JP3222340B2 - 単一縦モードレーザー - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08018—Mode suppression
- H01S3/08022—Longitudinal modes
- H01S3/08031—Single-mode emission
- H01S3/08036—Single-mode emission using intracavity dispersive, polarising or birefringent elements
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
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-
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＮｄ：ＹＡＧレーザーに
関し、特に詳細には、共振器内にエタロンを配して発振
モードを単一縦モード化するレーザーに関するものであ
る。
関し、特に詳細には、共振器内にエタロンを配して発振
モードを単一縦モード化するレーザーに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、Ｎｄ：ＹＡＧつまりネオジウ
ム（Ｎｄ）が添加されたＹＡＧの 0.9μｍ帯の発振を利
用する固体レーザーが種々提供されている。この種のレ
ーザーにおいては、例えば特開平5-218556号公報、同6-
130328号公報、特願平5-289082号明細書等に示されるよ
うに、共振器内にファブリー・ペロー型エタロン（本明
細書における「エタロン」は、すべてこのファブリー・
ペロー型エタロンを指すものである）を配して発振モー
ドを単一縦モード化することも広く行なわれている。
ム（Ｎｄ）が添加されたＹＡＧの 0.9μｍ帯の発振を利
用する固体レーザーが種々提供されている。この種のレ
ーザーにおいては、例えば特開平5-218556号公報、同6-
130328号公報、特願平5-289082号明細書等に示されるよ
うに、共振器内にファブリー・ペロー型エタロン（本明
細書における「エタロン」は、すべてこのファブリー・
ペロー型エタロンを指すものである）を配して発振モー
ドを単一縦モード化することも広く行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにエ
タロンを用いて単一縦モード化を図る従来のＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザーにおいては、良好な単一縦モード性が得られ
るエタロンの条件（すなわちエタロン厚さ、エタロン反
射率、エタロン傾き）および共振器の条件（縦モード間
隔）が不明であったので、ある共振器内に配されて良好
な単一縦モード性が得られたエタロンをそのまま別の共
振器に使用すると、不十分な単一縦モード性しか得られ
ない、といった問題が生じていた。
タロンを用いて単一縦モード化を図る従来のＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザーにおいては、良好な単一縦モード性が得られ
るエタロンの条件（すなわちエタロン厚さ、エタロン反
射率、エタロン傾き）および共振器の条件（縦モード間
隔）が不明であったので、ある共振器内に配されて良好
な単一縦モード性が得られたエタロンをそのまま別の共
振器に使用すると、不十分な単一縦モード性しか得られ
ない、といった問題が生じていた。
【０００４】また、エタロンにより良好な単一縦モード
性を得ても、その一方でビームプロファイルが悪化した
り、出力が低下することがあり、単一縦モード性、ビー
ムプロファイル、出力の３点を同時に満足させるよう
な、エタロンおよび共振器の条件は明らかになっていな
かった。
性を得ても、その一方でビームプロファイルが悪化した
り、出力が低下することがあり、単一縦モード性、ビー
ムプロファイル、出力の３点を同時に満足させるよう
な、エタロンおよび共振器の条件は明らかになっていな
かった。
【０００５】本発明者等の研究によると、エタロン厚
さ、エタロン反射率、エタロン傾きのそれぞれを大きく
すると単一縦モード性は良化するが、ビームプロファイ
ルが悪化し、出力も低下する。反対にエタロン厚さ、エ
タロン反射率、エタロン傾きのそれぞれを小さくすると
ビームプロファイル、出力は良化するが、単一縦モード
性が悪化する。
さ、エタロン反射率、エタロン傾きのそれぞれを大きく
すると単一縦モード性は良化するが、ビームプロファイ
ルが悪化し、出力も低下する。反対にエタロン厚さ、エ
タロン反射率、エタロン傾きのそれぞれを小さくすると
