JP2606101B2 - Ｓｈｇ固体レーザ光源 - Google Patents
Ｓｈｇ固体レーザ光源Info
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- JP2606101B2 JP2606101B2 JP27392893A JP27392893A JP2606101B2 JP 2606101 B2 JP2606101 B2 JP 2606101B2 JP 27392893 A JP27392893 A JP 27392893A JP 27392893 A JP27392893 A JP 27392893A JP 2606101 B2 JP2606101 B2 JP 2606101B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクの読みだし
用光源等に適用可能なレーザ出力光の振幅強度を広い変
調帯域幅で変調可能なＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍ
ｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）固体レーザ光源に関
する。
用光源等に適用可能なレーザ出力光の振幅強度を広い変
調帯域幅で変調可能なＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍ
ｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）固体レーザ光源に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、小型で、緑色ないし、青色を高効
率に発生できるレーザ光源として、半導体レーザ励起の
固体レーザ共振器内にＳＨＧ素子を配置して構成する内
部共振型ＳＨＧ固体レーザが知られている。この内部共
振型ＳＨＧ固体レーザのＳＨＧ素子に電極をつけ、７０
０Ｖ以上の高電圧を印加して、レーザ出力を変調した例
が１９９２年の春季応用物理学関係連合講演会講演予稿
集第３巻３１ａ−Ｄ−７に平等により報告されている。
この報告によれば、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶と、ＫＴＰ結晶
と出力鏡から成る内部共振型ＳＨＧ固体レーザにおい
て、繰り返し１ｋＨｚ、パルス幅４０ｎｓ程度のＱスイ
ッチレーザ発振を実現している。この方法で得られるレ
ーザ出力特性は、従来の半導体素子などのトリミング等
のレーザ加工に適したものである。
率に発生できるレーザ光源として、半導体レーザ励起の
固体レーザ共振器内にＳＨＧ素子を配置して構成する内
部共振型ＳＨＧ固体レーザが知られている。この内部共
振型ＳＨＧ固体レーザのＳＨＧ素子に電極をつけ、７０
０Ｖ以上の高電圧を印加して、レーザ出力を変調した例
が１９９２年の春季応用物理学関係連合講演会講演予稿
集第３巻３１ａ−Ｄ−７に平等により報告されている。
この報告によれば、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶と、ＫＴＰ結晶
と出力鏡から成る内部共振型ＳＨＧ固体レーザにおい
て、繰り返し１ｋＨｚ、パルス幅４０ｎｓ程度のＱスイ
ッチレーザ発振を実現している。この方法で得られるレ
ーザ出力特性は、従来の半導体素子などのトリミング等
のレーザ加工に適したものである。
【０００３】また、光ディスクの読み書き兼用光源の用
途では、連続発振型の内部共振型ＳＨＧ固体レーザの出
射光路上に超音波変調素子を設けて、出力光のオン／オ
フ変調を実現した例が１９９３年のＩＳＯＭ／ＯＤＳ’
９３論文集（Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｉｇｅｓｔ ｏ
ｆ Ｊｏｉｎｔ Ｉｎｔｅｒ−ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙ
ｍｐｏｓｉｕｍ Ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｅｍｏｒｙ
Ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ
１９９３）８ページに市村等により報告されている。こ
の方法では、変調周波数帯域１３ＭＨｚまで変調可能な
ことが示されている。
途では、連続発振型の内部共振型ＳＨＧ固体レーザの出
