JP3329066B2 - Laser device - Google Patents
Laser deviceInfo
- Publication number
- JP3329066B2 JP3329066B2 JP10383294A JP10383294A JP3329066B2 JP 3329066 B2 JP3329066 B2 JP 3329066B2 JP 10383294 A JP10383294 A JP 10383294A JP 10383294 A JP10383294 A JP 10383294A JP 3329066 B2 JP3329066 B2 JP 3329066B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- crystal
- light
- laser device
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本願発明は、レーザプリンタ、光
ディスク、光応用計測、レーザディスプレー等のレーザ
光源として用いられるもので、半導体レーザで励起され
る固体レーザ媒質を有し、共振器内部に波長変換素子を
有したレーザ装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used as a laser light source for laser printers, optical disks, optical applied measurement, laser displays, etc., has a solid-state laser medium excited by a semiconductor laser, and has a wavelength inside a resonator. The present invention relates to a laser device having a conversion element.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、2次の非線形光学材料を利用した
波長変換素子(第2次高調波発生(以下SHGと略
す)、光和周波発生、光差周波発生など)を含むレーザ
装置が、光情報処理用(例えば光ディスクプレーヤやレ
ーザプリンタ)光源、各種計測装置用光源、レーザディ
スプレー用光源として盛んに研究されている。2. Description of the Related Art In recent years, a laser device including a wavelength conversion element (second harmonic generation (hereinafter abbreviated as SHG), light sum frequency generation, light difference frequency generation, etc.) using a second-order nonlinear optical material has been developed. It is actively studied as a light source for optical information processing (for example, an optical disk player or a laser printer), a light source for various measuring devices, and a light source for a laser display.
【0003】波長変換素子を含むレーザ装置としては、
以下の2種類に大別する事が出来る。As a laser device including a wavelength conversion element,
It can be roughly divided into the following two types.
【0004】(1)第1の方式はNd:YAGやNd:
YVO4等の固体レーザ媒質を半導体レーザで励起し、
固体レーザ装置の光共振器内に波長変換素子(おもにS
HG素子 Second Harmonic Generator)を配置して第
2次高調波(以下SH波と略す)を発生させる方式で、
内部共振器型波長変換素子が用いられている。(1) The first method uses Nd: YAG or Nd:
A solid-state laser medium such as YVO 4 is excited by a semiconductor laser,
A wavelength conversion element (mainly S
An HG element (Second Harmonic Generator) is arranged to generate the second harmonic (hereinafter abbreviated as SH wave).
An internal resonator type wavelength conversion element is used.
【0005】(2)第2の方式は半導体レーザから出射
された基本波を直接波長変換素子に入射して第2次高調
波を取り出す方式のものであり、外部共振器型の波長変
換素子と導波路型波長変換素子が用いられている。(2) The second method is a method in which a fundamental wave emitted from a semiconductor laser is directly incident on a wavelength conversion element to extract a second harmonic, and an external resonator type wavelength conversion element is used. A waveguide type wavelength conversion element is used.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の第1の方式は、
比較的簡単に波長変換を行うことが出来る。また、レー
ザディスプレーの光源としては1W〜数Wの光パワーが
必要であるが、内部共振器型のSHG素子では比較的容
易にその程度の大パワー出力を得ることができる。しか
し、従来のNd系固体レーザ媒質では基本波の発振波長
が1.06μm付近であり、そのSH光は0.53μm付
近の緑色光となり、より短波長のSH光を得ることが出
来ない。Nd:YAG結晶は0.946μmでレーザ発
振可能であるが、発振効率が1.06μmの場合に比べ
て約1桁程度低い。さらに発振効率が結晶温度に大きく
依存するという課題がある。A first conventional method is as follows.
Wavelength conversion can be performed relatively easily. Further, a light source of a laser display requires an optical power of 1 W to several W, but a large power output can be obtained relatively easily with an internal resonator type SHG element. However, in the conventional Nd-based solid-state laser medium, the oscillation wavelength of the fundamental wave is around 1.06 μm, and the SH light becomes green light around 0.53 μm, so that it is impossible to obtain SH light of a shorter wavelength. The Nd: YAG crystal is capable of laser oscillation at 0.946 μm, but its oscillation efficiency is about one digit lower than that at 1.06 μm. Further, there is a problem that the oscillation efficiency greatly depends on the crystal temperature.
【0007】近年、Crを活性イオンとするCr:Li
CaAlF6(以下LiCAFと略す)、Cr:LiS
rAlF6(以下LiSAFと略す)等のレーザ媒質は
半導体レーザ励起により0.7μm〜1.0μmの波長範
囲で効率よく発振することが報告されている。しかしこ
れらのレーザ結晶を内部共振器型波長変換素子に利用す
る場合、発振波長を複屈折フィルターやグレーティング
で選択する必要があり光共振器の構成が複雑になるとい
う課題がある。また、これらはフッ化物結晶であり、空
気中の水分と反応したり結晶成長が困難である等の課題
がある。さらにこれらの酸化物やフッ化物の蛍光寿命は
100μsec程度であるのでレーザ光を直接変調する
場合10kHz程度でしか変調出来ない。光ディスクプ
レーヤー等の記録光源として用いるにためには少なくと
も数MHz以上に光を変調する必要があり、従って電気
光学効果や音響光学効果を利用した外部光変調器が新た
に必要になるという課題がある。In recent years, Cr: Li using Cr as an active ion
CaAlF 6 (hereinafter abbreviated as LiCAF), Cr: LiS
It has been reported that a laser medium such as rAlF 6 (hereinafter abbreviated as LiSAF) oscillates efficiently in a wavelength range of 0.7 μm to 1.0 μm when excited by a semiconductor laser. However, when these laser crystals are used for an internal resonator type wavelength conversion element, it is necessary to select an oscillation wavelength with a birefringent filter or a grating, and there is a problem that the configuration of the optical resonator becomes complicated. Further, these are fluoride crystals, and have problems such as reaction with moisture in the air and difficulty in crystal growth. Further, since the fluorescence lifetime of these oxides and fluorides is about 100 μsec, laser light can be directly modulated only at about 10 kHz. In order to use it as a recording light source for an optical disc player or the like, it is necessary to modulate light to at least several MHz or more, and therefore, there is a problem that an external optical modulator utilizing an electro-optic effect or an acousto-optic effect is newly required. .
【0008】半導体レーザを用いた内部共振器型波長変
換素子も提案されている(例えばHarold D. et al.:IEE
E J.Quantum Electonics Vol.QE6 (1970) pp356-36
0)。しかし通常の半導体レーザ光は狭い導波路(0.
1μm×数μm角の断面)から光が出射され、出射された
光は大きな広がり角を持つ。このため半導体レーザチッ
プの外にレンズや出力ミラーを設置しても、出力ミラー
で反射された光の数十%しか半導体レーザの導波路内に
戻らず、光共振器内の基本波強度を大きくできない。従
って高効率の波長変換素子を備えたレーザ装置を実現す
ることが出来ないという課題がある。An internal resonator type wavelength conversion device using a semiconductor laser has also been proposed (for example, Harold D. et al .: IEE).
E J. Quantum Electronics Vol.QE6 (1970) pp356-36
0). However, ordinary semiconductor laser light has a narrow waveguide (0.
Light is emitted from a section of 1 μm × several μm square), and the emitted light has a large spread angle. Therefore, even if a lens or an output mirror is installed outside the semiconductor laser chip, only tens of percent of the light reflected by the output mirror returns to the semiconductor laser waveguide, and the fundamental wave intensity in the optical resonator increases. Can not. Therefore, there is a problem that a laser device having a high-efficiency wavelength conversion element cannot be realized.
【0009】第2の方式では、半導体レーザ光の波長を
直接波長変換するため0.4μm帯のSH光を得ること
が出来る。さらにCdZnSe、ZnSe、ZnMgS
Se系等のII−VI族半導体レーザの光を基本波とするこ
とにより波長0.3μm以下のSH光を得ることが出来
る。しかし、外部共振器型波長変換素子では半導体レー
ザの波長と光共振器の共振波長を一致させるため複雑な
波長制御技術が必要となるという課題がある。さらに波
長変換用結晶自体を光共振器とする場合は(例えばW.Le
nth et al.:Proceedings of SPIE Vol.1219 (1990) pp2
1-29、特開平4-335586号公報等)結晶端面に高精度の曲
面加工が必要となりレーザ装置が著しく高価なものとな
るという課題がある。In the second method, 0.4 μm band SH light can be obtained because the wavelength of the semiconductor laser light is directly converted. Further, CdZnSe, ZnSe, ZnMgS
SH light having a wavelength of 0.3 μm or less can be obtained by using light of a II-VI group semiconductor laser such as a Se-based laser as a fundamental wave. However, the external resonator type wavelength conversion element has a problem that a complicated wavelength control technique is required to make the wavelength of the semiconductor laser coincide with the resonance wavelength of the optical resonator. Further, when the wavelength conversion crystal itself is used as an optical resonator (for example, W. Le
nth et al .: Proceedings of SPIE Vol.1219 (1990) pp2
1-29, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-335586, etc.) There is a problem that a high-precision curved surface processing is required for the crystal end face, and the laser device becomes extremely expensive.
【0010】導波路型波長変換素子では、断面積が数μ
m×数μm以下の導波路に大パワーのレーザ光を導入す
ることが困難なために、レーザディスプレー用光源を実
現することは出来ない。さらに、半導体レーザ光を効率
よく安定して導波路型波長変換素子に導入することが困
難でる。また半導体レーザ光の波長を安定させるため波
長安定化の機構が必要になるので、外部共振器型波長変
換素子の場合と同様の課題がある。In the waveguide type wavelength conversion element, the cross-sectional area is several μm.
Since it is difficult to introduce high-power laser light into a waveguide of mx several μm or less, a light source for laser display cannot be realized. Further, it is difficult to efficiently and stably introduce the semiconductor laser light into the waveguide type wavelength conversion element. In addition, since a wavelength stabilizing mechanism is required to stabilize the wavelength of the semiconductor laser light, there is a problem similar to that of the external resonator type wavelength conversion element.
【0011】本発明は、前記従来の問題点を解決するた
め、簡単な構成で、かつ直接変調可能なさらに大パワー
の短波長レーザ光源を得ることのできるレーザ装置を提
供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a laser device capable of obtaining a short-wavelength laser light source having a simple structure and a higher power which can be directly modulated. .