ビームプロファイル、出力は良化するが、単一縦モード
性が悪化する。
【０００６】他方、共振器長を大きくする（つまり共振
器縦モード間隔を小さくする）と単一縦モード性は悪化
し、反対に共振器長を短くすると単一縦モード性は良化
するが、ビームプロファイルおよび出力はさほど共振器
長の影響を受けない。
器縦モード間隔を小さくする）と単一縦モード性は悪化
し、反対に共振器長を短くすると単一縦モード性は良化
するが、ビームプロファイルおよび出力はさほど共振器
長の影響を受けない。
【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、良好で安定した単一縦モード性、良好なビーム
プロファイル、高出力の３点が全て得られる単一縦モー
ドレーザーを提供することを目的とするものである。
であり、良好で安定した単一縦モード性、良好なビーム
プロファイル、高出力の３点が全て得られる単一縦モー
ド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】本発明による単一縦モー
ドレーザーは、前述したようにＮｄ：ＹＡＧの 0.9μｍ
帯の発振を利用した上で、共振器内に配置したエタロン
により発振モードを単一縦モード化する単一縦モードレ
ーザーにおいて、エタロンの共振波長λO から共振器縦
モード間隔Δλｃ分だけずれた波長λ＝λO ±Δλｃに
おけるエタロンの実効反射率をＲN 、共振器光軸に対す
るエタロン光軸の傾きをθとしたとき、 0.6％≦ＲN ≦３％、 0.2°≦θ≦１° の関係を満たすようにエタロン厚さ、エタロン反射率、
エタロン傾き、および共振器縦モード間隔が調整されて
いることを特徴とするものである。
ドレーザーは、前述したようにＮｄ：ＹＡＧの 0.9μｍ
帯の発振を利用した上で、共振器内に配置したエタロン
により発振モードを単一縦モード化する単一縦モードレ
ーザーにおいて、エタロンの共振波長λO から共振器縦
モード間隔Δλｃ分だけずれた波長λ＝λO ±Δλｃに
おけるエタロンの実効反射率をＲN 、共振器光軸に対す
るエタロン光軸の傾きをθとしたとき、 0.6％≦ＲN ≦３％、 0.2°≦θ≦１° の関係を満たすようにエタロン厚さ、エタロン反射率、
エタロン傾き、および共振器縦モード間隔が調整されて
いることを特徴とするものである。
【０００９】なおこれらのエタロン厚さ、エタロン反射
率、エタロン傾き、および共振器縦モード間隔は、 0.8％≦ＲN ≦２％、 0.4°≦θ≦ 0.8° の関係を満たすように調整されるとさらに好ましい。
率、エタロン傾き、および共振器縦モード間隔は、 0.8％≦ＲN ≦２％、 0.4°≦θ≦ 0.8° の関係を満たすように調整されるとさらに好ましい。
【００１０】
【作用および発明の効果】ファブリー・ペロー型エタロ
ンは、光の多重干渉を利用した波長選択素子であり、そ
の実効反射率Ｒeff の波長特性は、図３に曲線ａで示す
ようなものとなる。図示の通りこの実効反射率Ｒeff は
周期的に変化し、波長間隔Δλｅ（ＦＳＲ：Free Spect
ral Range ）毎にＲeff ＝０となるところにエタロン縦
モードが存在することになる。
ンは、光の多重干渉を利用した波長選択素子であり、そ
の実効反射率Ｒeff の波長特性は、図３に曲線ａで示す
ようなものとなる。図示の通りこの実効反射率Ｒeff は
周期的に変化し、波長間隔Δλｅ（ＦＳＲ：Free Spect
ral Range ）毎にＲeff ＝０となるところにエタロン縦
モードが存在することになる。
【００１１】一方、同図に曲線ｂで示すのはＮｄ：ＹＡ
Ｇのゲインスペクトルである。一般に共振器縦モード
は、このゲインスペクトル中の発振可能な波長幅Ｗ内に
複数存在するので、エタロンが用いられなければレーザ
ーは多重縦モード発振する。それに対して共振器内にエ
タロンが挿入されると、エタロンの実効反射率Ｒeff に
より、共振器の各縦モードが感じる損失が変調を受け、
上記波長幅Ｗ内に存在する複数の共振器縦モードのう
ち、最も損失が低いものだけが発振する。
Ｇのゲインスペクトルである。一般に共振器縦モード
は、このゲインスペクトル中の発振可能な波長幅Ｗ内に
複数存在するので、エタロンが用いられなければレーザ
ーは多重縦モード発振する。それに対して共振器内にエ
タロンが挿入されると、エタロンの実効反射率Ｒeff に
より、共振器の各縦モードが感じる損失が変調を受け、
上記波長幅Ｗ内に存在する複数の共振器縦モードのう
ち、最も損失が低いものだけが発振する。
【００１２】以上のようにしてエタロンにより単一縦モ
ード化がなされるが、従来は、エタロンの実効反射率Ｒ
eff による損失変調や、エタロンの傾きをどのようにす
れば、良好で安定した単一縦モード性、良好なビームプ
ロファイル、高出力の３点が全て満足されるのか不明で
