JP3209795B2 - レーザー - Google Patents
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- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザーに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザーは、慣例的に、固体レーザーの
場合、励起光源と連結した二つのミラーの間に一つの固
体を持つ共振器を備えている。その固体は、例えば、ネ
オジムなどのレーザー活性媒質の母体結晶として働く非
線形結晶である。レーザー活性媒質に入射する励起され
た光の波長は、例えば、レーザー遷移が行われて１０６
４nmの基本波長が発生するように、ネオジムレーザーの
場合、一般に約８０６nmである。
場合、励起光源と連結した二つのミラーの間に一つの固
体を持つ共振器を備えている。その固体は、例えば、ネ
オジムなどのレーザー活性媒質の母体結晶として働く非
線形結晶である。レーザー活性媒質に入射する励起され
た光の波長は、例えば、レーザー遷移が行われて１０６
４nmの基本波長が発生するように、ネオジムレーザーの
場合、一般に約８０６nmである。
【０００３】波長は、現在利用可能なレーザーにより限
定される。そのほかの波長を得るために、周波数混合装
置が一般に使用されている。
定される。そのほかの波長を得るために、周波数混合装
置が一般に使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来使用出
来ない波長を生成することが出来るレーザー、具体的に
は固体レーザーを提供する課題にもとずいている。
来ない波長を生成することが出来るレーザー、具体的に
は固体レーザーを提供する課題にもとずいている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、次の主要な
点から、二つのミラーの間に結晶を内蔵している共振器
を有しまた励起光源を有するレーザーに関する発明によ
り解決される。
点から、二つのミラーの間に結晶を内蔵している共振器
を有しまた励起光源を有するレーザーに関する発明によ
り解決される。
【０００６】レーザー活性媒質に入射する励起された光
と結晶に内蔵されたレーザー活性媒質とは、レーザー活
性媒質に入射する励起された光の大部分が吸収されるが
完全には吸収されないように、結晶の長さに整合してい
る。
と結晶に内蔵されたレーザー活性媒質とは、レーザー活
性媒質に入射する励起された光の大部分が吸収されるが
完全には吸収されないように、結晶の長さに整合してい
る。
【０００７】位相整合手段が、レーザーの基本波とレー
ザー活性媒質に入射する励起された光との周波数混合の
ために設けられている。
ザー活性媒質に入射する励起された光との周波数混合の
ために設けられている。
【０００８】そして、位相整合手段が、結晶の位置を調
節する手段及びまたは結晶を調質する手段を有するよう
にするのが良い。
節する手段及びまたは結晶を調質する手段を有するよう
にするのが良い。
【０００９】また、結晶が複屈折の線形結晶、例えば、
ＡＬ3 （ＢＯ3 ）4 またはＬｉＮｂＯ3 であり、レーザ
ー活性媒質として、例えば、Ｎｄ，Ｅｒ，Ｈｏ，Ｔｍを
含有しているようにしても良い。
ＡＬ3 （ＢＯ3 ）4 またはＬｉＮｂＯ3 であり、レーザ
ー活性媒質として、例えば、Ｎｄ，Ｅｒ，Ｈｏ，Ｔｍを
含有しているようにしても良い。
【００１０】また、両方のミラーがレーザーの基本波長
に対し高反射性であり、一つのミラーが入力ミラーとし
てレーザー活性媒質に入射する励起された光に対し透過
性であるように設計され、ほかのミラーが出力ミラーと
して混合された周波数に対し透過性であるように設計さ
れている。
に対し高反射性であり、一つのミラーが入力ミラーとし
てレーザー活性媒質に入射する励起された光に対し透過
性であるように設計され、ほかのミラーが出力ミラーと
して混合された周波数に対し透過性であるように設計さ
れている。
【００１１】また、励起光源がレーザーダイオードとし
て設計されているのが好ましい。そして、励起光源が、
一定周波数の第１レーザーダイオードと可変周波数の第
２レーザーダイオードとを有し、両方のレーザーダイオ
ードの光が結晶へ結合されている。
て設計されているのが好ましい。そして、励起光源が、
一定周波数の第１レーザーダイオードと可変周波数の第
２レーザーダイオードとを有し、両方のレーザーダイオ
