JPH04268777A - Semiconductor laser excitation solid-state laser device and manufacture thereof - Google Patents
Semiconductor laser excitation solid-state laser device and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は光ディスクの記録再生や
レーザプリンタまたはレーザ応用計測などに用いられる
超小型の半導体レーザ励起固体レーザ装置およびその製
造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultra-small semiconductor laser-excited solid-state laser device used for recording and reproducing optical discs, laser printers, laser applied measurements, etc., and a method for manufacturing the same.
【0002】0002
【従来の技術】固体レーザ媒質の励起には従来アークラ
ンプやフラッシュランプなどが用いられてきたが、励起
効率がよくないためにレーザ全体の効率は悪く、ランプ
やレーザ媒質の放熱の点から装置は大型にならざるを得
なかった。ところが近年、半導体レーザの高出力化にと
もない、半導体レーザを固体レーザの励起光源として用
いる試みがなされるようになってきた。半導体レーザを
用いると、固体レーザの吸収帯に励起波長を合わせるこ
とができるので、励起効率は非常によくなる。しかも余
分なスペクトルの吸収による発熱がないために、放熱も
容易になり小型で高効率の固体レーザが実現できる。[Prior Art] Conventionally, arc lamps and flash lamps have been used to excite solid-state laser media, but due to poor excitation efficiency, the efficiency of the laser as a whole is poor, and the device had to become larger. However, in recent years, with the increase in the output power of semiconductor lasers, attempts have been made to use semiconductor lasers as excitation light sources for solid-state lasers. When a semiconductor laser is used, the excitation wavelength can be matched to the absorption band of the solid-state laser, resulting in extremely high excitation efficiency. Furthermore, since no heat is generated due to absorption of excess spectrum, heat dissipation is facilitated, and a compact and highly efficient solid-state laser can be realized.
【0003】一方、KTiOPO4(以下KTPと記す
)結晶などの非線形光学結晶を用いて固体レーザからの
赤外光を高調波に変換し、緑色や青色の可視領域のレー
ザ光を得る方法も従来から知られており、先述の半導体
レーザ励起による固体レーザ光の高調波を利用する試み
もなされている。On the other hand, there has been a conventional method of converting infrared light from a solid-state laser into harmonics using a nonlinear optical crystal such as a KTiOPO4 (hereinafter referred to as KTP) crystal to obtain laser light in the visible range of green and blue. This is known, and attempts have also been made to utilize the harmonics of the solid-state laser light excited by the semiconductor laser described above.
【0004】図3は従来の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の部分切り欠き図である。図3において、1は固体
レーザ媒質であるネオジムを含有するイットリウム・バ
ナジウム・オキサイド(以下Nd:YVO4と記す)マ
イクロチップ、2は非線形光学結晶であるKTP結晶、
3は励起光源となる半導体レーザチップ、5は出力を調
整するためのPINフォトダイオード、6はステム、7
は収納容器(以下パッケージと称す)、8はガラス窓で
ある。このようにNd:YVO4マイクロチップ1、K
TP結晶2、半導体レーザチップ3およびPINフォト
ダイオード5がパッケージ7内に収められている。さら
に、内部を密封するためにガラス窓8がパッケージ7の
前面に取り付けてある。Nd:YVO4レーザの共振器
はNd:YVO4マイクロチップ1の励起側端面とKT
P結晶2の出射側端面との間で形成されている。半導体
レーザチップ3は、Nd:YVO4マイクロチップ1の
端面に密着させてあり、半導体レーザ光が広がる前にN
d:YVO4マイクロチップ1を十分励起できるように
なっている。励起されたNd:YVO4マイクロチップ
1からは波長1.064μmのレーザ光が生じるが、そ
のレーザ光をKTP結晶2により第2高調波である波長
0.53μmのグリーン光に変換している。FIG. 3 is a partially cutaway diagram of a conventional semiconductor laser pumped solid-state laser device. In FIG. 3, 1 is a yttrium vanadium oxide (hereinafter referred to as Nd:YVO4) microchip containing neodymium, which is a solid-state laser medium; 2 is a KTP crystal, which is a nonlinear optical crystal;
3 is a semiconductor laser chip that serves as an excitation light source, 5 is a PIN photodiode for adjusting output, 6 is a stem, and 7
8 is a storage container (hereinafter referred to as a package), and 8 is a glass window. In this way, Nd:YVO4 microchip 1, K
A TP crystal 2, a semiconductor laser chip 3, and a PIN photodiode 5 are housed in a package 7. Furthermore, a glass window 8 is attached to the front of the package 7 to seal the inside. The resonator of the Nd:YVO4 laser is connected to the excitation side end face of the Nd:YVO4 microchip 1 and KT.
