JP2670638B2 - レーザーダイオードポンピング固体レーザー - Google Patents
レーザーダイオードポンピング固体レーザーInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、固体レーザーロッドを半導体レーザー（レ
ーザーダイオード）によってポンピングするレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーに関し、特に詳細に
は、その固体レーザーロッド自身が光波長変換機能を有
し、固体レーザー発振ビームをその第２高調波、もしく
は固体レーザー発振ビームと別のレーザービームをそれ
らの和周波等の波長変換波に波長変換するようにしたレ
ーザーダイオードポンピング固体レーザーに関するもの
である。
ーザーダイオード）によってポンピングするレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーに関し、特に詳細に
は、その固体レーザーロッド自身が光波長変換機能を有
し、固体レーザー発振ビームをその第２高調波、もしく
は固体レーザー発振ビームと別のレーザービームをそれ
らの和周波等の波長変換波に波長変換するようにしたレ
ーザーダイオードポンピング固体レーザーに関するもの
である。
（従来の技術） 例えばSPIE Vol.1104 p100 March 1989に記載されて
いるように、Nd（ネオジウム）等の希土類がドーピング
され、かつ光波長変換機能を有する固体レーザーロッド
として、Nd:COANP,Nd:PNP等が公知となっている。また
そのような固体レーザーロッドとして、同誌p132に記載
されているように、Nd:LiNbO3,NYAB（NdXY1-XAl3（B
O3）4 x＝0.04〜0.08）等も公知であり、これらは、Sel
f−Frequency−Doubling Crystalと呼ばれている。
いるように、Nd（ネオジウム）等の希土類がドーピング
され、かつ光波長変換機能を有する固体レーザーロッド
として、Nd:COANP,Nd:PNP等が公知となっている。また
そのような固体レーザーロッドとして、同誌p132に記載
されているように、Nd:LiNbO3,NYAB（NdXY1-XAl3（B
O3）4 x＝0.04〜0.08）等も公知であり、これらは、Sel
f−Frequency−Doubling Crystalと呼ばれている。
これらを用いたレーザーダイオードポンピング固体レ
ーザーとしては、SPIE Vol.1104 p132 March 1989や、
レーザー研究Vol.17 No.12 p48（1989）に示されるよう
に、NYAB結晶を用い、レーザーダイオードポンピングに
よるその発振レーザービームの第２高調波を得るものが
知られている。またJ.Opt.Soc.Am Vol.3 p140（1986）
には、Nd:MgO:LiNbO3を波長0.60μｍの色素レーザーに
より励起し、その発振レーザービームの第２高調波を得
ることが示されている。
ーザーとしては、SPIE Vol.1104 p132 March 1989や、
レーザー研究Vol.17 No.12 p48（1989）に示されるよう
に、NYAB結晶を用い、レーザーダイオードポンピングに
よるその発振レーザービームの第２高調波を得るものが
知られている。またJ.Opt.Soc.Am Vol.3 p140（1986）
には、Nd:MgO:LiNbO3を波長0.60μｍの色素レーザーに
より励起し、その発振レーザービームの第２高調波を得
ることが示されている。
（発明が解決しようとする課題） ところが、このような波長変換機能を備えた従来の固
体レーザーにおいては、非線形光学結晶，固体レーザー
ロッド，出力ミラー，発振レーザービームを縦モードシ
ングル化して波長変換波のパワーを安定させる機能を有
するエタロン板や、波長板等の光学素子が固別に配置さ
れ、かつ固別にレーザー用部品として加工、研磨、コー
トされていた。そのために、加工表面には発振レーザー
ビームの散乱および各コート膜による吸収，散乱，反射
等が生じてしまい、さらには各部品内部の吸収により共
振器内の内部ロスが数％以上と非常に大きなものとなっ
てしまっていた。これらの内部ロスは、部品点数が多け
れば多いほど増大する。そのため、共振器内の発振レー
ザーパワーが小さくなり、その結果、波長変換効率が低
下してしまうという問題点があった。
体レーザーにおいては、非線形光学結晶，固体レーザー
ロッド，出力ミラー，発振レーザービームを縦モードシ
ングル化して波長変換波のパワーを安定させる機能を有