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ装置は、
半導体レーザ、固体レーザ媒質、光共振器及び波長変換
素子を構成要素とするレーザ装置において、前記固体レ
ーザ媒質としてIII−V族半導体結晶、またはII−VI族
半導体結晶を用いることを特徴とする。The laser device according to the present invention comprises:
In a laser device including a semiconductor laser, a solid laser medium, an optical resonator, and a wavelength conversion element, a III-V semiconductor crystal or a II-VI semiconductor crystal is used as the solid laser medium.
【0013】前記構成において、固体レーザ媒質として
は、III−V族半導体結晶であるGaAs結晶、AlG
aAs結晶、AlGaInP結晶、それらの混晶結晶や
超格子結晶から選ばれる少なくとも一つの物質、または
II−VI族半導体結晶としてはCdS、CdSe、Zn
S、ZnSe、ZnTe及びそれらの混晶結晶や超格子
結晶の何れかが用いられていることが望ましい。In the above structure, the solid-state laser medium includes a GaAs crystal, which is a group III-V semiconductor crystal, and an AlG
at least one substance selected from an aAs crystal, an AlGaInP crystal, a mixed crystal thereof and a superlattice crystal, or
Group II-VI semiconductor crystals include CdS, CdSe, Zn
It is desirable that any one of S, ZnSe, ZnTe, a mixed crystal thereof and a superlattice crystal be used.
【0014】さらに、固体レーザ媒質の少なくとも片方
の主面に誘電体多層膜よりなるミラーが形成されてお
り、この端面がサファイヤ基板またはダイヤモンド基板
に接合されているこか、固体レーザ媒質が熱伝導の優れ
たAu,Ag,Cu,Al,またはこれらをの元素を含
む熱伝導率100W・mー1・Kー1以上の合金に直接保持
されていることが好ましい。Further, a mirror made of a dielectric multilayer film is formed on at least one principal surface of the solid-state laser medium, and this end face is bonded to a sapphire substrate or a diamond substrate, or the solid-state laser medium has a heat conduction. Is preferable to be directly held by Au, Ag, Cu, Al, or an alloy containing these elements and having a thermal conductivity of 100 W · m −1 · K −1 or more.
【0015】半導体レーザの励起パワー及び発生した第
2次高調波パワーを同時にモニターすること、さらに構
成要素光部品が温度コントロールされていることがより
好ましい。More preferably, the pump power of the semiconductor laser and the generated second harmonic power are simultaneously monitored, and the temperature of the constituent optical components is more preferably controlled.
【0016】固体レーザ媒質の発光に寄与する部分の主
面の直径が励起用半導体レーザビームの直径と同程度で
あることが望ましい。It is desirable that the diameter of the main surface of the portion contributing to light emission of the solid-state laser medium is substantially equal to the diameter of the semiconductor laser beam for excitation.
【0017】さらに波長変換素子の励起側主面に基本波
が透過し高調波を反射する誘電体多層膜が形成されてい
ることがこのましい。Further, it is preferable that a dielectric multilayer film for transmitting a fundamental wave and reflecting a higher harmonic wave is formed on the excitation-side main surface of the wavelength conversion element.
【0018】また前記構成においては、波長変換素子
は、KTiOPO4(KTP),LiNbO3(LN),
LiTaO3(LT),KNbO3(KN),LiI
O3,β−BaB2O4(BBO),LiB3O5(LB
O)または有機イオン結晶から選ばれる少なくとも一つ
の波長変換用光学材料で構成されることが好ましい。In the above structure, the wavelength conversion elements are KTiOPO 4 (KTP), LiNbO 3 (LN),
LiTaO 3 (LT), KNbO 3 (KN), LiI
O 3 , β-BaB 2 O 4 (BBO), LiB 3 O 5 (LB
O) or at least one optical material for wavelength conversion selected from organic ion crystals.
【0019】また前記構成においては、波長変換用非線
形光学材料の誘電分極が周期的に反転されていることが
好ましい。In the above structure, it is preferable that the dielectric polarization of the nonlinear optical material for wavelength conversion is periodically inverted.
【0020】さらに、本願発明によるレーザ装置をレー
ザディスプレーの光源として用いることが好ましい。Further, it is preferable to use the laser device according to the present invention as a light source of a laser display.
【0021】[0021]
【作用】本発明の構成によれば、固体レーザ媒質として
III−V半導体結晶、またはII−VI族半導体結晶を用い
ることにより変調可能な、そして高出力な短波長光源用
のレーザ装置を実現できる。According to the structure of the present invention, the solid-state laser medium
By using a III-V semiconductor crystal or a II-VI group semiconductor crystal, it is possible to realize a laser device for a high-output short-wavelength light source that can be modulated.
【0022】すなわち、波長0.9μm〜0.6μm帯の
レーザ光は、固体レーザ媒質としてGaAs、AlGa
As、AlGaInP系のIII−V族半導体結晶を用い
ることにより発振させることが出来る。この時励起用半
導体レーザ光源(GaAs系、AlGaInP系の半導
体レーザ)の波長は固体レーザ媒質として用いる半導体
材料の吸収端波長より短くすることにより、効率よく励
起可能である。That is, laser light having a wavelength of 0.9 μm to 0.6 μm is emitted from GaAs or AlGa as a solid-state laser medium.
Oscillation can be achieved by using a group III-V semiconductor crystal of As or AlGaInP system. At this time, efficient excitation can be achieved by setting the wavelength of the semiconductor laser light source for excitation (GaAs-based or AlGaInP-based semiconductor laser) shorter than the absorption edge wavelength of the semiconductor material used as the solid-state laser medium.
【0023】波長変換方式としては内部共振器型波長変
換方式となるため、簡単な構成で0.9μm〜0.6μm
帯の半分の波長のSH光を得ることが出来る。基本波の
波長は主に固体レーザ媒質として用いる半導体結晶の組
成により決めることができる。Since the internal cavity type wavelength conversion method is used as the wavelength conversion method, a simple structure of 0.9 μm to 0.6 μm
SH light having a half wavelength of the band can be obtained. The wavelength of the fundamental wave can be determined mainly by the composition of the semiconductor crystal used as the solid-state laser medium.
【0024】波長0.5μm〜0.4μm帯のレーザ光
は、固体レーザ媒質としてII−VI族半導体結晶であるC
dS、CdSe、ZnS、ZnSe、ZnTe、Mg
S、MgSe及びそれらの混晶結晶や超格子結晶の何れ
かを用いることができる。The laser light in the wavelength band of 0.5 μm to 0.4 μm is used as a solid-state laser medium by a C-II group semiconductor crystal.
dS, CdSe, ZnS, ZnSe, ZnTe, Mg
Any of S, MgSe, a mixed crystal thereof, and a superlattice crystal can be used.
【0025】励起用半導体レーザとしては例えばCdZ
nSe、ZnSe、ZnMgSSe系等のII−VI族半導
体レーザを用いることが出来る。As the semiconductor laser for excitation, for example, CdZ
II-VI group semiconductor lasers such as nSe, ZnSe, and ZnMgSSe can be used.
【0026】これら半導結晶の蛍光寿命は数nsec程
度であり、励起光源を変調する事により少なくとも数百
MHzまで変調する事が可能となる。従って光ディス
ク、レーザディスプレー等の光源として新たに光変調器
を必要としないという特徴がある。酸化物結晶やフッ化
物結晶を固体レーザ媒質として用いた場合には、変調周
波数が数10kHzであり、これらの結晶を用いたレー
ザ装置を光ディスクプレーヤー等の光源として用いる場
合、新たに光変調器を必要としていた。The fluorescence lifetime of these semiconductor crystals is on the order of several nsec, and it is possible to modulate at least to several hundred MHz by modulating the excitation light source. Therefore, there is a feature that a light modulator is not newly required as a light source for an optical disk, a laser display or the like. When an oxide crystal or a fluoride crystal is used as a solid-state laser medium, the modulation frequency is several tens of kHz. When a laser device using these crystals is used as a light source for an optical disk player or the like, a new optical modulator is required. Needed.
【0027】つぎに固体レーザ媒質は、光共振器内に配
置されているか少なくても片方の主面に誘電体(または
半導体)多層膜よりなるミラーが形成されており、対向
する側には出力ミラーが配置されている。固体レーザ媒
質はサファイヤ基板またはダイヤモンド基板に接合され
たものか、直接銅のような熱伝導の良い材料からできた
台に固定されているので、固体レーザ結晶で発生する熱
を効率よく取り出すことが出来る。本構成のレーザ装置
は光励起型の、導波路構造を用いない、バルクタイプの
レーザ装置である。導波路型半導体レーザの内部共振器
型波長変換の場合に問題となるレーザ光が光導波路へ数
十%しか戻らず(光共振器ロスが非常に大きい)光共振
器内の基本波強度が大きくならないという問題を解決で
きる。Next, the solid-state laser medium has a mirror made of a dielectric (or semiconductor) multilayer film formed on at least one principal surface of the solid-state laser medium or at least one main surface, and an output side on the opposite side. The mirror is located. Since the solid-state laser medium is bonded to a sapphire or diamond substrate or directly fixed to a base made of a material with good heat conductivity such as copper, the heat generated by the solid-state laser crystal can be efficiently extracted. I can do it. The laser device of this configuration is a photo-excitation type bulk laser device that does not use a waveguide structure. In the case of the wavelength conversion of the internal cavity type of the waveguide type semiconductor laser, the laser light which is a problem returns only to several tens% to the optical waveguide (the optical cavity loss is very large), and the fundamental wave intensity in the optical cavity is large. The problem of not being able to be solved can be solved.
【0028】光励起法を用いることにより、(光励起に
より発生したキャリアの閉じこめのみを考えればよく)
通常の半導体レーザで必要となる電流の閉じこめや電流
を流すための低抵抗化を考える必要がなく、発光部の素
子構造が簡単になる。さらに励起用の半導体レーザのビ
ームの品質(縦モード、横モードとも)があまり要求さ
れないので、縦モード・横モードともマルチモードの大
パワーの半導体レーザを利用できる。SHG出力は入射
パワーの2乗に比例するので、このような大パワーの半
導体レーザが利用出来ることは変換効率の大きな高出力
のSHG光源を実現する上で非常に有効である。通常2
00mW以上の高出力半導体レーザは導波路幅が広く
(数十μm以上)レーザビームは縦モード・横モードと
もマルチモードとなり導波路型や外部共振器型SHG素
子には利用できない。By using the photo-excitation method, only the confinement of carriers generated by photo-excitation has to be considered.