It is formed between the output side end face of the P crystal 2 and the output side end face of the P crystal 2. The semiconductor laser chip 3 is closely attached to the end face of the Nd:YVO4 microchip 1, and the Nd:YVO4 microchip 1
d: The YVO4 microchip 1 can be sufficiently excited. Laser light with a wavelength of 1.064 μm is generated from the excited Nd:YVO4 microchip 1, and the laser light is converted by the KTP crystal 2 into green light with a wavelength of 0.53 μm, which is the second harmonic.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の装置の構成では、出射されるグリーンレーザ光が
数mradの広がり角で出射されるという課題を有して
いた。However, the configuration of the conventional device described above has a problem in that the emitted green laser light is emitted with a spread angle of several mrad.
【0006】本発明は上記従来の課題を解決するもので
、任意の距離に焦点を結ぶレーザ光を出射する半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a semiconductor laser-excited solid-state laser device that emits laser light that is focused at an arbitrary distance, and a method for manufacturing the same.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置は、パッケ
ージ前面のガラス窓の替わりに、レンズを取り付けた構
成を有している。[Means for Solving the Problems] In order to achieve this object, the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present invention has a structure in which a lens is attached in place of the glass window on the front surface of the package.
【0008】[0008]
【作用】この構成によって、レーザ装置の外部にレンズ
を設けることなく任意の距離にレーザ光の焦点を結ぶこ
とができるため、部品数を減らすことができ、応用上便
利である。[Operation] With this configuration, the laser beam can be focused at any distance without providing a lens outside the laser device, so the number of parts can be reduced and it is convenient in terms of application.
【0009】[0009]
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0010】図1は本発明の一実施例における半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置の部分切欠き図である。図3に
示した従来例と同一箇所には同一符号を付し、その詳細
説明を省略する。図1に示すように、パッケージ7内に
Nd:YVO4マイクロチップ1、KTP結晶2、半導
体レーザチップ3および出力を調整するPINフォトダ
イオード5が収められている。半導体レーザチップ3は
Nd:YVO4マイクロチップ1の端面に密着させてあ
り、半導体レーザ光が広がる前にNd:YVO4マイク
ロチップ1を軸方向から十分励起できるようになってい
る。Nd:YVO4レーザの共振器は、Nd:YVO4
マイクロチップ1の励起側端面とKTP結晶2の出射側
端面の間で形成されている。励起されたNd:YVO4
マイクロチップ1からは波長1.064μmのレーザ光
が生じるが、そのレーザ光をKTP結晶2により第2高
調波である波長0.53μmのグリーン光に変換してい
る。変換されたグリーン光は前面に取り付けたレンズ4
により集光され、任意の距離に焦点を結ぶことができる
。FIG. 1 is a partially cutaway view of a semiconductor laser-excited solid-state laser device according to an embodiment of the present invention. The same parts as in the conventional example shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted. As shown in FIG. 1, a package 7 houses an Nd:YVO4 microchip 1, a KTP crystal 2, a semiconductor laser chip 3, and a PIN photodiode 5 for adjusting output. The semiconductor laser chip 3 is brought into close contact with the end face of the Nd:YVO4 microchip 1, so that the Nd:YVO4 microchip 1 can be sufficiently excited from the axial direction before the semiconductor laser light spreads. The resonator of the Nd:YVO4 laser is Nd:YVO4
It is formed between the excitation side end face of the microchip 1 and the output side end face of the KTP crystal 2 . Excited Nd:YVO4
A laser beam with a wavelength of 1.064 μm is generated from the microchip 1, and the laser beam is converted by the KTP crystal 2 into green light with a wavelength of 0.53 μm, which is the second harmonic. The converted green light is transmitted through lens 4 attached to the front.
The light can be focused at any distance.
【0011】図2にレンズとして凸レンズ4aまたはフ
レネルレンズ4bを取り付けた例を示す。図2(a)は
前面に凸レンズ4aを取り付けたパッケージ内の断面図
、図2(b)は前面にフレネルレンズ4bを取り付けた
パッケージの断面図である。FIG. 2 shows an example in which a convex lens 4a or a Fresnel lens 4b is attached as a lens. FIG. 2(a) is a cross-sectional view of the inside of a package with a convex lens 4a attached to the front surface, and FIG. 2(b) is a cross-sectional view of the package with a Fresnel lens 4b attached to the front surface.
