JPH04162581A - Solid-state laser oscillator - Google Patents

Solid-state laser oscillator

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JPH04162581A
JPH04162581A JP28582190A JP28582190A JPH04162581A JP H04162581 A JPH04162581 A JP H04162581A JP 28582190 A JP28582190 A JP 28582190A JP 28582190 A JP28582190 A JP 28582190A JP H04162581 A JPH04162581 A JP H04162581A
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JP
Japan
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mirror
solid
state laser
optical
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP28582190A
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Japanese (ja)
Inventor
Kuniaki Gotou
訓顕 後藤
Seiichi Katsuragi
葛城 誠一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication of JPH04162581A publication Critical patent/JPH04162581A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a solid-state laser oscillator having small decrease in a wavelength conversion efficiency by providing a first high reflecting mirror, a second output mirror, and a second high reflecting mirror for forming a second optical resonator, and converting a wavelength by switching a predetermined position of the second mirror. CONSTITUTION:A first high reflecting mirror 20 and a first output mirror 21 are provided coaxially with a solid state laser medium 15 at both sides of a solid state laser medium 15, and an optical resonator is formed. A guide rail 23 is provided perpendicularly to an optical passage 22 at the passage 22 between the medium 15 and the mirror 21, and a second output mirror 24 made of a harmonic mirror is bent perpendicularly to the passage to form a refractive optical passage 25 at 45 degrees on the rail. A second high reflecting mirror 26 is provided coaxially on the rail at the passage 25 to be telescoped to the passage 23 by driving to the mirror 26 side.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は固体レーザ発振装置に係り、特に、異なった二
つの波長を発生する装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a solid-state laser oscillation device, and particularly to a device that generates two different wavelengths.

(従来の技術) レーザ成膜加工では成膜された薄膜の電気的な特性を上
げるために、異なった三波長を用いた加工が行われてい
る。三波長を得る装置の構成としては、それぞれ別個の
波長を出力する2台のレーザ発振器を設けるか、あるい
はそれぞれの波長の光学系を交換するようにしていた。
(Prior Art) In laser film forming processing, processing using three different wavelengths is performed in order to improve the electrical characteristics of the formed thin film. The configuration of an apparatus for obtaining three wavelengths has been to provide two laser oscillators each outputting a separate wavelength, or to replace the optical system for each wavelength.

しかしながら、前者の場合は装置的に大型化し実用的で
なく、また、後者の場合は交換する度に光軸調整の作業
が必要であり、走査が繁雑になる不具合があった。
However, in the former case, the device becomes large and impractical, and in the latter case, it is necessary to adjust the optical axis each time it is replaced, and scanning becomes complicated.

上記のような構成でなく切換え手段で二つの共振器光路
を作り、それぞれの共振器光路から別々の波長を出力す
ることも考えられる。たとえば、切換え手段で二つの共
振器光路を作る従来技術としては、三波長でなく異なっ
たパルス幅を得る技術ではあるが、特開昭53−309
7号に開示されたものが知られている。この技術は第2
図に示すように、レーザ物質(1)の一端側に出力ミラ
ー(2)が、他端側に光路変更用の光学体(3)が設け
られている。光学体(3)は支点(4)を中心にして回
動するようになっていて、実線で示す位置に回動したと
きの変更光路(5)には偏光素子(6)、ポッケルスセ
ル効果を有する電気光学素子(7ンおよび第1の高反射
鏡(8)が順次設けられている。光学体(3)の破線で
示す位置に回動したときの変更光路(9)には第2の高
反射鏡(10)が設けられている。
Instead of the above configuration, it is also conceivable to create two resonator optical paths using a switching means and output different wavelengths from each resonator optical path. For example, a conventional technique for creating two resonator optical paths using a switching means is a technique that obtains different pulse widths instead of three wavelengths;
The one disclosed in No. 7 is known. This technology is the second
As shown in the figure, an output mirror (2) is provided at one end of a laser substance (1), and an optical body (3) for changing the optical path is provided at the other end. The optical body (3) is designed to rotate around a fulcrum (4), and when the optical body (3) rotates to the position shown by the solid line, a polarizing element (6) and a Pockels cell effect are used to change the optical path (5). An electro-optical element (7) and a first high-reflection mirror (8) are sequentially provided. When the optical body (3) is rotated to the position shown by the broken line, a second optical path (9) is provided. A highly reflective mirror (10) is provided.

なお、(11)は光学体(3)の変更位置を感知するマ
イクロスイッチである。
Note that (11) is a microswitch that senses the changed position of the optical body (3).