There is no need to consider the confinement of the current and the reduction of the resistance for flowing the current, which are necessary for a normal semiconductor laser, and the element structure of the light emitting unit is simplified. Furthermore, since the beam quality (both vertical mode and horizontal mode) of the pumping semiconductor laser is not so required, a multi-mode high-power semiconductor laser can be used in both the vertical mode and the horizontal mode. Since the SHG output is proportional to the square of the incident power, the availability of such a high-power semiconductor laser is very effective in realizing a high-output SHG light source with high conversion efficiency. Usually 2
A high-power semiconductor laser of 00 mW or more has a wide waveguide width (several tens of μm or more), and a laser beam becomes multimode in both longitudinal and transverse modes, and cannot be used for a waveguide type or external resonator type SHG element.
【0029】非線形光学材料としてはKTiOPO
4(KTP),LiNbO3(LN),LiTaO3(L
T),KNbO3(KN),LiIO3,が比較的大きな
非線形光学定数を示すので有効である。β−BaB2O4
(BBO),LiB3O5(LBO)は吸収端波長が0.
2μm以下と短いので紫外のSH光発生まで使用でき特
にII−VI族半導体結晶との組合せが有効である。またK
TiOPO4,LiNbO3,LiTaO3等の非線形光
学材料の場合、誘電分極が周期的に反転されてた構成の
材料を波長変換素子として用いることができる。この場
合、誘電分極の反転周期を調節することにより任意の波
長で位相整合(いわゆる疑似位相整合:例えばD.H.Jund
t et.al.:Apl.Phys.Lett Vol.59 pp2657-2659(1991))
をとるとができ、波長変換材料の種類を変化させる必要
がないので有利である。また有機イオン結晶は有機非線
形光学材料の一種であり、非常に大きな非線形光学定数
が期待できるので低出力の波長変換に有効である。As a nonlinear optical material, KTiOPO is used.
4 (KTP), LiNbO 3 (LN), LiTaO 3 (L
T), KNbO 3 (KN), and LiIO 3 are effective because they exhibit relatively large nonlinear optical constants. β-BaB 2 O 4
(BBO) and LiB 3 O 5 (LBO) have an absorption edge wavelength of 0.1.
Since it is as short as 2 μm or less, it can be used up to generation of ultraviolet SH light, and a combination with II-VI group semiconductor crystal is particularly effective. Also K
TiOPO 4, LiNbO 3, when the nonlinear optical material such as LiTaO 3, it is possible to use a configuration of the material which dielectric polarization has been reversed periodically as the wavelength conversion element. In this case, by adjusting the inversion period of the dielectric polarization, phase matching at an arbitrary wavelength (so-called quasi-phase matching: for example, DHJund)
t et.al.:Apl.Phys.Lett Vol.59 pp2657-2659 (1991))
This is advantageous because it is not necessary to change the type of the wavelength conversion material. An organic ionic crystal is a kind of organic nonlinear optical material and can be expected to have a very large nonlinear optical constant, so that it is effective for low-output wavelength conversion.
【0030】さらに、本願発明によるレーザ装置をレー
ザディスプレーの光源として用いることにより、従来試
みられたガスレーザを用いたレーザディスプレーに比べ
て、きわめて小型・高効率で安価なレーザディスプレー
を実現することが可能となる。Further, by using the laser device according to the present invention as a light source for a laser display, it is possible to realize a very small, highly efficient and inexpensive laser display as compared with a laser display using a gas laser which has been attempted in the past. Becomes
【0031】[0031]
【実施例】以下、実施例を用いて本願発明をさらに具体
的に説明する。EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to the following examples.
【0032】本願発明は、固体レーザ媒質として半導体
結晶(III−V族半導体結晶、II−VI族半導体結晶)を
用いる事により基本波波長が0.9μm帯〜0.6μm帯
及び0.5μm〜0.4μm帯の光を得、その内部共振器
型波長変換素子を用いて半分の波長の短波長レーザ光を
発生するレーザ装置を実現するものである。The present invention uses a semiconductor crystal (a group III-V semiconductor crystal, a group II-VI semiconductor crystal) as a solid-state laser medium to provide a fundamental wavelength of 0.9 μm to 0.6 μm and 0.5 μm to 0.5 μm. A laser device that obtains light in the 0.4 μm band and generates short-wavelength laser light having a half wavelength using the internal resonator type wavelength conversion element is realized.
【0033】固体レーザ媒質として半導体結晶を用いる
場合、光励起されたキャリアが励起場所にとどまらず拡
散や結晶表面での非発光再結合により消滅するので、す
ぐにキャリヤ密度が減衰する。励起されたキャリアを特
定の場所に閉じ込めるブロッキング層を設けることがキ
ャリヤの閉じ込めに有効である。また、非発光再結合成
分が多い結晶表面にキャリヤが拡散しない構造となるの
で望ましい。キャリアの閉じ込め構造は、光励起される
場所(したがって発光場所)よりエネルギーギャップの
大きな材料で励起部分を被うことにより実現できる。When a semiconductor crystal is used as the solid-state laser medium, the photoexcited carriers disappear not only at the excitation site but also by diffusion and non-radiative recombination on the crystal surface, so that the carrier density immediately decreases. Providing a blocking layer for confining excited carriers at a specific location is effective for confining carriers. Further, it is preferable because the carrier does not diffuse to the crystal surface containing many non-radiative recombination components. The carrier confinement structure can be realized by covering the excited portion with a material having a larger energy gap than the photoexcited location (and thus the light emitting location).
【0034】例えば0.8μm帯の固体レーザ媒質とし
てGaAs結晶を、キャリア閉じこめのためのバンドギ
ャップの大きな材料としてはAlGaAsを用いること
が出来る。励起用半導体レーザ光の波長により吸収係数
が異なるので、励起光を吸収するだけの結晶厚みがあれ
ばよい。通常GaAs結晶の厚みは数μmから数十μm程
度以下でよい。最も簡単にはGaAs基板をメカノケミ
カル研磨及びウエットエッチング等を利用して厚み数μ
m〜数十μm程度の薄板状結晶を得ることが出来る。厚み
数μm〜数十μm程度の薄板状結晶を得る別の方法として
はGaAs基板上にAlGaAsを0.2μm成長し、
次にGaAsを数μm〜数十μm成長し次にAlGaA
sを0.2μm成長する。次にGaAs基板を厚み数十
μm程度以下まで研磨し、最後に選択エッチングで残っ
たGaAs基板を完全に除去すればよい。この場合は厚
み0.2μmのAlGaAsにサンドイッチされた厚み
数μm〜数十μmのGaAs薄板結晶を得ることが出来
る。固体レーザ媒質として発光効率を上げるために発光
層としてGaAs−AlGaAsの多重量子井戸構造の
薄板結晶を用いてもよい。次にその薄板状結晶をサファ
イヤ、またはダイヤモンド結晶上に接合する。接合の方
法としては例えば適当な有機接着剤を用いても良いが、
オプティカルコンタクト、陽極酸化(例えばBertil Hok
et al.:Appl.Phys.Lett.Vol43 (1983)pp267-269)等の
技術を用いることが放熱、信頼性の観点より望ましい。
さらにサファイヤ基板またはダイヤモンド基板は熱伝導
率100W・m-1・K-1以上のAg,Cu,Au,A
l、またはそれらの合金からなる材料に熱伝導ペース
ト、ネジ、半田等で保持されることにより効率よく固体
レーザ媒質から発生する熱を放熱するこができる。固体
レーザ媒質を直接熱伝導の良い台に固定しても良い。For example, a GaAs crystal can be used as a solid laser medium in the 0.8 μm band, and AlGaAs can be used as a material having a large band gap for confining carriers. Since the absorption coefficient differs depending on the wavelength of the semiconductor laser light for excitation, it is sufficient if the crystal thickness is large enough to absorb the excitation light. Usually, the thickness of the GaAs crystal may be several μm to several tens μm or less. In the simplest case, the GaAs substrate has a thickness of several μm by using mechanochemical polishing and wet etching.
A thin plate crystal of about m to several tens of μm can be obtained. Another method for obtaining a thin plate crystal having a thickness of about several μm to several tens μm is to grow AlGaAs on a GaAs substrate to 0.2 μm,
Next, GaAs is grown to several μm to several tens μm, and then AlGaAs is grown.
s is grown by 0.2 μm. Next, the GaAs substrate may be polished to a thickness of about several tens μm or less, and finally the GaAs substrate remaining by selective etching may be completely removed. In this case, a thin GaAs crystal having a thickness of several μm to several tens of μm sandwiched between AlGaAs having a thickness of 0.2 μm can be obtained. A GaAs-AlGaAs multi-quantum well thin plate crystal may be used as the light emitting layer in order to increase the luminous efficiency as the solid-state laser medium. Next, the thin plate crystal is bonded onto sapphire or diamond crystal. As a joining method, for example, an appropriate organic adhesive may be used,
Optical contact, anodizing (eg Bertil Hok
et al .: Appl. Phys. Lett. Vol 43 (1983) pp. 267-269) is desirable from the viewpoint of heat radiation and reliability.
Further, a sapphire substrate or a diamond substrate is made of Ag, Cu, Au, A having a thermal conductivity of 100 W · m −1 · K −1 or more.
The heat generated from the solid-state laser medium can be efficiently radiated by being held in a material made of 1 or an alloy thereof with a heat conductive paste, a screw, solder, or the like. The solid-state laser medium may be directly fixed to a table having good heat conduction.
【0035】次にフォトプロセス及びエッチングプロセ
スを利用して、直径が励起用半導体レーザ光のビ−ム径
と同程度になるように円板状に加工する。例えば直径数
μm〜20μmφ程度になるよう周辺部を除去すればよ
い。また1W〜数Wの大パワーの波長変換用には、励起
用半導体レーザのビーム径と同程度の100〜1000
μmφ程度になるように周辺部を除去する。さらにきキ
ャリアの結晶表面への拡散を押さえるためには結晶表面
にAlGaAs(例えばAl0.3Ga0.7As)をエピタ
キシャル成長すればよい。次に半導体結晶の片方の主面
及び対向する側に配置された出力鏡の間で光共振器を構
成する。半導体結晶主面を光共振器の片方のミラーとし
て用いる代わりに別に光学ガラス基板に誘電体多層膜を
蒸着したミラーを用いてもよい。光励起用光源としては
電気から光への変換効率のよい半導体レーザを用いる。
半導体レーザとしてはAlGaAs系半導体レーザ(波
長0.8μm帯)またAlGaInP系半導体レーザ
(波長0.6μm帯)を用いることが出来る。Next, using a photo process and an etching process, the substrate is processed into a disk shape so that the diameter is substantially equal to the beam diameter of the semiconductor laser beam for excitation. For example, the peripheral portion may be removed so as to have a diameter of about several μm to 20 μmφ. Also, for wavelength conversion of a large power of 1 W to several W, 100 to 1000 which is almost the same as the beam diameter of the semiconductor laser for excitation.