ードの光が結晶へ結合されている。
【００１２】そして、両方のレーザーダイオードの光が
偏光結合器と入力ミラーとを介して結晶へ結合されてい
る。
偏光結合器と入力ミラーとを介して結晶へ結合されてい
る。
【００１３】そして、両方のミラーがレーザーの基本波
長に対し高反射性でありまた励起された光に対し高反射
性であり、出力ミラーが混合周波数に対し透過性である
ようにするのが良い。
長に対し高反射性でありまた励起された光に対し高反射
性であり、出力ミラーが混合周波数に対し透過性である
ようにするのが良い。
【００１４】
【作用】レーザー活性媒質に入射する励起された光の波
長のレーザー活性媒質への整合は、それ自体知られてい
る。この整合は、レーザー遷移を得るために行われる。
しかし、本発明により、励起光の全エネルギーより少な
いエネルギーが吸収される。その一部は、周波数混合に
使用出来る。
長のレーザー活性媒質への整合は、それ自体知られてい
る。この整合は、レーザー遷移を得るために行われる。
しかし、本発明により、励起光の全エネルギーより少な
いエネルギーが吸収される。その一部は、周波数混合に
使用出来る。
【００１５】レーザーの基本波とレーザー活性媒質に入
射する励起された光のこの周波数混合のために、位相整
合が行われる。周波数混合のこの条件が適合すると、出
力ミラーにより結合されてレーザー光として使用される
混合された周波数の光が得られる。
射する励起された光のこの周波数混合のために、位相整
合が行われる。周波数混合のこの条件が適合すると、出
力ミラーにより結合されてレーザー光として使用される
混合された周波数の光が得られる。
【００１６】ＮＹＡＢ結晶が共振器内にある場合、基本
波長は１０６４nmである。波長８０６nmの光を発生する
レーザーダイオードにより励起されると、次式に従っ
て、周波数混合器により、波長４５９nmが得られる。
波長は１０６４nmである。波長８０６nmの光を発生する
レーザーダイオードにより励起されると、次式に従っ
て、周波数混合器により、波長４５９nmが得られる。
【００１７】 １／λmix ＝１／λL＋１／λP ここで、 λmix＝周波数混合器により発生したレーザー光の波長 λL＝レーザーの基本波長 λP＝レーザー活性媒質に入射する励起された光の波長 上述のように、レーザー活性媒質に入射する励起された
光は、完全に吸収されてはならない。レーザー活性媒質
に入射する励起された光の一部は、周波数混合に使用可
能でなければならない。いわゆる、結晶の吸収長は、適
宜に選択される。結晶の吸収波長は、結晶自体の幾何学
的長さ、レーザー活性媒質、例えば、ネオジムの濃度、
レーザー活性媒質に入射する励起された光の偏光と波長
に依存する。
光は、完全に吸収されてはならない。レーザー活性媒質
に入射する励起された光の一部は、周波数混合に使用可
能でなければならない。いわゆる、結晶の吸収長は、適
宜に選択される。結晶の吸収波長は、結晶自体の幾何学
的長さ、レーザー活性媒質、例えば、ネオジムの濃度、
レーザー活性媒質に入射する励起された光の偏光と波長
に依存する。
【００１８】位相整合は、例えば、レーザーの光学的軸
に対する結晶の結晶軸の傾斜を適切に調節することによ
り得られる。あるいは、これに加えて、所望の位相整合
を得るために、結晶の温度に影響を与えることも出来
る。
に対する結晶の結晶軸の傾斜を適切に調節することによ
り得られる。あるいは、これに加えて、所望の位相整合
を得るために、結晶の温度に影響を与えることも出来
る。
【００１９】適切な偏光は、特別な偏光子によるか、ま
たは、励起光源の対応する設計により、得られ、この光
源はレーザーダイオードが好ましい。レーザーダイオー
ドにより放出された光は、次に、所望の偏光へ調節され
る。
たは、励起光源の対応する設計により、得られ、この光
源はレーザーダイオードが好ましい。レーザーダイオー
ドにより放出された光は、次に、所望の偏光へ調節され
る。
【００２０】レーザー光は、共振器内で数回あちこちへ
進行するに違いない。両方のミラーは、レーザーの基本
波に対し高反射性であるように、適宜設計されている。
そのうちの一つのミラーは、レーザー活性媒質に入射す
る励起された光の入力ミラーであるように設計されてお
り、普通、レーザー活性媒質に入射する励起された光の
波長に対し透過性である。ほかのミラーは、出力ミラー
として設計されており、混合周波数に対し、それに応じ
て透過性である。
進行するに違いない。両方のミラーは、レーザーの基本
波に対し高反射性であるように、適宜設計されている。
そのうちの一つのミラーは、レーザー活性媒質に入射す
る励起された光の入力ミラーであるように設計されてお
り、普通、レーザー活性媒質に入射する励起された光の
波長に対し透過性である。ほかのミラーは、出力ミラー
として設計されており、混合周波数に対し、それに応じ
て透過性である。
【００２１】本発明は、特に適切に可変周波数レーザー
として設計されている。本発明により、励起光源は、少
なくとも可変周波数のレーザーダイオードを有する。例
えば、レーザーダイオードの始動周波数が温度に従って
変化するように、レーザーダイオードの温度が変化す
る。また、二つのレーザーダイオードの光は、偏光に結
合することにより、例えば、第１レーザーダイオードの
周波数が一定であり、また、第２レーザーダイオードの
周波数が可変であることにより、結晶に結合される。両
方のレーザーダイオードの光は、結晶に映し出される。
次に、混合された周波数は、レーザーダイオードによる
可変周波数または波長により整合される。次に、位相整
合が、前述のように、レーザーの光学的軸に対する結晶
軸のある傾斜を得るために結晶を回軸するか、または、
結晶を適切に調質することにより、行われる。
として設計されている。本発明により、励起光源は、少
なくとも可変周波数のレーザーダイオードを有する。例
えば、レーザーダイオードの始動周波数が温度に従って
変化するように、レーザーダイオードの温度が変化す
る。また、二つのレーザーダイオードの光は、偏光に結
合することにより、例えば、第１レーザーダイオードの
周波数が一定であり、また、第２レーザーダイオードの
周波数が可変であることにより、結晶に結合される。両
方のレーザーダイオードの光は、結晶に映し出される。
次に、混合された周波数は、レーザーダイオードによる
可変周波数または波長により整合される。次に、位相整
合が、前述のように、レーザーの光学的軸に対する結晶
軸のある傾斜を得るために結晶を回軸するか、または、
結晶を適切に調質することにより、行われる。
【００２２】次に、本発明の実施例を１葉の図面を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００２３】
【実施例】図１のように、可変周波数レーザーは、共振
器２及び励起光源７を有する。
器２及び励起光源７を有する。
【００２４】共振器２は入力ミラー３，出力ミラー４及
びミラー３と４との間に配置された複屈折線形結晶５を
具備している。結晶５は、基本波長が約１０６４nmの、
いわゆるＮＹＡＢ結晶である。２本の矢印により示され
ているように、結晶５は、適切な取付け器（図示されて
いない）によりすべての軸の回りに調節可能であり、レ
ーザーの光学的軸に対する結晶軸の傾斜をすべて実質的
に行うことが出来る。
びミラー３と４との間に配置された複屈折線形結晶５を
具備している。結晶５は、基本波長が約１０６４nmの、
いわゆるＮＹＡＢ結晶である。２本の矢印により示され
ているように、結晶５は、適切な取付け器（図示されて
いない）によりすべての軸の回りに調節可能であり、レ
ーザーの光学的軸に対する結晶軸の傾斜をすべて実質的
に行うことが出来る。
【００２５】共振器２に関連して、図１に棒状加熱器と
して示された加熱装置６がある。加熱装置は、結晶５の
温度を調節するように働く。
して示された加熱装置６がある。加熱装置は、結晶５の
温度を調節するように働く。
【００２６】励起光源７は、例えば、８０６nmの波長λ
1 のレーザー光を放出する第１レーザーダイオード８を
備えている。励起光源７は、波長λ2 の光を放出するレ
ーザーダイオード９も備えている。波長λ2 は、レーザ
ーダイオード９用温度制御装置（図示されていない）に
よって変化する。
1 のレーザー光を放出する第１レーザーダイオード８を
備えている。励起光源７は、波長λ2 の光を放出するレ
ーザーダイオード９も備えている。波長λ2 は、レーザ
ーダイオード９用温度制御装置（図示されていない）に
よって変化する。
【００２７】波長λ1 の光は、妨害を受けることなく、
偏光結合器１０を通過し、波長λ2の光は、偏光結合器
１０の側面で反射し、入射面から離れて指向する。この
ようにして、両方の光線は、レーザーダイオード８と９
から、入力ミラー３を通って結晶５内へ進む。整合が、
波長λ2 を変化させることにより行われる。レーザー内
で周波数混合を行うために、結晶５の傾斜を適切な値へ
調節することによるか、及びまたは、結晶５を加熱装置
