JP2006100415A - Laser device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ装置に関するものである。 The present invention relates to a laser apparatus.
レーザ装置は、光共振器内の共振光路上にレーザ媒質を有し、このレーザ媒質において誘導放出光を発生させることでレーザ発振する。また、レーザ装置は、非線形光学素子を含む場合には、レーザ媒質で放出される誘導放出光の波長と異なる波長の光を該非線形光学素子において発生させて出力することができる。 The laser device has a laser medium on a resonant optical path in the optical resonator, and oscillates by generating stimulated emission light in the laser medium. In addition, when the laser device includes a nonlinear optical element, the laser apparatus can generate and output light having a wavelength different from the wavelength of the stimulated emission light emitted from the laser medium.
例えば、Ndイオン添加YVO4(Nd:YVO4)からなるレーザ媒質を用いたレーザ装置が知られている(非特許文献1を参照)。このレーザ装置は、レーザ媒質中のNdイオンを励起し得る波長808nmの励起光をレーザ媒質に照射して、このレーザ媒質において波長1064nmの誘導放出光を発生させ、この誘導放出光を非線形光学素子に入射させて波長532nmの第2高調波を発生させ、この波長532nmのレーザ光を出力することができる。 For example, a laser device using a laser medium made of Nd ion added YVO 4 (Nd: YVO 4 ) is known (see Non-Patent Document 1). This laser apparatus irradiates a laser medium with excitation light having a wavelength of 808 nm capable of exciting Nd ions in the laser medium, and generates stimulated emission light having a wavelength of 1064 nm in the laser medium. To generate a second harmonic wave having a wavelength of 532 nm, and a laser beam having a wavelength of 532 nm can be output.
このようなNd:YAGまたはNd:YVO4をレーザ媒質として有するとともに非線形光学素子をも有するレーザ装置は、波長532nm付近の緑色のレーザ光を出力することができ、例えばフェムト秒発振器であるTiサファイアレーザ光源に励起光を供給するための励起光源として用いられ得る。
ところで、上記のようなレーザ装置では、レーザ媒質に照射される励起光の波長が異なると、レーザ媒質における励起光吸収効率すなわちレーザ発振効率が異なる。一方、レーザ装置の小型化を図る為に、上記励起光を出力する励起光源としてレーザダイオード等の半導体発光素子が用いられる。しかし、半導体発光素子から出力される光の波長は、温度や注入電流によって変化し、時間的に変化する場合があり、また、素子の個体によっても異なる場合がある。したがって、従来のレーザ装置では安定した高いレーザ発振効率を得ることができない。 By the way, in the laser apparatus as described above, when the wavelength of the excitation light irradiated to the laser medium is different, the excitation light absorption efficiency, that is, the laser oscillation efficiency in the laser medium is different. On the other hand, in order to reduce the size of the laser device, a semiconductor light emitting element such as a laser diode is used as an excitation light source that outputs the excitation light. However, the wavelength of light output from the semiconductor light emitting element varies depending on temperature and injection current, and may vary with time, and may vary depending on the individual element. Therefore, a stable laser oscillation efficiency cannot be obtained with a conventional laser device.
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、安定して高いレーザ発振効率を得ることができ小型化可能なレーザ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a laser apparatus that can stably obtain high laser oscillation efficiency and can be miniaturized.
本発明に係るレーザ装置は、(1) 励起光の入射により光を放出するレーザ媒質と、(2) 該レーザ媒質を共振光路上に有し、該レーザ媒質において誘導放出を起こさせる光共振器と、(3) 電流注入により光を放出する活性領域と、この活性領域を挟んで対向する第1面および第2面を有し、活性領域で放出される光を第1面で反射させ、該光を第2面から外部へ出力する半導体発光素子と、(4) 半導体発光素子の第2面から出力された光を入力し、この入力光のうち特定波長の光の一部を半導体発光素子の活性領域に帰還させ、残部を励起光として出力する光帰還部と、(5) 光帰還部から出力された励起光をレーザ媒質に入射させる励起光学系と、を備えることを特徴とする。 A laser apparatus according to the present invention includes: (1) a laser medium that emits light by the incidence of excitation light; and (2) an optical resonator that has the laser medium on a resonance optical path and causes stimulated emission in the laser medium. And (3) an active region that emits light by current injection, and a first surface and a second surface that face each other across the active region, and the light emitted from the active region is reflected by the first surface; A semiconductor light emitting device for outputting the light from the second surface to the outside; and (4) a light output from the second surface of the semiconductor light emitting device is input, and a part of the input light having a specific wavelength is emitted by the semiconductor. An optical feedback unit that feeds back the active region of the element and outputs the remainder as pumping light; and (5) an excitation optical system that makes the pumping light output from the optical feedback unit incident on the laser medium. .