The peripheral portion is removed so as to be about μmφ. In order to further suppress the diffusion of the carrier to the crystal surface, AlGaAs (for example, Al 0.3 Ga 0.7 As) may be epitaxially grown on the crystal surface. Next, an optical resonator is formed between one main surface of the semiconductor crystal and an output mirror arranged on the opposite side. Instead of using the semiconductor crystal main surface as one mirror of the optical resonator, a mirror in which a dielectric multilayer film is deposited on an optical glass substrate may be used separately. As the light source for light excitation, a semiconductor laser having a high conversion efficiency from electricity to light is used.
As a semiconductor laser, an AlGaAs semiconductor laser (wavelength 0.8 μm band) or an AlGaInP semiconductor laser (wavelength 0.6 μm band) can be used.
【0036】非線形光学材料としてはKTiOPO
4(KTP),LiNbO3(LN),LiTaO3(L
T),KNbO3(KN)、LiIO3,等を用いること
が出来る。LiIO3では基本波波長約0.6μmまで、
またKNでは基本波波長約0.84μmまで位相整合可
能である。また有機イオン結晶としては例えば特願平5
−61680号に示されているようにp−ニトロフェノ
キシ酢酸ナトリウム系等を用いることが出来る。KT
P、LNのバルク結晶では基本波波長1μm帯以下の波
長では位相整合しない。また、LTは複屈折量が小さく
バルク結晶では全く位相整合しない。従って、いわゆる
疑似位相整合をとる必要がある。疑似位相整合のための
方法としてはKTPににおいてはRb等のイオン拡散法
が主に用いられる。LNやLTにおいては櫛形電極を形
成して高電場でポ−リングする。または結晶成長時にイ
ットリウム等の元素を添加し且つ1分間に数回〜十数回
周期的に揺らいだ成長温度条件で結晶を引き上げる(チ
ョクラルスキー法)等の方法により、周期的に誘電分極
の反転した結晶を得ることが出来る。As a nonlinear optical material, KTiOPO is used.
4 (KTP), LiNbO 3 (LN), LiTaO 3 (L
T), KNbO 3 (KN), LiIO 3 , etc. can be used. For LiIO 3 , up to the fundamental wavelength of about 0.6 μm,
Also, KN allows phase matching up to a fundamental wave wavelength of about 0.84 μm. Examples of organic ionic crystals include, for example, Japanese Patent Application No.
As shown in -61680, sodium p-nitrophenoxyacetate and the like can be used. KT
In a bulk crystal of P and LN, phase matching is not performed at a fundamental wavelength of 1 μm or less. Further, LT has a small amount of birefringence and does not phase-match at all in a bulk crystal. Therefore, it is necessary to take what is called pseudo phase matching. As a method for quasi-phase matching, an ion diffusion method such as Rb is mainly used in KTP. In LN and LT, a comb-shaped electrode is formed and polling is performed in a high electric field. Alternatively, an element such as yttrium is added at the time of crystal growth, and the crystal is periodically pulled up by a method such as pulling up the crystal under a growth temperature condition that is periodically fluctuated several to several tens of times per minute (Czochralski method). An inverted crystal can be obtained.
【0037】上記の非線形光学材料を用いて作成した波
長変換素子をレーザ装置の光共振器内に配置することに
より内部共振器型波長変換方式のレーザ装置が実現され
る。波長変換素子及び/または各光部品が必要に応じて
温度コントロールされていてもよい。本構成は内部共振
器型波長変換方式であり、簡単な構成で効率よく波長変
換することが出来る。そのため外部共振器型波長変換素
子や導波路型波長変換素子を用いる場合に問題となる複
雑な波長安定化制御や波長変換結晶の複雑な加工をほと
んど必要としない。By arranging a wavelength conversion element formed using the above-described nonlinear optical material in an optical resonator of the laser device, a laser device of an internal resonator type wavelength conversion system is realized. The wavelength conversion element and / or each optical component may be temperature controlled as needed. This configuration is an internal resonator type wavelength conversion system, and can efficiently perform wavelength conversion with a simple configuration. Therefore, complicated wavelength stabilization control and complicated processing of the wavelength conversion crystal, which are problems when using an external resonator type wavelength conversion element or a waveguide type wavelength conversion element, are hardly required.
【0038】レーザ媒質としてII−VI族半導体結晶を用
いる場合は、GaAs基板上に例えばZnSeをエピタ
キシャル成長した後、基板のみを研磨及びエッチングに
よ除去することによりZnSeの薄板結晶を得ることが
出来る。励起用半導体レーザとしては例えばCdZnS
e、ZnSe、ZnMgSSe系等のII−VI族半導体レ
ーザを用いることが出来る。また波長変換用非線形光学
材料としてBBOまたはLBOを用いる。上記以外は同
様の構成で短波長レーザ装置を実現できる。When a group II-VI semiconductor crystal is used as a laser medium, for example, ZnSe is epitaxially grown on a GaAs substrate, and then only the substrate is removed by polishing and etching to obtain a ZnSe thin crystal. As the semiconductor laser for excitation, for example, CdZnS
A group II-VI semiconductor laser such as e, ZnSe, ZnMgSSe or the like can be used. BBO or LBO is used as the nonlinear optical material for wavelength conversion. Other than the above, a short wavelength laser device can be realized with the same configuration.
【0039】さらにSH光強度安定化のため発振スペク
トルを単一モードにする必要がある場合は光共振器内に
エタロン板を、また偏光を制御する必要がある場合はブ
リュウスター板等の偏光制御素子を光共振器内に配置す
る事により実現できる。また、励起用半導体レーザパワ
ー及びSHG出力を同時にモニターし、レーザ装置の主
な構成部品の温度を一定にする事によりより安定なSH
G出力光を得ることが可能となる。Further, when it is necessary to make the oscillation spectrum a single mode for stabilizing the SH light intensity, an etalon plate is provided in the optical resonator, and when it is necessary to control the polarization, a polarization control such as a Brewster plate is performed. This can be realized by disposing the element in the optical resonator. In addition, the power of the semiconductor laser for excitation and the output of the SHG are simultaneously monitored, and the temperature of the main components of the laser device is kept constant, so that a more stable SH can be obtained.
G output light can be obtained.
【0040】本願発明をより詳細に説明するために以下
に具体例を用いて説明する。 (実施例1)本願発明のレーザ装置の概略を図2に示
す。励起用半導体レーザ光源20として波長780nm
のAlGaAs系の半導体レーザを用いた。半導体レー
ザ20から出射された光はレンズ系21を通して発光部
22集光される。発光部22の構造を図1に示す。Ga
As結晶12の厚みは2μmである。波長780nmに
対するGaAs結晶の光吸収係数は約1.4×10
4(cm-1)であるので、結晶の厚み2μmの時励起光の
94%以上が吸収される。この結晶の出力ミラー側主面
は誘電体多層膜11からなる無反射コーティングが蒸着
されてる。誘電体材料としては高屈折材料としてはTi
O2,CeO2などを、低屈折材料としてはSiO2やM
gF2等が用いることにより、波長0.88μmの光が9
9%以上透過する無反射コートが実現されている。The present invention will be described in more detail with reference to specific examples. (Embodiment 1) FIG. 2 schematically shows a laser apparatus according to the present invention. 780 nm wavelength as the pumping semiconductor laser light source 20
AlGaAs semiconductor laser was used. Light emitted from the semiconductor laser 20 is condensed through a lens system 21 to a light emitting unit 22. FIG. 1 shows the structure of the light emitting section 22. Ga
The thickness of the As crystal 12 is 2 μm. The light absorption coefficient of a GaAs crystal at a wavelength of 780 nm is about 1.4 × 10
Since it is 4 (cm -1 ), 94% or more of the excitation light is absorbed when the crystal thickness is 2 μm. An antireflection coating made of a dielectric multilayer film 11 is deposited on the main surface of the crystal on the output mirror side. Ti as a high refractive material as a dielectric material
O 2 , CeO 2, and the like, and SiO 2 or M
By using gF 2 or the like, light having a wavelength of 0.88 μm
An anti-reflection coat transmitting 9% or more is realized.
【0041】結晶の励起側主面には励起波長0.78μ
mの光が透過し基本波波長である0.88μmの光に対し
ては99%以上反射する誘電体多層膜ミラー13が形成
されている。誘電体ミラー13はオプチカルコンタクト
によりサファイヤ(Al2O3)基板14に接合されてい
る。サファイヤ基板に固定されたGaAs及び誘電体多
層膜よりなる部分をフォトプロセスとドライエッチング
の技術を用いて直径10μmφに加工した。サファイヤ
基板の励起光入射側には波長0.78μmの光が効率よ
く透過するように誘電体多層膜15よりなる無反射コー
トが製膜されている。発光部22は銅製のホルダーに固
定されており効率よく放熱されるようになっている。出
力ミラーは基本波である波長0.88μmの光は99%
以上反射しSH光である波長0.44μmの光は95%
以上透過する誘電体多層膜が形成されている。励起用半
導体レーザ20で励起された発光部22は、波長0.8
8μmの光が光共振器の励起側ミラー13と出力ミラー
24で何度も往復を繰り返すことにより、発振する。励
起用半導体レーザの光は発光層12のGaAs結晶部で
ビーム径約10μmに集光されている。基本波である
0.88μmの光は光共振器内に閉じこめてられるた
め、光共振器内での基本波の光強度は大きくなる。波長
変換素子用結晶としてはLiIO3を用いた。LiIO3
結晶は波長0.88μmで位相整合する角度に切り出さ
れている。さらに結晶表面の発光部側23Aには波長
0.88μmの光は透過しそのSH光である波長0.4
4μmの光は反射する誘電体多層膜が製膜されている。
また、波長変換素子の出力ミラー側23Bの面には0.
