JPH0575190A - レーザーダイオードポンピング固体レーザー - Google Patents
レーザーダイオードポンピング固体レーザーInfo
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- H01S3/163—Solid materials characterised by a crystal matrix
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- H01S3/1673—YVO4 [YVO]
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- Optics & Photonics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体レーザー媒質を半導体レーザーによって
ポンピングし、得られた固体レーザービームを非線形光
学材料により波長変換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、簡単な構成により注入同期を
行なって、単一縦モード化された波長変換波を得る。 【構成】 ポンピング光10を発するレーザーダイオード
11と、固体レーザー媒質であるＹＶＯ4 結晶14との間
に、上記ポンピング光10によってポンピングされて単一
縦モードの注入同期用レーザービーム17を発する注入同
期用ＹＶＯ4 結晶12を配置する。
ポンピングし、得られた固体レーザービームを非線形光
学材料により波長変換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、簡単な構成により注入同期を
行なって、単一縦モード化された波長変換波を得る。 【構成】 ポンピング光10を発するレーザーダイオード
11と、固体レーザー媒質であるＹＶＯ4 結晶14との間
に、上記ポンピング光10によってポンピングされて単一
縦モードの注入同期用レーザービーム17を発する注入同
期用ＹＶＯ4 結晶12を配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は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、非線形光学
材料により固体レーザー発振ビームを波長変換（短波長
化）するとともに、注入同期により単一縦モード発振可
能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。
ピング固体レーザーに関し、特に詳細には、非線形光学
材料により固体レーザー発振ビームを波長変換（短波長
化）するとともに、注入同期により単一縦モード発振可
能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。
【０００２】
【従来の技術】例えば特開昭62-189783 号公報に示され
るように、ネオジウム等の希土類がドーピングされた固
体レーザー媒質を半導体レーザー（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
ング固体レーザーが公知となっている。この種のレーザ
ーダイオードポンピング固体レーザーにおいては、より
短波長のレーザー光を得るために、その共振器内に非線
形光学材料のバルク単結晶を配設して、固体レーザー発
振ビームを第２高調波等に波長変換することも行なわれ
ている。
るように、ネオジウム等の希土類がドーピングされた固
体レーザー媒質を半導体レーザー（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
ング固体レーザーが公知となっている。この種のレーザ
ーダイオードポンピング固体レーザーにおいては、より
短波長のレーザー光を得るために、その共振器内に非線
形光学材料のバルク単結晶を配設して、固体レーザー発
振ビームを第２高調波等に波長変換することも行なわれ
ている。
【０００３】このような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、短波長化されたレーザービー
ムの出力を安定化することが望まれる。しかし従来装置
においては、固体レーザー発振ビームの縦モード競合の
ために、安定した出力が得られないことも多かった。
固体レーザーにおいては、短波長化されたレーザービー
ムの出力を安定化することが望まれる。しかし従来装置
においては、固体レーザー発振ビームの縦モード競合の
ために、安定した出力が得られないことも多かった。
【０００４】そこで従来より、固体レーザーを単一縦モ
ード発振させるために、ポンピング用半導体レーザーと
は別に注入同期用の半導体レーザーを設け、そこから発
せられたレーザービームを注入同期用固体レーザー媒質
に入射させてポンピングし、それにより得られた単一縦
モードのレーザービームを固体レーザー媒質（注入同期
用ではない本来のもの）に入射させることが提案されて
いる。このような構成においては、上記本来の固体レー
ザー媒質において注入同期用レーザービームにより注入
同期が取られ、固体レーザーが単一縦モード発振するよ
