JPH0567824A - 半導体励起固体レーザ - Google Patents

半導体励起固体レーザ

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JPH0567824A
JPH0567824A JP22666691A JP22666691A JPH0567824A JP H0567824 A JPH0567824 A JP H0567824A JP 22666691 A JP22666691 A JP 22666691A JP 22666691 A JP22666691 A JP 22666691A JP H0567824 A JPH0567824 A JP H0567824A
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JP
Japan
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solid
state laser
laser
semiconductor
face
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Application number
JP22666691A
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English (en)
Inventor
Akira Ishimori
彰 石森
Shigenori Yagi
重典 八木
Mitsuru Irie
満 入江
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 LD近接型の半導体励起固体レーザにおい
て、偏光制御素子を挿入することなく、直線偏光のレー
ザ光を発振する半導体励起固体レーザを得ること。 【構成】 レーザ光軸上に当たる固体レーザ媒質3の励
起光入射の反対側の端面33を、発振するレーザ光4の
光軸に対してブリュースター角をなすように構成したも
ので、レーザ光軸と端面の法線からなる平面に平行な偏
光が選択的に発振する。 【効果】 効率よく直線偏光が得られ、ブリュースター
角を保つための角度調整機構が不要となる装置の組立も
容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体励起固体レー
ザに関し、とくに、半導体レーザを励起源とする固体レ
ーザの発振効率とビームモードの向上を目的としたLD
近接型固体レーザの発振偏光モードの制御に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図11は、たえとば、レーザ研究第18
巻第8号(1990)P622−627に示された小さ
な断面のレーザ媒質にLDを近接配置する半導体励起固
体レーザを示しており、同図(A)は平面構成図、同図
(B)は側面断面図である。
【0003】同図において、1は励起光を発生する半導
体レーザ、2は励起光、3は固体レーザ媒質で、たとえ
ば、長さ5mm、幅2mm、厚さ0.5mmの矩形断面
のNd:YAG(Y3-X NdX AI5 12)結晶、4は
固体レーザ媒質3から出力されるレーザ光、32は固体
レーザ媒質3の励起光入射端面であり、励起光2に対し
ては無反射、レーザ光4に対しては全反射となるような
コーティングが形成されている。33は固体レーザ媒質
3の端面であり、励起光2に対しては高反射、レーザ光
4に対しては無反射となるようなコーティングが形成さ
れている。5は部分反射ミラーである。
【0004】つぎに、上記構成の動作について説明す
る。励起光2は固体レーザ媒質3の励起光入射端面32
から入射する。固体レーザ媒質3の上下面31で内部反
射を繰り返し、固体レーザ媒質3内に閉じ込められたま
ま吸収され、有効にこれを励起する。半導体レーザ活性
層の垂直方向に広がる光を上下面31で反射させること
により、固体レーザ媒質3内の光励起領域は垂直方向平
行方向ともに0.5mm程度となる。励起光入射端面3
2と部分反射ミラー5の間で安定形共振器が構成され、
たとえば、励起光入射端面32では、平面、部分反射ミ
ラー5の曲率半径2500mm、共振器長10mmの場
合、基本モード(ガウスモード)のビーム直径約0.3
5mmのビームが発振する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体励起光固
体レーザは以上のように構成されているので、発振ビー
ムの偏光が一定に定まらず、たとえば、共振器内に波長
