JP2019125609A - 光共振器及び半導体固体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤の表面張力や硬化樹脂の影響を抑制して、高精度に調整したミラーを精度良く共振器ベースに固定することができる光共振器及び半導体固体レーザ装置を提供する。【解決手段】入射ミラー３とレーザ結晶２と出射ミラー４とが配置された非磁性体からなる共振器ベース６と、入射ミラー３と出射ミラー４との少なくとも一方のミラーを固定させるための強磁性体からなり、磁力により共振器ベース６に面接触させて位置が調整されるミラーホルダ５とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ミラーを共振器ベースに固定するための光共振器及び半導体固体レーザ装置に関する。

半導体レーザからの出力光を集光し、集光された出力光をレーザ媒質に照射し、レーザ媒質から誘導放出される光を光共振器内で発振させて、光を出射ミラーを介して外部に出力する半導体固体レーザ装置が知られている（特許文献１）。

半導体固体レーザ装置は、一般的に、平面ミラー又は球面ミラーを対向させた光共振器を有している。この光共振器を組み立てる際には、高精度にミラーの位置及び角度を調整して固定する必要がある。

一般的には、一方のミラーを固定した後、もう一方のミラーを角度や位置を最適位置に高精度に調整した後、共振器ベースにミラーを固定する手法が用いられている。

ミラーを共振器ベースに固定する安価な方法としては、接着剤を用いる方法がある。図４に、接着剤を用いてミラーを共振器ベースに固定する光共振器の上面図を示す。図５に従来の光共振器の斜視図を示す。

共振器ベース６は、凹部形状をなし、凹部の側面の壁６１には、図示しない半導体レーザからのレーザ光を入力する円形の穴６３が形成されている。凹部の間には、入射ミラー３とレーザ結晶２と出射ミラー４とが配置され、入射ミラー３とレーザ結晶２と出射ミラー４とで光共振器１を構成している。

一方のミラーである入射ミラー３は壁６１に固定され、他方のミラーである出射ミラー４は、最適な位置に調整された後、接着剤８，１０により壁６２に固定される。

特開平１０−７４９９７号公報

しかしながら、出射ミラー４を調整する際に、出射ミラー４と共振器ベース６の壁６２の間に隙間が出来てしまう。この状態で、接着剤８，１０を用いて出射ミラー４を共振器ベース６の壁６２に固定すると、接着剤８，１０の表面張力や硬化収縮により、出射ミラー４の位置がずれてしまう。

このため、理想的な光共振器１を形成することは、非常に困難である。これにより、レーザの特性が悪化するという課題を有していた。

本発明の課題は、接着剤の表面張力や硬化樹脂の影響を抑制して、高精度に調整したミラーを精度良く共振器ベースに固定することができる光共振器及び半導体固体レーザ装置を提供する。

本発明に係る光共振器の請求項１は、上記課題を解決するために、入射ミラーとレーザ結晶と出射ミラーとが配置された非磁性体からなる共振器ベースと、前記入射ミラーと前記出射ミラーとの少なくとも一方のミラーを固定させるための強磁性体からなり、磁力により前記共振器ベースに面接触させて位置が調整されるミラーホルダとを備えることを特徴とする。

請求項２の光共振器において、前記出射ミラーは、前記レーザ結晶の出射面に形成されていることを特徴とする。

請求項３の光共振器において、前記共振器ベースは、潤滑アルマイト処理が施されていることを特徴とする。

請求項４の光共振器において、前記共振器ベースの壁と前記ミラーホルダとの間に、摩擦を低減させるためのシートを設けたことを特徴とする。

請求項５の半導体固体レーザ装置は、励起光を出射する半導体レーザと、半導体レーザからの励起光を入射する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の光共振器を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ミラーを強磁性体のミラーホルダに固定させた後、磁力により共振器ベースに面接触させて位置を調整し、ミラーホルダと共振器ベースを接触させた状態で、接着剤を用いて固定する。