あった。
ード化がなされるが、従来は、エタロンの実効反射率Ｒ
eff による損失変調や、エタロンの傾きをどのようにす
れば、良好で安定した単一縦モード性、良好なビームプ
ロファイル、高出力の３点が全て満足されるのか不明で
あった。
【００１３】本発明者等は、この点を明らかにすべく鋭
意研究した結果、エタロンの共振波長λO から共振器縦
モード間隔Δλｃ分だけずれた波長λ＝λO ±Δλｃに
おけるエタロンの実効反射率ＲN （図３参照）をある特
定の範囲に収めることにより適度な損失変調を与え、ま
たエタロンの傾きθもある特定の範囲に収めることによ
り、上記の３点が全て満足されることを見出した。この
実効反射率ＲN とエタロン光軸の傾きθの特定の範囲
は、具体的に、前述した 0.6％≦ＲN ≦３％（より好ま
しくは 0.8％≦ＲN ≦２％）、 0.2°≦θ≦１°（より
好ましくは 0.4°≦θ≦ 0.8°）である。
意研究した結果、エタロンの共振波長λO から共振器縦
モード間隔Δλｃ分だけずれた波長λ＝λO ±Δλｃに
おけるエタロンの実効反射率ＲN （図３参照）をある特
定の範囲に収めることにより適度な損失変調を与え、ま
たエタロンの傾きθもある特定の範囲に収めることによ
り、上記の３点が全て満足されることを見出した。この
実効反射率ＲN とエタロン光軸の傾きθの特定の範囲
は、具体的に、前述した 0.6％≦ＲN ≦３％（より好ま
しくは 0.8％≦ＲN ≦２％）、 0.2°≦θ≦１°（より
好ましくは 0.4°≦θ≦ 0.8°）である。
【００１４】ここで、上記エタロンの実効反射率ＲN の
求め方を説明する。まず、一般にエタロンの実効反射率
Ｒeff は、エアリーの公式（Airy’s Formulae ）よ
り、
求め方を説明する。まず、一般にエタロンの実効反射率
Ｒeff は、エアリーの公式（Airy’s Formulae ）よ
り、
【００１５】
【数１】
【００１６】となる。ここで Ｒ ：エタロンのコート反射率 ｎe ：エタロンの屈折率 ｌe ：エタロンの厚さ λ ：光の波長 である。
【００１７】またこのエタロンの縦モード間隔Δλｅ
は、発振波長をλO とすると、 Δλｅ＝λO 2 ／（２ｎe ｌe ） ……(2) である。
は、発振波長をλO とすると、 Δλｅ＝λO 2 ／（２ｎe ｌe ） ……(2) である。
【００１８】次に共振器縦モード間隔Δλｃを求める。
共振器内に屈折率ｎ1 、ｎ2 、ｎ3、ｎ4 、……の媒質
（空気も含む）が並んでいて、それらの厚さがそれぞれ
ｌ1、ｌ2 、ｌ3 、ｌ4 、……であるとすると、共振器
光路長Ｌopt は、
共振器内に屈折率ｎ1 、ｎ2 、ｎ3、ｎ4 、……の媒質
（空気も含む）が並んでいて、それらの厚さがそれぞれ
ｌ1、ｌ2 、ｌ3 、ｌ4 、……であるとすると、共振器
光路長Ｌopt は、
【００１９】
【数２】
【００２０】となり、共振器縦モード間隔Δλｃは、 Δλｃ＝λO 2 ／２Ｌopt ……(4) となる。
【００２１】以上の(1) 、(2) および(4) 式より、エタ
ロンの共振波長λO から共振器縦モード間隔Δλｃ分だ
けずれた波長λ＝λO ±Δλｃにおけるエタロンの実効
反射率ＲN は、一部近似を適用して、
ロンの共振波長λO から共振器縦モード間隔Δλｃ分だ
けずれた波長λ＝λO ±Δλｃにおけるエタロンの実効
反射率ＲN は、一部近似を適用して、
【００２２】
【数３】
【００２３】となる。
【００２４】次に、上に記した実効反射率ＲN とエタロ
ン光軸の傾きθの数値範囲の根拠について詳しく説明す
る。
ン光軸の傾きθの数値範囲の根拠について詳しく説明す
る。
【００２５】（ａ）単一縦モード性 ファブリー・ペロー型エタロンにより単一縦モード化を
図るＮｄ：ＹＡＧレーザーにおいて、共振器温度を連続
的に10°Ｃ変化させ、そのうち単一縦モード発振する温
度領域の割合を％で表示し、これを単一縦モード性の指
標とする。この指標は、エタロンの実効反射率ＲN と傾
きθに応じて、基本的に図４のように変化する。
図るＮｄ：ＹＡＧレーザーにおいて、共振器温度を連続
的に10°Ｃ変化させ、そのうち単一縦モード発振する温
度領域の割合を％で表示し、これを単一縦モード性の指
標とする。この指標は、エタロンの実効反射率ＲN と傾
きθに応じて、基本的に図４のように変化する。
【００２６】（ｂ）出力 ＡＲ（無反射）コートを施したエタロン（ＲN ＝０）を
θ≒０°で共振器内に挿入したときのレーザー出力を10
0 ％とし、それに対してエタロンの実効反射率ＲN と傾
きθを種々に変えた際のレーザー出力の比を調べた。こ
のレーザー出力の変化の様子を図５に示す。なおこの特
性は、共振器長を一定とした場合のものである。
θ≒０°で共振器内に挿入したときのレーザー出力を10
0 ％とし、それに対してエタロンの実効反射率ＲN と傾
きθを種々に変えた際のレーザー出力の比を調べた。こ
のレーザー出力の変化の様子を図５に示す。なおこの特
性は、共振器長を一定とした場合のものである。
【００２７】（ｃ）ビーム品質 ビーム品質をＭ2 値で示すと、その値はエタロンの実効
反射率ＲN と傾きθに応じて、基本的に図６のように変
化する。なおこの特性も、共振器長を一定とした場合の
ものである。
反射率ＲN と傾きθに応じて、基本的に図６のように変
化する。なおこの特性も、共振器長を一定とした場合の
ものである。
【００２８】上の図４、５および６の特性から、単一縦
モード性、出力およびビーム品質に関する任意の仕様に
対して、エタロンの実効反射率ＲN と傾きθをどのよう
な範囲内に設定すれば良いかが分かる。例えば、 単一縦モード性≧80％ 出力≧30％ Ｍ2 ≦1.2 のように比較的緩い仕様は、図７の斜線部の範囲にエタ
ロンの実効反射率ＲN および傾きθを設定すれば達成さ
れ、この場合は 0.6％≦ＲN ≦３％でかつ 0.2°≦θ≦
１°である。
モード性、出力およびビーム品質に関する任意の仕様に
対して、エタロンの実効反射率ＲN と傾きθをどのよう
な範囲内に設定すれば良いかが分かる。例えば、 単一縦モード性≧80％ 出力≧30％ Ｍ2 ≦1.2 のように比較的緩い仕様は、図７の斜線部の範囲にエタ
ロンの実効反射率ＲN および傾きθを設定すれば達成さ
れ、この場合は 0.6％≦ＲN ≦３％でかつ 0.2°≦θ≦
１°である。
【００２９】他方、例えば、 単一縦モード性≧100 ％ 出力≧50％ Ｍ2 ≦1.05 のように比較的厳しい仕様は、図８の斜線部の範囲にエ
タロンの実効反射率ＲNと傾きθを設定すれば達成さ
れ、この場合は 0.8％≦ＲN ≦２％で、かつ 0.4°≦θ
≦ 0.8°である。
タロンの実効反射率ＲNと傾きθを設定すれば達成さ
れ、この場合は 0.8％≦ＲN ≦２％で、かつ 0.4°≦θ
≦ 0.8°である。
【００３０】
【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。図１は、本発明の第１実施例による単
一縦モードレーザーを示すものである。この単一縦モー
ドレーザーは一例としてレーザーダイオードポンピング
固体レーザーであり、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と、発散光である上記
レーザービーム10を集束させる集光レンズ12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（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）13と、このＮｄ：Ｙ
ＡＧ結晶13の前方側（図中右方側）に配された共振器ミ
ラー14と、この共振器ミラー14とＮｄ：ＹＡＧ結晶13と
の間に配された石英からなるエタロン15と、同じく共振
器ミラー14とＮｄ：ＹＡＧ結晶13との間に配された非線
形光学結晶であるＫＮｂＯ3 結晶16とからなる。
詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例による単
一縦モードレーザーを示すものである。この単一縦モー
ドレーザーは一例としてレーザーダイオードポンピング
固体レーザーであり、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と、発散光である上記
レーザービーム10を集束させる集光レンズ12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（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）13と、このＮｄ：Ｙ
ＡＧ結晶13の前方側（図中右方側）に配された共振器ミ
ラー14と、この共振器ミラー14とＮｄ：ＹＡＧ結晶13と
の間に配された石英からなるエタロン15と、同じく共振
器ミラー14とＮｄ：ＹＡＧ結晶13との間に配された非線
形光学結晶であるＫＮｂＯ3 結晶16とからなる。
【００３１】以上の各要素は、図示しない共通の筐体に
マウントされて一体化されている。また、後述するよう
にＮｄ：ＹＡＧ結晶13と共振器ミラー14とで構成される
共振器の部分および半導体レーザー11は、図示しないペ
ルチェ素子と温調回路とにより所定温度に保たれる。
マウントされて一体化されている。また、後述するよう
にＮｄ：ＹＡＧ結晶13と共振器ミラー14とで構成される
共振器の部分および半導体レーザー11は、図示しないペ
ルチェ素子と温調回路とにより所定温度に保たれる。
【００３２】半導体レーザー11としては、波長809 ｎｍ
のレーザービーム10を発するものが用いられている。Ｎ
ｄ：ＹＡＧ結晶13は入射したレーザービーム10によって
ネオジウムイオンが励起されることにより、波長946.2
ｎｍのレーザービーム17を発する。このレーザービーム
17はＫＮｂＯ3 結晶16に入射して、波長が１／２つまり
473.1ｎｍの第２高調波18に変換される。
のレーザービーム10を発するものが用いられている。Ｎ
ｄ：ＹＡＧ結晶13は入射したレーザービーム10によって
ネオジウムイオンが励起されることにより、波長946.2
ｎｍのレーザービーム17を発する。このレーザービーム
17はＫＮｂＯ3 結晶16に入射して、波長が１／２つまり
473.1ｎｍの第２高調波18に変換される。
【００３３】ここでＮｄ：ＹＡＧ結晶13の両端面13ａお
よび13ｂと、ＫＮｂＯ3 結晶16の両端面16ａおよび16ｂ
と、エタロン15の両端面15ａおよび15ｂと、共振器ミラ
ー14のミラー面14ａおよび光出射端面14ｂは適宜のコー
ティングが施されて、以上挙げた波長、並びにＮｄ：Ｙ
ＡＧ結晶13の別の発振線1064ｎｍ、1300ｎｍに対して反
射率あるいは透過率が下の（表１）の通りとなるように
調整されている。なおこの表中、Ｒは反射率を、Ｔは透
過率を示しており、それらの数値の単位は％である。
よび13ｂと、ＫＮｂＯ3 結晶16の両端面16ａおよび16ｂ
と、エタロン15の両端面15ａおよび15ｂと、共振器ミラ
ー14のミラー面14ａおよび光出射端面14ｂは適宜のコー
ティングが施されて、以上挙げた波長、並びにＮｄ：Ｙ
ＡＧ結晶13の別の発振線1064ｎｍ、1300ｎｍに対して反
射率あるいは透過率が下の（表１）の通りとなるように
調整されている。なおこの表中、Ｒは反射率を、Ｔは透
過率を示しており、それらの数値の単位は％である。
【００３４】
【表１】
【００３５】上記の構成においては、波長946.2 ｎｍの
レーザービーム17がＮｄ：ＹＡＧ結晶13の端面13ａと共
振器ミラー14のミラー面14ａとの間で共振し、このレー
ザービーム17は先に詳しく説明した通りのエタロン15の
作用により単一縦モード化される。したがって第２高調
波18も単一縦モード化され、この第２高調波18は共振器
ミラー14の光出射端面14ｂから出射する。
レーザービーム17がＮｄ：ＹＡＧ結晶13の端面13ａと共
振器ミラー14のミラー面14ａとの間で共振し、このレー
ザービーム17は先に詳しく説明した通りのエタロン15の
作用により単一縦モード化される。したがって第２高調
波18も単一縦モード化され、この第２高調波18は共振器
ミラー14の光出射端面14ｂから出射する。
【００３６】本例において、共振器内に位置するＮｄ：
ＹＡＧ結晶13、ＫＮｂＯ3 結晶16およびエタロン15の屈
折率と厚さは、以下の通りである。また共振器長つまり
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13の端面13ａと共振器ミラー14のミラ
ー面14ａとの間の距離は15ｍｍである。
ＹＡＧ結晶13、ＫＮｂＯ3 結晶16およびエタロン15の屈
折率と厚さは、以下の通りである。また共振器長つまり
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13の端面13ａと共振器ミラー14のミラ
ー面14ａとの間の距離は15ｍｍである。
【００３７】 また、共振器内にある空気の屈折率は１とすると、共振
器光路長Ｌopt は前述の(3) 式よりＬopt ＝18.7ｍｍと
なり、これを基に共振器縦モード間隔Δλｃは(4) 式よ
りΔλｃ＝0.024 ｎｍとなる。またエタロン縦モード間
隔Δλｅは(2)式よりΔλｅ＝0.8 ｎｍとなる。
器光路長Ｌopt は前述の(3) 式よりＬopt ＝18.7ｍｍと
なり、これを基に共振器縦モード間隔Δλｃは(4) 式よ
りΔλｃ＝0.024 ｎｍとなる。またエタロン縦モード間
隔Δλｅは(2)式よりΔλｅ＝0.8 ｎｍとなる。
【００３８】上記の各数値に基づくと、エタロン15の共
振波長λO （＝946.2 ｎｍ）から共振器縦モード間隔Δ
λｃ（＝0.024 ｎｍ）分だけずれた波長λ＝λO ±Δλ
ｃにおけるエタロン15の実効反射率ＲN は、先の(5) 式
よりＲN ＝1.87％となる。一方エタロン15は、その光軸
が共振器光軸に対してθ＝0.4 °傾くように配設されて
いる。以上の通り本実施例では、前述した 0.6％≦ＲN
≦３％および 0.2°≦θ≦１°の関係が満足されてお
り、さらには、より好ましい 0.8％≦ＲN ≦２％および
0.4°≦θ≦ 0.8°の関係も満足されている。
振波長λO （＝946.2 ｎｍ）から共振器縦モード間隔Δ
λｃ（＝0.024 ｎｍ）分だけずれた波長λ＝λO ±Δλ
ｃにおけるエタロン15の実効反射率ＲN は、先の(5) 式
よりＲN ＝1.87％となる。一方エタロン15は、その光軸
が共振器光軸に対してθ＝0.4 °傾くように配設されて
いる。以上の通り本実施例では、前述した 0.6％≦ＲN
≦３％および 0.2°≦θ≦１°の関係が満足されてお
り、さらには、より好ましい 0.8％≦ＲN ≦２％および
0.4°≦θ≦ 0.8°の関係も満足されている。
【００３９】以上の構成を有するこの第１実施例の単一
縦モードレーザーにおいては、半導体レーザー11の出力
が300 ｍＷのとき、安定に単一縦モード発振した出力５
ｍＷの第２高調波18が得られた。またこの第２高調波18
はＴＥＭ00モードで、かつほぼ理想的なガウスビームで
あった。
縦モードレーザーにおいては、半導体レーザー11の出力
が300 ｍＷのとき、安定に単一縦モード発振した出力５
ｍＷの第２高調波18が得られた。またこの第２高調波18
はＴＥＭ00モードで、かつほぼ理想的なガウスビームで
あった。
【００４０】次に図２を参照して、本発明の第２実施例
について説明する。なおこの図２において、図１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。
について説明する。なおこの図２において、図１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。
【００４１】この第２実施例の単一縦モードレーザーは
第１実施例の装置と比べると、基本的に、石英からなる
エタロン15に代えて方解石からなるエタロン25が用いら
れ、ＫＮｂＯ3 結晶16に代えて周期ドメイン反転構造を
有するＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3結晶（ＭｇＯがドープされ
たＬｉＮｂＯ3 結晶）26が用いられている点のみが異な
る。この構成においてもエタロン25の作用により、波長
946.2 ｎｍの単一縦モードのレーザービーム17が得られ
る。そしてこのレーザービーム17は、非線形光学結晶で
あるＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3 結晶26により、波長が１／２
すなわち473.1ｎｍの第２高調波18に変換される。
第１実施例の装置と比べると、基本的に、石英からなる
エタロン15に代えて方解石からなるエタロン25が用いら
れ、ＫＮｂＯ3 結晶16に代えて周期ドメイン反転構造を
有するＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3結晶（ＭｇＯがドープされ
たＬｉＮｂＯ3 結晶）26が用いられている点のみが異な
る。この構成においてもエタロン25の作用により、波長
946.2 ｎｍの単一縦モードのレーザービーム17が得られ
る。そしてこのレーザービーム17は、非線形光学結晶で
あるＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3 結晶26により、波長が１／２
すなわち473.1ｎｍの第２高調波18に変換される。
【００４２】この第２実施例において、共振器内に位置
するＮｄ：ＹＡＧ結晶13、ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3 結晶26
およびエタロン25の屈折率と厚さは、以下の通りであ
る。また共振器長つまりＮｄ：ＹＡＧ結晶13の端面13ａ
と共振器ミラー14のミラー面14ａとの間の距離は10ｍｍ
である。
するＮｄ：ＹＡＧ結晶13、ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3 結晶26
およびエタロン25の屈折率と厚さは、以下の通りであ
る。また共振器長つまりＮｄ：ＹＡＧ結晶13の端面13ａ
と共振器ミラー14のミラー面14ａとの間の距離は10ｍｍ
である。
【００４３】 また各光学素子のコート特性は、エタロン25の両端面25
ａおよび25ｂのコート特性が下記の通りである以外、第
１実施例におけるものと同様とされている（ＭｇＯ：Ｌ
ｉＮｂＯ3 結晶26の両端面26ａおよび26ｂのコート特性
は、ＫＮｂＯ3結晶16の両端面16ａおよび16ｂのコート
特性と同じである）。
ａおよび25ｂのコート特性が下記の通りである以外、第
１実施例におけるものと同様とされている（ＭｇＯ：Ｌ
ｉＮｂＯ3 結晶26の両端面26ａおよび26ｂのコート特性
は、ＫＮｂＯ3結晶16の両端面16ａおよび16ｂのコート
特性と同じである）。
【００４４】 この場合も第１実施例と同様にして求めると、共振器光
路長Ｌopt ＝13.6ｍｍ、共振器縦モード間隔Δλｃ＝0.
033 ｎｍ、エタロン縦モード間隔Δλｅ＝0.8ｎｍとな
る。
路長Ｌopt ＝13.6ｍｍ、共振器縦モード間隔Δλｃ＝0.