するエタロン板や、波長板等の光学素子が固別に配置さ
れ、かつ固別にレーザー用部品として加工、研磨、コー
トされていた。そのために、加工表面には発振レーザー
ビームの散乱および各コート膜による吸収，散乱，反射
等が生じてしまい、さらには各部品内部の吸収により共
振器内の内部ロスが数％以上と非常に大きなものとなっ
てしまっていた。これらの内部ロスは、部品点数が多け
れば多いほど増大する。そのため、共振器内の発振レー
ザーパワーが小さくなり、その結果、波長変換効率が低
下してしまうという問題点があった。
また、上記の内部ロスが従来は数％と高かったため
に、固体レーザーのポンプ光源としては、高出力のアレ
イ・レーザーが一般に用いられている。すなわち、それ
により共振器内のロスをカバーして高出力の共振器内内
部パワーを得、波長変換効率を向上させるようにしてい
た。しかし従来のアレイ・レーザーでは、そのスペクト
ル線幅が数nmもあるために、固体レーザーの発振効率が
低く、このことは、エネルギーの利用効率の低下につな
がっていた。
に、固体レーザーのポンプ光源としては、高出力のアレ
イ・レーザーが一般に用いられている。すなわち、それ
により共振器内のロスをカバーして高出力の共振器内内
部パワーを得、波長変換効率を向上させるようにしてい
た。しかし従来のアレイ・レーザーでは、そのスペクト
ル線幅が数nmもあるために、固体レーザーの発振効率が
低く、このことは、エネルギーの利用効率の低下につな
がっていた。
また、従来のこの種のレーザーダイオードポンピング
固体レーザーは、共振器構造がファブリーペロー型のも
のとなっていたので、発振モードがマルチ縦モードとな
っている。そのため、従来のレーザーダイオードポンピ
ング固体レーザーにあっては、発振レーザービームの縦
モード間のモード競合により、パワーが不安定になると
いう問題点があった。
固体レーザーは、共振器構造がファブリーペロー型のも
のとなっていたので、発振モードがマルチ縦モードとな
っている。そのため、従来のレーザーダイオードポンピ
ング固体レーザーにあっては、発振レーザービームの縦
モード間のモード競合により、パワーが不安定になると
いう問題点があった。
そこで、発振レーザービームを縦モードシングル化し
て波長変換波のパワーを安定化するために、共振器内に
前述のエタロン板や波長板を挿入することが考えられる
のであるが、それらは非常に内部ロスを増大させるため
に、高出力なアレイ・レーザーもしくはブロードエリア
レーザーを用いざるを得なかった。
て波長変換波のパワーを安定化するために、共振器内に
前述のエタロン板や波長板を挿入することが考えられる
のであるが、それらは非常に内部ロスを増大させるため
に、高出力なアレイ・レーザーもしくはブロードエリア
レーザーを用いざるを得なかった。
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであ
り、波長変換効率が高く、そしてエネルギー利用効率が
良く、かつ発振モードが単一縦モードで波長変換波のパ
ワーが安定するレーザーダイオードポンピング固体レー
ザーを提供することを目的とするものである。
り、波長変換効率が高く、そしてエネルギー利用効率が
良く、かつ発振モードが単一縦モードで波長変換波のパ
ワーが安定するレーザーダイオードポンピング固体レー
ザーを提供することを目的とするものである。
（課題を解決するための手段および作用） 本発明のレーザーダイオードポンピング固体レーザー
は、前述したようにNd等の希土類がドーピングされ、か
つ光波長変換機能を有する固体レーザーロッドを、半導
体レーザーによってポンピングするレーザーダイオード
ポンピング固体レーザーにおいて、 固体レーザーロッドをリング共振器構造とし、 それによる発振レーザービームの第２高調波もしく
は、半導体レーザービームと発振レーザービームの和周
波等の単一縦モードの波長変換波を取り出すことを特徴
とするものである。
は、前述したようにNd等の希土類がドーピングされ、か
つ光波長変換機能を有する固体レーザーロッドを、半導
体レーザーによってポンピングするレーザーダイオード
ポンピング固体レーザーにおいて、 固体レーザーロッドをリング共振器構造とし、 それによる発振レーザービームの第２高調波もしく
は、半導体レーザービームと発振レーザービームの和周
波等の単一縦モードの波長変換波を取り出すことを特徴
とするものである。
上記固体レーザーロッドとしては、通常のSelf−Freq
uency−Doubling Crystalと呼ばれる材料、すなわち前
述のNYAB,Nd:MgO:LiNbO3,Nd:PNP等を用いることができ
