JPH04283977A - レーザーダイオードポンピング固体レーザー - Google Patents
レーザーダイオードポンピング固体レーザーInfo
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- JPH04283977A JPH04283977A JP3046896A JP4689691A JPH04283977A JP H04283977 A JPH04283977 A JP H04283977A JP 3046896 A JP3046896 A JP 3046896A JP 4689691 A JP4689691 A JP 4689691A JP H04283977 A JPH04283977 A JP H04283977A
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- H01S3/1671—Solid materials characterised by a crystal matrix vanadate, niobate, tantalate
- H01S3/1673—YVO4 [YVO]
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体レーザーロッドを
半導体レーザー（レーザーダイオード）によってポンピ
ングするレーザーダイオードポンピング固体レーザーに
関し、特に詳細には、波長変換機能を備えたレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーに関するものである。
半導体レーザー（レーザーダイオード）によってポンピ
ングするレーザーダイオードポンピング固体レーザーに
関し、特に詳細には、波長変換機能を備えたレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば特開昭６２−１８９７８３ 号公
報に示されるように、ネオジウム（Ｎｄ）等の希土類が
ドーピングされた固体レーザーロッドを、半導体レーザ
ーによってポンピングするレーザーダイオードポンピン
グ固体レーザーが公知となっている。なお上記の固体レ
ーザーロッドとしては、例えばＹＶＯ４ 、ＹＡＧ（Ｙ
３ Ａｌ５ Ｏ１２）等の常磁性体イオン結晶にＮｄを
ドーピングしたものが広く用いられている。
報に示されるように、ネオジウム（Ｎｄ）等の希土類が
ドーピングされた固体レーザーロッドを、半導体レーザ
ーによってポンピングするレーザーダイオードポンピン
グ固体レーザーが公知となっている。なお上記の固体レ
ーザーロッドとしては、例えばＹＶＯ４ 、ＹＡＧ（Ｙ
３ Ａｌ５ Ｏ１２）等の常磁性体イオン結晶にＮｄを
ドーピングしたものが広く用いられている。
【０００３】一方この種のレーザーダイオードポンピン
グ固体レーザーにおいては、例えば特開平２−７７１８
１ 号公報や「レーザー研究」第１８巻、第８号（１９
９０）ｐ．９４〜ｐ．９９に示されるように、より短波
長のレーザー光を得るために、その共振器内に、固体レ
ーザー発振ビームを波長変換する非線形光学材料のバル
ク単結晶を配設して、固体レーザー発振ビームを第２高
調波等に波長変換することも行なわれている。
グ固体レーザーにおいては、例えば特開平２−７７１８
１ 号公報や「レーザー研究」第１８巻、第８号（１９
９０）ｐ．９４〜ｐ．９９に示されるように、より短波
長のレーザー光を得るために、その共振器内に、固体レ
ーザー発振ビームを波長変換する非線形光学材料のバル
ク単結晶を配設して、固体レーザー発振ビームを第２高
調波等に波長変換することも行なわれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのようなレ
ーザーダイオードポンピング固体レーザーにおいては、
縦モード競合による出力変動を抑えるために、単一縦モ
ード発振させることが望まれる。その一方、このような
レーザーダイオードポンピング固体レーザーを用いる場
合は、半導体レーザーによる励起（ポンピング）強度を
高くして、高出力を得たいという要求も広く存在する。
ーザーダイオードポンピング固体レーザーにおいては、
縦モード競合による出力変動を抑えるために、単一縦モ
ード発振させることが望まれる。その一方、このような
レーザーダイオードポンピング固体レーザーを用いる場
合は、半導体レーザーによる励起（ポンピング）強度を
高くして、高出力を得たいという要求も広く存在する。
【０００５】従来技術として「レーザー研究」第１８巻
、第８号（１９９０）ｐ．６４６ には、Ｎｄ：ＹＶＯ
４ （Ｎｄイオン濃度１．１ａｔ％）の発振ビームを共
振器内に配設されたＫＴＰ結晶により第２高調波に波長
変換し、半導体レーザー入力パワー７６０ｍＷに対し１
２．８ｍＷのほぼ単一縦モードの第２高調波出力を得た
例が報告されている。さらに別の従来技術として「レー
ザー・原子発振器と極限光量子工学」シンポジウム予稿
集（主催：応用物理学会・量子エレクトロニクス研究会
）Ｅ−２（１９９０）ｐ．５６には、Ｎｄ：ＹＶＯ４
（Ｎｄイオン濃度２．０２ａｔ％）と厚さ７．０ｍｍの
ＫＴＰ結晶とを使用し、半導体レーザー入力パワーが７
４０ｍＷのとき９．１ｍＷの単一縦モードの第２高調波
出力を得た例が報告されている。
、第８号（１９９０）ｐ．６４６ には、Ｎｄ：ＹＶＯ
４ （Ｎｄイオン濃度１．１ａｔ％）の発振ビームを共
振器内に配設されたＫＴＰ結晶により第２高調波に波長
変換し、半導体レーザー入力パワー７６０ｍＷに対し１
２．８ｍＷのほぼ単一縦モードの第２高調波出力を得た
例が報告されている。さらに別の従来技術として「レー
ザー・原子発振器と極限光量子工学」シンポジウム予稿
集（主催：応用物理学会・量子エレクトロニクス研究会