このレーザ装置は以下のように作用する。半導体発光素子の第1面と光帰還部とは外部共振器を構成している。半導体発光素子の活性領域で放出された光は、半導体発光素子の第2面から外部へ出力されて光帰還部に入力する。その光帰還部に入力した光のうち特定波長の光の一部は、半導体発光素子の活性領域に帰還されて、その活性領域において特定波長の誘導放出光が得られる。したがって、半導体発光素子の第1面と光帰還部とからなる外部共振器では特定波長の光が発振し、その特定波長の光が光帰還部から出力される。光帰還部からの特定波長の出力光は、励起光学系により、光共振器の共振光路上に配置されたレーザ媒質に励起光として入射する。これにより、レーザ媒質から放出される光は光共振器により発振して、その発振光が光共振器から出力される。レーザ媒質に入射する励起光の波長は、光帰還部から半導体発光素子の活性領域へ選択的に帰還される特定波長であり、安定したものとなる。このことから、このレーザ装置では、安定したレーザ発振効率を得ることができる。 This laser device operates as follows. The first surface of the semiconductor light emitting device and the optical feedback section constitute an external resonator. The light emitted from the active region of the semiconductor light emitting device is output to the outside from the second surface of the semiconductor light emitting device and is input to the optical feedback unit. Part of the light having a specific wavelength among the light input to the light feedback section is fed back to the active region of the semiconductor light emitting device, and stimulated emission light having a specific wavelength is obtained in the active region. Accordingly, light having a specific wavelength oscillates in the external resonator composed of the first surface of the semiconductor light emitting element and the optical feedback unit, and the light having the specific wavelength is output from the optical feedback unit. Output light having a specific wavelength from the optical feedback unit is incident as excitation light on a laser medium disposed on the resonance optical path of the optical resonator by the excitation optical system. Thereby, the light emitted from the laser medium is oscillated by the optical resonator, and the oscillation light is output from the optical resonator. The wavelength of the excitation light incident on the laser medium is a specific wavelength that is selectively fed back from the optical feedback section to the active region of the semiconductor light emitting device, and is stable. For this reason, in this laser apparatus, stable laser oscillation efficiency can be obtained.
本発明に係るレーザ装置では、帰還部が帰還させる光の波長が可変であるのが好適である。この場合には、半導体発光素子の第1面と光帰還部とからなる外部共振器において発振する光の波長は可変となり、したがって、レーザ媒質に照射される励起光の波長〈特定波長〉が可変となる。 In the laser apparatus according to the present invention, it is preferable that the wavelength of the light returned by the feedback unit is variable. In this case, the wavelength of the light oscillated in the external resonator composed of the first surface of the semiconductor light emitting element and the optical feedback section is variable, and therefore, the wavelength <specific wavelength> of the excitation light irradiated to the laser medium is variable. It becomes.
本発明に係るレーザ装置では、光帰還部は、特定波長の光を選択的に透過させる吸収型または干渉型の光フィルタとミラーとを含み、半導体発光素子の第2面から出力された光のうち特定波長の光を光フィルタにより透過させミラーにより反射させて、特定波長の光を半導体発光素子の活性領域に帰還させるのが好適である。この場合には、外部共振器において発振する光の波長(特定波長)は、光フィルタを透過しミラーで反射されて半導体発光素子の活性領域に帰還される光の波長となる。そして、光フィルタの傾きを変更することにより、上記特定波長を変更することができる。 In the laser device according to the present invention, the optical feedback unit includes an absorption or interference optical filter that selectively transmits light of a specific wavelength and a mirror, and outputs the light output from the second surface of the semiconductor light emitting element. Among them, it is preferable that light of a specific wavelength is transmitted through an optical filter and reflected by a mirror, so that the light of a specific wavelength is returned to the active region of the semiconductor light emitting device. In this case, the wavelength (specific wavelength) of the light oscillated in the external resonator becomes the wavelength of the light that is transmitted through the optical filter, reflected by the mirror, and fed back to the active region of the semiconductor light emitting device. The specific wavelength can be changed by changing the inclination of the optical filter.
