JPH0462880A

JPH0462880A - レーザーダイオードポンピング固体レーザー

Info

Publication number: JPH0462880A
Application number: JP16589090A
Authority: JP
Inventors: Yoji Okazaki; 洋二岡崎
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-06-25
Filing date: 1990-06-25
Publication date: 1992-02-27
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JP2670637B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（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、
その固体レーザーロッド自身が光波長変換機能を有し、
固体レーザー発振ビームをその第２高調波、もしくは固
体レーザー発振ビームと別のレーザービームをそれらの
和周波等の光波長変換波に波長変換するようにしたレー
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。

（従来の技術）例えばＳ　Ｐ　Ｉ　Ｅ　Ｖｏｌ、１１０４　ｐｌｏＯＭ
ａｒｃｈ　１９８９に記載されているように、Ｎｄ（ネ
オジウム）等の希土類がドーピングされ、かつ光波長変
換機能を有する固体レーザーロッドとして、Ｎ（］：Ｃ
０ＡＮＰ、Ｎｄ　：ＰＮＰ等が公知となっている。また
そのような固体レーザーロッドとして、同誌ｐ１３２に
記載されているように、Ｎｄ　　：　Ｌｉ　Ｎｂ　０３
　。

ＮＹＡＢ　　（Ｎｄ　−Ｙｌ−Ａｊ！３　　（ＢＯ３）
　ａ　　　Ｘ＝０．０４〜０．０８）等も公知であり、
これらは、ＳｅｌｆＦｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｏｕｂｌｉ
ｎｇ　Ｃｒｙｓｔａｌ　と呼ばれている。

これらを用いたレーザーダイオードポンピング固体レー
ザーとしては、Ｓ　Ｐ　Ｉ　Ｅ　　Ｖｏｌ、ＬｉＯ２ｐ
１３２　Ｍａｒｃｈ　１９８９や、レーザー研究Ｖｏ１
．１７　　ＮＯ，１２ｐ４８（１９８９）に示されるよ
うに、ＮＹＡＢ結晶を用い、レーザーダイオードポンピ
ングによるその発振レーザビームの第２高調波を得るも
のが知られている。またＪ、　　Ｏｐｔ、　Ｓｏｃ、　
Ａｍ　Ｖｏｌ、３　ｐ１４０（１９８６）には、Ｎｄ　
：Ｍｇ　Ｏ：　Ｌｉ　Ｎｂ　０３を波長０，６０μｍの
色素レーザーにより励起し、その発振レーザービームの
第２高調波を得ることが示されている。

さらに、例えばＳ　Ｐ　Ｉ　Ｅ　　Ｖｏｌ、１１０４　
ｐ１３　Ｍａｒｃｈ（１９８９）には、Ｎｄ　ドープＹ
ＡＧレーザ一固体ロッドとその共振器内に、固体レーザ
ー発振ビームを波長変換するＫＴＰ単結晶を配し、それ
により、固体レーザー発振ビームとポンピング光との和
周波を得ることが示されている。

（発明が解決しようとする課題）ところが、このような波長変換機能を備えた従来の固体
レーザーにおいては、非線形光学結晶。

固体レーザーロッド、出力ミラー１発振レーザビームを
縦モードシングル化して波長変換波のパワーを安定させ
る機能を有するエタロン板や、波長板等の光学素子が固
別に配置され、かつ固別にレーザー用部品として加工、
研磨、コートされていた。そのために、加工表面には発
振レーザービームの散乱および各コート膜による吸収、
散乱。

反射等が生じてしまい、さらには各部品内部の吸収によ
り共振器内の内部ロスが数％以上と非常に大きなものと
なってしまっていた。これらの内部ロスは、部品点数が
多ければ多いほど増大する。

そのため、共振器内の発振レーザーパワーが小さくなり
、その結果、波長変換効率が低下してしまうという問題
点かあった。

また、上記の内部ロスが従来は数％と高かったために、
固体レーザーのポンプ光源としては、高出力のアレイ・
レーザーが一般に用いられている。

すなわち、それにより共振器内のロスをカバーして高出
力の共振器内内部パワーを得、波長変換効率を向上させ
るようにしていた。しかし従来のアレイ・レーザーでは
、そのスペクトル線幅が数ｎｍもあるために、固体レー
ザーの発振効率が低く、このことは、エネルギーの利用
効率の低下につながっていた。

