JPH0537059A - 固体レーザ装置 - Google Patents
固体レーザ装置Info
- Publication number
- JPH0537059A JPH0537059A JP3207224A JP20722491A JPH0537059A JP H0537059 A JPH0537059 A JP H0537059A JP 3207224 A JP3207224 A JP 3207224A JP 20722491 A JP20722491 A JP 20722491A JP H0537059 A JPH0537059 A JP H0537059A
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- state laser
- solid
- semiconductor laser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高出力の横マルチモード発振半導体レーザで
励起する固体レーザ装置の出射レーザ光を横単一モード
発振とし、回折限界の集光スポットを得る。 【構成】 横マルチモード発振半導体レーザと、集光光
学系とスリット、またピンホールと、固体レーザ結晶及
び出力ミラーからなる固体レーザ共振器とを具備する固
体レーザ装置で、横マルチモード発振半導体レーザのフ
ァーフィールドパターンにおける、２つのピークのうち
の一つのピークを、スリット、またはピンホールで遮光
する。
励起する固体レーザ装置の出射レーザ光を横単一モード
発振とし、回折限界の集光スポットを得る。 【構成】 横マルチモード発振半導体レーザと、集光光
学系とスリット、またピンホールと、固体レーザ結晶及
び出力ミラーからなる固体レーザ共振器とを具備する固
体レーザ装置で、横マルチモード発振半導体レーザのフ
ァーフィールドパターンにおける、２つのピークのうち
の一つのピークを、スリット、またはピンホールで遮光
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ励起固体
レーザ装置に係わり、特に単一横モード発振の固体レー
ザ装置に関する。
レーザ装置に係わり、特に単一横モード発振の固体レー
ザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ励起固体レーザは、半導体
レーザ光により固体レーザ結晶を励起してレーザ発振を
行わせるものであり、小型軽量、長寿命、電気光変換効
率が高い、動作が安定等の特長を有し、種々の産業分野
において利用が拡大している。
レーザ光により固体レーザ結晶を励起してレーザ発振を
行わせるものであり、小型軽量、長寿命、電気光変換効
率が高い、動作が安定等の特長を有し、種々の産業分野
において利用が拡大している。
【０００３】固体レーザ励起用半導体レーザは、出力が
１Ｗ程度のものまでが実用化されている。出力が１００
ｍＷ未満の半導体レーザにおいては、単一横モード発振
が実現されているが、出力が１００ｍＷ以上の半導体レ
ーザは、ブロードエリアタイプと呼ばれ、活性層のスト
ライプ幅が広く、Ｐ−ｎ接合面に平行な方向では単一横
モード発振を得るのが難しい。
１Ｗ程度のものまでが実用化されている。出力が１００
ｍＷ未満の半導体レーザにおいては、単一横モード発振
が実現されているが、出力が１００ｍＷ以上の半導体レ
ーザは、ブロードエリアタイプと呼ばれ、活性層のスト
ライプ幅が広く、Ｐ−ｎ接合面に平行な方向では単一横
モード発振を得るのが難しい。
【０００４】図２（ａ），（ｂ）には、出力が５００ｍ
Ｗの半導体レーザの代表的な横発振モードの例を示す。
θｘで表わされるｘ方向の出射光強度分布が２つのピー
クをもっていることがわかる。
Ｗの半導体レーザの代表的な横発振モードの例を示す。
θｘで表わされるｘ方向の出射光強度分布が２つのピー
クをもっていることがわかる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような半導体レー
ザの出射光を、固体レーザ結晶の励起光源として用いる
と、単一横モード発振の固体レーザを得ることができず