即ち、磁力により位置決めされた状態で固定されるので、接着剤の表面張力や硬化樹脂でミラーの位置がずれることがない。このため、高精度に調整したミラーを精度良く共振器ベースに固定することができる。

本発明の実施例１の光共振器の上面図である。 本発明の実施例１の光共振器の斜視図である。 本発明の実施例１の光共振器のミラーホルダに固定された出射ミラーを示す図である。 接着剤を用いてミラーを共振器ベースに固定する従来の光共振器の上面図である。 図４に示す従来の光共振器の斜視図である。

（実施例１）
以下、本発明の実施形態に係る光共振器及び半導体固体レーザ装置を図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施例では、主として、光共振器について説明するが、本発明は、励起光を出射する半導体レーザと、半導体レーザからの励起光を入射する光共振器とを備える半導体固体レーザ装置にも適用することができる。

図１に実施例１の光共振器の上面図を示す。図２に実施例１の光共振器の斜視図を示す。光共振器は、図１及び図２に示すように、入射ミラー３と、レーザ結晶２と、出射ミラー４と、出射ミラー４を固定するためのミラーホルダ５と、共振器ベース６とを備えている。

入射ミラー３は、平面ミラーからなり、１０６４ｎｍに対して、例えば、９９．９％以上の高い反射率を有し、８０８ｎｍの波長の光に対して低反射率を有するようなコーティングが施されている。コーティング処理として誘電体膜が用いられる。

出射ミラー４は、曲率を有する凹面ミラーからなり、１０６４ｎｍに対して、反射率、例えば、９５％以上の高い反射率を持つコーティングが施されている。コーティング処理として誘電体膜が用いられる。共振器内で増幅された光は、出射ミラー４から出力される。出射ミラー４は、例えば、接着剤を用いてミラーホルダ５に固定されている。

レーザ結晶２は、レーザ発振の元となる物質であり、一対のミラー３，４間に配置され且つ半導体レーザからの励起光により励起されて基本波のレーザ光を放出する。

レーザ結晶２としては、例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶が用いられ、レーザ結晶２の光の通過する面には、１０６４ｎｍと８０８ｎｍの光に対して低反射となるようなコーティングが施されている。コーティング処理として誘電体膜が用いられる。

共振器ベース６は、凹部形状をなし、例えば、アルミ合金等の非磁性体からなる。共振器ベース６の凹部の側面の壁６１には、半導体レーザからのレーザ光を入力する円形の穴６３が形成されている。凹部の間には、入射ミラー３とレーザ結晶２と出射ミラー４とミラーホルダ５とが配置されている。

ミラーホルダ５は、図３に示すように、円筒形状からなり、出射ミラー４を固定している。ミラーホルダ５は、強磁性体のＳＵＳ４３０等からなる。

なお、ミラーホルダ５は、入射ミラー３を固定してもよく、あるいは、ミラーホルダ５を２個設けて、入射ミラー３と出射ミラー４を固定してもよい。

共振器ベース６のミラーホルダ５を設置する面には、出射ミラー４を垂直に固定するために、光軸に対して、略垂直な壁６２が設置されている。壁６２には、レーザ光を遮らないための穴が設けられている。

共振器ベース６のミラーホルダ５を接触させる壁６２の対向面には磁石７が設置されている。磁石７としては、例えば、光軸方向に磁性を持つリング状のネオジウム磁石を用いることができる。リング状の磁石を用いるのは、出射ミラー４から出力されるレーザ光の光路を遮らないためである。

ミラーホルダ５に固定された出射ミラー４は、共振器ベース６の壁６２に設置されるとともに、磁石７による磁力により、共振器ベース６の壁６２に面接触し、軽く位置決めされている。

出射ミラー４を共振器ベース６に面接触させた状態で、ミラーホルダ５を図示しない棒でＸ，Ｙ方向に動かすことにより、出射ミラー４の最適位置に調整する。この場合、磁力により、軽く位置決めされているが、それよりも強い力で、Ｘ，Ｙ方向に位置を調整する。

ここで、最適位置とは、例えば、光出力が最大となる位置であり、励起光の集光した位置、二対のミラーからなる光共振器の光軸が重なり合った位置である。

出射ミラー４を最適位置に調整した後、接着剤を用いて、ミラーホルダ５を共振器ベース６の壁６１に固定する。このとき、ミラーホルダ５と共振器ベース６の壁６２とは、面で接触しており、磁力により位置決めされているため、接着剤の塗布や硬化しても、表面張力や硬化収縮の影響を受けにくい。

このため、出射ミラー４は、最適位置から動きづらく、理想的な共振器をえることができる。ミラーホルダ５を共振器ベース６の壁６２に固定した後には、磁石７は不要であるので、取り外しても良い。

実施例１の光共振器によれば、出射ミラー４を強磁性体のミラーホルダ５に固定させた後、磁石７の磁力により共振器ベース６に面接触させて位置を調整し、ミラーホルダ５と共振器ベース６を接触させた状態で、接着剤を用いて固定する。

即ち、磁力により位置決めされた状態で固定されるので、接着剤の表面張力や硬化樹脂で出射ミラー４の位置がずれることがない。このため、高精度に調整した出射ミラー４を精度良く共振器ベース６に固定することができる。

（変形例）
実施例１の光共振器では、ミラーホルダ５を共振器ベース６の壁６２に面接触させながら動かしているが、摩擦が大きいとスムーズにミラーホルダ５を動かすことができない。

この場合、共振器ベース６の壁６２をアルミ合金を用いて潤滑アルマイト処理を施してもよい。これにより、摩擦が減り、ミラーホルダ５の位置調整が容易になる。

あるいは、共振器ベース６の壁６２とミラーホルダ５との間に、摩擦を低減するためのシート（薄板）を挟んでもよい。例えば、テフロンのシートを共振器ベース６の壁６２とミラーホルダ５との間に、挟むことで摩擦が低減し、ミラーホルダ５の位置調整が容易になる。出射ミラー４を共振器ベース６に固定する際には、シートごと固定すればよい。

また、ミラーをミラーホルダ５に固定する例を説明したが、その他の例えば、レンズ等の光学部品を固定する際にもこの手法を用いることができる。

なお、本発明は、実施例１の光共振器及び半導体固体レーザ装置に限定されるものではない。例えば、出射ミラー４は、レーザ結晶の出射面に形成されていてもよい。

また、光共振器内に、基本波を高調波に変換する波長変換素子を配置してもよい。あるいは、光共振器内に、ビームスプリッタを配置してもよい。

本発明は、固体レーザ装置に適用可能である。

１ 光共振器
２ レーザ結晶
３ 入射ミラー
４ 出射ミラー
５ ミラーホルダ
６ 共振器ベース
７ 磁石
８，１０ 接着剤
６１，６２ 壁
６３ 穴

Claims (5)

1. 入射ミラーとレーザ結晶と出射ミラーとが配置された非磁性体からなる共振器ベースと、
   前記入射ミラーと前記出射ミラーとの少なくとも一方のミラーを固定させるための強磁性体からなり、磁力により前記共振器ベースに面接触させて位置が調整されるミラーホルダと、
   を備えることを特徴とする光共振器。
2. 前記出射ミラーは、前記レーザ結晶の出射面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光共振器。
3. 前記共振器ベースは、潤滑アルマイト処理が施されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光共振器。
4. 前記共振器ベースの壁と前記ミラーホルダとの間に、摩擦を低減させるためのシートを設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の光共振器。
5. 励起光を出射する半導体レーザと、
   前記半導体レーザからの励起光を入射する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の光共振器を備えたことを特徴とする半導体固体レーザ装置。

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