JP3446222B2

JP3446222B2 - レーザ光発生装置

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Publication number: JP3446222B2
Application number: JP17677692A
Authority: JP
Inventors: 美智雄岡
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1992-07-03
Publication date: 2003-09-16
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: JPH0621552A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光発生装置に関
し、特に、非線形光学結晶素子により波長変換されたレ
ーザ光を発生させるようなレーザ光発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】共振器内部の高いパワー密度を利用して
効率良く波長変換を行うことが従来より提案されてお
り、例えば、外部共振型のＳＨＧ（第２高調波発生）
や、レーザ共振器内部の非線形光学素子によるＳＨＧ等
が試みられている。

【０００３】レーザ共振器内第２高調波発生タイプの例
としては、共振器を構成する少なくとも一対の反射鏡の
間にレーザ媒質及び非線形光学結晶素子を配置したもの
が知られている。このタイプのレーザ光発生装置の場合
には、共振器内部の非線形光学結晶素子において、基本
波レーザ光に対して第２高調波レーザ光を位相整合させ
ることにより、効率良く第２高調波レーザ光を取り出す
ことができる。

【０００４】上記位相整合を実現する方法としては、基
本波レーザ光及び第２高調波レーザ光間にタイプＩ又は
タイプIIの位相整合条件を成り立たせるようにする。す
なわち、タイプＩの位相整合は、基本波レーザ光の常光
線を利用して、同一方向に偏光した２つの光子から周波
数が２倍の一つの光子を作るような現象を生じさせるこ
とを原理とするものである。これに対して、タイプIIの
位相整合は、互いに直交する２つの基本波固有偏光を非
線形光学結晶素子に入射することにより、２つの固有偏
光についてそれぞれ位相整合条件を成り立たせるように
するもので、基本波レーザ光は非線形光学結晶素子の内
部において常光線及び異常光線に分かれて第２高調波レ
ーザ光の異常光線に対して位相整合を生じる。

【０００５】ところが、タイプIIの位相整合条件を用い
て第２高調波レーザ光を発生させようとする場合、基本
波レーザ光が非線形光学結晶素子を繰り返し通る毎に基
本波レーザ光の固有偏光の位相が変化するため、第２高
調波レーザ光の発生を安定にし得なくなる虞れがある。

【０００６】すなわち、レーザ媒質において発生された
基本波レーザ光が共振動作によって非線形光学結晶素子
を繰り返し通過する毎に、直交する固有振動（すなわち
ｐ波成分及びｓ波成分）の位相がそれぞれずれてゆく
と、共振器各部において基本的にレーザ光が効率良く互
いに強め合うような定常状態が得られなくなることによ
り、強い共振状態（強い定在波）を形成できなくなり、
結果として基本波レーザ光の第２高調波レーザ光への変
換効率が劣化すると共に、第２高調波レーザ光にノイズ
を生じさせる虞れがあった。

【０００７】そこで、本件出願人は、特開平１−２２０
８７９号公報において、非線形光学結晶素子によって第
２高調波レーザ光を発生するようになされたレーザ光源
において、基本波レーザ光の共振光路中に、１／４波長
板等の複屈折性素子を挿入することにより、出力レーザ
光として出射する第２高調波レーザ光を安定させるよう
にしたレーザ光源を提案している。

【０００８】図３は、特開平１−２２０８７９号公報に
示されたレーザ光源、すなわちレーザ光発生装置の一例
を示している。この図３に示すレーザ光発生装置は、Ｎ
ｄ：ＹＡＧを用いたレーザ媒質（レーザロッド）１０２
の入射面に形成された反射面（ダイクロイックミラー）
１０３と、出力用凹面鏡１０４の内側の反射面（ダイク
ロイックミラー）とから成る共振器１０１を有してお
り、この共振器１０１内に、Ｎｄ：ＹＡＧのレーザ媒質
１０２と、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ_４）より成る非線形光
学結晶素子１０６と、例えば水晶板により構成された１
／４波長板である複屈折素子１０７とが配置されてい
る。