マルチモード発振となる。レーザ光の可干渉性を積極的
に利用する分野、即ちレーザ光を回折限界の微小スポッ
トに集光して用いる用途には不向きである。
ザの出射光を、固体レーザ結晶の励起光源として用いる
と、単一横モード発振の固体レーザを得ることができず
マルチモード発振となる。レーザ光の可干渉性を積極的
に利用する分野、即ちレーザ光を回折限界の微小スポッ
トに集光して用いる用途には不向きである。
【０００６】近年、非線形光学結晶と固体レーザとを組
合せ、可視域のグリーンやブルーレーザを実現する試み
が盛んである。波長を短くし、より微小な集光スポット
を得るためには、固体レーザは単一横モードで発振する
ことが不可欠である。１００ｍＷ以上の半導体レーザ励
起による固体レーザにおいては、単一横モード発振を得
ることができないという問題がある。
合せ、可視域のグリーンやブルーレーザを実現する試み
が盛んである。波長を短くし、より微小な集光スポット
を得るためには、固体レーザは単一横モードで発振する
ことが不可欠である。１００ｍＷ以上の半導体レーザ励
起による固体レーザにおいては、単一横モード発振を得
ることができないという問題がある。
【０００７】そのため、本発明の目的とするところは、
出力が１００ｍＷ以上で、横マルチモード発振の半導体
レーザを励起光源とした固体レーザ装置において、単一
横モード発振の固体レーザを得ようとするものである。
出力が１００ｍＷ以上で、横マルチモード発振の半導体
レーザを励起光源とした固体レーザ装置において、単一
横モード発振の固体レーザを得ようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体レーザ
の出射光を固体レーザ結晶端面近傍に集光させるコリメ
ータレンズやフォーカスレンズからなる光学系の一部に
ピンホール，あるいはスリットを挿入し、該半導体レー
ザ出射光のＸ軸方向の出射光強度分布に存在する２つの
ピークの一方を遮光することに特徴がある。
の出射光を固体レーザ結晶端面近傍に集光させるコリメ
ータレンズやフォーカスレンズからなる光学系の一部に
ピンホール，あるいはスリットを挿入し、該半導体レー
ザ出射光のＸ軸方向の出射光強度分布に存在する２つの
ピークの一方を遮光することに特徴がある。
【０００９】
【作用】半導体レーザ出射光の、Ｘ方向の強度分布の２
つのピークの一方を遮光しているので、同方向の強度分
布は単一ピークとなり、単一横モード発振半導体レーザ
と同等の出射光強度分布をもつことになる。したがっ
て、固体レーザ結晶内の励起光学集光スポットも単一の
スポットとなり、固体レーザの横モードも単一モードが
得られる。よって、回折限界の微小集光スポットを実現
することができる。
つのピークの一方を遮光しているので、同方向の強度分
布は単一ピークとなり、単一横モード発振半導体レーザ
と同等の出射光強度分布をもつことになる。したがっ
て、固体レーザ結晶内の励起光学集光スポットも単一の
スポットとなり、固体レーザの横モードも単一モードが
得られる。よって、回折限界の微小集光スポットを実現
することができる。
【００１０】
【実施例】図１（ａ）は、本発明による半導体レーザ励
起可視グリーン固体レーザの光学系の一実施例を示す概
略構成図である。半導体レーザ１は、波長λ＝８０８ｎ
ｍ，出力５００ｍＷのものを用いる。このレーザ出射光
のファーフィールドパターンを、図２（ｂ）に示す。出
射光をコリメータレンズとフォーカシングレンズからな
る、第１の集光光学系２によって微小スポットに集光す
る。次に、同様に第２の集光光学系３によってイットリ
ウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）結晶４の中に励
起光を集光する。
起可視グリーン固体レーザの光学系の一実施例を示す概
略構成図である。半導体レーザ１は、波長λ＝８０８ｎ
ｍ，出力５００ｍＷのものを用いる。このレーザ出射光
のファーフィールドパターンを、図２（ｂ）に示す。出
射光をコリメータレンズとフォーカシングレンズからな
る、第１の集光光学系２によって微小スポットに集光す