本発明に係るレーザ装置では、光帰還部は、回折格子素子を含み、半導体発光素子の第2面から出力された光を回折格子素子により回折させて、この回折光のうち特定波長の光を半導体発光素子の活性領域に帰還させるのが好適である。この場合には、外部共振器において発振する光の波長(特定波長)は、回折格子素子により回折された回折光のうち半導体発光素子の活性領域に帰還される光の波長となる。そして、回折格子素子の傾きを変更することにより、上記特定波長を変更することができる。 In the laser apparatus according to the present invention, the optical feedback section includes a diffraction grating element, diffracts the light output from the second surface of the semiconductor light emitting element by the diffraction grating element, and emits light having a specific wavelength among the diffracted light. It is preferable to feed back to the active region of the semiconductor light emitting device. In this case, the wavelength (specific wavelength) of the light oscillated in the external resonator is the wavelength of light that is fed back to the active region of the semiconductor light emitting element among the diffracted light diffracted by the diffraction grating element. And the said specific wavelength can be changed by changing the inclination of a diffraction grating element.
本発明に係るレーザ装置は、光共振器の共振光路上に設けられ、レーザ媒質で放出される光を入力して、この入力光の波長と異なる波長の光を発生する非線形光学素子を更に備えるのが好適である。この場合には、レーザ媒質で放出された光とは異なる波長の光が非線形光学素子から出力される。ここで、非線形光学素子は、例えば、LBO(LiB3O5)、タイプI擬似位相整合型PPLN(Periodically Poled LiNbO3)、KTP(KTiOPO4)等である。これらのうち特にLBOおよびタイプI擬似位相整合型PPLNは、光損傷に強く安定であるので好ましい。また、非線形光学素子における波長変換は、高調波発生、和周波発生、差周波発生、パラメトリック発振、等のプロセスに拠る。 The laser apparatus according to the present invention further includes a nonlinear optical element that is provided on the resonance optical path of the optical resonator and that receives light emitted from the laser medium and generates light having a wavelength different from the wavelength of the input light. Is preferred. In this case, light having a wavelength different from that of the light emitted from the laser medium is output from the nonlinear optical element. Here, the nonlinear optical element is, for example, LBO (LiB 3 O 5 ), type I pseudo phase matching type PPLN (Periodically Poled LiNbO 3 ), KTP (KTiOPO 4 ), or the like. Among these, LBO and type I pseudo phase matching type PPLN are particularly preferable because they are strong and stable against optical damage. The wavelength conversion in the nonlinear optical element depends on processes such as harmonic generation, sum frequency generation, difference frequency generation, parametric oscillation, and the like.
本発明に係るレーザ装置では、レーザ媒質は、Ndイオン添加バナデートであるのが好適であり、より具体的には、Ndイオン添加GdVO4またはNdイオン添加YVO4であるのが好適である。また、このとき、励起光波長(特定波長)は、808±5nmの波長範囲内にあるのが好適であり、或いは、880±5nmの波長範囲内にあるのが好適である。この場合には、レーザ媒質から放出される光の波長は1063nm付近であり、非線形光学素子で発生する第2高調波の波長は531nm付近となる。 In the laser apparatus according to the present invention, the laser medium is preferably Nd ion-added vanadate, and more specifically, Nd ion-added GdVO 4 or Nd ion-added YVO 4 is preferable. At this time, the excitation light wavelength (specific wavelength) is preferably in the wavelength range of 808 ± 5 nm, or preferably in the wavelength range of 880 ± 5 nm. In this case, the wavelength of light emitted from the laser medium is around 1063 nm, and the wavelength of the second harmonic generated by the nonlinear optical element is around 531 nm.