る。またその他に、無機材料であるKTP,β−BBO,LiB
2O3,KNbO3,カルコパイライト系の半導体にNd等の希土類
をドープした波長変換用の非線形光学材料を用いること
も可能である。特にKTPは非線形光学定数が大きく、温
度許容範囲，角度許容範囲も大きいので、高い波長変換
効率を実現できる。
uency−Doubling Crystalと呼ばれる材料、すなわち前
述のNYAB,Nd:MgO:LiNbO3,Nd:PNP等を用いることができ
る。またその他に、無機材料であるKTP,β−BBO,LiB
2O3,KNbO3,カルコパイライト系の半導体にNd等の希土類
をドープした波長変換用の非線形光学材料を用いること
も可能である。特にKTPは非線形光学定数が大きく、温
度許容範囲，角度許容範囲も大きいので、高い波長変換
効率を実現できる。
さらにNd:PNPに代表されるように、NPN（Ｎ−（４−
ニトロフェニル）−Ｌ−プロリノール）,NPAN（Ｎ−
（４−ニトロフェニル）Ｎ−メチルアミノアセトニトリ
ル），特開昭62−210432号公報に開示されたPRA（3,5−
ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）ピラゾール）等
の有機非線形光学材料に希土類をドープしたものも用い
ることができる。特にPRAは非線形光学定数が先のKTPよ
りも大きく、温度許容範囲が大きいので高い波長変換効
率を実現できる。
ニトロフェニル）−Ｌ−プロリノール）,NPAN（Ｎ−
（４−ニトロフェニル）Ｎ−メチルアミノアセトニトリ
ル），特開昭62−210432号公報に開示されたPRA（3,5−
ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）ピラゾール）等
の有機非線形光学材料に希土類をドープしたものも用い
ることができる。特にPRAは非線形光学定数が先のKTPよ
りも大きく、温度許容範囲が大きいので高い波長変換効
率を実現できる。
これらの固体レーザーロッドそのものを共振器とする
ことにより、部品点数が減り、加工研磨面およびコード
面が最も少なくすれば３面のみとなり、かつレーザー発
振ビームの吸収媒体も１つとなり、大幅に内部ロスを低
減させることができる。その結果、発振レーザービーム
の内部パワーが増大し、波長変換効率が大幅に向上す
る。
ことにより、部品点数が減り、加工研磨面およびコード
面が最も少なくすれば３面のみとなり、かつレーザー発
振ビームの吸収媒体も１つとなり、大幅に内部ロスを低
減させることができる。その結果、発振レーザービーム
の内部パワーが増大し、波長変換効率が大幅に向上す
る。
そして共振器をリング共振器としたので、定在波の発
生を抑て単一縦モード化でき、よって前述した縦モード
競合がなくなり、波長変換波のパワーを安定化すること
ができる。
生を抑て単一縦モード化でき、よって前述した縦モード
競合がなくなり、波長変換波のパワーを安定化すること
ができる。
また、半導体レーザービームと固体レーザー発振ビー
ムの和周波を発生させる場合の効率は、従来、その半導
体レーザービームのパワーレベルが低いために第２高調
波の効率より低く、実用的ではなかった。しかし本発明
においては、発振レーザービームの内部ロスが低減する
ことでその内部パワーが増大する結果、和周波発生の場
合も高効率化することが可能となる。
ムの和周波を発生させる場合の効率は、従来、その半導
体レーザービームのパワーレベルが低いために第２高調
波の効率より低く、実用的ではなかった。しかし本発明
においては、発振レーザービームの内部ロスが低減する
ことでその内部パワーが増大する結果、和周波発生の場
合も高効率化することが可能となる。
本発明のレーザーダイオードポンピング固体レーザー
において、好ましくは、ポンピング用半導体レーザーと
して単一横モード，単一縦モード半導体レーザーが用い
られる。本発明においては、前述のように内部ロスを極
端に小さくできるので、これらの半導体レーザーにより
少パワーでポンピングしても十分な波長変換効率が得ら
れる。
において、好ましくは、ポンピング用半導体レーザーと
して単一横モード，単一縦モード半導体レーザーが用い
られる。本発明においては、前述のように内部ロスを極
端に小さくできるので、これらの半導体レーザーにより
少パワーでポンピングしても十分な波長変換効率が得ら
れる。
さらに、これらの単一横モード，単一縦モード半導体
レーザー光は、スペクトル線幅が0.1nm以下と、前述の
ブロードエリアレーザーやアレイ・レーザーよりも狭い
ので、十分に固体レーザーに吸収され、固体レーザーの
発振効率を高めることができ、よってエネルギー利用効