る。次に、同様に第２の集光光学系３によってイットリ
ウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）結晶４の中に励
起光を集光する。
【００１１】第１の集光光学系２によって絞り込まれた
光スポットは、半導体レーザ１の発光点の形状を再現
し、Ｘ方向約２００μｍ，Ｙ方向約１０μｍである。こ
の集光点に、長さ３ｍｍ幅２００μｍの開口部をもつス
リット５を図１（ｂ）で示すように、スリット開口部５
ａの長軸方向を半導体レーザ１のＰ−ｎ接合面の垂直方
向と一致させ、Ｘ方向の半導体レーザ１の出射ビーム５
ｂの略１／２を遮光するように、スリット開口部５ａの
位置を微調整する。
光スポットは、半導体レーザ１の発光点の形状を再現
し、Ｘ方向約２００μｍ，Ｙ方向約１０μｍである。こ
の集光点に、長さ３ｍｍ幅２００μｍの開口部をもつス
リット５を図１（ｂ）で示すように、スリット開口部５
ａの長軸方向を半導体レーザ１のＰ−ｎ接合面の垂直方
向と一致させ、Ｘ方向の半導体レーザ１の出射ビーム５
ｂの略１／２を遮光するように、スリット開口部５ａの
位置を微調整する。
【００１２】このスリット開口部５ａによって、図２で
示すＸ方向の強度分布における２つのピークのうち、一
方のピークが遮光されるため、ＹＡＧ結晶４内の集光点
における励起光の強度分布はＸ方向、Ｙ方向ともに単一
のピークのガウス分布をしている。ＹＡＧ結晶４の入射
端面と、出力ミラー６の入射面（曲率半径５０ｍｍ）
に、波長１０６４ｎｍに対して高反射率（９９％以上）
となるコーティングを行い、この両面で平凹共振器を構
成すると、波長１０６４ｎｍのレーザ発振が可能であ
り、半導体レーザ１の出力が３００ｍＷのとき、共振器
内の波長λ＝１０６４ｎｍのレーザパワーは約５Ｗであ
った。
示すＸ方向の強度分布における２つのピークのうち、一
方のピークが遮光されるため、ＹＡＧ結晶４内の集光点
における励起光の強度分布はＸ方向、Ｙ方向ともに単一
のピークのガウス分布をしている。ＹＡＧ結晶４の入射
端面と、出力ミラー６の入射面（曲率半径５０ｍｍ）
に、波長１０６４ｎｍに対して高反射率（９９％以上）
となるコーティングを行い、この両面で平凹共振器を構
成すると、波長１０６４ｎｍのレーザ発振が可能であ
り、半導体レーザ１の出力が３００ｍＷのとき、共振器
内の波長λ＝１０６４ｎｍのレーザパワーは約５Ｗであ
った。
【００１３】出力ミラー６から出射されるレーザ光（λ
＝１０６４ｎｍ）は、ビーム径が約０．１ｍｍの真円状
で、光軸に垂直な面内のＸ，Ｙいずれの方向の強度分布
もガウス分布であった。このレーザ共振器内に、チタン
リン酸カリウム（ＫＴＰ）結晶７（３×３×５ｍｍ）を
配置すると、波長１０６４ｎｍの近赤外レーザは波長変
換され、波長５３２ｎｍのグリーンレーザ光が得られ
た。
＝１０６４ｎｍ）は、ビーム径が約０．１ｍｍの真円状
で、光軸に垂直な面内のＸ，Ｙいずれの方向の強度分布
もガウス分布であった。このレーザ共振器内に、チタン
リン酸カリウム（ＫＴＰ）結晶７（３×３×５ｍｍ）を
配置すると、波長１０６４ｎｍの近赤外レーザは波長変
換され、波長５３２ｎｍのグリーンレーザ光が得られ
た。
【００１４】出力ミラー６から出力されるグリーンレー
ザ光のビーム形状は、波長１０６４ｎｍのレーザ光と同
一で、径が約０．１ｍｍの真円状で、Ｘ，Ｙいずれの強
度分布もガウス分布であった。そこで図３に示すよう
に、この波長５３２ｎｍのレーザ光をビームエクスパン
ダで拡大したのち、ＮＡ＝０．５５の対物レンズを用い
て集光したところ、ビーム強度が１／ｅ2 となるビーム
径は０．８２μｍであり、回折限界の集光が可能であっ
た。
ザ光のビーム形状は、波長１０６４ｎｍのレーザ光と同
一で、径が約０．１ｍｍの真円状で、Ｘ，Ｙいずれの強
度分布もガウス分布であった。そこで図３に示すよう
に、この波長５３２ｎｍのレーザ光をビームエクスパン
ダで拡大したのち、ＮＡ＝０．５５の対物レンズを用い
て集光したところ、ビーム強度が１／ｅ2 となるビーム
径は０．８２μｍであり、回折限界の集光が可能であっ
た。
【００１５】以上説明したように、マルチ横モード発振