特に、波長変換波のパワーを安定化するために共振器内
に挿入するエタロン板や波長板は、非常に内部ロスを増
大させるために、高出力なアレイ・レーザーもしくはブ
ロードエリアレーザーを用いざるを得なかった。また、
これらの波長板やエタロン板の挿入ロスをなくすために
、それらを取り除いてしまうと、発振レーザービームの
第２高調波を得る場合は、非線形光学素子による発振レ
ザービームの縦モード間のモード競合によりパワーが不
安定になるという問題点があった。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり
、波長変換効率が高く、そしてエネルギー利用効率が良
く、かつ波長交換波のパワーが安定するレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザ一を提供することを目的とす
るものである。

（課題を解決するための手段および作用）本発明の第１
のレーザーダイオードポンピング固体レーザーは、前述
したようにＮｄ等の希土類がドーピングされ、かつ光波
長変換機能を有す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するレーザーダイオードボンピ
ング固体レーサーにおいて、固体レーザーロッドの両端面を、該ロッドによる発振レ
ーザービームおよび、その第２高調波もしくは、半導体
レーザービームと発振レーザービームの和周波等の波長
変換波に対する共振器ミラとして共振器を構成し、共鳴した波長変換波を取り出すことを特徴とするもので
ある。

また、本発明の第２のレーザーダイオードポンピング固
体レーザーは、上記と同様にＮｄ等の希土類かドーピングされ、かつ光
波長変換機能を有す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する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の一
端面に、波長変換波のパワーを安定化する機能を有する
エタロンや波長板等の光学素子を貼着して一体化し、該光学素子の片面と固体レーザーロッドの他端面を、該
ロッドによる発振レーザービームおよび、その第２高調
波もしくは、半導体レーザービームと発振レーザービー
ムの和周波等の波長変換波に対する共振器ミラーとして
共振器を構成し、共鳴した波長変換波を取り出すことを
特徴とするものである。

また、本発明の第３のレーサーダイオードボンピング固
体レーザーは、上記と同様にＮｄ等の希土類がドーピングされ、かつ光
波長変換機能を有す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するレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーにおいて、波長変換波のパワーを安
定化する機能を有するエタロンや波長板等の光学素子を
２つの固体レーザーロッドの間に貼着して一体化し、これら固体レーザーロッドの各外端面を、該ロッドによ
る発振レーザービームおよび、その第２高調波もしくは
、半導体レーザービームと発振レーザービームの和周波
等の波長変換波に対する共振器ミラーとして共振器を構
成し、共鳴した波長変換波を取り出すことを特徴とするもので
ある。

また、本発明の第４のレーザーダイオードポンピング固
体レーザーは、上記と同様にＮｄ等の希土類がドーピングされ、かつ光
波長変換機能を有す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するレザーダイオードポンピ
ング固体レーザーにおいて、波長変換波のパワーを安定
化する機能を有するエタロンや波長板等の複数の光学素
子を、１つもしくは複数の固体レーザーロッドに貼着し
て一体化し、これら光学部品のいずれかの端面を、上記ロッドによる
発振レーザービームおよび、その第２高調波もしくは、
半導体レーザービームと発振レザービームの和周波等の
波長変換波に対する共振器ミラーとして共振器を構成し
、共鳴した波長変換波を取り出すことを特徴とするもので
ある。

上記固体レーザーロッドしては、通常の５ｅｌｆ’−Ｐ
ｒｅｑｕｃｎｃｙ−Ｄｏｕｂｌｉｎｇ　Ｃｒｙｓｔａｌ
　と呼ばれる材料、すなわち前述のＮＹＡＢ、ＮＡＢ、
Ｎｄ　　：Ｍｇ　ＯＬｉ　Ｎｂ　０３　、Ｎｄ　　：　
ＰＮＰ等を用いることができる。またその他に、無機材
料であるＫＴＰ、　　βＢＢＯ，Ｌｉ　Ｂ２０３　、Ｋ
Ｎｂ　０３　、カルコパイライト系の半導体にＮｄ等の
希土類をドープした波長変換用の非線形光学材料を用い
ることも可能である。特にＫ　Ｔ　Ｐは非線形光学定数
が大きく、温度許容範囲、角度許容範囲も大きいので、
高い波長変換効率を実現できる。

さらにＮｄ：ＰＮＰに代表されるように、ＮＰＰ　（Ｎ
−（４−二トロフェニル）−Ｌ−プロリノール）、ＮＰ
ＡＮ　（Ｎ−（４−ニトロフェニル）Ｎ−メチルアミノ
アセトニトリル）、特開昭６２−２１０４３２号公報に
開示されたＰＲＡ　（３，５−ジメ］　１チル−１−（４−ニトロフェニル）ピラゾール）等の有
機非線形光学材料に希土類をドープしたものも用いるこ
とができる。特にＰＲＡは非線形光学定数が先のＫＴＰ
よりも大きく、温度許容範囲が大きいので高い波長変換
効率を実現できる。

これらの固体レーザーロッドを用いてその両端面を共振
器とすることにより、部品点数か減り、加工研磨面およ
びコート面が２面のみとなり、かつレーザー発振ビーム
の吸収媒体も１つとなり、大幅に内部ロスを低減させる
ことができる。その結果、発振レーザービームの内部パ
ワーが増大し、波長変換効率か大幅に向上する。また共
振器長が数ｍｍとなるために縦モード数が減少し、ひい
てはシングルモード化でき、非線形光学結晶を介した縦
モード競合がなくなり、波長変換波のパワーを安定化す
ることができる。

また光学素子を固体レーザーロッドに一体化させること
により、強制的に波長変換波のパワーを安定化する場合
においても、入力ミラーおよび出力ミラーがなくなるた
めに、その分の吸収、散乱。

反射による発振レーザービームの内部ロスが低減される
。その結果、発振レーザービームの内部パワーが増大し
、波長変換効率が大幅に向上する。

そして、パワーの安定化も図ることも勿論可能となる。

また、半導体レーザービームと固体レーザー発振ビーム
の和周波を発生させる場合の効率は、その半導体レーザ
ービームのパワーレベルが低いために第２高調波の効率
より低く、実用的ではなかった。しかし本発明において
は、発振レーザービームの内部ロスが低減することでそ
の内部パワーが増大する結果、和周波発生の場合も高効
率化することが可能となる。

さらに本発明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、波長変換波も共振器で共鳴させて取り
出す構成となっているので、極めて高出力の波長変換波
が得られるようになる。

なお、基本波と波長変換波のそれぞれを共振器で共鳴さ
せる思想は、例えば文献ＩＥＥＥ、Ｊ。

Ｑ、　　Ｅ、　　ｖｏｌ、Ｑ　Ｅ　−２，Ｎｏ、６．　
　（１９６Ｂ）に記載かなされている。しかしこの従来
の思想は、非線形光学材料に対して外部から基本波を入
射させ、この非線形光学材料の両端面や、あるいは別の
共振器により波長変換波を共鳴させるものであり、その
場合は、基本波と波長変換波との間で位相のミスマツチ
かあり、そのために従来は、共鳴した高強度の波長変換
波を実際に取り出すことは不可能となっていた。

それに対して本発明においては、Ｓｅｔ　ｆ−Ｐｒｅｑ
ｕｅｎｃｙ−１）ｏｕｂｌ　ｊｎｇ　Ｃｒｙｓｔａｌに
おいて基本波を発生させるとともに、波長変換させるよ
うにしている。したがって、基本波である固体レーザー
発振ビームの１つの縦モードのｄｏｕｂｌｉｎｇ　１ｏ
ｓｓが上昇し、その結果、その基本波のゲインが急激に
上昇して、容易にその縦モードが発振する。そのため、
基本波と波長変換波との位相整合条件が常に満足され、
さらに縦モードも常に１つのみとなるので、基本波と波
長変換波の位相は常に揃うことになる。それにより、基
本波および波長変換波の双方の共鳴が可能となっている
。