88μm及び0.44μmの両方の波長の光が透過する
用に誘電体多層膜が製膜されている。従ってこのLiI
O3よりなる波長変換素子を光共振器内に配置する事に
より、光共振器内で大きな光強度を有する波長0.88
μmのSH光である0.44μmの光を出力ミラー24
を通して効率よく取り出すことができる。本構成のレー
ザ装置を用いることにより励起用半導体レーザパワー2
00mWにおいて1mWの波長440nmのSH光が得
られる。The excitation wavelength 0.78 μm is applied to the main surface of the crystal on the excitation side.
A dielectric multilayer mirror 13 is formed that transmits 99 m of light and reflects 99% or more of light of 0.88 μm, which is the fundamental wavelength. The dielectric mirror 13 is bonded to a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate 14 by optical contact. A portion composed of GaAs and a dielectric multilayer film fixed to a sapphire substrate was processed to a diameter of 10 μmφ using a photo process and a dry etching technique. On the excitation light incident side of the sapphire substrate, a non-reflection coating made of a dielectric multilayer film 15 is formed so that light having a wavelength of 0.78 μm is transmitted efficiently. The light emitting section 22 is fixed to a copper holder so that heat is efficiently radiated. The output mirror is 99% of the 0.88 μm wavelength light, which is the fundamental wave.
The light having a wavelength of 0.44 μm which is reflected as SH light is 95%
As described above, a transparent dielectric multilayer film is formed. The light emitting section 22 excited by the excitation semiconductor laser 20 has a wavelength of 0.8
The light of 8 μm oscillates by repeatedly reciprocating between the excitation side mirror 13 and the output mirror 24 of the optical resonator. The light of the semiconductor laser for excitation is focused on the GaAs crystal part of the light emitting layer 12 to a beam diameter of about 10 μm. Since the light of 0.88 μm as the fundamental wave is confined in the optical resonator, the light intensity of the fundamental wave in the optical resonator increases. LiIO 3 was used as a crystal for a wavelength conversion element. LiIO 3
The crystal is cut out at an angle of phase matching at a wavelength of 0.88 μm. Further, light having a wavelength of 0.88 μm is transmitted to the light emitting portion side 23A of the crystal surface, and the SH light having a wavelength of 0.4A is transmitted.
A dielectric multilayer film that reflects light of 4 μm is formed.
Also, the surface of the wavelength conversion element on the output mirror side 23B has a thickness of 0.1 mm.
A dielectric multilayer film is formed for transmitting light of both the wavelengths of 88 μm and 0.44 μm. Therefore, this LiI
By disposing the wavelength conversion element made of O 3 in the optical resonator, the wavelength 0.88 having a large light intensity in the optical resonator is obtained.
The output mirror 24 outputs 0.44 μm light, which is SH light of μm.
Can be taken out efficiently through. By using the laser device of this configuration, the semiconductor laser power for excitation 2
At 00 mW, SH light having a wavelength of 440 nm of 1 mW can be obtained.
【0042】さらに、波長780nmの励起用半導体レ
ーザの励起パワーを変調することにより基本波を500
MHzまで変調可能であり、さらに500MHzまで変
調された波長440nmのSH光を確認した。なお、変
調周波数(500MHz)は励起用半導体レーザの駆動
回路の制限によるものでありさらに高周波まで変調可能
である。Further, by modulating the pumping power of the pumping semiconductor laser having a wavelength of 780 nm, the fundamental
It was confirmed that SH light with a wavelength of 440 nm, which can be modulated up to 500 MHz and was further modulated up to 500 MHz. The modulation frequency (500 MHz) is due to the limitation of the drive circuit of the semiconductor laser for excitation, and can be modulated to a higher frequency.
【0043】(実施例2)発光部としてII-VI族半導体
薄膜結晶を用いた場合について図9を用いて説明する。
予め、研磨とエッチングで厚みを薄くした厚み50μm
のGaAs基板を用いる。その上にブロッキング層とし
てZnSe92を0.2μm、発光層としてZn0.7C
d0.3Se93を2μm、さらにブロッキング層として
ZnSe94を0.2μm、MBE法を用いて成長す
る。次にGaAs基板を選択エッチを用いて完全に除去
する。此の後、この薄膜結晶の片方には波長530nm
を透過する誘電体多層膜91、対向する反対側の面には
励起用の波長480nm光は透過し、基本波である波長
530nmの光を99%以上反射する誘電体多層膜95
を蒸着する。得られた結晶をオプティカルコンタクト法
を用いてサファイヤ基板96に接合する。サファイヤ基
板96には励起用の波長480nmの光が透過する誘電
体多層膜97が蒸着されている。本構成のレーザ媒質を
実施例1と同様の光学系で評価する。但し、励起用半導
体レーザはZnSe系半導体レーザを液体窒素温度に冷
却して用い、波長480nmで励起する。レーザ用出力
ミラーは基本波波長530nmは99%以上反射し、そ
のSH光の波長265nmは95%以上透過するミラー
に変更する。さらに、波長変換素子としてはBBO結晶
を用いる。他の光学系の構成は実施例1と同様である。
励起用半導体レーザパワー100mWのとき0.1mW
の波長265nmの紫外光を得ることができる。(Embodiment 2) A case where a group II-VI semiconductor thin film crystal is used as a light emitting portion will be described with reference to FIG.
50 μm in thickness reduced in advance by polishing and etching
Is used. On top of this, ZnSe 92 is 0.2 μm as a blocking layer, and Zn 0.7 C is used as a light emitting layer.
d 0.3 Se93 is 2 μm, and ZnSe94 is 0.2 μm as a blocking layer, which is grown by MBE. Next, the GaAs substrate is completely removed using selective etching. Thereafter, one of the thin film crystals has a wavelength of 530 nm.
A dielectric multilayer film 91 that transmits light at a wavelength of 480 nm for excitation and reflects 99% or more of light having a wavelength of 530 nm, which is a fundamental wave, on the opposite surface.
Is deposited. The obtained crystal is bonded to a sapphire substrate 96 by using an optical contact method. On the sapphire substrate 96, a dielectric multilayer film 97 through which light having a wavelength of 480 nm for excitation is transmitted is deposited. The laser medium having this configuration is evaluated using the same optical system as in the first embodiment. However, the pumping semiconductor laser is a ZnSe-based semiconductor laser cooled to the temperature of liquid nitrogen, and is pumped at a wavelength of 480 nm. The laser output mirror is changed to a mirror that reflects 99% or more of the fundamental wave wavelength of 530 nm and transmits 265 nm of the SH light of 95% or more. Further, a BBO crystal is used as the wavelength conversion element. Other configurations of the optical system are the same as in the first embodiment.
0.1 mW when the semiconductor laser power for excitation is 100 mW
UV light having a wavelength of 265 nm can be obtained.
【0044】さらに、波長480nmの励起用半導体レ
ーザの励起パワーを変調することにより500MHzま
で変調された波長265nmのSH光を確認できる。Further, by modulating the pumping power of the pumping semiconductor laser having a wavelength of 480 nm, SH light having a wavelength of 265 nm modulated to 500 MHz can be confirmed.
【0045】(実施例3)本願発明による波長440n
m用小型レーザ装置の具体例を図3を用いて説明する。(Embodiment 3) Wavelength 440n according to the present invention
A specific example of the small laser device for m will be described with reference to FIG.
【0046】図3(a)はレーザ装置の構成概要を示す上
面図、図3(b)は側面図である。レーザ装置を配置する
ための台としてはSiブロック38を用いる。ここでSi
ブロックを用いるのは、Siの熱伝導率が168W・m
ー1・Kー1と大きいこと、及び線膨張係数が2.4×10-6℃
ー1と通常の金属に比べて約1桁小さいため共振器の光学
軸ズレが小さくなるためである。FIG. 3A is a top view schematically showing the configuration of the laser device, and FIG. 3B is a side view. An Si block 38 is used as a table on which the laser device is arranged. Where Si
The block is used because the thermal conductivity of Si is 168 W · m
-1・ K -1 and a coefficient of linear expansion of 2.4 × 10 -6 ℃
- 1 and the optical axis deviation of the resonator for about one order of magnitude smaller than the ordinary metal is to become smaller.
【0047】半導体レーザチップ30はヒートシンクに
取付け、それをSiブロック38上に固定した。実施例1
と同様の発光部35(ただし発光部の直径は30μm
φ)をサファイヤ基板36に接合したものを半田等を用
いてSiブロック38に固定する。ここでサファイヤ基板
は半田に濡れるようにSiブロック38に固定する部分に
金等の金属を蒸着したものをもちいた。The semiconductor laser chip 30 was mounted on a heat sink and fixed on the Si block 38. Example 1
Light-emitting part 35 similar to that (however, the diameter of the light-emitting part is 30 μm
(φ) bonded to a sapphire substrate 36 is fixed to a Si block 38 using solder or the like. Here, a sapphire substrate was used in which a metal such as gold was deposited on a portion fixed to the Si block 38 so as to be wet with solder.
【0048】半導体レーザチップから出射された光はレ
ンズを介することなく発光部35を励起する。また波長
変換素子33及び出力ミラーは実施例1と同様のものを
用いた。波長変換素子33の固定には熱伝導性のよい接
着剤を用いて固定する。最後に出力ミラー34は半導体
レーザチップを駆動しながら波長880nmの基本波が
安定に発振しSH光の出力が最大になるように調整しな
がら半田を用いて固定した。半導体の励起パワー200
mWの時0.7mWの波長440nmのSH光を得るこ
とができる。The light emitted from the semiconductor laser chip excites the light emitting section 35 without passing through the lens. The same wavelength conversion element 33 and output mirror as those in the first embodiment were used. The wavelength conversion element 33 is fixed using an adhesive having good heat conductivity. Finally, the output mirror 34 was fixed using solder while adjusting the fundamental wave having a wavelength of 880 nm to stably oscillate and the output of SH light to be maximum while driving the semiconductor laser chip. Semiconductor excitation power 200
In the case of mW, SH light having a wavelength of 440 nm of 0.7 mW can be obtained.
【0049】(実施例4)本願発明による波長440n
m用小型レーザ装置の2番目の具体例を図4を用いて説
明する。(Embodiment 4) Wavelength 440n according to the present invention
A second specific example of the small laser device for m will be described with reference to FIG.
【0050】図4(a)はレーザ装置の構成概要を示す上
面図、図4(b)は側面図である。レーザ装置を配置する
ための台としては銅ブロック48を用いる。ここで銅ブ
ロックを用いるのは銅の熱伝導率が400W・mー1・K
ー1と良好であるためである。本具体例では銅を用いたが
Au,Ag,Al等を含む熱伝導率の大きな合金を用い
ることもできる。半導体レーザチップ40はヒートシン
クに取付け、それを銅ブロック上に固定した。Example3
と同様に発光部45をサファイヤ基板46に接合したも
のを半田等を用いて銅ブロック48に固定する。FIG. 4A is a top view schematically showing the configuration of the laser device, and FIG. 4B is a side view. A copper block 48 is used as a table on which the laser device is arranged. Here, a copper block is used because the thermal conductivity of copper is 400 W · m −1 · K.
This is because it is as good as -1 . Although copper is used in this specific example, an alloy having a high thermal conductivity, such as Au, Ag, or Al, may be used. The semiconductor laser chip 40 was mounted on a heat sink, which was fixed on a copper block. Example3
In the same manner as described above, the light emitting section 45 joined to the sapphire substrate 46 is fixed to the copper block 48 using solder or the like.
【0051】ここでサファイヤ基板の半導体レーザ側は
反射光が励起側半導体レーザに戻ることをさけるため垂
直から5〜15度程角度を傾けてある。これはサファイ
ヤ基板には無反射コートがなされているが、わずかなが
ら反射する光が半導体レーザにもどらないようにするた
めである。Here, the semiconductor laser side of the sapphire substrate is inclined at an angle of about 5 to 15 degrees from the vertical in order to prevent reflected light from returning to the excitation side semiconductor laser. This is because the sapphire substrate is coated with an anti-reflection coating, but the slightly reflected light is not returned to the semiconductor laser.
【0052】以下実施例3と同様に組立をおこなった。
本装置を用いて半導体レーザの励起パワー200mWの
時0.8mWの波長440nmのSH光を得ることがで
きる。さらに、サファイヤ基板からの反射戻り光が半導
体レーザに戻らないため実施例3と比較して安定にSH
G光を得ることができる。Thereafter, assembly was performed in the same manner as in Example 3.
Using this apparatus, SH light having a wavelength of 440 nm and a wavelength of 0.8 mW can be obtained when the excitation power of the semiconductor laser is 200 mW. Further, since the return light reflected from the sapphire substrate does not return to the semiconductor laser, SH
G light can be obtained.
【0053】(実施例5)本願発明のレーザ装置をさら
に高効率・高出力にするためには、発光部のキャリヤの
閉じこめ効率をさらによくすることと、熱の取り出しを
さらに良好にすることが有効である。以下に、発光部の
キャリヤ閉じこめ効率をよくし、熱の取り出しをよくす
るための発光部の構成及び作成プロセスを図5を用いて
説明する。(Embodiment 5) In order to further increase the efficiency and output of the laser device of the present invention, it is necessary to further improve the efficiency of confining the carrier of the light emitting section and further improve the heat extraction. It is valid. Hereinafter, a configuration and a manufacturing process of the light emitting unit for improving the carrier confinement efficiency of the light emitting unit and improving heat extraction will be described with reference to FIG.
【0054】図5(a)のように、GaAs基板50にA
l0.3Ga0.7As層51を0.2μm、GaAs層52
を2μm、Al0.3Ga0.7As層53を0.2μmLP
E法を用いて成長する。次にSiO2を製膜しフォトリ
ソグラフィで所望の発光部の面積と同程度の円形マスク
を作成する。As shown in FIG. 5A, the GaAs substrate 50
l 0.3 Ga 0.7 As layer 51 is 0.2 μm, and GaAs layer 52 is
Is 2 μm, and the Al 0.3 Ga 0.7 As layer 53 is 0.2 μm
Grow using E method. Next, a SiO 2 film is formed, and a circular mask having approximately the same area as a desired light emitting portion is formed by photolithography.
【0055】図5(b)のように、ドライエッチングとウ
エットエッチングを用いて発光層となる円柱形状を作成
する。As shown in FIG. 5B, a columnar shape to be a light emitting layer is formed by dry etching and wet etching.
【0056】図5(c)のように、キャリヤ閉じこめのた
めのブロッキング層(Al0.3Ga0. 7As層55)を
0.5〜2μm成長する。次に基板を研磨して約50μ
m程度まで薄くし、研磨によるダメージをウエットエッ
チングにより取り除く。[0056] As shown in FIG. 5 (c), the blocking layer for confining carrier and (Al 0.3 Ga 0. 7 As layer 55) is grown 0.5 to 2 [mu] m. Next, the substrate is polished to about 50μ.
m, and damage by polishing is removed by wet etching.
【0057】図5(d)のように、発光部の有効面積より多
少大きな円形のパターンをフォトレジストに形成する。As shown in FIG. 5D, a circular pattern slightly larger than the effective area of the light emitting portion is formed on the photoresist.
【0058】図5(e)のように、基板50を1規定のN
H4OH:H2O2(=1:20)で選択エッチする。As shown in FIG. 5E, the substrate 50 is
Selective etching with H 4 OH: H 2 O 2 (= 1: 20).
【0059】図5(f)のように、光励起側および励起と
反対側に誘電体多層膜57及び58を製膜する。ここで
励起側主面の誘電体多層膜58には励起波長0.78μ
mの光が透過し基本波波長である0.88μmの光に対し
ては99%以上反射する。この結晶の出力ミラー側主面
の誘電体多層膜57は波長0.88μmの光が99%以
上透過する無反射コートが実現されている。As shown in FIG. 5F, dielectric multilayer films 57 and 58 are formed on the light excitation side and the side opposite to the excitation. Here, an excitation wavelength of 0.78 μm is applied to the dielectric multilayer film 58 on the excitation side main surface.
The light of m is transmitted and 99% or more is reflected with respect to the light of 0.88 μm which is the fundamental wavelength. The dielectric multilayer film 57 on the main surface of the crystal on the output mirror side is realized as a non-reflection coating through which 99% or more of light having a wavelength of 0.88 μm is transmitted.
【0060】(実施例6)つぎに図5(f)と同様の構成
からなる半導体結晶を用いた小形のレーザ装置の例を図
6及び図7を用いて説明する。図6は図5で示したのと
同じ、発光部69の取り付け方法を示す図である。発光
部69は基本波が透過する貫通穴のあいた銅製の板66
に半田などで固定される。さらに板66は同じく銅製の
ブロック68に固定されている。したがって、発光部で
非発光成分として発生した熱は効率よく銅製のブロック
に逃がすことができる。同じ銅ブロックに取り付けられ
た半導体レーザチップ60の光により(レンズを介さ
ず)直接励起される。(Embodiment 6) Next, an example of a small laser device using a semiconductor crystal having the same configuration as that of FIG. 5 (f) will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. FIG. 6 is a diagram showing the same mounting method of the light emitting unit 69 as shown in FIG. The light emitting section 69 is a copper plate 66 having a through hole through which the fundamental wave passes.
Is fixed with solder or the like. Further, the plate 66 is fixed to a copper block 68. Therefore, heat generated as a non-light-emitting component in the light-emitting portion can be efficiently released to the copper block. It is directly excited (not through a lens) by the light of the semiconductor laser chip 60 attached to the same copper block.
【0061】図7は本願発明による小形レーザ装置の全
体構成を示す図である。ここで波長変換素子73用の結
晶としてはKNbO3を用いた。また励起用半導体レー
ザパワー、SHG出力をモニターするフォトダイオード
80及び81が配置されている。さらに光学系全体がペ
ルチェ素子83により±0.02℃の精度で温度コント
ロールされている。レーザ装置全体はケース84及び8
5により乾燥窒素雰囲気中に完全に密閉されている。FIG. 7 is a diagram showing the overall configuration of a small laser device according to the present invention. Here, KNbO 3 was used as a crystal for the wavelength conversion element 73. Further, photodiodes 80 and 81 for monitoring the power of the semiconductor laser for excitation and the SHG output are arranged. Further, the temperature of the entire optical system is controlled by the Peltier element 83 with an accuracy of ± 0.02 ° C. The entire laser device is composed of cases 84 and 8
5 completely sealed in a dry nitrogen atmosphere.
【0062】本レーザ装置に於いて、励起半導体レーザ
パワー200mWの時3mWのSH光を得ることができ
る。さらにレーザの安定性は1時間当たりのパワー揺ら
ぎは±2%以内である。これは、出力光をモニターしな
がらフィードバック制御が可能となるためである。In this laser device, SH light of 3 mW can be obtained when the pumping semiconductor laser power is 200 mW. Further, the stability of the laser is such that the power fluctuation per hour is within ± 2%. This is because feedback control can be performed while monitoring output light.
【0063】(実施例7)実施例5と同様の発光部とK
NbO3結晶を用いて、図2と同様の光学系を作成し大
出力レーザ装置を実現した。発光部の有効径は直径50
0μmである。また、励起用半導体レーザはストライプ
幅500μmの縦モード・横モードともマルチモードの
ものを用いた。KNbO3結晶を用いた波長変換素子は
ペルチェ素子により±0.02℃の精度で温度コントロ
ールされている。本構成のレーザ装置において、励起パ
ワー4Wの時2Wの波長440nmのSH光を得ること
ができる。本レーザ装置はレーザディスプレーの光源と
して用いることができる。(Embodiment 7) The same light emitting portion and K
Using the NbO 3 crystal, an optical system similar to that of FIG. 2 was created to realize a high-power laser device. The effective diameter of the light emitting part is 50
0 μm. In addition, a multi-mode excitation semiconductor laser having a stripe width of 500 μm was used for both the longitudinal mode and the transverse mode. The temperature of the wavelength conversion element using the KNbO 3 crystal is controlled by a Peltier element with an accuracy of ± 0.02 ° C. In the laser device having this configuration, SH light with a wavelength of 440 nm of 2 W can be obtained when the excitation power is 4 W. This laser device can be used as a light source of a laser display.
