JP2670647B2 - 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は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、共振器内に
非線形光学材料の結晶を配して固体レーザー発振ビーム
を波長変換（短波長化）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。
ピング固体レーザーに関し、特に詳細には、共振器内に
非線形光学材料の結晶を配して固体レーザー発振ビーム
を波長変換（短波長化）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。
【０００２】
【従来の技術】例えば特開昭62-189783 号公報に示され
るように、ネオジウム等の希土類がドーピングされた固
体レーザー媒質を半導体レーザー（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
ング固体レーザーが公知となっている。この種のレーザ
ーダイオードポンピング固体レーザーにおいては、例え
ば特開平2-77181 号公報に示されるように、より短波長
のレーザー光を得るために、その共振器内に、固体レー
ザー発振ビームを波長変換する非線形光学材料のバルク
単結晶を配設して、固体レーザー発振ビームを第２高調
波に波長変換することも行なわれている。さらには、例
えばアプライド・フィジックス・レター（Ａpplied Ｐ
hysics Ｌetter ）Ｖol. 52，No．２，11 Ｊanuary
1988に記載されているように、上述の位置に配した非線
形光学材料のバルク単結晶により、固体レーザー発振ビ
ームとポンピング光とを和周波に波長変換することも提
案されている。
るように、ネオジウム等の希土類がドーピングされた固
体レーザー媒質を半導体レーザー（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
ング固体レーザーが公知となっている。この種のレーザ
ーダイオードポンピング固体レーザーにおいては、例え
ば特開平2-77181 号公報に示されるように、より短波長
のレーザー光を得るために、その共振器内に、固体レー
ザー発振ビームを波長変換する非線形光学材料のバルク
単結晶を配設して、固体レーザー発振ビームを第２高調
波に波長変換することも行なわれている。さらには、例
えばアプライド・フィジックス・レター（Ａpplied Ｐ
hysics Ｌetter ）Ｖol. 52，No．２，11 Ｊanuary
1988に記載されているように、上述の位置に配した非線
形光学材料のバルク単結晶により、固体レーザー発振ビ
ームとポンピング光とを和周波に波長変換することも提
案されている。
【０００３】このような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、半導体レーザーから発せられ
たポンピング光を固体レーザー媒質に十分に吸収させ
て、効率良く短波長レーザービームを得ることが望まれ
る。そこで例えばオプティクス・レターズ（Ｏptics
Ｌetters）Ｖol. 16，Ｎo.６／Ｍarch 15，1991 ｐ．
396 に示されているように、半導体レーザーが本来備え
る共振器とは別に、ポンピング光を共振させる外部共振
器を設け、この外部共振器内に固体レーザー媒質を配設
することが提案されている。この外部共振器を備えた従
来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、半導体レーザーへの戻り光によってその発振波長
が不安定になることを防止するために、半導体レーザー
と外部共振器との間にアイソレータを配置している。
固体レーザーにおいては、半導体レーザーから発せられ
たポンピング光を固体レーザー媒質に十分に吸収させ
て、効率良く短波長レーザービームを得ることが望まれ
る。そこで例えばオプティクス・レターズ（Ｏptics
Ｌetters）Ｖol. 16，Ｎo.６／Ｍarch 15，1991 ｐ．
396 に示されているように、半導体レーザーが本来備え
る共振器とは別に、ポンピング光を共振させる外部共振
器を設け、この外部共振器内に固体レーザー媒質を配設
することが提案されている。この外部共振器を備えた従
来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、半導体レーザーへの戻り光によってその発振波長
が不安定になることを防止するために、半導体レーザー
と外部共振器との間にアイソレータを配置している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記のレーザー
ダイオードポンピング固体レーザーにおいては、外部共
振器の共振器長さが温度変化等によって変動して、その
共振波長が半導体レーザーの発振波長からずれやすいと
いう問題がある。そうなると、固体レーザー媒質におけ
るポンピング光の吸収量が変動し、波長変換波の出力が
不安定になってしまう。
ダイオードポンピング固体レーザーにおいては、外部共
振器の共振器長さが温度変化等によって変動して、その
共振波長が半導体レーザーの発振波長からずれやすいと
いう問題がある。そうなると、固体レーザー媒質におけ
るポンピング光の吸収量が変動し、波長変換波の出力が
不安定になってしまう。
【０００５】また上記構成の従来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、良好に集光できる
波長変換波を得ようとすると、縦・横シングルモードの
半導体レーザーを使用せざるを得ない。そのため、ポン
ピング源として比較的高出力のブロードエリアレーザー
やフェーズドアレイレーザーを使用することができず、
高出力の波長変換波を得ることが困難であるという問題
がある。
ポンピング固体レーザーにおいては、良好に集光できる
波長変換波を得ようとすると、縦・横シングルモードの
半導体レーザーを使用せざるを得ない。そのため、ポン
ピング源として比較的高出力のブロードエリアレーザー
やフェーズドアレイレーザーを使用することができず、
高出力の波長変換波を得ることが困難であるという問題
がある。
【０００６】さらに上記構成の従来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、出力安定化のた