本発明のレーザーダイオードポンピング固体レーサーに
おいて、好ましくは、ポンピング用半導体レーサーとし
て単一横モード、単一縦モード半導体レーサーが用いら
れる。本発明においては、前述のように内部ロスを極端
に小さくできるので、これらの半導体レーサーにより少
パワーでポンピングしても十分な波長変換効率か得られ
る。さらに、これらの単一横モード、単一縦モード半導
体レーザー光は、スペクトル線幅が０．１．ｎｍ以下と
、前述のブロードエリアレーサーやアレイ・レーサーよ
りも狭いので、十分に固体レーザーに吸収され、固体レ
ーザーの発振効率を高めることかでき、よってエネルギ
ー利用効率を向上させることができる。さらに、アレイ
・レーザーを用いる場合と異なり、回折限界まで集光で
きるので、ポンピング光と発振レーサー光とのモードマ
ツチングが向上し、その点からも発振効率を向上させる
ことができる。さらに和周波発生の場合、アレイ・レー
ザー光と発振レーザービームの和周波は、アレイ・レー
ザー光のビームが回折限界ビームでないため良好に集光
できないという問題点があるが、上記単一縦モード、単
一横モードレーザーでは回折限界ビームを得ることが可
能となり、十分良好に集光することができる。

以上のようにして本発明により、コンパクトかつ高効率
のレーザーダイオードポンピング固体レザーか提供され
ることになる。

（実　施　例）以下、図面に示す実施例に基づいて、本発明の詳細な説
明する。

第１図は、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サー１
１（単一縦モード、単一横モードレーザー二以下、ＬＤ
と称する）と、発散光である上記レーザービーム１０を
平行光化しかつ集光するセルフォックロッドレンズ１２
と、ＳｅｌｒＦｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｏｕｂｌｉｎｇ　
ＣｒｙｓｔａｌであるＮＹＡＢ。

ラド１３とからなる。以上述べた各要素は、共通の筐体
（図示せず）にマウントされて一体化されている。なお
ＬＤＩＩは、ペルチェ素子１４と図示しない温調回路に
より、所定温度に温調される。

このＬＤＩＩは、波長λ１＝８０４　ｎｍル−ザービー
ム１０を発するものが用いられる。一方ＮＹＡＢロッド
１３は、ドーピングされているネオジウム原子が、上記
レーザービーム１０によって励起されることにより、λ
Ｚ　＝ＬＯＧ２ｎｍのレーザービーム１５を発する。

共振器は、結晶長Ｌ＝１〜５ｍｍ程度（本実施例では２
ｍｍ）のＮＹＡＢロッド１３のみによって形成される。

すなわち、入力側共振器ミラーとして、ＬＤＩＩ側のロ
ッド端面１３ａが曲率半径Ｒ＝２ｍｍの球面に形成され
、その表面には、波長１１０６２ｎのレーザービーム１
５および後述する波長５３１ｎｍの第２高調波１５′　
は良好に反射させ（反射率９９．９％以上）、波長８０
４ｎｍのポンピング用レザービーム１０は良好に透過さ
せる（透過率９９％以上）コーティングか施されている
。

出力側共振器ミラーはもう一方のロッド端面］３ｂがフ
ラットに鏡面研磨されてなり、その表面には、波長ＬＯ
［ｉ２ｎ　ｍの１７−ザービームを良好に反射（反射率
９９．９％以上）させ、そして波長５３１ｎｍの第２高
調波１５°は部分的（例えば透過率１％）に透過させる
コーチ、インクが施されている。したがって波長１０Ｂ
２ｎ　ｍのレーザービーム１５は、上記共振器の各面１
３ａＳ１．８ｂ間に閉じ込められ、レーザー発振を起こ
す。

このレーザービーム】５は、発振媒体でかつ波長変換機
能を有するＮＹＡＢロッド１３内で、波長が１／２すな
わち５３］ｎｒｎの第２高調波＋５’　に波長変換され
る。なおＮＹＡＢロッド１３は、波長１１０６２ｎと５
３１ｎｍとの間てＴＹＰＥＩの角度位相整合が取れるよ
うに結晶がカットされてなる。共振器の入力側ミラー１
３ａと出力側ミラー１３ｂには、それぞれ前述した通り
のコーティングが施されているので、この共振器におい
て第２高調波１５″が共鳴し、極めて高強度の第２高調
波１５゛　が出力側ミラーＬ３ｂから取り出される。