本発明に係るレーザ装置は、安定して高いレーザ発振効率を得ることができ、しかも、小型化が可能である。 The laser apparatus according to the present invention can stably obtain high laser oscillation efficiency and can be downsized.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(第1実施形態) (First embodiment)
先ず、本発明に係るレーザ装置の第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係るレーザ装置1の構成図である。この図に示されるレーザ装置1は、駆動回路11、レーザダイオード12、レンズ21〜24、光ファイバ25、レーザ媒質30、非線形光学素子40、ミラー51〜54、偏光ビームスプリッタ61、光フィルタ62およびミラー63を備えている。
First, a first embodiment of a laser apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a
レーザ媒質30は、Ndイオン添加バナデートからなるものであり、より具体的には、Nd:GdVO4またはNd:YVO4であるのが好適である。レーザ媒質30は、活性元素であるNdイオンを励起し得る波長λP(808nm帯または880nm帯)の励起光が入射すると、その励起光λPを吸収してNdイオンが励起され、その励起されたNdイオンがレーザ上準位からレーザ下準位へ遷移する際に波長λ1(1063nm)の光を放出する。
The
レーザ媒質30の対向する2面のうち、一方の面に第1膜31が形成され、他方の面に第2膜32が形成されている。第1膜31は、励起光波長λPで透過率が高く、波長λ1で反射率が高い。第2膜32は、励起光波長λPで反射率が高く、波長λ1で透過率が高い。
Of the two opposing surfaces of the
非線形光学素子40は、レーザ媒質30で放出される光を入力して、この入力光の波長λ1と異なる波長λ2(531nm)の第2高調波を発生する。非線形光学素子40は、例えば、LBO(LiB3O5)、タイプI擬似位相整合型PPLN(Periodically Poled LiNbO3)、KTP(KTiOPO4)等である。なお、非線形光学素子40における波長変換は、高調波発生の他、和周波発生、差周波発生、パラメトリック発振、等のプロセスに拠ってもよい。非線形光学素子40の両面には、波長λ1および波長λ2それぞれで透過率が高くなる膜が形成されている。
The nonlinear
半導体発光素子であるレーザダイオード12は、駆動回路11から駆動電流が供給されることにより光を放出する活性領域と、この活性領域を挟んで対向する第1面12aおよび第2面12bを有し、活性領域で放出される光を第1面12aで反射させ、該光を第2面12bから外部へ出力する。第1面12aには高反射膜が形成され、第2面12bには低反射膜が形成されている。このレーザダイオード12は、レーザ媒質30中の活性元素Ndイオンを励起し得る波長を含む波長帯域の光を出力する。
A
レンズ23は、レーザダイオード12の第2面12bから発散されて出力された励起光λPを平行光とし、レンズ24は、レンズ23により平行光とされたものを光ファイバ25の第1端面25aに集光する。光ファイバ25は、第1端面25aに入射した励起光λPを導光して、その光を第2端面25bから外部へ出力する。レンズ21は、光ファイバ25の第2端面25bから発散して出力された励起光λPを平行光とし、レンズ22は、レンズ21により平行光とされたもののうち偏光ビームスプリッタ61を透過した光を集光して、第1膜31が形成された側からレーザ媒質30に該励起光λPを入射させる。これらの光学系は、励起光λPをレーザ媒質30に入射させる励起光学系を構成している。
The
ミラー51〜53それぞれは、レーザ媒質30で発生した光の波長λ1で反射率が高い。ミラー52は、非線形光学素子40で発生した第2高調波の波長λ2で透過率が高い。ミラー51,52それぞれは、反射面が凹面となっていて、入射した光を反射する際に集光することができる。レーザ媒質30の第1膜31とミラー53とはファブリーペロー型の光共振器を構成しており、その光共振器の共振光路上に順に、レーザ媒質30、ミラー51、ミラー52および非線形光学素子40が配置されている。ミラー54は、ミラー52を透過して光共振器の外部へ出力された第2高調波λ2を反射させる。
Each of the
偏光ビームスプリッタ61は、レンズ21とレンズ22との間に設けられていて、レンズ21により平行光として出力された光を偏波分離して、或る方位の直線偏光の光をレンズ22へ出力し、これに直交する他の方位の直線偏光の光を光フィルタ62へ出力する。光フィルタ62は、特定波長の光を選択的に透過させる吸収型または干渉型のものであり、偏光ビームスプリッタ61から到達した光のうち特定波長の光を透過させてミラー63へ出力し、また、ミラー63から到達した特定波長の光を透過させて偏光ビームスプリッタ61へ出力する。光フィルタ62は、例えば、誘電体多層膜フィルタやエタロンフィルタ等である。なお、光フィルタ62とミラー63とは一体化されていてもよい。
The
これら偏光ビームスプリッタ61、光フィルタ62およびミラー63は、光帰還部として作用するものである。すなわち、この光帰還部は、レーザダイオード12の第2面12bから出力された光を入力し、この入力光のうち特定波長の光の一部をレーザダイオード12の活性領域に帰還させ、残部を励起光として出力する。また、レーザダイオード12の第1面12aとミラー63とは、外部共振器を構成していて、光帰還部がレーザダイオード12の活性領域へ選択的に帰還させる光の波長(特定波長)で発振し、この特定波長の発振光を励起光として出力する。
The
このレーザ装置1は以下のように動作する。駆動回路11から駆動電流がレーザダイオード12に供給されると、そのレーザダイオード12の活性領域において光が放出される。その放出光は、レーザダイオード12の第2面12bから外部へ出力され、レンズ23,24により光ファイバ25の第1端面25aに集光され、第1端面25aから光ファイバ25に入射して光ファイバ25内を導光し、光ファイバ25の第2端面25bから外部へ出力される。光ファイバ25の第2端面25bから出力された励起光λPは、レンズ21により平行光とされて偏光ビームスプリッタ61に入力する。レンズ21から偏光ビームスプリッタ61に入力した光は、偏光ビームスプリッタ61により偏波分離され、そのうちの或る方位の直線偏光の光はレンズ22へ出力され、これに直交する他の方位の直線偏光の光は光フィルタ62へ出力される。
The
偏光ビームスプリッタ61から光フィルタ62に入力した光のうち、光フィルタ62を選択的に透過した特定波長の光は、ミラー63により反射され、再び光フィルタ62を透過し、偏光ビームスプリッタ61,レンズ21,光ファイバ25およびレンズ24,23を経て、レーザダイオード12の活性領域に帰還して、この活性領域において誘導放出を誘起する。このように、レーザダイオード12の第1面12aとミラー63とから構成される外部共振器においては、光フィルタ62を選択的に透過する光の波長(特定波長)で発振する。
Of the light input from the
偏光ビームスプリッタ61からレンズ22に入力した特定波長の光λPは、レンズ22により集光され、第1膜31を透過して、レーザ媒質30に照射される。この励起光λPは、第2膜32により反射されて、レーザ媒質30内を往復する。
The light λ P having a specific wavelength input from the
レーザ媒質30に励起光λPが照射されると、レーザ媒質30から波長λ1の光が放出される。レーザ媒質30の第1膜31とミラー53とは光共振器を構成しており、その光共振器の共振光路上にレーザ媒質30が配置されていることから、レーザ媒質30からは誘導放出光λ1が得られる。この誘導放出光λ1は、光共振器の共振光路上に配置された非線形光学素子40に入射して、これにより、誘導放出光の波長λ1と異なる波長λ2の第2高調波が発生する。そして、この非線形光学素子40で発生した第2高調波λ2は、ミラー52を透過して光共振器の外部へ出力される。
When the
このように、本実施形態に係るレーザ装置1は、小型のレーザダイオード12を用いて励起光を発生させているので、全体としても小型化が可能である。また、レーザ媒質30に入射する励起光の波長λPは、光帰還部からレーザダイオード12の活性領域へ選択的に帰還される特定波長であり、単色性に優れ且つ安定したものとなる。したがって、本実施形態に係るレーザ装置1は、励起光波長が安定しているので、安定して高いレーザ発振効率を得ることができる。
As described above, since the
また、光フィルタ62の傾きを変更すれば、光フィルタ62における中心透過波長が変化するので、光帰還部からレーザダイオード12の活性領域へ選択的に帰還される特定波長λPを変更することができ、レーザ媒質30に入射する励起光の波長λPを調整することができる。したがって、本実施形態に係るレーザ装置1は、レーザ媒質30の個体に依り励起光吸収スペクトルが相違していても、使用しているレーザ媒質30のスペクトルのピーク値に合せて励起光波長λPを設定することができるので、更に安定して高いレーザ発振効率を得ることができる。
Further, if the inclination of the
また、このレーザ装置1では、励起光は光ファイバ25により導光されてレーザ媒質30に入射する。レーザダイオード12等を含む本体と、レーザ媒質30および非線形光学素子40等を含むヘッド部との間は、可撓性を有する光ファイバ25を介して接続することができるので、小型のヘッド部のみの移動によりレーザ光λ2の照射位置を容易に調整することができる。
In the
(第2実施形態) (Second Embodiment)
次に、本発明に係るレーザ装置の第2実施形態について説明する。図2は、第2実施形態に係るレーザ装置2の構成図である。前述の第1実施形態に係るレーザ装置1(図1)と比較して、図2に示される第2実施形態に係るレーザ装置2は、光フィルタ62およびミラー63に替えて回折格子素子64を備えている点、および、励起光学系がレンズ23,24および光ファイバ25を備えていない点、で相違する。
Next, a second embodiment of the laser apparatus according to the present invention will be described. FIG. 2 is a configuration diagram of the