変換素子を挿入して第2高調波を発生させる場合に偏光
制御素子を入れる必要があるなどの不都合があった。
【0006】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、固体レーザ媒質の形状によって発振ビー
ムの偏光制御をおこなう半導体励起レーザを提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1の発明では、励起光を発生する半導体レー
ザと、断面が励起光の広がりに対して十分に小さい固体
レーザ媒質と、この固体レーザ媒質からレーザ光を出射
させるためのレーザ共振器構造とから構成される半導体
励起固体レーザにおいて、上記固体レーザ媒質のレーザ
光軸上に当たる端面が、発振するレーザ光軸に対してブ
リュースター角をなすように形成されていることを特徴
としている。
【0008】請求項2の発明では、請求項1の半導体励
起固体レーザにおけるレーザ光軸と励起光軸がほぼ同軸
となるような構成としている。
【0009】請求項3の発明では、請求項2の半導体励
起固体レーザにおける固体レーザ媒質の励起光入射端面
がレーザ光に対し垂直をなし、かつ全反射コーティング
をほどこしており、さらに、レーザ光がレーザ媒質内で
直進するような構成としている。
【0010】請求項4の発明では、請求項2の半導体励
起固体レーザにおける固体レーザ媒質の励起光入射端面
が、レーザ光に対し垂直をなし、かつ全反射コーティン
グを施しており、さらに、レーザ光がレーザ媒質内で固
体レーザ媒質側面での全反射を利用してジグザグに進行
するような構成としている。
【0011】請求項5の発明では、請求項4の半導体励
起固体レーザにおける固体レーザ媒質の励起光入射端面
が励起光の波長において励起光軸に対しブリュースター
角をなすような構成としている。
【0012】請求項6の発明では、請求項1記載の半導
体励起固体レーザにおけるレーザ光軸と励起光軸がほぼ
垂直となるような構成としている。
【0013】請求項7の発明では、請求項1記載の半導
体励起固体レーザにおける共振器内に高調波発生素子を
具備した構成としている。
【0014】請求項8の発明では、請求項7の半導体励
起固体レーザにおける高調波発生素子の端面がレーザ光
軸に対しブリュースター角をなすような構成としてい
る。
【0015】請求項9の発明では、請求項7の半導体励
起固体レーザにおける高調波発生素子がレーザ光に対し
1/2波長板となるように高調波発生素子の長さ、温度
を調整したものである。
【0016】
【作用】この請求項1〜9の発明に共通していえること
は、固体レーザ媒質端面がブリュースター角をなしてい
るため、発振しうるビームのうち、レーザ光軸と端面の
法線からなる平面に平行な方向の偏光成分の端面透過率
が最大となり、この方向の偏光が選択的に発振する。な
お、請求項2〜9の発明は上記作用に加え、以下の実施
例で示す付随的な作用を奏する。
【0017】
【実施例】実施例1 以下、この発明の一実施例を図にもとづいて説明する。
図1はこの発明の一実施例による半導体励起固体レーザ
を示し、同図(A)は平面構成図、同図(B)は側面断
面図である。
【0018】これらの図において、1は励起光を発生す
る半導体レーザ、2は励起光、3は固体レーザ媒質で、
たとえば、長さ5mm、幅2mm、厚さ0.5mmの矩
形断面のNd:YAG(Y3-X NdX AI512)結
晶、32は固体レーザ媒質3の励起光入射端面であっ
て、励起光2に対しては無反射、レーザ光4に対しては
全反射となるようなコーティングが形成されている。4
は固体レーザ媒質3から出力されるレーザ光、5は部分
反射ミラー、6は筺体である。
【0019】33は固体レーザ媒質3の励起光入射の反
対側の端面で、レーザ光4に対し、幅方向にブリュース
ター角をなすように切断、研磨されており、コーティン
グはされていない。Nd:YAGの場合、屈折率は約
1.83であり、これより、端面33の法線とレーザ媒
質内のレーザ光4の光軸とのなす角は、 θ=tan-1(1/1.83 )=28.7(degree) となる。
【0020】つぎに、上記構成の動作について説明す
る。励起光2は固体レーザ媒質3の励起光入射端面32
から入射する。固体レーザ媒質3の上下面31で内部反
射を繰り返し、固体レーザ媒質3内に閉じ込められたま
ま吸収され、有効にこれを励起する。レーザ光4は固体
レーザ媒質3内では励起光入射端面32に対して垂直に
直進するが、レーザ媒質端面33で屈折し、空気中では
固体レーザ媒質3内のレーザ光4の光軸に対し、32.
6°の角度をなす直線状となる。励起光入射端面32と
部分反射ミラー5の間で安定形共振器が構成される。
【0021】レーザ光4は固体レーザ媒質3の幅方向の
偏光成分が端面33のブリュースター角のために全透過
となり、端面での損失がなく、効率よく発振する。一
方、厚み方向の偏光成分は20%以上の反射率をもつた
め、発振が抑制される。この結果、他の光学部品を挿入
することなく発振するレーザ光4を固体レーザ媒質3の
幅方向の直線偏光とすることができる。この際、レーザ
光4は励起光入射端面32に必ず、垂直になるため、ブ
リュースター角を保つための角度調整機構は不要であ
る。
【0022】実施例2 図2はこの発明の第2の実施例を示す平面構成図であ
る。同図において、固体レーザ媒質側面34の全反射を
利用してレーザ光をジグザグに進行させる例を示す。こ
の構成では、全反射の角度を選ぶことにより、図に示す
ように、レーザ光4の光軸を空気中で固体レーザ媒質3
の側面と平行になるように設定することができる。ま
た、ジグザグ光路をとるため、実質的な光路長が長くな
り、固体レーザ媒質3の長さを短く設定することができ
る利点がある。
【0023】実施例3 図3はこの発明の第3の実施例を示す平面構成図であ
る。同図において、固体レーザ媒質3の励起光入射端面
32を励起光の光軸に対しブリュースター角をなし、反
対側の端面33をレーザ光4の光軸に対し、ブリュース
ター角をなすような形状にした例を示す。この構成で
は、励起光2の励起光入射端面からの反射光が半導体レ
ーザ1の動作に影響を及ぼすことが避けられ、より安定
な動作のレーザを得ることができる。
【0024】実施例4 図4はこの発明の第4の実施例を示す平面構成図であ
る。同図には、共振器ミラーの反射面を固体レーザ媒質
3の反対側とし、共振器ミラーの固体レーザ媒質3側の
端面51を斜めに切断してレーザ光4の光軸が全体とし
てほぼ直線上に沿うように配置した例を示す。共振器ミ
ラーのもう一方の端面52は部分反射のコーティングが
形成され、固体レーザ媒質3の励起光入射端面32とと
もに共振器を構成している。このような構成を採用する
ことにより、共振器ミラーと固体レーザ媒質の励起光入
射側端面が平行となり、発振器の組立が容易になる。
【0025】実施例5 図5はこの発明の第5の実施例を示し、同図(A)は平
面構成図、同図(B)は結晶軸方向の説明図である。こ
の実施例のものは、2つの固体レーザ媒質を配置してレ
ーザ光4が直線上に沿うように構成したものである。付
加した固体レーザ媒質7の一方の端面71はレーザ光4
に対しブリュースター角をなし、他方の端面72はレー
ザ光4に対し垂直であり、無反射コーティングがなされ
ている。このような構成を採用することにより、共振器
ミラーと固体レーザ媒質の励起光入射側端面が平行とな
り、発振器の組立が容易になる。
【0026】実施例6 図6はこの発明の第6の実施例を示す平面構成図であ
る。同図(A)は共振器内に高調波発生素子8を導入
し、効率のよい第2の高調波発生をおこなう半導体励起
固体レーザの例である。高調波発生素子8の両端面はレ
ーザ光4に対し、無反射のコーティングが形成されてい
る。たとえば、固体レーザ媒質3として、Nd:YAG
を用い、高調波発生素子8としてタイプIIの位相整合を
とるKTP(KTiOP04)を用いると、共振器内のレーザ光
の偏光方向がKTPのc軸に対して45°の場合に第2
高調波の発生効率が最大になることが知られている。し
たがって、図6(B)に示すように、KTPのc軸を固
体レーザ媒質の側面に対し、45°をなすように配置す
れば非常に簡単な構成で効率のよい第2高調波を発生す
る半導体励起固体レーザを得ることができる。
【0027】実施例7 図7はこの発明の第7の実施例を示す平面構成図であ
り、実施例6の高調波発生素子8に温度調節器9を付加
した例である。タイプIIの第2高調波発生をおこなうと
き、高調波発生素子8内でレーザ光4の偏光が回転し、
楕円偏光となって共振器内での損失が増大するという不
都合がある。
【0028】この実施例では、この不都合を解消するた
めのもので、高調波発生素子8の温度を調整することに
より、結晶内のc軸に水平な偏光に対する光路長さとc
軸に垂直な偏光に対する光路長の差をレーザ光基本波の
波長の(n+1/2)倍としている。すなわち、高調波
発生素子がレーザ光基本波に対して1/2波長波となっ
ている。この構成により、レーザ光基本波は高調波発生
素子を往復した際に、元の偏光を保存するので、ブリュ
ースター角での損失をこうむることなく、効率のよい第
2高調波発生をおこなうことができる。
【0029】実施例8 図8は、この発明の第8の実施例を示す側面断面図であ
る。同図に示す実施例8では、実施例5で示した高調波
発生素子8の端面81がレーザ光4に対し、ブリュース
ター角をなすように構成した実施例である。このような
構成を採用することにより、共振器ミラーと固体レーザ