めに高価なアイソレータを使用するので、コストが高く
なり、また有効径の大きなアイソレータを形成するのが
困難であるため、半導体レーザー光のビーム径が制限さ
れその結果ポンプ光である半導体レーザー光がアイソレ
ーターによってけられてしまうために、高効率で半導体
レーザー光を固体レーザー媒質に入力することができな
いという問題点があった。
ドポンピング固体レーザーにおいては、出力安定化のた
めに高価なアイソレータを使用するので、コストが高く
なり、また有効径の大きなアイソレータを形成するのが
困難であるため、半導体レーザー光のビーム径が制限さ
れその結果ポンプ光である半導体レーザー光がアイソレ
ーターによってけられてしまうために、高効率で半導体
レーザー光を固体レーザー媒質に入力することができな
いという問題点があった。
【０００７】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、波長変換波の出力が安定し、また、その
ためにコストが大幅にアップすることがなく、ポンピン
グ源として各種高出力の半導体レーザーも適宜使用する
ことができ、さらにポンプ光である半導体レーザー光の
ビーム径の制限も無い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。
たものであり、波長変換波の出力が安定し、また、その
ためにコストが大幅にアップすることがなく、ポンピン
グ源として各種高出力の半導体レーザーも適宜使用する
ことができ、さらにポンプ光である半導体レーザー光の
ビーム径の制限も無い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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーは、前述したように固
体レーザー発振ビームを、共振器内に配した非線形光学
材料の結晶によって波長変換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、半導体レーザーから発
せられたポンピング光を共振させる外部共振器が設けら
れるとともに、この外部共振器で共振したポンピング光
の一部を半導体レーザーに光フィードバックさせる構造
とされていることを特徴とするものである。
イオードポンピング固体レーザーは、前述したように固
体レーザー発振ビームを、共振器内に配した非線形光学
材料の結晶によって波長変換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、半導体レーザーから発
せられたポンピング光を共振させる外部共振器が設けら
れるとともに、この外部共振器で共振したポンピング光
の一部を半導体レーザーに光フィードバックさせる構造
とされていることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用および発明の効果】上記のように外部共振器で共
振したポンピング光を半導体レーザーに光フィードバッ
クすると、いわゆる周波数ロックがなされ、半導体レー
ザーの縦モードが単一化される。そうなると、固体レー
ザー媒質へのポンピング光の吸収量が安定して、波長変
換波の出力が安定する。
振したポンピング光を半導体レーザーに光フィードバッ
クすると、いわゆる周波数ロックがなされ、半導体レー
ザーの縦モードが単一化される。そうなると、固体レー
ザー媒質へのポンピング光の吸収量が安定して、波長変
換波の出力が安定する。
【００１０】また、たとえ縦モードあるいは横モードが
マルチモードの半導体レーザーをポンピング源として
も、上記のように光フィードバックで縦モードを単一化
できるから、波長変換波の出力安定化のために、使用可
能な半導体レーザーが限定されることがない。そうであ
れば、ポンピング源として高出力のブロードエリアレー
ザーやフェーズドアレイレーザーを用いて、高出力の波
長変換波を得ることが可能となる。
マルチモードの半導体レーザーをポンピング源として
も、上記のように光フィードバックで縦モードを単一化
できるから、波長変換波の出力安定化のために、使用可
能な半導体レーザーが限定されることがない。そうであ
れば、ポンピング源として高出力のブロードエリアレー
ザーやフェーズドアレイレーザーを用いて、高出力の波
長変換波を得ることが可能となる。
【００１１】また上記の構成においては、発振波長の安
定化のためにアイソレータ等の特別の光学素子を用いて
いないから、発振波長安定化のためにコストが大幅に上
昇することもないし、ポンプ光である半導体レーザー光
のビーム径が限定されることもない。
定化のためにアイソレータ等の特別の光学素子を用いて
いないから、発振波長安定化のためにコストが大幅に上
昇することもないし、ポンプ光である半導体レーザー光
のビーム径が限定されることもない。
【００１２】なお本発明の特に好ましい実施例において
は、固体レーザー媒質と非線形光学材料の結晶とを一体
化し、それらの端面を用いて上記外部共振器を構成す
る。このような構成においては、周囲温度が変動しても
外部共振器の共振器長さが変動し難い、という効果が得
られる。
は、固体レーザー媒質と非線形光学材料の結晶とを一体
化し、それらの端面を用いて上記外部共振器を構成す
る。このような構成においては、周囲温度が変動しても
外部共振器の共振器長さが変動し難い、という効果が得
られる。
【００１３】
【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。
詳細に説明する。
【００１４】＜第１実施例＞図１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13
を発する半導体レーザー14と、発散光である上記レーザ
ービーム13を平行光化するコリメーターレンズ15ａと、
平行光とされたレーザービーム13を集束させる集光レン
ズ15ｂと、ネオジウム（Ｎｄ）がドーピングされた固体
レーザー媒質であるＹＡＧ結晶（以下、Ｎｄ：ＹＡＧ結
晶と称する）16と、このＮｄ：ＹＡＧ結晶16の前方側
（図中下方側）に固定された非線形光学材料であるＫＮ
ｂＯ3 の結晶10とからなる。本実施例のＮｄ：ＹＡＧ結
晶16は厚さ１ｍｍであり、またこのＮｄ：ＹＡＧ結晶16
とＫＮｂＯ3 結晶10とは、半径が2.5 ｍｍの半球状に形
成されている。これらの結晶10、16は、上記レーザービ
ーム13がＮｄ：ＹＡＧ結晶16に斜めに入射するように配
置されている。
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13
を発する半導体レーザー14と、発散光である上記レーザ
ービーム13を平行光化するコリメーターレンズ15ａと、
平行光とされたレーザービーム13を集束させる集光レン
ズ15ｂと、ネオジウム（Ｎｄ）がドーピングされた固体
レーザー媒質であるＹＡＧ結晶（以下、Ｎｄ：ＹＡＧ結
晶と称する）16と、このＮｄ：ＹＡＧ結晶16の前方側
（図中下方側）に固定された非線形光学材料であるＫＮ
ｂＯ3 の結晶10とからなる。本実施例のＮｄ：ＹＡＧ結
晶16は厚さ１ｍｍであり、またこのＮｄ：ＹＡＧ結晶16
とＫＮｂＯ3 結晶10とは、半径が2.5 ｍｍの半球状に形
成されている。これらの結晶10、16は、上記レーザービ
ーム13がＮｄ：ＹＡＧ結晶16に斜めに入射するように配
置されている。
【００１５】以上述べた各要素は、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。なお半導体レ
ーザー14は銅ブロック17に固定され、図示しないペルチ
ェ素子と温調回路により、所定温度に温調される。
ず）にマウントされて一体化されている。なお半導体レ
ーザー14は銅ブロック17に固定され、図示しないペルチ
ェ素子と温調回路により、所定温度に温調される。
【００１６】半導体レーザー14としては、基本波長λ1
＝808 ｎｍのレーザービーム13を発するものが用いられ
ている。Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16は、このレーザービーム13
によってネオジウム原子が励起されることにより、波長
λ2 ＝946 ｎｍのレーザービーム11を発する。
＝808 ｎｍのレーザービーム13を発するものが用いられ
ている。Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16は、このレーザービーム13
によってネオジウム原子が励起されることにより、波長
λ2 ＝946 ｎｍのレーザービーム11を発する。
【００１７】Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16の光入射側端面16ａに
は、波長946 ｎｍのレーザービーム11は良好に反射させ
（反射率99.9％以上）、波長808 ｎｍのポンピング用レ
ーザービーム13は92％反射させ、後述する波長λ3 ＝47
3 ｎｍの第２高調波12は良好に透過させる（透過率99％
以上）コーティング18が施されている。一方、ＫＮｂＯ
3 結晶10の球面状の端面10ａには、上記レーザービーム
11、13および波長473ｎｍの第２高調波12をすべて良好
に反射させるコーティング19が施されている。したがっ
て波長946 ｎｍのレーザービーム11は、上記の面10ａ、
16ａ、10ａ間にＶ字形の光路をもって閉じ込められて、
レーザー発振を引き起こす。このレーザービーム11はＫ
ＮｂＯ3結晶10に入射して、波長が１／２、すなわち473
ｎｍの第２高調波12に波長変換される。この第２高調
波12は、前述のコーティング18が施されたＮｄ：ＹＡＧ
ロッド端面16ａから出射する。
は、波長946 ｎｍのレーザービーム11は良好に反射させ
（反射率99.9％以上）、波長808 ｎｍのポンピング用レ
ーザービーム13は92％反射させ、後述する波長λ3 ＝47
3 ｎｍの第２高調波12は良好に透過させる（透過率99％
以上）コーティング18が施されている。一方、ＫＮｂＯ
3 結晶10の球面状の端面10ａには、上記レーザービーム
11、13および波長473ｎｍの第２高調波12をすべて良好
に反射させるコーティング19が施されている。したがっ
て波長946 ｎｍのレーザービーム11は、上記の面10ａ、
16ａ、10ａ間にＶ字形の光路をもって閉じ込められて、
レーザー発振を引き起こす。このレーザービーム11はＫ
ＮｂＯ3結晶10に入射して、波長が１／２、すなわち473
ｎｍの第２高調波12に波長変換される。この第２高調
波12は、前述のコーティング18が施されたＮｄ：ＹＡＧ
ロッド端面16ａから出射する。
【００１８】以上説明の通り本実施例では、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇ結晶16とＫＮｂＯ3 結晶10とにより、固体レーザー用
の共振器が構成されている。またＮｄ：ＹＡＧ結晶16と
ＫＮｂＯ3 結晶10は、半導体レーザー14の外部共振器と
しても作用する。すなわち、波長808 ｎｍのレーザービ
ーム13も、上記の面10ａ、16ａ、10ａ間においてＶ字形
の光路をなして共振する。このようにすることにより、
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16が厚さ１ｍｍと薄く形成されていて
も、そこにレーザービーム13が十分に吸収され、高強度
のレーザービーム11が発せられるようになる。
Ｇ結晶16とＫＮｂＯ3 結晶10とにより、固体レーザー用
の共振器が構成されている。またＮｄ：ＹＡＧ結晶16と
ＫＮｂＯ3 結晶10は、半導体レーザー14の外部共振器と
しても作用する。すなわち、波長808 ｎｍのレーザービ
ーム13も、上記の面10ａ、16ａ、10ａ間においてＶ字形
の光路をなして共振する。このようにすることにより、
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16が厚さ１ｍｍと薄く形成されていて
も、そこにレーザービーム13が十分に吸収され、高強度
のレーザービーム11が発せられるようになる。
【００１９】そして、面16ａ上のコーティング18が、波
長808ｎｍのレーザービーム13を92％反射するものとさ
れているため、上記外部共振器で共振したレーザービー
ム13の一部が半導体レーザー14に光フィードバックされ
ることになる。それによりこの半導体レーザー14が周波
数ロックされ、単一縦モード発振するようになる。そう
なれば、前述したようにレーザービーム13のＮｄ：ＹＡ
Ｇ結晶16への吸収量が安定し、ひいては第２高調波12の
出力が安定する。
長808ｎｍのレーザービーム13を92％反射するものとさ
れているため、上記外部共振器で共振したレーザービー
ム13の一部が半導体レーザー14に光フィードバックされ
ることになる。それによりこの半導体レーザー14が周波
数ロックされ、単一縦モード発振するようになる。そう
なれば、前述したようにレーザービーム13のＮｄ：ＹＡ
