JPH0513891A - レーザ装置及びレーザ出力光生成方法 - Google Patents
レーザ装置及びレーザ出力光生成方法Info
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- JPH0513891A JPH0513891A JP16039091A JP16039091A JPH0513891A JP H0513891 A JPH0513891 A JP H0513891A JP 16039091 A JP16039091 A JP 16039091A JP 16039091 A JP16039091 A JP 16039091A JP H0513891 A JPH0513891 A JP H0513891A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体レーザ媒質長が短くても入射する励起光
のレーザ光への変換効率が高い装置を得る。 【構成】 固体レ−ザ媒質よりなる第１のレ−ザブロッ
ク１１と、高反射鏡１２と出力結合鏡１３により、固体
レ−ザ共振器２０を構成する。半導体レ−ザ１を光軸が
一致するように上記固体レ−ザ共振器２０の高反射鏡側
に設置する。さらに、固体レ−ザ媒質よりなる第２のレ
−ザブロック１４で構成される固体レ−ザ増幅器３０を
上記固体レ−ザ共振器２０の出力結合鏡側に固体レ−ザ
共振器２０の光軸を含むように隣接して設置する。上記
固体レ−ザ増幅器３０の励起には上記固体レ−ザ共振器
２０で吸収されなかった励起光を用い、上記固体レ−ザ
共振器２０からのレーザ発振光を増幅する。
のレーザ光への変換効率が高い装置を得る。 【構成】 固体レ−ザ媒質よりなる第１のレ−ザブロッ
ク１１と、高反射鏡１２と出力結合鏡１３により、固体
レ−ザ共振器２０を構成する。半導体レ−ザ１を光軸が
一致するように上記固体レ−ザ共振器２０の高反射鏡側
に設置する。さらに、固体レ−ザ媒質よりなる第２のレ
−ザブロック１４で構成される固体レ−ザ増幅器３０を
上記固体レ−ザ共振器２０の出力結合鏡側に固体レ−ザ
共振器２０の光軸を含むように隣接して設置する。上記
固体レ−ザ増幅器３０の励起には上記固体レ−ザ共振器
２０で吸収されなかった励起光を用い、上記固体レ−ザ
共振器２０からのレーザ発振光を増幅する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はレーザ装置及びレーザ
出力光生成方法に関するものであり、たとえば、半導体
レーザにより固体レーザ媒質の励起を行う半導体レーザ
励起固体レーザ装置等に関し、特に固体レーザ媒質長の
短い半導体レーザ励起固体レーザ装置において励起光か
らレーザ光への変換効率の高効率化に関するものであ
る。
出力光生成方法に関するものであり、たとえば、半導体
レーザにより固体レーザ媒質の励起を行う半導体レーザ
励起固体レーザ装置等に関し、特に固体レーザ媒質長の
短い半導体レーザ励起固体レーザ装置において励起光か
らレーザ光への変換効率の高効率化に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図５は、１９８７年５月２４日に開示さ
れた米国特許第４６５３０５６号に記載されている半導
体レーザ励起固体レーザ装置の構成図である。図５にお
いて、１は発振波長λp である半導体レーザ、２は半導
体レーザからの励起光、３はコリメートレンズ、４は集
光レンズ、５は波長λL近傍に利得を持つ固体レーザ媒
質よりなるレーザブロック、６はレーザブロック端面に
形成された第１の反射膜、７は出力結合鏡、８は固体レ
ーザの共振器モード、９はレーザ出力光である。半導体
レーザ１の発振波長λp はレーザブロック５の吸収波長
λα 近傍の波長に設定してある。第１の反射膜６は波
長λα 近傍の波長を持つ光に対し低反射（たとえば限
りなく無反射に近い低反射）であり、波長λL 近傍の波
長を持つ光に対し高反射（たとえば限りなく全反射に近
い高反射）である。また、反射膜６と出力結合鏡７は固
体レーザ共振器を構成している。またＸは励領領域であ
る。
れた米国特許第４６５３０５６号に記載されている半導
体レーザ励起固体レーザ装置の構成図である。図５にお
いて、１は発振波長λp である半導体レーザ、２は半導
体レーザからの励起光、３はコリメートレンズ、４は集
光レンズ、５は波長λL近傍に利得を持つ固体レーザ媒
質よりなるレーザブロック、６はレーザブロック端面に
形成された第１の反射膜、７は出力結合鏡、８は固体レ
ーザの共振器モード、９はレーザ出力光である。半導体
レーザ１の発振波長λp はレーザブロック５の吸収波長
λα 近傍の波長に設定してある。第１の反射膜６は波
長λα 近傍の波長を持つ光に対し低反射（たとえば限
りなく無反射に近い低反射）であり、波長λL 近傍の波
長を持つ光に対し高反射（たとえば限りなく全反射に近
い高反射）である。また、反射膜６と出力結合鏡７は固
体レーザ共振器を構成している。またＸは励領領域であ
る。
【０００３】次に、図に基づいて動作を説明する。半導
体レーザ１からの励起光２はコリメートレンズ３、集光
レンズ４を介してレーザブロック５内に集光され、レー
ザブロック５を励起する。励起光からレーザ光への変換
効率を上げるため、レーザブロック５において励起領域
Ｘを固体レーザの共振器モード８の内で基本モードであ
るＴＥＭ00モードのモード体積との重なりが大きくなる
ようにしている。レーザブロック５より発生する光は、
ＴＥＭ00モードでレーザ発振を行い、出力結合鏡７が固
体レーザ共振器内を往復するレーザ光に対し部分透過
（例えば、低反射と高反射の間であって２０％〜５０％
の透過率）であるので、固体レーザ共振器内を往復する