【０００９】この共振器１０１内のレーザ媒質１０２
は、その入射面１０３に、励起用半導体レーザ１１１か
ら射出された励起用レーザ光が、コリメータレンズ１１
２、対物レンズ１１３を通って入射されることにより、
基本波レーザ光を発生する。この基本波レーザ光は、非
線形光学結晶素子１０６、複屈折素子１０７を通って凹
面鏡１０４の反射面で反射され、再び複屈折素子１０
７、非線形光学結晶素子１０６、レーザ媒質１０２を順
次通って上記入射面（反射面）１０３で反射される。従
って、基本波レーザ光は、共振器１０１のレーザ媒質１
０２の入射面の反射面１０３と出力用凹面鏡１０４の内
側の反射面との間を往復するように共振動作することに
なる。

【００１０】上記１／４波長板のような複屈折素子１０
７は、光の伝播方向に垂直な面内において、図４に示す
ように、異常光方向屈折率ｎ_e(7)の方向が、非線形光学
結晶素子１０６の異常光方向屈折率ｎ_e(6)の方向に対し
て所定の方位角θだけ、例えばθ＝４５°だけ傾くよう
な光軸位置に設定される。

【００１１】以上の構成において、基本波レーザ光は共
振光路を通って非線形光学結晶素子１０６を通過する際
に第２高調波レーザ光を発生させ、この第２高調波レー
ザ光が凹面鏡１０４を透過して、出力レーザ光として送
出される。

【００１２】この状態において、基本波レーザ光を形成
する各光線は、非線形光学結晶素子１０６に対して方位
角θ＝４５°だけ傾いた方位に設定された複屈折素子
（基本波の１／４波長板）１０７を通ることにより、共
振器１０１の各部におけるレーザ光のパワーは所定のレ
ベルに安定化される。これは、レーザ媒質１０２で発生
した基本波レーザ光を非線形光学結晶素子１０６を通過
するように共振動作させてタイプIIの第２高調波レーザ
光を発生させる際に、基本波レーザ光の互いに直交する
２つの固有偏光モード間の和周波発生によるカップリン
グを複屈折素子１０７により抑制することにより、発振
を安定化させるものである。

【００１３】すなわち、この１／４波長板１０７を挿入
することにより、（ｉ）和周波発生に起因する偏光モード間の非線形結合
がなくなり、偏光モード間のモード競合を防止できる。（ii) ２つの偏光モード間で空間位相差が９０°となる
ので、２つの偏光モードが発振することにより空間的ホ
ールバーニング効果を抑止でき、縦２モード（偏光２モ
ード）の安定発振が得られる。という作用効果が得られるものである。この１／４波長
板１０７のような複屈折性素子については、上記特開平
１−２２０８７９号公報の他、特願平２−１２５８５４
号の明細書及び図面、特願平３−１７０６８号の明細書
及び図面等において開示された技術にも用いられてい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな一対の反射手段の間を光が往復するような共振器、
いわゆる定在波型の共振器内部では、基本波レーザ光が
反射手段間を往復しながら非線形光学結晶素子に入射す
るので、非線形光学結晶素子の両方向に第２高調波レー
ザ光が発生する。例えば、図５に示すような基本的な共
振器構成、すなわち、532 ｎｍの波長の第２高調波レー
ザ光を100 ％透過し、1064ｎｍの波長の基本波レーザ光
を100 ％反射するように形成された反射面４１Ｒ及び４
４Ｒを有する光学素子４１及び４４で構成される共振器
の光路中に、非線形光学結晶素子４２及びレーザ媒質４
３が設けられる構成において、レーザ媒質４３より発生
された基本波レーザ光は、上記反射面４１Ｒと４４Ｒの
間を往復しながら上記非線形光学結晶素子４２に照射さ
れるので上記非線形光学結晶素子４２で発生された第２
高調波レーザ光は、上記反射面４１Ｒ側又は４４Ｒ側の
両方向に向かう。

【００１５】しかしながら、図６に示すように、基本波
レーザ光に対して100 ％反射で第２高調波レーザ光に対
して100 ％透過のミラーコーティングを完全に実現する
のは困難で、第２高調波レーザ光に対して数％から数十
％程度の反射が存在する。この図６は石英に施したミラ
ーコーティングの特性を示す。例えば、波長λが532ｎ
ｍの第２高調波レーザ光に対しての透過率は約97％であ
り、約３％を反射してしまう。これに対し、波長λが10
64ｎｍの基本波レーザ光に対しての反射率は約99.91 ％
である。

【００１６】例えば、第２高調波レーザ光を略々100 ％
透過するようにコーティングされた反射面において、製
造誤差等により１％の反射光を発生させてしまうと、こ
の１％の反射光がもう一方の第２高調波レーザ光と重な
り干渉を起こしてしまう。