６により適切な温度へ調節することにより、位相整合が
結晶５内で行われる。
偏光結合器１０を通過し、波長λ2の光は、偏光結合器
１０の側面で反射し、入射面から離れて指向する。この
ようにして、両方の光線は、レーザーダイオード８と９
から、入力ミラー３を通って結晶５内へ進む。整合が、
波長λ2 を変化させることにより行われる。レーザー内
で周波数混合を行うために、結晶５の傾斜を適切な値へ
調節することによるか、及びまたは、結晶５を加熱装置
６により適切な温度へ調節することにより、位相整合が
結晶５内で行われる。
【００２８】結晶５に対面する側面上で、二つのミラー
３と４は、結晶５の基本波に対し高反射性である。入力
ミラー３はレーザー活性媒質に入射する励起された光に
対し透過性である。共振器２内で高光度の励起光を得る
ために、両方のミラー３と４をレーザー活性媒質に入射
する励起された光に対し高反射性にすることも出来る。
従って、共振器２は、レーザーダイオードの波長に対
し、ファブリーペロ干渉計である。この波長は、ファブ
リーペロ干渉計により正確に整合されなければならな
い。出力ミラー４は混合された周波数に対し透過性であ
る。周波数混合により得られたレーザー光の波長は、１
０６４nmの基本波と励起光の８０６nmの波長において４
５９nmである。このようにして、青色光を出力ミラー４
の出力部において得られる。
３と４は、結晶５の基本波に対し高反射性である。入力
ミラー３はレーザー活性媒質に入射する励起された光に
対し透過性である。共振器２内で高光度の励起光を得る
ために、両方のミラー３と４をレーザー活性媒質に入射
する励起された光に対し高反射性にすることも出来る。
従って、共振器２は、レーザーダイオードの波長に対
し、ファブリーペロ干渉計である。この波長は、ファブ
リーペロ干渉計により正確に整合されなければならな
い。出力ミラー４は混合された周波数に対し透過性であ
る。周波数混合により得られたレーザー光の波長は、１
０６４nmの基本波と励起光の８０６nmの波長において４
５９nmである。このようにして、青色光を出力ミラー４
の出力部において得られる。
【００２９】なお、特許請求の範囲に記載された符号は
図面を参照するためのものに過ぎず、これによって発明
が実施例のものに限定されるものではない。
図面を参照するためのものに過ぎず、これによって発明
が実施例のものに限定されるものではない。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明にあっては、
レーザーの基本波とレーザー活性媒質に入射する励起さ
れた光の周波数混合のために、位相整合が行われ、周波
数混合の条件が適合すると、ミラーにより結合されてレ
ーザー光として使用される混合された周波数の光が得ら
れる。
レーザーの基本波とレーザー活性媒質に入射する励起さ
れた光の周波数混合のために、位相整合が行われ、周波
数混合の条件が適合すると、ミラーにより結合されてレ
ーザー光として使用される混合された周波数の光が得ら
れる。
【図１】本発明の一実施例に係るレーザーの概略構成を
示す図である。
示す図である。
１ レーザー ２ 共振器 ３ 入力ミラー ４ 出力ミラー ５ 結晶 ６ 加熱装置 ７ 励起光源 ８ 一定波長レーザーダイオード（λ1 ） ９ 可変波長レーザーダイオード（λ2 ） １０ 偏光結合器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フェデール ペテルセン ドイツ国、2400 ルーベック、ウィッツ ルベンシュトラッセ ４ (72)発明者 ドールテ ヴェデキント ドイツ国、2400 ルーベック、ブルーヒ ャシュトラッセ ４ (56)参考文献 特開 平４−17379（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−47091（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−239238（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−82582（ＪＰ，Ａ) Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．77［２，３ ］（1990）ｐ．221−225 Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ｂ ３ ［１］（1986）ｐ．140−148 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30 G02F 1/35 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【請求項１】 二つのミラー（３，４）の間の一つの結