Ｇ結晶16への吸収量が安定し、ひいては第２高調波12の
出力が安定する。
【００２０】本実施例では、半導体レーザー14としてシ
ングルモードレーザーを用い、その出力が100 ｍＷのと
き、10ｍＷの第２高調波12を得ることができる。また、
以上のようにして半導体レーザー14の縦モードが単一化
されるので、第２高調波12の集光性を考慮する場合で
も、本来縦・横モードともマルチモードである高出力の
ブロードエリアレーザーやフェーズドアレイレーザーを
利用可能であり、そのようにすればより高出力の第２高
調波12を得ることができる。
ングルモードレーザーを用い、その出力が100 ｍＷのと
き、10ｍＷの第２高調波12を得ることができる。また、
以上のようにして半導体レーザー14の縦モードが単一化
されるので、第２高調波12の集光性を考慮する場合で
も、本来縦・横モードともマルチモードである高出力の
ブロードエリアレーザーやフェーズドアレイレーザーを
利用可能であり、そのようにすればより高出力の第２高
調波12を得ることができる。
【００２１】＜第２実施例＞図２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
している。なおこの図２において、図１中のものと同等
の要素については同番号を付してあり、それらについて
の重複した説明は省略する（以下、同様）。この第２実
施例において、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16の端面16ａには、波
長946 ｎｍのレーザービーム11は良好に反射させ、波長
808 ｎｍのレーザービーム13および波長473 ｎｍの第２
高調波12は各々92％反射させるコーティング20が施され
ている。この第２実施例の装置は、第１実施例装置と比
べると、このコーティング20のみが異なるものである。
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
している。なおこの図２において、図１中のものと同等
の要素については同番号を付してあり、それらについて
の重複した説明は省略する（以下、同様）。この第２実
施例において、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16の端面16ａには、波
長946 ｎｍのレーザービーム11は良好に反射させ、波長
808 ｎｍのレーザービーム13および波長473 ｎｍの第２
高調波12は各々92％反射させるコーティング20が施され
ている。この第２実施例の装置は、第１実施例装置と比
べると、このコーティング20のみが異なるものである。
【００２２】本実施例では上述のようなコーティング20
が施されていることにより、第２高調波12も面10ａ、16
ａ、10ａ間においてＶ字形の光路を取って共振する。そ
れによりこの第２実施例では、第１実施例よりもさらに
高効率の波長変換が可能となる。例えば半導体レーザー
14として出力50ｍＷのシングルモードレーザーを用いた
場合には、出力10ｍＷの第２高調波12を得ることができ
る。
が施されていることにより、第２高調波12も面10ａ、16
ａ、10ａ間においてＶ字形の光路を取って共振する。そ
れによりこの第２実施例では、第１実施例よりもさらに
高効率の波長変換が可能となる。例えば半導体レーザー
14として出力50ｍＷのシングルモードレーザーを用いた
場合には、出力10ｍＷの第２高調波12を得ることができ
る。
【００２３】＜第３実施例＞図３は本発明の第３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
している。この第３実施例においては、コリメーターレ
ンズ15ａで平行光化されたレーザービーム13が、ミラー
30で反射して集光レンズ15ｂに入射する。ミラー30はＰ
ＺＴ素子31により、矢印Ａ方向に移動され得る。波長λ
1 ＝808 ｎｍのレーザービーム13は上記集光レンズ15ｂ
により集光されて、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16に入射する。こ
のＮｄ：ＹＡＧ結晶16には、ＫＮｂＯ3 結晶10が一体化
されている。Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16はレーザービーム13に
よってポンピングされて、波長λ2 ＝946 ｎｍのレーザ
ービーム11を発し、このレーザービーム11はＫＮｂＯ3
結晶10により、波長λ3 ＝473 ｎｍの第２高調波12に波
長変換される。
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
している。この第３実施例においては、コリメーターレ
ンズ15ａで平行光化されたレーザービーム13が、ミラー
30で反射して集光レンズ15ｂに入射する。ミラー30はＰ
ＺＴ素子31により、矢印Ａ方向に移動され得る。波長λ
1 ＝808 ｎｍのレーザービーム13は上記集光レンズ15ｂ
により集光されて、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16に入射する。こ
のＮｄ：ＹＡＧ結晶16には、ＫＮｂＯ3 結晶10が一体化
されている。Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16はレーザービーム13に
よってポンピングされて、波長λ2 ＝946 ｎｍのレーザ
ービーム11を発し、このレーザービーム11はＫＮｂＯ3
結晶10により、波長λ3 ＝473 ｎｍの第２高調波12に波
長変換される。
【００２４】Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16の端面16ａ、16ｂに
は、それぞれコーティング32、33が施され、またＫＮｂ
Ｏ3 結晶10の端面10ａ、10ｂにもそれぞれコーティング
34、35が施されている。これらのコーティング32、33、
34、35の、波長λ1 ＝808 ｎｍ、λ2 ＝946 ｎｍ、λ3
＝473 ｎｍに対する特性は、下記の通りである。なおＡ
Ｒは無反射（透過率99％以上）、ＨＲは高反射（反射率
99.9％以上）を示す。
は、それぞれコーティング32、33が施され、またＫＮｂ
Ｏ3 結晶10の端面10ａ、10ｂにもそれぞれコーティング
34、35が施されている。これらのコーティング32、33、
34、35の、波長λ1 ＝808 ｎｍ、λ2 ＝946 ｎｍ、λ3
＝473 ｎｍに対する特性は、下記の通りである。なおＡ
Ｒは無反射（透過率99％以上）、ＨＲは高反射（反射率
99.9％以上）を示す。
【００２５】 λ1 ＝808 ｎｍ λ2 ＝946 ｎｍ λ3 ＝473 ｎｍ コーティング32 ＡＲ ＨＲ ＨＲ コーティング33 ＡＲ ＡＲ ＡＲ コーティング34 ＡＲ ＡＲ ＡＲ コーティング35 ＡＲ ＨＲ ＡＲ 以上のようなコーティング32、33、34、35が施されてい
るので、ポンピング光であるレーザービーム13は良好に
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16に入射し、またＫＮｂＯ3 結晶10か
ら前方（図中右方）に出射する。そして基本波としての
レーザービーム11は、端面16ａと端面10ｂとの間で共振
する。また第２高調波12はＫＮｂＯ3 結晶10から前方側
に出射する。
るので、ポンピング光であるレーザービーム13は良好に
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16に入射し、またＫＮｂＯ3 結晶10か
ら前方（図中右方）に出射する。そして基本波としての
レーザービーム11は、端面16ａと端面10ｂとの間で共振
する。また第２高調波12はＫＮｂＯ3 結晶10から前方側
に出射する。
【００２６】本実施例においては、第１実施例、第２実
施例と異なり、半導体レーザー14用の外部共振器が、Ｎ
ｄ：ＹＡＧ結晶16およびＫＮｂＯ3 結晶10とは別体に形
成されている。すなわちこの外部共振器は、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇ結晶16の後方側に配された共振器ミラー36と、ＫＮｂ
Ｏ3 結晶10の前方側に配された共振器ミラー37と、この
共振器ミラー37で反射した光を共振器ミラー36に向けて
反射させる共振器ミラー38とによってリング共振器とし
て構成されている。これらの共振器ミラー36、37、38
の、波長λ1 ＝808 ｎｍ、λ2 ＝946 ｎｍ、λ3 ＝473
ｎｍに対する特性は、下記の通りである。 λ1 ＝808 ｎｍ λ2 ＝946 ｎｍ λ3 ＝473 ｎｍ 共振器ミラー36 85％反射 − − 共振器ミラー37 ＨＲ ＡＲ ＡＲ 共振器ミラー38 ＨＲ − − レーザービーム13は上記構成の外部共振器において共振
するので、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16に十分に吸収され得る。
また共振したレーザービーム13の一部は、極めて低い反
射率ではあるが、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16の端面16ａで反射
して、半導体レーザー14に光フィードバックされる。そ
れによりこの場合も半導体レーザー14が周波数ロックさ
れ、その縦モードが単一化される。
施例と異なり、半導体レーザー14用の外部共振器が、Ｎ
ｄ：ＹＡＧ結晶16およびＫＮｂＯ3 結晶10とは別体に形
成されている。すなわちこの外部共振器は、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇ結晶16の後方側に配された共振器ミラー36と、ＫＮｂ
Ｏ3 結晶10の前方側に配された共振器ミラー37と、この
共振器ミラー37で反射した光を共振器ミラー36に向けて
反射させる共振器ミラー38とによってリング共振器とし
て構成されている。これらの共振器ミラー36、37、38
の、波長λ1 ＝808 ｎｍ、λ2 ＝946 ｎｍ、λ3 ＝473
ｎｍに対する特性は、下記の通りである。 λ1 ＝808 ｎｍ λ2 ＝946 ｎｍ λ3 ＝473 ｎｍ 共振器ミラー36 85％反射 − − 共振器ミラー37 ＨＲ ＡＲ ＡＲ 共振器ミラー38 ＨＲ − − レーザービーム13は上記構成の外部共振器において共振
するので、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16に十分に吸収され得る。
また共振したレーザービーム13の一部は、極めて低い反
射率ではあるが、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16の端面16ａで反射
して、半導体レーザー14に光フィードバックされる。そ
れによりこの場合も半導体レーザー14が周波数ロックさ
れ、その縦モードが単一化される。
【００２７】なお半導体レーザー14や、Ｎｄ：ＹＡＧ結
晶16およびＫＮｂＯ3 結晶10を保持しているマウントが
温度変化によって熱膨張あるいは収縮すると、半導体レ
ーザー14の２つのへき開面と、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16の端
面16ａ間の光路長が変動し得る。それに対処するため
に、共振器ミラー37の前方側には、レーザービーム13の
みを反射させるダイクロイックミラー29が配され、ここ
で反射したレーザービーム13の光量がフォトダイオード
等の光検出器39によって検出される。この光検出器39が
出力する光量信号Ｓ１は、フィードバック回路40に入力
される。フィードバック回路40は、光量信号Ｓ１に応じ
た駆動信号Ｓ２を前記ＰＺＴ素子31に入力し、ミラー30
を矢印Ａ方向に移動させる。それにより上記の光路長
は、常に最大出力のレーザービーム13が得られる長さに
維持される。
晶16およびＫＮｂＯ3 結晶10を保持しているマウントが
温度変化によって熱膨張あるいは収縮すると、半導体レ
ーザー14の２つのへき開面と、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16の端
面16ａ間の光路長が変動し得る。それに対処するため
に、共振器ミラー37の前方側には、レーザービーム13の
みを反射させるダイクロイックミラー29が配され、ここ
で反射したレーザービーム13の光量がフォトダイオード
等の光検出器39によって検出される。この光検出器39が
出力する光量信号Ｓ１は、フィードバック回路40に入力
される。フィードバック回路40は、光量信号Ｓ１に応じ
た駆動信号Ｓ２を前記ＰＺＴ素子31に入力し、ミラー30
を矢印Ａ方向に移動させる。それにより上記の光路長
は、常に最大出力のレーザービーム13が得られる長さに
維持される。
【００２８】これに対して前記第１実施例および第２実