）Ｅ−２（１９９０）ｐ．５６には、Ｎｄ：ＹＶＯ４
（Ｎｄイオン濃度２．０２ａｔ％）と厚さ７．０ｍｍの
ＫＴＰ結晶とを使用し、半導体レーザー入力パワーが７
４０ｍＷのとき９．１ｍＷの単一縦モードの第２高調波
出力を得た例が報告されている。
【０００６】しかし、これらの従来例の場合、単一縦モ
ード出力を得るためには共振器長をピエゾ素子等を使用
して厳密に制御する必要があり、温度変化や機械的振動
によるわずかな共振器長の変化により、簡単に単一縦モ
ード発振が崩れて多重縦モード発振してしまい、モード
競合ノイズを引き起こすという問題点があるので実用的
ではなかった。
ード出力を得るためには共振器長をピエゾ素子等を使用
して厳密に制御する必要があり、温度変化や機械的振動
によるわずかな共振器長の変化により、簡単に単一縦モ
ード発振が崩れて多重縦モード発振してしまい、モード
競合ノイズを引き起こすという問題点があるので実用的
ではなかった。
【０００７】「ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ
ＱＵＡＮＴＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ」ｖｏｌ
．２６，Ｎｏ．９（１９９０）ｐ．１４５７の報告によ
ると、半導体レーザーによる励起強度をＰｉｎ、固体レ
ーザーの発振しきい値をＰｔｈとした時の単一縦モード
発振の条件はＰｉｎ／Ｐｔｈ≦Ｗｔｈ
……（１）とされ、この条件下では、
温度変化や機械的振動により共振器長が少々変化したと
しても単一縦モーザ発振は崩れず、安定である。このよ
うに安定で実用的な単一縦モード発振を実現するために
は、半導体レーザーによる励起強度を所定の上限よりも
低く設定しなければならないが、従来装置においてはこ
の上限が低いために、安定な単一縦モード発振と、高出
力化と２つの要求を満たすことが困難となっていた。以
下この点について詳しく説明する。
ＱＵＡＮＴＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ」ｖｏｌ
．２６，Ｎｏ．９（１９９０）ｐ．１４５７の報告によ
ると、半導体レーザーによる励起強度をＰｉｎ、固体レ
ーザーの発振しきい値をＰｔｈとした時の単一縦モード
発振の条件はＰｉｎ／Ｐｔｈ≦Ｗｔｈ
……（１）とされ、この条件下では、
温度変化や機械的振動により共振器長が少々変化したと
しても単一縦モーザ発振は崩れず、安定である。このよ
うに安定で実用的な単一縦モード発振を実現するために
は、半導体レーザーによる励起強度を所定の上限よりも
低く設定しなければならないが、従来装置においてはこ
の上限が低いために、安定な単一縦モード発振と、高出
力化と２つの要求を満たすことが困難となっていた。以
下この点について詳しく説明する。
【０００８】（１） 式におけるＷｔｈの値すなわち多
重縦モード発振相対励起強度しきい値は、固体レーザー
ロッドのポンピング光吸収係数αとともに増加する。そ
してこの吸収係数αはＮｄイオン濃度に比例するので、
結局、Ｎｄイオン濃度をより高くすることが、多重縦モ
ード発振相対励起強度しきい値Ｗｔｈをより大として、
常に安定して単一縦モード発振する上限の励起強度Ｐｉ
ｎをより高くする上で有効であると考えられる。
重縦モード発振相対励起強度しきい値は、固体レーザー
ロッドのポンピング光吸収係数αとともに増加する。そ
してこの吸収係数αはＮｄイオン濃度に比例するので、
結局、Ｎｄイオン濃度をより高くすることが、多重縦モ
ード発振相対励起強度しきい値Ｗｔｈをより大として、
常に安定して単一縦モード発振する上限の励起強度Ｐｉ
ｎをより高くする上で有効であると考えられる。
【０００９】ところが、Ｎｄイオン濃度を高くすると、
いわゆる濃度消光により発振しきい値が上昇し固体レー
ザーが発振しない、あるいは発振してもその出力が極め
て小さくなってしまうことがあり、それ故に従来は、Ｎ
ｄイオン濃度をあまり高くすることは好ましくないと考
えられてきた。すなわち、固体レーザーの共振器ロスを
Ｌ、固体レーザー発振ビーム強度をＰｏｕｔとすると、
Ｐｏｕｔ ∝（Ｐｉｎ−Ｐｔｈ）／Ｌ ……
（２）であり、また、固体レーザーロッドにおける蛍光
寿命をτ、誘導放出断面積をσとすると、 Ｐｔｈ∝Ｌ／（στ） …
…（３）なる関係がある。そしてＮｄ：ＹＶＯ４ にお
けるＮｄ濃度に対する蛍光寿命τ、蛍光強度（これはσ
τに比例する）の関係は、「ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ」（１
９９０）Ｎｏ．１２ ｐ．６０から引用した図３のよ
うになっており、他の常磁性体イオン結晶においてもこ
の関係はおおむね似たものとなることが分かっている。 図示される通り、常磁性体イオン結晶ではＮｄイオン濃
度が１ａｔ％を超えると、濃度消光によりστの値が急
激に低下する。そうなると上記（３） 式から分かるよ
うに発振しきい値Ｐｔｈの値が増大し、励起強度Ｐｉｎ
を上回ったり、あるいはそれに極めて近い値を取るよう
になる。その結果、（２） 式から明らかなように、出
力Ｐｏｕｔがゼロとなったり、あるいは極めて小さくな
ってしまうのである。
いわゆる濃度消光により発振しきい値が上昇し固体レー
ザーが発振しない、あるいは発振してもその出力が極め
て小さくなってしまうことがあり、それ故に従来は、Ｎ
ｄイオン濃度をあまり高くすることは好ましくないと考
えられてきた。すなわち、固体レーザーの共振器ロスを
Ｌ、固体レーザー発振ビーム強度をＰｏｕｔとすると、
Ｐｏｕｔ ∝（Ｐｉｎ−Ｐｔｈ）／Ｌ ……
（２）であり、また、固体レーザーロッドにおける蛍光
寿命をτ、誘導放出断面積をσとすると、 Ｐｔｈ∝Ｌ／（στ） …