率を向上させることができる。また、アレイ・レーザー
を用いる場合と異なり、回折限界まで集光できるので、
ポンピング光と発振レーザー光とのモードマッチングが
向上し、その点からも発振効率を向上させることができ
る。
レーザー光は、スペクトル線幅が0.1nm以下と、前述の
ブロードエリアレーザーやアレイ・レーザーよりも狭い
ので、十分に固体レーザーに吸収され、固体レーザーの
発振効率を高めることができ、よってエネルギー利用効
率を向上させることができる。また、アレイ・レーザー
を用いる場合と異なり、回折限界まで集光できるので、
ポンピング光と発振レーザー光とのモードマッチングが
向上し、その点からも発振効率を向上させることができ
る。
さらに和周波発生の場合、アレイ・レーザー光と発振
レーザービームの和周波は、アレイ・レーザー光のビー
クが回折限界ビームでないため良好に集光できないとい
う問題点があるが、上記単一縦モード，単一横モードレ
ーザーでは回折限界ビームを得ることが可能となり、十
分良好に集光することができる。
レーザービームの和周波は、アレイ・レーザー光のビー
クが回折限界ビームでないため良好に集光できないとい
う問題点があるが、上記単一縦モード，単一横モードレ
ーザーでは回折限界ビームを得ることが可能となり、十
分良好に集光することができる。
（実 施 例） 以下、図面に示す実施例に基づいて、本発明を詳細に
説明する。
説明する。
第１図は、本発明の第１実施例によるレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザーを示すものである。このレ
ーザーダイオードポンピング固体レーザーはポンピング
光としてのレーザービーム10を発する半導体レーザー11
（単一縦モードあるいは単一横モードレーザー：以下、
LDと称する）と、発散光である上記レーザービーム10を
平行光化するコリメーターレンズ12と、平行光とされた
レーザービーム10を集光する集光レンズ14と、Self−Fr
equency−Doubling CrystalであるNYABロッド13とから
なる。
ードポンピング固体レーザーを示すものである。このレ
ーザーダイオードポンピング固体レーザーはポンピング
光としてのレーザービーム10を発する半導体レーザー11
（単一縦モードあるいは単一横モードレーザー：以下、
LDと称する）と、発散光である上記レーザービーム10を
平行光化するコリメーターレンズ12と、平行光とされた
レーザービーム10を集光する集光レンズ14と、Self−Fr
equency−Doubling CrystalであるNYABロッド13とから
なる。
以上述べた各要素は、例えば共通の筐体（図示せず）
にマウントされて一体化されている。また、これらの要
素をモノリシックに形成することも可能である。なおLD
11は、ペルチェ素子16と図示しない温調回路により、所
定温度に温調される。
にマウントされて一体化されている。また、これらの要
素をモノリシックに形成することも可能である。なおLD
11は、ペルチェ素子16と図示しない温調回路により、所
定温度に温調される。
このLD11は、波長λ１＝804nmのレーザービーム10を
発するものが用いられる。一方NYABロッド13は、ドーピ
ングされているネオジウム原子が、上記レーザービーム
10によって励起されることにより、λ２＝1062nmのレー
ザービーム15を発する。
発するものが用いられる。一方NYABロッド13は、ドーピ
ングされているネオジウム原子が、上記レーザービーム
10によって励起されることにより、λ２＝1062nmのレー
ザービーム15を発する。
共振器は、NYABロッド13のみによって、レング共振器
として形成される。すなわち、入力側共振器ミラーとし
て、LD11側のロッド端面13aが、曲率中心がレンズ12、1
4の光軸から外れた球面に形成され、その表面には、波
長1062nmのレーザービーム15は良好に反射させ（反射率
99.9％以上）、波長804nmのポンピング用レーザービー
ム10は良好に透過させる（透過率99％以上）コーティン
グが施されている。出力側共振器ミラーはもう一方のロ
ッド端面13bが、上記と同様に曲率中心がレンズ12、14
の光軸から外れた球面に形成されてなり、その表面に
は、上記波長のレーザービーム10および15を良好に反射
（反射率99.9％以上）させ、そして後述する波長531nm
の第２高調波15′は良好に透過させるコーティングが施
されている。
として形成される。すなわち、入力側共振器ミラーとし
て、LD11側のロッド端面13aが、曲率中心がレンズ12、1
4の光軸から外れた球面に形成され、その表面には、波