第2実施形態に係るレーザ装置2は、偏光ビームスプリッタ61および回折格子素子64を光帰還部として備える。偏光ビームスプリッタ61は、レンズ21とレンズ22との間に設けられていて、レンズ21により平行光として出力された光を偏波分離して、或る方位の直線偏光の光をレンズ22へ出力し、これに直交する他の方位の直線偏光の光を回折格子素子64へ出力する。回折格子素子64は、偏光ビームスプリッタ61に対向する面に反射型の回折格子が形成されていて、偏光ビームスプリッタ61から到達した光を波長に応じた回折角で回折し、回折光のうち特定波長の光をレーザダイオード12の活性領域に帰還させる。レーザダイオード12の第1面12aと回折格子素子64とは、外部共振器を構成していて、回折格子素子64がレーザダイオード12の活性領域へ選択的に帰還させる光の波長(特定波長)で発振し、この特定波長の発振光を励起光として出力する。
The
また、第2実施形態に係るレーザ装置2は、レンズ22を励起光学系として備える。レンズ22は、レンズ21により平行光とされたもののうち偏光ビームスプリッタ61を透過した起光λPを集光して、光ファイバを介することなく、第1膜31が形成された側からレーザ媒質30に該励起光λPを入射させる。
The
このレーザ装置2は以下のように動作する。駆動回路11から駆動電流がレーザダイオード12に供給されると、そのレーザダイオード12の活性領域において光が放出される。その放出光は、レーザダイオード12の第2面12bから外部へ出力され、レンズ21により平行光とされて、偏光ビームスプリッタ61に入力する。レンズ21から偏光ビームスプリッタ61に入力した光は、偏光ビームスプリッタ61により偏波分離され、そのうちの或る方位の直線偏光の光はレンズ22へ出力され、これに直交する他の方位の直線偏光の光は回折格子素子64へ出力される。
The
偏光ビームスプリッタ61から回折格子素子64に入力した光は、回折格子素子64により波長に応じた角度で回折される。そのうちの特定方位に回折された特定波長の光は、偏光ビームスプリッタ61およびレンズ21を経て、レーザダイオード12の活性領域に帰還して、この活性領域において誘導放出を誘起する。このように、レーザダイオード12の第1面12aと回折格子素子64とから構成される外部共振器においては、回折格子素子64により帰還される光の波長(特定波長)で発振する。
The light input from the
偏光ビームスプリッタ61からレンズ22に入力した特定波長の励起光λPは、レンズ22により集光され、第1膜31を透過して、レーザ媒質30に照射される。この励起光λPは、第2膜32により反射されて、レーザ媒質30内を往復する。レーザ媒質30に励起光λPが照射されると、レーザ媒質30から波長λ1の光が放出される。レーザ媒質30の第1膜31とミラー53とは光共振器を構成しており、その光共振器の共振光路上にレーザ媒質30が配置されていることから、レーザ媒質30からは誘導放出光λ1が得られる。この誘導放出光λ1は、光共振器の共振光路上に配置された非線形光学素子40に入射して、これにより、誘導放出光の波長λ1と異なる波長λ2の第2高調波が発生する。そして、この非線形光学素子40で発生した第2高調波λ2は、ミラー52を透過して光共振器の外部へ出力される。
The excitation light λ P having a specific wavelength input from the
このように、本実施形態に係るレーザ装置2は、小型のレーザダイオード12を用いて励起光を発生させているので、全体としても小型化が可能である。また、レーザ媒質30に入射する励起光の波長λPは、光帰還部からレーザダイオード12の活性領域へ選択的に帰還される特定波長であり、単色性に優れ且つ安定したものとなる。したがって、本実施形態に係るレーザ装置2は、励起光波長が安定しているので、安定して高いレーザ発振効率を得ることができる。
Thus, since the
また、回折格子素子64の傾きを変更すれば、回折格子素子64からレーザダイオード12の活性領域へ選択的に帰還される特定波長λPを変更することができ、レーザ媒質30に入射する励起光の波長λPを調整することができる。したがって、本実施形態に係るレーザ装置2は、レーザ媒質30の個体に依り励起光吸収スペクトルが相違していても、使用しているレーザ媒質30のスペクトルのピーク値に合せて励起光波長λPを設定することができるので、更に安定して高いレーザ発振効率を得ることができる。
Further, if the inclination of the
(変形例) (Modification)
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、特定波長の光の一部を半導体発光素子の活性領域へ帰還させる光帰還部は、第1実施形態では光フィルタ62およびミラー63を含むものであり、第2実施形態では反射型の回折格子素子64を含むものであったが、他の構成であってもよい。例えば、第1実施形態において光フィルタに替えて透過型の回折格子素子を用いてもよく、この場合には、回折格子素子およびミラーの双方の傾きを変えることで、帰還させるべき光の波長を変更することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, an optical feedback unit that returns a part of light having a specific wavelength to the active region of the semiconductor light emitting element includes the