射光路上に超音波変調素子を設けて、出力光のオン／オ
フ変調を実現した例が１９９３年のＩＳＯＭ／ＯＤＳ’
９３論文集（Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｉｇｅｓｔ ｏ
ｆ Ｊｏｉｎｔ Ｉｎｔｅｒ−ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙ
ｍｐｏｓｉｕｍ Ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｅｍｏｒｙ
Ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ
１９９３）８ページに市村等により報告されている。こ
の方法では、変調周波数帯域１３ＭＨｚまで変調可能な
ことが示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
共振器内で変調を行なう方法では、発振状態は、発振と
非発振の２つの状態を印加電圧の有無で制御するが、固
体レーザの持つエネルギー蓄積機能のために、変調の繰
り返し周波数に応じて、出力パルス幅や、ピーク出力が
大きく変動する欠点があった。また、７００Ｖ程度の電
圧変調器は高価な上、ｋＨｚ以上の高い変調周波数を得
ることは困難な問題もあった。
共振器内で変調を行なう方法では、発振状態は、発振と
非発振の２つの状態を印加電圧の有無で制御するが、固
体レーザの持つエネルギー蓄積機能のために、変調の繰
り返し周波数に応じて、出力パルス幅や、ピーク出力が
大きく変動する欠点があった。また、７００Ｖ程度の電
圧変調器は高価な上、ｋＨｚ以上の高い変調周波数を得
ることは困難な問題もあった。
【０００５】また、上記の外部変調器を用いる方式で
は、外部変調器が高価なこと、変調器の消費電力が大き
いことなどの欠点がある。
は、外部変調器が高価なこと、変調器の消費電力が大き
いことなどの欠点がある。
【０００６】本発明の目的は、低い印加電圧で、任意の
パルス幅の出力の振幅変調が可能で、かつ、消費電力が
小さく、構成が簡素で、安価な内部共振型ＳＨＧ固体レ
ーザ光源を提供することである。
パルス幅の出力の振幅変調が可能で、かつ、消費電力が
小さく、構成が簡素で、安価な内部共振型ＳＨＧ固体レ
ーザ光源を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ共振器
内に備えられた偏光素子とＳＨＧ素子から成る複屈折フ
ィルターと、励起光源により励起される固体レーザ素子
とを配置して構成する内部共振型ＳＨＧ固体レーザであ
って、ＳＨＧ素子に電圧を印加する電気パルス発生器
と、ＳＨＧレーザ光の出射光路上にＳＨＧ波長での波長
分離能１００ｐｍ以下の波長選択素子を設けることを特
徴とするＳＨＧ固体レーザ光源である。
内に備えられた偏光素子とＳＨＧ素子から成る複屈折フ
ィルターと、励起光源により励起される固体レーザ素子
とを配置して構成する内部共振型ＳＨＧ固体レーザであ
って、ＳＨＧ素子に電圧を印加する電気パルス発生器
と、ＳＨＧレーザ光の出射光路上にＳＨＧ波長での波長
分離能１００ｐｍ以下の波長選択素子を設けることを特
徴とするＳＨＧ固体レーザ光源である。
【０００８】
【作用】本発明の原理を説明する。従来、内部共振型Ｓ
ＨＧ固体レーザにおいて、共振器内部に偏光素子とＳＨ
Ｇ素子からなる複屈折フィルターをもうけて単一縦モー
ド発振させることができることが知られている。また、
ＳＨＧ素子に電極を設け、１／２波長電圧に相当する高
電圧パルスを印加してＱスイッチ発振させることも知ら
れている。
ＨＧ固体レーザにおいて、共振器内部に偏光素子とＳＨ
Ｇ素子からなる複屈折フィルターをもうけて単一縦モー
ド発振させることができることが知られている。また、
ＳＨＧ素子に電極を設け、１／２波長電圧に相当する高
電圧パルスを印加してＱスイッチ発振させることも知ら
れている。
【０００９】本発明は、ＳＨＧ素子の電気光学効果に基
づいて、内部共振型ＳＨＧ固体レーザの発振波長を、波
長変化率にして、１／１００００程度に相当するレーザ
共振器の隣接縦モード間隔程度変化させるには、通常の
Ｑスイッチ発振で用いられる１／２波長電圧の１／１０
以下の小さな電圧しか必要でないこと、さらに、その際
内部共振型ＳＨＧ固体レーザの発振器としては発振波長
が変化するのみで発振が停止しないため、固体レーザ媒
質内にエネルギー蓄積の変化が起こらず発振のピーク出
力の変動も小さくできることという新しい知見に基づい
て成された。