長1062nmのレーザービーム15は良好に反射させ（反射率
99.9％以上）、波長804nmのポンピング用レーザービー
ム10は良好に透過させる（透過率99％以上）コーティン
グが施されている。出力側共振器ミラーはもう一方のロ
ッド端面13bが、上記と同様に曲率中心がレンズ12、14
の光軸から外れた球面に形成されてなり、その表面に
は、上記波長のレーザービーム10および15を良好に反射
（反射率99.9％以上）させ、そして後述する波長531nm
の第２高調波15′は良好に透過させるコーティングが施
されている。
一方NYABロッド13の下表面13cは平坦に研磨され、そ
こには、上記波長のレーザービーム10および15を良好に
反射させるコーティングが施されている。なお第２図
に、このNYABロッド13の斜視形状を示す。
こには、上記波長のレーザービーム10および15を良好に
反射させるコーティングが施されている。なお第２図
に、このNYABロッド13の斜視形状を示す。
上記構成のNYABロッド13において、波長1062nmのレー
ザービーム15は、共振器の各面13a、13bおよび13cで次
々に反射して１つの環状経路内に閉じ込められ、レーザ
ー発振を起こす。
ザービーム15は、共振器の各面13a、13bおよび13cで次
々に反射して１つの環状経路内に閉じ込められ、レーザ
ー発振を起こす。
このレーザービーム15は、発振媒体でかつ波長変換機
能を有するNYABロッド13内で、波長が1/2すなわち531nm
の第２高調波15′に波長変換される。なおNYABロッド13
は、波長1062nmと531nmとの間でTYPE Iの角度位相整合
が取れるように結晶がカットされてなる。共振器の出力
側ミラー13bには、前述した通りのコーティングが施さ
れているので、この共振器からは、第２高調波15′が効
率良く取り出される。
能を有するNYABロッド13内で、波長が1/2すなわち531nm
の第２高調波15′に波長変換される。なおNYABロッド13
は、波長1062nmと531nmとの間でTYPE Iの角度位相整合
が取れるように結晶がカットされてなる。共振器の出力
側ミラー13bには、前述した通りのコーティングが施さ
れているので、この共振器からは、第２高調波15′が効
率良く取り出される。
ここで本実施例の場合、ポンピング光である半導体レ
ーザービーム10の出力を100mWとしたときに、第２高調
波15′の出力は約1.0mWとなった。ロッド13の全長が約7
mmと非常に短いのにもかかわらず、本実施例の場合は内
部ロスが１％以下に低減し、高効率の波長変換が可能と
なった。
ーザービーム10の出力を100mWとしたときに、第２高調
波15′の出力は約1.0mWとなった。ロッド13の全長が約7
mmと非常に短いのにもかかわらず、本実施例の場合は内
部ロスが１％以下に低減し、高効率の波長変換が可能と
なった。
また、本実施例装置の共振器はリング共振器構造であ
るので、定在波が発生しない。そこで発振レーザービー
ム15は単一縦モードで発振し、その結果、パワーが安定
した第２高調波15′を得ることができる。
るので、定在波が発生しない。そこで発振レーザービー
ム15は単一縦モードで発振し、その結果、パワーが安定
した第２高調波15′を得ることができる。
なお上記構成のリング共振器において、通常レーザー
ビーム15は、第１図中で右回りにもまた左回りにも進行
するようになるが、この種のリング共振器について従来
より知られているように、レーザービーム15に磁界を作
用させてその偏波面を制御し、レーザービーム15を一方
向のみに（本実施例では第１図中右回りのみに）進行さ
せることも可能である。そのようにすれば、レーザービ
ーム15がLD11に入射することをより確実に防止できる。
ビーム15は、第１図中で右回りにもまた左回りにも進行
するようになるが、この種のリング共振器について従来
より知られているように、レーザービーム15に磁界を作
用させてその偏波面を制御し、レーザービーム15を一方
向のみに（本実施例では第１図中右回りのみに）進行さ
せることも可能である。そのようにすれば、レーザービ
ーム15がLD11に入射することをより確実に防止できる。
また本実施例では、NYABロッド13が温度変化を受けた
ときその各面13a、13b、13c間の距離が変動することに
なるが、そうなっても発振波長が極く僅か変化するのみ
で、レーザー発振そのものが不可能になることはない。
したがって、NYABロッド13を温調しなくても、十分実用
が可能である。
ときその各面13a、13b、13c間の距離が変動することに
なるが、そうなっても発振波長が極く僅か変化するのみ
で、レーザー発振そのものが不可能になることはない。
したがって、NYABロッド13を温調しなくても、十分実用
が可能である。
次に第３図を参照して、本発明の第２実施例について
説明する。なおこの第３図において、前記第１図中の要
素と同等の要素には同番号を付し、それらについての重
複した説明は省略する。
説明する。なおこの第３図において、前記第１図中の要
素と同等の要素には同番号を付し、それらについての重
複した説明は省略する。
この実施例は、和周波を発生するように構成されたも
のである。このレーザーダイオードポンピング固体レー
ザーにおいては、ポンピング源のLD41として、フェーズ
ドアレイレーザーが用いられている。このLD41は、波長
804nmのレーザービーム40を発する。またコリメーター
レンズ12と集光レンズ14との間にはビームスプリッタ42
が配され、このビームスプリッタ42には、もう１つのLD
（単一縦モードレーザー）43から発せられコリメーター
レンズ44によって平行光とされた、波長830nmのレーザ
ービーム45が入射せしめられる。このレーザービーム45
はビームスプリッタ42によって、ポンピング光であるレ
ーザービーム40と合波され、NYABロッド13に入射され
る。なお、上記LD41、43は各々、ペルチェ素子16と図示
しない温調回路により、所定温度に温調される。
のである。このレーザーダイオードポンピング固体レー
ザーにおいては、ポンピング源のLD41として、フェーズ
ドアレイレーザーが用いられている。このLD41は、波長
804nmのレーザービーム40を発する。またコリメーター
レンズ12と集光レンズ14との間にはビームスプリッタ42
が配され、このビームスプリッタ42には、もう１つのLD
（単一縦モードレーザー）43から発せられコリメーター
レンズ44によって平行光とされた、波長830nmのレーザ
ービーム45が入射せしめられる。このレーザービーム45
はビームスプリッタ42によって、ポンピング光であるレ
ーザービーム40と合波され、NYABロッド13に入射され
る。なお、上記LD41、43は各々、ペルチェ素子16と図示
しない温調回路により、所定温度に温調される。
NYABロッド13に入射した波長λ１＝830nmのレーザー
ビーム45と、波長λ２＝1062nmのNYABロッド13の発振ビ
ーム46は、このNYABロッド13自身によって、波長λ３＝
466nmの和周波47に波長変換される。なおNYABロッド13
は、TYPE Iの角度位相整合が成立するようにカットされ
ている。
ビーム45と、波長λ２＝1062nmのNYABロッド13の発振ビ
ーム46は、このNYABロッド13自身によって、波長λ３＝
466nmの和周波47に波長変換される。なおNYABロッド13
は、TYPE Iの角度位相整合が成立するようにカットされ
ている。
また、NYABロッド13の入射端面13aには、波長1062nm
に対してHR（高反射）、波長804nmと830nmに対してAR
（無反射）のコートが施され、一方出力端面13bには、
波長1062nm、804nmおよび830nmに対に対してHR、波長46
6nmに対してARのコートが施され、下表面13cには、波長
1062nm、804nmおよび830nmに対するHRコートが施されて
いる。それにより、波長1062nmのレーザービーム46が閉
じ込められてレーザー発振し、また、波長λ３＝466nm
の和周波47が出力端面13bから取り出される。
に対してHR（高反射）、波長804nmと830nmに対してAR
（無反射）のコートが施され、一方出力端面13bには、
波長1062nm、804nmおよび830nmに対に対してHR、波長46
6nmに対してARのコートが施され、下表面13cには、波長
1062nm、804nmおよび830nmに対するHRコートが施されて
いる。それにより、波長1062nmのレーザービーム46が閉
じ込められてレーザー発振し、また、波長λ３＝466nm
の和周波47が出力端面13bから取り出される。
このようにして、1Wの半導体レーザービーム40と、10
0mWの半導体レーザービーム45から、1mWの和周波47が得
られた。
0mWの半導体レーザービーム45から、1mWの和周波47が得
られた。
以上、Self−Frequency−Doubling CrystalとしてNYA
B結晶を例にとって説明したが、本発明においては、そ
の他の結晶としてNd:MgO:LiNbO3やNd:KTP、Nd:PNP等も
同様にして用いることが可能である。これらの材料はNY
AB結晶より大きな非線形光学定数を有することがあり、