【0012】次に本発明の一実施例における半導体レー
ザ励起固体レーザ装置の製造方法について、図1を参照
して説明する。まず、ステム6に固定された半導体レー
ザチップ3、Nd:YVO4マイクロチップ1およびK
TP結晶2を取り付け、次に前面にレンズ4を取り付け
た筒状のパッケージ7をステム6に取り付ける。Nd:
YVO4マイクロチップ1はYVO4中のNd濃度が2
%で、大きさは直径2mm、厚さ1mmのチップである
。このマイクロチップ1の励起側端面は曲率半径10m
mの凸型で、その反対側の端面は平面である。KTP結
晶2は、直径2mm、長さ5mmの円柱状であり、両端
面は平面である。また、Nd:YVO4レーザの共振器
を形成するために、マイクロチップ1の励起側端面とK
TP結晶2の出射側端面に、Nd:YVO4レーザの基
本波長1.06μmに対して高反射(HR)コーティン
グを施した。
そして、励起効率を高めるために、励起側端面に励起波
長0.808μmに対して無反射(AR)コーティング
を施した。また、KTP結晶2内で変換された第2高調
波光が前面から効率よく出射されるように、出射側端面
に波長0.53μmに対してARコーティングを施した
。Next, a method of manufacturing a semiconductor laser pumped solid-state laser device according to an embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. First, the semiconductor laser chip 3, the Nd:YVO4 microchip 1 and the K
A TP crystal 2 is attached, and then a cylindrical package 7 with a lens 4 attached to the front is attached to the stem 6. Nd:
YVO4 microchip 1 has a Nd concentration of 2 in YVO4.
%, and the chip size is 2 mm in diameter and 1 mm in thickness. The excitation side end face of this microchip 1 has a radius of curvature of 10 m.
It has a convex shape of m, and the end surface on the opposite side is a flat surface. The KTP crystal 2 has a cylindrical shape with a diameter of 2 mm and a length of 5 mm, and both end faces are flat. In addition, in order to form the resonator of the Nd:YVO4 laser, the excitation side end face of the microchip 1 and the K
A high reflection (HR) coating was applied to the output side end face of the TP crystal 2 for the fundamental wavelength of 1.06 μm of the Nd:YVO4 laser. In order to increase excitation efficiency, an anti-reflection (AR) coating was applied to the excitation side end face at an excitation wavelength of 0.808 μm. Further, in order to efficiently emit the second harmonic light converted within the KTP crystal 2 from the front surface, an AR coating was applied to the output side end face for a wavelength of 0.53 μm.
【0013】KTP結晶2から出射されるグリーン光の
ビーム形状はTEMOOであるため、円形で、波長が0
.532μmに固定されており、かつ広がり角もYVO
4レーザの共振器長と曲率とで決まるため、パッケージ
7の前面に取り付けるレンズ4の焦点距離は使用したい
焦点距離に合わせて任意に設計することができる。焦点
距離が近い場合、図2(a)の凸レンズ4aでは厚さが
厚くなるが、図2(b)に示すようにフレネルレンズ4
bを使用すれば薄くすることができる。また出射光を平
行光になるようにすれば、応用上便利である。The beam shape of the green light emitted from the KTP crystal 2 is TEMOO, so it is circular and the wavelength is 0.
.. It is fixed at 532μm and the spread angle is YVO.
Since it is determined by the resonator length and curvature of the four lasers, the focal length of the lens 4 attached to the front surface of the package 7 can be arbitrarily designed according to the desired focal length. When the focal lengths are close, the convex lens 4a in FIG. 2(a) has a large thickness, but the Fresnel lens 4 as shown in FIG. 2(b)
It can be made thinner by using b. Further, it is convenient for the application if the emitted light is made to be parallel light.
【0014】励起用の半導体レーザチップ3には、波長
0.808μmの単一横モード高出力半導体レーザを用
いた。この半導体レーザは出力300mWまで安定なモ
ードで動作するために、Nd:YVO4レーザとの軸方
向での結合効率がよく、高い励起効率を得ることができ
る。半導体レーザチップ3からの励起入力が250mW
の時に、10mWのグリーンレーザ光が得られた。また
このときの相対強度雑音(RIN)は、−145dB/
Hzであった。As the semiconductor laser chip 3 for excitation, a single transverse mode high power semiconductor laser with a wavelength of 0.808 μm was used. Since this semiconductor laser operates in a stable mode up to an output of 300 mW, it has good coupling efficiency with the Nd:YVO4 laser in the axial direction, and high excitation efficiency can be obtained. Excitation input from semiconductor laser chip 3 is 250mW
At this time, 10 mW of green laser light was obtained. Also, the relative intensity noise (RIN) at this time is -145 dB/
It was Hz.
【0015】なお、本発明には、固体レーザ媒質にはN
d:YVO4を、非線形光学結晶にはKTP結晶をそれ
ぞれ用いたが、他のレーザ媒質、他の非線形光学結晶を
用いても同様の効果がある。また、固体レーザ媒質と非
線形光学結晶の機能を兼ねた自己高調波固体レーザ媒質
(たとえばNYAB)を用いても同様の効果がある。Note that in the present invention, the solid laser medium contains N.
