JPH0478180A - アレイ半導体レーザ励起固体レーザ装置 - Google Patents
アレイ半導体レーザ励起固体レーザ装置Info
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- JPH0478180A JPH0478180A JP19050090A JP19050090A JPH0478180A JP H0478180 A JPH0478180 A JP H0478180A JP 19050090 A JP19050090 A JP 19050090A JP 19050090 A JP19050090 A JP 19050090A JP H0478180 A JPH0478180 A JP H0478180A
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- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims abstract description 20
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- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
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- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
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Landscapes
- Lasers (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、励起光源としてのアレイ半導体レーザ出力を
高効率て光結合し固体レーザ素子を光励起するアレイ半
導体レーザ励起固体レーザ装置に関するものである。
高効率て光結合し固体レーザ素子を光励起するアレイ半
導体レーザ励起固体レーザ装置に関するものである。
［従来の技術］
半導体レーザな励起光源として用いる固体レーザが、高
効率、長寿命、小型化か図れることから注目を集めてい
る。とりわけ、固体レーザの光軸方向から光励起する端
面励起方法（例えば特開昭５Ｂ−５２８８９号参照）で
は、固体レーザの発振モードに半導体レーザ出力光によ
る励起空間をうまくマツチングさせることにより、高効
率て基本横モート発振を実現てきる。
効率、長寿命、小型化か図れることから注目を集めてい
る。とりわけ、固体レーザの光軸方向から光励起する端
面励起方法（例えば特開昭５Ｂ−５２８８９号参照）で
は、固体レーザの発振モードに半導体レーザ出力光によ
る励起空間をうまくマツチングさせることにより、高効
率て基本横モート発振を実現てきる。
半導体レーザは、ビーム発散角か大きいため集光系を半
導体レーザに近接して配置して集光する必要かあり、発
振光の集光は容易ではない。
導体レーザに近接して配置して集光する必要かあり、発
振光の集光は容易ではない。
半導体レーザ励起固体レーザの高出力化のためには、励
起用の半導体レーザの高出力化か必要である。半導体レ
ーザは、ストライプ状の活性層からレーザ光を取り出す
か、単一のストライプからの出力には限界かあるのて、
さらに高出力化を図るためには、複数のストライプを並
べたアレイ状にしなければならない。
起用の半導体レーザの高出力化か必要である。半導体レ
ーザは、ストライプ状の活性層からレーザ光を取り出す
か、単一のストライプからの出力には限界かあるのて、
さらに高出力化を図るためには、複数のストライプを並
べたアレイ状にしなければならない。
［発明か解決しようとする課題］
このようなアレイ半導体レーザを励起光源として用いよ
うとすると、アレイの長さ１ｃｍ程に渡るので、通常の
レンズ系を用いて＃ｉ数のビームを一つのスポット状に
絞り込むことは到底できないため、励起効率のよい端面