晶（５）のみを内蔵する共振器（２）を有し、また、励
起光源（７）を有するレーザーであって、レーザー活性媒質に入射する 励起された光と結晶（５）
内に含有されたレーザー活性媒質とが、レーザー活性媒
質に入射する励起された光の大部分が吸収されるが完全
には吸収されないように結晶（５）の長さに整合し、位
相整合手段がレーザーの基本波とレーザー活性媒質に入
射する励起された光との結晶内における周波数混合のた
めに具備されていることを特徴とするレーザー。 - 【請求項２】 位相整合手段が、結晶（５）の位置を調
節する手段及びまたは結晶（５）を調質する手段（６）
を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザー。 - 【請求項３】 結晶（５）が複屈折の線形結晶、例え
ば、ＡＬ３（ＢＯ３）４またはＬｉＮｂＯ３であり、レ
ーザー活性媒質として、例えば、Ｎｄ，Ｅｒ，Ｈｏ，Ｔ
ｍを含有していることを特徴とする請求項１または２に
記載のレーザー。 - 【請求項４】 両方のミラーがレーザーの基本波長に対
し高反射性であり、一つのミラー（３）が入力ミラーと
してレーザー活性媒質に入射する励起された光に対し透
過性であるように設計され、ほかのミラーが出力ミラー
として混合された周波数に対し透過性であることを特徴
とする請求項１〜３のいずれかの請求項に記載のレーザ
ー。 - 【請求項５】 励起光源（７）がレーザーダイオードと
して設計されていることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれかの請求項に記載のレーザー。 - 【請求項６】 励起光源が、一定周波数の第１レーザー
ダイオード（８）と可変周波数の第２レーザーダイオー
ド（９）とを有し、両方のレーザーダイオード（８，
９）の光が結晶（５）へ結合されていることを特徴とす
る請求項１〜５項のいずれかの請求項に記載のレーザ
ー。 - 【請求項７】 両方のレーザーダイオード（８，９）の
光が偏光結合器（１０）と入力ミラー（３）とを介して
結晶へ結合されていることを特徴とする請求項６に記載
のレーザー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4118819A DE4118819A1 (de) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | Laser |
| DE4118819.5 | 1991-06-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05183222A JPH05183222A (ja) | 1993-07-23 |
| JP3209795B2 true JP3209795B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=6433456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16985092A Expired - Fee Related JP3209795B2 (ja) | 1991-06-07 | 1992-06-05 | レーザー |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5295144A (ja) |
| EP (1) | EP0517266B1 (ja) |
| JP (1) | JP3209795B2 (ja) |
| AT (1) | ATE132302T1 (ja) |
| DE (1) | DE4118819A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5781573A (en) * | 1996-12-05 | 1998-07-14 | Northrop Grumman Corporation | High power solid state laser and method of increasing power using same |
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