JPH03224282A - Solid-state laser device excited by semiconductor laser - Google Patents

Solid-state laser device excited by semiconductor laser

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JPH03224282A
JPH03224282A JP25632290A JP25632290A JPH03224282A JP H03224282 A JPH03224282 A JP H03224282A JP 25632290 A JP25632290 A JP 25632290A JP 25632290 A JP25632290 A JP 25632290A JP H03224282 A JPH03224282 A JP H03224282A
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辰巳 賢二
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Abstract

PURPOSE:To sharply increase the laser gain part of an excited solid-state laser medium by providing a diffraction grating which makes the light emitted from a laser to incident to the solid-state laser medium after diffracting the light to the direction in which a laser resonator mode is formed. CONSTITUTION:Zero-th order diffracted light 29 is propagated through a solid-state laser medium 22 while the light 29 is subject to such absorption that the intensity of the light is exponentially attenuated in a direction nearly perpendicular to the optical axis 6 and forms an excitation area. First-order light 30 advances in the direction at an angle (=0 deg.) expressed by the formula from the normal of a diffraction grating 24. The pitch (d) of the grating 24 is set so that the angle theta can approach 90 deg.. When the pitch (d) is set in such way, the diffracted light 30 is reflected by a plane 25 after the light 30 is propagated through the medium 22 while the light 30 is subject to such absorption that the intensity of the light 30 is exponentially attenuated in a direction almost parallel to the optical axis 6 and is again propagated through the medium 22, with the light 30 again being subject to the same absorption. Finally, the light 30 forms the excitation area. Then first-order diffracted light 31 advances in a direction which is almost symmetrical to the direction of the light 30 about the normal of the grating 24 and forms the excitation area after the light 31 is propagated through the medium 22, reflected by a plane 26, and again propagated through the medium 22.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体レーザにより固体レーザ媒質の励起を
行う固体レーザ装置に関するもので、特に半導体レーザ
からの励起光を固体シー92媒質に導く手段に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a solid-state laser device that excites a solid-state laser medium using a semiconductor laser, and particularly relates to means for guiding excitation light from the semiconductor laser to a solid-state sheath medium. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第14図は、例えば1971年117130口に交付さ
れた米国特許第3624545号に開示されている半導
体レーザ励起固体レーザ装置の構成図であり、図におい
て、lは固体レーザ媒質、2は半導体レーザを多数なら
べてアレー状にしだ半導体レーザアレー 3は反射筒、
4は高反射鏡、5は出力結合鏡、6は高反射鏡4及び出
力結合鏡5から形成されたレーザ共振器の光軸、7はレ
ーザ共振器モードである。これは固体レーザ媒質lの吸
収スペクI・ルにほぼ一致した発光スペクトルを持つ半
導体レーザを多数ならべてアレー状にした半導体レーザ
アレー2からの出射光を固体レーリ′媒rt tの励起
に用いる所謂側面光励起の固体レーIJ′装置である。
FIG. 14 is a block diagram of a semiconductor laser-excited solid-state laser device disclosed, for example, in U.S. Pat. No. 3,624,545 issued in 1971. A large number of semiconductor laser arrays are arranged in an array. 3 is a reflector tube;
4 is a high reflection mirror, 5 is an output coupling mirror, 6 is an optical axis of a laser resonator formed from the high reflection mirror 4 and the output coupling mirror 5, and 7 is a laser resonator mode. This is a so-called side view in which the light emitted from the semiconductor laser array 2, which is formed by arranging a large number of semiconductor lasers with an emission spectrum that almost matches the absorption spectrum I of the solid-state laser medium 1, is used to excite the solid-state Rayleigh medium rt. This is an optically excited solid-state ray IJ' device.

半導体レーザアレー2からの出射光は光軸6とほぼ直交
して固体レーザ媒質lの側面から入射し一一部は吸収さ
れ一部は透過して反射筒3で反射された後再び固体レー
ザ媒質1に入射し、レーザ増幅がiiJ能な励起領域を
形成する。一方、レーザ共k J5は高反射鏡4と出力
結合鏡5とで構成されており、レーザ共振器モード7が
形成される。上記励起領域はレーザ共振器モードマのモ
ード分布との間にあまり関係なく固体レーザ媒質1のほ
ぼ全体にわたって形成される。レーザ発振モードばレー
ザ共振器モード7の内で基本モードであるTEM、。モ
ードが望ましい。ここで、レーザ増幅が可能な励起領域
とレーザ共振器モード7との関係を説明するため、第1
4図における固体レーザ媒質1を含む光軸6に垂直な断
面図を第15図に示す。図において、1〜7は上記第1
4図に示したものと同一のものであり、8は励起領域で
ある。
The emitted light from the semiconductor laser array 2 enters the solid-state laser medium 1 from the side surface almost perpendicular to the optical axis 6, and part of it is absorbed and part of it is transmitted and reflected by the reflection tube 3, and then returns to the solid-state laser medium 1. and forms an excitation region capable of laser amplification. On the other hand, the laser beam J5 is composed of a high reflection mirror 4 and an output coupling mirror 5, and a laser resonator mode 7 is formed. The excitation region is formed over almost the entire solid-state laser medium 1 without much relation to the mode distribution of the laser resonator modemer. The laser oscillation mode is TEM, which is the fundamental mode among the laser resonator modes 7. mode is preferred. Here, in order to explain the relationship between the excitation region where laser amplification is possible and laser resonator mode 7, the first
A sectional view perpendicular to the optical axis 6 including the solid-state laser medium 1 in FIG. 4 is shown in FIG. In the figure, 1 to 7 are the first
It is the same as that shown in Fig. 4, and 8 is the excitation region.

このように半導体レーザアレー2からの出射光に伴う励
起エネルギーの多くはレーザ共G2Hモー17によって
占められる領域以外の固体レーザ媒質lの領域内に与え
られるため、レーザ発振モードの増幅に寄与しない部分
が多くなり、したがって励起効率が低くなるという問題
点があった。
In this way, most of the excitation energy accompanying the light emitted from the semiconductor laser array 2 is given to the region of the solid-state laser medium l other than the region occupied by the laser G2H mode 17, so that there is a portion that does not contribute to amplification of the laser oscillation mode. Therefore, there was a problem that the excitation efficiency became low.

上記の励起領域8とレーザ発振モードの大きさもしくは
体積に大きな差があるという欠点を改善するため励起光
源である半導体レーザからの出射光をレーザ共振器の光
軸6と略平行になるように配置し、固体レーザ媒質1の
光軸6に略垂直な端面から励起するようにした所謂端面
光励起の固体レーザが1987年3月24日に交付され
た米国特許第4653056号に開示されている。ごの
構成図を第16図に示す。図において、1〜7は上記第
14図に示したものと同等のものであり、9は半導体レ
ーザ、10はレンズ、11は励起光である。半導体レー
ザ9からの発散射出光はレンズ10で集められた後収束
光に変換され、高反射鏡4を通過し固体レーザ媒質1の
光軸6に略垂直な端面の一方から固体レーザ媒111内
に導入される。励起効率を高(するため、励起領域8を
レーザ共振器モード7の内で基本モー1゛であるT E
 M o oモードのモード体積にマツチングさせるよ
うになっている。このように半導体レーザ9を用いる端
面光励起の固体レーザでは励起領域8を1”F、M、、
モーI゛のモード体積にマツチングさせることが可能で
あるため高い励起効率が得られる。
In order to improve the drawback that there is a large difference in size or volume between the excitation region 8 and the laser oscillation mode, the light emitted from the semiconductor laser that is the excitation light source is made to be approximately parallel to the optical axis 6 of the laser resonator. A so-called edge-pumped solid-state laser is disclosed in U.S. Pat. No. 4,653,056 issued on March 24, 1987, in which the solid-state laser is arranged and excited from an end surface substantially perpendicular to the optical axis 6 of the solid-state laser medium 1. Fig. 16 shows the configuration diagram of this unit. In the figure, 1 to 7 are equivalent to those shown in FIG. 14, 9 is a semiconductor laser, 10 is a lens, and 11 is an excitation light. The diverging emitted light from the semiconductor laser 9 is collected by the lens 10 and then converted into convergent light, which passes through the high-reflection mirror 4 and enters the solid-state laser medium 111 from one end surface substantially perpendicular to the optical axis 6 of the solid-state laser medium 1. will be introduced in In order to increase the excitation efficiency, the excitation region 8 is set to T E which is the fundamental mode 1 of the laser resonator modes 7.
It is designed to match the mode volume of the M oo mode. In this way, in the edge-pumped solid-state laser using the semiconductor laser 9, the excitation region 8 is 1"F, M,...
Since it is possible to match the mode volume of mode I, high excitation efficiency can be obtained.

しかしながら、従来の半導体レーザではその出力が高々
IW程度に限定されていることが多く、また、より高出
力の半導体レーザを励起光源として用いても所謂端面光
励起の固体レーザでは使用できるエネルギーに限度があ
るため固体レーザの出力が限定される。これに対して先
に述べたように、所謂側面光励起の固体レーザでは励起
光源からのエネルギーをより多く固体レーザ媒質内に移
入できるが、励起領域とT E M o。モードのモー
ド体積のマツチングに問題がある。
However, the output of conventional semiconductor lasers is often limited to IW at most, and even if a higher output semiconductor laser is used as a pumping light source, there is a limit to the energy that can be used with so-called edge-pumped solid-state lasers. Therefore, the output of the solid-state laser is limited. On the other hand, as mentioned above, in the so-called side-pumped solid-state laser, more energy from the excitation light source can be transferred into the solid-state laser medium, but the excitation region and T E Mo. There is a problem with matching the mode volumes of the modes.

次に、上記の2例の欠点を改善するため励起光源である
半導体レーザアレーは側面光励起の配置構造とし、レー
ザ共振器の構成を変え゛ζ励起光源である半導体レーザ
アレーからの光がレーザ共振器の光軸にほぼ一致するよ
うにした構成の固体レーザが1987年12月10に交
付された米国特許第4710940号に開示されている
。この構成図を第17図に示す。図において、4〜7,
9は上記第14図及び第16図に示したものと同等のも
のであり、12は台形状の断面を有する固体レーザ媒質
、13は固体レーザ媒質12の第1の側面、14は固体
レーザ媒質12の第2の側面、15は固体レーザ媒質1
2の第1の端面、16は固体レーザ媒質12の第2の端
面である。なお、半導体レーザ9は第1の側面13及び
第2の(jjll而14面対向してそれぞれ複数個配置
されている。
Next, in order to improve the drawbacks of the above two examples, the semiconductor laser array that is the excitation light source is arranged in a side-light pumping arrangement, and the configuration of the laser resonator is changed so that the light from the semiconductor laser array that is the excitation light source is A solid-state laser configured to substantially coincide with the optical axis is disclosed in U.S. Pat. No. 4,710,940, issued December 10, 1987. This configuration diagram is shown in FIG. 17. In the figure, 4 to 7,
9 is the same as shown in FIGS. 14 and 16 above, 12 is a solid laser medium having a trapezoidal cross section, 13 is the first side surface of the solid laser medium 12, and 14 is a solid laser medium. 12 is the second side surface, 15 is the solid laser medium 1
2 and 16 are the second end surfaces of the solid-state laser medium 12. Note that a plurality of semiconductor lasers 9 are arranged facing each other on the first side surface 13 and the second side surface 14.

第1の側面13及び第2の側面14には固体レーザの発
振波長に対して高反射となるが励起光源であるl′、4
W体レーリ′9の発振波長に対しては低反射となる誘電
体多層膜が形成されている。また、第1の端面15と第
2の端面16には固体レーザの発振波長に対して低反射
となる誘電体多層膜が形成されている。このような構成
において、レーザ共振器内のレーザ共振器モード7は第
17図に示すように第1の側面13及び第2の側面14
で交互に反射を繰り返しながら固体レーザ媒質12の中
をジグザグに進行する。一方、励起光源である半導体レ
ーザ9からの出射光はジグザグに進行するレーザ共振器
モード7とその先軸をほぼ−敗さ−1るよう、第1の側
面13もしくは第2の側面14に対して斜めから入射す
る。したがって、第15図に示した端面光励起の固体レ
ーザと同様に励起領域をレーザ共振器モード7の内で基
本モードであるTEM、、モードのモード体積にマツチ
ングさせることができる。しかしながら、第1の側面【
3及び第2の側面14に形成されている高反射の誘電体
多層膜の反射率は製作精度等により100%にすること
はできず、せいぜい99.5%程度であり、各1回の反
射につき0.5%の抹1失を受、けるので、高出力を得
ようとして反射回数を増加させると…失もそれに応して
増加するという欠点がある。
The first side surface 13 and the second side surface 14 are provided with l', 4, which is a pumping light source and is highly reflective to the oscillation wavelength of the solid-state laser.
A dielectric multilayer film is formed that has low reflection for the oscillation wavelength of the W-body Rayleigh '9. In addition, a dielectric multilayer film is formed on the first end face 15 and the second end face 16 to provide low reflection to the oscillation wavelength of the solid-state laser. In such a configuration, the laser resonator mode 7 within the laser resonator is located between the first side surface 13 and the second side surface 14 as shown in FIG.
The laser beam travels in a zigzag pattern through the solid laser medium 12 while repeating reflections alternately. On the other hand, the emitted light from the semiconductor laser 9, which is the excitation light source, is directed toward the first side surface 13 or the second side surface 14 so that the laser resonator mode 7 traveling in a zigzag manner and its leading axis are almost lost. incident from an angle. Therefore, similarly to the edge-pumped solid-state laser shown in FIG. 15, the excitation region can be matched to the mode volume of the fundamental mode TEM among the laser resonator modes 7. However, the first aspect [
The reflectance of the highly reflective dielectric multilayer film formed on the third side surface 3 and the second side surface 14 cannot be 100% due to manufacturing precision, and is approximately 99.5% at most. Therefore, if the number of reflections is increased in an attempt to obtain high output, the loss also increases accordingly.

さらに、上記第17図と同様の構成で励起光源である半
導体レーザを適当な間隔をもって並べた複数の半導体レ
ーザで構成された半導体レーザアレーを備えた高効率モ
ード調和型固体レーザ共振器1−−マス・マイゲル・ヘ
イアにより特開平1122180に開示されている。こ
の構成図を第18図に示す。図において、1,4,5.
1314は上記第14図及び第17図に示したものと同
等のものであり、′l 7は半導体レーザ、18は適当
な間隔をもって並べた複数の半導体レーザ17で構成さ
れた半導体レーザアレー 19はファイバレンズ、20
は第2の側面14に形成された第1の入射端面、21ば
第2の側面14に形成された第2の入射端面である。
Furthermore, a high-efficiency mode harmonic solid-state laser resonator 1--Mass is equipped with a semiconductor laser array composed of a plurality of semiconductor lasers having the same configuration as shown in FIG. - Disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1122180 by Maigel Heyer. This configuration diagram is shown in FIG. In the figure, 1, 4, 5.
1314 is the same as shown in FIGS. 14 and 17 above, 7 is a semiconductor laser, 18 is a semiconductor laser array composed of a plurality of semiconductor lasers 17 arranged at appropriate intervals, and 19 is a fiber lens, 20
21 is a first entrance end surface formed on the second side surface 14, and 21 is a second entrance end surface formed on the second side surface 14.

次に動作について説明する。半導体レーザアレー18を
構成する半導体レーザ17からの出力光は一般に紙面に
平行な方向の広がり角に比べて紙面に垂直な方向の広が
り角が広い。そこでファイバレンズ19により紙面に垂
直な方向のみを平行光束としてそのビーム径が固体レー
ザの横モードの大きさと調和するようにして固体レーザ
媒rt1に入射させる。ここで半導体レーザアレー18
からの出力光の波長を固体レーザ媒質1の吸収帯に−・
致させておくと半導体レーザアレー18からの出力光は
固体レーザ媒質1の中で伝搬するに従って指数関数的に
吸収され固体レーザの発振波長で利得を有する反転分布
を形成する。このときの反転分布はファイバレンズ19
を通過した半導体レーザアレー18からの出力光の空間
分布を反映して半導体レーザアレー18を構成する各半
導体レーザ17の発光位置で大きく、半導体レーザ17
それぞれの間の位置で小さい。このような反転分布が形
成された固体レーザ媒質l内で、各半導体レーザ17の
発光位置とほぼ一致する第1の側面13の位置と、第1
の側面13に対向する第2の合鏡5を配置する。ごこで
は、半導体レーザアレー18からの出力光が入射する第
18図の側面13は半4体レーザアレー18からの出力
光の波長に対しては無反射とし、固体レーザの発振波長
に対しては高反射となるグイクロイックコーティングを
施しである。第2の側面14には固体レーザの発振波長
に対して高反射コーティングを施し、−部、高反射鏡4
.出力結合vL5にレーザ光が出力される部分である第
1の入射端面20と第2の入射端面21には固体レーザ
の発振波長に対してほぼ無反射となるコーティングを施
しである。このようにレーザ共振器を構成することによ
り、半導体L/−ザアレー18から射出された光のエネ
ルギーを高効率でレーザ発振モードに結合できる。した
がって、半導体レーザアレー18を構成する半導体レー
ザの数を増加させ、ジグヂグの反射回数を増加させるこ
とにより固体レーザの発振出力を増加させることができ
る。
Next, the operation will be explained. The output light from the semiconductor laser 17 constituting the semiconductor laser array 18 generally has a wider spread angle in the direction perpendicular to the paper than in the direction parallel to the paper. Therefore, the fiber lens 19 converts only the direction perpendicular to the plane of the paper into a parallel light beam, and the beam diameter matches the size of the transverse mode of the solid-state laser, and the beam is made incident on the solid-state laser medium rt1. Here, the semiconductor laser array 18
The wavelength of the output light from the solid-state laser medium 1 is set to the absorption band of the solid-state laser medium 1.
If this is done, the output light from the semiconductor laser array 18 will be absorbed exponentially as it propagates in the solid-state laser medium 1, forming a population inversion having a gain at the oscillation wavelength of the solid-state laser. The population inversion at this time is the fiber lens 19
Reflecting the spatial distribution of the output light from the semiconductor laser array 18 that has passed through the semiconductor laser array 18, the semiconductor laser 17
Small in position between each. In the solid-state laser medium l in which such a population inversion is formed, the position of the first side surface 13 almost coincides with the light emission position of each semiconductor laser 17, and the first
A second mirror 5 is placed opposite to the side surface 13 of. In this case, the side surface 13 in FIG. 18, on which the output light from the semiconductor laser array 18 is incident, is non-reflective for the wavelength of the output light from the semi-quadram laser array 18, and is high for the oscillation wavelength of the solid-state laser. It has a reflective coating. The second side surface 14 is coated with a high reflection coating for the oscillation wavelength of the solid-state laser.
.. The first entrance end face 20 and the second entrance end face 21, which are the portions from which the laser beam is output to the output coupling vL5, are coated with a coating that makes them substantially non-reflective at the oscillation wavelength of the solid-state laser. By configuring the laser resonator in this way, the energy of the light emitted from the semiconductor L/-the array 18 can be coupled to the laser oscillation mode with high efficiency. Therefore, by increasing the number of semiconductor lasers constituting the semiconductor laser array 18 and increasing the number of zig-zig reflections, the oscillation output of the solid-state laser can be increased.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

以上説明したように第14図に示した側面光励起の従来
装置では半導体レーザアレー2からの出射光に伴う励起
エネルギーの多くはレーザ共振器モード7によって占め
られる領域以外の固体レーザ媒質1の領域内に与えられ
るため、レーザ発振モードの増幅に寄与しない部分が多
くなり、励起効率が低いという問題点があった。
As explained above, in the conventional side optical pumping device shown in FIG. Therefore, there is a problem in that there are many parts that do not contribute to amplification of the laser oscillation mode, and the excitation efficiency is low.

また、第16図に示した端面光励起の従来装置では、半
導体レーザを用いる端面光励起の固体レーザは励起領域
をTIEM、。モード体積にマツチングさせることが可
能であるため高い励起効率が得られるが、しかしながら
、その出力がせいぜいlW程度に限定されていることが
多く、また、より高出力の半導体レーザを励起光源とし
て用いても所謂端面光励起の固体レーザでは使用できる
エネルギーに限度があるため固体レーザの出力が限定さ
れ、高出力を得ることができないという問題点があった
In addition, in the conventional device for end-face optical pumping shown in FIG. 16, the solid-state laser for end-face optical pumping using a semiconductor laser has an excitation region of TIEM. High excitation efficiency can be obtained because it can be matched to the mode volume, but the output is often limited to about 1W at most, and it is difficult to use a higher output semiconductor laser as the excitation light source. In the so-called edge-pumped solid-state laser, there is a limit to the energy that can be used, so the output of the solid-state laser is limited, and there is a problem in that high output cannot be obtained.

さらに、第17図もしくは第18図に示した従来装置で
は以下のような問題点があった。第1に、高効率な励起
を実現するために半導体レーザアレー1日を構成する複
数の半導体レーザの設置位置とレーザ共振器を構成する
ジグザグ光路の反射位置を一致させる必要があり、高反
射鏡4.出力結合鏡5及び半導体レーザアレー18の相
互の配置関係を調整することが難しかった。第2に、固
体レーザ媒質1に施す高反射膜は誘電体多層膜で作成し
ているが、多層膜での吸収や散乱、作成精度等により反
射率を100%にすることは困難であり、せいぜい99
.5%程度である。したがって、各1回の反射につき0
.5%程度の撰失を有し、レーザ発振出力をふやすため
ジグザグ光路の反射回数を増加させるとレーザ共振3g
内部のt置火が増加するという不具合があった。第3に
、ダイオードパー18からの出力光が入射する端面に対
向する第1の入射端面20と第2の入射端面21には、
高反射鏡4と出力結合鏡5にレーザ光を出力させるため
固体レーザの発振波長に対して無反射コーティングを施
す必要があり、第2の側面14の高反射コーティング領
域と上記無反射コーティング領域とを分離して作製しな
ければならず、作製工程が多くなるという課題があった
Furthermore, the conventional apparatus shown in FIG. 17 or 18 has the following problems. First, in order to achieve highly efficient excitation, it is necessary to match the installation positions of the multiple semiconductor lasers that make up the semiconductor laser array and the reflection positions of the zigzag optical paths that make up the laser resonator. .. It was difficult to adjust the mutual arrangement of the output coupling mirror 5 and the semiconductor laser array 18. Second, although the high reflection film applied to the solid-state laser medium 1 is made of a dielectric multilayer film, it is difficult to achieve a reflectance of 100% due to absorption and scattering in the multilayer film, manufacturing accuracy, etc. 99 at most
.. It is about 5%. Therefore, for each single reflection, 0
.. There is a loss of about 5%, and when the number of reflections in the zigzag optical path is increased to increase the laser oscillation output, the laser resonance reaches 3g.
There was a problem that the number of internal fires increased. Thirdly, the first entrance end surface 20 and the second entrance end surface 21, which are opposite to the end surface on which the output light from the diode par 18 enters, have
In order to output laser light to the high-reflection mirror 4 and the output coupling mirror 5, it is necessary to apply a non-reflection coating to the oscillation wavelength of the solid-state laser, and the high-reflection coating area on the second side surface 14 and the above-mentioned non-reflection coating area must be coated. There was a problem in that it had to be manufactured separately, which increased the number of manufacturing steps.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、側面光励起方式を用いているにもかかわらず
、大きなエネルギーで固体レーナ゛媒質を励起でき、レ
ーザ発振モードのモード体積と励起領域とのマツチング
を良くした、高出力かつ高効率な半導体レーザ励起固体
レーザ装置を得ることを目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and although it uses a side light excitation method, it is possible to excite a solid laser medium with large energy, and the mode volume of the laser oscillation mode and the excitation The object of the present invention is to obtain a high-output and highly efficient semiconductor laser-excited solid-state laser device that has good matching with the region.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1の発明に係る半導体レーザ励起固体レーザ装置は、
半導体レーザ9からの出射光をレーザ共振器モード7が
形成される方向に合わせるように回折して固体レーザ媒
質22中に入射させる回折格子(透過形回折格子24又
は反射形回折格子38)を備えたものである。
The semiconductor laser pumped solid-state laser device according to the first invention includes:
A diffraction grating (transmission type diffraction grating 24 or reflection type diffraction grating 38) that diffracts the emitted light from the semiconductor laser 9 and makes it enter the solid laser medium 22 so as to match the direction in which the laser resonator mode 7 is formed. It is something that

第2の発明に係る半導体レーザ励起固体レーザ装置は、
略平行な対向する側面を持ち、かつ上記側面の両側に無
反射コーティングが施された部分24a、24b、24
c、24dと上記側面に近接もしくは接触して設置され
た反射形回折格子23a、23b、23c、23dを有
する部分とが交互に少なくとも1個以上配置され、かつ
上記無反射コーティングが施された部分24a、24b
、24c、24dに対向して上記反射形回折格子23a
、23b、23c、23dが配置された固体レーザ媒質
22のブロック22[3と、−F記反射形回折格子23
a、23b、23c、23dに対向して配設された複数
の半導体レーザ9で構成されている少なくとも1個以上
の半導体レーザアレ−2a、2b、2c、2dと、上記
無反射コティングが施された上記側面と上記半導体レー
Iす゛アレー2a、2b、2c、2dとの間に設置され
た少なくとも1個以上のロッドレンズ27.J27b、
27c、27dとを備えたものである。
The semiconductor laser pumped solid-state laser device according to the second invention includes:
Portions 24a, 24b, 24 having substantially parallel opposing side surfaces and anti-reflective coatings on both sides of the side surfaces.
c, 24d and a portion having at least one reflective diffraction grating 23a, 23b, 23c, 23d installed close to or in contact with the side surface are arranged alternately, and a portion is coated with the anti-reflection coating. 24a, 24b
, 24c, 24d, the reflection type diffraction grating 23a
, 23b, 23c, and 23d are arranged on the block 22[3 of the solid-state laser medium 22, and -F reflection type diffraction grating 23
At least one or more semiconductor laser arrays 2a, 2b, 2c, 2d each consisting of a plurality of semiconductor lasers 9 arranged opposite to each other, and the anti-reflection coating described above is applied. At least one rod lens 27 installed between the side surface and the semiconductor array I (2a, 2b, 2c, 2d). J27b,
27c and 27d.

(作用) 第1の発明に係る半導体レーザ励起固体レーザ装置では
、上記回折格子が固体レー1す゛媒質22を励起する半
導体レーザ9からの入射光を回折させ、励起光の方向を
変化させる。したがって、固体レーザ媒質2内の励起光
の方向とレーザ共振器モード7が形成される方向とは、
概略同一方向に設定され、レーザ発振モード7のモード
体積と励起領域とのマツチングが良くなる。
(Function) In the semiconductor laser-excited solid-state laser device according to the first invention, the diffraction grating diffracts the incident light from the semiconductor laser 9 that excites the solid-state laser 1 and the medium 22, thereby changing the direction of the excitation light. Therefore, the direction of the excitation light in the solid-state laser medium 2 and the direction in which the laser resonator mode 7 is formed are as follows:
They are set in approximately the same direction, and the mode volume of laser oscillation mode 7 and the excitation region are well matched.

第2の発明に係る半導体レーザ励起固体レーザ装置では
、反射形回折格子23a、23b、23c、23dが固
体レーザ媒質22を励起する半導体レーザ9からの入射
光を回折させ、励起光の伝搬方向を変化させる。したが
って、固体レーザ媒質22内の励起光の方向とレーザ共
振器モー17が形成される方向とは概略同一方向に設定
され、レーザ発振モード7のモード体積と励起領域との
マツチングが良くなる。
In the semiconductor laser pumped solid-state laser device according to the second invention, the reflective diffraction gratings 23a, 23b, 23c, and 23d diffract the incident light from the semiconductor laser 9 that pumps the solid-state laser medium 22, and change the propagation direction of the pumping light. change. Therefore, the direction of the excitation light in the solid-state laser medium 22 and the direction in which the laser resonator mode 17 is formed are set to be approximately the same direction, and the mode volume of the laser oscillation mode 7 and the excitation region are well matched.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、以下に示す第1の発明に係る実施例の構成の説明
図では、説明を簡潔にするために固体レーザ媒質の形状
が四角柱で、四角柱の主軸方向がレーザ共振器の光軸方
向となるようにレーザ共振器が構成されており、励起光
源は四角柱の側面の周囲から上記主軸に略垂直な方向に
半導体レーザの励起光が出射されるように設置されてい
る場合の例で説明する。
In the explanatory diagram of the configuration of the embodiment according to the first invention shown below, the shape of the solid-state laser medium is a square prism, and the main axis direction of the square prism is the optical axis direction of the laser resonator, for the sake of simplicity. In this example, the laser resonator is configured so that explain.

第1図はこの第1の発明の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の第1の実施例の構成図であり、24〜7,9は上
記第14図及び第16図に示したものと同一のものであ
り、22は固体レーザ媒質、23は固体レーザ媒?f2
2の第1の側面、24は第1の側面23に形成された透
過形回折格子、25は固体レーザ媒質22の第1の面、
2Gは固体レーザ媒質22の第2の面、27は第1の側
面23に対向する固体レーザ媒質22の第2の側面、2
8は半導体レーザアレー2の半導体レーリ′9の出射光
を固体レーザ媒質22中・\効率良く入射させるように
半導体レーザアレー2と回折路7−24の間に配置され
た口、ドレンズ、2つは回折格子24による半導体レー
ザ9の出射光のO次回折光、30は1次回折光、31は
一1次回折光である。
FIG. 1 is a block diagram of the first embodiment of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the first invention, and 24 to 7 and 9 are the same as shown in FIGS. 14 and 16 above. , 22 is a solid laser medium, and 23 is a solid laser medium? f2
2, a transmission type diffraction grating formed on the first side surface 23; 25, a first surface of the solid-state laser medium 22;
2G is the second surface of the solid-state laser medium 22; 27 is the second side surface of the solid-state laser medium 22 opposite to the first side surface 23;
Reference numeral 8 denotes an opening and a drain lens arranged between the semiconductor laser array 2 and the diffraction path 7-24 so that the emitted light from the semiconductor ray 9 of the semiconductor laser array 2 enters the solid-state laser medium 22 efficiently. The grating 24 represents the O-order diffracted light of the light emitted from the semiconductor laser 9, 30 represents the 1st-order diffracted light, and 31 represents the 11th-order diffracted light.

なお、第1の面25と第2の面26には半導体レーリ′
アレー2からの励起光に対して高反射であるが固体レー
ザの発振波長に対しては無反射である誘電体多層膜のコ
ーティングが形成されている。
Note that the first surface 25 and the second surface 26 are provided with a semiconductor ray
A dielectric multilayer coating is formed that is highly reflective to the excitation light from the array 2 but non-reflective to the oscillation wavelength of the solid-state laser.

また、第2の側面27には半導体レーザアレー2からの
励起光に対して高反射である誘電体多層膜のコーティン
グが形成されている。ここでは半導体レーザアレー2は
各々の半導体レーザ9の接合面がレーザ共振器の光軸6
にほぼ平行であり、互いに間隔を置いて配置された複数
の別個の半導体レーザ9で構成されている。
Furthermore, a dielectric multilayer coating that is highly reflective to excitation light from the semiconductor laser array 2 is formed on the second side surface 27 . Here, in the semiconductor laser array 2, the bonding surface of each semiconductor laser 9 is connected to the optical axis 6 of the laser resonator.
It consists of a plurality of separate semiconductor lasers 9 arranged substantially parallel to and spaced apart from each other.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

半導体レーザ9からの出ル1光は、紙面に垂直な方向に
広がり角度が紙面に平行な方向の広がり角度に比べて大
きいため、紙面に垂直な方向の・ろ屈折力をもつロット
レンズ28を通過させて平行光束にする。ロットレンズ
28を通過した略平行光束は回折格子24に入射しO次
回折光29.1次回折光30、−1次回折光31、±2
次回折光もしくはそれ以上の高次回折光を生じる。なお
、0次回折光、±2次回折光もしくはそれ以上の高次回
折光を生じるかどうかは回折格子24の格子ピンチと励
起光源である半導体レーザアレー2の出射光の波長λと
固体レーザ媒質22の屈折率n及び回折格子24の格子
断面形状などによって決定される。ここでは回折格子2
4の格子断面形状が矩形である場合の例を示しでいるが
必ずしもごれに限定されないのはいうまでもない。さら
に、回折格子24の格子断面形状が矩形であっても格子
ピンチと格子深さを適当に選べばO次回折光を抑制する
ことができる。
The beam 1 emitted from the semiconductor laser 9 has a larger spread angle in the direction perpendicular to the plane of the paper than the angle of spread in the direction parallel to the plane of the paper. It passes through and becomes a parallel beam of light. The substantially parallel light flux that has passed through the rot lens 28 enters the diffraction grating 24 and becomes O-order diffracted light 29, 1st-order diffracted light 30, -1st-order diffracted light 31, ±2
Generates second-order diffraction light or higher-order diffraction light. Note that whether 0th-order diffracted light, ±2nd-order diffracted light, or higher-order diffracted light is generated depends on the grating pinch of the diffraction grating 24, the wavelength λ of the emitted light from the semiconductor laser array 2 which is the excitation light source, and the refractive index of the solid-state laser medium 22. It is determined by n, the grating cross-sectional shape of the diffraction grating 24, etc. Here, diffraction grating 2
Although an example in which the lattice cross-sectional shape of No. 4 is rectangular is shown, it goes without saying that this is not necessarily limited to dirt. Furthermore, even if the cross-sectional shape of the diffraction grating 24 is rectangular, the O-th order diffracted light can be suppressed by appropriately selecting the grating pinch and the grating depth.

0次回折光29は光軸6に略垂直な方向でその強度が指
数関数的に減衰する吸収を受けながら固体レーザ媒質2
2を伝搬し第2の側面27で反射し、再びその強度が指
数関数的に減衰する吸収を受けながら固体レーザ媒質2
2を伝搬し励起?n域を形成する。次に1次回折光30
は回折格子24の法線と次の(11式で表される零でな
い角度θの方向に進行する。ここでは回折格子24の格
子ピッチdは角度θが90°に近い角度になるよう設定
する。
The 0th-order diffracted light 29 is absorbed by the solid-state laser medium 2 while undergoing absorption whose intensity is exponentially attenuated in a direction substantially perpendicular to the optical axis 6.
2, is reflected by the second side surface 27, and is absorbed again by the solid laser medium 2, whose intensity is exponentially attenuated.
Propagate and excite 2? Forms n region. Next, the first-order diffracted light 30
moves in the direction of the normal to the diffraction grating 24 and a non-zero angle θ expressed by the following equation (11).Here, the grating pitch d of the diffraction grating 24 is set so that the angle θ is close to 90°. .

θ−3I N−’λ/ n d         fi
t上記のように格子ピッチdを設定しておくと、1次回
折光30は光軸6に略平行な方向でその強度が指数関数
的に減衰する吸収を受けながら固体レーザ媒質22を伝
搬し第1の面25で反射し、再びその強度が指数関数的
に減衰する吸収を受ムノながら固体レーザ媒質22を伝
搬し励起領域を形成する。次に一1次回折光31は回折
格子24の法線に対して1次回折光とほぼ対称となる方
向に進行し、光軸6に略平行な方向でその強度が指数関
数的に減衰する吸収を受けながら固体レーザ媒質22を
伝搬し第1の面26で反射し再びその強度が指数関数的
に減衰する吸収を受けながら固体レー帯ア媒質22を伝
搬し励起領域を形成する。同様に半導体レーザアレー2
を構成する複数の半導体レーザ9の各々から出射された
励起光も回折格子24によって0次回折光、1次回折光
、−1次回折光、±2次回折光もしくはそれ以上の高次
回折光を生じ固体レーザ媒質22を伝搬することにより
励起領域を形成する。したがって、励起領域はこれら回
折光の重なり領域として形成される。
θ-3I N-'λ/ nd fi
When the grating pitch d is set as described above, the first-order diffracted light 30 propagates through the solid-state laser medium 22 while undergoing absorption whose intensity is exponentially attenuated in a direction substantially parallel to the optical axis 6. The light is reflected by the surface 25 of 1 and propagates through the solid-state laser medium 22 while receiving absorption whose intensity is exponentially attenuated again to form an excitation region. Next, the 1st-order diffracted light 31 travels in a direction that is approximately symmetrical to the 1st-order diffracted light with respect to the normal to the diffraction grating 24, and undergoes absorption whose intensity attenuates exponentially in a direction approximately parallel to the optical axis 6. The laser beam propagates through the solid-state laser medium 22 while being absorbed, is reflected by the first surface 26, and is again propagated through the solid-state laser medium 22 while receiving absorption whose intensity is attenuated exponentially, forming an excitation region. Similarly, semiconductor laser array 2
The excitation light emitted from each of the plurality of semiconductor lasers 9 forming the solid-state laser medium also generates 0th-order diffraction light, 1st-order diffraction light, −1st-order diffraction light, ±2nd-order diffraction light, or higher-order diffraction light by the diffraction grating 24. By propagating through 22, an excitation region is formed. Therefore, the excitation region is formed as an overlapping region of these diffracted lights.

なお、ここでは回折格子24を0次回折光を抑制する条
件に設定してお(。
Note that here, the diffraction grating 24 is set to conditions that suppress the 0th order diffracted light (.

以上のように、1次回折光30もしくは−1次回折光3
1は光軸6に略平行な方向に進行するので吸収長も長く
とれ、また、レーザ共振器モード7の固体レーザ媒質2
2におけるモード体積と一致させることができるので励
起効率を高くすることができる効果がある。
As described above, the first-order diffracted light 30 or the -first-order diffracted light 3
1 propagates in a direction substantially parallel to the optical axis 6, so the absorption length can be long, and the solid laser medium 2 of laser resonator mode 7
Since the mode volume can be made to match the mode volume in No. 2, there is an effect that the excitation efficiency can be increased.

第2図は上記回折格子24におけるO次回折光29.1
次回折光30.−1次回折光31の関係、及び上記固体
レーザ媒質22における励起領域8とレー1す゛共振器
モー17との関係を説明するだめの第1図の部分拡大図
であり、第2図falは固体レーザ媒質22の一部分、
第2図(blは第2図ta+の位置へ−Aにおける断面
図である。第2図(blの励起領域8とレーザ共Q2”
iモード7との重なりかられかるように、回折格子24
を用いた励起領域8の形成手段は、励起光のポンプ体積
をレーザ共振器のモード体積に良く一致できる効果があ
る。ここてレーリ′共g2Hのモード体積は高反射鏡4
と出力結合鏡5の設置位置及び形状によって決定される
FIG. 2 shows O-order diffracted light 29.1 in the diffraction grating 24.
Next diffraction light 30. - This is a partially enlarged view of FIG. 1 for explaining the relationship between the first-order diffracted light 31 and the relationship between the excitation region 8 and the laser resonator modulus 17 in the solid-state laser medium 22, and FIG. 2 fal is a solid-state A portion of the laser medium 22,
Fig. 2 (bl is a cross-sectional view at -A to the position ta+ in Fig. 2.
As can be seen from the overlap with i-mode 7, the diffraction grating 24
The means for forming the excitation region 8 using . Here, the mode volume of both Lely' and g2H is the high-reflection mirror 4
This is determined by the installation position and shape of the output coupling mirror 5.

レーザ共振器モード7の内、1’ E M o。モード
は単1111でサイトローブがないので極めて有用であ
り望ましい。この回折格子24を用いた励起領域の形成
手段では、多数の半導体レーザを固体レーザ媒質22の
回折格子24が形成された側面に沿って配置することが
できるので、励起される固体レザ媒質22のレーザ利得
部分が大幅に増加させるごとができ、また、励起領域8
をレーザ共振器の所要のモード体積にマツチングさせる
ことによって高い励起効率を得ることができる。したが
って、効率と利得の高い半導体レーザ励起固体レーザ装
置が得られる。
Among laser resonator modes 7, 1'E Mo. Since the mode is single 1111 and there is no site lobe, it is extremely useful and desirable. In this excitation region forming means using the diffraction grating 24, a large number of semiconductor lasers can be arranged along the side surface of the solid laser medium 22 on which the diffraction grating 24 is formed, so that The laser gain portion can be significantly increased, and the excitation region 8
High pumping efficiency can be obtained by matching the desired mode volume of the laser resonator. Therefore, a semiconductor laser pumped solid-state laser device with high efficiency and gain can be obtained.

第3図はこの第1の発明の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の第2の実施例の構成図であり、第2図と同様の半
導体レーザ励起固体レーザ装置の部分拡大図である。こ
の実施例では、回折格子24を固体レーザ媒質22の面
に形成せず、透過形回折格子32を固体レーザ媒質22
の第1の側面23に近接もしくは第1の側面23に接触
さ〜Uて配設したものである。ここで透過形回折格子3
2と固体レーザ媒質22の間は屈折率の整合をとっであ
る。
FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the first invention, and is a partially enlarged view of the semiconductor laser pumped solid-state laser device similar to FIG. In this embodiment, the diffraction grating 24 is not formed on the surface of the solid-state laser medium 22, and the transmission type diffraction grating 32 is formed on the surface of the solid-state laser medium 22.
It is disposed close to or in contact with the first side surface 23 of. Here, transmission type diffraction grating 3
2 and the solid laser medium 22 are matched in refractive index.

第4図はこの第1の発明の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の第3の実施例の構成図であり、第2図と同様の半
導体レーザ励起固体レーザ装置の部分拡大図である。こ
の実施例では、固体レーザ媒質22の面に直接形成され
た回折格子24と断面が円形のロットレンズ28の代わ
りに、断面が半月形でその平面部に透過形回折格子が形
成されているロットレンズ33を固体レーザ媒質22の
第1の側面23に近接もしくは第1の側面23に接触さ
せて配設したものである。断面が半月形のロットレンズ
33は上記断面が円形のロッドレンズ28と同様に紙面
に垂直な方向のみ屈折力をもち、半導体レーザ9からの
出射光を平行光束にする。なお、透過形回折格子が形成
されているロッドレンズ33と固体レーザ媒質22の間
は屈折率の整合をとっである。
FIG. 4 is a block diagram of a third embodiment of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the first invention, and is a partially enlarged view of the semiconductor laser pumped solid-state laser device similar to FIG. In this embodiment, instead of the diffraction grating 24 directly formed on the surface of the solid-state laser medium 22 and the rot lens 28 having a circular cross section, a rod having a half-moon cross section and a transmission diffraction grating formed on its flat surface is used. The lens 33 is disposed close to or in contact with the first side surface 23 of the solid-state laser medium 22. Like the rod lens 28 having a circular cross section, the rod lens 33 having a semicircular cross section has refractive power only in the direction perpendicular to the plane of the paper, and converts the light emitted from the semiconductor laser 9 into a parallel light beam. Note that the refractive index is matched between the rod lens 33 on which the transmission type diffraction grating is formed and the solid laser medium 22.

ここで、上記の第2及び第3の実施例においても回折格
子が第1の実施例と同様の作用をし、上記同様の効果が
得られる。
Here, also in the second and third embodiments described above, the diffraction grating operates in the same manner as in the first embodiment, and the same effects as described above can be obtained.

第5図はこの第1の発明の半導体レーIJ−′励起固体
レーザ装置の第4の実施例の構成図である。この実施例
は、第1図に示した第1の実施例において、固体レーザ
媒質22の第2の側面27にも回折格子34を形成し、
第1の側面23側と同様に円形の11 ’;/ lレン
ズ35及び半導体レーザアレー36を設けたものであり
、周囲からより多くの励起光を固体レーナ゛媒質22に
注入するため一構成例を示すものである。なお、その他
の構成は第1の実施例と同一であり、37は回折格子2
4又は回折路7−34の±1次回折光を示す。
FIG. 5 is a block diagram of a fourth embodiment of the semiconductor laser IJ-' pumping solid-state laser device of the first invention. This embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that a diffraction grating 34 is also formed on the second side surface 27 of the solid-state laser medium 22,
Similar to the first side surface 23 side, a circular 11'/l lens 35 and a semiconductor laser array 36 are provided, and in order to inject more excitation light from the surroundings into the solid state laser medium 22, one configuration example is shown. It shows. Note that the other configurations are the same as the first embodiment, and 37 is the diffraction grating 2.
4 or the ±1st-order diffracted light of the diffraction path 7-34.

また、上記第5図では固体レーザ媒質22の第1の側面
23と第2の側面27に回折格子24゜34を形成する
場合を示したが、さらに残る2側面に回折格子を形成し
て励起光を注入する構成としても良い。
In addition, although FIG. 5 above shows the case where the diffraction gratings 24° 34 are formed on the first side surface 23 and the second side surface 27 of the solid-state laser medium 22, it is also possible to form the diffraction gratings on the remaining two side surfaces for excitation. It may also be configured to inject light.

なお、上記第5図に示した第4の実施例における回折格
子の形成において、上記第2及び第3の実施例の構成を
適用できることはいうまでもない。
It goes without saying that the configurations of the second and third embodiments can be applied to the formation of the diffraction grating in the fourth embodiment shown in FIG. 5 above.

以上の実施例では透過形回折格子を用いた半導体レーザ
励起固体レーザ装置の構成を示したが、次に反射形回折
格子を用いた半導体レーザ励起固体レーザ装置の実施例
の構成を示す。
In the above embodiments, the configuration of a semiconductor laser-excited solid-state laser device using a transmission type diffraction grating was shown. Next, the configuration of an example of a semiconductor laser-excited solid-state laser device using a reflection type diffraction grating will be described.

第6図は反射形回折格子を用いた第1の実施例の構成図
であり、上記第1図に示した第1の実施例に対応するも
のである。図において、38は固体レーザ媒質22の第
1の側面23に形成された反射形回折格子であり、半導
体レーザアレー2からの励起光に対して高反射である誘
電体多層膜又は金属膜のコーティングが施されている。
FIG. 6 is a block diagram of a first embodiment using a reflective diffraction grating, and corresponds to the first embodiment shown in FIG. 1 above. In the figure, 38 is a reflection type diffraction grating formed on the first side surface 23 of the solid-state laser medium 22, and is coated with a dielectric multilayer film or a metal film that is highly reflective to the excitation light from the semiconductor laser array 2. It has been subjected.

Iiノドレンズ28と半導体レーザアレー2は第2の側
面27側に設けられており、半導体レーザ9からの出射
光はロットレンズ28で紙面に垂直な方向が平行光束に
変換されて固体レーザ媒質22に入射し、反射形回折格
子38で回折され励起領域8を形成する。なお、反射形
回折格子38の格子深さや格子ピッチは」−記透過形回
折格子の場合同様に0次回折光を抑制する条件に設定し
ておく。
The Ii nodolen lens 28 and the semiconductor laser array 2 are provided on the second side surface 27 side, and the light emitted from the semiconductor laser 9 is converted into a parallel light beam in the direction perpendicular to the plane of the paper by the rot lens 28, and then enters the solid laser medium 22. The light is then diffracted by the reflective diffraction grating 38 to form the excitation region 8. Note that the grating depth and grating pitch of the reflection type diffraction grating 38 are set to conditions that suppress the 0th order diffraction light as in the case of the transmission type diffraction grating.

第7図は上記反射形回折格子38におけるO次回折光2
9.1次回折光30.−1次回折光31の関係、及び上
記固体レーザ媒質22における励起領域8とレーザ共振
器モーIS’ 7との関係を説明するための第6図の部
分拡大図であり、第7図(a)は固体レーザ媒質22の
一部分、第7図(blは第7図(+))の位置A−八に
おける1υi面図である。第7図fblの励起領域8と
レーザ井振器モード7との重なりかられかるように、反
射形回折格子38を用いた励起領域8の形成手段は、励
起光のポンプ体積をレーザ共振器のモード体積に良(一
致でき、上記透過形回折格子の場合と同様に効率と利得
の高い半導体レーザ励起固体レーザ装置が得られる効果
がある。さらに、反射形回折格子38では透過形回折格
子の半分の材量:晋の深さで同等の回折作用が得られる
ので、回折格子の製作が容易にできる効果がある。
FIG. 7 shows O-order diffracted light 2 in the reflection type diffraction grating 38.
9.1st-order diffracted light30. - FIG. 7(a) is a partially enlarged view of FIG. 6 for explaining the relationship between the first-order diffracted light 31 and the relationship between the excitation region 8 in the solid-state laser medium 22 and the laser resonator mode IS'7; is a 1υi plane view of a portion of the solid-state laser medium 22 at position A-8 in FIG. 7 (bl is (+) in FIG. 7). As can be seen from the overlap between the excitation region 8 and the laser resonator mode 7 in FIG. This has the effect of providing a semiconductor laser pumped solid-state laser device with high efficiency and gain as in the case of the above transmission type diffraction grating. Since the same diffraction effect can be obtained at the same depth as the amount of material, it is possible to easily manufacture diffraction gratings.

第8図は反射形回折格子を用いた第2の実施例の構成図
であり、上記第3図に示した第2の実施例に対応するも
のである。第7図と同様の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の部分拡大図である。
FIG. 8 is a block diagram of a second embodiment using a reflective diffraction grating, and corresponds to the second embodiment shown in FIG. 3 above. 8 is a partially enlarged view of a semiconductor laser-excited solid-state laser device similar to FIG. 7. FIG.

この実施例では、反射形回折格子38を固体レーザ媒質
22の面に形成せず、固体レーザ媒質22の第1の側面
23に近接もしくは第1の側面23に接触させて配設し
たものである。ここで、反射形回折格子38と固体レー
ザ媒質22の間は屈折率の整合をとっである。上記第2
の実施例においても反射形回折格子38が第1の実施例
と同様の作用をし、上記同様の効果が得られる。
In this embodiment, the reflective diffraction grating 38 is not formed on the surface of the solid-state laser medium 22, but is disposed close to or in contact with the first side surface 23 of the solid-state laser medium 22. . Here, the refractive index is matched between the reflection type diffraction grating 38 and the solid laser medium 22. 2nd above
In this embodiment as well, the reflective diffraction grating 38 functions in the same manner as in the first embodiment, and the same effects as described above can be obtained.

以上の効果に付加するに、回折格子により半導体レーザ
からの出射光を固体レーリ′媒質内のレーザ共振器モー
ドが形成される方向に合わせるように回折して上記固体
レーザ媒質中に入射させる手段によれば、各部の設定精
度をゆるくできる効果がある。
In addition to the above effects, there is a means for diffracting the emitted light from the semiconductor laser using a diffraction grating so as to match the direction in which the laser resonator mode is formed in the solid-state Rayleigh' medium and making it enter the solid-state laser medium. According to this, there is an effect that the setting precision of each part can be relaxed.

なお、以上の説明においては固体レーザ媒質の形状が四
角柱で、四角柱の主軸方向がレーザ共振器の光軸方向と
なるようにレーザ共振器が構成されており、励起光源は
四角柱の側面の周囲から上記主軸に略垂直な方向に半導
体レーザの励起光が出射されるように設置されている場
合の例を示したが、この発明はこれに限るものではなく
、上記説明から明らかなように回折格子を用いることに
より半導体レーザからの出射光を固体レーザ媒質内のレ
ーザ共振器モードが形成される方向に合わせるように回
折して上記固体レーザ媒質中に入射させ、励起光のポン
プ体積とレーザ共振器のモード体積との一部を図る構成
であればよいことはいうまでもない。
In the above explanation, the shape of the solid-state laser medium is a square prism, the laser resonator is configured such that the main axis direction of the square prism is the optical axis direction of the laser resonator, and the excitation light source is located on the side surface of the square prism. An example has been shown in which the excitation light of the semiconductor laser is emitted from the periphery in a direction substantially perpendicular to the main axis, but the present invention is not limited to this, and as is clear from the above description. By using a diffraction grating, the emitted light from the semiconductor laser is diffracted so as to match the direction in which the laser resonator mode is formed in the solid-state laser medium, and is made to enter the solid-state laser medium. Needless to say, any configuration that forms part of the mode volume of the laser resonator is sufficient.

また、この発明の固体レーザは広い範囲に及び固体レー
ザ材料例えばN(1: YAC,Nd : Glass
もしくはNd:YLFを用いることができる。
Further, the solid-state laser of the present invention can be used in a wide range of solid-state laser materials such as N(1: YAC, Nd: Glass).
Alternatively, Nd:YLF can be used.

さらに、この発明の固体レーザはレーザ共振器の最低次
モードであるT E M ooモードのモード体積に励
起領域をマツチングでき、また小型にすることができる
ので周波数逓倍の動作を行うのに適している。この実施
例を第9図に示す。図において、39はレーザ共振器内
に挿入された周波数逓倍器であり、基本数の1/2倍の
波長のレーザ光を発生し得る。
Furthermore, the solid-state laser of the present invention can match the excitation region to the mode volume of the T E M oo mode, which is the lowest mode of the laser resonator, and can be made compact, making it suitable for frequency multiplication operations. There is. This embodiment is shown in FIG. In the figure, numeral 39 is a frequency multiplier inserted into the laser resonator, which can generate a laser beam with a wavelength 1/2 times the fundamental number.

また、この発明の固体レーザでは、第1O図のようにレ
ーザ共振器内にQ−スイッチ40を挿入すればパルス光
を発生させることができる。
Further, in the solid-state laser of the present invention, pulsed light can be generated by inserting a Q-switch 40 into the laser resonator as shown in FIG. 1O.

次に第2の発明に係る実施例について説明する。Next, an embodiment according to the second invention will be described.

なお、以下に示す実施例の構成の説明図では、説明を簡
単にするために固体レーザ媒質の形状が四角柱で、四角
柱の主軸方向がレーザ共振器の光軸方向となるようにレ
ーザ共振器が構成されており、励起光源は四角柱の側面
の周囲から上記主軸に略垂直な方向に半導体レーザの励
起光が射出されろように設置され、反射形回折格了、無
反射コーティング部分および半導体レーザアレーがそれ
ぞれ4つある場合の例で説明する。これらの数は4に限
られないことは言うまでもない。
In the explanatory diagram of the configuration of the example shown below, the shape of the solid-state laser medium is a square prism to simplify the explanation, and the laser resonance is set such that the main axis direction of the square prism is the optical axis direction of the laser resonator. The excitation light source is installed so that the excitation light of the semiconductor laser is emitted from around the sides of the square prism in a direction approximately perpendicular to the principal axis, and includes a reflective diffraction grating, a non-reflective coating, and An example will be explained in which there are four semiconductor laser arrays. It goes without saying that these numbers are not limited to four.

第11図はこの第2の発明に係る半導体レーザ励起固体
レーザ装置の第1の実施例の構成図である。第11図に
おいて、2.lli、  2b、  2C2dは反射形
回折格子23a、23b、23c23dに対向して配設
された複数の半導体レーザ9で構成されている半導体レ
ーザアレーである。
FIG. 11 is a block diagram of a first embodiment of a semiconductor laser pumped solid-state laser device according to the second invention. In FIG. 11, 2. lli, 2b, 2C2d are semiconductor laser arrays made up of a plurality of semiconductor lasers 9 disposed facing reflection diffraction gratings 23a, 23b, 23c23d.

22Bは略平行な対向する側面を持ち、かつ上記側面の
両側に無反射コーティングされた部分24a、24b、
24c、24dと上記側面に近接もしくは接触して設置
された反射形回折格子23a。
22B has substantially parallel opposing side surfaces, and portions 24a, 24b that are anti-reflective coated on both sides of the side surfaces;
24c, 24d, and a reflective diffraction grating 23a installed close to or in contact with the side surfaces.

23b、23c、23dを有する部分とが交互に少なく
とも1個以上配置され、かつ上記無反射コーティングが
施された部分24a、24b、24c、24dに対向反
射形回折格子23a、23b23c、23dが配置され
た固体レーザ媒質22のブロックである。27a、27
b、27c27dは無反射コーティングが施された上記
側面と半導体レーザアレー2a、2b、2c、2dとの
間に設置されたし1ソドレンズである。28Lは0次回
折光、29Lは1次回折光230Lは一1次回折光、3
1は共振器内光学素子である。上記反射形回折格子23
a、23b、23c、23dは固体レーザ媒質22のブ
ロック22Bの表面に近接もしくは接触して配置されて
おりかつ上記無反射コーティングを施した部分24a、
24b。
23b, 23c, and 23d are arranged alternately, and opposing reflective diffraction gratings 23a, 23b, 23c, and 23d are arranged on the antireflection-coated parts 24a, 24b, 24c, and 24d. This is a block of solid-state laser medium 22. 27a, 27
Reference numerals b, 27c and 27d designate lenses installed between the above-mentioned side surfaces coated with antireflection coating and the semiconductor laser arrays 2a, 2b, 2c, and 2d. 28L is the 0th-order diffracted light, 29L is the 1st-order diffracted light, 230L is the 11th-order diffracted light, 3
1 is an intra-cavity optical element. The above reflection type diffraction grating 23
a, 23b, 23c, and 23d are disposed close to or in contact with the surface of the block 22B of the solid-state laser medium 22, and are coated with the anti-reflection coating 24a;
24b.

24c、24dに対向して配置されている。また、第1
の面25と第2の面26には上記半導体レーザアレー2
からの励起光に対して高反射であるが固体レーザの発振
波長に対しては略無反射である誘電体多層膜のコーティ
ングが形成されている。
It is arranged opposite to 24c and 24d. Also, the first
The semiconductor laser array 2 is formed on the surface 25 and the second surface 26.
A dielectric multilayer coating is formed that is highly reflective to excitation light from the laser beam, but substantially non-reflective to the oscillation wavelength of the solid-state laser.

上記無反射コーティングを施した部分24a。The portion 24a is coated with the anti-reflection coating.

24b、24c、24dに対向して配置された上記半導
体レーザアレー2a、2b、2c、2dは励起光源を構
成する。この半導体レーザアレー2a、2b、2c、2
dはその長さ方向に?合ッて接合面がほぼ平行であり互
いに間隔を置いて配置された複数の別個の半導体レーザ
9で構成されている。以下では上記半導体レーザアレー
2aと対を成す部分について説明する。他の部分につい
ても同様である。上記半導体レーザアレー2aを構成し
ている半導体レーザ9のうちの1つからの出射光は紙面
に垂直な方向の広がり角度が紙面に平行な方向の広がり
角度に比べて大きいため、紙面に垂直な方向のみ屈折力
をもつ上記ロッドレンズ27aを通過させて平行光束に
する。上記ロッドレンズ27aを通過した略平行光束は
上記反射形回折格了23aに入射し0次回折光28L、
1次回折光29L、−1次回折光30L、±2次回折光
もしくはそれ以上の高次回折光を生じる。0次回折光、
±2次回折光もしくはそれ以上の高回折光を生じるかど
うかは上記反射形回折格子23aの格子ピンチと上記励
起光源である半導体レーザアレー2aの出射光の波長λ
と固体レーザ媒質22のブロック22Bの屈折率nおよ
び反射形凹伍格子23aの格子断面形状などによって決
定される。ここでは上記反射形回折格子23aの格子断
面形状が矩形である場合の例を記載しているが必ずしも
これに限定されないのはいうまでもない。
The semiconductor laser arrays 2a, 2b, 2c, and 2d arranged opposite to the semiconductor laser arrays 24b, 24c, and 24d constitute excitation light sources. These semiconductor laser arrays 2a, 2b, 2c, 2
d in the length direction? It is composed of a plurality of separate semiconductor lasers 9 whose bonding surfaces are substantially parallel and are spaced apart from each other. Below, a portion forming a pair with the semiconductor laser array 2a will be explained. The same applies to other parts. The light emitted from one of the semiconductor lasers 9 constituting the semiconductor laser array 2a has a larger spread angle in the direction perpendicular to the page than the spread angle in the direction parallel to the page. The light beam passes through the rod lens 27a, which has refractive power, and becomes a parallel beam of light. The substantially parallel light beam passing through the rod lens 27a enters the reflective diffraction grating 23a, and the 0th order diffracted light 28L,
First-order diffracted light 29L, −1st-order diffracted light 30L, ±2nd-order diffracted light, or higher-order diffracted light are generated. 0th order diffraction light,
Whether ±second-order diffraction light or higher diffraction light is generated depends on the grating pinch of the reflective diffraction grating 23a and the wavelength λ of the output light of the semiconductor laser array 2a, which is the excitation light source.
is determined by the refractive index n of the block 22B of the solid-state laser medium 22 and the grating cross-sectional shape of the reflective concave grating 23a. Here, an example is described in which the grating cross-sectional shape of the reflective diffraction grating 23a is rectangular, but it goes without saying that the cross-sectional shape is not necessarily limited to this.

上記反射形回折格子23aの格子断面形状が矩形であっ
ても格子ピンチと格子深さを適当に選べば0次回折光を
抑制することができる。上記O次回折光28Lは光軸6
に略垂直な方向でその強度が指数関数的に減衰する吸収
を受けながら固体レーザ媒122のブロック22[’(
を伝搬し励起領域を形成する。つぎに1次回折光29L
は上記反射形回折格子23aの垂線と前記第1式で表さ
れる零でない角度θの方向に進行する。上記反射形回折
格子23aの格子ピッチdは上記角度θが出来るだけ9
0°に近い角度になるよう設定される。
Even if the cross-sectional shape of the reflective diffraction grating 23a is rectangular, the zero-order diffracted light can be suppressed by appropriately selecting the grating pinch and the grating depth. The above O-order diffracted light 28L is on the optical axis 6
Block 22['(
propagates to form an excitation region. Next, the first-order diffracted light 29L
travels in the direction of a non-zero angle θ expressed by the first equation with respect to the perpendicular to the reflective diffraction grating 23a. The grating pitch d of the reflective diffraction grating 23a is set to 9 as much as possible so that the angle θ is
The angle is set to be close to 0°.

上記1次回折光29Lは光軸6に略平行な方向でその強
度が指数関数的に減衰する吸収を受けながら固体レーザ
媒M22のブロック22Bを伝搬し上記第2の面26で
反射し再びその強度が指数関数的に減衰する吸収を受け
ながら固体レーザ媒¥i′2のブロック22Bを伝搬し
励起領域を形成する。次に一1次回折光3OLは上記反
射形回折格子23aの垂線に対して1次回折光はぼ対称
になる方向に進行し、光軸6に略平行な方向でその強度
が指数関数的に減衰する吸収を受けながら固体レーザ媒
’jt22のプロ・ツク22I3を伝搬し上記反射形回
折格子23bで回折し再びその強度が指数関数的に減衰
する吸収を受けながら固体レーザ媒質22のブロック2
2Bを伝搬し励起領域を形成する。
The first-order diffracted light 29L propagates through the block 22B of the solid-state laser medium M22 while undergoing absorption whose intensity is exponentially attenuated in a direction substantially parallel to the optical axis 6, is reflected by the second surface 26, and its intensity is increased again. The light propagates through the block 22B of the solid-state laser medium i'2 while receiving exponentially attenuated absorption and forms an excitation region. Next, the first-order diffracted light 3OL travels in a direction that is approximately symmetrical with respect to the perpendicular to the reflective diffraction grating 23a, and its intensity is attenuated exponentially in a direction substantially parallel to the optical axis 6. The block 2 of the solid laser medium 22 propagates through the block 22I3 of the solid laser medium 22 while undergoing absorption, is diffracted by the reflection type diffraction grating 23b, and is again subjected to absorption whose intensity is exponentially attenuated.
2B to form an excitation region.

同様に上記半導体レーザアレー2aを構成する複数の別
個の半導体レーザ9の他の1つから出射された励起光も
上記反射形回折格子23aによって0次回折光、1次回
折光、−1次回折光、±2次回折光もしくはそれ以上の
高次回折光を生し固体レーザ媒質22のブロック22B
を伝搬することにより励起領域を形成する。励起領域は
これら回折光の重なり領域として形成されろ。上記1次
回折光29Lもしくは一1次回折光30I7は光軸6に
略平行な方向に進行するので吸収長も長くとれ、またレ
ーザ共振器モード7の上記固体レーザ媒質22のブロッ
ク22Bにおけるモーi′体積と略一致させることがで
きるので励起効率を高(することができる効果がある。
Similarly, the excitation light emitted from another one of the plurality of separate semiconductor lasers 9 constituting the semiconductor laser array 2a is also filtered by the reflection type diffraction grating 23a into 0th-order diffraction light, 1st-order diffraction light, −1st-order diffraction light, ±2 The block 22B of the solid-state laser medium 22 generates the next-order diffraction light or higher-order diffraction light.
An excitation region is formed by propagating the The excitation region is formed as an overlapping region of these diffracted lights. Since the first-order diffracted light 29L or the first-order diffracted light 30I7 travels in a direction substantially parallel to the optical axis 6, the absorption length can be long, and the modulus i' volume in the block 22B of the solid-state laser medium 22 in laser resonator mode 7 is This has the effect of increasing excitation efficiency.

第12図は、上記反射形回折格子23における0次回折
光28I1.1次回折光29I−1−1次回折光30L
の関係をより明らかにするための図と、上記固体レーザ
媒質22のブロック22Bにおける励起領域8とレーザ
共振器モード7との関係を示している。この反射形回折
格子23を用いた励起領域の形成手段の大きな利点は、
励起光のポンプ体積とレーザ共振器のモード体積に良く
一政できる点にある。レーザ共振器のモード体積は高反
射鏡4と出力結合鏡5の設置位置および形状によって決
定される。レーザ共振器モードの内、TEMo。モード
は単峰でサイトLJ−プがないので極めて有用であり望
ましい。この反射形回折格子23を用いた励起領域の形
成手段では、多数の半導体レー1yを上記固体レーザ媒
質22のブロック2213の反射形回折格子23が形成
された側面に沿って配置することができるので、励起さ
れる固体レーザ媒質22のブ[ドック22Bのレーザ利
得部分を大幅に増加させることができまた励起領域をレ
ーザ共振器の所用のモード体積にマツチングさせること
によって高い励起効率を得ることができる。したがって
、効率と利得の高い構造が得られる。
FIG. 12 shows the 0th-order diffracted light 28I1.1st-order diffracted light 29I-1-1st-order diffracted light 30L in the reflective diffraction grating 23.
This figure shows the relationship between the excitation region 8 and the laser resonator mode 7 in the block 22B of the solid-state laser medium 22. The major advantage of this means of forming an excitation region using the reflection type diffraction grating 23 is that
The advantage is that the pump volume of the excitation light and the mode volume of the laser resonator can be controlled well. The mode volume of the laser resonator is determined by the installation positions and shapes of the high reflection mirror 4 and the output coupling mirror 5. TEMo among laser resonator modes. The mode is extremely useful and desirable since it is unimodal and has no site LJ-p. In this means for forming an excitation region using the reflection type diffraction grating 23, a large number of semiconductor lasers 1y can be arranged along the side surface of the block 2213 of the solid-state laser medium 22 on which the reflection type diffraction grating 23 is formed. , the laser gain portion of the block 22B of the solid-state laser medium 22 to be excited can be greatly increased, and high pumping efficiency can be obtained by matching the pumping region to the desired mode volume of the laser resonator. . Therefore, a structure with high efficiency and gain is obtained.

第13図はこの第2の発明に関わる第2の実施例の構成
を示すものであって、上記固体レーザ媒質22のブロッ
ク22Bとロッドレンズ27a。
FIG. 13 shows the structure of a second embodiment of the second invention, which includes a block 22B of the solid laser medium 22 and a rod lens 27a.

27b、27c、27dの間に波長Fi32 a 。Wavelength Fi32a between 27b, 27c, and 27d.

32b、32c、32dを配置したものである。32b, 32c, and 32d are arranged.

たとえば上記固体レーザ媒f22のブロック22BがN
d : YLFのように一軸性の結晶で構成されている
場合、上記半導体レーザアレー2a。
For example, the block 22B of the solid-state laser medium f22 is N
d: The semiconductor laser array 2a when composed of a uniaxial crystal such as YLF.

2b、2c、2dからの射出光の偏光方向により吸収係
数が異なるため、吸収係数がより大きくなる方向に上記
半導体レーザアレー2a、2b。
Since the absorption coefficient differs depending on the polarization direction of the emitted light from 2b, 2c, and 2d, the semiconductor laser arrays 2a, 2b are arranged in the direction in which the absorption coefficient becomes larger.

2c、  2dからの出射光の偏光方向を合わせるよう
にするため波長板32a、32b、32c。
Wave plates 32a, 32b, 32c are used to match the polarization directions of the emitted lights from 2c and 2d.

32dを配設したものである。32d is installed.

本発明の固体レーザはレーザ共振器の最低次モードであ
る゛rEMooモードのモード体積に励起領域をマツチ
ングでき、また小型にすることができるので周波数逓倍
の動作を行うのに適している。
The solid-state laser of the present invention can match the excitation region to the mode volume of the rEMoo mode, which is the lowest mode of the laser resonator, and can be made compact, so it is suitable for frequency multiplication operation.

レーザ共振器内に周波数逓倍器を挿入し基本波の1/2
倍の波長のレーザ光を発生し得る。この逓倍器としては
第11図の共振器内光学素子41で表わされている。
A frequency multiplier is inserted into the laser resonator to generate 1/2 of the fundamental wave.
Can generate laser light with twice the wavelength. This multiplier is represented by an intra-resonator optical element 41 in FIG.

また、パルス光を発生させるためには第11図の共振器
内光学素子41としてQ−スイッチを用いれば良い。
Furthermore, in order to generate pulsed light, a Q-switch may be used as the intra-cavity optical element 41 in FIG. 11.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以トのように第1の発明によれば、半導体レーザからの
出射光をレーザ共振器モードが形成される方向に合ね・
Uるように回折して固体レーザ媒質中に入射さヒる回折
格子を設けて構成したので、回折格子を用いることによ
る励起領域が形成されこれにより多数の半導体レーザを
固体レーザ媒質の周囲に配置することが可能となり、励
起される固体レーザ媒質のレーザ利得部分を大幅に増加
さ−Uることができ、また、固体レーザ媒質内の励起光
の方向とレーザ共振器モー1が形成される方向とを概略
同一方向に設定でき、励起領域をレーザ共振器の所要の
モード体積にマツチングさせることによって高い励起効
率を得ることができる。したがって、効率と利得の高い
半W体レーザ励起固体レーザ装置を提供できるという効
果が得られるまた、第2の発明によれば、略平行な対向
する側面を持ち、かつ上記側面の両側に無反射コーティ
ングが施された部分と上記側面に近接もしくは接触して
設置された反射形回折格子を有する部分とが交互に少な
くとも1個以上記直され、かつ上記無反射コーティング
が施された部分に対向して上記反射形回折格子が配置さ
れた固体レーザ媒質のブロックと、上記反射形回折格子
に対向して配設された複数の半導体レーザで構成されて
いる少なくとも1個以上の半導体レーザアレーと、上記
無反射コーティングが施された上記側面と上記半導体レ
ーザアレーとの間に設置された少なくとも1個以上のロ
フトレンズとを設けて構成したので、固体レーザ媒質の
ブロックの略平行な一対の側面に近接して設、置された
反射形回折格子を用いることによる励起領域が形成され
、これにより多数の半導体レーザを、固体レーザ媒質の
ブロックの回折格子が形成された側面に沿って配置する
ことが可能となり、励起される固体レーザ媒質のブロッ
クのレーザ利得部分を大幅に増加させることができ、ま
た励起領域をレーザ共振器の所用のモード体積にマツチ
ングさせることによって高い励起効率を得ることができ
る。したがって、効率と利得が更に高い構造が得られる
とともに装置が安価にでき、また、レーザ光出力の設定
を幅広(精度良く行なえる半導体レーザ励起固体レーザ
装置を提供できるという効果が得られる。
As described above, according to the first invention, the light emitted from the semiconductor laser is aligned in the direction in which the laser resonator mode is formed.
Since the configuration is provided with a diffraction grating that diffracts the laser beam in a U direction and enters the solid-state laser medium, an excitation region is formed by using the diffraction grating, and a large number of semiconductor lasers are arranged around the solid-state laser medium. It becomes possible to significantly increase the laser gain part of the solid-state laser medium to be pumped, and also the direction of the pumping light in the solid-state laser medium and the direction in which the laser cavity modulus 1 is formed. can be set in approximately the same direction, and by matching the excitation region to the required mode volume of the laser resonator, high excitation efficiency can be obtained. Therefore, it is possible to provide a half-W body laser-pumped solid-state laser device with high efficiency and gain.Furthermore, according to the second invention, the side surfaces are substantially parallel to each other, and the non-reflective structure is provided on both sides of the side surfaces. At least one coated portion and a portion having a reflective diffraction grating installed close to or in contact with the side surface are alternately rewritten, and the anti-reflective coating is opposed to the portion having a reflective diffraction grating. a block of solid laser medium in which the reflective diffraction grating is disposed; at least one semiconductor laser array comprising a plurality of semiconductor lasers disposed opposite to the reflective diffraction grating; Since the structure includes at least one loft lens installed between the side surface on which the reflective coating is applied and the semiconductor laser array, An excitation region is formed by using the reflective diffraction grating provided, which makes it possible to arrange a large number of semiconductor lasers along the side surface of the block of solid-state laser medium on which the diffraction grating is formed, The laser gain fraction of the block of solid-state laser medium to be pumped can be significantly increased, and high pumping efficiencies can be obtained by matching the pump region to the desired mode volume of the laser cavity. Therefore, a structure with higher efficiency and gain can be obtained, the device can be made inexpensive, and a semiconductor laser-excited solid-state laser device can be provided in which the laser light output can be set over a wide range (with high precision).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの第1の発明の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の第1の実施例の構成図、第2図は第1図の部分拡
大図、第3図はこの第1の発明の半導体レーザ励起固体
レーザ装置の第2の実施例の構成の説明図、第4図はこ
の第1の発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の第3
の実施例の構成の説明図、第5図はこの第1の発明の半
導体レーザ励起固体レーザ装置の第4の実施例の構成図
、第6図は反射形回折格子を用いた上記第1の実施例の
構成図、第7図は第6図の部分拡大図、第8図は反射形
回折格子を用いた上記第2の実施例の構成の説明図、第
9図は周波数逓倍の動作を行う場合の構成図、第10図
はパルス光を発生の動作を行う構成図、第11図はこの
第2の発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の第1の
実施例の構成図、第12図はこの第1の実施例において
回折格子の作用を説明するための構成図、第13図はこ
の第2の発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成
図、第14図は従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置
の構成図、第15図は固体レーザ媒質を含む光軸に垂直
な断面図、第16図は従来の半導体し・−ザ励起固体レ
ーザ装置の構成図、第17図は従来の半導体レーザ励起
固体レーザ装置の構成の説明図、第18図は従来の半導
体レーリ′励起固体レーザ装置の構成の説明図である。 2.2a〜2d・・・・・・半導体レーザアレー 7・
・・・・・レーザ共振器モード、9・・・・・・半導体
レーザ、22・・・・・・固体レーザ媒質、22I3・
・・・・・固体レーザ媒質のブロック、23a〜23 
d、  井共3 B =・・・・・反射形回折格子、2
4.32・・・・・・透過形回折格子、24a〜24d
・・・・・・無反射コーティングが施された部分、27
a〜27d、28・・・・・・ロンドレンズ、32a〜
32d・・・・・・波長板。
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a semiconductor laser pumped solid-state laser device of the first invention, FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1, and FIG. 3 is a semiconductor laser of the first invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of the configuration of the second embodiment of the pumped solid-state laser device, and FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the configuration of the fourth embodiment of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the first invention, and FIG. FIG. 7 is a partially enlarged view of FIG. 6, FIG. 8 is an explanatory diagram of the configuration of the second embodiment using a reflective diffraction grating, and FIG. 9 shows the frequency multiplication operation. Fig. 10 is a block diagram of the operation of generating pulsed light; Fig. 11 is a block diagram of the first embodiment of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the second invention; Fig. 12 is a block diagram for explaining the action of the diffraction grating in this first embodiment, FIG. 13 is a block diagram of a semiconductor laser pumped solid-state laser device of this second invention, and FIG. 14 is a block diagram of a conventional semiconductor laser pumped solid-state laser device. A configuration diagram of a laser device, FIG. 15 is a cross-sectional view perpendicular to the optical axis including a solid-state laser medium, FIG. 16 is a configuration diagram of a conventional semiconductor laser pumped solid-state laser device, and FIG. 17 is a conventional semiconductor laser FIG. 18 is an explanatory diagram of the configuration of a conventional semiconductor Rayleigh pumped solid-state laser device. 2.2a-2d... Semiconductor laser array 7.
... Laser resonator mode, 9 ... Semiconductor laser, 22 ... Solid laser medium, 22I3.
... Solid laser medium block, 23a-23
d, Iko 3 B =...Reflection type diffraction grating, 2
4.32... Transmission type diffraction grating, 24a to 24d
・・・・・・Part with anti-reflection coating, 27
a~27d, 28... Rondo lens, 32a~
32d... Wave plate.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)レーザ光を出射する半導体レーザと、この半導体
レーザの出射光を受け増幅させるための固体レーザ媒質
と、この固体レーザ媒質を含みレーザ共振器モードを形
成するように設置されたレーザ共振器構成手段とを備え
、上記半導体レーザからの出射光で上記固体レーザ媒質
を周囲から励起して増幅されたレーザ光を送出する半導
体レーザ励起固体レーザ装置において、上記半導体レー
ザからの出射光を上記レーザ共振器モードが形成される
方向に合わせるように回折して上記固体レーザ媒質中に
入射させる回折格子を設けたことを特徴とする半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置。
(1) A semiconductor laser that emits laser light, a solid-state laser medium that receives and amplifies the light emitted from this semiconductor laser, and a laser resonator that includes this solid-state laser medium and is installed to form a laser resonator mode. a semiconductor laser excitation solid-state laser device, comprising: a semiconductor laser excitation solid-state laser device that excites the solid-state laser medium from the surroundings with light emitted from the semiconductor laser and sends out amplified laser light; 1. A semiconductor laser pumped solid-state laser device, characterized in that a diffraction grating is provided to diffract light into the solid-state laser medium so as to match the direction in which a resonator mode is formed.
(2)上記回折格子が反射形回折格子であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の半導体レーザ励起固
体レーザ装置。
(2) The semiconductor laser pumped solid-state laser device according to claim 1, wherein the diffraction grating is a reflection type diffraction grating.
(3)レーザ光を出射する半導体レーザと、この半導体
レーザの出射光を受け増幅させるための固体レーザ媒質
と、この固体レーザ媒質を含みレーザ共振器モードを形
成するように設置されたレーザ共振器構成手段とを備え
、上記半導体レーザからの出射光で上記固体レーザ媒質
を周囲から励起して増幅されたレーザ光を送出する半導
体レーザ励起固定レーザ装置において、 略平行な対向する側面を持ち、かつ上記側面の両側に無
反射コーティングが施された部分と上記側面に近接もし
くは接触して設置された反射形回折格子を有する部分と
が交互に少なくとも1個以上配置され、かつ上記無反射
コーティングが施された部分に対向して上記反射形回折
格子が配置された固体レーザ媒質のブロックと、 上記反射形回折格子に対向して配設された複数の半導体
レーザで構成されている少なくとも1個以上の半導体レ
ーザアレーと、 上記無反射コーティングが施された上記側面と上記半導
体レーザアレーとの間に設置された少なくとも1個以上
のロッドレンズとを設けたことを特徴とする半導体レー
ザ励起固体レーザ装置。
(3) A semiconductor laser that emits laser light, a solid-state laser medium that receives and amplifies the light emitted from this semiconductor laser, and a laser resonator that includes this solid-state laser medium and is installed to form a laser resonator mode. a semiconductor laser excitation fixed laser device that excites the solid-state laser medium from the surroundings with light emitted from the semiconductor laser and sends out amplified laser light, the fixed laser device having substantially parallel opposing side surfaces, and At least one or more portions having a non-reflective coating on both sides of the side surface and a portion having a reflective diffraction grating installed close to or in contact with the side surface are arranged alternately, and the non-reflective coating is applied to the side surface. a block of solid laser medium in which the reflective diffraction grating is disposed opposite to the reflective diffraction grating; A semiconductor laser-excited solid-state laser device comprising: a semiconductor laser array; and at least one rod lens installed between the side surface on which the anti-reflection coating is applied and the semiconductor laser array.
(4)上記固体レーザ媒質のブロックの側面と上記ロッ
ドレンズとの間に、吸収係数がより大きくなる方向に上
記半導体レーザアレーからの出射光の偏光方向を合わせ
るようにするための少なくとも1個以上の波長板を設け
たことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の半導体
レーザ励起固体レーザ装置。
(4) Between the side surface of the block of the solid-state laser medium and the rod lens, at least one lens is provided for aligning the polarization direction of the light emitted from the semiconductor laser array in the direction in which the absorption coefficient becomes larger. 4. A semiconductor laser-excited solid-state laser device according to claim 3, further comprising a wavelength plate.
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