レーザ光の一部がレーザ出力光９として出力される。こ
のような半導体レーザ励起固体レーザ装置の入射する励
起光のレーザ光への変換効率を上げるためには（以下で
は、上記変換効率を単に効率と称する。）、励起光の吸
収率を上げることと、励起領域Ｘをレーザブロック５内
において固体レーザの共振器モードのモード体積との重
なりが大きくなるようにする必要がある。半導体レーザ
励起固体レーザでは、先に述べたように、レーザブロッ
ク５において、励起領域と固体レーザの共振器モード、
特にＴＥＭ00モードのモード体積との重なりを大きくし
ている。一方、励起光の固体レーザ媒質における吸収率
Ｒは次式で表される。
体レーザ１からの励起光２はコリメートレンズ３、集光
レンズ４を介してレーザブロック５内に集光され、レー
ザブロック５を励起する。励起光からレーザ光への変換
効率を上げるため、レーザブロック５において励起領域
Ｘを固体レーザの共振器モード８の内で基本モードであ
るＴＥＭ00モードのモード体積との重なりが大きくなる
ようにしている。レーザブロック５より発生する光は、
ＴＥＭ00モードでレーザ発振を行い、出力結合鏡７が固
体レーザ共振器内を往復するレーザ光に対し部分透過
（例えば、低反射と高反射の間であって２０％〜５０％
の透過率）であるので、固体レーザ共振器内を往復する
レーザ光の一部がレーザ出力光９として出力される。こ
のような半導体レーザ励起固体レーザ装置の入射する励
起光のレーザ光への変換効率を上げるためには（以下で
は、上記変換効率を単に効率と称する。）、励起光の吸
収率を上げることと、励起領域Ｘをレーザブロック５内
において固体レーザの共振器モードのモード体積との重
なりが大きくなるようにする必要がある。半導体レーザ
励起固体レーザでは、先に述べたように、レーザブロッ
ク５において、励起領域と固体レーザの共振器モード、
特にＴＥＭ00モードのモード体積との重なりを大きくし
ている。一方、励起光の固体レーザ媒質における吸収率
Ｒは次式で表される。
【０００４】
Ｒ＝１−ＥＸＰ（−αＬ） （１）
α：吸収係数、Ｌ：固体レーザ媒質長
【０００５】吸収係数αはレーザ媒質によって定まる定
数であるので、吸収率を上げるためには固体レーザ媒質
長を長くすればよい。したがって、固体レーザ媒質長の
長い固体レーザ装置においては十分に高い励起光の吸収
率を持つことになるが、固体レーザ媒質長の短い固体レ
ーザ装置は十分に高い励起光の吸収率が得られず効率が
低くなる問題点があった。特に、Ｊ．Ｊ．Ｚａｙｈｏｗ
ｓｋｉ ｅｔ．ａｌ．により、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．ｖｏ
ｌ．１４，ｐ２４（１９８９）に示されているような単
一軸モードで発振するため非常に短い共振器長を必要と
するレーザにおいて大きな問題点となっていた。短共振
器固体レーザはＮｄ：ＹＡＧレーザブロックの端面に反
射膜をコーティングし共振器を構成している。このＮ
ｄ：ＹＡＧレーザの共振器長を７３０μｍと短くし、共
振器モード間隔をレーザ媒質の利得帯域幅程度に広げる
ことにより、利得帯域内に軸モードが一本のみ発振でき
るようにして単一軸モード化を図っている。しかしなが
ら、短共振器であるため、すなわち、固体レーザ媒質長
が短いため励起光の吸収率が低く、効率が低くなる問題
点があった。さらに、Ｎｄ：ＹＬＦのようなを利得帯域
幅が広い固体レーザ媒質を用いて単一軸モードで発振す
る短共振器固体レーザを構成する際には、より短共振器
長となるため低効率となる問題点があった。
数であるので、吸収率を上げるためには固体レーザ媒質
長を長くすればよい。したがって、固体レーザ媒質長の
長い固体レーザ装置においては十分に高い励起光の吸収
率を持つことになるが、固体レーザ媒質長の短い固体レ
ーザ装置は十分に高い励起光の吸収率が得られず効率が
低くなる問題点があった。特に、Ｊ．Ｊ．Ｚａｙｈｏｗ
ｓｋｉ ｅｔ．ａｌ．により、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．ｖｏ
ｌ．１４，ｐ２４（１９８９）に示されているような単
一軸モードで発振するため非常に短い共振器長を必要と
するレーザにおいて大きな問題点となっていた。短共振
器固体レーザはＮｄ：ＹＡＧレーザブロックの端面に反
射膜をコーティングし共振器を構成している。このＮ
ｄ：ＹＡＧレーザの共振器長を７３０μｍと短くし、共
振器モード間隔をレーザ媒質の利得帯域幅程度に広げる
ことにより、利得帯域内に軸モードが一本のみ発振でき
るようにして単一軸モード化を図っている。しかしなが
ら、短共振器であるため、すなわち、固体レーザ媒質長
が短いため励起光の吸収率が低く、効率が低くなる問題
点があった。さらに、Ｎｄ：ＹＬＦのようなを利得帯域
幅が広い固体レーザ媒質を用いて単一軸モードで発振す
る短共振器固体レーザを構成する際には、より短共振器
長となるため低効率となる問題点があった。
【０００６】このような固体レーザ媒質長が短い半導体
レーザ励起固体レーザ装置においては、出力結合鏡を励
起光に対し高反射としても、レーザ媒質に入射される励
起光の大部分を吸収できずに固体レーザ装置外へ逃がし
てしまうため低効率のレーザとなる。
レーザ励起固体レーザ装置においては、出力結合鏡を励
起光に対し高反射としても、レーザ媒質に入射される励
起光の大部分を吸収できずに固体レーザ装置外へ逃がし
てしまうため低効率のレーザとなる。
【０００７】次に、図６は従来のその他のレーザ装置を
示す図であり、１ａ，１ｂはフラッシュランプであり、
５ａ，５ｂは固体レーザ媒質、６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ
はそれぞれの固体レーザ媒質５ａ，５ｂに形成された反
射膜であり、８は共振器モード９はレーザ出力光であ
る。２０はレーザ共振器、３０はレーザ増幅器である。
このレーザ装置のレーザ共振器２０はフラッシュランプ
１ａの光を固体レーザ媒質５ａに入力し共振器モード８
を出力する。次に、レーザ増幅器３０は、フラッシュラ
ンプ１ｂの光を固体レーザ媒質５ｂに入力し増幅したレ
ーザ出力光９を出す。このように、従来のレーザ増幅器
は増幅作用を行うためのエネルギー源として共振器の光
源（フラッシュランプ１ａ）とは別な光源（フラッシュ
ランプ１ｂ）を利用している。
示す図であり、１ａ，１ｂはフラッシュランプであり、
５ａ，５ｂは固体レーザ媒質、６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ
はそれぞれの固体レーザ媒質５ａ，５ｂに形成された反
射膜であり、８は共振器モード９はレーザ出力光であ
る。２０はレーザ共振器、３０はレーザ増幅器である。
このレーザ装置のレーザ共振器２０はフラッシュランプ
１ａの光を固体レーザ媒質５ａに入力し共振器モード８
を出力する。次に、レーザ増幅器３０は、フラッシュラ
ンプ１ｂの光を固体レーザ媒質５ｂに入力し増幅したレ
ーザ出力光９を出す。このように、従来のレーザ増幅器
は増幅作用を行うためのエネルギー源として共振器の光
源（フラッシュランプ１ａ）とは別な光源（フラッシュ
ランプ１ｂ）を利用している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザ励
起固体レーザ装置は以上のように構成されている。した
がって、上記の単一軸モードで発振する、固体レーザ媒
質長が短い半導体レーザ励起固体レーザ装置においては
レーザ媒質に入射される励起光の大部分を吸収できずに
固体レーザ装置外へ逃がすことになる。このため、効率
が低くなる問題点があった。また、増幅器を付加してレ
ーザ出力光を増幅する場合は、別な発光源を必要とする
ため装置が複雑になる問題点があった。
起固体レーザ装置は以上のように構成されている。した
がって、上記の単一軸モードで発振する、固体レーザ媒
質長が短い半導体レーザ励起固体レーザ装置においては
レーザ媒質に入射される励起光の大部分を吸収できずに
固体レーザ装置外へ逃がすことになる。このため、効率
が低くなる問題点があった。また、増幅器を付加してレ
ーザ出力光を増幅する場合は、別な発光源を必要とする
ため装置が複雑になる問題点があった。
【０００９】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、固体レーザ媒質等の活性レーザ
媒質の長さが短くても効率が高く、かつ、簡単なレーザ
出力生成方法を得ることを目的とする。
ためになされたもので、固体レーザ媒質等の活性レーザ
媒質の長さが短くても効率が高く、かつ、簡単なレーザ
出力生成方法を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係るレーザ
装置は以下の要素を有するものである。（ａ） 所定の
発振波長をもつ励起光を発するレーザ、（ｂ） 上記レ
ーザにより発っせられた励起光を吸収し、レーザ出力光
を発するレーザ共振器、（ｃ） 上記レーザ共振器に対
して、レーザと反対側に設けられ、少なくとも、レーザ
より発せられた励起光の一部を吸収して、レーザ出力を
増幅するレーザ増幅器。
装置は以下の要素を有するものである。（ａ） 所定の
発振波長をもつ励起光を発するレーザ、（ｂ） 上記レ
ーザにより発っせられた励起光を吸収し、レーザ出力光
を発するレーザ共振器、（ｃ） 上記レーザ共振器に対
して、レーザと反対側に設けられ、少なくとも、レーザ
より発せられた励起光の一部を吸収して、レーザ出力を
増幅するレーザ増幅器。
【００１１】第２の発明に係るレーザ出力生成方法は以
下の工程を有するものである。（ａ） 所定方向に向け
て所定発振波長を持つ励起光を発する発光工程、（ｂ）
発光工程により発せられた励起光を吸収してレーザ出
力光を出力する出力工程、（ｃ）出力工程で出力された
レーザ出力光と少なくとも発光工程により発せられた励
起光の一部とを入力して、レーザ出力光を増幅する増幅
工程。
下の工程を有するものである。（ａ） 所定方向に向け
て所定発振波長を持つ励起光を発する発光工程、（ｂ）
発光工程により発せられた励起光を吸収してレーザ出
力光を出力する出力工程、（ｃ）出力工程で出力された
レーザ出力光と少なくとも発光工程により発せられた励
起光の一部とを入力して、レーザ出力光を増幅する増幅
工程。
【００１２】
【作用】上記のように構成されたレーザ装置及びレーザ
出力光生成方法では、レーザからの励起光はまずレーザ
共振器内に吸収され、レーザ共振器を励起する。レーザ
共振器で吸収されなかった励起光はレーザ共振器を透過
する。上記透過励起光はレーザ増幅器に入射し、レーザ
共振器を励起する。レーザからの励起光とレーザ共振器
の光軸が一致するように上記レーザ共振器を構成してい
る。これにより、レーザ増幅器において透過励起光の励
起領域とレーザ共振器から出力されるレーザ発振光の通
過領域の重なりが大きくなり、効率良く上記レーザ出力
光を増幅する。
出力光生成方法では、レーザからの励起光はまずレーザ
共振器内に吸収され、レーザ共振器を励起する。レーザ
共振器で吸収されなかった励起光はレーザ共振器を透過
する。上記透過励起光はレーザ増幅器に入射し、レーザ
共振器を励起する。レーザからの励起光とレーザ共振器
の光軸が一致するように上記レーザ共振器を構成してい
る。これにより、レーザ増幅器において透過励起光の励
起領域とレーザ共振器から出力されるレーザ発振光の通
過領域の重なりが大きくなり、効率良く上記レーザ出力
光を増幅する。
【００１３】以上のように、レーザ増幅器の励起にレー
ザ共振器で利用されなかったレーザからの励起光を用い
ているので、レーザ媒質長が短くとも効率の高いレーザ
装置及びレーザ出力光生成方法を得ることができる。
ザ共振器で利用されなかったレーザからの励起光を用い
ているので、レーザ媒質長が短くとも効率の高いレーザ
装置及びレーザ出力光生成方法を得ることができる。
【００１４】
【実施例】実施例１．以下この発明の一実施例を図につ
いて説明する。図１はこの発明による単一軸モードの半
導体レーザ励起固体レーザ装置の一実施例の構成図であ
る。１０は結合光学系、１１は第１のレーザブロック、
１２は高反射鏡として働く第１のレーザブロック端面に
形成された第１の反射膜、１３は出力結合鏡として働く
第１のレーザブロック端面に形成された第２の反射膜、
１４は第２のレーザブロック、１５は第２のレーザブロ
ック端面に形成された低反射膜、１６は第２のレーザブ
ロック端面に形成された第３の反射膜、１７は固体レー
ザ共振器および励起光の光軸である。
いて説明する。図１はこの発明による単一軸モードの半
導体レーザ励起固体レーザ装置の一実施例の構成図であ
る。１０は結合光学系、１１は第１のレーザブロック、
１２は高反射鏡として働く第１のレーザブロック端面に
形成された第１の反射膜、１３は出力結合鏡として働く
第１のレーザブロック端面に形成された第２の反射膜、
１４は第２のレーザブロック、１５は第２のレーザブロ
ック端面に形成された低反射膜、１６は第２のレーザブ
ロック端面に形成された第３の反射膜、１７は固体レー
ザ共振器および励起光の光軸である。
【００１５】第１のレーザブロック１１と第２のレーザ
ブロック１４は波長λL 近傍に利得を持ち、また、λ
α 近傍の波長に吸収ピークを持つレーザ媒質よりな
る。第１の反射膜１２は波長λα 近傍の波長の光に対
し低反射、波長λL 近傍の波長の光に対し高反射であ
る。第２の反射膜１３は波長λα 近傍の波長の光に対
し低反射、波長λL 近傍の波長の光に対し部分透過（た
とえば、低反射と高反射の間をいう）である。反射膜１
５は波長λα およびλL 近傍の波長にたいして低反射
である。第３の反射膜１６は波長λα 近傍の波長の光
に対し高反射、波長λL近傍の波長の光に対し低反射で
ある。４０は所定方向に向けて所定発振波長を持つ励起
光を発する発光工程、４１は発光工程により発せられた
励起光を吸収してレーザ出力光を出力する出力工程、４
２は出力工程で出力されたレーザ出力光と少なくとも発
光工程により発せられた励起光の一部とを入力して、レ
ーザ出力光を増幅する増幅工程である。
ブロック１４は波長λL 近傍に利得を持ち、また、λ
α 近傍の波長に吸収ピークを持つレーザ媒質よりな
る。第１の反射膜１２は波長λα 近傍の波長の光に対
し低反射、波長λL 近傍の波長の光に対し高反射であ
る。第２の反射膜１３は波長λα 近傍の波長の光に対
し低反射、波長λL 近傍の波長の光に対し部分透過（た
とえば、低反射と高反射の間をいう）である。反射膜１
５は波長λα およびλL 近傍の波長にたいして低反射
である。第３の反射膜１６は波長λα 近傍の波長の光
に対し高反射、波長λL近傍の波長の光に対し低反射で
ある。４０は所定方向に向けて所定発振波長を持つ励起
光を発する発光工程、４１は発光工程により発せられた
励起光を吸収してレーザ出力光を出力する出力工程、４
２は出力工程で出力されたレーザ出力光と少なくとも発
光工程により発せられた励起光の一部とを入力して、レ
ーザ出力光を増幅する増幅工程である。
【００１６】次に図１について説明する。第１のレーザ
ブロック１１、第１の反射膜１２、第２の反射膜１３に
より固体レーザ共振器２０を、第２のレーザブロック１
４、低反射膜１５、第３の反射膜１６により固体レーザ
増幅器３０をそれぞれ構成している。上記固体レーザ増
幅器３０を上記固体レーザ共振器２０の出力結合鏡であ
る第２の反射膜１３に対して低反射膜１５を向けて、上
記固体レーザ共振器の光軸を含むように設置する。半導
体レーザ１からの励起光２は結合光学系１０を介して、
上記固体レーザ共振器２０の光軸と励起光２の光軸を一
致するように、第１の反射膜１２より上記固体レーザ共
振器２０に導く。励起光２の一部は第１のレーザブロッ
ク１１に吸収され第１のレーザブロック１１を励起す
る。
ブロック１１、第１の反射膜１２、第２の反射膜１３に
より固体レーザ共振器２０を、第２のレーザブロック１
４、低反射膜１５、第３の反射膜１６により固体レーザ
増幅器３０をそれぞれ構成している。上記固体レーザ増
幅器３０を上記固体レーザ共振器２０の出力結合鏡であ
る第２の反射膜１３に対して低反射膜１５を向けて、上
記固体レーザ共振器の光軸を含むように設置する。半導
体レーザ１からの励起光２は結合光学系１０を介して、
上記固体レーザ共振器２０の光軸と励起光２の光軸を一
致するように、第１の反射膜１２より上記固体レーザ共
振器２０に導く。励起光２の一部は第１のレーザブロッ
ク１１に吸収され第１のレーザブロック１１を励起す
る。
【００１７】第１のレーザブロック１１で吸収されなか
った励起光は第２の反射膜１３から上記固体レーザ共振
器より出、低反射膜１５より上記固体レーザ増幅器３０
に入射する。低反射膜１５より上記固体レーザ増幅器に
入射した励起光は第２のレーザブロック１４に吸収さ
れ、第２のレーザブロック１４を励起する。ここまでに
吸収されてない残余の励起光は、第３の反射膜１６にお
いて反射され、さらに第２のレーザブロック１４、第１
のレーザブロック１１で吸収されそれぞれを励起する。
った励起光は第２の反射膜１３から上記固体レーザ共振
器より出、低反射膜１５より上記固体レーザ増幅器３０
に入射する。低反射膜１５より上記固体レーザ増幅器に
入射した励起光は第２のレーザブロック１４に吸収さ
れ、第２のレーザブロック１４を励起する。ここまでに
吸収されてない残余の励起光は、第３の反射膜１６にお
いて反射され、さらに第２のレーザブロック１４、第１
のレーザブロック１１で吸収されそれぞれを励起する。
【００１８】第１のレーザブロック１１が励起され上記
固体レーザ共振器２０の閾値をこえると、第２の反射膜
１３からレーザ出力光９が出力され上記固体レーザ増幅
器３０に入射する。第２のレーザブロック１４の励起に
より上記固体レーザ増幅器３０が利得を持つと、レーザ
出力光９は増幅され第３の反射膜１６から出力される。
励起光２と上記固体レーザ共振器の光軸が一致するよう
に構成している。これにより、第２のレーザブロックの
励起領域Ｘと上記固体レーザ共振器から出力されるレー
ザ出力光９の通過領域Ｙの重なりが大きく、効率良くレ
ーザ出力光９を増幅することができる。
固体レーザ共振器２０の閾値をこえると、第２の反射膜
１３からレーザ出力光９が出力され上記固体レーザ増幅
器３０に入射する。第２のレーザブロック１４の励起に
より上記固体レーザ増幅器３０が利得を持つと、レーザ
出力光９は増幅され第３の反射膜１６から出力される。
励起光２と上記固体レーザ共振器の光軸が一致するよう
に構成している。これにより、第２のレーザブロックの
励起領域Ｘと上記固体レーザ共振器から出力されるレー
ザ出力光９の通過領域Ｙの重なりが大きく、効率良くレ
ーザ出力光９を増幅することができる。
【００１９】固体レーザ増幅器３０の増幅比は次式で表
される。
される。
【００２０】
Ｍ＝ＥＸＰ（ｇｌ） （２）
Ｍ：増幅比、ｇ：固体レーザ増幅器の小信号利得係数、
ｌ：固体レーザ増幅器長、
ｌ：固体レーザ増幅器長、
【００２１】固体レーザ増幅器の小信号利得係数は固体
レーザ増幅器３０で吸収される励起光のエネルギーの関
数である。したがって、固体レーザ増幅器３０の増幅比
は固体レーザ増幅器長と励起光のエネルギーの関数とな
る。図２に利得帯域幅が広い固体レーザ媒質を用いて単
一軸モードで発振する短共振器固体レーザを構成したと
きの、固体レーザ共振器２０と固体レーザ増幅器３０の
半導体レーザからの励起光に対する吸収率を示す。固体
レーザ共振器２０と固体レーザ増幅器３０の吸収率の和
は、従来の構成すなわち固体レーザ増幅器長が０のとき
より常に大きい。これはこの構成が従来の構成よりも半
導体レーザからの励起光を有効に利用することを示す。
固体レーザ増幅器長が長くなるほど固体レーザ増幅器か
ら固体レーザ共振器２０へ反射した励起光のエネルギー
は小さくなる。このため、固体レーザ共振器２０の吸収
率は固体レーザ増幅器長が長くなるほど小さくなる。こ
れは固体レーザ増幅器長が長くなるほど固体レーザ共振
器２０からのレーザ出力光が小さくなることを示す。し
たがって、固体レーザ増幅器長を０としたときのレーザ
出力光に対する総合の出力比は、減少する固体レーザ共
振器２０からのレーザ出力光の出力比と固体レーザ増幅
器３０の増幅比の積となる。
レーザ増幅器３０で吸収される励起光のエネルギーの関
数である。したがって、固体レーザ増幅器３０の増幅比
は固体レーザ増幅器長と励起光のエネルギーの関数とな
る。図２に利得帯域幅が広い固体レーザ媒質を用いて単
一軸モードで発振する短共振器固体レーザを構成したと
きの、固体レーザ共振器２０と固体レーザ増幅器３０の
半導体レーザからの励起光に対する吸収率を示す。固体
レーザ共振器２０と固体レーザ増幅器３０の吸収率の和
は、従来の構成すなわち固体レーザ増幅器長が０のとき
より常に大きい。これはこの構成が従来の構成よりも半
導体レーザからの励起光を有効に利用することを示す。
固体レーザ増幅器長が長くなるほど固体レーザ増幅器か
ら固体レーザ共振器２０へ反射した励起光のエネルギー
は小さくなる。このため、固体レーザ共振器２０の吸収
率は固体レーザ増幅器長が長くなるほど小さくなる。こ
れは固体レーザ増幅器長が長くなるほど固体レーザ共振
器２０からのレーザ出力光が小さくなることを示す。し
たがって、固体レーザ増幅器長を０としたときのレーザ
出力光に対する総合の出力比は、減少する固体レーザ共
振器２０からのレーザ出力光の出力比と固体レーザ増幅
器３０の増幅比の積となる。
【００２２】図３に固体レーザ増幅器長に対するレーザ
出力光の出力比を示す。固体レーザ共振器２０からのレ
ーザ出力光の減少する割合より、固体レーザ増幅器３０
でのレーザ出力光の増幅する割合が大きいため、総合の
出力比は１より大きい値となる。以上より、この発明に
よる半導体レーザ励起固体レーザ装置により固体レーザ
媒質長が短くとも効率が高い半導体レーザ励起固体レー
ザ装置を得ることができる。
出力光の出力比を示す。固体レーザ共振器２０からのレ
ーザ出力光の減少する割合より、固体レーザ増幅器３０
でのレーザ出力光の増幅する割合が大きいため、総合の
出力比は１より大きい値となる。以上より、この発明に
よる半導体レーザ励起固体レーザ装置により固体レーザ
媒質長が短くとも効率が高い半導体レーザ励起固体レー
ザ装置を得ることができる。
【００２３】以上この実施例に係る半導体レーザ励起固
体レーザ装置は、波長λL 近傍に利得を持つ固体レーザ
媒質よりなる第１のレーザブロックと、固体レーザ媒質
の吸収波長λα 近傍の波長の光に対して低反射、波長
λL 近傍の波長の光に対し高反射である高反射鏡と波長
λα近傍の波長の光に対して低反射、波長λL 近傍の波
長の光に対し部分透過である出力結合鏡により、固体レ
ーザ共振器２０を構成する。波長λα 近傍の発振波長
を持つ半導体レーザを上記半導体レーザからの励起光と
固体レーザ共振器の光軸が一致するように上記固体レー
ザ共振器の高反射鏡側に設置する。さらに、固体レーザ
媒質よりなる第２のレーザブロックで構成される固体レ
ーザ増幅器３０を上記固体レーザ共振器２０の出力結合
鏡側に固体レーザ共振器の光軸を含むように隣接して設
置する。上記固体レーザ増幅器３０の励起には上記固体
レーザ共振器２０で吸収されなかった上記半導体レーザ
からの励起光を用い、上記固体レーザ共振器からのレー
ザ発振光を増幅する。この構成により、半導体レーザか
らの励起光を上記固体レーザ増幅器の励起にも用いるこ
とができ、固体レーザ媒質長が短くとも効率の高い半導
体レーザ励起固体レーザ装置を得ることができる。ま
た、固体レーザ増幅器３０の励起には固体レーザ共振器
２０に用いられなかった励起光２を用いるので固体レー
ザ増幅器用に特別な光源を準備する必要がなく装置が簡
単にできる。
体レーザ装置は、波長λL 近傍に利得を持つ固体レーザ
媒質よりなる第１のレーザブロックと、固体レーザ媒質
の吸収波長λα 近傍の波長の光に対して低反射、波長
λL 近傍の波長の光に対し高反射である高反射鏡と波長
λα近傍の波長の光に対して低反射、波長λL 近傍の波
長の光に対し部分透過である出力結合鏡により、固体レ
ーザ共振器２０を構成する。波長λα 近傍の発振波長
を持つ半導体レーザを上記半導体レーザからの励起光と
固体レーザ共振器の光軸が一致するように上記固体レー
ザ共振器の高反射鏡側に設置する。さらに、固体レーザ
媒質よりなる第２のレーザブロックで構成される固体レ
ーザ増幅器３０を上記固体レーザ共振器２０の出力結合
鏡側に固体レーザ共振器の光軸を含むように隣接して設
置する。上記固体レーザ増幅器３０の励起には上記固体
レーザ共振器２０で吸収されなかった上記半導体レーザ
からの励起光を用い、上記固体レーザ共振器からのレー
ザ発振光を増幅する。この構成により、半導体レーザか
らの励起光を上記固体レーザ増幅器の励起にも用いるこ
とができ、固体レーザ媒質長が短くとも効率の高い半導
体レーザ励起固体レーザ装置を得ることができる。ま
た、固体レーザ増幅器３０の励起には固体レーザ共振器
２０に用いられなかった励起光２を用いるので固体レー
ザ増幅器用に特別な光源を準備する必要がなく装置が簡
単にできる。
【００２４】実施例２．図４は、この発明の他の実施例
を説明するための図である。特に、この実施例が前述し
た実施例１と異なる点は、固体レーザ共振器２０と固体
レーザ増幅器３０を接続した点と、固体レーザ増幅器３
０から反射膜１５と１６を除いた点で有る。反射膜１５
は固体レーザ共振器２０と固体レーザ増幅器３０を接続
したため不要となったものであり、また反射膜１６は、
励起光２を反射させるためのものであったが、励起光２
が第２のレーザブロック１４内を一度通過しただけでも
十分増幅作用が達成される場合は、励起光２を反射させ
る必要がないため反射膜１６は不要である。
を説明するための図である。特に、この実施例が前述し
た実施例１と異なる点は、固体レーザ共振器２０と固体
レーザ増幅器３０を接続した点と、固体レーザ増幅器３
０から反射膜１５と１６を除いた点で有る。反射膜１５
は固体レーザ共振器２０と固体レーザ増幅器３０を接続
したため不要となったものであり、また反射膜１６は、
励起光２を反射させるためのものであったが、励起光２
が第２のレーザブロック１４内を一度通過しただけでも
十分増幅作用が達成される場合は、励起光２を反射させ
る必要がないため反射膜１６は不要である。
【００２５】以上のように、この実施例では、第１の固
体レーザ媒質と、上記第１の固体レーザ媒質とほぼ同一
の吸収波長と利得を持つ第２の固体レーザ媒質と、上記
第１、第２の固体レーザ媒質の吸収波長近傍の発振波長
を持つ半導体レーザと、上記第１の固体レーザ媒質の端
面に形成され、吸収波長近傍の波長を持つ光に対して低
反射、利得近傍の波長を持つ光に対して高反射である第
１の反射膜と、上記第１の固体レーザ媒質の端面に形成
され、吸収波長近傍の波長を持つ光に対して低反射、利
得近傍の波長を持つ光に対して部分透過である第２の反
射膜と、上記第１の反射膜と上記第２の反射膜の間に上
記第１の固体レーザ媒質を挿入することにより固体レー
ザ共振器を構成する手段と、上記第２の固体レーザ媒質
を上記第２の反射膜の外側に上記固体レーザ共振器の光
軸を含むように設置する手段と、前記半導体レーザから
出射する励起光の光軸を上記固体レーザ共振器の光軸と
同一にし、上記励起光を上記第１の反射膜側から上記固
体レーザ共振器に入射させる構成手段とを有することを
特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置を説明し
た。
体レーザ媒質と、上記第１の固体レーザ媒質とほぼ同一
の吸収波長と利得を持つ第２の固体レーザ媒質と、上記
第１、第２の固体レーザ媒質の吸収波長近傍の発振波長
を持つ半導体レーザと、上記第１の固体レーザ媒質の端
面に形成され、吸収波長近傍の波長を持つ光に対して低
反射、利得近傍の波長を持つ光に対して高反射である第
１の反射膜と、上記第１の固体レーザ媒質の端面に形成
され、吸収波長近傍の波長を持つ光に対して低反射、利
得近傍の波長を持つ光に対して部分透過である第２の反
射膜と、上記第１の反射膜と上記第２の反射膜の間に上
記第１の固体レーザ媒質を挿入することにより固体レー
ザ共振器を構成する手段と、上記第２の固体レーザ媒質
を上記第２の反射膜の外側に上記固体レーザ共振器の光
軸を含むように設置する手段と、前記半導体レーザから
出射する励起光の光軸を上記固体レーザ共振器の光軸と
同一にし、上記励起光を上記第１の反射膜側から上記固
体レーザ共振器に入射させる構成手段とを有することを
特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置を説明し