ここで、本実施例の場合の波長変換効率は、ポンピング
光である半導体レーザービーム１０の出力を１００　ｍ
Ｗとしたときに、第２高調波］５″の出力は約１．０　
ｍＷとなった。Ｌ＝２ｍｍと非常に短い結晶長であるに
もかかわらず、本実施例の場合は内部ロスが１％以下に
低減し、高効率の波長変換が可能となった。

また、結晶長か２ｍｍと短共振器なので、発振レーザー
ビームは容易に単一縦モード発振し、その結果、パワー
が安定した波長変換波を得ることができる。

次に第２図を参照して、本発明の第２実施例について説
明する。なおこの第２図において、前記第１図中の要素
と同等の要素には同番号をイ号シ、それらについての重
複した説明は省略する（以下、同様）。本実施例では、
第１実施例と同様の形状でかつ同様のコーティングを施
したＮＹＡＢロッド■３か、ペルチェ素子２０上の銅ブ
ロック２１に貼り付けられ、該銅ブロツク２１上のＬＤ
Ｉ＋と密着させて配置されている。このような構成にす
ることで、ＬＤパッケージ内に、全てのレーザ一部品を
封入］　９することが可能になる。さらにＮＹＡＢロッド１３を、
ＬＤ温調用のペルチェ素子２０で同時に冷却しているの
で、部品点数も少なく、かつ温調によりＮＹＡＢロッド
１３の縦モードホップを抑制することができ、周囲温度
の変化に対する第２高調波１５′の出力変動を、はぼ完
全に抑えることが可能となった。

この実施例においても、入力側ミラー１３ａと出力側ミ
ラー１３ｂには、それぞれ前述した通りのコーティング
が施されているので、共鳴して極めて高強度となった第
２高調波１５′が出力側ミラー１３ｂから取り出される
。

次に第３図を参照して、本発明の第３実施例について説
明する。本実施例ではさらに高出力の第２高調波１５′
　を得るために、ＮＹＡＢロッド１３を結晶長Ｌ＝７ｍ
ｍと長くし、かつ入力端のロッド端面１３ａの曲率半径
をＲ＝７ｍｍとした。その結果、共振器長が明確に長く
なったので、発振レーザービーム１５は縦モードマルチ
発振となる。それを抑制するために、図示のように出力
端面Ｌ３ｂにエタロン板２２を貼着し、その端面２２ａ
に、第１実施例のロッド端面１３ｂと同様のコーティン
グを施した。

ポンピング光として、第１実施例と同様に単一縦モード
、単一横モードＬＤＬＬを使用し、発散光であるレーザ
ービーム１０を平行光化するコリメーターレンズ２３と
、平行光化されたレーザービーム１０を集束させる集光
レンズ２４によってＮＹＡＢロッド１３に入力される。

発振レーザービーム１５は、ＮＹＡＢロッド１３の入力
側端面１３ａとエタロン板２２の片端面２２ａとの間で
共振し、レーザー発振する。このようにして得られる第
２高調波１５′　の出力は、半導体レーザービーム１０
の出力を１００　ｍＷとしたときに約５０ｍＷとなった
。

この実施例においても、入力側ミラー１３ａと出力側ミ
ラーとなるエタロン板端面２２ａには、それぞれ上述し
た通りのコーティングが施されているので、共鳴して極
めて高強度となった第２高調波１５°が出力側ミラー２
２ａから取り出される。

また後で述べる比較例と同様の形状にするために、結晶
長Ｌ　＝　５　ｍ　ｍでかつ曲率半径Ｒ＝５ｍｍに加工
し、その他は本実施例と同様の構成とした場合、ブロー
ドエリアの半導体レーザービーム１０を用いて第２高調
波１５′　を発生させたところ、４００ｍＷ入力にて、
出力２０ｍＷか得られた。

また波長変換波のパワーを安定化させるためには、上述
のエタロン板２２を用いる他、第４図に示すようにＮＹ
ＡＢロッド端面］、３ｂにλ／４板等の波長板２５を貼
むしたり、第５図に示すようにＮＹＡＢロッド端面１３
ｂにエタロン板２２を貼着し、さらにその上に波長板２
５を貼着する、等の構成を取ることかできる。さらには
第６図に示すように、２つのＮＹＡＢロッド１３．１３
の間にエタロン板２２を貼着してそれら３要素を一体化
したり、第７図に示すように、２つのＮＹＡＢロッド１
３．１３の間にエタロン板２２を貼着するとともに、両
ＮＹＡＢロッドＩ３．１３の外端面に各々波長板２５を
貼着してそれら５要素を一体化する、といった構成を取
ることもできる。

上記の各場合の共振器は、素子の両端面に第１実施例と
同様のコーティングを施すことによって、構成可能であ
る。そのようにすることにより、この場合も、共鳴して
極めて高強度となった第２高調波１５゛　を取り出すこ
とが可能となる。

次に比較例として、従来から知られている第８図の構成
を取った際の結果について説明する。ＮＹＡＢロッド１
３は結晶長Ｌ＝５ｍｍにカットされ、ＬＤＩＬ側の端面
］、３ａに波長１．０６２ｎｍに対する反射コート、波
長８０４ｎｍに対するＡＲロートか施され、共振器ミラ
ーの一方を構成している。反対側のロッド端面１３ｂは
、波長１１０６２ｎに対するＡＲコート、波長５３１ｎ
ｍに対するＡＲコートが施されている。共振器を構成す
るもう一方の出力ミラー３０は、内側の端面３０ａがＲ
＝１００　ｍｍの曲率半径を有し、そこに波長１０Ｂ２
ｎ　ｍに対する反射コト、波長５３１．ｎｍに対するＡ
Ｒコートが施されている。そしてこの共振器の間に、エ
タロン板２２か挿入されている。

この比較例の場合は、共振器長が非常に長いので、縦モ
ードが何十本と発振しているために、エタロン板２２を
入れることで、単一縦モード化を実現している。さらに
、共振器長が長いために、周囲の温度変化に対しても縦
モードポツプが生じやすく、パワーの不安定性をより増
長する構成になっている。この場合、４００ｍＷのレー
ザービーム１０（ブロードエリアレーザー）を入力させ
たときの第２高調波１５゛　の出力は６ｍＷであった。

先の実施例より波長変換効率が落ちるのは、構成部品が
多いために、その分、発振レーザービーム１５の散乱、
吸収１反射ロスが増大してしまうことに起因する。この
ように本発明によれば、高い波長変換効率が得られるこ
とが裏付けられた。

次に和周波発生の場合の実施例について説明する。第９
図は、本発明の第４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においては、ポンピ
ング光としてのレーザービーム４０を発するＬＤ（フェ
ーズドアレイレーザー）４１が用いられている。このＬ
Ｄ４１は、波長８０４ｎｍのレーザービーム４０を発す
る。またコリメーターレンズ２３と集光レンズ２４との
間にはビムスプリッタ４２か配され、このビームスプリ
ッタ４２には、もう１つのＬＤ（単一縦モードレーザ）
４３から発せられコリメーターレンズ４４によって平行
光とされた、波長８３０ｎｍのレーサービム４５が入射
せしめられる。このレーザービーム４５はビームスプリ
ッタ４２により、ポンピング光であるレーザービーム４
０と合波され、ＮＹＡＢロッド１３に入射される。なお
、上記ＬＤ４］、４３は各々、ペルチェ素子１４と図示
しない温調回路により、所定温度に温調される。

ＮＹＡＢロッド１３に入射した波長λ１＝８３０　ｎｍ
のレーザービーム４５と、波長λｚ　＝１０Ｂ２ｎｍの
ＮＹＡＢロッド１３の発振ビーム４６は、このＮＹＡＢ
ロッド１３自身によって、波長λ３　＝４６６　ｎｍの
和周波４７に波長変換される。なおＮＹＡＢロッド１３
は、ＴＹＰＥＩの角度位相整合が成立するようにカット
されている。

また、ＮＹＡＢロッド１３の入射端面１３ａには、波長
１０Ｂ２ｎ　ｍおよび和周波波長４６６ｎｍに対してＨ
Ｒ（高反射）、波長８０４ｎｍと８３０ｎｍに対してＡ
Ｒ（無反射）のコートが施され、−力出力端面］、３ｂ
には、波長］−０６２ｎ　ｍ、　８０４　ｎ　ｍおよび
８３０ｎｍに対に対してＨＲ，波長４［ｉ［ｉｎｍに対
して一部反射のコートが施されている。それにより、波
長１．０［ｉ２ｎｍのレーザービーム４Ｇが閉じ込めら
れてレーザー発振し、また、共鳴して高強度となった波
長λ３　＝４ＢＢ　ｎ　ｍの和周波４７が出力端面１３
ｂから取り出される。

このようにして、１Ｗの半導体レーザービーム４０と、
１．ＯＯｍＷの半導体レーザービーム４５から、１０ｍ
Ｗの和周波４７が得られた。

また、第１０図に示す第５実施例のように、波長λ１　
＝８０４　ｎｍの半導体レーザービーム４０によってポ
ンピングし、その半導体レーザービーム４０と、ＮＹＡ
Ｂロッド１３の波長λ２　＝　ｌ０Ｂ２ｎ　ｒｎの発振
レーザービーム４６との和周波４８（波長λ３　＝４５
９　ｎｍ）を得ることもできる。

この場合も、ＮＹＡＢロッド１３の入射端面１３ａには
、波長ＬＯＧ２ｎｍおよび和周波波長４５９ｎｍに対し
てＨＲ（高反射）、波長８０４ｎｍに対してＡＲ（無反
射）のコートが施され、−力出力端面１３ｂには、波長
１０Ｂ２ｎ　ｍおよび８０４ｎｍに対してＨＲ１波長４
５９ｎｍに対して一部反射のコートが施されている。そ
れにより、波長１０Ｂ２ｎｍのレーザービーム４６が閉
じ込められてレーサー発振し、また、共鳴して高強度と
なった波長λ３−４５９　ｎｍの和周波４８が出力端面
Ｊａｂから取り出される。

以上、Ｓｅｌｆ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｏｕｂｌｉｎ
ｇ　ＣｒｙｓｔａｌとしてＮＹＡＢ結晶を例にとって説
明したが、本発明においては、その他の結晶としてＮｄ
：ＭｇＯ：Ｌｊ　Ｎｂ　０３やＮｄ　：ＫＴＰ、Ｎｄ　
：ＰＮＰ等も同様にして用いることが可能である。これ
らの材料はＮＹＡＢ結晶より大きな非線形光学定数を有
することがあり、したがってそれらを用いれば、さらに
効率良く波長変換波を得ることが可能となる。

また以上の実施例では、Ｎｄの発振ラインの１μｍ帯の
みで説明してきたが、本発明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その内部ロスを低減可能
であるので、Ｎｄの発振ラインの０．９μｍ帯，１．３
μｍ帯の発振も可能となり、その発振ビームの第２高調
波、およびその発振ビームと半導体レーザービームとの
和周波等の波長変換波を、効率良く得ることができる。

また、ポンピング源あるいは基本波光源とされる半導体
レーザーとしては、先に挙げたものの他、フェーズドロ
ックアレイレーザーやブロードエリアレーザー等を利用
することもてきる。

そして共振器も、以上の実施例において用いられたファ
プリーペロー型のものに限らず、その他例えばリング共
振器を用いることもできる。

さらに、各実施例で説明した通り、パワーの安定化を図
るために、レーザー媒質の結晶を温調して縦モードポツ
プを抑制できるか、本発明の場合は、キャビティ長を非
富に短くてきるので、温調も容易になり、周囲温度変化
によるパワーの不安定性を大幅に改善することが可能と
なる。

（発明の効果）以上詳細に説明した通り本発明のレーザーダイオードポ
ンピング固体レーサーは、波長変換機能を有する固体レ
ーザーロッドを共振器とし、もしくは光学素子と上記固
体レーザーロッドを一体化させて共振器としたので、内
部ロスを減少させて内部パワーを増大させ、それにより
波長変換効率を向上させて極めて高強度，高効率な短波
長レーザー光を得ることが可能となる。特に従来低効率
であった和周波発生を、高効率で実現可能となる。

そして本発明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、上述のように波長変換効率か高くなる
ので、現在のところ比較的出力が低い単一横モード，単
一縦モード半導体レーザーをボンピンク源として用いて
も、十分高強度の短波長レーザーを得ることが可能とな
る。こうして、単一横モード，単一縦モード半導体レー
ザーをボンピンク源として用いれば、固体レーザーの発
振効率が高くなるので、この場合はエネルギー利用効率
が特に高くなる。

また、上記のように比較的低出力の半導体装置ザーをボ
ンピング源として用いても、十分高強度の短波長レーザ
ーを得ることができるから、本発明のレー→ノ゛−ダイ
オードボンピング固体レーザーは従来装置と比べて、同
一光強度の波長変換波を得る場合は、より低出力で安価
な半導体レーザを使用可能となり、前述の固体レーザー
ロッドを共振器とすることによりコンパクト化および部
品点数の減少が可能であることとあいまって、低コスト
かつ超コンパクトな固体レーザーが実現できる。

さらに、本発明のレーザーダイオードポンピング固体レ
ーザーにより和周波を発生させる場合は、従来困難とな
っていた回折限界までの集光も可能となる。

さらに本発明のレーザーダイオードボンピング固体レー
サーにおいては、波長変換波も共振器で共鳴させて取り
出す構成となっているので、極めて高出力の波長変換波
が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１．２および３図はそれぞれ、本発明の第１．２およ
び３実施例によるレーザーダイオードポンピング固体レ
ーザーを示す概略側面図、第４．５．６および７図は、
本発明における固体レーザーロッドと光学素子との組合
せ状態の例を示す概略側面図、第８図は、従来のレーザーダイオードポンピング固体レ
ーザーの例を示す概略側面図、第９および１０図はそれ
ぞれ、本発明の第４および５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概略側面図である
。１０．４０．４５・・・レーザービーム１１．４】、４
３・・・半導体レーザ１２・・・セルフォックロッドレンズ１３・・・ＮＹＡＢロッド　　１３ａ、１３ｂ・・・ロ
ッド端面１４．２０・・・ペルチェ素子１５．４６・・・固体レーザー発振ビーム１５′　・・
・第２高調波　　　　　　２２・・・エタロン板２２ａ
・・・エタロン板の端面２３．４４・・・コリメーターレンズ　２４・・集光レ
ンズ２５・・・波長板４２・・・ビームスプリッタ３０・・・出力ミラー４７．４８・・・和周波

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ネオジウム等の希土類がドーピングされ、かつ光
波長変換機能を有す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する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の両
端面を、該ロッドによる発振レーザービームおよび、そ
の第２高調波もしくは、半導体レーザービームと発振レ
ーザービームの和周波等の波長変換波に対する共振器ミ
ラーとして共振器を構成し、共鳴した波長変換波を取り出す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。
（２）ネオジウム等の希土類がドーピングされ、かつ光
波長変換機能を有す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する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の一
端面に、波長変換波のパワーを安定化する機能を有する
エタロンや波長板等の光学素子を貼着して一体化し、該光学素子の片面と前記固体レーザーロッドの他端面を
、該ロッドによる発振レーザービームおよび、その第２
高調波もしくは、半導体レーザービームと発振レーザー
ビームの和周波等の波長変換波に対する共振器ミラーと
して共振器を構成し、共鳴した波長変換波を取り出すこ
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。
（３）ネオジウム等の希土類がドーピングされ、かつ光
波長変換機能を有す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するレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーにおいて、波長変換波のパワーを安
定化する機能を有するエタロンや波長板等の光学素子を
２つの固体レーザーロッドの間に貼着して一体化し、これら固体レーザーロッドの各外端面を、該ロッドによ
る発振レーザービームおよび、その第２高調波もしくは
、半導体レーザービームと発振レーザービームの和周波
等の波長変換波に対する共振器ミラーとして共振器を構
成し、共鳴した波長変換波を取り出す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。
（４）ネオジウム等の希土類がドーピングされ、かつ光
波長変換機能を有す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するレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーにおいて、波長変換波のパワーを安
定化する機能を有するエタロンや波長板等の複数の光学
素子を、１つもしくは複数の固体レーザーロッドに貼着
して一体化し、これら光学部品のいずれかの端面を、前記ロッドによる
発振レーザービームおよび、その第２高調波もしくは、
半導体レーザービームと発振レーザービームの和周波等
の波長変換波に対する共振器ミラーとして共振器を構成
し、共鳴した波長変換波を取り出す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。
（５）前記和周波を得るための半導体レーザーとして、
固体レーザーの共振器内にレーザービームを入射させる
半導体レーザーとは別のものを用いることを特徴とする
請求項１〜４いずれか１項記載のレーザーダイオードポ
ンピング固体レーザー。