施例においては、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16とＫＮｂＯ3 結晶
10とを一体化させて、それらの端面により半導体レーザ
ー14の外部共振器を構成しているので、上述のような光
路長の変動が生じ難いものとなっている。
施例においては、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶16とＫＮｂＯ3 結晶
10とを一体化させて、それらの端面により半導体レーザ
ー14の外部共振器を構成しているので、上述のような光
路長の変動が生じ難いものとなっている。
【００２９】なお本実施例のコーティング35は、波長47
3 ｎｍの第２高調波12に対してはＡＲ（無反射）である
が、それに代えて、第２高調波12を部分透過（例えば５
％程度）するコーティングを施すことにより、第２高調
波12も面16ａ、10ｂ間で共振させて、さらに高い波長変
換効率を実現することができる。
3 ｎｍの第２高調波12に対してはＡＲ（無反射）である
が、それに代えて、第２高調波12を部分透過（例えば５
％程度）するコーティングを施すことにより、第２高調
波12も面16ａ、10ｂ間で共振させて、さらに高い波長変
換効率を実現することができる。
【００３０】〈第４実施例〉図４は、本発明の第４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
示している。なおこの第４実施例および次に説明する第
５実施例装置は、ポンピング光と固体レーザー発振ビー
ムとを和周波に波長変換するものである。図示されるよ
うにこの第４実施例装置においては、図３に示した第３
実施例装置のＮｄ：ＹＡＧ結晶16およびＫＮｂＯ3 結晶
10に代えて、ＮＹＡＢ（ＮｄX Ｙ1-X Ａｌ3 （ＢＯ3 ）
4 ｘ＝0.04〜0.08）の結晶41が配設されている。この
ＮＹＡＢ結晶41は、一般にSelf-Frequency-Doubling Cr
ystal と呼ばれている結晶の一つであり、固体レーザー
媒質であるとともに光波長変換機能も有する。
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
示している。なおこの第４実施例および次に説明する第
５実施例装置は、ポンピング光と固体レーザー発振ビー
ムとを和周波に波長変換するものである。図示されるよ
うにこの第４実施例装置においては、図３に示した第３
実施例装置のＮｄ：ＹＡＧ結晶16およびＫＮｂＯ3 結晶
10に代えて、ＮＹＡＢ（ＮｄX Ｙ1-X Ａｌ3 （ＢＯ3 ）
4 ｘ＝0.04〜0.08）の結晶41が配設されている。この
ＮＹＡＢ結晶41は、一般にSelf-Frequency-Doubling Cr
ystal と呼ばれている結晶の一つであり、固体レーザー
媒質であるとともに光波長変換機能も有する。
【００３１】一方半導体レーザー14としては、波長λ1
＝804 ｎｍのレーザービーム13を発するものが用いられ
ている。ＮＹＡＢ結晶41は、このレーザービーム13によ
ってポンピングされて、波長λ2 ＝1062ｎｍのレーザー
ビーム11を発するとともに、このレーザービーム11と上
記レーザービーム13との和周波42、すなわち波長λ
3 （１／λ1 ＋１／λ2 ＝１／λ3 ）＝458 ｎｍのレー
ザービームを発する。
＝804 ｎｍのレーザービーム13を発するものが用いられ
ている。ＮＹＡＢ結晶41は、このレーザービーム13によ
ってポンピングされて、波長λ2 ＝1062ｎｍのレーザー
ビーム11を発するとともに、このレーザービーム11と上
記レーザービーム13との和周波42、すなわち波長λ
3 （１／λ1 ＋１／λ2 ＝１／λ3 ）＝458 ｎｍのレー
ザービームを発する。
【００３２】ＮＹＡＢ結晶41の両端面41ａ、41ｂには、
それぞれコーティング43、44が施されている。また、半
導体レーザー14用の外部共振器は、共振器ミラー36、3
7、38とによってリング共振器として構成されている。
これらのコーティング43、44および共振器ミラー36、3
7、38の、波長λ1 ＝804 ｎｍ、λ2 ＝1062ｎｍ、λ3
＝458 ｎｍに対する特性は以下の通りである。 λ1 ＝804 ｎｍ λ2 ＝1062ｎｍ λ3 ＝458 ｎｍ コーティング43 ＡＲ ＨＲ ＨＲ コーティング44 ＡＲ ＨＲ ＡＲ 共振器ミラー36 85％反射 − − 共振器ミラー37 ＨＲ ＡＲ ＡＲ 共振器ミラー38 ＨＲ − − 以上のようなコーティング43、44が施されているため
に、ポンピング光であるレーザービーム13は良好にＮＹ
ＡＢ結晶41に入射し、またそこから前方（図中右方）に
出射する。そして基本波の一つであるレーザービーム11
は、端面41ａと41ｂとの間で共振する。また和周波42は
ＮＹＡＢ結晶41から前方側に出射する。そして、レーザ
ービーム13は上記構成の外部共振器において共振するの
で、ＮＹＡＢ結晶41に十分に吸収され得る。
それぞれコーティング43、44が施されている。また、半
導体レーザー14用の外部共振器は、共振器ミラー36、3
7、38とによってリング共振器として構成されている。
これらのコーティング43、44および共振器ミラー36、3
7、38の、波長λ1 ＝804 ｎｍ、λ2 ＝1062ｎｍ、λ3
＝458 ｎｍに対する特性は以下の通りである。 λ1 ＝804 ｎｍ λ2 ＝1062ｎｍ λ3 ＝458 ｎｍ コーティング43 ＡＲ ＨＲ ＨＲ コーティング44 ＡＲ ＨＲ ＡＲ 共振器ミラー36 85％反射 − − 共振器ミラー37 ＨＲ ＡＲ ＡＲ 共振器ミラー38 ＨＲ − − 以上のようなコーティング43、44が施されているため
に、ポンピング光であるレーザービーム13は良好にＮＹ
ＡＢ結晶41に入射し、またそこから前方（図中右方）に
出射する。そして基本波の一つであるレーザービーム11
は、端面41ａと41ｂとの間で共振する。また和周波42は
ＮＹＡＢ結晶41から前方側に出射する。そして、レーザ
ービーム13は上記構成の外部共振器において共振するの
で、ＮＹＡＢ結晶41に十分に吸収され得る。
【００３３】また共振したレーザービーム13の一部は、
極めて低い反射率ではあるが、ＮＹＡＢ結晶41の端面41
ａで反射して、半導体レーザー14に光フィードバックさ
れる。それによりこの場合も半導体レーザー14が周波数
ロックされ、その縦モードが単一化される。
極めて低い反射率ではあるが、ＮＹＡＢ結晶41の端面41