励起方式は採用できず、側面励起方式にしか適用できな
かった（例えば、特開−Ｐ１−１０７５８７号公報参照
）。
うとすると、アレイの長さ１ｃｍ程に渡るので、通常の
レンズ系を用いて＃ｉ数のビームを一つのスポット状に
絞り込むことは到底できないため、励起効率のよい端面
励起方式は採用できず、側面励起方式にしか適用できな
かった（例えば、特開−Ｐ１−１０７５８７号公報参照
）。
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたちのて、マルチ
ストライプのアレイ半導体レーザから出る発散角か大き
い複数のビームを固体レーザの発振の空間モートにマツ
チングするように集光し、効率よく固体レーザ出力光を
生起せしめる半導体レーザ励起固体レーザを提供するこ
とを目的とする。
ストライプのアレイ半導体レーザから出る発散角か大き
い複数のビームを固体レーザの発振の空間モートにマツ
チングするように集光し、効率よく固体レーザ出力光を
生起せしめる半導体レーザ励起固体レーザを提供するこ
とを目的とする。
［課題を解決するための手段］
上記の目的を達成するために、本発明のアレイ半導体レ
ーザ励起固体レーザにおいては、２ｇｌのアレイ半導体
レーザ出力を集光１合成し固体レーザ素子を光励起する
光結合器として、偏光ビームスプリッタを設け、この偏
光ビームスプリッタへの第１の受光面に＄１の分布屈折
率レンズを第１のアレイ半導体レーザの各ストライプに
対応して並べ、この第１のアレイ半導体レーザの各スト
ライプ光を千行する第１のアレイ分布屈折率レンズと、
モ行化された各ストライプ光を一括して集光して一箇所
に重ね合わせ、固体レーザ素子を端面励起するためのフ
ォーカシングレンズとして用いる非球面レンズとを直列
に配置し、上記偏光ビームスプリッタへの第２の受光面
に第２のアレイ半導体レーザを集光する第２のアレイ分
布屈折率レンズを配置した。
ーザ励起固体レーザにおいては、２ｇｌのアレイ半導体
レーザ出力を集光１合成し固体レーザ素子を光励起する
光結合器として、偏光ビームスプリッタを設け、この偏
光ビームスプリッタへの第１の受光面に＄１の分布屈折
率レンズを第１のアレイ半導体レーザの各ストライプに
対応して並べ、この第１のアレイ半導体レーザの各スト
ライプ光を千行する第１のアレイ分布屈折率レンズと、
モ行化された各ストライプ光を一括して集光して一箇所
に重ね合わせ、固体レーザ素子を端面励起するためのフ
ォーカシングレンズとして用いる非球面レンズとを直列
に配置し、上記偏光ビームスプリッタへの第２の受光面
に第２のアレイ半導体レーザを集光する第２のアレイ分
布屈折率レンズを配置した。
また、上記アレイ半導体レーザ励起固体レーザにξいて
、各々アレイ半導体レーザ部を厚さ方向に複数個重ねた
アレイ半導体レーザスタックとし、それら各アレイ半導
体レーザスタックに応してアレイ分布屈折率レンズ部を
同じ数だけ重ねたアレイ分布屈折率レンズで置き換えた
。
、各々アレイ半導体レーザ部を厚さ方向に複数個重ねた
アレイ半導体レーザスタックとし、それら各アレイ半導
体レーザスタックに応してアレイ分布屈折率レンズ部を
同じ数だけ重ねたアレイ分布屈折率レンズで置き換えた
。
［作用］
半導体レーザ励起固体レーザの横モートの特性は、端面
励起方式の場合、固体レーザ素子内の光励起空間の形状
で決まる。このため、基本横モードを得るためには、絞
った励起光の強度分布をなるべくガウス分布形状に近づ
け、固体レーザ素子内に一定の大きさのビームスポット
を安定的に作ることが望ましい。
励起方式の場合、固体レーザ素子内の光励起空間の形状
で決まる。このため、基本横モードを得るためには、絞
った励起光の強度分布をなるべくガウス分布形状に近づ
け、固体レーザ素子内に一定の大きさのビームスポット
を安定的に作ることが望ましい。
半導体レーザ励起固体レーザの光結合器として屈折率か
中心軸から外周面に向かって次第に減少して行く屈折分
布を持つ光源ガラス体である分布屈折率レンズを用いる
と発散角の大きい半導体レーザ光を容易に集光すること