た。
【００２６】実施例３．上記実施例において、反射膜１
２，１３，１５，１６はそれぞれの波長に対して低反
射、高反射であると述べているが、低反射の場合は無反
射であることが望ましく、また高反射の場合は、全反射
であることが望ましい。
２，１３，１５，１６はそれぞれの波長に対して低反
射、高反射であると述べているが、低反射の場合は無反
射であることが望ましく、また高反射の場合は、全反射
であることが望ましい。
【００２７】実施例４．又、上記実施例においては、レ
ーザは半導体レーザである場合を示したが、半導体レー
ザでなくてもよく、その他の所定の発振波長を持った励
起光を発するレーザであればよい。
ーザは半導体レーザである場合を示したが、半導体レー
ザでなくてもよく、その他の所定の発振波長を持った励
起光を発するレーザであればよい。
【００２８】また、上記実施例においては、固体レーザ
媒質を用いた場合を示したが、固体に限る必要はなく、
たとえば、結晶、ガス、ガラス、液体、または、半導体
のような媒質であってもよい。
媒質を用いた場合を示したが、固体に限る必要はなく、
たとえば、結晶、ガス、ガラス、液体、または、半導体
のような媒質であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、レーザ
共振器の出力側に増幅器をレーザ共振器の光軸を含むよ
うに構成するので、同一の励起光で増幅器とレーザ共振
器の両者を励起でき、励起光の有効利用ができ、この構
成により、固体レーザ媒質長が短くとも効率が高く、構
造の簡単なレーザ装置及びレーザ出力光生成方法を得る
ことができるという効果がある。
共振器の出力側に増幅器をレーザ共振器の光軸を含むよ
うに構成するので、同一の励起光で増幅器とレーザ共振
器の両者を励起でき、励起光の有効利用ができ、この構
成により、固体レーザ媒質長が短くとも効率が高く、構
造の簡単なレーザ装置及びレーザ出力光生成方法を得る
ことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例による半導体レーザ励起固
体レーザ装置の構成図である。
体レーザ装置の構成図である。
【図２】この発明の一実施例による半導体レーザ励起固
体レーザ装置の固体レーザ共振器と固体レーザ増幅器の
半導体レーザからの励起光に対する吸収率を示す図であ
る。
体レーザ装置の固体レーザ共振器と固体レーザ増幅器の
半導体レーザからの励起光に対する吸収率を示す図であ
る。
【図３】この発明の一実施例による半導体レーザ励起固
体レーザ装置の固体レーザ増幅器長に対するレーザ出力
光の出力比を示す図である。
体レーザ装置の固体レーザ増幅器長に対するレーザ出力
光の出力比を示す図である。
【図４】この発明の他の実施例を示す図である。
【図５】従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成
図である。
図である。
【図６】従来のレーザ装置の構成図である。
１ 発振波長λp である半導体レーザ
２ 半導体レーザからの励起光
３ コリメートレンズ
４ 集光レンズ
５ 波長λL 近傍に利得を持つ固体レーザ媒質よりなる
レーザブロック ６レーザブロック端面に形成された反射膜 ７ 出力結合鏡 ８ 固体レーザの共振器モード ９ レーザ出力光 １０ 結合光学系 １１ 第１のレーザブロック １２ 第１のレーザブロック端面に形成された第１の反
射膜 １３ 第１のレーザブロック端面に形成された第２の反
射膜 １４ 第２のレーザブロック １５ 第２のレーザブロック端面に形成された低反射膜 １６ 第２のレーザブロック端面に形成された第３の反
射膜 １７ 固体レーザ共振器および励起光の光軸 ２０ 固体レーザ共振器 ３０ 固体レーザ増幅器 ４０ 発光工程 ４１ 出力工程 ４２ 増幅工程
レーザブロック ６レーザブロック端面に形成された反射膜 ７ 出力結合鏡 ８ 固体レーザの共振器モード ９ レーザ出力光 １０ 結合光学系 １１ 第１のレーザブロック １２ 第１のレーザブロック端面に形成された第１の反
射膜 １３ 第１のレーザブロック端面に形成された第２の反
射膜 １４ 第２のレーザブロック １５ 第２のレーザブロック端面に形成された低反射膜 １６ 第２のレーザブロック端面に形成された第３の反
射膜 １７ 固体レーザ共振器および励起光の光軸 ２０ 固体レーザ共振器 ３０ 固体レーザ増幅器 ４０ 発光工程 ４１ 出力工程 ４２ 増幅工程
Claims (2)
- 【請求項１】 以下の要素を有するレーザ装置 （ａ） 所定の発振波長をもつ励起光を発するレーザ、 （ｂ） 上記レーザにより発っせられた励起光を吸収
し、レーザ出力光を発するレーザ共振器、 （ｃ） 上記レーザ共振器に対して、レーザと反対側に
設けられ、少なくとも、レーザより発せられた励起光の
一部を吸収して、レーザ出力を増幅するレーザ増幅器。 - 【請求項２】 以下の工程を有するレーザ出力光生成方
法 （ａ） 所定方向に向けて所定発振波長を持つ励起光を
発する発光工程、 （ｂ） 発光工程により発せられた励起光を吸収してレ
ーザ出力光を出力する出力工程、 （ｃ）出力工程で出力されたレーザ出力光と少なくとも
発光工程により発せられた励起光の一部とを入力して、
レーザ出力光を増幅する増幅工程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3160390A JP2862031B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3160390A JP2862031B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513891A true JPH0513891A (ja) | 1993-01-22 |