媒質の励起光入射側端面が平行となり、発振器の組立が
容易になる。また、端面81の無反射コーテンィグは省
略することができる。
【0030】実施例9 図9はこの発明の第9の実施例を示す平面構成図であ
る。上記実施例では、幅方向にブリュースター角となる
ように固体レーザ媒質端面を形成したが、図9に示す実
施例9のように、厚み方向にブリュースター角となるよ
うにしてもよい。
【0031】実施例10 以上の実施例では、半導体レーザ1の励起光2とレーザ
光4の光軸が一致している、いわゆる端面励起型につい
て示したが、図10で示すように、励起光2とレーザ光
4の光軸が直交している側面励起型にも適用することが
でき、同様の効果を奏する。この実施例10では、固体
レーザ媒質3の側面34に励起光2に対する無反射コー
ティングが形成されている。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、レーザ媒質端面をレーザ光軸に対しブリュースター
角をなすように構成したので、他の偏光制御素子を加え
ることなく、直線偏光の発振ビームを効率よく得ること
ができる効果がある。また,部品点数が少なくなり、ブ
リュースター角を保つための角度調整機構が不要である
ため、装置の組立も容易となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例による半導体励起固体
レーザを示す平面構成図および側面断面図である。
【図2】この発明の第2の実施例を示す平面構成図であ
る。
【図3】この発明の第3の実施例を示す平面構成図であ
る。
【図4】この発明の第4の実施例を示す平面構成図であ
る。
【図5】この発明の第5の実施例を示す平面構成図およ
び結晶軸方向の説明図である。
【図6】この発明の第6の実施例を示す平面構成図であ
る。
【図7】この発明の第7の実施例を示す平面構成図であ
る。
【図8】この発明の第8の実施例を示す側面断面図であ
る。
【図9】この発明の第9の実施例を示す平面構成図であ
る。
【図10】この発明の第10の実施例を示す平面構成図
である。
【図11】従来の半導体固体レーザを示す平面図および
側面断面図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザ 2 励起光 3 固体レーザ媒質 32 励起光入射端面 33 励起光入射の反対側の端面 4 レーザ光 5 部分反射ミラー 6 筺体
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年11月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】図11は、たとえば、レーザ研究第18
巻第8号(1990)P622−627に示された小さ
な断面のレーザ媒質にLDを近接配置する半導体励起固
体レーザを示しており、同図(A)は平面構成図、同図
(B)は側面断面図である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】つぎに、上記構成の動作について説明す
る。励起光2は固体レーザ媒質3の励起光入射端面32
から入射する。固体レーザ媒質3の上下面31で内部反
射を繰り返し、固体レーザ媒質3内に閉じ込められたま
ま吸収され、有効にこれを励起する。半導体レーザ活性
層の垂直方向に広がる光を上下面31で反射させること
により、固体レーザ媒質3内の光励起領域は垂直方向平
行方向ともに0.5mm程度となる。励起光入射端面3
2と部分反射ミラー5の間で安定形共振器が構成され、
たとえば、励起光入射端面32では、平面、部分反射ミ
ラー5の曲率半径1000mm、共振器長10mmの場
合、基本モード(ガウスモード)のビーム直径約0.3
5mmのビームが発振する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】実施例5 図5はこの発明の第5の実施例を示す平面構成図であ
る。この実施例のものは、2つの固体レーザ媒質を配置
してレーザ光4が直線上に沿うように構成したものであ
る。付加した固体レーザ媒質7の一方の端面71はレー
ザ光4に対しブリュースター角をなし、他方の端面72
はレーザ光4に対し垂直であり、無反射コーティングが
なされている。このような構成を採用することにより、
共振器ミラーと固体レーザ媒質の励起光入射側端面が平
行となり、発振器の組立が容易になる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】実施例6 図6はこの発明の第6の実施例を示し、同図(A)は平
面構成図、同図(B)は結晶軸方向の説明図である。同
図(A)は共振器内に高調波発生素子8を導入し、効率
のよい第2の高調波発生をおこなう半導体励起固体レー
ザの例である。高調波発生素子8の両端面はレーザ光4
に対し、無反射のコーティングが形成されている。たと
えば、固体レーザ媒質3として、Nd:YAGを用い、