上記の構成では光学体(3)の回動で変更光路(5)を
通る共振器光路と、変更光路(9)を通る二つの共振器
光路が作られ、パルス幅の異なるレーザ光が出力ミラー
(2)から放出される。
In the above configuration, the rotation of the optical body (3) creates two resonator optical paths, one passing through the changing optical path (5) and the other passing through the changing optical path (9), and laser beams with different pulse widths are sent to the output mirror. (2).

(発明が解決しようとする課題) 上記第2図の構成で、偏光素子(6)および電気光学素
子(7)を光路から外し、それらに換えて非線形結晶体
を設け、出力ミラー(2)を高反射鏡にし、さらに第1
、第2の高反射鏡(81,(10)をそれぞれ互いに特
性の異なる出力ミラーに置き換えれば異なった2波長が
得られることになる。しかしながら、光学体(3)の存
在が高調波の変換効率を低下させていたほかに、上記そ
れぞれの光学系を交換する方式と同様に、レーザ物質f
l)による変換効率の低下という問題があった。すなわ
ち、非線形結晶体は通常レーザ物質と出力ミラーとの間
に設けられるので、非線形結晶体を透過することで基本
波の一部が変換された第2高調波はそのまま出力ミラー
から外部に放出される。変換されなかった出力ミラーか
ら反射した基本波は。その一部が再び非線形結晶体で第
2高調波に変換されるが、その光が出力ミラーに戻って
来るにはレーザ物質を2回通過したり、あるいは高反射
鏡で反射されるのでこれらにおける光学的な損失が大き
くなる。たとえば、YAGレーザの場合では基本波20
Wの出力に対し、第2高調波は僅かに5Wの出力しか得
られなかった。本発明はこの問題を解決するためになさ
れたもので、波長の変換効率の低下が少ない固体レーザ
発振装置を提供することを目的とする。
(Problem to be Solved by the Invention) In the configuration shown in FIG. 2 above, the polarizing element (6) and the electro-optical element (7) are removed from the optical path, a nonlinear crystal is provided in their place, and the output mirror (2) is Highly reflective mirror, and
, two different wavelengths can be obtained by replacing the second high-reflection mirrors (81, (10) with output mirrors with different characteristics. However, the presence of the optical body (3) reduces the harmonic conversion efficiency. In addition to reducing the laser material f, similar to the method of replacing each optical system above,
There was a problem in that conversion efficiency decreased due to l). In other words, since a nonlinear crystal is usually provided between the laser material and the output mirror, the second harmonic, which is partially converted from the fundamental wave by passing through the nonlinear crystal, is directly emitted to the outside from the output mirror. Ru. The fundamental wave reflected from the output mirror is not converted. A part of it is converted into second harmonics again by the nonlinear crystal, but in order to return to the output mirror, the light must pass through the laser material twice or be reflected by a high-reflection mirror. Optical loss increases. For example, in the case of a YAG laser, the fundamental wave is 20
Compared to the output of W, the second harmonic output was only 5W. The present invention was made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide a solid-state laser oscillation device in which wavelength conversion efficiency is less reduced.

[発明の構成] (課題を解決するための手段と作用) 固体レーザ媒質と、この固体レーザ媒質の一端側に設け
られた第1の高反射鏡と、上記固体レーザ媒質の他端側
に設けられ上記第1の高反射鏡と第1の光共振器を形成
する第1の出力ミラーと、この第1の出力ミラーと上記
固体レーザ媒質との間の光路に出入自在に設けられこの
光路を偏向する第2の出力ミラーと、上記偏向された光
路に設けられ上記第1の光共振器におけるレーザ光の波
長を変換する波長変換素子と、この波長変換素子を透過
したレーザ光をこの波長変換素子側に反射し上記第1の
高反射鏡および第2の出方ミラーと第2の光共振器を形
成する第2の高反射鏡とを備えた−もので、第2の出力
ミラーの所定位置の切換えで波長が変換される。
[Structure of the invention] (Means and effects for solving the problem) A solid-state laser medium, a first high-reflection mirror provided at one end of the solid-state laser medium, and a first high-reflection mirror provided at the other end of the solid-state laser medium. a first output mirror that forms a first optical resonator with the first high-reflection mirror; a second output mirror that deflects; a wavelength conversion element that is provided on the deflected optical path and converts the wavelength of the laser light in the first optical resonator; and a wavelength conversion element that converts the laser light transmitted through the wavelength conversion element. a second high-reflection mirror that reflects toward the element side and forms a second optical resonator with the first high-reflection mirror and the second output mirror; The wavelength is converted by switching the position.

(実施例) 以下、本発明を実施例を示す図面にしたがって詳細に説
明する。第1図は本発明の一実施例で、Nd”YAGの
結晶体からなる固体レーザ媒質(15)を有し、この固
体レーザ媒質(15)の両側には第1の高反射鏡(20
)と第1の出力鏡(21)が固体レーザ媒質(15)と
同軸になって設けられ、光共振器を形成している。固体
レーザ媒質(15)  と第1の出力鏡(21)との間
の光路(22)にはこの光路(22)に直交してガイド
レール(23)が設けられている。ガイドレール上には
、ハーモニックミラーからなる第2の出力鏡(24)が
上記光路を直角に折り曲げて屈折光路(25)を形成す
るために45度の角度で設けられている。屈折光路(2
5)には第2の高反射鏡(26)が同軸になってガイド
レール上に設けられている。第2の出力鏡(24)は駆
動体(27)に係合し、ガイドレール(23)に沿って
第2の高反射鏡(26)側に駆動されることによって、
光路(23)に対して出入するようになっている。屈折
光路(25)に4よさらに、第2の出力鏡(24)と第
2の高反射鏡(26)との間に非線形結晶体(28)が
屈折光路(25)と同軸になって同じくガイドレール上
に設けられている。この非線形結晶体(27〕としては
KDP、KTP、LBO等が用いられる。上記構成にお
いて、第1の出力鏡(21)はこの鏡と第1の高反射鏡
(20)との間で発生するレーザ光(30)の基本波(
ω)、すなわち、1.06μmの波長を所定の透過率で
透過する反射鏡になっている。また、第1の高反射鏡(
20)は基本波(ω)に対して高反射に形成されている
。一方、第2の出力鏡(24)は基本波(ω)に対して
高反射になり、上記基本波の第2高調波(2ω)を透過
する特性を有している。第2の高反射鏡(26)は基本
波(ω)および第2高調波(2ω)に対して高反射に形
成されている。
(Examples) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing examples. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, which has a solid-state laser medium (15) made of Nd''YAG crystal, and a first high-reflection mirror (20) on both sides of this solid-state laser medium (15).
) and a first output mirror (21) are provided coaxially with the solid-state laser medium (15) to form an optical resonator. A guide rail (23) is provided perpendicularly to the optical path (22) between the solid-state laser medium (15) and the first output mirror (21). A second output mirror (24) made of a harmonic mirror is provided on the guide rail at an angle of 45 degrees to bend the optical path at right angles to form a refracted optical path (25). Refracted optical path (2
5), a second high reflection mirror (26) is coaxially provided on the guide rail. The second output mirror (24) engages with the driver (27) and is driven along the guide rail (23) toward the second high-reflection mirror (26).
It enters and leaves the optical path (23). In addition, a nonlinear crystal (28) is coaxial with the refracting optical path (25) between the second output mirror (24) and the second high-reflection mirror (26). It is installed on the guide rail. KDP, KTP, LBO, etc. are used as this nonlinear crystal (27).In the above configuration, the first output mirror (21) is generated between this mirror and the first high reflection mirror (20). The fundamental wave of the laser beam (30) (
ω), that is, it is a reflecting mirror that transmits a wavelength of 1.06 μm with a predetermined transmittance. In addition, the first high-reflection mirror (
20) is formed to have high reflection with respect to the fundamental wave (ω). On the other hand, the second output mirror (24) has a characteristic of highly reflecting the fundamental wave (ω) and transmitting the second harmonic (2ω) of the fundamental wave. The second high reflection mirror (26) is formed to have high reflection for the fundamental wave (ω) and the second harmonic (2ω).

次に上記構成の作用について説明する。第2の出力鏡(
24)が図中破線で示す光路(22)外にあるときは、
第1の高反射鏡(20)と第1の出力鏡(21)との間
の光共振器のみでレーザ発振し、第1の出力鏡(21)
から基本波(ω)が出力する。このように基本波(ω)
が出力している状態で駆動体(27)を作動し、第2の
出力鏡(24)を光路(22)内に定置させると、基本
波(ω)は第2の出力鏡(24)で屈折光路(25)を
形成する。この形成で基本波(ω)は非線形結晶体(2
8)を透過し所定の比率で第2高調波(2ω)に変換さ
れる。変換された第2高調波(2ω)は変換されなかっ
た基本波(ω)とはともに第2の高反射鏡(26)で反
射され、再度非線形結晶体(28)を透過する際に、第
2高調波(2ω)はそのまま透過するが基本波(ω)の
一部は第2高調波(2ω)に再び変換される。このよう
に変換された第2高調波(2ω)は第2の出力鏡(24
)を透過しレーザ出力として取り出される。一方、変換
されなかった成分は同じく第2の出力鏡(24)で反射
して第1の高反射鏡(20)へ戻され、上記変換と反射
が繰返される。なお、非線形結晶体(28)が基本波レ
ーザ共振器内に設けられているので、共振器外部に設け
た場合に比べて非線形結晶内での基本波のパワー密度は
明らかに高くなる。この結果、高出力の第2高調波が得
られる。
Next, the operation of the above configuration will be explained. Second output mirror (
24) is outside the optical path (22) indicated by the broken line in the figure,
The laser oscillates only in the optical resonator between the first high reflection mirror (20) and the first output mirror (21), and the first output mirror (21)
The fundamental wave (ω) is output from. In this way, the fundamental wave (ω)
When the driver (27) is operated and the second output mirror (24) is placed in the optical path (22) while outputting, the fundamental wave (ω) is A refracted optical path (25) is formed. With this formation, the fundamental wave (ω) is transformed into a nonlinear crystal (2
8) and is converted into a second harmonic (2ω) at a predetermined ratio. The converted second harmonic (2ω) is reflected by the second high reflection mirror (26) together with the unconverted fundamental wave (ω), and when passing through the nonlinear crystal (28) again, the second harmonic (2ω) is The second harmonic (2ω) is transmitted as is, but a part of the fundamental wave (ω) is converted back into the second harmonic (2ω). The second harmonic (2ω) converted in this way is sent to the second output mirror (24
) and is extracted as laser output. On the other hand, the unconverted component is similarly reflected by the second output mirror (24) and returned to the first high reflection mirror (20), and the above conversion and reflection are repeated. Note that since the nonlinear crystal (28) is provided within the fundamental wave laser resonator, the power density of the fundamental wave within the nonlinear crystal is clearly higher than when it is provided outside the resonator. As a result, a high output second harmonic is obtained.

[発明の効果] 以上説明したように、変換された高調波は第2の高反射
鏡と第2の出力鏡以外の光路を経ないので、光学系によ
る損失が著しく減少した。その結果、たとえば、YAG
レーザ光において基本波20Wの出力に対し、第2高調
波10Wが得られ、従来に比べて3倍以上の高い変換効
率を達成することができた。
[Effects of the Invention] As explained above, since the converted harmonics do not pass through any optical path other than the second high reflection mirror and the second output mirror, the loss due to the optical system is significantly reduced. As a result, for example, YAG
In the laser beam, a second harmonic of 10 W was obtained for a fundamental wave of 20 W, and a conversion efficiency more than three times higher than that of the conventional method was achieved.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は従来
例を説明するための構成図である。 (15)・・・固体レーザ媒質 (20)・・・第1の高反射鏡 (21)・・・第1の出力鏡 (24)・・・第2の出力鏡 (26)・・・第2の高反射鏡 (28)・・・非線形結晶体
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram for explaining a conventional example. (15)...Solid laser medium (20)...First high reflection mirror (21)...First output mirror (24)...Second output mirror (26)...First 2 High reflective mirror (28)...Nonlinear crystal

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  固体レーザ媒質と、この固体レーザ媒質の一端側に設
けられた第1の高反射鏡と、上記固体レーザ媒質の他端
側に設けられ上記第1の高反射鏡と第1の光共振器を形
成する第1の出力ミラーと、この第1の出力ミラーと上
記固体レーザ媒質との間の光路に出入自在に設けられこ
の光路を偏向する第2の出力ミラーと、上記偏向された
光路に設けられ上記第1の光共振器におけるレーザ光の
波長を変換する波長変換素子と、この波長変換素子を透
過したレーザ光をこの波長変換素子側に反射し上記第1
の高反射鏡および第2の出力ミラーと第2の光共振器を
形成する第2の高反射鏡とを備えたことを特徴とする固
体レーザ発振装置。
A solid-state laser medium, a first high-reflection mirror provided at one end of the solid-state laser medium, and a first high-reflection mirror and a first optical resonator provided at the other end of the solid-state laser medium. a second output mirror that is provided in the optical path between the first output mirror and the solid-state laser medium to deflect the optical path; and a second output mirror that is provided in the deflected optical path. a wavelength conversion element that converts the wavelength of the laser light in the first optical resonator; and a wavelength conversion element that reflects the laser light transmitted through the wavelength conversion element to the wavelength conversion element side.
1. A solid-state laser oscillation device comprising: a high-reflection mirror; a second output mirror; and a second high-reflection mirror forming a second optical resonator.
JP28582190A 1990-10-25 1990-10-25 Solid-state laser oscillator Pending JPH04162581A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002151774A (en) * 2000-09-01 2002-05-24 Nidek Co Ltd Laser equipment

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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