…（３）なる関係がある。そしてＮｄ：ＹＶＯ４ にお
けるＮｄ濃度に対する蛍光寿命τ、蛍光強度（これはσ
τに比例する）の関係は、「ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ」（１
９９０）Ｎｏ．１２ ｐ．６０から引用した図３のよ
うになっており、他の常磁性体イオン結晶においてもこ
の関係はおおむね似たものとなることが分かっている。 図示される通り、常磁性体イオン結晶ではＮｄイオン濃
度が１ａｔ％を超えると、濃度消光によりστの値が急
激に低下する。そうなると上記（３） 式から分かるよ
うに発振しきい値Ｐｔｈの値が増大し、励起強度Ｐｉｎ
を上回ったり、あるいはそれに極めて近い値を取るよう
になる。その結果、（２） 式から明らかなように、出
力Ｐｏｕｔがゼロとなったり、あるいは極めて小さくな
ってしまうのである。
【００１０】このような現象が起こり得るので、従来、
常磁性体イオン結晶におけるＮｄイオン濃度は、上記「
ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ」にも、さらには「レーザー研究」
第１８巻、第８号（１９９０）ｐ．６３９ にも示され
ているように、１ａｔ％程度とするのが最適であるとさ
れている。最高でも「ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ
ＯＦ ＱＵＡＮＴＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ」
ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．９（１９９０）ｐ．１４５７に、
３ａｔ％とする例が報告されているだけである。
常磁性体イオン結晶におけるＮｄイオン濃度は、上記「
ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ」にも、さらには「レーザー研究」
第１８巻、第８号（１９９０）ｐ．６３９ にも示され
ているように、１ａｔ％程度とするのが最適であるとさ
れている。最高でも「ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ
ＯＦ ＱＵＡＮＴＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ」
ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．９（１９９０）ｐ．１４５７に、
３ａｔ％とする例が報告されているだけである。
【００１１】このように従来は、Ｎｄイオン濃度を３％
以下、通常は１ａｔ％前後に設定していたため、吸収係
数αが比較的小さくなって、多重縦モード発振相対励起
強度しきい値Ｗｔｈがせいぜい７程度の小さな値となっ
ていた。そこで前記（１） 式から明らかなように、単
一縦モード発振させるためには励起強度Ｐｉｎを低くせ
ざるを得ず、したがって、常に安定な単一縦モード状態
で発振する固体レーザー発振ビームの出力Ｐｏｕｔ も
低いものとなってしまうのである。
以下、通常は１ａｔ％前後に設定していたため、吸収係
数αが比較的小さくなって、多重縦モード発振相対励起
強度しきい値Ｗｔｈがせいぜい７程度の小さな値となっ
ていた。そこで前記（１） 式から明らかなように、単
一縦モード発振させるためには励起強度Ｐｉｎを低くせ
ざるを得ず、したがって、常に安定な単一縦モード状態
で発振する固体レーザー発振ビームの出力Ｐｏｕｔ も
低いものとなってしまうのである。
【００１２】以上説明したように、Ｎｄイオン濃度を好
ましくは１ａｔ％程度とし、高くても３ａｔ％までに抑
えなければならないという技術思想は、常磁性体イオン
結晶を用いるレーザーダイオードポンピング固体レーザ
ー全般に対して、従来広く定着しているものである。し
たがって当然ながら、前述したように波長変換を行なっ
て短波長のレーザービームを得る場合でも、単一縦モー
ド発振と高出力化の２つの要求を共に満たすことは困難
とされてきた。
ましくは１ａｔ％程度とし、高くても３ａｔ％までに抑
えなければならないという技術思想は、常磁性体イオン
結晶を用いるレーザーダイオードポンピング固体レーザ
ー全般に対して、従来広く定着しているものである。し
たがって当然ながら、前述したように波長変換を行なっ
て短波長のレーザービームを得る場合でも、単一縦モー
ド発振と高出力化の２つの要求を共に満たすことは困難
とされてきた。
【００１３】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、常に安定な単一縦モード発振可能で、しかも高
強度の短波長レーザービームを得ることができるレーザ
ーダイオードポンピング固体レーザーを提供することを
目的とするものである。
であり、常に安定な単一縦モード発振可能で、しかも高
強度の短波長レーザービームを得ることができるレーザ
ーダイオードポンピング固体レーザーを提供することを
目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーは、先に述べたように
ネオジウムがドーピングされた常磁性体イオン結晶から
なる固体レーザーロッドを半導体レーザーによってポン
ピングし、◆得られた固体レーザー発振ビームを、共振
器内に配した光波長変換素子により波長変換して共振器
外に取り出すレーザーダイオードポンピング固体レーザ
ーにおいて、◆固体レーザーロッドとして、ネオジウム
イオン濃度が３ａｔ％を上回るものが用いられたことを
特徴とするものである。
イオードポンピング固体レーザーは、先に述べたように
ネオジウムがドーピングされた常磁性体イオン結晶から