高調波発生素子8としてタイプIIの位相整合をとるKT
P(KTiOP04)を用いると、共振器内のレーザ光の偏光方
向がKTPのc軸に対して45°の場合に第2高調波の
発生効率が最大になることが知られている。したがっ
て、図6(B)に示すように、KTPのc軸を固体レー
ザ媒質の側面に対し、45°をなすように配置すれば非
常に簡単な構成で効率のよい第2高調波を発生する半導
体励起固体レーザを得ることができる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例による半導体励起固体
レーザを示す平面構成図および側面断面図である。
【図2】この発明の第2の実施例を示す平面構成図であ
る。
【図3】この発明の第3の実施例を示す平面構成図であ
る。
【図4】この発明の第4の実施例を示す平面構成図であ
る。
【図5】この発明の第5の実施例を示す平面構成図で
る。
【図6】この発明の第6の実施例を示す平面構成図およ
び結晶軸方向の説明図である。
【図7】この発明の第7の実施例を示す平面構成図であ
る。
【図8】この発明の第8の実施例を示す側面断面図であ
る。
【図9】この発明の第9の実施例を示す平面構成図であ
る。
【図10】この発明の第10の実施例を示す平面構成図
である。
【図11】従来の半導体固体レーザを示す平面図および
側面断面図である。
【符号の説明】 1 半導体レーザ 2 励起光 3 固体レーザ媒質 32 励起光入射端面 33 励起光入射の反対側の端面 4 レーザ光 5 部分反射ミラー 6 筐体

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 励起光を発生する半導体レーザと、断面
    が励起光の広がりに対して十分に小さい固体レーザ媒質
    と、この固体レーザ媒質からレーザ光を出射させるため
    のレーザ共振器構造とから構成される半導体励起固体レ
    ーザにおいて、上記固体レーザ媒質のレーザ光軸上に当
    たる端面が、発振するレーザ光軸に対してブリュースタ
    ー角をなすように形成されていることを特徴とする半導
    体励起固体レーザ。
  2. 【請求項2】 レーザ光軸と励起光軸がほぼ同軸となる
    請求項1記載の半導体励起固体レーザ。
  3. 【請求項3】 固体レーザ媒質の励起光入射端面が、レ
    ーザ光に対し垂直になし、かつ全反射コーティングがほ
    どこされて、レーザ光が固体レーザ媒質内で直進する請
    求項2記載の半導体励起固体レーザ。
  4. 【請求項4】 固体レーザ媒質の励起光入射端面が、レ
    ーザ光に対し垂直をなし、かつ全反射コーティングをほ
    どこされて、レーザ光が固体レーザ媒質内で固体レーザ
    媒質側面での全反射を利用してジグザグに進行する請求
    項2記載の半導体励起固体レーザ。
  5. 【請求項5】 固体レーザ媒質の励起光入射端面が、励
    起光の波長において励起光軸に対しブリュースター角を
    なす請求項4記載の半導体励起固体レーザ。
  6. 【請求項6】 レーザ光軸と励起光軸がほぼ垂直となる
    請求項1記載の半導体励起固体レーザ。
  7. 【請求項7】 共振器内に高調波発生素子を備えた請求
    項1記載の半導体励起固体レーザ。
  8. 【請求項8】 高調波発生素子の端面がレーザ光軸に対
    しブリュースター角をなす請求項7記載の半導体励起固
    体レーザ。
  9. 【請求項9】 高調波発生素子がレーザ光に対し1/2
    波長板となるように高調波発生素子の長さ、温度を調整
    した請求項7記載の半導体励起固体レーザ。
JP22666691A 1991-09-06 1991-09-06 半導体励起固体レーザ Pending JPH0567824A (ja)

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JP22666691A JPH0567824A (ja) 1991-09-06 1991-09-06 半導体励起固体レーザ
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GB9218740A GB2259603B (en) 1991-09-06 1992-09-04 Diode pumped solid-state laser

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JP22666691A JPH0567824A (ja) 1991-09-06 1991-09-06 半導体励起固体レーザ

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ID=16848758

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