| JP2862031B2 JP2862031B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=15713927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3160390A Expired - Fee Related JP2862031B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2862031B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5435986A (en) * | 1994-08-30 | 1995-07-25 | Industrial Technology Research Institute | Method for preparing high purity aluminum hydroxide |
| WO1998022999A1 (de) * | 1996-11-19 | 1998-05-28 | Daimler-Benz Ag | Laser- und verstärkersystem zur erzeugung einfrequenter laserstrahlung |
| WO2009144248A1 (de) * | 2008-05-29 | 2009-12-03 | Eads Deutschland Gmbh | Miniaturisierter laseroszillator-verstärker |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03150886A (ja) * | 1989-10-10 | 1991-06-27 | Amoco Corp | レーザ放射線を２つの異なる周波数で同時に発生させる方法及びその装置 |
| JPH03251824A (ja) * | 1990-03-01 | 1991-11-11 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光ファイバ増幅器を用いた光通信方式 |
| JPH04133488A (ja) * | 1990-09-26 | 1992-05-07 | Hitachi Ltd | レーザ装置 |
| JPH04229673A (ja) * | 1990-05-01 | 1992-08-19 | Hughes Aircraft Co | 単一波長の赤外線レーザ源によってポンプされた上方変換レーザ |
| JPH04299883A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-23 | Toshiba Corp | 光ファイバ増幅装置 |
| JPH053356A (ja) * | 1991-06-24 | 1993-01-08 | Nec Corp | 光フアイバ増幅装置 |
-
1991
- 1991-07-01 JP JP3160390A patent/JP2862031B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03150886A (ja) * | 1989-10-10 | 1991-06-27 | Amoco Corp | レーザ放射線を２つの異なる周波数で同時に発生させる方法及びその装置 |
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| JPH04299883A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-23 | Toshiba Corp | 光ファイバ増幅装置 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5435986A (en) * | 1994-08-30 | 1995-07-25 | Industrial Technology Research Institute | Method for preparing high purity aluminum hydroxide |
| WO1998022999A1 (de) * | 1996-11-19 | 1998-05-28 | Daimler-Benz Ag | Laser- und verstärkersystem zur erzeugung einfrequenter laserstrahlung |
| US6188708B1 (en) | 1996-11-19 | 2001-02-13 | Contraves Space Ag | Laser system and amplifying system to produce single-frequency laser irradiation |
| WO2009144248A1 (de) * | 2008-05-29 | 2009-12-03 | Eads Deutschland Gmbh | Miniaturisierter laseroszillator-verstärker |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2862031B2 (ja) | 1999-02-24 |
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Legal Events
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