【００１７】通常、反射光の位相は、基本波レーザ光と
第２高調波レーザ光の伝播速度が同じで、両者に分散が
なければ常に一定になる。しかしながら、空気や非線形
光学結晶素子及びレーザ媒質で分散があるので温度変化
等により、反射光の位相が変化してしまう。この位相が
変化したときの前方強度Ｉは、位相をｗ、反射光の反射
率をＲとすれば、Ｉ＝｜１＋√Ｒｅ^iw｜²＝１＋２√Ｒcos ｗ＋Ｒ・・・（１）となる。

【００１８】ここで、上記反射光の反射率Ｒのいくつか
の値に対して反射位相ｗが０からπまで変化したときの
強度変動の振幅（２√Ｒ）を上記（１）式により計算
し、後方強度（＝１−Ｒ）と共に次の表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】上記表１より、上記反射光の反射率Ｒが１
％でも±20％もの強度変動が発生することがわかる。す
なわち、反射率Ｒが１％のときの後方強度（１−Ｒ）99
％を後方出力とすれば、この後方出力と±20％もの強度
変動を伴う前方有効出力とは明らかに異なる。したがっ
て、上記図５のような構成のレーザ光発生装置におい
て、後方出力の強度を光検出器により検出し、前方有効
出力の光強度を一定に制御しようとしても、干渉効果に
より前方と後方の第２高調波レーザ光強度が一致せず、
出力を一定に保つのは困難である。

【００２１】また、上記表１より、実用的に安定なレー
ザ光として、強度変動を２％以内に収めるには、反射光
の反射率Ｒを0.01％以内に抑える必要がある。つまり、
上記表１に示した特性を持つようなミラーコーティング
が施されたミラーでは強度変化を２％以内に収められな
い。

【００２２】さらに、前方の出力の一部を例えばビーム
スプリッタで分け、光検出器で検出してもよいが、その
分光学部品点数が増えると共に出力効率が低下すること
になる。

【００２３】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、定在波型共振器内部で光軸の両方向に発生され
た第２高調波レーザ光のいずれか一方向の出力を用い
て、基本波レーザ光を発生させるレーザ光源の出力制御
を行い安定な出力が得られるレーザ光発生装置の提供を
目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ光発
生装置は、少なくとも一対の第１の反射手段によって構
成される共振器内に非線形光学結晶素子を配置し、この
非線形光学結晶素子にレーザ光源から発生された励起光
に応じた基本波レーザ光を入射させて発生する第２高調
波レーザ光を出力とするレーザ光発生装置において、上
記共振器内に形成され、上記非線形光学結晶素子によっ
て発生される第２高調波レーザ光を取り出すための第２
の反射手段と、上記共振器内に形成された第３の反射手
段と、上記第２の反射手段もしくは上記第１の反射手段
から取り出される第２高調波レーザ光のいずれか一方を
用いて、基本波レーザ光を発生させるためのレーザ光源
の出力制御を行う制御手段とを有し、上記第１の反射手
段によって構成される共振器内にあって上記第２の反射
手段と上記第３の反射手段とを光路を折曲するように設
けてなることを特徴として上記課題を解決する。

【００２５】ここで、上記レーザ光発生装置は、上記共
振器を構成する少なくとも一対の反射手段と、上記共振
器に外部から励起光を照射するレーザ光源と、上記反射
手段の間に配置される非線形光学結晶素子と、この非線
形光学結晶素子によって発生される第２高調波レーザ光
を取り出す反射手段の他に、上記共振器内部に設けられ
て上記レーザ光源からの励起光により基本波レーザ光を
発生するレーザ媒質と、上記共振器内部に設けられて基
本波レーザ光と第２高調波レーザ光の光路を折曲する２
つ以上の反射手段と、上記第２高調波レーザ光のいずれ
か一方を検出する光検出器と、この光検出器からの検出
出力に応じて上記レーザ光源の出力を制御する制御回路
とを有してなる。

【００２６】また、上記共振器内部に配置されるレーザ
媒質及び／又は非線形光学結晶素子の上記共振器内部側
の面を光軸に対して斜めに形成してもよい。また、上記
共振器内部の光路中に光束の大きさを制限するための素
子を挿入してもよい。

【００２７】また、上記レーザ媒質としては、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ₄、ＬＮＰ、Ｎｄ：ＢＥＬ等が用い
られ、上記非線形光学結晶素子としては、ＫＴＰ、Ｌ
Ｎ、ＢＢＯ、ＬＢＯ等が用いられる。

【００２８】ここで、上記第２高調波レーザ光の光源と
なる共振器としては、励起光によって励起されるレーザ
媒質において発生した基本波レーザ光を共振器内部に設
けられた非線形光学結晶素子を通過するように共振動作
させることにより、タイプIIの第２高調波レーザ光を発
生させると共に、上記基本波レーザ光の２つの偏光モー
ド間の和周波発生によるカップリングを抑制して２モー
ドで安定な発振を行わせるための光学手段を共振器光路
内に設けたものを使用できる。この光学手段には、１／
４波長板等の複屈折性素子が使用できる。また、本発明
に係るレーザ光発生装置は、少なくとも一対の反射手段
によって構成される共振器内に非線形光学結晶素子を配
置し、この非線形光学結晶素子にレーザ光源から発生さ
れた励起光に応じた基本波レーザ光を入射させて発生す
る第２高調波レーザ光を出力とするレーザ光発生装置に
おいて、上記非線形光学結晶素子によって発生される第
２高調波レーザ光を光軸よりずれた角度で高反射又は吸
収する光学素子と、上記第２高調波レーザ光を検出する
検出手段と、前記検出手段で検出された検出出力に応じ
て上記基本波レーザ光を発生させるためのレーザ光源の
出力制御を行う制御手段とを備えることを特徴として上
記課題を解決する。

【００２９】

【作用】上記共振器内部で光軸の両方向に発生する第２
高調波レーザ光の強度を一致ささ、いずれか一方向の出
力を上記第２高調波レーザ光を取り出すための反射手段
もしくは上記共振器を構成する反射手段で取り出し、基
本波レーザ光を発生させるためのレーザ光源の出力の制
御に用いることにより、例えば、光ディスク等に照射さ
れる有効出力を安定に保てる。

【００３０】

【実施例】図１は、本発明に係るレーザ発生装置の第１
の実施例の概略構成を示す構成図である。この図１にお
いて、励起光源素子としての半導体レーザ素子であるレ
ーザダイオード１は、励起光としてのレーザ光を出射す
る。この励起レーザ光は、レンズ２で集光され、１／４
波長板３を介して、例えばＮｄ：ＹＡＧを用いたレーザ
媒質４に入射する。上記１／４波長板３は、1064ｎｍの
波長のレーザ光（基本波レーザ光）を略々100 ％反射
し、810 ｎｍの波長の励起光を略々100 ％透過するよう
な反射面３Ｒ（以下、反射面としているのは基本波レー
ザ光に対しての反射面であり、第２高調波レーザ光又は
励起光に対しては透過面である）を有している。上記レ
ーザ媒質４は、上記励起光の入射に応じて基本波レーザ
光を発生する。この基本波レーザ光は、該基本波レーザ
光を折曲するように設けられた平面鏡５と、凹面鏡６に
より、例えばＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ₄）を用いた非線形
光学結晶素子７に導かれる。上記平面鏡５及び凹面鏡６
は、斜めに入射された1064ｎｍの波長のレーザ光（基本
波レーザ光）を略々100 ％反射し、同じく斜めに入射さ
れた532 ｎｍの波長の第２高調波レーザ光を略々100 ％
透過するようにコーティングされた平面状の反射面５Ｒ
及び凹面状の反射面６Ｒを有している。

【００３１】ＫＴＰのような非線形光学結晶素子７は、
タイプIIの位相整合により、上記基本波レーザ光の２倍
の周波数の第２高調波レーザ光を発生する。例えば基本
波レーザ光の波長λを1064ｎｍとすると、第２高調波レ
ーザ光の波長はλ／２の532ｎｍとなる。この非線形光
学結晶素子７は、上記平面鏡５及び凹面鏡６と同様に10
64ｎｍの波長のレーザ光（基本波レーザ光）を略々100
％反射し、532 ｎｍの波長の第２高調波レーザ光を略々
100 ％透過するようにコーティングされた反射面７Ｒを
有している。

【００３２】上記反射面７Ｒの後方には、例えば、フォ
トダイオードのような光検出器８を配している。この光
検出器８は上記反射面７Ｒを透過した第２高調波レーザ
光を検出する。この光検出器８は制御回路９に接続さ
れ、検出信号を該制御回路９に供給する。この制御回路
９は供給された検出信号に応じて、レーザ光源である上
記レーザダイオード１の出力を制御する。