かできる。この分布屈折率レンズを用いて各ストライプ
からのレーザ光を集光できることを利用し、アレイ半導
体レーザの各々のストライプからの出射光を、アレイ分
布屈折率レンズて集光し１球面収差を生しない非球面レ
ンズで全体光を一つのビームスポットに絞り込み、固体
レーザ素子を励起すれば、高品質の基本横モート光か得
られる。また、界面ての光の斜め入射における反射およ
び透過能か偏光に依存することを利用すれば、互いに直
角に偏光した２個の半導体レーザ光を偏光ビームスプリ
・ンタを用いてビーム合成し、容易に励起光強度を倍増
せしめることができる。さらに、アレイ半導体レーザを
厚さ方向に複数個積み重ねたアレイ半導体レーザスタッ
クとそれに応じたアレイ分布率レンズを用いれば、益々
強い励起光強度か得られる。
中心軸から外周面に向かって次第に減少して行く屈折分
布を持つ光源ガラス体である分布屈折率レンズを用いる
と発散角の大きい半導体レーザ光を容易に集光すること
かできる。この分布屈折率レンズを用いて各ストライプ
からのレーザ光を集光できることを利用し、アレイ半導
体レーザの各々のストライプからの出射光を、アレイ分
布屈折率レンズて集光し１球面収差を生しない非球面レ
ンズで全体光を一つのビームスポットに絞り込み、固体
レーザ素子を励起すれば、高品質の基本横モート光か得
られる。また、界面ての光の斜め入射における反射およ
び透過能か偏光に依存することを利用すれば、互いに直
角に偏光した２個の半導体レーザ光を偏光ビームスプリ
・ンタを用いてビーム合成し、容易に励起光強度を倍増
せしめることができる。さらに、アレイ半導体レーザを
厚さ方向に複数個積み重ねたアレイ半導体レーザスタッ
クとそれに応じたアレイ分布率レンズを用いれば、益々
強い励起光強度か得られる。
［実施例］
本発明の特徴と利点をより一層明らかにするために、実
施例に基づいて詳細に説明する。
施例に基づいて詳細に説明する。
第１図は、２個のアレイ半導体レーザ光を集光、合成し
、固体レーザ素子を端面励起するアレイ半導体レーザ励
起固体レーザの模式図である。
、固体レーザ素子を端面励起するアレイ半導体レーザ励
起固体レーザの模式図である。
第１図に示すごとく、固体レーザ素子としてＮｄ： Ｙ
ＡＧレーザ素子５を用い、一方の端面をダイクロイック
コーチインク（Ｎｄ ： ＹＡＧレーザ発振波長１１０
６４ｎて高反射（ＨＲ）、アレイ半導体レーザ光波長８
０８ｎｓて高透過（ＡＲ）） しその面を励起面として
、アウトプットミラー６とて固体レーザ共振器を構成す
る。励起用のアレイ半導体レーザ２個１ａ、ｌｂからの
出射光をビーム合成するために、アレイ半導体レーザ光
か偏光すように、第１のアレイ半導体レーザｌａからの
発振光は紙面に偏光させ、第２のアレイ半導体レーザｉ
ｂからの発振光は紙面に垂直に偏光させて、各々第１お
よび第２のアレイ分布屈折率レンズ２ａ、２ｂにより集
光してビームスポットを固体レーザ素子であるＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザ素子５中に得る。なお、一方のアレイ半導体
レーザ光の偏光をそのアレイ半導体レーザと偏光ビーム
スプリッタ３との間に２分の１波長板を挿入することに
よって、他方と一致させることかできるが、これは、装
置製作上空間的干渉を避けたい場合等に便利である。用
いたアレイ半導体レーザｌａおよび１ｂはそれぞれ幅か
１００μ層の活性層ストライプ９ａおよび９ｂか２０本
５００捧■間隔で配列したアレイかうなる。集光レンズ
アレイとしてのアレイ分布屈折率レンズおよび２ｂは、
それぞれ幅５００ｇｍの分布屈折率レンズ２０個からな
り、２０本のストライプ９ａおよび９ｂからの出射光の
各々を集光し平行化し、球面収差を生しない非球面レン
ズ４て一つのビームスポットに絞り込み、Ｎｄ ： Ｙ
ＡＧレーザ素子５を励起する。このようにして端面励起
したアレイ半導体レーザ励起固体レーザであるＮｄ・Ｙ
ＡＧレーザ素子５において、アレイ半導体レーザ光（波
長８０８ｎ−）出力１０ＷてＮＤ ： ＹＡＧレーザ（
波長１０６４ｎｓ）の基本槽モート発振光である固体レ
ーザ出力光８かアウトプットミラー６を通して３Ｗの高
出力で得られる。
ＡＧレーザ素子５を用い、一方の端面をダイクロイック
コーチインク（Ｎｄ ： ＹＡＧレーザ発振波長１１０
６４ｎて高反射（ＨＲ）、アレイ半導体レーザ光波長８
０８ｎｓて高透過（ＡＲ）） しその面を励起面として
、アウトプットミラー６とて固体レーザ共振器を構成す
る。励起用のアレイ半導体レーザ２個１ａ、ｌｂからの
出射光をビーム合成するために、アレイ半導体レーザ光
か偏光すように、第１のアレイ半導体レーザｌａからの
発振光は紙面に偏光させ、第２のアレイ半導体レーザｉ
ｂからの発振光は紙面に垂直に偏光させて、各々第１お
よび第２のアレイ分布屈折率レンズ２ａ、２ｂにより集
光してビームスポットを固体レーザ素子であるＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザ素子５中に得る。なお、一方のアレイ半導体
レーザ光の偏光をそのアレイ半導体レーザと偏光ビーム
スプリッタ３との間に２分の１波長板を挿入することに
よって、他方と一致させることかできるが、これは、装
置製作上空間的干渉を避けたい場合等に便利である。用
いたアレイ半導体レーザｌａおよび１ｂはそれぞれ幅か
１００μ層の活性層ストライプ９ａおよび９ｂか２０本
５００捧■間隔で配列したアレイかうなる。集光レンズ
アレイとしてのアレイ分布屈折率レンズおよび２ｂは、
それぞれ幅５００ｇｍの分布屈折率レンズ２０個からな
り、２０本のストライプ９ａおよび９ｂからの出射光の
各々を集光し平行化し、球面収差を生しない非球面レン
ズ４て一つのビームスポットに絞り込み、Ｎｄ ： Ｙ
ＡＧレーザ素子５を励起する。このようにして端面励起
したアレイ半導体レーザ励起固体レーザであるＮｄ・Ｙ
ＡＧレーザ素子５において、アレイ半導体レーザ光（波
長８０８ｎ−）出力１０ＷてＮＤ ： ＹＡＧレーザ（
波長１０６４ｎｓ）の基本槽モート発振光である固体レ
ーザ出力光８かアウトプットミラー６を通して３Ｗの高
出力で得られる。
第２図は、２個のアレイ半導体レーザスタックの発振光
を集光、合成し、固体レーザ素子を端面励起するアレイ
半導体レーザ励起固体レーザの模式図である。用いたア
レイ半導体レーザスタック１０ａおよび１０ｂは、それ
ぞれ第１図の実施例に記載のアレイ半導体レーザを厚さ
方向に２個３００Ｈ間隔て重ねたものである。集光レン
ズアレイとしてのアレイ分布屈折率レンズスタック１１
ａおよびｌｌｂは、それぞれ上記アレイ分布屈折率レン
ズを上下段のレンズ中心軸間隔かアレイ半導体レーザス
タックｌＯａ、１０ｂの上下間隔３００μｍに一致する
ように２個重ねたものて、４０本の半導体レーザ活性層
ストライプ１３ａおよび１３ｂからの出射光の各々を集
光し平行化する。
を集光、合成し、固体レーザ素子を端面励起するアレイ
半導体レーザ励起固体レーザの模式図である。用いたア
レイ半導体レーザスタック１０ａおよび１０ｂは、それ
ぞれ第１図の実施例に記載のアレイ半導体レーザを厚さ
方向に２個３００Ｈ間隔て重ねたものである。集光レン
ズアレイとしてのアレイ分布屈折率レンズスタック１１
ａおよびｌｌｂは、それぞれ上記アレイ分布屈折率レン
ズを上下段のレンズ中心軸間隔かアレイ半導体レーザス
タックｌＯａ、１０ｂの上下間隔３００μｍに一致する
ように２個重ねたものて、４０本の半導体レーザ活性層
ストライプ１３ａおよび１３ｂからの出射光の各々を集
光し平行化する。
以下、第１図と同様の方法て端面励起したアレイ半導体
レーザであるＮｄ ： ＹＡＧレーザ素子５において、
アレイ半導体レーザ（波長８０８０−）出力２０ＷてＮ
ｄ ： ＹＡＧレーザ（１０６４ｎｍ）の基本槽モート
発振光である固体レーザ出力光１２か６Ｗの高出力で得
られている。
レーザであるＮｄ ： ＹＡＧレーザ素子５において、
アレイ半導体レーザ（波長８０８０−）出力２０ＷてＮ
ｄ ： ＹＡＧレーザ（１０６４ｎｍ）の基本槽モート
発振光である固体レーザ出力光１２か６Ｗの高出力で得
られている。
本発明の実施例においては、固体レーザ素子としてＮｄ
： ＹＡＧレーザ素子を用いたが、もちろんこれに限
るものてはない。また、固体レーザ素子の変更に伴い、
その最大吸収波長に合わせた波長のアレイ半導体レーザ
を用いることは言うまてもない。レンズおよび変更ビー
ムスプリッタの両面にあは、アレイ半導体レーザ波長で
の無反射コーティングがほどこされている。さらに、第
２の実施例におけるアレイ半導体レーザスタック、およ
びアレイ屈折率レンズアレイスタックの段数は、２段に
限るものではない。
： ＹＡＧレーザ素子を用いたが、もちろんこれに限
るものてはない。また、固体レーザ素子の変更に伴い、
その最大吸収波長に合わせた波長のアレイ半導体レーザ
を用いることは言うまてもない。レンズおよび変更ビー
ムスプリッタの両面にあは、アレイ半導体レーザ波長で
の無反射コーティングがほどこされている。さらに、第
２の実施例におけるアレイ半導体レーザスタック、およ
びアレイ屈折率レンズアレイスタックの段数は、２段に
限るものではない。
［発明の効果］
以上説明したとおり、光結合器としてかかる構成を持つ
半導体レーザ励起固体レーザはアレイ半導体レーザては
困難であった端面励起を可能にし、小型て効率か高くビ
ーム賀のよい高出力の固体レーザを実現てきる。
半導体レーザ励起固体レーザはアレイ半導体レーザては
困難であった端面励起を可能にし、小型て効率か高くビ
ーム賀のよい高出力の固体レーザを実現てきる。
第１図は、２債のアレイ半導体レーザ光を集光、合成し
、固体レーザ素子を端面励起するアレイ半導体レーザ励
起固体レーザの模式図、第２図は、２個のアレイ半導体
レーザスタックの発振光を集光、合成し、固体レーザ素
子を端面励起するアレイ半導体レーザ励起固体レーザの
模式図である。 図中。 ｌａミニアレイ導体レーザ（上面図） ｌｂミニアレイ半導体レーザ側面図） ２ａ、２ｂニアレイ分布屈折率レンズ ３：偏光ビームスプリッタ ４：非球面レンズ ５ ： ＮＤ ： ＹＡＧレーザ素子 ６：アウトプットミラー ７ａ、７ｂ：偏光方向 ８ 固体レーザ出力光 ９ａ、９ｂ：＄導体レーザ活性ストラッフ１０ａ ニア
レイ半導体レーザスタック（ＬＩＩ′ｉｉ図）１０ｂ
アレイ半導体レーザスタック（側面図）１１ａ、 Ｉ
ｌｂ ニアレイ分布屈折率レンズスタウク１２：固体レ
ーザ出力光 ＋３ａ、１．：ｌｂ 半導体レーザ活性層ストライプ
代理人 弁理士 １）北 嵩 晴 手続補正書（、） 平成 ３年 ８月２７日
、固体レーザ素子を端面励起するアレイ半導体レーザ励
起固体レーザの模式図、第２図は、２個のアレイ半導体
レーザスタックの発振光を集光、合成し、固体レーザ素
子を端面励起するアレイ半導体レーザ励起固体レーザの
模式図である。 図中。 ｌａミニアレイ導体レーザ（上面図） ｌｂミニアレイ半導体レーザ側面図） ２ａ、２ｂニアレイ分布屈折率レンズ ３：偏光ビームスプリッタ ４：非球面レンズ ５ ： ＮＤ ： ＹＡＧレーザ素子 ６：アウトプットミラー ７ａ、７ｂ：偏光方向 ８ 固体レーザ出力光 ９ａ、９ｂ：＄導体レーザ活性ストラッフ１０ａ ニア
レイ半導体レーザスタック（ＬＩＩ′ｉｉ図）１０ｂ
アレイ半導体レーザスタック（側面図）１１ａ、 Ｉ
ｌｂ ニアレイ分布屈折率レンズスタウク１２：固体レ
ーザ出力光 ＋３ａ、１．：ｌｂ 半導体レーザ活性層ストライプ
代理人 弁理士 １）北 嵩 晴 手続補正書（、） 平成 ３年 ８月２７日
Claims (2)
- （１）２個のアレイ半導体レーザ光を集光、合成し、固
体レーザ素子を光励起する光結合器として、偏光ビーム
スプリッタを設け、この偏光ビームスプリッタへの第１
の受光面に第１の分布屈折率レンズを第１のアレイ半導
体レーザの各ストライプに対応して並べ、この第１のア
レイ半導体レーザ出力を集光して平行化する第１の分布
屈折率レンズアレイと平行化された各ストライプ光を一
括して集光して一箇所に重ね合わせ、固体レーザ素子を
端面励起するためのフォーカシングレンズとして用いる
非球面レンズとを直列に配置し、さらに、上記偏光ビー
ムスプリッタへの第２の受光面に第２のアレイ半導体レ
ーザ光を集光する第２のアレイ分布屈折率レンズを配置
したことを特徴とするアレイ半導体レーザ励起固体レー
ザ装置。 - （２）請求項（１）に記載のアレイ半導体レーザ励起固
体レーザ装置において、各々のアレイ半導体レーザ部を
アレイ半導体レーザを厚さ方向に複数個重ねたアレイ半
導体レーザスタックとし、それら各アレイ半導体レーザ
スタックに応じてアレイ分布屈折率レンズ部を同じ数だ
け同じ段間隔でアレイ分布屈折率レンズを重ねたアレイ
分布屈折率レンズスタックで置き換えたことを特徴とす
るアレイ半導体レーザ励起固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190500A JPH07112085B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | アレイ半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190500A JPH07112085B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | アレイ半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0478180A true JPH0478180A (ja) | 1992-03-12 |
| JPH07112085B2 JPH07112085B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=16259127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2190500A Expired - Fee Related JPH07112085B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | アレイ半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07112085B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001083460A (ja) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ装置 |
| US7542208B2 (en) | 2004-04-13 | 2009-06-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | Light collecting device and light collecting mirror |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5621125A (en) * | 1979-07-30 | 1981-02-27 | Fujitsu Ltd | Photomask |
| JPS63195764U (ja) * | 1987-06-04 | 1988-12-16 | ||
| JPH0254982A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-23 | Amoco Corp | 光ポンピング式レーザ |
| JPH02185082A (ja) * | 1989-01-12 | 1990-07-19 | Asahi Glass Co Ltd | レーザダイオート励起固体レーザ |
-
1990
- 1990-07-20 JP JP2190500A patent/JPH07112085B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07112085B2 (ja) | 1995-11-29 |
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