【0064】(実施例8)本願発明による、レーザディ
スプレーの例を図8を用いて説明する。赤色光源801
としては、半導体レーザ励起の波長1320nmで発振
するNd:YAGレーザの内部共振器型第2次高調波を
用いた。励起パワー5Wの縦・横マルチモードの半導体
レーザを用いて波長660nmの赤色SHG出力2Wを
得る。また緑色光源802としては、半導体レーザ励起
の波長1064nmで発振するNd:YVO4レーザを
用いる。半導体レーザの励起パワー3Wの時1.6Wの
波長532nm緑色光を得ることができる。Embodiment 8 An example of a laser display according to the present invention will be described with reference to FIG. Red light source 801
Used was an internal resonator type second harmonic of an Nd: YAG laser oscillating at a wavelength of 1320 nm excited by a semiconductor laser. Using a vertical / horizontal multi-mode semiconductor laser with an excitation power of 5 W, a red SHG output of 2 W having a wavelength of 660 nm is obtained. As the green light source 802, an Nd: YVO 4 laser oscillating at a wavelength of 1064 nm excited by a semiconductor laser is used. When the excitation power of the semiconductor laser is 3 W, green light of 532 nm wavelength of 1.6 W can be obtained.
【0065】また青色光源803としては実施例6のレ
ーザ光源を用いた。これらの光源から出射された光は音
響光学効果を利用した変調器805〜807によってそ
れぞれ変調される。ここで外部変調器807を用いるの
は、使用した大パワーの励起用半導体レーザの変調特性
がよくないためであり、変調特性の良い半導体レーザが
あれば必要が無い。また赤及び緑色用光源には原理上外
部変調器が必要であることは、以前に述べた通りであ
る。外部変調器を透過した光はNDフィルタ815〜8
17によって光量が、色再現性がよくなるように、調整
されたのちダイクロイックミラー810〜812によっ
て同一の光軸に合わされる。この光は全反射ミラー81
8によって光路が調整された後、水平方向の光捜査のた
めのポリゴンミラー825で反射され、さらに垂直方向
捜査ミラー820によって反射された後、スクリーン8
30に到達する。スクリーンに画面の大きさ30インチ
の映像を写した結果、通常のNTSC方式と同画質の映
像が得られた。As the blue light source 803, the laser light source of the sixth embodiment was used. Light emitted from these light sources is respectively modulated by modulators 805 to 807 using an acousto-optic effect. Here, the reason why the external modulator 807 is used is that the modulation characteristics of the used high-power excitation semiconductor laser are not good, and there is no need to use a semiconductor laser having good modulation characteristics. As described above, the red and green light sources need an external modulator in principle. Light transmitted through the external modulator is transmitted to ND filters 815 to 815
The light amount is adjusted by the dichroic mirrors 810 to 812 so that the light amount is improved by 17 so that the color reproducibility is improved. This light is totally reflected by the mirror 81
8, the light path is adjusted, the light is reflected by a polygon mirror 825 for horizontal light search, and further reflected by the vertical search mirror 820.
Reach 30. As a result of shooting an image having a screen size of 30 inches on the screen, an image having the same image quality as that of a normal NTSC system was obtained.
【0066】捜査型のレーザディスプレーに例について
開示したが、投射形液晶ディスプレーの光源としても利
用する事ができる。この場合は、光源から同一光軸に合
わせられた光を、ビームエキスパンダーをもちいて液晶
モジュールの画面サイズに広げて用いる。また音響光学
素子を用いた外部変調器は必要がなくなる。スクリーン
に投影された映像にスペックルノイズが発生する場合
は、ランダム位相板、回折素子等を光学系中に配置する
ことで回避することが出来る。レーザ光源を用いた場
合、ほぼ完全な平行光を容易に得られること、及び目的
とする波長の光のみを発生するので光の利用効率が非常
に高くなる。通常のランプ光源を用いた場合、特に赤外
や紫外光等の不用な光は熱となり、液晶モジュールの発
熱が問題となるが、レーザ光源を用いた場合この問題を
回避することが可能となる。Although an example has been disclosed for the search type laser display, it can also be used as a light source for a projection type liquid crystal display. In this case, light adjusted to the same optical axis from the light source is used by expanding the screen size of the liquid crystal module using a beam expander. Also, an external modulator using an acousto-optic element is not required. When speckle noise occurs in an image projected on a screen, it can be avoided by disposing a random phase plate, a diffraction element, and the like in an optical system. When a laser light source is used, almost perfect parallel light can be easily obtained, and only light having a desired wavelength is generated, so that the light use efficiency is extremely high. When a normal lamp light source is used, unnecessary light such as infrared light or ultraviolet light becomes heat, and heat generation of the liquid crystal module becomes a problem. However, when a laser light source is used, this problem can be avoided. .
【0067】以上、本願発明による実施例では第2高調
波発生を利用したレーザ装置についての例を示したが、
光和周波発生や光差周波発生を利用したレーザ装置の場
合でも本発明を用いることが出来る。As described above, in the embodiment according to the present invention, an example of the laser device utilizing the second harmonic generation has been described.
The present invention can be applied to a laser device utilizing light sum frequency generation or light difference frequency generation.
【0068】さらに上記の説明は、本発明の一実施例に
関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明
の種々の変形例が考えられるが、それらはいずれも本発
明の技術的範囲に含まれる。Further, the above description relates to an embodiment of the present invention. A person skilled in the art can consider various modifications of the present invention, and they are all technical modifications of the present invention. Included in the range.
【0069】[0069]
【発明の効果】以上のように本発明のレーザ装置によれ
ば以下のような効果が得られ、その工業的価値はきわめ
て大きい。 (1)固体レーザ媒質としてIII−V半導体結晶、また
はII−VI族半導体結晶を用いることにより簡単な構成
で、直接変調可能な、短波長光源用のレーザ装置を実現
できる。 (2)光励起法を用いることにより、(光励起により発
生したキャリアの閉じこめのみを考えればよく)通常の
半導体レーザで必要となる電流の閉じこめや電流を流す
ための低抵抗化を考える必要がなく、発光部の素子構造
が簡単になる。 (3)励起用の半導体レーザのビームの品質(縦モー
ド、横モードとも)があまり要求されないので、縦モー
ド・横モードともマルチモードの大パワーの半導体レー
ザを利用できる。SHG出力は入射パワーの2乗に比例
するので、このような大パワーの半導体レーザが利用出
来ることは変換効率の大きな高出力のSHG光源を実現
する上で非常に有効である。 (4)本願発明によるレーザ装置をレーザディスプレー
の光源として用いることにより、従来試みられたガスレ
ーザを用いたレーザディスプレーに比べて、きわめて小
型・高効率で安価なレーザディスプレーを実現すること
が可能となる。As described above, according to the laser apparatus of the present invention, the following effects can be obtained, and its industrial value is extremely large. (1) By using a III-V semiconductor crystal or a II-VI group semiconductor crystal as a solid-state laser medium, a laser device for a short wavelength light source that can be directly modulated with a simple configuration can be realized. (2) By using the photo-excitation method, it is not necessary to consider only the confinement of carriers generated by photo-excitation (considering only the confinement of carriers generated by photo-excitation) and to reduce the resistance required for flowing the current, which is necessary for a normal semiconductor laser. The element structure of the light emitting section is simplified. (3) Since the quality of the beam of the semiconductor laser for pumping (both vertical mode and horizontal mode) is not so required, a multi-mode high power semiconductor laser can be used in both the vertical mode and the horizontal mode. Since the SHG output is proportional to the square of the incident power, the availability of such a high-power semiconductor laser is very effective in realizing a high-output SHG light source with high conversion efficiency. (4) By using the laser device according to the present invention as a light source for a laser display, it becomes possible to realize a very small, highly efficient and inexpensive laser display as compared with a laser display using a gas laser which has been attempted in the past. .
【図1】本発明の実施例1における発光部の構成を示す
図FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a light emitting unit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例1における、図1の発光部22を
用いたレーザ装置の構成を示す模式図FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a laser device using the light emitting unit 22 of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例3における小形レーザ装置の構
成を示す図FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a small laser device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例4における小型レーザ装置の構
成を示す図FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a small laser device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例5における発光部の構成及び作
成プロセスを示す図FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration and a creation process of a light emitting unit according to a fifth embodiment of the invention.
【図6】本発明の実施例6における発光部の固定部を示
す図FIG. 6 is a diagram illustrating a fixing portion of a light emitting unit according to a sixth embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施例6におけるレーザ装置の構成を
示す図FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a laser device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図8】本発明のおける光源を利用したレーザディスプ
レーの構成を示す図FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a laser display using a light source according to the present invention.
【図9】本発明の実施例2における発光部の構成を示す
図FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a light emitting unit according to a second embodiment of the present invention.
11 誘電体多層膜 12 固体レーザ媒質 13 誘電体多層膜 14 サファイア基板 15 誘電体多層膜 20 励起用半導体レーザ 21 集光のための光学系 22 発光部 23 波長変換素子 24 出力ミラー 801 SHGを利用した赤色レーザ光源 802 SHGを利用した緑色レーザ光源 803 SHGを利用した青色レーザ光源 805、806、807 外部変調素子 810、811、812 ダイクロイックミラー 815、816、817 光量調節用フィルタ 818 全反射ミラー 820 垂直走査用ミラー 825 水平走査用ポリゴンミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Dielectric multilayer film 12 Solid-state laser medium 13 Dielectric multilayer film 14 Sapphire substrate 15 Dielectric multilayer film 20 Semiconductor laser for excitation 21 Optical system for condensing 22 Light-emitting part 23 Wavelength conversion element 24 Output mirror 801 Using SHG Red laser light source 802 Green laser light source using SHG 803 Blue laser light source using SHG 805, 806, 807 External modulation elements 810, 811, 812 Dichroic mirrors 815, 816, 817 Light amount adjusting filter 818 Total reflection mirror 820 Vertical scanning Mirror 825 for horizontal scanning polygon mirror
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−93386(JP,A) 特開 平4−148578(JP,A) 特開 平4−335586(JP,A) 米国特許5253258(US,A) 米国特許5341390(US,A) 米国特許5381429(US,A) Applied Physics L etters,1991年,Vol.59, p.2657−2659 Applied Physics L etters,1983年,Vol.43, p.267−269 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/109 G02F 1/37 H01S 3/094 H01S 5/00 - 5/50 Continuation of the front page (56) References JP-A-56-93386 (JP, A) JP-A-4-148578 (JP, A) JP-A-4-335586 (JP, A) US Patent 5,253,258 (US, A) U.S. Pat. No. 5,341,390 (US, A) U.S. Pat. No. 5,381,429 (US, A) Applied Physics Letters, 1991, Vol. 59, p. 2657-2659 Applied Physics Letters, 1983, Vol. 43, p. 267-269 (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 3/109 G02F 1/37 H01S 3/094 H01S 5/00-5/50
Claims (11)
する波長変換素子と、 前記固体レーザから出射するレーザ光を増幅するための
光共振器とを備え、 前記半導体レーザからの励起光は、前記固体レーザ媒質
の片方の主面に照射され、 前記光共振器は、前記主面と、反対側に配置された出力
ミラーとの間で構成されており、 前記光共振器の間に前記波長変換素子が配置されてお
り、 前記固体レーザ媒質としてIII−V族半導体結晶またはI
I−VI族半導体結晶を用いることを特徴とするレーザ装
置。A semiconductor laser, a solid-state laser medium excited by the semiconductor laser, a wavelength conversion element for converting a wavelength of laser light emitted from the solid-state laser medium, and an amplifier for amplifying laser light emitted from the solid-state laser. An excitation light from the semiconductor laser is applied to one main surface of the solid-state laser medium, and the optical resonator has an output disposed on an opposite side to the main surface. A mirror, wherein the wavelength conversion element is disposed between the optical resonators, and a III-V group semiconductor crystal or I as the solid-state laser medium.