Although d: YVO4 and KTP crystal were used as the nonlinear optical crystal, similar effects can be obtained by using other laser media and other nonlinear optical crystals. Further, a similar effect can be obtained by using a self-harmonic solid-state laser medium (for example, NYAB) that functions as both a solid-state laser medium and a nonlinear optical crystal.
【0016】[0016]
【発明の効果】以上のように本発明は、収納容器の前面
にレンズを取り付けることにより、外部にレンズを取り
付けることなく出射光を任意の距離に集光することがで
きる、小型で、光学系の調整が容易な半導体レーザ励起
固体レーザ装置を実現できるものである。Effects of the Invention As described above, the present invention provides a compact optical system that can condense emitted light to an arbitrary distance without attaching an external lens by attaching a lens to the front surface of a storage container. This makes it possible to realize a semiconductor laser-excited solid-state laser device that is easy to adjust.
【図1】本発明の一実施例における半導体レーザ励起固
体レーザ装置の部分切欠き図FIG. 1 is a partially cutaway diagram of a semiconductor laser pumped solid-state laser device according to an embodiment of the present invention.
【図2】(a)は前面に凸レンズを取り付けたパッケー
ジ内の断面図
(b)は前面にフレネルレンズを取り付けたパッケージ
の断面図[Figure 2] (a) is a cross-sectional view of the inside of the package with a convex lens attached to the front. (b) is a cross-sectional view of the package with a Fresnel lens attached to the front.
【図3】従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置の部分
切欠き図[Figure 3] Partial cutaway diagram of a conventional semiconductor laser pumped solid-state laser device
1 Nd:YVO4マイクロチップ(固体レーザ媒質
)2 KTP結晶(非線形光学結晶)
3 半導体レーザチップ
4 レンズ
6 ステム(収納容器)
7 パッケージ(収納容器)1 Nd:YVO4 microchip (solid laser medium) 2 KTP crystal (nonlinear optical crystal) 3 semiconductor laser chip 4 lens 6 stem (storage container) 7 package (storage container)
Claims (4)
質と半導体レーザチップとを同一収納容器内に収納し、
かつ前記収納容器の前面にレンズを取り付けた半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置。Claim 1: At least a nonlinear optical crystal, a solid laser medium, and a semiconductor laser chip are housed in the same storage container,
and a semiconductor laser-excited solid-state laser device, wherein a lens is attached to the front surface of the storage container.
ーザ媒質と半導体レーザチップとを同一収納容器内に収
納し、かつ前記収納容器の前面にレンズを取り付けた半
導体レーザ励起固体レーザ装置。2. A semiconductor laser-excited solid-state laser device, wherein a solid-state laser medium having at least a self-harmonic function and a semiconductor laser chip are housed in the same container, and a lens is attached to the front surface of the container.
少なくとも非線形光学結晶と固体レーザ媒質とを取り付
けた後、前面にレンズを取り付けたキャップで前記半導
体レーザチップを封入することを特徴とする半導体レー
ザ励起固体レーザ装置の製造方法。3. Semiconductor laser excitation, characterized in that at least a nonlinear optical crystal and a solid laser medium are attached to a stem to which a semiconductor laser chip is attached, and then the semiconductor laser chip is encapsulated with a cap having a lens attached to the front surface. A method for manufacturing a solid-state laser device.
少なくとも自己高調波機能を有する固体レーザ媒質を取
り付けた後、前面にレンズを取り付けたキャップで前記
半導体レーザチップを封入することを特徴とする半導体
レーザ励起固体レーザ装置の製造方法。4. A semiconductor laser characterized in that a solid laser medium having at least a self-harmonic function is attached to a stem to which a semiconductor laser chip is attached, and then the semiconductor laser chip is encapsulated with a cap having a lens attached to the front surface. A method for manufacturing a pumped solid-state laser device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3002991A JPH04268777A (en) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | Semiconductor laser excitation solid-state laser device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3002991A JPH04268777A (en) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | Semiconductor laser excitation solid-state laser device and manufacture thereof |
Publications (1)
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JPH04268777A true JPH04268777A (en) | 1992-09-24 |
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Family Applications (1)
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JP3002991A Pending JPH04268777A (en) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | Semiconductor laser excitation solid-state laser device and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04268777A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004088129A (en) * | 2003-12-08 | 2004-03-18 | Sony Corp | Laser beam generator |
-
1991
- 1991-02-25 JP JP3002991A patent/JPH04268777A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2004088129A (en) * | 2003-12-08 | 2004-03-18 | Sony Corp | Laser beam generator |
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