【００３３】上記平面鏡５及び凹面鏡６は、上述したよ
うに斜め入射の基本波レーザ光に対して高反射であり、
第２高調波レーザ光に対して高透過である。上記レーザ
媒質４によって発生された基本波レーザ光は、上記平面
鏡５及び凹面鏡６によって高反射され上記非線形光学結
晶素子７に入射する。上記非線形光学結晶素子７は、入
射された基本波レーザ光を反射面７Ｒで反射させ、上記
凹面鏡６及び平面鏡５を介して上記１／４波長板３に照
射する。したがって、上記レーザ媒質４で発生した基本
波レーザ光は、レーザ共振器を構成する反射面７Ｒと反
射面３Ｒの間を上記平面鏡５及び凹面鏡６を介して往復
進行し、レーザの発振が行われる。そして、上記非線形
光学結晶素子７の内部で、第２高調波レーザ光が反射面
６Ｒ及び反射面７Ｒの両方向に向かうように発生され
る。ここで、上記反射面６Ｒ及び反射面７Ｒは、第２高
調波レーザ光を高透過する。すなわち、上記第２高調波
レーザ光は、上記反射面６Ｒにより、共振器の外部に取
り出され、また、上記共振器を構成する上記反射面７Ｒ
によっても共振器の外部に取り出される。

【００３４】ここで、上記反射面６Ｒによって、取り出
される第２高調波レーザ光を前方有効出力とし、上記反
射面７Ｒによって、取り出される第２高調波レーザ光を
後方出力とする。本実施例では、上記後方出力をフォト
ダイオード等の光検出器８で検出し、この検出出力に応
じて制御回路９が上記レーザダイオード１の出力を制御
する。また、上記前方有効出力は、光ディスク等に照射
される。

【００３５】上記反射面６Ｒ及び７Ｒは、上述したよう
に第２高調波レーザ光を完全に100％透過するものでは
なく、数％〜数十％を反射する。しかし、上記反射面７
Ｒ、６Ｒ、５Ｒ及び３Ｒが第２高調波レーザ光に対し
て、それぞれ、例えば、10％の反射光を生じさせてしま
うとしても、上記反射面７Ｒで反射された反射光が再び
該反射面７Ｒに戻ってくるには、計５回の反射が行われ
るので、実効反射光反射率Ｒは、0.001 ％となる。した
がって、一面当たり10％の反射でも、５回の反射が繰り
返されることにより、干渉が問題にならない程度まで抑
えられる。

【００３６】また、共振器内の光路中に光路を折曲する
ように設けるミラーを３枚、４枚と増やせば、さらに上
記強度変動を抑えられる。また、１枚のみ設ける場合は
計３回の反射となり、１面当たり4.6 ％以下の反射であ
れば、実効反射率を0.01％にでき、強度変動を２％以下
に抑えられる。

【００３７】すなわち、第１の実施例は、上記平面鏡５
及び凹面鏡６の反射面５Ｒ及び６Ｒを共振器内の光路を
折曲するように設けて、実効反射率を減衰させて強度変
動を抑え、上記前方有効出力と後方出力とを一致させ、
その後方出力を上記共振器を構成する反射面７Ｒによっ
て取り出し、上記光検出器８に検出させる。この検出信
号に応じて上記制御回路９が上記基本波レーザ光を発生
させるレーザ光源の出力を制御する。したがって、この
第１の実施例は、前方有効出力の光強度を一定に制御で
き、長期に恒って、安定な第２高調波レーザ光を出力で
きる。