したがってそれらを用いれば、さらに効率良く波長変換
波を得ることが可能となる。
B結晶を例にとって説明したが、本発明においては、そ
の他の結晶としてNd:MgO:LiNbO3やNd:KTP、Nd:PNP等も
同様にして用いることが可能である。これらの材料はNY
AB結晶より大きな非線形光学定数を有することがあり、
したがってそれらを用いれば、さらに効率良く波長変換
波を得ることが可能となる。
また以上の実施例では、Ndの発振ラインの１μｍ帯の
みで説明してきたが、本発明のレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーにおいてはその内部ロスを低減可能
であるので、Ndの発振ラインの0.9μｍ帯,1.3μｍ帯の
発振も可能となり、その発振ビームの第２高調波、およ
びその発振ビームと半導体レーザービームとの和周波等
の波長変換波を、効率良く得ることができる。
みで説明してきたが、本発明のレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーにおいてはその内部ロスを低減可能
であるので、Ndの発振ラインの0.9μｍ帯,1.3μｍ帯の
発振も可能となり、その発振ビームの第２高調波、およ
びその発振ビームと半導体レーザービームとの和周波等
の波長変換波を、効率良く得ることができる。
（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明のレーザーダイオード
ポンピング固体レーザーは、波長変換機能を有する固体
レーザーロッド自体を共振器としたので、内部ロスを減
少させて内部パワーを増大させ、それにより波長変換効
率を向上させて極めて高強度，高効率な短波長レーザー
光を得ることが可能となる。特に従来低効率であった和
周波発生を、高効率で実現可能となる。
ポンピング固体レーザーは、波長変換機能を有する固体
レーザーロッド自体を共振器としたので、内部ロスを減
少させて内部パワーを増大させ、それにより波長変換効
率を向上させて極めて高強度，高効率な短波長レーザー
光を得ることが可能となる。特に従来低効率であった和
周波発生を、高効率で実現可能となる。
そして本発明のレーザーダイオードポンピング固体レ
ーザーにおいては、上述のように波長変換効率が高くな
るので、現在のところ比較的出力が低い単一横モード，
単一縦モード半導体レーザーをポンピング源として用い
ても、十分高強度の短波長レーザーを得ることが可能と
なる。こうして、単一横モード，単一縦モード半導体レ
ーザーをポンピング源として用いれば、固体レーザーの
発振効率が高くなるので、この場合はエネルギー利用効
率が特に高くなる。
ーザーにおいては、上述のように波長変換効率が高くな
るので、現在のところ比較的出力が低い単一横モード，
単一縦モード半導体レーザーをポンピング源として用い
ても、十分高強度の短波長レーザーを得ることが可能と
なる。こうして、単一横モード，単一縦モード半導体レ
ーザーをポンピング源として用いれば、固体レーザーの
発振効率が高くなるので、この場合はエネルギー利用効
率が特に高くなる。
また、上記のように比較的低出力の半導体レーザーを
ポンピング源として用いても、十分高強度の短波長レー
ザーを得ることができるから、本発明のレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザーは従来装置と比べて、同一
光強度の波長変換波を得る場合は、より低出力で安価な
半導体レーザーを使用可能となり、前述の固体レーザー
ロッドを共振器とすることによりコンパクト化および部
品点数の減少が可能であることとあいまって、低コスト
かつ超コンパクトな固体レーザーが実現できる。
ポンピング源として用いても、十分高強度の短波長レー
ザーを得ることができるから、本発明のレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザーは従来装置と比べて、同一
光強度の波長変換波を得る場合は、より低出力で安価な
半導体レーザーを使用可能となり、前述の固体レーザー
ロッドを共振器とすることによりコンパクト化および部
品点数の減少が可能であることとあいまって、低コスト
かつ超コンパクトな固体レーザーが実現できる。
さらに、本発明のレーザーダイオードポンピング固体
レーザーは、共振器がリング共振器とされているので、
発振ビームを単一縦モード化でき、よって縦モード競合
を抑えて、波長変換波のパワーを安定させることができ
る。
レーザーは、共振器がリング共振器とされているので、
発振ビームを単一縦モード化でき、よって縦モード競合
を抑えて、波長変換波のパワーを安定させることができ