づいて、内部共振型ＳＨＧ固体レーザの発振波長を、波
長変化率にして、１／１００００程度に相当するレーザ
共振器の隣接縦モード間隔程度変化させるには、通常の
Ｑスイッチ発振で用いられる１／２波長電圧の１／１０
以下の小さな電圧しか必要でないこと、さらに、その際
内部共振型ＳＨＧ固体レーザの発振器としては発振波長
が変化するのみで発振が停止しないため、固体レーザ媒
質内にエネルギー蓄積の変化が起こらず発振のピーク出
力の変動も小さくできることという新しい知見に基づい
て成された。
【００１０】基本波の発振波長の変化は、ＳＨＧ光にも
波長が半分になるだけでそのまま変換されるので、ＳＨ
Ｇ光のレーザ出力を振幅変調するには、ＳＨＧ光の波長
において隣接縦モード間隔に相当する波長を分離できる
程度の高分解能のエタロン等の波長選択素子を出射光路
上に配置すればよい。光ディスクの読み書き用光源で用
いられる内部共振器型ＳＨＧ固体レーザの場合、レーザ
共振器の光路長は通常１５ｍｍ程度であり、その共振器
長に相当するＳＨＧ光の隣接縦モード間隔は５ｐｍ程度
であるので、レーザ共振器外の波長選択素子の波長分解
能は通常５０ｐｍより高ければ、本発明の効果を得るこ
とができる。よって、本発明に用いる波長選択素子の波
長分解能は、レーザ共振器の光路長の一層の短縮の可能
性を考慮しても、多くとも１００ｐｍ程度の波長分解能
があれば、実用性を損なわない範囲で本発明を有効に実
施できると考えられる。
波長が半分になるだけでそのまま変換されるので、ＳＨ
Ｇ光のレーザ出力を振幅変調するには、ＳＨＧ光の波長
において隣接縦モード間隔に相当する波長を分離できる
程度の高分解能のエタロン等の波長選択素子を出射光路
上に配置すればよい。光ディスクの読み書き用光源で用
いられる内部共振器型ＳＨＧ固体レーザの場合、レーザ
共振器の光路長は通常１５ｍｍ程度であり、その共振器
長に相当するＳＨＧ光の隣接縦モード間隔は５ｐｍ程度
であるので、レーザ共振器外の波長選択素子の波長分解
能は通常５０ｐｍより高ければ、本発明の効果を得るこ
とができる。よって、本発明に用いる波長選択素子の波
長分解能は、レーザ共振器の光路長の一層の短縮の可能
性を考慮しても、多くとも１００ｐｍ程度の波長分解能
があれば、実用性を損なわない範囲で本発明を有効に実
施できると考えられる。
【００１１】
【実施例】次に本発明の一実施例を用いて、本発明の動
作を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例の構成
を示す図である。
作を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例の構成
を示す図である。
【００１２】励起用半導体レーザ３の出射光はレンズ２
により、厚み１ｍｍのＮｄ：ＹＶＯ4 結晶から成る固体
レーザ結晶１に集光され、固体レーザ結晶１を励起す
る。固体レーザ結晶１は、半導体レーザ側は、励起光を
９８％透過し、１．０６μｍ帯の発振光は、９９．９９
％反射するダイクロイックコートが施され、反対側は、
発振光に対しＡＲコートが施されている。固体レーザ結
晶１と、発振光に対し高反射率、ＳＨＧ光に対し低反射
率のコートがなされているミラー６からなるレーザ共振
器内にはブリュースタ板から成る偏光板４と、光路面に
ＡＲコートされ、２つの電極を設けたＫＴＰ結晶からな
るＳＨＧ素子５が設けられる。ミラー６からのレーザ出
射光路上には、波長０．５３μｍ帯でコート膜の反射率
６０％、線幅分解能５０ｐｍのファブリーペローエタロ
ン７が配置される。エタロン７は、平行平板のガラス基
板の両面に反射コートを施したものである。エタロン７
の透過率のピ−ク波長はＳＨＧ素子５への印加電圧が０
の時最大となるようエタロン７と光軸の傾きを予め調整
してある。このときのエタロン７の透過率曲線を図２
（ａ）に示す。レーザ発振器とエタロン７は、容器９に
収納され、全体の温度は０．１℃の精度で、温度調整器
１０により一定温度に保たれる。励起用ＬＤ３は、駆動
電源１１により駆動され、ＳＨＧ素子５は、出力２０Ｖ
の電気パルス発生器８により駆動される。
により、厚み１ｍｍのＮｄ：ＹＶＯ4 結晶から成る固体
レーザ結晶１に集光され、固体レーザ結晶１を励起す
る。固体レーザ結晶１は、半導体レーザ側は、励起光を
９８％透過し、１．０６μｍ帯の発振光は、９９．９９
％反射するダイクロイックコートが施され、反対側は、
発振光に対しＡＲコートが施されている。固体レーザ結
晶１と、発振光に対し高反射率、ＳＨＧ光に対し低反射
率のコートがなされているミラー６からなるレーザ共振
器内にはブリュースタ板から成る偏光板４と、光路面に
ＡＲコートされ、２つの電極を設けたＫＴＰ結晶からな
るＳＨＧ素子５が設けられる。ミラー６からのレーザ出
射光路上には、波長０．５３μｍ帯でコート膜の反射率
６０％、線幅分解能５０ｐｍのファブリーペローエタロ
ン７が配置される。エタロン７は、平行平板のガラス基
板の両面に反射コートを施したものである。エタロン７
の透過率のピ−ク波長はＳＨＧ素子５への印加電圧が０
の時最大となるようエタロン７と光軸の傾きを予め調整
してある。このときのエタロン７の透過率曲線を図２
（ａ）に示す。レーザ発振器とエタロン７は、容器９に
収納され、全体の温度は０．１℃の精度で、温度調整器
１０により一定温度に保たれる。励起用ＬＤ３は、駆動
電源１１により駆動され、ＳＨＧ素子５は、出力２０Ｖ
の電気パルス発生器８により駆動される。
【００１３】ＳＨＧ素子５の大きさは、１×３×７ｍｍ
で、電極は厚みの薄い１ｍｍの方向に付けた。電界のか
かる向きは結晶のＣ軸方向である。この状態で、容器温
度を２５℃、励起用ＬＤ３の出力３００ｍＷの条件でＳ
ＨＧ素子５に加える電圧を変えて動作実験を行なった。
で、電極は厚みの薄い１ｍｍの方向に付けた。電界のか
かる向きは結晶のＣ軸方向である。この状態で、容器温
度を２５℃、励起用ＬＤ３の出力３００ｍＷの条件でＳ
ＨＧ素子５に加える電圧を変えて動作実験を行なった。
【００１４】図２は静的な動作特性を示す図で、図２
（ａ）はエラロン７の波長透過率特性を示し、図２
（ｂ）はＳＨＧ素子５への印加電圧と出射するＳＨＧ光
の波長変化を示す図である。発振波長は、印加電圧の増
加に連れ０．１ｎｍの間隔で離散的にホップすることが
わかった。この特性と図２（ａ）のエタロン７の透過率
曲線から、ＳＨＧ素子への印加電圧が０の時ＳＨＧ光の
エタロン７からの出力が最大となり、印加電圧が３０Ｖ
の時出力が最小となることがわかる。なお、波長λ1及
び、λ2 でＳＨＧ出力は、３０ｍＷ及び１０ｍＷで、光
ディスクへのデータ書き込み及び、読みだしに必要なパ
ワーがそれぞれ得られた。
（ａ）はエラロン７の波長透過率特性を示し、図２
（ｂ）はＳＨＧ素子５への印加電圧と出射するＳＨＧ光
の波長変化を示す図である。発振波長は、印加電圧の増
加に連れ０．１ｎｍの間隔で離散的にホップすることが
わかった。この特性と図２（ａ）のエタロン７の透過率
曲線から、ＳＨＧ素子への印加電圧が０の時ＳＨＧ光の
エタロン７からの出力が最大となり、印加電圧が３０Ｖ
の時出力が最小となることがわかる。なお、波長λ1及
び、λ2 でＳＨＧ出力は、３０ｍＷ及び１０ｍＷで、光
ディスクへのデータ書き込み及び、読みだしに必要なパ
ワーがそれぞれ得られた。
【００１５】次に、電気パルス発生器８よりＳＨＧ素子
５にパルス電圧を印加して高周波特性を調べた。パルス
変調周波数が５０ＭＨｚまで、ＳＨＧ出力波形は追従
し、ＳＨＧ出力の立ち上がり及び立ち下がり時間は、そ
れぞれ２０ｎｓ、２５ｎｓが得られ、光ディスク応用に
十分な変調特性が得られた。また、繰り返し周波数や、
パルスデューティ比によらずＳＨＧピーク出力は一定に
保つことができた。変調周波数の上限は、内部共振型Ｓ
ＨＧ固体レーザの共振器寿命１０ｎｓで決まる上限周波
数に近く、共振器寿命で制限されていると考えられる。
エタロン７の光子寿命は、１ｎｓ以下と短いので、変調
特性への影響はない。なお、電気パルス発生器の消費電
力は、ＳＨＧ素子５が１０ｐＦ程度の低容量の容量負荷
であり、印加電圧も２０Ｖ程度と低いので、高々２００
ｍＷであり、従来の超音波外部変調器や高電圧のＱスイ
ッチ変調器に比べ一桁以上消費電力を低減できた。
５にパルス電圧を印加して高周波特性を調べた。パルス
変調周波数が５０ＭＨｚまで、ＳＨＧ出力波形は追従
し、ＳＨＧ出力の立ち上がり及び立ち下がり時間は、そ
れぞれ２０ｎｓ、２５ｎｓが得られ、光ディスク応用に
十分な変調特性が得られた。また、繰り返し周波数や、
パルスデューティ比によらずＳＨＧピーク出力は一定に
保つことができた。変調周波数の上限は、内部共振型Ｓ
ＨＧ固体レーザの共振器寿命１０ｎｓで決まる上限周波
数に近く、共振器寿命で制限されていると考えられる。
エタロン７の光子寿命は、１ｎｓ以下と短いので、変調
特性への影響はない。なお、電気パルス発生器の消費電
力は、ＳＨＧ素子５が１０ｐＦ程度の低容量の容量負荷
であり、印加電圧も２０Ｖ程度と低いので、高々２００
ｍＷであり、従来の超音波外部変調器や高電圧のＱスイ
ッチ変調器に比べ一桁以上消費電力を低減できた。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、１０Ｖ程度の低い印加
電圧で、５０ＭＨｚ程度までの任意のパルス幅の出力の
振幅変調が可能で、かつ、消費電力が小さく、構成が簡
素で、安価な内部共振型ＳＨＧ固体レーザ光源を提供す
ることができる。
電圧で、５０ＭＨｚ程度までの任意のパルス幅の出力の
振幅変調が可能で、かつ、消費電力が小さく、構成が簡
素で、安価な内部共振型ＳＨＧ固体レーザ光源を提供す
ることができる。
【図１】本発明の一実施例の装置構成概略図。
【図２】本発明を説明するための図で、（ａ）はエタロ
ンの波長透過率特性を示す図で（６）はレーザの出力波
長変化と印加電圧の関係を示す図である。
ンの波長透過率特性を示す図で（６）はレーザの出力波
長変化と印加電圧の関係を示す図である。
１ 固体レーザ結晶 ２ レンズ ３ 励起用ＬＤ ４ 偏光板 ５ ＳＨＧ素子 ６ ミラー ７ エタロン ８ 電気パルス発生器 ９ 容器 １０ 温度調節器 １１駆動電源
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ共振器内に備えられた偏光素子と
ＳＨＧ素子から成る複屈折フィルターと、励起光源によ
り励起される固体レーザ素子とを配置して構成する内部
共振型ＳＨＧ固体レーザであって、ＳＨＧ素子に電圧を
印加する電気パルス発生器と、ＳＨＧレーザ光の出射光
路上に、ＳＨＧ波長での波長分解能１００ｐｍ以下の波
長選択素子を設けることを特徴とするＳＨＧ固体レーザ
光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27392893A JP2606101B2 (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Ｓｈｇ固体レーザ光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27392893A JP2606101B2 (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Ｓｈｇ固体レーザ光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07131098A JPH07131098A (ja) | 1995-05-19 |
| JP2606101B2 true JP2606101B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=17534531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27392893A Expired - Fee Related JP2606101B2 (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Ｓｈｇ固体レーザ光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2606101B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3716355B2 (ja) * | 1996-03-18 | 2005-11-16 | 株式会社トプコン | レーザー装置及びレーザー装置制御方法 |
| DE102011100252A1 (de) * | 2011-05-03 | 2012-11-08 | Polytec Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur optischen, berührungslosen Schwingungsmessung eines schwingenden Objekts |
-
1993
- 1993-11-02 JP JP27392893A patent/JP2606101B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07131098A (ja) | 1995-05-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19961210 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |