JPH0415969A - 半導体レーザ励起固体レーザ - Google Patents
半導体レーザ励起固体レーザInfo
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- JPH0415969A JPH0415969A JP11887490A JP11887490A JPH0415969A JP H0415969 A JPH0415969 A JP H0415969A JP 11887490 A JP11887490 A JP 11887490A JP 11887490 A JP11887490 A JP 11887490A JP H0415969 A JPH0415969 A JP H0415969A
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- 239000007787 solid Substances 0.000 title description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
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- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 1
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- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体レーザ励起固体レーザに関獣特に、レ
ーザモードとポンピングモードとのマツチング手段に特
徴を有する半導体レーザ励起固体レーザに関する。
ーザモードとポンピングモードとのマツチング手段に特
徴を有する半導体レーザ励起固体レーザに関する。
半導体レーザ励起固体レーザでは、半導体レーザ（ＬＤ
）からの励起光を固体レーザ媒質を有する共振器に導入
し 固体レーザ媒質をポンピングしてレーザ発振を行う
が、その際、ＬＤからの励起光は、ＬＤの励起ボリュー
ム（ポンピングモード）とレーザ共振器のモードボリュ
ーム（レーザモード）とがモードマツチングするような
レンズで効率よくレーザ媒質に集光されるようにしてい
る。このようなレンズとしては、例えばシリンドリカル
レンズが用いられている。
）からの励起光を固体レーザ媒質を有する共振器に導入
し 固体レーザ媒質をポンピングしてレーザ発振を行う
が、その際、ＬＤからの励起光は、ＬＤの励起ボリュー
ム（ポンピングモード）とレーザ共振器のモードボリュ
ーム（レーザモード）とがモードマツチングするような
レンズで効率よくレーザ媒質に集光されるようにしてい
る。このようなレンズとしては、例えばシリンドリカル
レンズが用いられている。
一方、共振器内に非線形光学結晶を挿入した、５ＨＧＳ
ＴＨＧ、 パラメトリック発振、和周波発生、差周
波発生、四光波混合、光双安定等の非線形光学技術の研
究が近年盛んに研究されるようになり、その情報処理や
計測への応用が考えられている。
ＴＨＧ、 パラメトリック発振、和周波発生、差周
波発生、四光波混合、光双安定等の非線形光学技術の研
究が近年盛んに研究されるようになり、その情報処理や
計測への応用が考えられている。
このような背景の下、例えば、非線形光学結晶の１つで
あるＫＴＰを共振器内に挿入して高調波変換することが
行われる。５ｆ、高効率の高調波変換をしようとしてそ
の集光を強くすると、ＫＴＰのレンズ効果で、レーザモ
ードが楕円形となり、ポンピングモードとのマツチング
がとれなくなる。
あるＫＴＰを共振器内に挿入して高調波変換することが
行われる。５ｆ、高効率の高調波変換をしようとしてそ
の集光を強くすると、ＫＴＰのレンズ効果で、レーザモ
ードが楕円形となり、ポンピングモードとのマツチング
がとれなくなる。
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、非線形光学結
晶を共振器内に設けた半導体レーザ励起固体レーザにお
いて、レーザモードとポンピングモードとのマツチング
をとって、高効率にレーザ光を得ることを課題とする。
晶を共振器内に設けた半導体レーザ励起固体レーザにお
いて、レーザモードとポンピングモードとのマツチング
をとって、高効率にレーザ光を得ることを課題とする。
すなわち、本発明は、半導体レーザアレイからの励起光
をレーザ媒質に照射し このレーザ媒質の他に非線形光
学結晶を有する共振器でレーザ発振を起こす半導体レー
ザ励起固体レーザにおいて、前記半導体レーザアレイか
らの励起光の断面長さ方向と、非線形光学結晶を通過し
たレーザビームの断面長さ方向とを±４５度の角度範囲
で一致させたことを特徴とする。
をレーザ媒質に照射し このレーザ媒質の他に非線形光
学結晶を有する共振器でレーザ発振を起こす半導体レー
ザ励起固体レーザにおいて、前記半導体レーザアレイか
らの励起光の断面長さ方向と、非線形光学結晶を通過し
たレーザビームの断面長さ方向とを±４５度の角度範囲
で一致させたことを特徴とする。
より具体的には、前記半導体レーザアレイの活性層の接
合方向と、前記非線形光学結晶のＺ軸方向とを±４５度
の角度範囲で一致させるとよい。
合方向と、前記非線形光学結晶のＺ軸方向とを±４５度
の角度範囲で一致させるとよい。
ここで、前記非線形光学結晶としては、ＫＴＰ（ＫＴｉ
ＯＰＯ，）、ＬＮ、ＫＮＳ ＢＢＯ，ＫＤＰ。
ＯＰＯ，）、ＬＮ、ＫＮＳ ＢＢＯ，ＫＤＰ。
ＡＤＰ、 Ｌ ｉ Ｉ ０３、Ｂ ａ２Ｎ ａ Ｎ
ｂｓｏ＋ｓ、ＣｄＳｅ５ Ｓｅ、Ｔｅなどを例示できる
。要はＫＴＰのようにビームの横方向への広がりを生じ
させる結晶であれ１！、本発明に使用できる。
ｂｓｏ＋ｓ、ＣｄＳｅ５ Ｓｅ、Ｔｅなどを例示できる
。要はＫＴＰのようにビームの横方向への広がりを生じ
させる結晶であれ１！、本発明に使用できる。
前記非線形光学結晶を共振器内に設ける趣旨は、第２高
調波発生（ＳＨＧ）、第３高調波発生（ＴＨＧ）、パラ
メトリック発振 和周波発生、差周波発生、四光波混合
、光双安定などに用いる趣旨である。
調波発生（ＳＨＧ）、第３高調波発生（ＴＨＧ）、パラ
メトリック発振 和周波発生、差周波発生、四光波混合
、光双安定などに用いる趣旨である。
また、使用する固体レーザとして１４Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎ
ｄ： ＹＬＦ、 ルビー ガラス、Ｋ ＣＬ。
ｄ： ＹＬＦ、 ルビー ガラス、Ｋ ＣＬ。
ＲｂＣ１など各種の固体レーザを使用できる。
半導体レーザアレイからの励起光はレーザアレイが接合
方向に並んだ活性層を有していることから、その接合方
向に広がった形で共振器に入射される。従って、共ＷＬ
器ではその水平方向に長方形となったポンピングモード
となる。
方向に並んだ活性層を有していることから、その接合方
向に広がった形で共振器に入射される。従って、共ＷＬ
器ではその水平方向に長方形となったポンピングモード
となる。
例えば、ＫＴＰを挿入した共軸励起型Ｎｄ ＹＡＧ共振
器内ＳＨＧレーザで１ｉ、ＫＴＰ結晶のＺ軸方向を長軸
とする楕円形横モードがＮｄ： ＹＡＧ内で生じる。
器内ＳＨＧレーザで１ｉ、ＫＴＰ結晶のＺ軸方向を長軸
とする楕円形横モードがＮｄ： ＹＡＧ内で生じる。
そこで、両モードの長子方向を揃えることで、レーザ圧
力効率が向上する。
力効率が向上する。
なお、両方向を完全一致させるのが最も望ましいが、最
大±４５度の角度範囲で一致させれば、本発明の趣旨に
沿ったものといえる。
大±４５度の角度範囲で一致させれば、本発明の趣旨に
沿ったものといえる。
本発明で（戯 例えばＫＴＰによる１１０６４ｎから５
３２ｎｍへの’ｒｙｐｅｎ位相整合による高調波変換に
おいて、 ｎ 非線形光学結晶の屈折率 λ レーザモードの波長 Ω 非線形光学結晶の長さ（厚み） ω８ 非線形光学結晶内のレーザモードのビームウェ
ストの電場半径 であるときに良好な効果を示す。
３２ｎｍへの’ｒｙｐｅｎ位相整合による高調波変換に
おいて、 ｎ 非線形光学結晶の屈折率 λ レーザモードの波長 Ω 非線形光学結晶の長さ（厚み） ω８ 非線形光学結晶内のレーザモードのビームウェ
ストの電場半径 であるときに良好な効果を示す。
尚、この条件範囲は非線形光学結晶の屈折率異方性の程
度に依存して変化するので、例示の限りでない。
度に依存して変化するので、例示の限りでない。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図に本実施例の半導体レーザ励起固体レーザを示す
。
。
これは、半導体レーザアレイ１、集光レンズ２゜３、共
振器４を順に配列したものである。また、前記共振器４
は、前記集光レンズ２，３側から、レーザ媒質（ロンド
）５、レンズ６、１／４波長板１０、ＫＴＰ結晶７、出
力ミラー８を順次配列した構造で、レーザ媒質はＮｄ：
ＹＡＧで、前記集光レンズ２．３側端面に反射ミラ
ー９が誘電体多層反射コーティングにより形成されてい
る。この反射ミラーは波長８１０ｎｍの光は透過させる
が波長１１０６４ｎの光は９９９％反射する。
振器４を順に配列したものである。また、前記共振器４
は、前記集光レンズ２，３側から、レーザ媒質（ロンド
）５、レンズ６、１／４波長板１０、ＫＴＰ結晶７、出
力ミラー８を順次配列した構造で、レーザ媒質はＮｄ：
ＹＡＧで、前記集光レンズ２．３側端面に反射ミラ
ー９が誘電体多層反射コーティングにより形成されてい
る。この反射ミラーは波長８１０ｎｍの光は透過させる
が波長１１０６４ｎの光は９９９％反射する。
また、前記出力ミラーも波長１１０６４ｎの光を９９９
％反射し、５３２ｎｍの光を透過させる。
％反射し、５３２ｎｍの光を透過させる。
前記半導体レーザアレイ１は、例えば第２図のようシミ
ｎ型層１１，１２、活性層１３、ｐ型層１４、ｎ型層
１５を有１．．ｎ−ｐ間で発生した光が活性層１３で増
幅されてレーザビームとして放出される。：こでｌ戯
５ｐｅｃｔｒａＤｉｏｄｅ−Ｌａｂｓ社 半導体レーザ
５ＤＬ−２４３２−ＨＩ（出力５００ｍＷ）を用いた 半導体レーザアレイ１頃 活性層１３の接合方向にレー
ザビームが分布する（横モード）。従って、第３図に示
したように、集光レンズ２．３でレーザ媒質５に集光・
入射されるレーザビームは長方形となる（以下、長方形
ポンピングモードＭ１という）。
ｎ型層１１，１２、活性層１３、ｐ型層１４、ｎ型層
１５を有１．．ｎ−ｐ間で発生した光が活性層１３で増
幅されてレーザビームとして放出される。：こでｌ戯
５ｐｅｃｔｒａＤｉｏｄｅ−Ｌａｂｓ社 半導体レーザ
５ＤＬ−２４３２−ＨＩ（出力５００ｍＷ）を用いた 半導体レーザアレイ１頃 活性層１３の接合方向にレー
ザビームが分布する（横モード）。従って、第３図に示
したように、集光レンズ２．３でレーザ媒質５に集光・
入射されるレーザビームは長方形となる（以下、長方形
ポンピングモードＭ１という）。
一方、共振器４内において、第６図に示したように、前
記ＫＴＰ７はその結晶軸（ｘｌｙ、 ｚ）の内２軸を
中心としてｘ−ｙ平面上で、ｘ＊ＩＩＬ、ｙ軸からそれ
ぞれ２１３°回転させた方向をＸ゛軌ｙ゛ 軸とし こ
のＸ゛軸方向を共振器４の光軸に合わせて配置される。
記ＫＴＰ７はその結晶軸（ｘｌｙ、 ｚ）の内２軸を
中心としてｘ−ｙ平面上で、ｘ＊ＩＩＬ、ｙ軸からそれ
ぞれ２１３°回転させた方向をＸ゛軌ｙ゛ 軸とし こ
のＸ゛軸方向を共振器４の光軸に合わせて配置される。
このＫＴＰ７は、第二高調波（グリーン光）を発生させ
る力Ｃ１その際、Ｚ軸を長ａｙ’軸を短軸とする楕円型
横モード船をレーザ媒質５の中において発生する。
る力Ｃ１その際、Ｚ軸を長ａｙ’軸を短軸とする楕円型
横モード船をレーザ媒質５の中において発生する。
ＫＴＰ ７による横モードの変化の度合は共振器長に依
存するので、その関係を測定したところ、第７図のグラ
フは 及び第８図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したように、
共振器長が長くなるほど、ＫＴＰを通過したレーザモー
ドがレーザ媒質５の中においてＺ軸方向に広がることが
判明した 従って、共振器内のレーザモードは第４図の
ように楕円形の状態となる（以下、楕円形レーザモード
という）。なお、第７図の測定で鷹 レーザ媒質５の長
さが１０ｍｍ、 レンズ６の焦点距離が１５ｍｍ。
存するので、その関係を測定したところ、第７図のグラ
フは 及び第８図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したように、
共振器長が長くなるほど、ＫＴＰを通過したレーザモー
ドがレーザ媒質５の中においてＺ軸方向に広がることが
判明した 従って、共振器内のレーザモードは第４図の
ように楕円形の状態となる（以下、楕円形レーザモード
という）。なお、第７図の測定で鷹 レーザ媒質５の長
さが１０ｍｍ、 レンズ６の焦点距離が１５ｍｍ。
レーザ媒質５とレンズ６の間の距離が３ｍｍ、ＫＴＰ結
晶の長さが５ｍｍ、 出力ミラー８の曲率半径が５０
ｍｍの共振器を用い、出力ミラー８から６２ｍｍの距離
における１６０６μｍのレーザビームを撮影した 次に、第５図のように、長方形ポンピングモードと格円
形レーザモードの両長手方向を合わせて、モードマツチ
ングを図っ九 この時の高調波出力を第９図のグラフ図にローロ線で示
す。また、長方形ポンピングモードと楕円形レーザモー
ドの両長手方向を直交させたときの高調波出力を＋・・
子線で第９図に示す。このグラフ図から、長方形ポンピ
ングモードと楕円形レーザモードの両長手方向を一致さ
せると、直交させる場合より２〜４ｍＷ程高調波出力が
高くなることが分かる。この値は従来より１開栓度高い
出力である。
晶の長さが５ｍｍ、 出力ミラー８の曲率半径が５０
ｍｍの共振器を用い、出力ミラー８から６２ｍｍの距離
における１６０６μｍのレーザビームを撮影した 次に、第５図のように、長方形ポンピングモードと格円
形レーザモードの両長手方向を合わせて、モードマツチ
ングを図っ九 この時の高調波出力を第９図のグラフ図にローロ線で示
す。また、長方形ポンピングモードと楕円形レーザモー
ドの両長手方向を直交させたときの高調波出力を＋・・
子線で第９図に示す。このグラフ図から、長方形ポンピ
ングモードと楕円形レーザモードの両長手方向を一致さ
せると、直交させる場合より２〜４ｍＷ程高調波出力が
高くなることが分かる。この値は従来より１開栓度高い
出力である。
次いで、長方形ポンピングモードと楕円形レーザモード
の両長手方向を±４５度の角度範囲で可変させたところ
、いずれの場合も、両方向を直交させた場合より高い高
調波出力を得ることができへ 〔発明の効果〕 本発明によれば、モードマツチングが良好で高出力かつ
高効率のレーザ装置とすることができる。
の両長手方向を±４５度の角度範囲で可変させたところ
、いずれの場合も、両方向を直交させた場合より高い高
調波出力を得ることができへ 〔発明の効果〕 本発明によれば、モードマツチングが良好で高出力かつ
高効率のレーザ装置とすることができる。
第１図は本発明の一例を示した概略艮 第２図は半導体
レーザアレイの斜視は 第３図は半導体レーザアレイか
らの励起光が共振器内に照射されたときのレーザビーム
の長方形ポンピングモードを示したは 第４図はＫＴＰ
を有する共振器による楕円形レーザモードを示したは
第５図は長方形ポンピングモードと楕円形レーザモード
とのマツチングを図った状態のぼ 第６図はＫＴＰの結
晶軸方向と光軸との関係を示した尺 第７図は出射ビー
ムの半径と共振器の長さとの関係を示したグラフは 第
８図（ａ）〜（Ｃ）は第７図で得られた射出ビーム半径
の変化状態を示した１、０６μｍレーザビーム断面の強
度分布、第９図はモードマツチングの状態と高調波出力
との関係を示したグラフ図である。 ｌ ・半導体レーザアレイ ４・・・共振器 ７・・・非線形光学結晶 （ＫＴＰ） ・半導体レーザアレイの活性層
レーザアレイの斜視は 第３図は半導体レーザアレイか
らの励起光が共振器内に照射されたときのレーザビーム
の長方形ポンピングモードを示したは 第４図はＫＴＰ
を有する共振器による楕円形レーザモードを示したは
第５図は長方形ポンピングモードと楕円形レーザモード
とのマツチングを図った状態のぼ 第６図はＫＴＰの結
晶軸方向と光軸との関係を示した尺 第７図は出射ビー
ムの半径と共振器の長さとの関係を示したグラフは 第
８図（ａ）〜（Ｃ）は第７図で得られた射出ビーム半径
の変化状態を示した１、０６μｍレーザビーム断面の強
度分布、第９図はモードマツチングの状態と高調波出力
との関係を示したグラフ図である。 ｌ ・半導体レーザアレイ ４・・・共振器 ７・・・非線形光学結晶 （ＫＴＰ） ・半導体レーザアレイの活性層
Claims (2)
- （１）半導体レーザアレイからの励起光をレーザ媒質に
照射し、このレーザ媒質の他に非線形光学結晶を有する
共振器でレーザ発振を起こす半導体レーザ励起固体レー
ザにおいて、 前記半導体レーザアレイからの励起光の断面長さ方向と
、非線形光学結晶を通過したレーザビームの断面長さ方
向とを±４５度の角度範囲で一致させた半導体レーザ励
起固体レーザ。 - （２）前記半導体レーザアレイの活性層の接合方向と、
前記非線形光学結晶のＺ軸方向とを±４５度の角度範囲
で一致させた請求項１記載の半導体レーザ励起固体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11887490A JPH0415969A (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 半導体レーザ励起固体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11887490A JPH0415969A (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 半導体レーザ励起固体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0415969A true JPH0415969A (ja) | 1992-01-21 |
Family
ID=14747259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11887490A Pending JPH0415969A (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 半導体レーザ励起固体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0415969A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5394414A (en) * | 1993-05-28 | 1995-02-28 | International Business Machines Corporation | Laser system and method having a nonlinear crystal resonator |
| US5892614A (en) * | 1996-03-22 | 1999-04-06 | Nec Corporation | Optical parametric oscillator including a saturable absorber having a saturable absorption characteristic |
-
1990
- 1990-05-09 JP JP11887490A patent/JPH0415969A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5394414A (en) * | 1993-05-28 | 1995-02-28 | International Business Machines Corporation | Laser system and method having a nonlinear crystal resonator |
| US5892614A (en) * | 1996-03-22 | 1999-04-06 | Nec Corporation | Optical parametric oscillator including a saturable absorber having a saturable absorption characteristic |
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