ａで反射して、半導体レーザー14に光フィードバックさ
れる。それによりこの場合も半導体レーザー14が周波数
ロックされ、その縦モードが単一化される。
【００３４】〈第５実施例〉図５は、本発明の第５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
示している。この第５実施例装置は、第４実施例装置の
ＮＹＡＢ結晶41に代えて、Ｎｄがドーピングされた固体
レーザー媒質であるＹＶＯ4 結晶（以下、Ｎｄ：ＹＶＯ
4 結晶と称する）50と、非線形光学材料であるＫＴＰ結
晶51とが配設された形のものである。
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
示している。この第５実施例装置は、第４実施例装置の
ＮＹＡＢ結晶41に代えて、Ｎｄがドーピングされた固体
レーザー媒質であるＹＶＯ4 結晶（以下、Ｎｄ：ＹＶＯ
4 結晶と称する）50と、非線形光学材料であるＫＴＰ結
晶51とが配設された形のものである。
【００３５】半導体レーザー14としては、波長λ1 ＝80
9ｎｍのレーザービーム13を発するものが用いられてい
る。Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶50は、このレーザービーム13に
よってポンピングされて、波長λ2 ＝1064ｎｍのレーザ
ービーム11を発するとともに、このレーザービーム11と
上記レーザービーム13との和周波42、すなわち波長λ3
（１／λ1 ＋１／λ2 ＝１／λ3 ）＝460 ｎｍのレーザ
ービームを発する。
9ｎｍのレーザービーム13を発するものが用いられてい
る。Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶50は、このレーザービーム13に
よってポンピングされて、波長λ2 ＝1064ｎｍのレーザ
ービーム11を発するとともに、このレーザービーム11と
上記レーザービーム13との和周波42、すなわち波長λ3
（１／λ1 ＋１／λ2 ＝１／λ3 ）＝460 ｎｍのレーザ
ービームを発する。
【００３６】Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶50の両端面50ａ、50ｂ
には、それぞれコーティング52、53が施されている。そ
してＫＴＰ結晶51の両端面51ａ、51ｂには、それぞれコ
ーティング54、55が施されている。また半導体レーザー
14用の外部共振器は、共振器ミラー36、37、38とによっ
てリング共振器として構成されている。これらのコーテ
ィング52、53、54、55および共振器ミラー36、37、38
の、波長λ1 ＝809 ｎｍ、λ2 ＝1064ｎｍ、λ3 ＝460
ｎｍに対する特性は以下の通りである。 λ1 ＝809 ｎｍ λ2 ＝1064ｎｍ λ3 ＝460 ｎｍ コーティング52 ＡＲ ＨＲ ＨＲ コーティング53 ＡＲ ＡＲ ＡＲ コーティング54 ＡＲ ＡＲ ＡＲ コーティング55 ＡＲ ＨＲ ＡＲ 共振器ミラー36 85％反射 − − 共振器ミラー37 ＨＲ ＡＲ ＡＲ 共振器ミラー38 ＨＲ − − 以上のようなコーティング52、53、54、55が施されてい
るために、ポンピング光であるレーザービーム13は良好
にＮｄ：ＹＶＯ4 結晶50に入射し、またＫＴＰ結晶51か
ら前方（図中右方）に出射する。そして基本波の一つで
あるレーザービーム11は、端面50ａと51ｂとの間で共振
する。また和周波42はＫＴＰ結晶51から前方側に出射す
る。そして、レーザービーム13は上記構成の外部共振器
において共振するので、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶50に十分に
吸収され得る。
には、それぞれコーティング52、53が施されている。そ
してＫＴＰ結晶51の両端面51ａ、51ｂには、それぞれコ
ーティング54、55が施されている。また半導体レーザー
14用の外部共振器は、共振器ミラー36、37、38とによっ
てリング共振器として構成されている。これらのコーテ
ィング52、53、54、55および共振器ミラー36、37、38
の、波長λ1 ＝809 ｎｍ、λ2 ＝1064ｎｍ、λ3 ＝460
ｎｍに対する特性は以下の通りである。 λ1 ＝809 ｎｍ λ2 ＝1064ｎｍ λ3 ＝460 ｎｍ コーティング52 ＡＲ ＨＲ ＨＲ コーティング53 ＡＲ ＡＲ ＡＲ コーティング54 ＡＲ ＡＲ ＡＲ コーティング55 ＡＲ ＨＲ ＡＲ 共振器ミラー36 85％反射 − − 共振器ミラー37 ＨＲ ＡＲ ＡＲ 共振器ミラー38 ＨＲ − − 以上のようなコーティング52、53、54、55が施されてい
るために、ポンピング光であるレーザービーム13は良好
にＮｄ：ＹＶＯ4 結晶50に入射し、またＫＴＰ結晶51か
ら前方（図中右方）に出射する。そして基本波の一つで
あるレーザービーム11は、端面50ａと51ｂとの間で共振
する。また和周波42はＫＴＰ結晶51から前方側に出射す
る。そして、レーザービーム13は上記構成の外部共振器
において共振するので、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶50に十分に
吸収され得る。
【００３７】また共振したレーザービーム13の一部は、
極めて低い反射率ではあるが、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶50の
端面50ａで反射して、半導体レーザー14に光フィードバ
ックされる。それによりこの場合も半導体レーザー14が
周波数ロックされ、その縦モードが単一化される。
極めて低い反射率ではあるが、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶50の
端面50ａで反射して、半導体レーザー14に光フィードバ
ックされる。それによりこの場合も半導体レーザー14が
周波数ロックされ、その縦モードが単一化される。
【００３８】なお、ポンピング光と固体レーザー発振ビ
ームとを和周波に波長変換する場合でも、図１あるいは
図２に示される外部共振器構造を適用可能であることは
勿論である。さらに本発明においては、図６に示すよう
なリング共振器構造を採用することも可能である。この
図６の装置においては、一例としてＮｄ：ＹＶＯ4 結晶
50とＫＴＰ結晶51とが一体化され、ＫＴＰ結晶51の後端
面51ａ、前端面51ｂおよび上端面51ｃによって半導体レ
ーザー14用の外部共振器が構成されている。
ームとを和周波に波長変換する場合でも、図１あるいは
図２に示される外部共振器構造を適用可能であることは
勿論である。さらに本発明においては、図６に示すよう
なリング共振器構造を採用することも可能である。この
図６の装置においては、一例としてＮｄ：ＹＶＯ4 結晶
50とＫＴＰ結晶51とが一体化され、ＫＴＰ結晶51の後端
面51ａ、前端面51ｂおよび上端面51ｃによって半導体レ
ーザー14用の外部共振器が構成されている。
【００３９】また、本発明において用いられる固体レー
ザー媒質は、以上説明した実施例における各結晶に限ら
れるものではなく、その他の公知のもの、例えばＬＮ
Ｐ、Ｎｄ：ＹＬＦ等を適宜用いることができる。また非
線形光学材料も上記実施例の材料に限られるものではな
く、その他の公知のもの、例えばＢＮＮＢ、ＬｉＩ
Ｏ3 、Ｕｒｅａ、特開平2-77181 号公報に示される
（３，５−ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）ピラ
ゾール、特開平2-28号公報に示される（３，５−ジメチ
ル−１−（４−ニトロフェニル）−１，２，４−トリア
ゾール等を適宜用いることができる。
ザー媒質は、以上説明した実施例における各結晶に限ら
れるものではなく、その他の公知のもの、例えばＬＮ
Ｐ、Ｎｄ：ＹＬＦ等を適宜用いることができる。また非
線形光学材料も上記実施例の材料に限られるものではな
く、その他の公知のもの、例えばＢＮＮＢ、ＬｉＩ
Ｏ3 、Ｕｒｅａ、特開平2-77181 号公報に示される
（３，５−ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）ピラ
ゾール、特開平2-28号公報に示される（３，５−ジメチ
ル−１−（４−ニトロフェニル）−１，２，４−トリア
ゾール等を適宜用いることができる。
【図１】本発明の第１実施例装置の側面図
【図２】本発明の第２実施例装置の側面図
【図３】本発明の第３実施例装置の側面図
【図４】本発明の第４実施例装置の側面図
【図５】本発明の第５実施例装置の側面図
【図６】本発明の第６実施例装置の側面図
【符号の説明】 10 ＫＮｂＯ3 結晶 11 レーザービーム（基本波） 12 第２高調波 13 レーザービーム（ポンピング光） 14 半導体レーザー 16 Ｎｄ：ＹＡＧ結晶 18、19、20、32、33、34、35、43、44、52、53、54、55
コーティング 36、37、38 共振器ミラー 41 ＮＹＡＢ結晶 50 Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶 51 ＫＴＰ結晶
コーティング 36、37、38 共振器ミラー 41 ＮＹＡＢ結晶 50 Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶 51 ＫＴＰ結晶
Claims (2)
- 【請求項１】 ネオジウム等の希土類がドーピングされ
た固体レーザー媒質を半導体レーザーによってポンピン
グし、得られた固体レーザー発振ビームを、共振器内に
配した非線形光学材料の結晶によって波長変換するレー
ザーダイオードポンピング固体レーザーにおいて、前記
半導体レーザーから発せられたポンピング光を共振させ
る外部共振器が設けられるとともに、この外部共振器で
共振したポンピング光の一部を半導体レーザーに光フィ
ードバックさせる構造を有する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。 - 【請求項２】 前記固体レーザー媒質と非線形光学材料
の結晶とが一体化され、これらの端面を用いて前記外部
共振器が形成されていることを特徴とする請求項１記載
のレーザーダイオードポンピング固体レーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10578891A JP2670647B2 (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10578891A JP2670647B2 (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | 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 |
|---|---|
| JPH04335587A JPH04335587A (ja) | 1992-11-24 |
| JP2670647B2 true JP2670647B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=14416876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10578891A Expired - Fee Related JP2670647B2 (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | 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) | JP2670647B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19532440C2 (de) * | 1995-08-08 | 2000-06-21 | Fraunhofer Ges Forschung | Festkörperlaseranordnung zur Frequenzkonversion |
| JP5001598B2 (ja) * | 2006-07-26 | 2012-08-15 | 富士フイルム株式会社 | 固体レーザ発振装置および固体レーザ増幅装置 |
| JP5001599B2 (ja) * | 2006-07-26 | 2012-08-15 | 富士フイルム株式会社 | 固体レーザ発振装置 |
-
1991
- 1991-05-10 JP JP10578891A patent/JP2670647B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04335587A (ja) | 1992-11-24 |
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