うになる。
ード発振させるために、ポンピング用半導体レーザーと
は別に注入同期用の半導体レーザーを設け、そこから発
せられたレーザービームを注入同期用固体レーザー媒質
に入射させてポンピングし、それにより得られた単一縦
モードのレーザービームを固体レーザー媒質（注入同期
用ではない本来のもの）に入射させることが提案されて
いる。このような構成においては、上記本来の固体レー
ザー媒質において注入同期用レーザービームにより注入
同期が取られ、固体レーザーが単一縦モード発振するよ
うになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし上述の構造にお
いては、注入同期用の半導体レーザーや、さらには注入
同期用レーザービームをポンピング光と合波するための
ビームスプリッタ、ミラー等が必要になり、部品点数増
加によるコストアップ、信頼性の低下、組立調整の複雑
化を招くという問題がある。
いては、注入同期用の半導体レーザーや、さらには注入
同期用レーザービームをポンピング光と合波するための
ビームスプリッタ、ミラー等が必要になり、部品点数増
加によるコストアップ、信頼性の低下、組立調整の複雑
化を招くという問題がある。
【０００６】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、安定して単一縦モード発振し、出力が安
定した短波長レーザービームを得ることができる、構成
の簡単なレーザーダイオードポンピング固体レーザーを
提供することを目的とするものである。
たものであり、安定して単一縦モード発振し、出力が安
定した短波長レーザービームを得ることができる、構成
の簡単なレーザーダイオードポンピング固体レーザーを
提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーは、前述したように固
体レーザー発振ビームを非線形光学材料によって波長変
換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、固体レーザー媒質と半導体レーザとの間に、該半
導体レーザーによってポンピングされ、単一縦モードの
注入同期用固体レーザー発振ビームを上記固体レーザー
媒質に入射させる注入同期用固体レーザー媒質が配設さ
れたことを特徴とするものである。
イオードポンピング固体レーザーは、前述したように固
体レーザー発振ビームを非線形光学材料によって波長変
換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、固体レーザー媒質と半導体レーザとの間に、該半
導体レーザーによってポンピングされ、単一縦モードの
注入同期用固体レーザー発振ビームを上記固体レーザー
媒質に入射させる注入同期用固体レーザー媒質が配設さ
れたことを特徴とするものである。
【０００８】
【作用および発明の効果】上記のようにして固体レーザ
ー媒質に単一縦モードの注入同期用レーザービームを入
射させれば、それに同期させて固体レーザーを単一縦モ
ード発振させることができる。こうして固体レーザーが
単一縦モード発振すれば、縦モード競合がなくなり、安
定した出力の波長変換波を取り出すことができる。
ー媒質に単一縦モードの注入同期用レーザービームを入
射させれば、それに同期させて固体レーザーを単一縦モ
ード発振させることができる。こうして固体レーザーが
単一縦モード発振すれば、縦モード競合がなくなり、安
定した出力の波長変換波を取り出すことができる。
【０００９】そして上記の構成においては、注入同期用
の半導体レーザーとして、本来の固体レーザー媒質ポン
ピング用の半導体レーザーを兼用しているから、注入同
期用レーザービームがポンピング光と同じ光路を辿って
固体レーザー媒質に入射する。したがって、この注入同
期用レーザービームをポンピング光と合波させるための
光学素子が不要となり、半導体レーザーが１個で済むこ
と相まって、装置構成が非常に簡単なものとなる。それ
により、装置のコストダウン、信頼性の向上、組立調整
の容易化が実現される。
の半導体レーザーとして、本来の固体レーザー媒質ポン
ピング用の半導体レーザーを兼用しているから、注入同
期用レーザービームがポンピング光と同じ光路を辿って
固体レーザー媒質に入射する。したがって、この注入同
期用レーザービームをポンピング光と合波させるための
光学素子が不要となり、半導体レーザーが１個で済むこ
と相まって、装置構成が非常に簡単なものとなる。それ
により、装置のコストダウン、信頼性の向上、組立調整
の容易化が実現される。
【００１０】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１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を発するレ
ーザーダイオード11と、このレーザーダイオード11に直
接接合された注入同期固体レーザー媒質としてのＹＶＯ
4 結晶12と、レーザービーム10を集光、収束させる集光
レンズ13と、この集光レンズ13によるレーザービーム10
の収束位置に配された本来の固体レーザー媒質としての
ＹＶＯ4 結晶14と、曲率半径50ｍｍの凹面とされた一端
面15ａがＹＶＯ4 結晶14に対向するように配された共振
器ミラー15と、この共振器ミラー15およびＹＶＯ4 結晶
14との間に配されたＫＴＰ結晶16とを有する。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。
詳細に説明する。図１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を発するレ
ーザーダイオード11と、このレーザーダイオード11に直
接接合された注入同期固体レーザー媒質としてのＹＶＯ
4 結晶12と、レーザービーム10を集光、収束させる集光
レンズ13と、この集光レンズ13によるレーザービーム10
の収束位置に配された本来の固体レーザー媒質としての
ＹＶＯ4 結晶14と、曲率半径50ｍｍの凹面とされた一端
面15ａがＹＶＯ4 結晶14に対向するように配された共振
器ミラー15と、この共振器ミラー15およびＹＶＯ4 結晶
14との間に配されたＫＴＰ結晶16とを有する。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。
【００１１】上記の注入同期用ＹＶＯ4 結晶12はＮｄが
１ａｔ％ドーピングされたもので、厚さ0.1 ｍｍに形成
されている。他方のＹＶＯ4 結晶14はＮｄが２ａｔ％ド
ーピングされたもので、厚さ１ｍｍに形成されている。
１ａｔ％ドーピングされたもので、厚さ0.1 ｍｍに形成
されている。他方のＹＶＯ4 結晶14はＮｄが２ａｔ％ド
ーピングされたもので、厚さ１ｍｍに形成されている。
【００１２】レーザーダイオード11としては、波長λ1
＝809 ｎｍのレーザービーム10を発するものが用いられ
ている。このレーザービーム10は注入同期用ＹＶＯ4 結
晶12に入射するとともに、一部はそこを透過し、集光レ
ンズ13によって集光されてＹＶＯ4 結晶14に入射する。
注入同期用ＹＶＯ4 結晶12はこのレーザービーム10によ
ってポンピングされて、波長λ2 ＝1064ｎｍの単一縦モ
ードの注入同期用レーザービーム17を発する。またＹＶ
Ｏ4 結晶14もレーザービーム10によってポンピングされ
て、波長λ2 ＝1064ｎｍのレーザービーム18を発する。
非線形光学材料であるＫＴＰ結晶16は、このレーザービ
ーム18を波長λ3 ＝λ2 ／２＝532 ｎｍの緑色の第２高
調波19に波長変換する。
＝809 ｎｍのレーザービーム10を発するものが用いられ
ている。このレーザービーム10は注入同期用ＹＶＯ4 結
晶12に入射するとともに、一部はそこを透過し、集光レ
ンズ13によって集光されてＹＶＯ4 結晶14に入射する。
注入同期用ＹＶＯ4 結晶12はこのレーザービーム10によ
ってポンピングされて、波長λ2 ＝1064ｎｍの単一縦モ
ードの注入同期用レーザービーム17を発する。またＹＶ
Ｏ4 結晶14もレーザービーム10によってポンピングされ
て、波長λ2 ＝1064ｎｍのレーザービーム18を発する。
非線形光学材料であるＫＴＰ結晶16は、このレーザービ
ーム18を波長λ3 ＝λ2 ／２＝532 ｎｍの緑色の第２高
調波19に波長変換する。
【００１３】ここで、注入同期用ＹＶＯ4 結晶12の端面
12ａ、12b にはそれぞれコーティング20、21が、ＹＶＯ
4 結晶14の一方の端面にはコーティング22が、またＫＴ
Ｐ結晶16の端面16ａ、16ｂにはそれぞれコーティング2
3、24が、そして共振器ミラー15の端面15ａにはコーテ
ィング25が施されている。これらのコーティング20、2
1、22、23、24および25の、波長λ1 ＝809 ｎｍ、λ2
＝1064ｎｍ、λ3 ＝532 ｎｍに対する特性は、下記の通
りである。なおＡＲは無反射（透過率99％以上）、ＨＲ
は高反射（反射率99.9％以上）を示す。 λ1 ＝809 ｎｍ λ2 ＝1064ｎｍ λ3 ＝532 ｎｍ コーティング20 ＡＲ ＨＲ − コーティング21 ＡＲ ５％透過 − コーティング22 ＡＲ ＨＲ ＨＲ コーティング23 − ＡＲ ＡＲ コーティング24 − ＡＲ ＡＲ コーティング25 − ＨＲ ＡＲ 上記のようなコーティング22および25が施されているた
めに、基本波であるレーザービーム18は端面14ａと15ａ
との間で共振する。このようにレーザービーム18は共振
している状態でＫＴＰ結晶16に入射するので、そこに十
分良好に吸収され、それにより高い波長変換効率が実現
される。本実施例では、半導体レーザー出力が500 ｍＷ
のときに、50ｍＷの第２高調波19が得られる。
12ａ、12b にはそれぞれコーティング20、21が、ＹＶＯ
4 結晶14の一方の端面にはコーティング22が、またＫＴ
Ｐ結晶16の端面16ａ、16ｂにはそれぞれコーティング2
3、24が、そして共振器ミラー15の端面15ａにはコーテ
ィング25が施されている。これらのコーティング20、2
1、22、23、24および25の、波長λ1 ＝809 ｎｍ、λ2
＝1064ｎｍ、λ3 ＝532 ｎｍに対する特性は、下記の通
りである。なおＡＲは無反射（透過率99％以上）、ＨＲ
は高反射（反射率99.9％以上）を示す。 λ1 ＝809 ｎｍ λ2 ＝1064ｎｍ λ3 ＝532 ｎｍ コーティング20 ＡＲ ＨＲ − コーティング21 ＡＲ ５％透過 − コーティング22 ＡＲ ＨＲ ＨＲ コーティング23 − ＡＲ ＡＲ コーティング24 − ＡＲ ＡＲ コーティング25 − ＨＲ ＡＲ 上記のようなコーティング22および25が施されているた
めに、基本波であるレーザービーム18は端面14ａと15ａ
との間で共振する。このようにレーザービーム18は共振
している状態でＫＴＰ結晶16に入射するので、そこに十
分良好に吸収され、それにより高い波長変換効率が実現
される。本実施例では、半導体レーザー出力が500 ｍＷ
のときに、50ｍＷの第２高調波19が得られる。
【００１４】なお、上記のように共振器ミラー15とＹＶ
Ｏ4 結晶14とによって構成されるレーザービーム18用の
共振器の長さは、本例の場合10ｍｍである。またＫＴＰ
結晶16は、光軸に垂直な断面のサイズが３×３ｍｍで、
長さが５ｍｍに形成されている。
Ｏ4 結晶14とによって構成されるレーザービーム18用の
共振器の長さは、本例の場合10ｍｍである。またＫＴＰ
結晶16は、光軸に垂直な断面のサイズが３×３ｍｍで、
長さが５ｍｍに形成されている。
【００１５】次に注入同期について説明する。注入同期
用ＹＶＯ4 結晶12に入射したレーザービーム10の一部
は、前述の通りのコーティング20、21が施されている端
面12ａ、12ｂ間で共振し、該結晶12に良好に吸収され
る。このレーザービーム10によってポンピングされて注
入同期用ＹＶＯ4 結晶12が発する注入同期用レーザービ
ーム17は、該結晶12が厚さ0.1 ｍｍと極めて薄く形成さ
れていることにより、単一縦モードのものとなる。上述
したレーザービーム18用の共振器内には、この単一縦モ
ードの注入同期用レーザービーム17が注入されるので、
レーザービーム18はそれに同期して単一縦モード発振す
るようになる。こうしてレーザービーム18が単一縦モー
ド化されれば、第二高調波19も単一縦モード化され、そ
のモードホップや、モード競合によるノイズ発生が防止
され得る。
用ＹＶＯ4 結晶12に入射したレーザービーム10の一部
は、前述の通りのコーティング20、21が施されている端
面12ａ、12ｂ間で共振し、該結晶12に良好に吸収され
る。このレーザービーム10によってポンピングされて注
入同期用ＹＶＯ4 結晶12が発する注入同期用レーザービ
ーム17は、該結晶12が厚さ0.1 ｍｍと極めて薄く形成さ
れていることにより、単一縦モードのものとなる。上述
したレーザービーム18用の共振器内には、この単一縦モ
ードの注入同期用レーザービーム17が注入されるので、
レーザービーム18はそれに同期して単一縦モード発振す
るようになる。こうしてレーザービーム18が単一縦モー
ド化されれば、第二高調波19も単一縦モード化され、そ
のモードホップや、モード競合によるノイズ発生が防止
され得る。
【００１６】次に、図２を参照して本発明の第２実施例
について説明する。なおこの図２において、図１中のも
のと同等の要素については同番号を付してあり、それら
についての重複した説明は省略する。
について説明する。なおこの図２において、図１中のも
のと同等の要素については同番号を付してあり、それら
についての重複した説明は省略する。
【００１７】この第２実施例においては、第１実施例で
用いられたＹＶＯ4結晶12、14に代えてそれぞれＹＡＧ
結晶31、32が用いられ、また非線形光学材料としてはＫ
ＴＰ結晶16に代えてＫＮｂＯ3 結晶33が用いられてい
る。またポンピング源としては、波長λ1 ＝808 ｎｍの
レーザービーム35を発するレーザーダイオード30が用い
られている。
用いられたＹＶＯ4結晶12、14に代えてそれぞれＹＡＧ
結晶31、32が用いられ、また非線形光学材料としてはＫ
ＴＰ結晶16に代えてＫＮｂＯ3 結晶33が用いられてい
る。またポンピング源としては、波長λ1 ＝808 ｎｍの
レーザービーム35を発するレーザーダイオード30が用い
られている。
【００１８】この第２実施例においても、固体レーザー
の発振、その発振ビームの第２高調波への変換、および
注入同期は、第１実施例におけるのと同様にしてなされ
る。すなわち、注入同期用ＹＡＧ結晶31およびＹＡＧ結
晶32は、レーザービーム35によってポンピングされて、
波長λ2 ＝946 ｎｍのレーザービーム36、37を発する。
そして単一縦モードの注入同期レーザービーム36によっ
て注入同期がなされて、レーザービーム37が単一縦モー
ド化される。この基本波としてのレーザービーム37は、
ＫＮｂＯ3 結晶33により波長λ3 ＝λ2 ／２＝473 ｎｍ
の青色の第２高調波38に変換される。
の発振、その発振ビームの第２高調波への変換、および
注入同期は、第１実施例におけるのと同様にしてなされ
る。すなわち、注入同期用ＹＡＧ結晶31およびＹＡＧ結
晶32は、レーザービーム35によってポンピングされて、
波長λ2 ＝946 ｎｍのレーザービーム36、37を発する。
そして単一縦モードの注入同期レーザービーム36によっ
て注入同期がなされて、レーザービーム37が単一縦モー
ド化される。この基本波としてのレーザービーム37は、
ＫＮｂＯ3 結晶33により波長λ3 ＝λ2 ／２＝473 ｎｍ
の青色の第２高調波38に変換される。
【００１９】なお、注入同期用ＹＡＧ結晶31の端面31
ａ、31ｂに施されたコーティング40、41、ＹＡＧ結晶32
の端面32ａに施されたコーティング42、ＫＮｂＯ3 結晶
33の端面33ａ、33ｂに施されたコーティング43、44およ
び共振器ミラー15の端面15ａに施されたコーティング45
の、波長λ1 ＝808 ｎｍ、λ2 ＝946 ｎｍ、λ3 ＝473
ｎｍに対する特性は、下記の通りである。
ａ、31ｂに施されたコーティング40、41、ＹＡＧ結晶32
の端面32ａに施されたコーティング42、ＫＮｂＯ3 結晶
33の端面33ａ、33ｂに施されたコーティング43、44およ
び共振器ミラー15の端面15ａに施されたコーティング45
の、波長λ1 ＝808 ｎｍ、λ2 ＝946 ｎｍ、λ3 ＝473
ｎｍに対する特性は、下記の通りである。
【００２０】 λ1 ＝808 ｎｍ λ2 ＝946 ｎｍ λ3 ＝473 ｎｍ コーティング40 ＡＲ ＨＲ − コーティング41 ＡＲ ５％透過 − コーティング42 ＡＲ ＨＲ ＨＲ コーティング43 − ＡＲ ＡＲ コーティング44 − ＡＲ ＡＲ コーティング45 − ＨＲ ＡＲ なお、本発明において用いられる固体レーザー媒質およ
び非線形光学材料は、以上説明した２つの実施例のもの
に限られないことは勿論である。また本発明のレーザー
ダイオードポンピング固体レーザーは、固体レーザー発
振ビームを第２高調波以外に波長変換するように構成す
ることも可能である。
び非線形光学材料は、以上説明した２つの実施例のもの
に限られないことは勿論である。また本発明のレーザー
ダイオードポンピング固体レーザーは、固体レーザー発
振ビームを第２高調波以外に波長変換するように構成す
ることも可能である。
【図１】本発明の第１実施例装置の側面図
【図２】本発明の第２実施例装置の側面図
10、35 レーザービーム（ポンピング光） 11、30 レーザーダイオード 12 注入同期用ＹＶＯ4 結晶 14 ＹＶＯ4 結晶 15 共振器ミラー 16 ＫＴＰ結晶 17、36 注入同期用レーザービーム 18、37 固体レーザー発振ビーム（基本波） 19、38 第２高調波 20、21、22、23、24、25、40、41、42、43、44、45
コーティング 31 注入同期用ＹＡＧ結晶 32 ＹＡＧ結晶 33 ＫＮｂＯ3 結晶
コーティング 31 注入同期用ＹＡＧ結晶 32 ＹＡＧ結晶 33 ＫＮｂＯ3 結晶
Claims (1)
- 【請求項１】 ネオジウム等の希土類がドーピングされ
た固体レーザー媒質を半導体レーザーによってポンピン
グし、得られた固体レーザー発振ビームを非線形光学材
料によって波長変換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、 前記固体レーザー媒質と半導体レーザとの間に、該半導
体レーザーによってポンピングされ、単一縦モードの注
入同期用固体レーザー発振ビームを前記固体レーザー媒
質に入射させる注入同期用固体レーザー媒質が配設され
た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。
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|---|---|---|---|
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| US07/937,970 US5343485A (en) | 1991-09-11 | 1992-09-01 | Laser diode pumped solid state laser |
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|---|---|---|---|
| JP3231739A JP2654726B2 (ja) | 1991-09-11 | 1991-09-11 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
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| JP2654726B2 JP2654726B2 (ja) | 1997-09-17 |
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- 1991-09-11 JP JP3231739A patent/JP2654726B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1992
- 1992-09-01 US US07/937,970 patent/US5343485A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5343485A (en) | 1994-08-30 |
| JP2654726B2 (ja) | 1997-09-17 |
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