また、励起光λPをレーザ媒質30に入射させるときの方向は、上記実施形態では光共振器の共振光路と同一であったが、光共振器の共振光路に対して傾いていてもよく、光共振器の共振光路に対して垂直であってもよい。
Further, the direction when the excitation light λ P is incident on the
また、光共振器のQ値を変化させるQスイッチ手段を更に備えていてもよい。この場合には、ピークパワーが大きいパルスレーザ発振を得ることができる。ここで、Qスイッチ手段は、例えば、可飽和吸収体、音響光学変調素子、電気光学変調素子、等である。 Moreover, you may further provide the Q switch means to change the Q value of an optical resonator. In this case, pulse laser oscillation with a large peak power can be obtained. Here, the Q switch means is, for example, a saturable absorber, an acousto-optic modulator, an electro-optic modulator, or the like.
1,2…レーザ装置、11…駆動回路、12…レーザダイオード、21〜24…レンズ、25…光ファイバ、30…レーザ媒質、31…高反射膜、32…低反射膜、40…非線形光学素子、51〜54…ミラー、61…偏光ビームスプリッタ、62…光フィルタ、63…ミラー、64…回折格子素子。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該レーザ媒質を共振光路上に有し、該レーザ媒質において誘導放出を起こさせる光共振器と、
電流注入により光を放出する活性領域と、この活性領域を挟んで対向する第1面および第2面を有し、前記活性領域で放出される光を前記第1面で反射させ、該光を前記第2面から外部へ出力する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の前記第2面から出力された光を入力し、この入力光のうち特定波長の光の一部を前記半導体発光素子の前記活性領域に帰還させ、残部を前記励起光として出力する光帰還部と、
前記光帰還部から出力された前記励起光を前記レーザ媒質に入射させる励起光学系と、
を備えることを特徴とするレーザ装置。 A laser medium that emits light upon incidence of excitation light; and
An optical resonator having the laser medium on a resonant optical path and causing stimulated emission in the laser medium;
An active region that emits light by current injection; and a first surface and a second surface that are opposed to each other with the active region interposed therebetween. The light emitted from the active region is reflected by the first surface, and the light is reflected A semiconductor light emitting element that outputs to the outside from the second surface;
The light output from the second surface of the semiconductor light emitting device is input, a part of the input light having a specific wavelength is fed back to the active region of the semiconductor light emitting device, and the remainder is output as the excitation light. An optical feedback section to
An excitation optical system that causes the excitation light output from the optical feedback section to enter the laser medium;
A laser device comprising:
The laser device according to claim 6, wherein the laser medium is Nd ion-doped YVO 4 .
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