033 ｎｍ、エタロン縦モード間隔Δλｅ＝0.8ｎｍとな
る。
【００４５】上記の各数値に基づくと、エタロン25の共
振波長λO （＝946.2 ｎｍ）から共振器縦モード間隔Δ
λｃ（＝0.033 ｎｍ）分だけずれた波長λ＝λO ±Δλ
ｃにおけるエタロン25の実効反射率ＲN は、先の(5) 式
よりＲN ＝1.02％となる。一方エタロン25は、その光軸
が共振器光軸に対してθ＝0.6 °傾くように配設されて
いる。以上の通り本実施例でも、前述した 0.6％≦ＲN
≦３％および 0.2°≦θ≦１°の関係が満足されてお
り、さらには、より好ましい 0.8％≦ＲN ≦２％および
0.4°≦θ≦ 0.8°の関係も満足されている。
振波長λO （＝946.2 ｎｍ）から共振器縦モード間隔Δ
λｃ（＝0.033 ｎｍ）分だけずれた波長λ＝λO ±Δλ
ｃにおけるエタロン25の実効反射率ＲN は、先の(5) 式
よりＲN ＝1.02％となる。一方エタロン25は、その光軸
が共振器光軸に対してθ＝0.6 °傾くように配設されて
いる。以上の通り本実施例でも、前述した 0.6％≦ＲN
≦３％および 0.2°≦θ≦１°の関係が満足されてお
り、さらには、より好ましい 0.8％≦ＲN ≦２％および
0.4°≦θ≦ 0.8°の関係も満足されている。
【００４６】以上の構成を有するこの第２実施例の単一
縦モードレーザーにおいては、半導体レーザー11の出力
が300 ｍＷのとき、安定に単一縦モード発振した出力20
ｍＷの第２高調波18が得られた。またこの第２高調波18
はＴＥＭ00モードで、かつほぼ理想的なガウスビームで
あった。なお、本実施例で用いられているＭｇＯ：Ｌｉ
ＮｂＯ3 結晶26は、ＫＮｂＯ3 結晶にみられるようなウ
ォークオフ効果がないので、より良質のビームが得られ
る。
縦モードレーザーにおいては、半導体レーザー11の出力
が300 ｍＷのとき、安定に単一縦モード発振した出力20
ｍＷの第２高調波18が得られた。またこの第２高調波18
はＴＥＭ00モードで、かつほぼ理想的なガウスビームで
あった。なお、本実施例で用いられているＭｇＯ：Ｌｉ
ＮｂＯ3 結晶26は、ＫＮｂＯ3 結晶にみられるようなウ
ォークオフ効果がないので、より良質のビームが得られ
る。
【００４７】そしてこの第２実施例において、エタロン
25は複屈折性を有する方解石から形成されて、偏光制御
機能を有するものとなっている。そこでこのエタロン25
により、レーザービーム17の直線偏光の向きをＭｇＯ：
ＬｉＮｂＯ3 結晶26のｃ軸方向と一致させることによ
り、基本波であるこのレーザービーム17が効率良く第２
高調波18に変換されるようになる。
25は複屈折性を有する方解石から形成されて、偏光制御
機能を有するものとなっている。そこでこのエタロン25
により、レーザービーム17の直線偏光の向きをＭｇＯ：
ＬｉＮｂＯ3 結晶26のｃ軸方向と一致させることによ
り、基本波であるこのレーザービーム17が効率良く第２
高調波18に変換されるようになる。
【図１】本発明の第１実施例による単一縦モードレーザ
ーを示す側面図
ーを示す側面図
【図２】本発明の第２実施例による単一縦モードレーザ
ーを示す側面図
ーを示す側面図
【図３】エタロンの実効反射率と、エタロン縦モード
と、共振器縦モードとの関係を示す説明図
と、共振器縦モードとの関係を示す説明図
【図４】Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの単一縦モード性が、エ
タロンの実効反射率ＲN と傾きθに応じて変化する様子
を示すグラフ
タロンの実効反射率ＲN と傾きθに応じて変化する様子
を示すグラフ
【図５】Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの出力が、エタロンの実
効反射率ＲN と傾きθに応じて変化する様子を示すグラ
フ
効反射率ＲN と傾きθに応じて変化する様子を示すグラ
フ
【図６】Ｎｄ：ＹＡＧレーザーのビーム品質が、エタロ
ンの実効反射率ＲN と傾きθに応じて変化する様子を示
すグラフ
ンの実効反射率ＲN と傾きθに応じて変化する様子を示
すグラフ
【図７】エタロンの実効反射率ＲN と傾きθの好ましい
範囲を示すグラフ
範囲を示すグラフ
【図８】エタロンの実効反射率ＲN と傾きθのさらに好
ましい範囲を示すグラフ
ましい範囲を示すグラフ
10 レーザービーム（ポンピング光） 11 半導体レーザー 12 集光レンズ 13 Ｎｄ：ＹＡＧ結晶 14 共振器ミラー 15 石英エタロン 16 ＫＮｂＯ3 結晶 17 固体レーザービーム 18 第２高調波 25 方解石エタロン 26 ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3 結晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−204595（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−140706（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−25087（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−189783（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−198870（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−80980（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−276684（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−102564（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−263785（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−218556（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30 G02F 1/37
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｎｄ：ＹＡＧをレーザー媒質として用い
て 0.9μｍ帯で発振し、共振器内に配置されたファブリ
ー・ペロー型エタロンにより発振モードを単一縦モード
化する単一縦モードレーザーにおいて、 エタロンの共振波長λO から共振器縦モード間隔Δλｃ
分だけずれた波長λ＝λO ±Δλｃにおけるエタロンの
実効反射率をＲN 、共振器光軸に対するエタロン光軸の
傾きをθとしたとき、 0.6％≦ＲN ≦３％、 0.2°≦θ≦１° の関係を満たすようにエタロン厚さ、エタロン反射率、
エタロン傾き、および共振器縦モード間隔が調整されて
いることを特徴とする単一縦モードレーザー。 - 【請求項２】 前記実効反射率をＲN 、共振器光軸に対
するエタロン光軸の傾きをθとしたとき、 0.8％≦ＲN ≦２％、 0.4°≦θ≦ 0.8° の関係を満たすようにエタロン厚さ、エタロン反射率、
エタロン傾き、および共振器縦モード間隔が調整されて
いることを特徴とする請求項１記載の単一縦モードレー
ザー。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32624694A JP3222340B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 単一縦モードレーザー |
| US08/578,951 US5657341A (en) | 1994-12-27 | 1995-12-27 | Single longitudinal mode laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32624694A JP3222340B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 単一縦モードレーザー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08186316A JPH08186316A (ja) | 1996-07-16 |
| JP3222340B2 true JP3222340B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=18185633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32624694A Expired - Fee Related JP3222340B2 (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 単一縦モードレーザー |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5657341A (ja) |
| JP (1) | JP3222340B2 (ja) |
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| JP3330487B2 (ja) * | 1996-03-21 | 2002-09-30 | 富士写真フイルム株式会社 | レーザー装置 |
| JPH104232A (ja) * | 1996-06-18 | 1998-01-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | エタロンおよび単一縦モードレーザー |
| US6295305B1 (en) | 1998-07-13 | 2001-09-25 | Hitachi Metals, Ltd. | Second harmonic, single-mode laser |
| US6320894B1 (en) | 1999-02-04 | 2001-11-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | High energy Q-switched 0.9 μm laser |
| JP2000269573A (ja) | 1999-03-16 | 2000-09-29 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体レーザー |
| US6724486B1 (en) | 1999-04-28 | 2004-04-20 | Zygo Corporation | Helium- Neon laser light source generating two harmonically related, single- frequency wavelengths for use in displacement and dispersion measuring interferometry |
| JP2000315833A (ja) | 1999-04-30 | 2000-11-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | 単一縦モード固体レーザー |
| US6614584B1 (en) | 2000-02-25 | 2003-09-02 | Lambda Physik Ag | Laser frequency converter with automatic phase matching adjustment |
| DE10018778A1 (de) * | 2000-04-15 | 2001-10-18 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Verfahren und Anordnung zur Selbstkalibrierung eines diodengepumpten Festkörperlasers, insbesondere eines durchstimmbaren, diodengepumpten Festkörperlasers |
| US6608852B2 (en) | 2000-08-25 | 2003-08-19 | Lameda Physik Ag | Gain module for diode-pumped solid state laser and amplifier |
| JP2006294880A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Shimadzu Corp | 固体レーザ装置 |
| JP4763337B2 (ja) * | 2005-05-09 | 2011-08-31 | 株式会社島津製作所 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
| US7742509B2 (en) * | 2008-09-25 | 2010-06-22 | Photop Technologies | Single-longitudinal mode laser with orthogonal-polarization traveling-wave mode |
| US8213470B2 (en) | 2010-11-24 | 2012-07-03 | Photop Technologies, Inc. | Intra-cavity frequency doubled microchip laser operating in TEM00 transverse mode |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5042040A (en) * | 1990-03-30 | 1991-08-20 | At&T Bell Laboratories | Amplitude noise reduction for optically pumped modelocked lasers |
| JPH05218556A (ja) * | 1992-02-04 | 1993-08-27 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体レーザー |
| US5506860A (en) * | 1993-11-18 | 1996-04-09 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Etalon and single-longitudinal-mode laser using the same |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP32624694A patent/JP3222340B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-12-27 US US08/578,951 patent/US5657341A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH08186316A (ja) | 1996-07-16 |
| US5657341A (en) | 1997-08-12 |
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