A laser device using a group I-VI semiconductor crystal.
lGaAs結晶、GaInP結晶またはそれらの混晶結
晶や超格子結晶から選ばれる少なくとも一つの物質、 またはCdS、CdSe、ZnS、ZnSe、ZnT
e、MgS、MgSe及びそれらの混晶結晶や超格子結
晶から選ばれる少なくとも一つの物質を用いることを特
徴とする請求項1記載のレーザ装置。2. A GaAs crystal, A
at least one substance selected from the group consisting of lGaAs crystal, GaInP crystal, a mixed crystal thereof and a superlattice crystal, or CdS, CdSe, ZnS, ZnSe, ZnT
2. The laser device according to claim 1, wherein at least one substance selected from the group consisting of e, MgS, MgSe, and mixed crystals and superlattice crystals thereof is used.
2次高調波パワーをモニターフォトダイオードを備えた
ことを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ装
置。3. The laser device according to claim 1, further comprising a monitor photodiode for monitoring a pump power of the semiconductor laser and a generated second harmonic power.
いることを特徴とする請求項1または2記載のレーザ装
置。4. The laser device according to claim 1, wherein the optical components are temperature-controlled.
面の直径が励起用半導体レーザビームの直径と同程度で
あることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ
装置。5. The laser device according to claim 1, wherein a diameter of a main surface of a portion contributing to light emission of the solid-state laser medium is substantially equal to a diameter of the semiconductor laser beam for excitation.
多層膜よりなるミラーが形成されており、前記ミラーは
半導体レーザより出射された励起光を透過し、かつ基本
波を効率よく反射する機能を有し、さらに前記主面がサ
ファイヤ基板またはダイヤモンド基板に接合されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ装
置。6. A mirror made of a dielectric multilayer film is formed on one main surface of the solid-state laser medium, said mirror transmitting excitation light emitted from a semiconductor laser and efficiently transmitting a fundamental wave. 3. The laser device according to claim 1, wherein the laser device has a reflecting function, and the main surface is bonded to a sapphire substrate or a diamond substrate.
Al,またはこれらをの元素を含む熱伝導率が100W
・mー1・Kー1以上の合金に保持されていることを特徴と
する請求項1または2に記載のレーザ装置。7. The method according to claim 7, wherein the solid-state laser medium is directly Au, Ag, Cu,
Al or thermal conductivity including these elements is 100 W
The laser device according to claim 1, wherein the laser device is held in an alloy of m −1 · K −1 or more.
がAu,Ag,Cu,Al、またはそれらの元素を含む
熱伝導率が100W・mー1・Kー1以上の合金からなる材
料に保持されていることを特徴とする請求項6記載のレ
ーザ装置。8. A sapphire substrate or a diamond substrate is held by a material made of Au, Ag, Cu, Al or an alloy containing these elements and having a thermal conductivity of 100 W · m −1 · K −1 or more. 7. The laser device according to claim 6, wherein:
し高調波を反射する誘電体多層膜が形成されていること
を特徴とする請求項1または2に記載のレーザ装置。9. The laser device according to claim 1, wherein a dielectric multilayer film that transmits a fundamental wave and reflects a harmonic is formed on a main surface on an excitation side of the wavelength conversion element.
NbO3,LiTaO3,LiIO3,β−BaB2O4,
LiB3O5または有機イオン結晶から選ばれる少なくて
も一つの波長変換用非線形光学材料で構成されている請
求項1、2または9のいずれかに記載のレーザ装置。10. A wavelength conversion element comprising: KTiOPO 4 , Li
NbO 3 , LiTaO 3 , LiIO 3 , β-BaB 2 O 4 ,
10. The laser device according to claim 1, wherein the laser device is made of at least one nonlinear optical material for wavelength conversion selected from LiB 3 O 5 or an organic ionic crystal.
周期的に反転されていることを特徴とする請求項1、2
または9のいずれかに記載のレーザ装置。11. The method according to claim 1, wherein the dielectric polarization of the nonlinear optical material for wavelength conversion is periodically inverted.
Or the laser device according to any one of 9 above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10383294A JP3329066B2 (en) | 1993-05-18 | 1994-05-18 | Laser device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5-115626 | 1993-05-18 | ||
JP11562693 | 1993-05-18 | ||
JP10383294A JP3329066B2 (en) | 1993-05-18 | 1994-05-18 | Laser device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0799360A JPH0799360A (en) | 1995-04-11 |
JP3329066B2 true JP3329066B2 (en) | 2002-09-30 |
Family
ID=26444421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10383294A Expired - Lifetime JP3329066B2 (en) | 1993-05-18 | 1994-05-18 | Laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3329066B2 (en) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2300964B (en) * | 1995-05-13 | 1999-11-10 | I E Optomech Limited | Monolithic laser |
DE19517963A1 (en) * | 1995-05-16 | 1996-11-28 | Adlas Gmbh & Co Kg | Longitudinally pumped laser |
CN1305184C (en) | 1995-06-02 | 2007-03-14 | 松下电器产业株式会社 | Optical element, laser light source, laser device and method for mfg. optical element |
US5991318A (en) * | 1998-10-26 | 1999-11-23 | Coherent, Inc. | Intracavity frequency-converted optically-pumped semiconductor laser |
ATE354877T1 (en) * | 1998-10-26 | 2007-03-15 | Coherent Inc | OPTICALLY PUMPED HIGH POWER SEMICONDUCTOR LASER WITH EXTERNAL RESONATOR |
JP4916459B2 (en) * | 2003-06-05 | 2012-04-11 | パナソニック株式会社 | Manufacturing method of semiconductor light emitting device |
JP2007073636A (en) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Hamamatsu Photonics Kk | Laser device and laser system |
US7977127B2 (en) | 2005-09-13 | 2011-07-12 | Nec Corporation | Optical transmission module and manufacturing method of the same |
DE102006017294A1 (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-05 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optically pumpable semiconductor device for use in resonator, has surface-emitting semiconductor body which is provided with radiation penetration surface that faces away from mounting plane of semiconductor body |
JP4549313B2 (en) * | 2006-05-25 | 2010-09-22 | 日本電信電話株式会社 | Wavelength conversion laser |
JP2008010603A (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Ricoh Co Ltd | Semiconductor laser-excited solid-state laser device, optical scanning apparatus, image forming device, and display unit |
JP2008198980A (en) * | 2007-01-15 | 2008-08-28 | Seiko Epson Corp | Laser light source apparatus, illuminating apparatus, image displaying apparatus, and monitoring apparatus |
DE102008009110A1 (en) | 2008-02-14 | 2009-08-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor laser module |
JP5425023B2 (en) * | 2010-09-07 | 2014-02-26 | シャープ株式会社 | Light emitting device, lighting device, and vehicle headlamp |
JP2014093437A (en) * | 2012-11-05 | 2014-05-19 | Ricoh Co Ltd | Laser pumped laser device and process of manufacturing the same |
EP2996211B1 (en) | 2014-09-09 | 2021-02-17 | Thorlabs Inc. | Laser active medium and process of manufacturing the same |
-
1994
- 1994-05-18 JP JP10383294A patent/JP3329066B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Applied Physics Letters,1983年,Vol.43,p.267−269 |
Applied Physics Letters,1991年,Vol.59,p.2657−2659 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0799360A (en) | 1995-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5436920A (en) | Laser device | |
JP3329066B2 (en) | Laser device | |
US4809291A (en) | Diode pumped laser and doubling to obtain blue light | |
EP1222720B1 (en) | Intracavity frequency-converted optically-pumped semiconductor laser | |
Nishizawa et al. | Semiconductor raman laser | |
US6940880B2 (en) | Optically pumped semiconductor ring laser | |
JP3244529B2 (en) | Surface-emitting type second harmonic generation device | |
US5390210A (en) | Semiconductor laser that generates second harmonic light with attached nonlinear crystal | |
US7339960B2 (en) | Optical device, laser beam source, laser apparatus and method of producing optical device | |
Kitaoka et al. | Stable and efficient green light generation by intracavity frequency doubling of Nd: YVO4 lasers | |
JP2007173819A (en) | Vertical external resonator-type plane emission laser system of high efficiency secondary harmonic wave formation | |
JPH1084155A (en) | Solid laser | |
US7991026B2 (en) | Intracavity frequency-converted optically-pumped semiconductor laser with red-light output | |
US6822988B1 (en) | Laser apparatus in which GaN-based compound surface-emitting semiconductor element is excited with GaN-based compound semiconductor laser element | |
WO2010148055A1 (en) | External cavity vcsel with intracavity singly resonant opo frequency multplying | |
JPH08334803A (en) | Uv laser beam source | |
Hilbich et al. | New wavelengths in the yellow-orange range between 545 nm and 580 nm generated by an intracavity frequency-doubled optically pumped semiconductor laser | |
KR100818492B1 (en) | DPSS Laser Apparatus Using Pumping Laser Diode | |
US6570897B1 (en) | Wavelength conversion apparatus using semiconductor optical amplifying element for laser oscillation | |
JPH088480A (en) | Laser device | |
JPH0730181A (en) | Surface luminous second harmonic generating device | |
JP2754101B2 (en) | Laser diode pumped solid state laser | |
JP2981671B2 (en) | Laser diode pumped solid state laser | |
Jechow et al. | Highly efficient single-pass blue-light generation at 488 nm using a PPKTP waveguide crystal and high-brightness diode lasers | |
JP2000183433A (en) | Solid-state shg laser |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070719 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080719 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090719 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090719 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100719 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110719 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110719 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120719 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120719 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130719 Year of fee payment: 11 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |