JP2012028710A - Optical module and solid-state laser device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical module that can stably have a mode with an ellipticity close to a desired value.SOLUTION: An optical module (101) has a heat sink (30) attached to a laser crystal (1). When the heat sink (30) is not attached, the NFP of the laser crystal (1) is elliptical. When a plane that is orthogonal to the major axis of the ellipse is a major-axis plane and a plane that is orthogonal to the minor axis is a minor-axis plane, the heat sink (30) has a fitting part (30a) into which an end of the major-axis plane of the laser crystal (1) is fitted, and the heat sink (30) is in close contact with the major-axis plane but not in close contact with the minor-axis plane. By the anisotropy of heat conduction, the anisotropy of a thermal lens effect can be adjusted. The heat sink is not displaced with respect to the laser crystal and variation no longer occurs. Thus, an output beam mode with an ellipticity close to a desired value ("1" in general) can be stably obtained.

Description

本発明は、光モジュールおよび固体レーザ装置に関し、さらに詳しくは、レーザ結晶に対するヒートシンクの位置ずれが生じることを防止し、所望の値に近い楕円率の出力ビームモードが安定に得られる光モジュールおよび固体レーザ装置に関する。   The present invention relates to an optical module and a solid-state laser device. More specifically, the present invention relates to an optical module and a solid-state device that can prevent misalignment of a heat sink with respect to a laser crystal and stably obtain an output beam mode with an ellipticity close to a desired value. The present invention relates to a laser device.

従来、レーザ結晶のc軸面(c軸に直交する面)には密着し且つa軸面(a軸に直交する面)には密着しないヒートシンクをレーザ結晶に取り付けて、レーザ結晶のc軸面からの放熱性をa軸面からの放熱性よりも高くし、熱レンズ効果に異方性を生じさせ、所望の値(一般的には「1」)に近い楕円率の出力ビームモードが得られるようにした光モジュールが知られている(特許文献1参照。)。   Conventionally, a heat sink that is in close contact with the c-axis surface (surface orthogonal to the c-axis) of the laser crystal and not in contact with the a-axis surface (surface orthogonal to the a-axis) is attached to the laser crystal, and the c-axis surface of the laser crystal The heat radiation from the a-axis surface is made higher than the heat radiation from the a-axis surface, causing anisotropy in the thermal lens effect, and an output beam mode with an ellipticity close to the desired value (generally “1”) is obtained. An optical module that can be used is known (see Patent Document 1).

国際公開WO95/21479号公報(FIG.4)International Publication No. WO95 / 21479 (FIG. 4)

上記従来の光モジュールでは、レーザ結晶のa軸面とヒートシンクとが密着しないよう空隙を設けて取り付け得られる構造になっているが、製造上、レーザ結晶とヒートシンクの相対位置がa軸方向にずれてしまうことがあった。
しかし、レーザ結晶に対するヒートシンクの位置がa軸方向にずれると、放熱性が変動してしまう。このため、熱レンズ効果の異方性にバラツキが生じ、得られる楕円率にバラツキが生じる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、レーザ結晶に対するヒートシンクの位置ずれが生じることを防止し、所望の値に近い楕円率の出力ビームモードが安定に得られるようにした光モジュールおよび固体レーザ装置を提供することにある。
The conventional optical module has a structure in which a gap is provided so that the a-axis surface of the laser crystal and the heat sink are not in close contact with each other. However, the relative position of the laser crystal and the heat sink is shifted in the a-axis direction during manufacturing. There was a case.
However, if the position of the heat sink with respect to the laser crystal is shifted in the a-axis direction, the heat dissipation will fluctuate. For this reason, the anisotropy of the thermal lens effect varies, and there is a problem that the obtained ellipticity varies.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical module and a solid-state laser device which can prevent the positional deviation of the heat sink with respect to the laser crystal and can stably obtain an output beam mode having an ellipticity close to a desired value. There is.

第1の観点では、本発明は、レーザ結晶(1)にヒートシンク(30〜39)を取り付けてなる光モジュール(101〜112)であって、前記ヒートシンク(30〜39)を取り付けない状態での前記レーザ結晶(1)のNFPは楕円形状であり、前記楕円形状の長軸に直交する面を長軸面とし且つ前記楕円形状の短軸に直交する面を短軸面とするとき、前記ヒートシンク(30〜39)は、前記レーザ結晶(1)の少なくとも一つの長軸面端部分が嵌合しうる嵌合部(30a〜39a)を有し、且つ、前記レーザ結晶(1)の少なくとも一つの長軸面には密着し短軸面には前記嵌合部(30a〜39a)に嵌合してる部分以外は密着しないことを特徴とする光モジュール(101〜112)を提供する。
上記第1の観点による光モジュールでは、ヒートシンクを取り付けない状態でのレーザ結晶のNFPが楕円形状であるとき、その楕円形状の長軸面にヒートシンクが密着し、短軸面には実質的にヒートシンクが密着しない。このため、楕円率が「1」に近づく傾向に熱レンズ効果の異方性を生じる。さらに、ヒートシンクの嵌合部にレーザ結晶の長軸面端部分が嵌合することで、レーザ結晶に対してヒートシンクが位置ずれしなくなり、熱レンズ効果の異方性にバラツキが生じなくなる。これにより、所望の値(一般的には「1」)に近い楕円率の出力ビームモードが安定に得られるようになる。
In a first aspect, the present invention is an optical module (101 to 112) in which a heat sink (30 to 39) is attached to a laser crystal (1), and the heat sink (30 to 39) is not attached. The NFP of the laser crystal (1) is elliptical, and when the surface perpendicular to the major axis of the elliptical shape is a major axis surface and the surface perpendicular to the minor axis of the elliptical shape is a minor axis surface, the heat sink (30 to 39) have fitting portions (30a to 39a) into which at least one major axis end portion of the laser crystal (1) can be fitted, and at least one of the laser crystal (1). Provided is an optical module (101 to 112) characterized in that it adheres closely to one long axis surface and does not adhere to the short axis surface except for a portion fitted to the fitting portion (30a to 39a).
In the optical module according to the first aspect, when the NFP of the laser crystal without the heat sink attached is elliptical, the heat sink is in close contact with the major axis surface of the elliptical shape, and the heat sink is substantially in contact with the minor axis surface. Does not adhere. For this reason, the anisotropy of the thermal lens effect occurs in the tendency that the ellipticity approaches “1”. Furthermore, by fitting the end portion of the long axis surface of the laser crystal to the fitting portion of the heat sink, the heat sink is not displaced with respect to the laser crystal, and the anisotropy of the thermal lens effect does not vary. As a result, an output beam mode having an ellipticity close to a desired value (generally “1”) can be stably obtained.

第2の観点では、本発明は、レーザ結晶(1)にヒートシンク(30〜39)を取り付けてなる光モジュール(101〜112)であって、前記レーザ結晶(1)のc軸に直交する面をc軸面とし且つa軸に直交する面をa軸面とするとき、前記ヒートシンク(30〜39)は、前記ヒートシンク(30〜39)は、前記レーザ結晶(1)の少なくとも一つのc軸面端部分が嵌合しうる嵌合部(30a〜39a)を有し、且つ、前記レーザ結晶(1)の少なくとも一つのc軸面には密着しa軸面には前記嵌合部(30a〜39a)に嵌合してる部分以外は密着しないことを特徴とする光モジュール(101〜112)を提供する。
上記第2の観点による光モジュールでは、c軸面にヒートシンクが密着し、a軸面にはヒートシンクが実質的に密着しない。一方、ヒートシンクを取り付けない状態でのレーザ結晶のNFPが楕円形状であるとき、その楕円形状の長軸方向がレーザ結晶のc軸方向であり、短軸方向がレーザ結晶のa軸方向である場合が多い。このため、多くの場合、楕円率が「1」に近づく傾向に熱レンズ効果の異方性を生じる。さらに、ヒートシンクの嵌合部にレーザ結晶のc軸面端部分が嵌合することで、レーザ結晶に対してヒートシンクが位置ずれしなくなり、熱レンズ効果の異方性にバラツキが生じなくなる。これにより、多くの場合、所望の値に近い楕円率の出力ビームモードが安定に得られるようになる。
In a second aspect, the present invention is an optical module (101 to 112) in which a heat sink (30 to 39) is attached to a laser crystal (1), and is a surface orthogonal to the c-axis of the laser crystal (1). Is the c-axis plane and the plane orthogonal to the a-axis is the a-axis plane, the heat sink (30-39) is the heat sink (30-39) is at least one c-axis of the laser crystal (1). There are fitting portions (30a to 39a) into which the surface end portions can be fitted, and they are in close contact with at least one c-axis surface of the laser crystal (1) and the fitting portion (30a) on the a-axis surface. The optical module (101 to 112) is characterized in that it does not adhere to any part other than the part fitted to ~ 39a).
In the optical module according to the second aspect, the heat sink is in close contact with the c-axis surface, and the heat sink is not substantially in close contact with the a-axis surface. On the other hand, when the NFP of the laser crystal without an attached heat sink is elliptical, the major axis direction of the elliptical shape is the c-axis direction of the laser crystal and the minor axis direction is the a-axis direction of the laser crystal There are many. For this reason, in many cases, the anisotropy of the thermal lens effect occurs in the tendency that the ellipticity approaches “1”. Furthermore, by fitting the end portion of the c-axis surface of the laser crystal into the fitting portion of the heat sink, the heat sink is not displaced with respect to the laser crystal, and variation in the anisotropy of the thermal lens effect does not occur. Thereby, in many cases, an output beam mode having an ellipticity close to a desired value can be stably obtained.