なる固体レーザーロッドを半導体レーザーによってポン
ピングし、◆得られた固体レーザー発振ビームを、共振
器内に配した光波長変換素子により波長変換して共振器
外に取り出すレーザーダイオードポンピング固体レーザ
ーにおいて、◆固体レーザーロッドとして、ネオジウム
イオン濃度が３ａｔ％を上回るものが用いられたことを
特徴とするものである。
【００１５】
【作用】本発明者等は、共振器内に光波長変換素子を配
して、固体レーザー発振ビームを波長変換した上で共振
器外に取り出す場合は、そうでない場合に比べて、Ｎｄ
イオン濃度をより高くしても、固体レーザーが発振しな
い、あるいは発振してもその出力が極めて小さくなって
しまうという問題が起こり難いことを見出した。すなわ
ち、固体レーザー発振ビームをそのまま共振器外に取り
出す場合、出力側共振器ミラーの固体レーザー発振ビー
ムに対する反射率は９５％程度にせざるを得ず、そのた
めに共振器ロスＬが通常６％程度になっている。それに
対して波長変換を行なう場合は、固体レーザー発振ビー
ムをそのまま共振器外に取り出す必要はないから、この
発振ビームに対する出力側共振器ミラーの反射率は通常
９９．５％以上とされ、そのため共振器ロスＬは１％未
満となるのが普通である。
して、固体レーザー発振ビームを波長変換した上で共振
器外に取り出す場合は、そうでない場合に比べて、Ｎｄ
イオン濃度をより高くしても、固体レーザーが発振しな
い、あるいは発振してもその出力が極めて小さくなって
しまうという問題が起こり難いことを見出した。すなわ
ち、固体レーザー発振ビームをそのまま共振器外に取り
出す場合、出力側共振器ミラーの固体レーザー発振ビー
ムに対する反射率は９５％程度にせざるを得ず、そのた
めに共振器ロスＬが通常６％程度になっている。それに
対して波長変換を行なう場合は、固体レーザー発振ビー
ムをそのまま共振器外に取り出す必要はないから、この
発振ビームに対する出力側共振器ミラーの反射率は通常
９９．５％以上とされ、そのため共振器ロスＬは１％未
満となるのが普通である。
【００１６】このように共振器ロスＬが極めて低い場合
、前記（３） 式から明らかなように、στの値が非常
に小さくなっても発振しきい値Ｐｔｈはさほど大きくな
らない。そうであれば（２） 式の（Ｐｉｎ−Ｐｔｈ）
は大きな正の値を取り、それに加えて共振器ロスＬも非
常に小さいから、結局、常に安定な単一縦モードで発振
する固体レーザー発振ビーム強度Ｐｏｕｔが大きくなる
。その結果共振器内の内部パワーが非常に大きくなり、
波長変換効率が向上し、高出力の波長変換波を得ること
が可能になる。
、前記（３） 式から明らかなように、στの値が非常
に小さくなっても発振しきい値Ｐｔｈはさほど大きくな
らない。そうであれば（２） 式の（Ｐｉｎ−Ｐｔｈ）
は大きな正の値を取り、それに加えて共振器ロスＬも非
常に小さいから、結局、常に安定な単一縦モードで発振
する固体レーザー発振ビーム強度Ｐｏｕｔが大きくなる
。その結果共振器内の内部パワーが非常に大きくなり、
波長変換効率が向上し、高出力の波長変換波を得ること
が可能になる。
【００１７】
【発明の効果】このようにστの値が小さくてもよいの
であれば、Ｎｄイオン濃度を著しく高くしても問題が無
く、よってそのようにして吸収係数αを大きくすること
が可能となる。この吸収係数αが大きくなれば多重縦モ
ード発振相対励起強度しきい値Ｗｔｈが大となるから、
結局、常に安定な単一縦モード発振する上限の励起強度
Ｐｉｎがより大となり、単一縦モード発振させた上で高
出力を得ることが可能となる。その結果、常に安定な単
一縦モードで発振する時の共振器内部パワーが向上し、
高出力かつ常に安定な単一縦モードの波長変換波を得る
ことが可能になる。また安定な単一縦モードであること
から、縦モード競合することなく低ノイズの波長変換波
を得ることが可能となる。そしてこの際に、従来から知
られているピエゾ素子等によるキャビティーの調整をす
る必要がなくなるので、安価でかつ小型の短波長レーザ
ーを得ることができる。
であれば、Ｎｄイオン濃度を著しく高くしても問題が無
く、よってそのようにして吸収係数αを大きくすること
が可能となる。この吸収係数αが大きくなれば多重縦モ
ード発振相対励起強度しきい値Ｗｔｈが大となるから、
結局、常に安定な単一縦モード発振する上限の励起強度
Ｐｉｎがより大となり、単一縦モード発振させた上で高
出力を得ることが可能となる。その結果、常に安定な単
一縦モードで発振する時の共振器内部パワーが向上し、
高出力かつ常に安定な単一縦モードの波長変換波を得る
ことが可能になる。また安定な単一縦モードであること
から、縦モード競合することなく低ノイズの波長変換波
を得ることが可能となる。そしてこの際に、従来から知
られているピエゾ素子等によるキャビティーの調整をす
る必要がなくなるので、安価でかつ小型の短波長レーザ
ーを得ることができる。
【００１８】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例によるレ
ーザーダイオードポンピング固体レーザーを示すもので
ある。このレーザーダイオードポンピング固体レーザー
は、ポンピング光としてのレーザービーム１０を発する
半導体レーザー（フェーズドアレイレーザー）１１と、
この半導体レーザー１１を固定保持するマウント１２と
、ネオジウム（Ｎｄ）がドーピングされた固体レーザー
ロッドであるＹＶＯ４ ロッド（以下、Ｎｄ：ＹＶＯ４
ロッドと称する）１３と、このＮｄ：ＹＶＯ４ ロッ
ド１３の前方側（図中右方側）の端面に密着固定された
ＫＴＰ結晶１４とからなる。なお半導体レーザー１１は
Ｎｄ：ＹＶＯ４ ロッド１３の光入射側端面１３ａに直
接固定され、そしてこの端面１３ａはマウント１２に固
定されている。
詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例によるレ
ーザーダイオードポンピング固体レーザーを示すもので
ある。このレーザーダイオードポンピング固体レーザー
は、ポンピング光としてのレーザービーム１０を発する
半導体レーザー（フェーズドアレイレーザー）１１と、
この半導体レーザー１１を固定保持するマウント１２と
、ネオジウム（Ｎｄ）がドーピングされた固体レーザー
ロッドであるＹＶＯ４ ロッド（以下、Ｎｄ：ＹＶＯ４
ロッドと称する）１３と、このＮｄ：ＹＶＯ４ ロッ
ド１３の前方側（図中右方側）の端面に密着固定された
ＫＴＰ結晶１４とからなる。なお半導体レーザー１１は
Ｎｄ：ＹＶＯ４ ロッド１３の光入射側端面１３ａに直
接固定され、そしてこの端面１３ａはマウント１２に固
定されている。
【００１９】上記フェーズドアレイレーザー１１として
は、波長λ１ ＝８０９ ｎｍのレーザービーム１０を
発するものが用いられている。一方Ｎｄ：ＹＶＯ４ ロ
ッド１３は、上記レーザービーム１０によってネオジウ
ム原子が励起されることにより、波長λ２ ＝１０６４
ｎｍのレーザービーム１５を発する。
は、波長λ１ ＝８０９ ｎｍのレーザービーム１０を
発するものが用いられている。一方Ｎｄ：ＹＶＯ４ ロ
ッド１３は、上記レーザービーム１０によってネオジウ
ム原子が励起されることにより、波長λ２ ＝１０６４
ｎｍのレーザービーム１５を発する。
【００２０】Ｎｄ：ＹＶＯ４ ロッド１３の光入射側端
面１３ａには、波長１０６４ｎｍのレーザービーム１５
は良好に反射させ（反射率９９．９％以上）、波長８０
９ ｎｍのポンピング用レーザービーム１０は良好に透
過させる（透過率９９％以上）コーティング１６が施さ
れている。一方ＫＴＰ結晶１４の光出射側端面１４ａは
フラットな形状とされ、その表面には、波長１０６４ｎ
ｍのレーザービーム１５および波長８０９ ｎｍのレー
ザービーム１０は良好に反射させ（反射率９９．９％以
上）、そして後述する波長５３２ ｎｍの第２高調波１
７は良好に透過させるコーティング１８が施されている
。したがって波長１０６４ｎｍのレーザービーム１５は
、共振器を構成する上記の面１３ａ、１４ａ間に閉じ込
められて、レーザー発振を引き起こす。なお共振器が上
記のように構成されているため、本例における固体レー
ザーの共振器ロスＬは１％未満となっている。
面１３ａには、波長１０６４ｎｍのレーザービーム１５
は良好に反射させ（反射率９９．９％以上）、波長８０
９ ｎｍのポンピング用レーザービーム１０は良好に透
過させる（透過率９９％以上）コーティング１６が施さ
れている。一方ＫＴＰ結晶１４の光出射側端面１４ａは
フラットな形状とされ、その表面には、波長１０６４ｎ
ｍのレーザービーム１５および波長８０９ ｎｍのレー
ザービーム１０は良好に反射させ（反射率９９．９％以
上）、そして後述する波長５３２ ｎｍの第２高調波１
７は良好に透過させるコーティング１８が施されている
。したがって波長１０６４ｎｍのレーザービーム１５は
、共振器を構成する上記の面１３ａ、１４ａ間に閉じ込
められて、レーザー発振を引き起こす。なお共振器が上
記のように構成されているため、本例における固体レー
ザーの共振器ロスＬは１％未満となっている。
【００２１】上記レーザービーム１５は非線形光学材料
であるＫＴＰ結晶１４に入射して、波長が１／２すなわ
ち５３２ ｎｍの第２高調波１７に波長変換される。Ｋ
ＴＰ結晶１４の端面１４ａには前述した通りのコーティ
ング１８が施されているので、このＫＴＰ結晶１４から
は、ほぼ第２高調波１７のみが取り出される。
であるＫＴＰ結晶１４に入射して、波長が１／２すなわ
ち５３２ ｎｍの第２高調波１７に波長変換される。Ｋ
ＴＰ結晶１４の端面１４ａには前述した通りのコーティ
ング１８が施されているので、このＫＴＰ結晶１４から
は、ほぼ第２高調波１７のみが取り出される。
【００２２】なお２軸性結晶であるＫＴＰ結晶１４は、
ＹＺ面をＺ軸周りに２４°回転させた面でカットされ、
そしてレーザービーム１５の直線偏光方向とＺ軸とが、
４５°の角度をなすように配されている。このようにＫ
ＴＰ結晶１４を配することにより、基本波としてのレー
ザービーム１５と第２高調波１７との間でタイプＩＩの
位相整合が取られる。
ＹＺ面をＺ軸周りに２４°回転させた面でカットされ、
そしてレーザービーム１５の直線偏光方向とＺ軸とが、
４５°の角度をなすように配されている。このようにＫ
ＴＰ結晶１４を配することにより、基本波としてのレー
ザービーム１５と第２高調波１７との間でタイプＩＩの
位相整合が取られる。
【００２３】ここでＮｄ：ＹＶＯ４ ロッド１３は、Ｎ
ｄイオン濃度が４ａｔ％のものが用いられている。それ
によりにこのレーザーダイオードポンピング固体レーザ
ーにおいては、ポンピング光であるレーザービーム１０
の強度を最高２００Ｗまで上げてもレーザービーム１５
は常に安定に単一縦モード発振し、そしてその際、６ｍ
Ｗと高出力で、かつ出力が安定した単一縦モードの第２
高調波１７を得ることができる。その理由は先に詳しく
述べた通りである。
ｄイオン濃度が４ａｔ％のものが用いられている。それ
によりにこのレーザーダイオードポンピング固体レーザ
ーにおいては、ポンピング光であるレーザービーム１０
の強度を最高２００Ｗまで上げてもレーザービーム１５
は常に安定に単一縦モード発振し、そしてその際、６ｍ
Ｗと高出力で、かつ出力が安定した単一縦モードの第２
高調波１７を得ることができる。その理由は先に詳しく
述べた通りである。
【００２４】それに対して、Ｎｄイオン濃度を従来最適
とされてきた１ａｔ％としたＮｄ：ＹＶＯ４ ロッドを
用い、それ以外の構成は上記実施例と同様とした場合、
常に安定な単一縦モード発振可能なレーザービーム１０
の強度の上限値は４ｍＷであり、そのときの第２高調波
出力は０．１μＷであった。
とされてきた１ａｔ％としたＮｄ：ＹＶＯ４ ロッドを
用い、それ以外の構成は上記実施例と同様とした場合、
常に安定な単一縦モード発振可能なレーザービーム１０
の強度の上限値は４ｍＷであり、そのときの第２高調波
出力は０．１μＷであった。
【００２５】次に図２を参照して、本発明の第２実施例
について説明する。なおこの図２において、図１中のも
のと同等の要素には同番号を付し、それらについての重
複した説明は省略する。
について説明する。なおこの図２において、図１中のも
のと同等の要素には同番号を付し、それらについての重
複した説明は省略する。
【００２６】この実施例においては、Ｎｄ：ＹＶＯ４
ロッド１３とＫＴＰ結晶１４とは互いに離して配されて
いる。 そして半導体レーザー１１から発せられたポンピング光
としてのレーザービーム１０は、コリメーターレンズ２
０に通されて平行光とされた後、集光レンズ２１により
集光されてＮｄ：ＹＶＯ４ ロッド１３に入射せしめら
れる。
ロッド１３とＫＴＰ結晶１４とは互いに離して配されて
いる。 そして半導体レーザー１１から発せられたポンピング光
としてのレーザービーム１０は、コリメーターレンズ２
０に通されて平行光とされた後、集光レンズ２１により
集光されてＮｄ：ＹＶＯ４ ロッド１３に入射せしめら
れる。
【００２７】Ｎｄ：ＹＶＯ４ ロッド１３の一端面１３
ａには、波長１０６４ｎｍのレーザービーム１５は良好
に反射させ、波長８０９ ｎｍのポンピング用レーザー
ビーム１０は良好に透過させるコーティング２２が施さ
れている。一方ＫＴＰ結晶１４の一端面１４ａは球面の
一部をなす形状とされ、その表面には、波長１０６４ｎ
ｍのレーザービーム１５は良好に反射させ、そして波長
５３２ ｎｍの第２高調波１７は良好に透過させるコー
ティング２３が施されている。
ａには、波長１０６４ｎｍのレーザービーム１５は良好
に反射させ、波長８０９ ｎｍのポンピング用レーザー
ビーム１０は良好に透過させるコーティング２２が施さ
れている。一方ＫＴＰ結晶１４の一端面１４ａは球面の
一部をなす形状とされ、その表面には、波長１０６４ｎ
ｍのレーザービーム１５は良好に反射させ、そして波長
５３２ ｎｍの第２高調波１７は良好に透過させるコー
ティング２３が施されている。
【００２８】またＮｄ：ＹＶＯ４ ロッド１３の他端面
１３ｂには、レーザービーム１５を良好に透過させ、ポ
ンピング用レーザービーム１０は良好に反射させるコー
ティング２４が施されている。一方ＫＴＰ結晶１４の他
端面１４ｂには、レーザービーム１５を良好に透過させ
、第２高調波１７は良好に反射させるコーティング２５
が施されている。
１３ｂには、レーザービーム１５を良好に透過させ、ポ
ンピング用レーザービーム１０は良好に反射させるコー
ティング２４が施されている。一方ＫＴＰ結晶１４の他
端面１４ｂには、レーザービーム１５を良好に透過させ
、第２高調波１７は良好に反射させるコーティング２５
が施されている。
【００２９】したがって波長１０６４ｎｍのレーザービ
ーム１５は、上記の各面１３ａ、１４ａ間に閉じ込めら
れて、レーザー発振を引き起こす。このレーザービーム
１５はＫＴＰ結晶１４に入射して、波長が５３２ ｎｍ
の第２高調波１７に波長変換される。ＫＴＰ結晶１４の
一端面１４ａには、前述した通りのコーティング２３が
施されているから、この第２高調波１７は効率良くＫＴ
Ｐ結晶１４から出射する。
ーム１５は、上記の各面１３ａ、１４ａ間に閉じ込めら
れて、レーザー発振を引き起こす。このレーザービーム
１５はＫＴＰ結晶１４に入射して、波長が５３２ ｎｍ
の第２高調波１７に波長変換される。ＫＴＰ結晶１４の
一端面１４ａには、前述した通りのコーティング２３が
施されているから、この第２高調波１７は効率良くＫＴ
Ｐ結晶１４から出射する。
【００３０】この実施例において、Ｎｄ：ＹＶＯ４ ロ
ッド１３のＮｄイオン濃度と、レーザービーム１５が単
一縦モード発振する場合の第２高調波出力の最大値との
関係を、レーザービーム１０の強度が２００ ｍＷの場
合について求めた結果を図４に示す。図示される通り、
Ｎｄイオン濃度を高くするのにつれて、常に安定でかつ
単一縦モードの第２高調波１７の出力は著しく増大する
。
ッド１３のＮｄイオン濃度と、レーザービーム１５が単
一縦モード発振する場合の第２高調波出力の最大値との
関係を、レーザービーム１０の強度が２００ ｍＷの場
合について求めた結果を図４に示す。図示される通り、
Ｎｄイオン濃度を高くするのにつれて、常に安定でかつ
単一縦モードの第２高調波１７の出力は著しく増大する
。
【図１】本発明の第１実施例によるレーザーダイオード
ポンピング固体レーザーの側面図
ポンピング固体レーザーの側面図
【図２】本発明の第２実施例によるレーザーダイオード
ポンピング固体レーザーの側面図
ポンピング固体レーザーの側面図
【図３】Ｎｄ：ＹＶＯ４ ロッドにおけるＮｄイオン濃
度と、蛍光寿命および蛍光強度との関係を示すグラフ
度と、蛍光寿命および蛍光強度との関係を示すグラフ
【
図４】Ｎｄ：ＹＶＯ４ ロッドのＮｄイオン濃度と、単
一縦モード発振時の第２高調波出力の最大値との関係の
一例を示すグラフ
図４】Ｎｄ：ＹＶＯ４ ロッドのＮｄイオン濃度と、単
一縦モード発振時の第２高調波出力の最大値との関係の
一例を示すグラフ
１０ レーザービーム（ポンピング光）１１
半導体レーザー １３ Ｎｄ：ＹＶＯ４ ロッド １３ａ、１３ｂ Ｎｄ：ＹＶＯ４ ロッドの端面
１４ ＫＴＰ結晶 １４ａ、１４ｂ ＫＴＰ結晶の端面１５
レーザービーム（固体レーザー発振ビーム）１６、１８
、２２、２３、２４、２５ コーティング１７
第２高調波
半導体レーザー １３ Ｎｄ：ＹＶＯ４ ロッド １３ａ、１３ｂ Ｎｄ：ＹＶＯ４ ロッドの端面
１４ ＫＴＰ結晶 １４ａ、１４ｂ ＫＴＰ結晶の端面１５
レーザービーム（固体レーザー発振ビーム）１６、１８
、２２、２３、２４、２５ コーティング１７
第２高調波
Claims (1)
- 【請求項１】 ネオジウムがドーピングされた常磁性
体イオン結晶からなる固体レーザーロッドを半導体レー
ザーによってポンピングし、得られた固体レーザー発振
ビームを、共振器内に配した光波長変換素子により波長
変換して共振器外に取り出すレーザーダイオードポンピ
ング固体レーザーにおいて、前記固体レーザーロッドと
して、ネオジウムイオン濃度が３ａｔ％を上回るものが
用いられていることを特徴とするレーザーダイオードポ
ンピング固体レーザー。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3046896A JPH04283977A (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
| US07/849,299 US5287381A (en) | 1991-03-12 | 1992-03-11 | Laser-diode-pumped solid-state laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3046896A JPH04283977A (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04283977A true JPH04283977A (ja) | 1992-10-08 |
Family
ID=12760131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3046896A Withdrawn JPH04283977A (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5287381A (ja) |
| JP (1) | JPH04283977A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995006345A3 (en) * | 1993-08-26 | 1995-04-06 | Laser Power Corp | Deep blue microlaser |
| US5761227A (en) * | 1994-08-23 | 1998-06-02 | Laser Power Corporation | Efficient frequency-converted laser |
| US5796766A (en) * | 1994-08-23 | 1998-08-18 | Laser Power Corporation | Optically transparent heat sink for longitudinally cooling an element in a laser |
| US5872803A (en) * | 1996-04-26 | 1999-02-16 | Mitsui Chemicals, Inc. | Laser diode pumped solid-state laser apparatus |
| US6101201A (en) * | 1996-10-21 | 2000-08-08 | Melles Griot, Inc. | Solid state laser with longitudinal cooling |
| US7907647B2 (en) | 2002-06-26 | 2011-03-15 | Sony Corporation | Optical element, light emitting device and method for producing optical element |
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| GB9404053D0 (en) * | 1994-03-03 | 1994-04-20 | Univ St Andrews | High efficiency laser |
| US5479431A (en) * | 1994-06-02 | 1995-12-26 | Spectra-Physics Laserplane, Inc. | Solid-state laser with active etalon and method therefor |
| US5692005A (en) * | 1995-03-04 | 1997-11-25 | Carl-Zeiss-Stiftung | Solid-state laser |
| US5854802A (en) * | 1996-06-05 | 1998-12-29 | Jin; Tianfeng | Single longitudinal mode frequency converted laser |
| US5701323A (en) * | 1996-06-12 | 1997-12-23 | Purdue Research Foundation | Dye lasers and organic inclusions for same |
| US5790303A (en) | 1997-01-23 | 1998-08-04 | Positive Light, Inc. | System for amplifying an optical pulse using a diode-pumped, Q-switched, intracavity-doubled laser to pump an optical amplifier |
| JPH10256638A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-25 | Ricoh Co Ltd | 固体レーザ装置 |
| JPH11312832A (ja) * | 1998-04-28 | 1999-11-09 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ励起固体レーザ |
| US6172325B1 (en) | 1999-02-10 | 2001-01-09 | Electro Scientific Industries, Inc. | Laser processing power output stabilization apparatus and method employing processing position feedback |
| JP2001223423A (ja) * | 2000-02-10 | 2001-08-17 | Inst Of Physical & Chemical Res | レーザー装置 |
| US6724787B2 (en) * | 2000-12-08 | 2004-04-20 | Melles Griot, Inc. | Low noise solid state laser |
| JP4202729B2 (ja) * | 2002-11-19 | 2008-12-24 | 株式会社トプコン | 固体レーザ装置 |
| JP4242141B2 (ja) * | 2002-11-19 | 2009-03-18 | 株式会社トプコン | 固体レーザ装置 |
| CN1328831C (zh) * | 2005-02-02 | 2007-07-25 | 中国科学院物理研究所 | 主被动调q单纵模激光器 |
| JP2006310743A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-11-09 | Topcon Corp | レーザ発振装置 |
| US8922208B1 (en) * | 2009-04-16 | 2014-12-30 | Euclid Techlabs LLC | Optically pumped magnetically controlled paramagnetic devices for microwave electronics and particle accelerator applications |
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| US4656635A (en) * | 1985-05-01 | 1987-04-07 | Spectra-Physics, Inc. | Laser diode pumped solid state laser |
| US4791631A (en) * | 1987-08-31 | 1988-12-13 | International Business Machines Corporation | Wide tolerance, modulated blue laser source |
| US4884277A (en) * | 1988-02-18 | 1989-11-28 | Amoco Corporation | Frequency conversion of optical radiation |
| US4953166A (en) * | 1988-02-02 | 1990-08-28 | Massachusetts Institute Of Technology | Microchip laser |
| US4884281A (en) * | 1988-09-09 | 1989-11-28 | Spectra-Physics, Inc. | Low cost/power visible light solid-state laser |
-
1991
- 1991-03-12 JP JP3046896A patent/JPH04283977A/ja not_active Withdrawn
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1992
- 1992-03-11 US US07/849,299 patent/US5287381A/en not_active Expired - Lifetime
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| WO1995006345A3 (en) * | 1993-08-26 | 1995-04-06 | Laser Power Corp | Deep blue microlaser |
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| US7907647B2 (en) | 2002-06-26 | 2011-03-15 | Sony Corporation | Optical element, light emitting device and method for producing optical element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5287381A (en) | 1994-02-15 |
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