並び反ストークス光が同時発振される。基本波長１０６７ｎｍからラマンシフト量９０１ｃｍ^-1をラマン変換されたストークス光並び反ストークス光について、これらの発振可能波長を表１に示す。

高調波素子２２の光軸に対する角度を調整すると、同時発振される同時多波長から選択的に単一波長が取り出される。図１（ｉ）に示すレーザー装置１は、光軸に対する高調波素子２２の角度が０度であるときのものであり、図１（ｉｉ）に示すレーザー装置１は、光軸に対して高調波素子２２が傾斜するときのものである。また、図２の変形例に示すレーザー装置１においても同様であり、図２（ｉ）に示すレーザー装置１は、光軸に対する高調波素子２２の角度が０度であるときのものであり、図２（ｉｉ）に示すレーザー装置１は、光軸に対して高調波素子２２が傾斜するときのものである。
高調波素子２２を用いることによって、反射鏡１６とレーザー出力鏡１８との間に存在する種々の波長を取り出すことが可能となる。

本発明に係る上述のレーザー装置１を用いて、同時発振される同時多波長から選択的に波長を取り出した。
レーザー発振器１２に９０Ａの電流を流し、レーザー発振した励起光をレーザー媒質１０に照射した。励起光の照射エネルギーを２８ｍＪとした。反射鏡１６とレーザー出力鏡１８からなる共振手段内で、基本波長１０６７ｎｍのレーザー発振が確認された。Ｑスイッチ２０を使用すると、１１８１ｎｍのラマン波と１３２１ｎｍのラマン波が確認された。そして、高調波素子２２を回転し、光軸に対する高調波素子２２の角度θを変化させ、発振される波長を調べた。

この結果、角度θが−１度のとき、青色波長（４８５ｎｍ）の発振が確認された。
角度θが０度のとき、黄色波長（５９０ｎｍ）の発振が確認された。
角度θが１度のとき、緑色波長（５３４ｎｍ）と黄色波長の発振が確認された。
角度θが１．５度のとき、緑色波長、黄緑色波長（５６０ｎｍ）、黄色波長及び赤色波長（６６０ｎｍ）の発振が確認された。
角度θが２度のとき、緑色波長の発振が確認された。
角度θが３度のとき、赤色波長の発振が確認された。
図３に黄色波長の発振があるときのスペクトル図、図４に緑色波長の発振があるときのスペクトル図、図５に赤色波長の発振があるときのスペクトル図、図６に黄色波長、黄緑色波長、緑色波長及び赤色波長の多波長の発振があるときのスペクトル図を示す。

本発明に係る上述のレーザー装置１を用いて、実施例１と同様に、同時発振される同時多波長から選択的に波長を取り出した。ただし、高調波素子２２にＫＴＰ結晶を用いた。
この結果、角度θが−１．５度のとき、青色波長の発振が確認された。
角度θが１度のとき、緑色波長の発振が確認された。
角度θが１．５度のとき、緑色波長と黄色波長の発振が確認された。
角度θが２度のとき、黄色波長の発振が確認された。
角度θが２．５度のとき、緑色波長、黄色波長及び赤色波長の発振が確認された。
角度θが３度のとき、赤色波長の発振が確認された。

本発明に係る上述のレーザー装置１を用いて、実施例１と同様に、同時発振される同時多波長から選択的に波長を取り出した。ただし、高調波素子２２にＫＤＰ結晶を用いた。
この結果、角度θが−１．５度のとき、青色波長の発振が確認された。
角度θが０度のとき、緑色波長の発振が確認された。
角度θが１度のとき、黄色波長の発振が確認された。
角度θが１．５度のとき、緑色波長と黄色波長の発振が確認された。
角度θが２度のとき、赤色波長の発振が確認された。
角度θが２．５度のとき、緑色波長、黄色波長及び赤色波長の発振が確認された。

本発明に係る上述のレーザー装置１を用いて、実施例１と同様に、同時発振される同時多波長から選択的に波長を取り出した。ただし、高調波素子２２にＢＢＯ結晶を用いた。
この結果、角度θが−１．５度のとき、青色波長の発振が確認された。
角度θが０度のとき、緑色波長の発振が確認された。
角度θが１度のとき、黄色波長の発振が確認された。
角度θが１．５度のとき、緑色波長と黄色波長の発振が確認された。
角度θが２度のとき、赤色波長の発振が確認された。
角度θが２．５度のとき、緑色波長、黄色波長及び赤色波長の発振が確認された。

本発明に係る上述のレーザー装置１を用いて、実施例１と同様に、同時発振される同時多波長から選択的に波長を取り出した。ただし、高調波素子２２にＰＰＫＴＰ結晶を用いた。
この結果、角度θが−１．５度のとき、青色波長の発振が確認された。
角度θが０度のとき、緑色波長の発振が確認された。
角度θが１度のとき、黄色波長の発振が確認された。
角度θが１．５度のとき、緑色波長と黄色波長の発振が確認された。
角度θが２度のとき、赤色波長の発振が確認された。
角度θが２．５度のとき、緑色波長、黄色波長及び赤色波長の発振が確認された。

本発明に係る上述のレーザー装置１を用いて、実施例１と同様に、同時発振される同時多波長から選択的に波長を取り出した。ただし、レーザー媒質１０中に含有されるＮｄの濃度を１５モル％とした。
この結果、角度θが−１度のとき、青色波長の発振が確認された。
角度θが０度のとき、黄色波長の発振が確認された。
角度θが１度のとき、緑色波長と黄色波長の発振が確認された。
角度θが１．５度のとき、緑色波長、黄緑色波長、黄色波長及び赤色波長の発振が確認された。
角度θが２度のとき、緑色波長の発振が確認された。
角度θが３度のとき、赤色波長の発振が確認された。

本発明に係る上述のレーザー装置１を用いて、実施例１と同様に、同時発振される同時多波長から選択的に波長を取り出した。ただし、レーザー媒質１０中に含有されるＮｄの濃度を０．０５モル％とした。
この結果、角度θが−１度のとき、青色波長の発振が確認された。
角度θが０度のとき、黄色波長の発振が確認された。
角度θが１度のとき、緑色波長と黄色波長の発振が確認された。
角度θが１．５度のとき、緑色波長、黄緑色波長、黄色波長及び赤色波長の発振が確認された。
角度θが２度のとき、緑色波長の発振が確認された。
角度θが３度のとき、赤色波長の発振が確認された。

本発明に係る上述のレーザー装置１を用いて、実施例１と同様に、同時発振される同時多波長から選択的に波長を取り出した。ただし、レーザー媒質１０にＫＹ（ＷＯ₄）₂単結晶を使用し、レーザー媒質１０中に含有されるＮｄの濃度を５モル％とし、高調波素子２２にＰＰＫＴＰ結晶を用いた。
この結果、角度θが−１．５度のとき、青色波長の発振が確認された。
角度θが０度のとき、緑色波長の発振が確認された。
角度θが１度のとき、黄色波長の発振が確認された。
角度θが１．５度のとき、緑色波長と黄色波長の発振が確認された。
角度θが２度のとき、赤色波長の発振が確認された。
角度θが２．５度のとき、緑色波長、黄色波長及び赤色波長の発振が確認された。

本発明に係る上述のレーザー装置１を用いて、実施例１と同様に、同時発振される同時多波長から選択的に波長を取り出した。ただし、レーザー媒質１０にＮａＹ（ＷＯ₄）₂単結晶を使用し、レーザー活性物質をＹｂとし、レーザー媒質１０中に含有されるＹｂの濃度を５モル％とし、高調波素子２２にＰＰＫＴＰ結晶を用いた。また、レーザー発振器１２から照射される励起光を波長９８０ｎｍとした。
この結果、角度θが−１．５度のとき、青色波長の発振が確認された。
角度θが０度のとき、緑色波長の発振が確認された。
角度θが１度のとき、黄色波長の発振が確認された。
角度θが１．５度のとき、緑色波長と黄色波長の発振が確認された。
角度θが２度のとき、赤色波長の発振が確認された。
角度θが２．５度のとき、緑色波長、黄色波長及び赤色波長の発振が確認された。

本発明に係る上述のレーザー装置１を用いて、実施例１と同様に、同時発振される同時多波長から選択的に波長を取り出した。ただし、レーザー媒質１０にＬｉＮｂＯ₃単結晶を使用し、レーザー媒質１０中に含有されるＮｄの濃度を３モル％とし、高調波素子２２にＰＰＫＴＰ結晶を用いた。
この結果、角度θが−１．５度のとき、青色波長の発振が確認された。
角度θが０度のとき、緑色波長の発振が確認された。
角度θが１度のとき、黄色波長の発振が確認された。
角度θが１．５度のとき、緑色波長と黄色波長の発振が確認された。
角度θが２度のとき、赤色波長の発振が確認された。
角度θが２．５度のとき、緑色波長、黄色波長及び赤色波長の発振が確認された。

本発明に係る上述のレーザー装置１を用いて、実施例１と同様に、同時発振される同時多波長から選択的に波長を取り出した。ただし、Ｑスイッチ２０にＣｒ：ＹＡＧ結晶を使用した。
この結果、角度θが−１度のとき、青色波長の発振が確認された。
角度θが０度のとき、黄色波長の発振が確認された。
角度θが１度のとき、緑色波長と黄色波長の発振が確認された。
角度θが１．５度のとき、緑色波長、黄緑色波長、黄色波長及び赤色波長の発振が確認された。
角度θが２度のとき、緑色波長の発振が確認された。
角度θが３度のとき、赤色波長の発振が確認された。

本発明に係る上述のレーザー装置１を用いて、同時発振される同時多波長から選択的に波長を取り出した。ただし、レーザー媒質１０に、３ｍｍ×３ｍｍ×１５ｍｍの大きさのＰｂＷＯ₄単結晶を使用し、レーザー媒質１０中に含有されるＮｄの濃度を０．５モル％とした。また、レーザー発振器１２から照射される励起光を、波長８０８ｎｍ、振動数２０Ｈｚのレーザー光とした。
角度θを変化させると、緑色波長、黄緑色波長、黄色波長及び赤色波長の発振が確認された。

また、Ｑスイッチ２０に過飽和色素、半導体ＭＱＷ型過飽和吸収素子を使用した場合、角度θを変化させることにより、緑色波長、黄緑色波長、黄色波長及び赤色波長の発振が確認された。
さらに、レーザー発振器１２を連続発振型の半導体レーザー発振器とし、レーザー発振器１２から波長８０８ｎｍの励起光を連続発振させた場合も、角度θを変化させることにより、緑色波長、黄緑色波長、黄色波長及び赤色波長の発振が確認された。

図２に示す本発明の変形例に係るレーザー装置１を用いて、同時発振される同時他波長から選択的に波長を取り出した。
レーザー発振器１２に９０Ａの電流を流し、レーザー発振した励起光をレーザー媒質１０に照射した。レーザー媒質１０はＮｄを１モル％含有したＹＡＧ（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂）を使用し、高調波素子２２はＬＢＯを使用した。励起光の照射エネルギーを２０ｍＪとした。

ラマン物質の固体結晶１１にはＢａ（ＮＯ₃）₂を使用し、反射鏡１６とレーザー出力鏡１８からなる共振手段内で、基本波１０６４ｎｍのレーザー発振が確認された。Ｑスイッチを使用すると、９７５ｎｍのラマン波と１１９７ｎｍのラマン波と１３６７ｎｍのラマン波が確認された。
そして高調波素子２２を回転し、光軸に対する高調波素子２２の角度θを変化させ、発振される波長を調べた。
この結果、角度θが−１度のとき青色波長４８７ｎｍの発振が確認された。
角度θが１度のとき黄色波長５９８ｎｍの発振が確認された。
角度θが０度のとき緑色波長５３４ｎｍの発振が確認された。
角度θが２度のとき赤色波長６８３ｎｍの発振が確認された。

図２に示す本発明の変形例に係るレーザー装置１を用いて、実施例１３と同様に、同時発振される同時多波長から選択的に波長を取り出した。但し、レーザー媒質１０は、Ｎｄ濃度０．５モル％のＹＶＯ₄を使用し、固体ラマン結晶１１はＫＧｄ（ＷＯ₄）₂、高調波素子２２にはＰＰＫＰＴを使用した。
反射鏡１６とレーザー出力鏡１８からなる共振手段内で、基本波１０６４ｎｍのレーザー発振が確認された。Ｑスイッチを使用すると、９７０ｎｍのラマン波と１１７６ｎｍのラマン波と１３１６ｎｍのラマン波が確認された。
この結果、角度θが−１度のとき青色波長４８５ｎｍの発振が確認された。
角度θが１度のとき黄色波長５８８ｎｍの発振が確認された。
角度θが０度のとき緑色波長５３４ｎｍの発振が確認された。
角度θが２度のとき赤色波長６５８ｎｍの発振が確認された。

本発明に係るレーザー装置の構成図である。本発明の変形例に係るレーザー装置の構成図である。黄色波長の発振があるときのスペクトル図である。緑色波長の発振があるときのスペクトル図である。赤色波長の発振があるときのスペクトル図である。多波長の発振があるときのスペクトル図である。従来の波長可変レーザー装置の構成図である。

符号の説明

１レーザー装置
１０レーザー媒質
１０ａレーザー媒質の励起光が照射される面
１１固体結晶
１２レーザー発振器
１４集光レンズ
１６反射鏡
１８レーザー出力鏡
２０Ｑスイッチ
２２高調波素子

Claims

レーザー媒質を励起させてレーザー光を発生させる励起用の光源手段と、光源手段で発生したレーザー光を共振させる共振手段と、レーザー光の波長を変調する高調波素子とを備えたレーザー装置であって、
レーザー媒質をラマン物質の固体結晶で構成することにより、又は、レーザー媒質を非ラマン物質の固体結晶で構成し共振手段にラマン物質の固体結晶を備えることにより、同時に多波長のレーザー発振を行うレーザー装置において、
光軸に対する高調波素子の角度調整により可視域を発振する多波長の中から選択的に単一波長を取り出すことを特徴とするレーザー装置。
ラマン物質の固体結晶がタングステン酸塩であることを特徴とする請求項１記載のレーザー装置。
高調波素子がＬＢＯ（ＬｉＢ₃Ｏ₅）、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ₄）、ＰＰＫＴＰ（ＰｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙＰｏｌｅｄＫＴｉＯＰＯ₄）、ＫＤＰ（ＫＨ₂ＰＯ₄）又はＢＢＯ（ＢａＢ₂Ｏ₄）のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のレーザー装置。