JPH0442979A - Laser diode exciting solid state laser - Google Patents
Laser diode exciting solid state laserInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、1ノ一ザダイオード励起固体レーザに関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a single diode pumped solid state laser.
[従来の技術]
レーザダイオード(L D )励起固体レーザは従来の
ランプ励起の17−ザに比べ、励起光源の寿命が長いこ
とやレーザ媒質での熱的影響がほとんどないため、水冷
の必要がないことから、小型かつ長寿命の全固体素子1
ノーザとして注目されている。[Prior Art] Laser diode (LD)-pumped solid-state lasers do not require water cooling because the excitation light source has a longer lifespan and there is almost no thermal effect on the laser medium compared to conventional lamp-pumped solid-state lasers. All-solid-state devices with small size and long life
It is attracting attention as a nose.
又、全固体素子レーザとしては、現在上述のL Dがよ
(知られているが、T−I)はレーザビムの空間出力形
状が楕円であることや、瞬間端面破壊などの問題がある
が、L D励起固体レーザではそれらの問題は解消され
た上、励起準位での寿命が長いため、エネルギーを貯え
ることができ、Qスイッチ動作で高いピーク出力が得ら
れる等の特徴がある。このためL D励起固体レーザは
種々の方面での応用に期待されでいる。In addition, as for all-solid-state lasers, the above-mentioned LD (known as T-I) currently has problems such as the spatial output shape of the laser beam being elliptical and instantaneous end face destruction. In the LD pumped solid-state laser, these problems have been solved, and since the lifetime at the excited level is long, energy can be stored, and high peak output can be obtained by Q-switch operation. Therefore, LD pumped solid-state lasers are expected to be used in various fields.
[発明の解決しようとする課題]
ところで、L D励起固体レーザを加工・通信・計測等
の分野に応用するには、レーザ光をパルス化して用いる
のが望ましい。第4図に示すように従来のL D励起固
体レーザにおいては、連続発振(CW)の励起用半導体
レーザ11を電流変調することによってL D励起固体
レーザ光をパルス化したり(ゲインスイッチ)、半導体
レーザ11はCW励起とし、レーザ共振器内にQスイッ
チ素子5あるいはモードロック素子を挿入することによ
ってLD励起固体レーザ光をパルス化する、などの手法
が用いられていた。[Problems to be Solved by the Invention] Incidentally, in order to apply the LD-excited solid-state laser to fields such as processing, communication, and measurement, it is desirable to use pulsed laser light. As shown in FIG. 4, in the conventional LD-pumped solid-state laser, the LD-pumped solid-state laser light is pulsed (gain switch) by current modulating the continuous wave (CW) pumping semiconductor laser 11. A method has been used in which the laser 11 is CW pumped and the LD pumped solid-state laser light is pulsed by inserting a Q-switch element 5 or a mode-locked element into the laser resonator.
ここで、2は集光レンズで、3はレーザロッド、7は出
力ミラー 6は励起光、8.9はレーザロッド端面、1
0は出射レーザ光である。Here, 2 is a condenser lens, 3 is a laser rod, 7 is an output mirror, 6 is an excitation light, 8.9 is an end face of the laser rod, 1
0 is the emitted laser beam.
しかしながら、励起光としてCW発振の半導体レーザを
用いた従来のやり方の場合、励起用半導体レーザのCW
パワー、あるいは電流変調することによって得られるビ
ークパワーは数W程度であるため、YAG等の固体レー
ザ結晶を十分に高利得まで励起できず、LD励起固体レ
ーザでのゲインスイッチやQスイッチ、モードロックで
得られるパルスのビークパワーは約IKWとそれ程高い
ものではなかった。However, in the case of the conventional method using a CW oscillation semiconductor laser as the excitation light, the CW oscillation of the excitation semiconductor laser
Since the peak power obtained by power or current modulation is on the order of several watts, solid-state laser crystals such as YAG cannot be excited to sufficiently high gain, and gain switches, Q-switches, and mode-locks in LD-pumped solid-state lasers cannot be excited. The peak power of the pulse obtained was about IKW, which was not that high.
本発明の目的は従来技術が有していた前述の欠点を解消
しようとするものである。The object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks of the prior art.
[課題を解決するための手段]
本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、レーザダイオードを励起光源としレーザ共振器内部
に、Qスイッチ素子とモードロック素子の少くともいず
れか一方を有するレーザダイオード励起固体レーザにお
いて、該レーザダイオードをパルス発振型レーザダイオ
ードとしたことを特徴とするレーザダイオード励起固体
レーザを提供するものである。[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes at least a Q-switch element and a mode-locked element inside a laser resonator using a laser diode as an excitation light source. The present invention provides a laser diode-pumped solid-state laser having one of the above, characterized in that the laser diode is a pulse oscillation type laser diode.
以下、本発明の実施例に従って説明する。第1図は本発
明の基本的構成を示すブロック図である。Hereinafter, the present invention will be explained according to embodiments. FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the present invention.
1はパルス発振型レーザダイオード、2は集光レンズ、
3はレーザロッド、4はモードロック素子、5はQスイ
ッチ素子、6はLD励起光、7は出力ミラー、lOは出
射レーザ光である。1 is a pulsed laser diode, 2 is a condensing lens,
3 is a laser rod, 4 is a mode-locked element, 5 is a Q-switch element, 6 is LD excitation light, 7 is an output mirror, and IO is an output laser beam.
レーザ共振器は、LD励起光6入射側のレーザロッド端
面8 (LD励起光6に対しては透過率が高く、発振光
に対しては反射率が高いコーティングがなされている。The laser resonator has a laser rod end face 8 on the incident side of the LD excitation light 6 (coated with a coating having high transmittance for the LD excitation light 6 and high reflectance for the oscillation light).
)と出力ミラー5によって構成されている。) and an output mirror 5.
出力ミラー5のレーザ発振光の反射面には、レーザ発振
光に対して反射率の高い(好ましくは90%以上)コー
ティングがなされている。The laser oscillation light reflecting surface of the output mirror 5 is coated with a coating having a high reflectance (preferably 90% or more) for the laser oscillation light.
レーザロッド3としてはYAG、YLF。The laser rod 3 is YAG or YLF.
YAP、GGG等の固体レーザ材料が使用できる。モー
ドロック素子4及びQスイッチ素子5としては、音響光
学素子、電気光学素子、過飽和色素等が使用できる。Solid state laser materials such as YAP and GGG can be used. As the mode-locked element 4 and the Q-switch element 5, an acousto-optic element, an electro-optic element, a supersaturated dye, etc. can be used.
[作用]
半導体レーザ励起固体レーザにおいては、励起光である
半導体レーザのパワーが高いほど、レーザ結晶がより高
い利得状態になり、高いパワーの発振が可能となるため
、モードロック発振及びQスイッチ発振のビークパワー
も高くなる。従来、よ(用いられたCW半導体レーザは
出力が高々数W程度であるのに対し、本発明においては
、数lθ〜数100Wピーク出力のパルス半導体レーザ
を用いることによって、より高い反転分布状態を作り出
すことができ、モードロック発振及びQスイッチ発振に
おける短パルス化高ピーク出力化の効果を生ずることが
できる。[Function] In a semiconductor laser pumped solid-state laser, the higher the power of the semiconductor laser that is the pumping light, the higher the gain state of the laser crystal becomes, and the higher the power oscillation becomes possible, the more mode-locked oscillation and Q-switch oscillation are possible. Beak power also increases. While conventionally used CW semiconductor lasers have an output of several watts at most, in the present invention, by using a pulsed semiconductor laser with a peak output of several lθ to several 100 watts, a higher population inversion state can be achieved. It is possible to produce shorter pulses and higher peak output effects in mode-locked oscillation and Q-switched oscillation.
[実施例]
第1図〜第3図に本発明の3つの実施例を示す。第1図
に示した実施例においては、モードロック素子4、及び
Qスイッチ素子5としては、音響光学素子を用い、レー
ザロッド3としてはYAG結晶を使用している。共振器
長は30+mmで半値全巾IonsのQスイッチパルス
の中に、80psecのモードロックパルス列が観測さ
れた(Qスイッチモードロックパルス)。[Embodiments] Three embodiments of the present invention are shown in FIGS. 1 to 3. In the embodiment shown in FIG. 1, acousto-optic elements are used as the mode-locking element 4 and the Q-switching element 5, and a YAG crystal is used as the laser rod 3. A mode-locked pulse train of 80 psec was observed in a Q-switched pulse with a resonator length of 30+mm and a full width at half maximum of Ions (Q-switched mode-locked pulse).
第2図は第1図においてQスイッチのみを行った場合の
実施例である。FIG. 2 shows an embodiment in which only Q-switching is performed in FIG. 1.
この時はパルス幅10nsのQスイッチパルスが得られ
る。At this time, a Q-switch pulse with a pulse width of 10 ns is obtained.
第3図は、第2図において励起光導光方式として光フア
イバ結合方式の場合である(第1図、第2図は直接結合
方式)。この時もパルス幅10nsのQスイッチパルス
が得られる。なお、第2図、第3図のQスイッチパルス
の繰り返しは、パルス発振型半導体レーザの繰り返し番
こ等しい。また、第1図のモードロックパルスの縁り返
しは共振器長で決まり、共振器長30mmの時は約5G
Hzとなる。FIG. 3 shows a case where an optical fiber coupling method is used as the excitation light guide method in FIG. 2 (FIGS. 1 and 2 are direct coupling methods). At this time as well, a Q-switch pulse with a pulse width of 10 ns is obtained. Note that the repetition of the Q-switch pulses in FIGS. 2 and 3 is equal to the repetition number of the pulse oscillation type semiconductor laser. In addition, the edge reversal of the mode-locked pulse in Figure 1 is determined by the resonator length, and when the resonator length is 30 mm, it is approximately 5G.
Hz.
[発明の効果]
本発明によるパルス発振型L D励起固体1/−ザのQ
スイッチパルスや、モードロックパルスは、従来のCW
L D励起固体1ノ−ザのQスイッチパルス、モード
ロックパルスと比し、より超短パルス(20ns→1n
ns以下)及び高ピーク出力(I KW −10KW)
が得られるので、更に効率の良い波長変更が行えるとい
う優れた効果も有する。又、高ピーク出力であることか
ら、各種非線形光学用の光源、たとえばラマン散乱やプ
リルアン散乱を計測することにより試別の結晶欠陥、蛍
光、吸収特性を調べる光物性評価装置、及び半導体集積
回路のトリミング、フォトマスクリペア装置等の光源に
使用できるという優れた効果も有す。[Effect of the invention] The Q of the pulse oscillation type LD excited solid 1/-the according to the present invention
Switch pulses and mode-locked pulses are conventional CW
Compared to the Q-switched pulse and mode-locked pulse of the LD-excited solid 1 nose, the pulse is much shorter (20ns → 1n
ns or less) and high peak power (I KW -10KW)
This also has the excellent effect of enabling more efficient wavelength changes. In addition, due to its high peak output, it can be used as a light source for various nonlinear optics, for example, in optical property evaluation equipment for examining crystal defects, fluorescence, and absorption characteristics of specimens by measuring Raman scattering and Prillouin scattering, and in semiconductor integrated circuits. It also has the excellent effect of being usable as a light source for trimming, photomask repair equipment, etc.
第1図〜第3図は本発明の3つの実施例を示し、第1図
はパルス発振型レーザダイオード励起の固体1ノーザの
共振器内にモードロック素子及びQスイッチ素子を備え
たレーザダイオード励起固体レーザ装置の基本構成ブロ
ック図であり、第2図は第1図においてQスイッチ素子
のみを備えたブロック図であり、第3図はパルス発振型
レーザダイオードの励起方法において、ファイバ結合励
起の場合のブロック図であり、第4図は従来のCWレー
ザダイオード励起固体レーザ装置の基本構成のブロック
図である。
1:パルスレーザダイオード
2:集光レンズ
3:レーザロッド
4:モードロック素子
5:Qスイッチ
6+LD励起光
7:出力ミラー
10:出射レーザ光
11:CWレーザダイオード
12;結合レンズ
13:光ファイバ
第2図FIGS. 1 to 3 show three embodiments of the present invention, and FIG. 1 shows a laser diode-pumped laser diode pumped with a mode-locked element and a Q-switched element in the resonator of a solid-state one laser pumped with a pulsed oscillation type laser diode. FIG. 2 is a block diagram of the basic configuration of a solid-state laser device; FIG. 2 is a block diagram of FIG. 1 with only a Q-switch element; FIG. FIG. 4 is a block diagram of the basic configuration of a conventional CW laser diode pumped solid-state laser device. 1: Pulse laser diode 2: Condensing lens 3: Laser rod 4: Mode locking element 5: Q switch 6 + LD excitation light 7: Output mirror 10: Output laser light 11: CW laser diode 12; Coupling lens 13: Optical fiber 2nd figure
Claims (1)
くともいずれか一方を有するレーザダイオード励起固体
レーザにおいて、該 レーザダイオードをパルス発振型レーザダイオードとし
たことを特徴とするレーザダイ オード励起固体レーザ。[Claims] A laser diode-pumped solid-state laser that uses a laser diode as an excitation light source and has at least one of a Q-switch element and a mode-locked element inside a laser resonator, wherein the laser diode is a pulsed laser diode. A laser diode-pumped solid-state laser characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2147348A JPH0442979A (en) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Laser diode exciting solid state laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2147348A JPH0442979A (en) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Laser diode exciting solid state laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0442979A true JPH0442979A (en) | 1992-02-13 |
Family
ID=15428154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2147348A Pending JPH0442979A (en) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Laser diode exciting solid state laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0442979A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6449297B1 (en) | 1999-10-25 | 2002-09-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power supply unit for solid-state laser, solid state laser, and laser beam generator |
JP2004510356A (en) * | 2000-09-27 | 2004-04-02 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | High peak power laser device and its application to extreme ultraviolet light generation |
-
1990
- 1990-06-07 JP JP2147348A patent/JPH0442979A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6449297B1 (en) | 1999-10-25 | 2002-09-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power supply unit for solid-state laser, solid state laser, and laser beam generator |
JP2004510356A (en) * | 2000-09-27 | 2004-04-02 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | High peak power laser device and its application to extreme ultraviolet light generation |
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