る。
第１図は、本発明の第１実施例によるレーザーダイオー
ドポンピング固体レーザーを示す概略側面図、 第２図は、上記実施例のレーザーダイオードポンピング
固体レーザーにおける固体レーザーロッドを示す斜視
図、 第３図は、本発明の第２実施例によるレーザーダイオー
ドポンピング固体レーザーを示す概略側面図である。 10、40、45……レーザービーム 11、41、43……半導体レーザー 12、44……コリメーターレンズ 13……NYABロッド、13a、13b……ロッド端面 13c……ロッド下表面、14……集光レンズ 15、46……固体レーザー発振ビーム 15′……第２高調波、16……ペルチェ素子 42……ビームスプリッタ、47……和周波
ドポンピング固体レーザーを示す概略側面図、 第２図は、上記実施例のレーザーダイオードポンピング
固体レーザーにおける固体レーザーロッドを示す斜視
図、 第３図は、本発明の第２実施例によるレーザーダイオー
ドポンピング固体レーザーを示す概略側面図である。 10、40、45……レーザービーム 11、41、43……半導体レーザー 12、44……コリメーターレンズ 13……NYABロッド、13a、13b……ロッド端面 13c……ロッド下表面、14……集光レンズ 15、46……固体レーザー発振ビーム 15′……第２高調波、16……ペルチェ素子 42……ビームスプリッタ、47……和周波
Claims (1)
- 【請求項１】ネオジウム等の希土類がドーピングされ、
かつ光波長変換機能を有する固体レーザーロッドを、半
導体レーザーによってポンピングするレーザーダイオー
ドポンピング固体レーザーにおいて、 固体レーザーロッドをリング共振器構造とし、 それによる発振レーザービームの第２高調波もしくは、
半導体レーザービームと発振レーザービームの和周波等
の、単一縦モードの波長変換波を取り出すことを特徴と
するレーザーダイオードポンピング固体レーザー。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2165891A JP2670638B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
| US08/029,378 US5341393A (en) | 1990-05-10 | 1993-03-10 | Laser-diode-pumped solid-state laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2165891A JP2670638B2 (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0462881A JPH0462881A (ja) | 1992-02-27 |
| JP2670638B2 true JP2670638B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=15820941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2165891A Expired - Lifetime JP2670638B2 (ja) | 1990-05-10 | 1990-06-25 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2670638B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63199473A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-17 | Yokogawa Hewlett Packard Ltd | レーザーとレーザシステム並びにレーザ装置 |
-
1990
- 1990-06-25 JP JP2165891A patent/JP2670638B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63199473A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-17 | Yokogawa Hewlett Packard Ltd | レーザーとレーザシステム並びにレーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0462881A (ja) | 1992-02-27 |
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