【００３８】次に、図２は、本発明に係るレーザ発生装
置の第２の実施例の概略構成を示す構成図である。この
第２の実施例は、上記共振器内で光軸の両方向に発生さ
れる第２高調波レーザ光の干渉による上記強度変動をさ
らに抑えるように構成される。図２において、レーザダ
イオード２１は、励起光としてのレーザ光を出射する。
この励起レーザ光は、レンズ２２で集光され、１／４波
長板２３を介して、例えばＮｄ：ＹＡＧを用いたレーザ
媒質２４に入射する。上記１／４波長板２３は、1064ｎ
ｍの波長のレーザ光（基本波レーザ光）を略々100 ％反
射し、810 ｎｍの波長の励起光を略々100 ％透過するよ
うな反射面２３Ｒを有している。上記レーザ媒質２４
は、上記励起光の入射に応じて基本波レーザ光を発生す
るが、共振器内部の面２４ａを光軸に対して斜めに形成
している。そして、基本波レーザ光は、光路中の一方に
設けられて光束の大きさを制限するための素子（以下ア
パーチャという）２８を介し、平面鏡２５と、凹面鏡２
６により折曲され、光路中の他方に設けられたアパーチ
ャ２９を介して、例えばＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ₄）を用
いた非線形光学結晶素子２７に導かれる。上記平面鏡２
５及び凹面鏡２６は、斜めに入射された1064ｎｍの波長
のレーザ光（基本波レーザ光）を略々100 ％反射し、同
じく斜めに入射された532 ｎｍの波長の第２高調波レー
ザ光を略々100％透過するようにコーティングされた平
面状の反射面２５Ｒ及び凹面状の反射面２６Ｒを有して
いる。また、上記非線形光学結晶素子２７も共振器内部
の面２７ａを光軸に対して斜めに形成しいる。

【００３９】上記レーザ媒質２４及び非線形光学結晶素
子２７の共振器内部の面２４ａ及び２７ａを光軸に対し
て斜めに形成したのは、基本波レーザ光と第２高調波レ
ーザ光の光軸をずらすためである。

【００４０】上記非線形光学結晶素子２７は、上記第１
の実施例の非線形光学結晶素子７と同様にタイプIIの位
相整合により、上記基本波レーザ光の２倍の周波数の第
２高調波レーザ光を発生し、上記第１の実施例のそれと
同様の特性を持つ反射面２７Ｒを有している。

【００４１】上記反射面２７Ｒの後方には、例えば、フ
ォトダイオードのような光検出器３０を配している。こ
の光検出器３０は上記反射面２７Ｒを透過した第２高調
波レーザ光を検出する。この光検出器３０は制御回路３
１に接続され、検出信号を該制御回路３１に供給する。
この制御回路３１は供給された検出信号に応じて、レー
ザ光源である上記レーザダイオード２１の出力を制御す
る。

【００４２】上記平面鏡２５及び凹面鏡２６の特性も上
記第１の実施例のそれと同様である。すなわち、上記レ
ーザ媒質２４によって発生された基本波レーザ光は、上
記平面鏡２５及び凹面鏡２６によって高反射され上記非
線形光学結晶素子２７に入射する。上記非線形光学結晶
素子２７は、入射された基本波レーザ光を反射面２７Ｒ
で反射させ、上記凹面鏡２６及び平面鏡２５を介して上
記１／４波長板２３に照射する。したがって、上記レー
ザ媒質２４で発生した基本波レーザ光は、レーザ共振器
を構成する反射面２７Ｒと反射面２３Ｒの間を上記平面
鏡２５及び凹面鏡２６を介して往復進行し、レーザの発
振が行われる。そして、上記非線形光学結晶素子２７の
内部で、第２高調波レーザ光が反射面２６Ｒ及び反射面
２７Ｒの両方向に発生される。すなわち、上記第２高調
波レーザ光は、上記反射面２６Ｒにより、共振器の外部
に取り出され、また、上記共振器を構成する上記反射面
２７Ｒによっても共振器の外部に取り出される。

【００４３】ここで、上記反射面２６Ｒによって、取り
出される第２高調波レーザ光を前方有効出力とし、上記
反射面２７Ｒによって、取り出される第２高調波レーザ
光を後方出力とする。この第２の実施例では、上記後方
出力をフォトダイオード等の光検出器３０で検出し、こ
の検出出力に応じて制御回路３１が上記レーザダイオー
ド２１の出力を制御する。また、上記前方有効出力は、
光ディスク等に照射される。

【００４４】上記反射面２６Ｒ及び２７Ｒは、上述した
ように第２高調波レーザ光を100 ％透過するものではな
く、数％〜数十％反射してしまう。しかし、上記反射面
２７Ｒ、２６Ｒ、２５Ｒ及び２３Ｒが第２高調波レーザ
光に対して、例えば、それぞれ10％の反射光を生じさせ
てしまうとしても、上記反射面２７Ｒで反射された反射
光が再び該反射面２７Ｒに戻ってくるには、計５回の反
射が行われるので、実効反射光反射率Ｒは、0.001 ％と
なる。したがって、一面当たり10％の反射でも、５回の
反射が繰り返されることにより、干渉が問題にならない
程度まで抑えられる。

【００４５】また、この第２の実施例では、上述したよ
うに、上記レーザ媒質２４及び非線形光学結晶素子２７
の共振器内部の面２４ａ及び２７ａを光軸に対して斜め
に形成しているので、基本波レーザ光と第２高調波レー
ザ光の光軸にずれが生じ、このずれが２倍になり、反射
光がもう一方の第２高調波レーザ光に対してずれてくる
ので干渉強度が低減される。

【００４６】このように、共振器内の上記レーザ媒質２
４及び非線形光学結晶素子２７からの反射光がもう一方
の第２高調波レーザ光と重なっておこす干渉を低減させ
るために、上記レーザ媒質２４及び非線形光学結晶素子
２７の共振器内部の面２４ａ及び２７ａを光軸に対して
傾けているのであるが、これら斜めに形成された面２４
ａ及び２７ａは基本波レーザ光に対して無反射コーティ
ングが施されいる。この無反射コーティングの残留反射
（典型的には0.1 ％程度）により基本波レーザ光が斜め
方向に反射され、その斜め方向に反射された反射光（破
線で示す）が共振器内で迷光となり、レーザ光の高次モ
ードを励起し出力の安定性を損なう虞れがある。

【００４７】そこで、この第２の実施例では、上述した
ように、光路中の一方にアパーチャ２８、他方にアパー
チャ２９を挿入し、上記迷光を除去し、出力の安定性を
得るようにしている。

【００４８】すなわち、この第２の実施例は、上記平面
鏡２５及び凹面鏡２６の２枚のミラーを共振器内の光路
を折曲するように設けて、実効反射率を減衰させ、強度
変動を抑え、さらに、上記レーザ媒質２４及び非線形光
学結晶素子２７の共振器内部の面２４Ｒ及び２７Ｒを光
軸に対して斜めに形成し、基本波レーザ光と第２高調波
レーザ光との光軸にずれを生じさせ、第２高調波レーザ
光同士の干渉を低減させているうえ、このときに発生す
る迷光をアパーチャ２８及び２９により除去し、安定な
出力を得るようにしている。したがって、前方有効出力
と後方出力は、一致しており、この後方出力を上記光検
出器３０により検出し、該検出信号に応じて上記制御回
路３１が上記基本波レーザ光を発生させるレーザ光源２
１の出力を制御できる。その結果、前方有効出力の光強
度を一定に制御でき、長期に渡って、安定な第２高調波
レーザ光を出力できる。

【００４９】なお、本発明に係るレーザ光発生装置は、
上記実施例にのみ限定されるものではなく、例えば、レ
ーザ共振器内の光軸の両方向に発生される第２高調波レ
ーザ光の干渉を低減させ、強度変動を抑える手段として
は、非線形光学結晶素子で発生された第２高調波レーザ
光を光軸よりずれた角度で高反射又は吸収する光学素子
を共振器内の光路中に設けてもよい。この場合、基本波
レーザ光と第２高調波レーザ光の光路を折曲する反射手
段が不必要となる。

【００５０】また、上記光検出器に検出される第２高調
波レーザ光は、上記非線形光学結晶素子の後方出力でな
く、前方出力でもよい。この場合、後方出力を有効出力
とし、光ディスク等に照射することになる。

【００５１】また、上記各実施例において、基本波レー
ザ光に対する各１／４波長板を同時に第２高調波レーザ
光に対しても１／４波長板となるようにすれば、偏光面
が往復で90°回転するため、直交する偏光は干渉しない
ので、干渉効果を低減できる。

【００５２】また、上記各実施例において、各レーザ媒
質をＮｄ：ＹＡＧとしているが、Ｎｄ：ＹＶＯ₄、ＬＮ
Ｐ等でもよい。また、各非線形光学結晶素子をＫＴＰと
しているが、タイプI 、タイプIIに限らずＬＢＯ、Ｌｉ
ＮｂＯ₃、ＢＢＯ、ＫＮｂＯ ₃等の第２高調波レーザ発
生可能な非線形光学結晶素子でもよい。

【００５３】さらに、定在波型共振器内で第２高調波レ
ーザ光を発生する共振器内部型だけでなく、定在波共振
器内に非線形光学結晶素子がある外部共振型のレーザ発
光装置にも本発明は有効である。

【００５４】

【発明の効果】本発明に係るレーザ光発生装置は、第１
の反射手段のうち少なくとも一方又は第２の反射手段が
共振器内の光路を折曲するように設けられ、かつ、第３
の反射手段が共振器内の光路を折曲するように設けられ
てなり、第２の反射手段もしくは第１の反射手段から取
り出される第２高調波レーザ光のいずれか一方を用い
て、基本波レーザ光を発生させるためのレーザ光源の出
力制御を行うので、例えば、光ディスク等に照射される
有効出力の光強度を一定に制御でき、長期に亘って安定
した有効出力が得られる。本発明に係るレーザ光発生装
置は、非線形光学結晶素子によって発生される第２高調
波レーザ光を光軸よりずれた角度で高反射又は吸収する
光学素子を共振器内の光路中に設け、この光学素子によ
って干渉が低減された第２高調波レーザ光を検出手段に
よって検出し、その検出出力に応じて上記基本波レーザ
光を発生させるためのレーザ光源の出力制御を行うの
で、例えば、光ディスク等に照射される有効出力の光強
度を一定に制御でき、長期に亘って安定した有効出力が
得られる。この場合、基本波レーザ光と第２高調波レー
ザ光の光路を折曲する反射手段が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザ光発生装置の第１の実施例
の概略構成を示す構成図である。

【図２】第２の実施例の概略構成を示す構成図である。

【図３】従来のレーザ光発生装置の一例を示す構成図で
ある。

【図４】図３のレーザ光発生装置に用いられる複屈折性
素子の方位角の説明図である。

【図５】従来のレーザ光発生装置内の第２高調波レーザ
光の干渉を説明するための図である。

【図６】石英に施したミラーコーティングの特性を示す
特性図である。

【符号の説明】

１・・・・・レーザダイオード２・・・・・レンズ３・・・・・１／４波長板４・・・・・レーザ媒質５・・・・・平面鏡６・・・・・凹面鏡７・・・・・非線形光学結晶素子８・・・・・光検出器９・・・・・制御回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一対の第１の反射手段によっ
て構成される共振器内に非線形光学結晶素子を配置し、
この非線形光学結晶素子にレーザ光源から発生された励
起光に応じた基本波レーザ光を入射させて発生する第２
高調波レーザ光を出力とするレーザ光発生装置におい
て、上記共振器内に形成され、上記非線形光学結晶素子によ
って発生される第２高調波レーザ光を取り出すための第
２の反射手段と、上記共振器内に形成された第３の反射手段と、上記第２の反射手段もしくは上記第１の反射手段から取
り出される第２高調波レーザ光のいずれか一方を用い
て、基本波レーザ光を発生させるためのレーザ光源の出
力制御を行う制御手段とを有し、上記第２の反射手段と上記第３の反射手段とを光路を折
曲するように設けてなることを特徴とするレーザ光発生
装置。
【請求項２】上記第２の反射手段又は第３の反射手段
は凹面鏡であることを特徴とする請求項１記載のレーザ
光発生装置。
【請求項３】上記共振器内部に上記励起光に応じた基
本波レーザ光を発生するレーザ媒質をさらに設け、当該
レーザ媒質の共振器内部の面及び上記非線形光学結晶素
子の共振器内部の面が光軸に対して斜めに形成されてい
ることを特徴とする請求項１記載のレーザ光発生装置。
【請求項４】上記共振器内部に上記励起光に応じた基
本波レーザ光を発生するレーザ媒質の共振器内部の近傍
及び上記非線形光学結晶素子の共振器内部の近傍に上記
第２高調波レーザ光の迷光を除去する迷光除去手段を設
けることを特徴とする請求項１又は請求項３記載のレー
ザ光発生装置。
【請求項５】少なくとも一対の反射手段によって構成
される共振器内に非線形光学結晶素子を配置し、この非
線形光学結晶素子にレーザ光源から発生された励起光に
応じた基本波レーザ光を入射させて発生する第２高調波
レーザ光を出力とするレーザ光発生装置において、上記非線形光学結晶素子によって発生される第２高調波
レーザ光を光軸よりずれた角度で高反射又は吸収する光
学素子と、上記第２高調波レーザ光を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された検出出力に応じて上記基本波
レーザ光を発生させるためのレーザ光源の出力制御を行
う制御手段とを備えることを特徴とするレーザ光発生装
置。