第3の観点では、本発明は、前記第1から前記第3のいずれかの観点による光モジュール(104〜110)において、前記光モジュール(104〜110)は、レーザ結晶(1)と波長変換結晶(4)とが一体となった構造の光学素子(20)にヒートシンク(32〜37)を取り付けてなる光モジュール(104〜110)であることを特徴とする光モジュール(104〜110)を提供する。
上記第3の観点による光モジュールでは、レーザ結晶と波長変換結晶とが一体となった構造の光学素子を用いるため、全体を小型化できる。また、レーザ結晶と波長変換結晶の両方にヒートシンクを共用するため、部品点数を減らすことが出来る。
In a third aspect, the present invention provides the optical module (104 to 110) according to any one of the first to third aspects, wherein the optical module (104 to 110) is wavelength-converted with the laser crystal (1). An optical module (104-110), which is an optical module (104-110) comprising a heat sink (32-37) attached to an optical element (20) having a structure in which the crystal (4) is integrated. provide.
In the optical module according to the third aspect, since the optical element having the structure in which the laser crystal and the wavelength conversion crystal are integrated is used, the entire size can be reduced. In addition, since the heat sink is shared by both the laser crystal and the wavelength conversion crystal, the number of parts can be reduced.

第4の観点では、本発明は、レーザ結晶(1)と波長変換結晶(4)とが一体となった構造の光学素子(20)にヒートシンク(40〜43)を取り付けてなる光モジュール(113〜116)であって、前記ヒートシンク(40〜43)を取り付けない状態での前記レーザ結晶(1)のNFPは楕円形状であり、前記楕円形状の長軸に直交する面を長軸面とし且つ前記楕円形状の短軸に直交する面を短軸面とするとき、前記ヒートシンク(40〜43)は、前記光学素子(20)が入れられる貫通孔(40c,42c)を有し、且つ、レーザ結晶(1)の少なくとも一つの長軸面には密着し、短軸面には密着しないように切欠部(40b〜43b)が設けられていることを特徴とする光モジュール(113〜116)を提供する。
上記第4の観点による光モジュールでは、ヒートシンクを取り付けない状態でのレーザ結晶のNFPが楕円形状であるとき、その楕円形状の長軸面にヒートシンクが密着し、短軸面には実質的にヒートシンクが密着しない。このため、楕円率が「1」に近づく傾向に熱レンズ効果の異方性を生じる。さらに、ヒートシンクの貫通孔に光学素子の波長変換結晶部分が嵌合することで、レーザ結晶に対してヒートシンクが位置ずれしなくなり、熱レンズ効果の異方性にバラツキが生じなくなる。これにより、所望の値に近い楕円率の出力ビームモードが安定に得られるようになる。
In a fourth aspect, the present invention relates to an optical module (113) in which a heat sink (40-43) is attached to an optical element (20) having a structure in which a laser crystal (1) and a wavelength conversion crystal (4) are integrated. 116), and the NFP of the laser crystal (1) without the heat sink (40-43) attached is an elliptical shape, and a plane perpendicular to the major axis of the elliptical shape is a major axis surface; When the surface perpendicular to the elliptical minor axis is a minor axis surface, the heat sink (40-43) has through holes (40c, 42c) into which the optical element (20) is inserted, and a laser. An optical module (113-116) characterized in that notches (40b-43b) are provided so as to be in close contact with at least one major axis surface of the crystal (1) and not in close contact with the minor axis surface. provide.
In the optical module according to the fourth aspect, when the NFP of the laser crystal in the state where the heat sink is not attached is elliptical, the heat sink is in close contact with the major axis surface of the elliptical shape, and the heat sink is substantially in contact with the minor axis surface. Does not adhere. For this reason, the anisotropy of the thermal lens effect occurs in the tendency that the ellipticity approaches “1”. Furthermore, when the wavelength conversion crystal portion of the optical element is fitted into the through hole of the heat sink, the heat sink is not displaced with respect to the laser crystal, and variation in the anisotropy of the thermal lens effect does not occur. Thereby, an output beam mode having an ellipticity close to a desired value can be stably obtained.

第5の観点では、本発明は、レーザ結晶(1)と波長変換結晶(4)とが一体となった構造の光学素子(20)にヒートシンク(40〜43)を取り付けてなる光モジュール(113〜116)であって、前記レーザ結晶(1)のc軸に直交する面をc軸面とし且つa軸に直交する面をa軸面とするとき、前記ヒートシンク(40〜43)は、前記光学素子(20)が入れられる貫通孔(40c,42c)を有し、且つ、レーザ結晶(1)の少なくとも一つのc軸面には密着し、a軸面には密着しないように切欠部(40b〜43b)が設けられていることを特徴とする光モジュール(113〜116)を提供する。
上記第5の観点による光モジュールでは、c軸面にヒートシンクが密着し、a軸面にはヒートシンクが実質的に密着しない。一方、ヒートシンクを取り付けない状態でのレーザ結晶のNFPが楕円形状であるとき、その楕円形状の長軸方向がレーザ結晶のc軸方向であり、短軸方向がレーザ結晶のa軸方向である場合が多い。このため、多くの場合、楕円率が「1」に近づく傾向に熱レンズ効果の異方性を生じる。さらに、ヒートシンクの貫通孔に光学素子の波長変換結晶部分が嵌合することで、レーザ結晶に対してヒートシンクが位置ずれしなくなり、熱レンズ効果の異方性にバラツキが生じなくなる。これにより、多くの場合、所望の値に近い楕円率の出力ビームモードが安定に得られるようになる。
In a fifth aspect, the present invention relates to an optical module (113) in which a heat sink (40-43) is attached to an optical element (20) having a structure in which a laser crystal (1) and a wavelength conversion crystal (4) are integrated. 116), and when the surface orthogonal to the c-axis of the laser crystal (1) is the c-axis surface and the surface orthogonal to the a-axis is the a-axis surface, the heat sink (40-43) It has a through hole (40c, 42c) into which the optical element (20) can be inserted, and is in close contact with at least one c-axis surface of the laser crystal (1) and is not in close contact with the a-axis surface ( 40b to 43b) are provided. An optical module (113 to 116) is provided.
In the optical module according to the fifth aspect, the heat sink is in close contact with the c-axis surface, and the heat sink is not substantially in close contact with the a-axis surface. On the other hand, when the NFP of the laser crystal without an attached heat sink is elliptical, the major axis direction of the elliptical shape is the c-axis direction of the laser crystal and the minor axis direction is the a-axis direction of the laser crystal There are many. For this reason, in many cases, the anisotropy of the thermal lens effect occurs in the tendency that the ellipticity approaches “1”. Furthermore, when the wavelength conversion crystal portion of the optical element is fitted into the through hole of the heat sink, the heat sink is not displaced with respect to the laser crystal, and variation in the anisotropy of the thermal lens effect does not occur. Thereby, in many cases, an output beam mode having an ellipticity close to a desired value can be stably obtained.

第6の観点では、本発明は、前記第1から第5のいずれかの観点による光モジュールにおいて、レーザ結晶(1)のc軸方向の長さとa軸方向の長さとが等しいことを特徴とする光モジュールを提供する。
上記第6の観点による光モジュールでは、ヒートシンクがレーザ結晶のc軸面に密着し且つa軸面に密着しない状態でも、ヒートシンクがレーザ結晶のa軸面に密着し且つc軸面に密着しない状態でも、いずれの状態でも取り得るので、ヒートシンクを取り付けない状態でのNFPの楕円形状の長軸方向がc軸方向であり且つ短軸方向がa軸方向である場合にも、長軸方向がa軸方向であり且つ短軸方向がc軸方向である場合にも、両方に対応できる。
In a sixth aspect, the present invention provides the optical module according to any one of the first to fifth aspects, wherein the length in the c-axis direction and the length in the a-axis direction of the laser crystal (1) are equal. An optical module is provided.
In the optical module according to the sixth aspect, even when the heat sink is in close contact with the c-axis surface of the laser crystal and not in contact with the a-axis surface, the heat sink is in close contact with the a-axis surface of the laser crystal and not in contact with the c-axis surface. However, since it can be taken in any state, the long axis direction is a even when the major axis direction of the elliptical shape of NFP without the heat sink is the c axis direction and the minor axis direction is the a axis direction. Even in the case of the axial direction and the minor axis direction being the c-axis direction, both can be handled.

第7の観点では、本発明は、前記第1から第5のいずれかの観点による光モジュールにおいて、レーザ結晶のc軸方向の長さがa軸方向の長さより大きいことを特徴とする光モジュールを提供する。
上記第7の観点による光モジュールでは、必ずレーザ結晶のc軸面がヒートシンクに密着しa軸面がヒートシンクに密着しなくなるようにヒートシンクをレーザ結晶に取り付けできるので、作業が容易になる。そして、多くの場合、レーザ結晶のc軸方向がNFPの楕円形状の長軸方向になり且つa軸方向がNFPの楕円形状の短軸方向になるため、多くの場合に対応できる。
In a seventh aspect, the present invention provides the optical module according to any one of the first to fifth aspects, wherein the length of the laser crystal in the c-axis direction is greater than the length in the a-axis direction. I will provide a.
In the optical module according to the seventh aspect, since the heat sink can be attached to the laser crystal so that the c-axis surface of the laser crystal is always in close contact with the heat sink and the a-axis surface is not in close contact with the heat sink, the operation is facilitated. In many cases, the c-axis direction of the laser crystal is the long axis direction of the elliptical shape of NFP, and the a-axis direction is the short axis direction of the elliptical shape of NFP.

第8の観点では、本発明は、前記第1から第7のいずれかの観点による光モジュール(101〜116)を使用したことを特徴とする固体レーザ装置(201,202)を提供する。
上記第8の観点による固体レーザ装置では、前記第1から第7のいずれかの観点による光モジュールを使用するため、所望の値に近い楕円率のモードが安定に得られるようになる。
In an eighth aspect, the present invention provides a solid-state laser device (201, 202) characterized by using the optical module (101-116) according to any one of the first to seventh aspects.
In the solid state laser device according to the eighth aspect, since the optical module according to any one of the first to seventh aspects is used, an ellipticity mode close to a desired value can be stably obtained.

本発明の光モジュールおよび固体レーザ装置によれば、所望の値に近い楕円率の出力ビームモードを安定に得ることが出来る。   According to the optical module and the solid-state laser device of the present invention, an output beam mode having an ellipticity close to a desired value can be stably obtained.

実施例1に係る光モジュールを示す斜視図である。1 is a perspective view showing an optical module according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係る光学素子を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an optical element according to Example 1. FIG. 実施例1に係るヒートシンクを示す斜視図である。1 is a perspective view showing a heat sink according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の変形例1に係る光モジュールを示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view illustrating an optical module according to a first modification of the first embodiment. 実施例1の変形例2に係る光モジュールを示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an optical module according to Modification 2 of Example 1. 実施例2に係る光モジュールを示す斜視図である。6 is a perspective view illustrating an optical module according to Embodiment 2. FIG. 実施例2に係る光学素子を示す斜視図である。6 is a perspective view showing an optical element according to Example 2. FIG. 実施例2に係るヒートシンクを示す斜視図である。6 is a perspective view showing a heat sink according to Embodiment 2. FIG. 実施例2の変形例1に係る光モジュールを示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing an optical module according to Modification 1 of Example 2. 実施例2の変形例2に係る光モジュールを示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing an optical module according to a second modification of the second embodiment. 実施例3に係る光モジュールを示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view illustrating an optical module according to a third embodiment. 実施例3に係るヒートシンクを示す斜視図である。6 is a perspective view showing a heat sink according to Embodiment 3. FIG. 実施例4に係る光モジュールを示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view illustrating an optical module according to a fourth embodiment. 実施例5に係る光モジュールを示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view illustrating an optical module according to a fifth embodiment. 実施例6に係る光モジュールを示す斜視図である。10 is a perspective view showing an optical module according to Embodiment 6. FIG. 実施例7に係る光モジュールを示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing an optical module according to Example 7. 実施例8に係る光モジュールを示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view illustrating an optical module according to an eighth embodiment. 実施例9に係る光モジュールを示す構成説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an optical module according to a ninth embodiment. 実施例9に係るヒートシンクを示す斜視図である。10 is a perspective view showing a heat sink according to Embodiment 9. FIG. 実施例10に係る光モジュールを示す構成説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an optical module according to Example 10; 実施例11に係る光モジュールを示す構成説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an optical module according to Example 11. 実施例11に係るヒートシンクを示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing a heat sink according to Example 11. 実施例12に係る光モジュールを示す構成説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an optical module according to Example 12; 実施例13に係る固体レーザ装置を示す構成説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram of a configuration of a solid-state laser apparatus according to Example 13. 実施例14に係る固体レーザ装置を示す構成説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a solid-state laser apparatus according to Example 14.

以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.

−実施例1−
図1は、実施例1に係る光モジュール101を示す斜視図である。
この光モジュール101は、光学素子10と、ヒートシンク30と、両者を固着する接着剤50とからなる。
Example 1
FIG. 1 is a perspective view illustrating an optical module 101 according to the first embodiment.
The optical module 101 includes an optical element 10, a heat sink 30, and an adhesive 50 for fixing both.

光学素子10の上面と下面は、薄い接着剤層を介して、ヒートシンク30に密着している。また、光学素子10の上端部分は、ヒートシンク30に形成された嵌合部30aに嵌合している。
光学素子10の左面と右面は、ヒートシンク30に密着しておらず、両者の間隙に接着剤50が充填されている。
光学素子10の前面は、励起レーザ光入射面になっている。
光学素子10の後面は、基本波レーザ光出射面になっている。
The upper surface and the lower surface of the optical element 10 are in close contact with the heat sink 30 via a thin adhesive layer. Further, the upper end portion of the optical element 10 is fitted in a fitting portion 30 a formed in the heat sink 30.
The left surface and the right surface of the optical element 10 are not in close contact with the heat sink 30, and the gap 50 between them is filled with the adhesive 50.
The front surface of the optical element 10 is an excitation laser light incident surface.
The rear surface of the optical element 10 is a fundamental laser beam emission surface.

図2は、光学素子10の斜視図である。
光学素子10は、図示せぬ半導体レーザからの励起レーザ光により励起されて基本波レーザ光を出すレーザ結晶1である。レーザ結晶1は、例えばNdを3at%ドープしたYVO4結晶のa−cut基板(c軸吸収、c軸発振)である。
レーザ結晶1の励起レーザ光入射面には、HR膜2がコーティングされている。また、基本波レーザ光出射面には、AR膜3がコーティングされている。
FIG. 2 is a perspective view of the optical element 10.
The optical element 10 is a laser crystal 1 that is excited by excitation laser light from a semiconductor laser (not shown) and emits fundamental wave laser light. The laser crystal 1 is, for example, a YVO4 crystal a-cut substrate (c-axis absorption, c-axis oscillation) doped with 3 at% of Nd.
An HR film 2 is coated on the excitation laser light incident surface of the laser crystal 1. In addition, the AR film 3 is coated on the emission surface of the fundamental laser beam.

ヒートシンク30を取り付けていない状態での光学素子10のNFP9’は楕円形状であり、その楕円率は「1」より離れた値になっている。その楕円形状の長軸方向のレーザ結晶1の長さHは例えば1mmであり、短軸方向の長さWは例えば1mmであり、光軸方向の長さDは例えば0.5mmであり、長軸方向を上下方向とし、短軸方向を左右方向とする。
楕円形状の長軸方向がレーザ結晶1のc軸方向であり、短軸方向がレーザ結晶1のa軸方向の場合が多いが、この場合、長さHはレーザ結晶1のc軸方向の長さとなり、長さWはa軸方向の長さとなる。なお、楕円形状の長軸方向がレーザ結晶1のa軸方向であり、短軸方向がレーザ結晶1のc軸方向の場合は少ないが、この場合、長さHはレーザ結晶1のa軸方向の長さとなり、長さWはc軸方向の長さとなる。
NFP 9 ′ of the optical element 10 in a state where the heat sink 30 is not attached has an elliptical shape, and the ellipticity is a value separated from “1”. The length H of the elliptical laser crystal 1 in the major axis direction is 1 mm, for example, the length W in the minor axis direction is 1 mm, for example, and the length D in the optical axis direction is 0.5 mm, for example. The axial direction is the vertical direction, and the short axis direction is the horizontal direction.
The major axis direction of the elliptical shape is the c-axis direction of the laser crystal 1 and the minor axis direction is often the a-axis direction of the laser crystal 1. In this case, the length H is the length of the laser crystal 1 in the c-axis direction. Thus, the length W is the length in the a-axis direction. The elliptical major axis direction is the a-axis direction of the laser crystal 1 and the minor axis direction is few in the c-axis direction of the laser crystal 1, but in this case, the length H is the a-axis direction of the laser crystal 1. The length W is the length in the c-axis direction.

図1に示すように、ヒートシンク30を取り付けた状態でのレーザ結晶1のNFP9の楕円率は「1」に近い値になる。   As shown in FIG. 1, the ellipticity of the NFP 9 of the laser crystal 1 with the heat sink 30 attached is a value close to “1”.

図3は、ヒートシンク30の斜視図である。
ヒートシンク30は、レーザ結晶1と同等以上の熱伝導率を有する材料が好ましく、例えばシリコン(熱伝導率:148W/mK)や、銅(熱伝導率:501W/mK)である。
ヒートシンク30には、光学素子10が入る孔が貫通している。その孔の上部に嵌合部30aが形成されている。孔の左右長Pは例えば1.4mmであり、上下長Qは例えば0.8mmである。嵌合部30aの左右長Rは例えば1.1mmであり、上下長Sは例えば0.3mmである。
ヒートシンク30の厚さTは、例えば0.5mmである。
FIG. 3 is a perspective view of the heat sink 30.
The heat sink 30 is preferably made of a material having a thermal conductivity equal to or higher than that of the laser crystal 1, and is, for example, silicon (thermal conductivity: 148 W / mK) or copper (thermal conductivity: 501 W / mK).
A hole into which the optical element 10 is inserted passes through the heat sink 30. A fitting portion 30a is formed in the upper portion of the hole. The horizontal length P of the hole is 1.4 mm, for example, and the vertical length Q is 0.8 mm, for example. The left and right length R of the fitting part 30a is, for example, 1.1 mm, and the vertical length S is, for example, 0.3 mm.
The thickness T of the heat sink 30 is, for example, 0.5 mm.

接着剤50は、レーザ結晶1の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する高熱伝導タイプであり、且つ、常温で硬化するものが望ましい。例えば、ダウ・コーニング社製のSE4486(熱伝導率:1.53W/mK)が使用できる。   The adhesive 50 is preferably a high thermal conductivity type having a thermal conductivity lower than that of the laser crystal 1 and is cured at room temperature. For example, SE4486 (thermal conductivity: 1.53 W / mK) manufactured by Dow Corning can be used.

実施例1に係る光モジュール101によれば次の効果が得られる。
(1)ヒートシンク30を取り付けない状態でのレーザ結晶1のNFPが楕円形状であるとき、その楕円形状の長軸に直交する面にヒートシンク30が密着し、短軸に直交する面にはヒートシンク30が密着しない。このため、楕円率を「1」に近づける傾向に熱レンズ効果の異方性を生じる。
(2)ヒートシンク30の嵌合部30aに光学素子10の上端部分が嵌合することで、光学素子10に対してヒートシンク30が短軸方向に位置ずれしなくなり、バラツキを生じなくなる。
(3)以上により、所望の値に近い楕円率の出力ビームモードが安定に得られる。
According to the optical module 101 according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When the NFP of the laser crystal 1 in a state where the heat sink 30 is not attached is elliptical, the heat sink 30 is in close contact with a surface perpendicular to the major axis of the elliptical shape, and the heat sink 30 is adhered to the surface perpendicular to the minor axis. Does not adhere. For this reason, the anisotropy of the thermal lens effect is caused in the tendency of the ellipticity to approach “1”.
(2) Since the upper end portion of the optical element 10 is fitted to the fitting portion 30a of the heat sink 30, the heat sink 30 is not displaced in the minor axis direction with respect to the optical element 10, and variation does not occur.
(3) As described above, an output beam mode having an ellipticity close to a desired value can be stably obtained.

(4)ヒートシンク30を取り付けない状態でのNFPの楕円形状の長軸方向がc軸方向であり且つ短軸方向がa軸方向である場合にも、長軸方向がa軸方向であり且つ短軸方向がc軸方向である場合にも、両方に対応できる。 (4) When the major axis direction of the elliptical shape of NFP without the heat sink 30 is the c-axis direction and the minor axis direction is the a-axis direction, the major axis direction is the a-axis direction and the short axis direction is short. Even when the axial direction is the c-axis direction, both can be handled.

−実施例1の変形例1−
図4に示す光モジュール102のように、光学素子10の左面および右面とヒートシンク30の間隙に接着剤を充填せず、空隙51にしてもよい。
-Modification 1 of Example 1-
As in the optical module 102 shown in FIG. 4, the gap between the left and right surfaces of the optical element 10 and the heat sink 30 may not be filled with an adhesive, but may be a gap 51.

−実施例1の変形例2−
図5に示す光モジュール103のように、ヒートシンク30に代えて、天板に嵌合部31aを設けるだけでなく底板にも嵌合部31aを設けたヒートシンク31を用いてもよい。また、光学素子10の左面および右面とヒートシンク31の間隙に接着剤を充填せず、空隙51にしてもよい。
-Modification 2 of Example 1-
As in the optical module 103 shown in FIG. 5, instead of the heat sink 30, not only the fitting portion 31 a on the top plate but also the heat sink 31 provided with the fitting portion 31 a on the bottom plate may be used. Further, the gap between the left and right surfaces of the optical element 10 and the heat sink 31 may be filled with the adhesive 51 instead of being filled with an adhesive.

−実施例1の変形例3−
多くの場合、レーザ結晶1のc軸方向がNFPの楕円形状の長軸方向になり且つa軸方向がNFPの楕円形状の短軸方向になる傾向がある。そこで、レーザ結晶1のa軸方向の長さをc軸方向の長さより短くしておき(例えばa軸方向の長さ:c軸方向の長さ=1:1.2)、嵌合部30a,31aの左右長Rをレーザ結晶1のa軸方向の長さより大きく且つc軸方向の長さより小さくしておけば、必ずc軸面にヒートシンク30,31が密着し、a軸面にはヒートシンク30,31が密着しないようにヒートシンク30,31を光学素子10に取り付けでき、作業が容易になる。
Modification 3 of Embodiment 1—
In many cases, the c-axis direction of the laser crystal 1 tends to be the major axis direction of the NFP elliptical shape, and the a-axis direction tends to be the minor axis direction of the elliptical shape of NFP. Therefore, the length of the laser crystal 1 in the a-axis direction is made shorter than the length in the c-axis direction (for example, the length in the a-axis direction: the length in the c-axis direction = 1: 1.2), and the fitting portion 30a. 31a is larger than the length in the a-axis direction of the laser crystal 1 and smaller than the length in the c-axis direction, the heat sinks 30 and 31 are always in close contact with the c-axis surface, and the heat sinks are in contact with the a-axis surface. The heat sinks 30 and 31 can be attached to the optical element 10 so that the 30 and 31 are not in close contact with each other, and the work becomes easy.

−実施例2−
図6は、実施例2に係る光モジュール104を示す斜視図である。
この光モジュール104は、光学素子20と、ヒートシンク32と、両者を固着する接着剤50とからなる。
-Example 2-
FIG. 6 is a perspective view illustrating the optical module 104 according to the second embodiment.
The optical module 104 includes an optical element 20, a heat sink 32, and an adhesive 50 that fixes both.

光学素子20の上面と下面は、薄い接着剤層を介して、ヒートシンク32に密着している。また、光学素子20の上端部分は、ヒートシンク32に形成された嵌合部32aに嵌合している。
光学素子20の左面と右面は、ヒートシンク32に密着しておらず、両者の間隙に接着剤50が充填されている。
光学素子20の前面は、励起レーザ光入射面になっている。
光学素子20の後面は、波長変換レーザ光出射面になっている。
The upper and lower surfaces of the optical element 20 are in close contact with the heat sink 32 through a thin adhesive layer. Further, the upper end portion of the optical element 20 is fitted into a fitting portion 32 a formed on the heat sink 32.
The left surface and the right surface of the optical element 20 are not in close contact with the heat sink 32, and the gap 50 between them is filled with the adhesive 50.
The front surface of the optical element 20 is an excitation laser light incident surface.
The rear surface of the optical element 20 is a wavelength conversion laser light emission surface.

図7は、光学素子20の斜視図である。
光学素子20は、半導体レーザ(図18の51)からの励起レーザ光により励起されて基本波レーザ光を出すレーザ結晶1と、基本波レーザ光の高調波である波長変換レーザ光を出す波長変換結晶4と、波長変換結晶4をサンドイッチ状に挟むダミー材5,6とを、接合一体化した構造である。
レーザ結晶1の励起レーザ光入射面には、HR膜2がコーティングされている。また、波長変換結晶4およびダミー材5,6の波長変換レーザ光出射面には、HR膜7がコーティングされている。
FIG. 7 is a perspective view of the optical element 20.
The optical element 20 includes a laser crystal 1 that emits a fundamental laser beam when excited by an excitation laser beam from a semiconductor laser (51 in FIG. 18), and a wavelength converter that emits a wavelength conversion laser beam that is a harmonic of the fundamental laser beam. In this structure, the crystal 4 and the dummy materials 5 and 6 sandwiching the wavelength conversion crystal 4 in a sandwich shape are joined and integrated.
An HR film 2 is coated on the excitation laser light incident surface of the laser crystal 1. Further, the HR film 7 is coated on the wavelength conversion laser light emission surfaces of the wavelength conversion crystal 4 and the dummy materials 5 and 6.

レーザ結晶1は、例えばNdを3at%ドープしたYVO4結晶のa−cut基板(c軸吸収、c軸発振)である。
波長変換結晶4は、例えば分極反転構造が形成された強誘電体基板(例えばLNやLT基板、あるいは、MgOをドープしたLNやLT基板)である。
The laser crystal 1 is, for example, a YVO4 crystal a-cut substrate (c-axis absorption, c-axis oscillation) doped with 3 at% of Nd.
The wavelength conversion crystal 4 is, for example, a ferroelectric substrate (for example, an LN or LT substrate, or an LN or LT substrate doped with MgO) on which a domain-inverted structure is formed.

光学素子20の製造方法は、例えば特開2007−225786号公報などに開示されている。   A method for manufacturing the optical element 20 is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-225786.

ヒートシンク32を取り付けていない状態でのレーザ結晶20のNFP9’は楕円形状であり、その楕円率は「1」より離れた値になっている。その楕円形状の長軸方向のレーザ結晶1の長さHは例えば1mmであり、短軸方向の長さWは例えば1mmであり、光軸方向の長さDは例えば0.5mmであり、長軸方向を上下方向とし、短軸方向を左右方向とする。
楕円形状の長軸方向がレーザ結晶1のc軸方向であり、短軸方向がレーザ結晶1のa軸方向の場合が多いが、この場合、長さHはレーザ結晶1のc軸方向の長さとなり、長さWはa軸方向の長さとなる。なお、楕円形状の長軸方向がレーザ結晶1のa軸方向であり、短軸方向がレーザ結晶1のc軸方向の場合は少ないが、この場合、長さHはレーザ結晶1のa軸方向の長さとなり、長さWはc軸方向の長さとなる。
NFP 9 ′ of the laser crystal 20 in a state where the heat sink 32 is not attached is elliptical, and the ellipticity is a value separated from “1”. The length H of the elliptical laser crystal 1 in the major axis direction is 1 mm, for example, the length W in the minor axis direction is 1 mm, for example, and the length D in the optical axis direction is 0.5 mm, for example. The axial direction is the vertical direction, and the short axis direction is the horizontal direction.
The major axis direction of the elliptical shape is the c-axis direction of the laser crystal 1 and the minor axis direction is often the a-axis direction of the laser crystal 1. In this case, the length H is the length of the laser crystal 1 in the c-axis direction. Thus, the length W is the length in the a-axis direction. The elliptical major axis direction is the a-axis direction of the laser crystal 1 and the minor axis direction is few in the c-axis direction of the laser crystal 1, but in this case, the length H is the a-axis direction of the laser crystal 1. The length W is the length in the c-axis direction.

波長変換結晶4の光軸方向の長さLは例えば1mmであり、幅Wはレーザ結晶1の長さWと等しく、厚さVは例えば0.4mmである。   The length L in the optical axis direction of the wavelength conversion crystal 4 is, for example, 1 mm, the width W is equal to the length W of the laser crystal 1, and the thickness V is, for example, 0.4 mm.

図6に示すように、ヒートシンク32を取り付けた状態でのレーザ結晶1のNFP9の楕円率は「1」に近い値になる。   As shown in FIG. 6, the ellipticity of the NFP 9 of the laser crystal 1 with the heat sink 32 attached is a value close to “1”.

図8は、ヒートシンク32の斜視図である。
ヒートシンク32は、レーザ結晶1と同等以上の熱伝導率を有する材料が好ましく、例えばシリコン(熱伝導率:148W/mK)や、銅(熱伝導率:501W/mK)である。
ヒートシンク32には、光学素子20が入る孔が貫通している。その孔の上部に嵌合部32aが形成されている。孔の左右長Pは例えば1.4mmであり、上下長Qは例えば0.8mmである。嵌合部33aの左右長Rは例えば1.1mmであり、上下長Sは例えば0.3mmである。
ヒートシンク32の厚さUは、例えば1.5mmである。
FIG. 8 is a perspective view of the heat sink 32.
The heat sink 32 is preferably made of a material having a thermal conductivity equal to or higher than that of the laser crystal 1, and is, for example, silicon (thermal conductivity: 148 W / mK) or copper (thermal conductivity: 501 W / mK).
The heat sink 32 has a hole through which the optical element 20 is inserted. A fitting portion 32a is formed in the upper portion of the hole. The horizontal length P of the hole is 1.4 mm, for example, and the vertical length Q is 0.8 mm, for example. The left and right length R of the fitting portion 33a is, for example, 1.1 mm, and the vertical length S is, for example, 0.3 mm.
The thickness U of the heat sink 32 is 1.5 mm, for example.

接着剤50は、レーザ結晶1の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する高熱伝導タイプであり、且つ、常温で硬化するものが望ましい。例えば、ダウ・コーニング社製のSE4486(熱伝導率:1.53W/mK)が使用できる。   The adhesive 50 is preferably a high thermal conductivity type having a thermal conductivity lower than that of the laser crystal 1 and is cured at room temperature. For example, SE4486 (thermal conductivity: 1.53 W / mK) manufactured by Dow Corning can be used.

実施例2に係る光モジュール104によれば次の効果が得られる。
(1)ヒートシンク32を取り付けない状態でのレーザ結晶1のNFPが楕円形状であるとき、その楕円形状の長軸に直交する面にヒートシンク32が密着し、短軸に直交する面にはヒートシンク32が密着しない。このため、楕円率を「1」に近づける傾向に熱レンズ効果の異方性を生じる。
(2)ヒートシンク32の嵌合部32aに光学素子20の上端部分が嵌合することで、光学素子20に対してヒートシンク32が短軸方向に位置ずれしなくなり、バラツキを生じなくなる。
(3)以上により、所望の値に近い楕円率の出力ビームモードが安定に得られる。
According to the optical module 104 according to the second embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When the NFP of the laser crystal 1 without the heat sink 32 attached is elliptical, the heat sink 32 is in close contact with the surface perpendicular to the major axis of the elliptical shape, and the heat sink 32 is adhered to the surface perpendicular to the minor axis. Does not adhere. For this reason, the anisotropy of the thermal lens effect is caused in the tendency of the ellipticity to approach “1”.
(2) Since the upper end portion of the optical element 20 is fitted to the fitting portion 32a of the heat sink 32, the heat sink 32 is not displaced in the minor axis direction with respect to the optical element 20, and variation does not occur.
(3) As described above, an output beam mode having an ellipticity close to a desired value can be stably obtained.

(4)ヒートシンク32を取り付けない状態でのNFPの楕円形状の長軸方向がc軸方向であり且つ短軸方向がa軸方向である場合にも、長軸方向がa軸方向であり且つ短軸方向がc軸方向である場合にも、両方に対応できる。 (4) When the major axis direction of the elliptical shape of NFP without the heat sink 32 is the c-axis direction and the minor axis direction is the a-axis direction, the major axis direction is the a-axis direction and the short axis direction is short. Even when the axial direction is the c-axis direction, both can be handled.

−実施例2の変形例1−
図9に示す光モジュール105のように、光学素子20の左面および右面とヒートシンク32の間隙に接着剤を充填せず、空隙51にしてもよい。
-Modification 1 of Example 2
Like the optical module 105 shown in FIG. 9, the gap between the left and right surfaces of the optical element 20 and the heat sink 32 may not be filled with an adhesive, but may be a gap 51.

−実施例2の変形例2−
図10に示す光モジュール106のように、ヒートシンク32に代えて、天板に嵌合部33aを設けるだけでなく底板にも嵌合部33aを設けたヒートシンク33を用いてもよい。また、光学素子20の左面および右面とヒートシンク33の間隙に接着剤を充填せず、空隙51にしてもよい。
-Modification 2 of Example 2
As in the optical module 106 shown in FIG. 10, instead of the heat sink 32, the heat sink 33 provided not only with the fitting portion 33a on the top plate but also with the fitting portion 33a on the bottom plate may be used. Alternatively, the gap between the left and right surfaces of the optical element 20 and the heat sink 33 may not be filled with an adhesive but may be a gap 51.

−実施例2の変形例3−
多くの場合、レーザ結晶1のc軸方向がNFPの楕円形状の長軸方向になり且つレーザ結晶1のa軸方向がNFPの楕円形状の短軸方向になる傾向がある。そこで、レーザ結晶1のa軸方向の長さをc軸方向の長さより短くしておき(例えばa軸方向の長さ:c軸方向の長さ=1:1.2)、波長変換結晶4も同様にし、嵌合部32aの左右長Rをレーザ結晶1のa軸方向の長さより大きく且つc軸方向の長さより小さくしておけば、必ずc軸面にヒートシンク32が密着し、a軸面にはヒートシンク32が密着しないようにヒートシンク32を光学素子20に取り付けでき、作業が容易になる。
Modification 3 of Example 2—
In many cases, the c-axis direction of the laser crystal 1 tends to be the major axis direction of the elliptical shape of NFP, and the a-axis direction of the laser crystal 1 tends to be the minor axis direction of the elliptical shape of NFP. Therefore, the length in the a-axis direction of the laser crystal 1 is made shorter than the length in the c-axis direction (for example, the length in the a-axis direction: the length in the c-axis direction = 1: 1.2), and the wavelength conversion crystal 4 Similarly, if the right and left length R of the fitting portion 32a is larger than the length in the a-axis direction of the laser crystal 1 and smaller than the length in the c-axis direction, the heat sink 32 is surely in close contact with the c-axis surface, and the a-axis The heat sink 32 can be attached to the optical element 20 so that the heat sink 32 is not in close contact with the surface, and the work becomes easy.

−実施例3−
図11に示す光モジュール107のように、実施例2のヒートシンク32の、レーザ結晶1の左右に相当する部分を切欠部34bとしたヒートシンク34を用いてもよい。
図12に、ヒートシンク34の斜視図を示す。
実施例3を、実施例2の変形例2,3と同様に変形してもよい。
Example 3
As in the optical module 107 shown in FIG. 11, a heat sink 34 in which portions corresponding to the left and right of the laser crystal 1 of the heat sink 32 of the second embodiment are notched portions 34 b may be used.
FIG. 12 shows a perspective view of the heat sink 34.
The third embodiment may be modified in the same manner as the second and third modifications of the second embodiment.

−実施例4−
図13に示す光モジュール108のように、実施例3のヒートシンク34の底板の代わりに光モジュール108を組み込むレーザ機器における光モジュール取付面Fを利用することで、実施例3のヒートシンク34の底板を省略したヒートシンク35を用いてもよい。
実施例4を、実施例2の変形例3と同様に変形してもよい。
Example 4
Like the optical module 108 shown in FIG. 13, the bottom plate of the heat sink 34 according to the third embodiment is used by using the optical module mounting surface F in a laser device incorporating the optical module 108 instead of the bottom plate of the heat sink 34 according to the third embodiment. The omitted heat sink 35 may be used.
The fourth embodiment may be modified in the same manner as the third modification of the second embodiment.

−実施例5−
図14に示す光モジュール109のように、実施例2のヒートシンク32の底板の代わりに光モジュール109を組み込むレーザ機器における光モジュール取付面Fを利用することで、実施例2のヒートシンク32の底板を省略したヒートシンク36を用いてもよい。
実施例5を、実施例2の変形例1,3と同様に変形してもよい。
-Example 5
Like the optical module 109 shown in FIG. 14, the bottom plate of the heat sink 32 of the second embodiment is used by using the optical module mounting surface F in a laser device incorporating the optical module 109 instead of the bottom plate of the heat sink 32 of the second embodiment. The omitted heat sink 36 may be used.
The fifth embodiment may be modified similarly to the first and third modifications of the second embodiment.

−実施例6−
図15に示す光モジュール110のように、実施例5のヒートシンク36の側板を省略したヒートシンク37を用いて、光モジュール110を組み込むレーザ機器における光モジュール取付面Fとヒートシンク37とで光学素子20を挟むようにしてもよい。
実施例6を、実施例2の変形例3と同様に変形してもよい。
-Example 6
As in the optical module 110 illustrated in FIG. 15, the optical element 20 is formed by the optical module mounting surface F and the heat sink 37 in the laser device in which the optical module 110 is incorporated using the heat sink 37 in which the side plate of the heat sink 36 of Example 5 is omitted. You may make it pinch | interpose.
The sixth embodiment may be modified in the same manner as the third modification of the second embodiment.

−実施例7−
図16に示す光モジュール111のように、実施例1のヒートシンク30の底板の代わりに光モジュール111を組み込むレーザ機器における光モジュール取付面Fを利用することで、実施例1のヒートシンク30の底板を省略したヒートシンク38を用いてもよい。
実施例5を、実施例2の変形例1,3と同様に変形してもよい。
-Example 7-
Like the optical module 111 shown in FIG. 16, the bottom plate of the heat sink 30 of the first embodiment is used by using the optical module mounting surface F in a laser device that incorporates the optical module 111 instead of the bottom plate of the heat sink 30 of the first embodiment. The omitted heat sink 38 may be used.
The fifth embodiment may be modified similarly to the first and third modifications of the second embodiment.

−実施例8−
図17に示す光モジュール112のように、実施例7のヒートシンク38の側板を省略したヒートシンク39を用いて、光モジュール112を組み込むレーザ機器における光モジュール取付面Fとヒートシンク39とで光学素子10を挟むようにしてもよい。
実施例8を、実施例1の変形例3と同様に変形してもよい。
-Example 8-
As in the optical module 112 shown in FIG. 17, the optical element 10 is formed by the optical module mounting surface F and the heat sink 39 in the laser device in which the optical module 112 is incorporated using the heat sink 39 in which the side plate of the heat sink 38 of Example 7 is omitted. You may make it pinch | interpose.
The eighth embodiment may be modified in the same manner as the third modification of the first embodiment.

−実施例9−
図18は、実施例9に係る光モジュール113を示す斜視図である。
この光モジュール113は、光学素子20と、ヒートシンク40と、両者を固着する接着剤50とからなる。
-Example 9-
FIG. 18 is a perspective view illustrating the optical module 113 according to the ninth embodiment.
The optical module 113 includes an optical element 20, a heat sink 40, and an adhesive 50 for fixing both.

光学素子20の上面と下面は、薄い接着剤層を介して、ヒートシンク40に密着している。
光学素子20におけるレーザ結晶1の左面と右面は、ヒートシンク40の切欠部40bに対応し、ヒートシンク40に密着していない。波長変換結晶4の左面と右面は、ヒートシンク40に密着している。
光学素子20の前面は、励起レーザ光入射面になっている。
光学素子20の後面は、波長変換レーザ光出射面になっている。
The upper and lower surfaces of the optical element 20 are in close contact with the heat sink 40 through a thin adhesive layer.
The left and right surfaces of the laser crystal 1 in the optical element 20 correspond to the notches 40 b of the heat sink 40 and are not in close contact with the heat sink 40. The left and right surfaces of the wavelength conversion crystal 4 are in close contact with the heat sink 40.
The front surface of the optical element 20 is an excitation laser light incident surface.
The rear surface of the optical element 20 is a wavelength conversion laser light emission surface.

図19は、ヒートシンク40の斜視図である。
ヒートシンク40には、光学素子20が入る貫通孔40cが貫通している。貫通孔40cの左右長Xは例えば1.1mmであり、上下長Yは例えば1.1mmである。
FIG. 19 is a perspective view of the heat sink 40.
The heat sink 40 has a through hole 40c through which the optical element 20 is inserted. The left-right length X of the through hole 40c is, for example, 1.1 mm, and the vertical length Y is, for example, 1.1 mm.

実施例9に係る光モジュール113によれば次の効果が得られる。
(1)ヒートシンク40を取り付けない状態でのレーザ結晶1のNFPが楕円形状であるとき、その楕円形状の長軸に直交する面にヒートシンク40が密着し、短軸に直交する面にはヒートシンク40が密着しない。このため、楕円率を「1」に近づける傾向に熱レンズ効果の異方性を生じる。
(2)ヒートシンク40の貫通孔40cに光学素子20の波長変換結晶部分が嵌合することで、光学素子20に対してヒートシンク40が短軸方向に位置ずれしなくなり、バラツキを生じなくなる。
(3)以上により、所望の値に近い楕円率の出力ビームモードが安定に得られる。
The optical module 113 according to the ninth embodiment can obtain the following effects.
(1) When the NFP of the laser crystal 1 in a state where the heat sink 40 is not attached is elliptical, the heat sink 40 is in close contact with the surface perpendicular to the major axis of the elliptical shape, and the heat sink 40 is adhered to the surface perpendicular to the minor axis. Does not adhere. For this reason, the anisotropy of the thermal lens effect is caused in the tendency of the ellipticity to approach “1”.
(2) Since the wavelength conversion crystal portion of the optical element 20 is fitted into the through hole 40c of the heat sink 40, the heat sink 40 is not displaced in the minor axis direction with respect to the optical element 20, and variation does not occur.
(3) As described above, an output beam mode having an ellipticity close to a desired value can be stably obtained.

(4)ヒートシンク40を取り付けない状態でのNFPの楕円形状の長軸方向がc軸方向であり且つ短軸方向がa軸方向である場合にも、長軸方向がa軸方向であり且つ短軸方向がc軸方向である場合にも、両方に対応できる。 (4) Even when the major axis direction of the elliptical shape of NFP without the heat sink 40 is the c-axis direction and the minor axis direction is the a-axis direction, the major axis direction is the a-axis direction and the minor axis direction is short. Even when the axial direction is the c-axis direction, both can be handled.

実施例9の変形例−
多くの場合、レーザ結晶1のc軸方向がNFPの楕円形状の長軸方向になり且つレーザ結晶1のa軸方向がNFPの楕円形状の短軸方向になる傾向がある。そこで、レーザ結晶1のa軸方向の長さをc軸方向の長さより短くしておき(例えばa軸方向の長さ:c軸方向の長さ=1:1.2)、波長変換結晶4も同様にし、貫通孔40cの左右長Xをレーザ結晶1のa軸方向の長さより大きく且つc軸方向の長さより小さくしておけば、必ずレーザ結晶1のc軸面にヒートシンク40が密着し、a軸面にはヒートシンク40が密着しないようにヒートシンク40を光学素子20に取り付けでき、作業が容易になる。
- Modification of Example 9 -
In many cases, the c-axis direction of the laser crystal 1 tends to be the major axis direction of the elliptical shape of NFP, and the a-axis direction of the laser crystal 1 tends to be the minor axis direction of the elliptical shape of NFP. Therefore, the length in the a-axis direction of the laser crystal 1 is made shorter than the length in the c-axis direction (for example, the length in the a-axis direction: the length in the c-axis direction = 1: 1.2), and the wavelength conversion crystal 4 Similarly, if the left and right length X of the through-hole 40c is larger than the length of the laser crystal 1 in the a-axis direction and smaller than the length of the c-axis direction, the heat sink 40 is in close contact with the c-axis surface of the laser crystal 1 without fail. The heat sink 40 can be attached to the optical element 20 so that the heat sink 40 is not in close contact with the a-axis surface, and the work becomes easy.

−実施例10−
図20に示す光モジュール114のように、実施例9のヒートシンク40の切欠部40bの部分に側板を設けたヒートシンク41を用いてもよい。
このヒートシンク41の切欠部41bを空隙のままにしてもよいし、接着剤を充填してもよい。
-Example 10-
As in the optical module 114 illustrated in FIG. 20, a heat sink 41 in which a side plate is provided in the cutout portion 40 b of the heat sink 40 of the ninth embodiment may be used.
The notch 41b of the heat sink 41 may be left as a gap or may be filled with an adhesive.

−実施例11−
図21に示す光モジュール115のように、実施例9のヒートシンク40の底板の代わりに光モジュール115を組み込むレーザ機器における光モジュール取付面Fを利用することで、実施例9のヒートシンク40の底板を省略したヒートシンク42を用いてもよい。
図22は、ヒートシンク42の斜視図である。
実施例11を、実施例9の変形例と同様に変形してもよい。
-Example 11-
Like the optical module 115 shown in FIG. 21, the bottom plate of the heat sink 40 of the ninth embodiment is used by using the optical module mounting surface F in a laser device incorporating the optical module 115 instead of the bottom plate of the heat sink 40 of the ninth embodiment. The omitted heat sink 42 may be used.
FIG. 22 is a perspective view of the heat sink 42.
The eleventh embodiment may be modified in the same manner as the modification of the ninth embodiment.

−実施例12−
図23に示す光モジュール116のように、実施例11のヒートシンク42の切欠部42bの部分に側板を設けたヒートシンク43を用いてもよい。
このヒートシンク43の切欠部43bを空隙のままにしてもよいし、接着剤を充填してもよい。
-Example 12-
As in the optical module 116 shown in FIG. 23, a heat sink 43 in which a side plate is provided in the notch portion 42b of the heat sink 42 according to the eleventh embodiment may be used.
The notch 43b of the heat sink 43 may be left as a gap or may be filled with an adhesive.

−実施例13−
図24は、実施例13に係る固体レーザ装置201を示す構成説明図である。
この固体レーザ装置201は、半導体レーザ51と、集光レンズ52と、先述した実施例の光モジュール101〜103,111,112のいずれかと、波長変換素子54と、光モジュール取付台59とを具備している。
-Example 13-
FIG. 24 is an explanatory diagram of a configuration of the solid-state laser apparatus 201 according to the thirteenth embodiment.
This solid-state laser device 201 includes a semiconductor laser 51, a condensing lens 52, any one of the optical modules 101 to 103, 111, and 112 of the above-described embodiments, a wavelength conversion element 54, and an optical module mounting base 59. is doing.

−実施例14−
図25は、実施例14に係る固体レーザ装置202を示す構成説明図である。
この固体レーザ装置202は、半導体レーザ51と、集光レンズ52と、先述した実施例の光モジュール104〜110,113〜116のいずれかと、光モジュール取付台59とを具備している。
-Example 14-
FIG. 25 is an explanatory diagram of a configuration of the solid-state laser apparatus 202 according to the fourteenth embodiment.
The solid-state laser device 202 includes a semiconductor laser 51, a condensing lens 52, any one of the optical modules 104 to 110 and 113 to 116 of the above-described embodiments, and an optical module mounting base 59.

本発明の光モジュールは、例えばSHG波長変換技術を用いた半導体励起固体レーザ等に利用できる。   The optical module of the present invention can be used for, for example, a semiconductor-pumped solid-state laser using SHG wavelength conversion technology.

1 レーザ結晶
4 波長変換結晶
9 ヒートシンク有りのレーザ結晶のNFP
9’ ヒートシンク無しのレーザ結晶のNFP
10,20 光学素子
30〜41 ヒートシンク
30a〜39a 嵌合部
40b,41b 切欠部
40c,41c 貫通孔
101〜116 光モジュール
1 Laser crystal 4 Wavelength conversion crystal 9 Laser crystal NFP with heat sink
9 'NFP of laser crystal without heat sink
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,20 Optical element 30-41 Heat sink 30a-39a Fitting part 40b, 41b Notch part 40c, 41c Through-hole 101-116 Optical module

Claims (8)

レーザ結晶(1)にヒートシンク(30〜39)を取り付けてなる光モジュール(101〜112)であって、前記ヒートシンク(30〜39)を取り付けない状態での前記レーザ結晶(1)のNFPは楕円形状であり、前記楕円形状の長軸に直交する面を長軸面とし且つ前記楕円形状の短軸に直交する面を短軸面とするとき、前記ヒートシンク(30〜39)は、前記レーザ結晶(1)の少なくとも一つの長軸面端部分が嵌合しうる嵌合部(30a〜39a)を有し、且つ、前記レーザ結晶(1)の少なくとも一つの長軸面には密着し短軸面には前記嵌合部(30a〜39a)に嵌合してる部分以外は密着しないことを特徴とする光モジュール(101〜112)。 An optical module (101 to 112) in which a heat sink (30 to 39) is attached to the laser crystal (1), and the NFP of the laser crystal (1) without the heat sink (30 to 39) is an ellipse The heat sink (30-39) has the shape, and when the surface perpendicular to the major axis of the elliptical shape is the major axis surface and the surface perpendicular to the minor axis of the elliptical shape is the minor axis surface, (1) It has a fitting part (30a-39a) in which at least one major-axis surface end part can fit, and it adheres closely to at least one major-axis surface of the laser crystal (1), and a minor axis The optical module (101 to 112) is characterized in that a portion other than the portion fitted to the fitting portion (30a to 39a) does not adhere to the surface. レーザ結晶(1)にヒートシンク(30〜39)を取り付けてなる光モジュール(101〜112)であって、前記レーザ結晶(1)のc軸に直交する面をc軸面とし且つa軸に直交する面をa軸面とするとき、前記ヒートシンク(30〜39)は、前記ヒートシンク(30〜39)は、前記レーザ結晶(1)の少なくとも一つのc軸面端部分が嵌合しうる嵌合部(30a〜39a)を有し、且つ、前記レーザ結晶(1)の少なくとも一つのc軸面には密着しa軸面には前記嵌合部(30a〜39a)に嵌合してる部分以外は密着しないことを特徴とする光モジュール(101〜112)。 An optical module (101 to 112) in which a heat sink (30 to 39) is attached to a laser crystal (1), wherein a plane perpendicular to the c-axis of the laser crystal (1) is defined as a c-axis plane and perpendicular to the a-axis The heat sink (30-39), the heat sink (30-39) can be fitted with at least one c-axis surface end portion of the laser crystal (1). Other than a portion having a portion (30a to 39a) and closely contacting at least one c-axis surface of the laser crystal (1) and being fitted to the fitting portion (30a to 39a) on the a-axis surface Is an optical module (101 to 112) characterized by not being in close contact. 請求項1または請求項2に記載の光モジュール(104〜110)において、前記光モジュール(104〜110)は、レーザ結晶(1)と波長変換結晶(4)とが一体となった構造の光学素子(20)にヒートシンク(32〜37)を取り付けてなる光モジュール(104〜110)であることを特徴とする光モジュール(104〜110)。 The optical module (104-110) according to claim 1 or 2, wherein the optical module (104-110) has an optical structure in which a laser crystal (1) and a wavelength conversion crystal (4) are integrated. An optical module (104-110), which is an optical module (104-110) comprising a heat sink (32-37) attached to an element (20). レーザ結晶(1)と波長変換結晶(4)とが一体となった構造の光学素子(20)にヒートシンク(40〜43)を取り付けてなる光モジュール(113〜116)であって、前記ヒートシンク(40〜43)を取り付けない状態での前記レーザ結晶(1)のNFPは楕円形状であり、前記楕円形状の長軸に直交する面を長軸面とし且つ前記楕円形状の短軸に直交する面を短軸面とするとき、前記ヒートシンク(40〜43)は、前記光学素子(20)が入れられる貫通孔(40c,42c)を有し、且つ、レーザ結晶(1)の少なくとも一つの長軸面には密着し、短軸面には密着しないように切欠部(40b〜43b)が設けられていることを特徴とする光モジュール(113〜116)。 An optical module (113 to 116) in which a heat sink (40 to 43) is attached to an optical element (20) having a structure in which a laser crystal (1) and a wavelength conversion crystal (4) are integrated. 40-43) NFP of the laser crystal (1) without an attachment is an ellipse, and a plane perpendicular to the major axis of the ellipse is a major axis and a plane perpendicular to the minor axis of the ellipse The heat sink (40-43) has through holes (40c, 42c) into which the optical element (20) is inserted, and at least one long axis of the laser crystal (1). The optical module (113 to 116) is characterized in that notches (40b to 43b) are provided so as to be in close contact with the surface and not in close contact with the short axis surface. レーザ結晶(1)と波長変換結晶(4)とが一体となった構造の光学素子(20)にヒートシンク(40〜43)を取り付けてなる光モジュール(113〜116)であって、前記レーザ結晶(1)のc軸に直交する面をc軸面とし且つa軸に直交する面をa軸面とするとき、前記ヒートシンク(40〜43)は、前記光学素子(20)が入れられる貫通孔(40c,42c)を有し、且つ、レーザ結晶(1)の少なくとも一つのc軸面には密着し、a軸面には密着しないように切欠部(40b〜43b)が設けられていることを特徴とする光モジュール(113〜116)。 An optical module (113 to 116) in which a heat sink (40 to 43) is attached to an optical element (20) having a structure in which a laser crystal (1) and a wavelength conversion crystal (4) are integrated. When the surface orthogonal to the c-axis in (1) is the c-axis surface and the surface orthogonal to the a-axis is the a-axis surface, the heat sink (40 to 43) is a through hole into which the optical element (20) is inserted. (40c, 42c), and is in close contact with at least one c-axis surface of the laser crystal (1) and provided with notches (40b to 43b) so as not to be in close contact with the a-axis surface. The optical module (113-116) characterized by these. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の光モジュールにおいて、レーザ結晶(1)のc軸方向の長さとa軸方向の長さとが等しいことを特徴とする光モジュール。 6. The optical module according to claim 1, wherein the length of the laser crystal (1) in the c-axis direction is equal to the length in the a-axis direction. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の光モジュールにおいて、レーザ結晶(1)のc軸方向の長さがa軸方向の長さより大きいことを特徴とする光モジュール。 6. The optical module according to claim 1, wherein the length of the laser crystal (1) in the c-axis direction is larger than the length in the a-axis direction. 請求項1から請求項7のいずれかに記載の光モジュール(101〜116)を使用したことを特徴とする固体レーザ装置(201,202)。 A solid-state laser device (201, 202) using the optical module (101-116) according to any one of claims 1 to 7.
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