の高出力半導体レーザにより励起される固体レーザであ
っても、半導体レーザ集光光学系２，３にスリット５を
挿入し、半導体レーザ１のＰ−ｎ接合面に平行な方向の
強度分布の２つのピークの一方を遮光することによっ
て、単一横モード発振の固体レーザを実現し、回折限界
の微小スポットを実現することができる。
の高出力半導体レーザにより励起される固体レーザであ
っても、半導体レーザ集光光学系２，３にスリット５を
挿入し、半導体レーザ１のＰ−ｎ接合面に平行な方向の
強度分布の２つのピークの一方を遮光することによっ
て、単一横モード発振の固体レーザを実現し、回折限界
の微小スポットを実現することができる。
【００１６】本実施例においては、非線形光学結晶を用
いた第２高調波発生光学系について説明したが、本発明
はこれに限定することなく、固体レーザ基本波発生光学
系に有効なことは自明である。また、本実施例では固体
レーザ結晶にＹＡＧ結晶を用いたが他の結晶Ｎｄ：ＹＶ
Ｏ4 ，Ｎｄ：ＹＬＦ等公知のレーザ結晶を用いることが
できる。
いた第２高調波発生光学系について説明したが、本発明
はこれに限定することなく、固体レーザ基本波発生光学
系に有効なことは自明である。また、本実施例では固体
レーザ結晶にＹＡＧ結晶を用いたが他の結晶Ｎｄ：ＹＶ
Ｏ4 ，Ｎｄ：ＹＬＦ等公知のレーザ結晶を用いることが
できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、半導体レーザ励起固体
レーザ装置において、高出力の横マルチモード発振半導
体レーザを用いる場合であっても、得られる固体レーザ
は単一横モード発振であり、回折限界の集光スポットを
得ることができる。
レーザ装置において、高出力の横マルチモード発振半導
体レーザを用いる場合であっても、得られる固体レーザ
は単一横モード発振であり、回折限界の集光スポットを
得ることができる。
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例を示す概略
構成図。
構成図。
【図２】（ａ），（ｂ）は、高出力半導体レーザ出射光
のエネルギー強度分布図。
のエネルギー強度分布図。
【図３】本発明による固体グリーンレーザ装置の出射ビ
ームの集光スポット図。
ームの集光スポット図。
１ 半導体レーザ
２ 第１の集光光学系
３ 第２の集光光学系
４ ＹＡＧ結晶
５ スリットまたはピンホール
６ 出力ミラー
７ ＫＴＰ結晶
Claims (2)
- 【請求項１】 横マルチモード発振半導体レーザと、該
半導体レーザ出射光を集光する光学系と、固体レーザ媒
質及び出力ミラーからなる固体レーザ共振器とを具備し
てなる固体レーザ装置において、前記光学系にピンホー
ルを挿入したことを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記光学系にスリットを挿入したことを
特徴とする請求項１記載の固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3207224A JPH0537059A (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3207224A JPH0537059A (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0537059A true JPH0537059A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16536300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3207224A Withdrawn JPH0537059A (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0537059A (ja) |
-
1991
- 1991-07-25 JP JP3207224A patent/JPH0537059A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |