JPH0582871A - レーザーダイオード励起固体レーザー増幅器 - Google Patents
レーザーダイオード励起固体レーザー増幅器Info
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- JPH0582871A JPH0582871A JP23991091A JP23991091A JPH0582871A JP H0582871 A JPH0582871 A JP H0582871A JP 23991091 A JP23991091 A JP 23991091A JP 23991091 A JP23991091 A JP 23991091A JP H0582871 A JPH0582871 A JP H0582871A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高出力ＬＤが直線偏光であることを利用して
固体レーザー媒質に対してＬＤ励起光の透過光を１／４
波長板、直線偏光板により反射させて媒質内を２度必ら
ず通過させ、励起光の吸収効率を高く保持しつつ利得の
空間分布を均一化して増幅効率を向上させる。 【構成】 固体レーザー増幅器は、レーザーダイオード
（ＬＤ）１、２、コリメータ３、４、直線偏光板５、
６、１／４波長板７、８のそれぞれ各一対を対向配置
し、その中央に固体レーザー媒質９を設け、冷媒１０、
１１で冷却できるように構成されている。各ＬＤ１、２
からの励起光は大部分固体レーザー媒質９で吸収される
が、吸収されなかった励起光は直線偏光板５、６で反射
され媒質内を２度通過し、利得の空間分布が均一化され
る。
固体レーザー媒質に対してＬＤ励起光の透過光を１／４
波長板、直線偏光板により反射させて媒質内を２度必ら
ず通過させ、励起光の吸収効率を高く保持しつつ利得の
空間分布を均一化して増幅効率を向上させる。 【構成】 固体レーザー増幅器は、レーザーダイオード
（ＬＤ）１、２、コリメータ３、４、直線偏光板５、
６、１／４波長板７、８のそれぞれ各一対を対向配置
し、その中央に固体レーザー媒質９を設け、冷媒１０、
１１で冷却できるように構成されている。各ＬＤ１、２
からの励起光は大部分固体レーザー媒質９で吸収される
が、吸収されなかった励起光は直線偏光板５、６で反射
され媒質内を２度通過し、利得の空間分布が均一化され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固体レーザー媒質に
よる均一な光励起を可能とした比較的小さなビーム口径
のレーザーダイオード励起固体レーザー増幅器に関す
る。
よる均一な光励起を可能とした比較的小さなビーム口径
のレーザーダイオード励起固体レーザー増幅器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザー、つまりレーザーダイオ
ード（ＬＤと略記する）を励起光源とする固体レーザー
増幅器は、吸収効率の良い特定波長のレーザー光を固体
レーザー媒質に照射してレーザー光を励起、増幅する、
小型で高効率な増幅器として注目されている。
ード（ＬＤと略記する）を励起光源とする固体レーザー
増幅器は、吸収効率の良い特定波長のレーザー光を固体
レーザー媒質に照射してレーザー光を励起、増幅する、
小型で高効率な増幅器として注目されている。
【０００３】かかる固体レーザー増幅器の励起方式とし
て、固体レーザー媒質の端面を励起する方式（端面励起
方式）と、側面を励起する方式（側面励起方式）とがあ
り、励起光源の配置構成やレーザー光の増幅効率等につ
いてそれぞれの利点を有する。固体レーザー媒質として
は、一般にＮｄ：ＹＶＯ4 、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄガラス
等が用いられる。
て、固体レーザー媒質の端面を励起する方式（端面励起
方式）と、側面を励起する方式（側面励起方式）とがあ
り、励起光源の配置構成やレーザー光の増幅効率等につ
いてそれぞれの利点を有する。固体レーザー媒質として
は、一般にＮｄ：ＹＶＯ4 、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄガラス
等が用いられる。
【０００４】上述した従来のＬＤ励起固体レーザー増幅
器の一例として、米国の学会誌Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ 第５６巻、１９９０年、８０
８頁に記載された側面励起方式のＬＤ励起固体レーザー
増幅器の概略図を図６に示す。１２は励起用のＬＤ、１
３は板状の固体レーザー媒質で、ＬＤ光を無反射で吸収
するようにコーティング（ＡＲコーティング）された面
１４と、ＬＤ光を反射するように銀コーティングされた
面１５を有する。
器の一例として、米国の学会誌Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ 第５６巻、１９９０年、８０
８頁に記載された側面励起方式のＬＤ励起固体レーザー
増幅器の概略図を図６に示す。１２は励起用のＬＤ、１
３は板状の固体レーザー媒質で、ＬＤ光を無反射で吸収
するようにコーティング（ＡＲコーティング）された面
１４と、ＬＤ光を反射するように銀コーティングされた
面１５を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、側面励起方
式の固体レーザー増幅器は励起光源としてのＬＤの配置
構成上有利である等の利点を有するが、ＬＤによる励起
は固体レーザー媒質に対する励起光の共鳴励起を利用す
るものであり、増幅器として高出力を得るためにはレー
ザー媒質内で出来るだけＬＤ励起光を均一に吸収して吸
収効率を高くすることが望ましい。
式の固体レーザー増幅器は励起光源としてのＬＤの配置
構成上有利である等の利点を有するが、ＬＤによる励起
は固体レーザー媒質に対する励起光の共鳴励起を利用す
るものであり、増幅器として高出力を得るためにはレー
ザー媒質内で出来るだけＬＤ励起光を均一に吸収して吸
収効率を高くすることが望ましい。
【０００６】吸収効率を大きくする１つの方法としてレ
ーザー媒質の材料の吸収係数を大きくする方法が従来知
られている。しかし、この方法でＬＤ励起光の吸収効率
を高くとろうとすると利得の空間的均一性が低くなる。
即ち、レーザー媒質の表面では良く吸収されるが、その
厚さの中央部では励起光が十分到達しないため利得は表
面部のみに局部化され深くなるにつれて利得は小さくな
る。従って、利得の空間的不均一が起り、良質なレーザ
ービームの発振又は増幅が得られないという問題があ
る。
ーザー媒質の材料の吸収係数を大きくする方法が従来知
られている。しかし、この方法でＬＤ励起光の吸収効率
を高くとろうとすると利得の空間的均一性が低くなる。
即ち、レーザー媒質の表面では良く吸収されるが、その
厚さの中央部では励起光が十分到達しないため利得は表
面部のみに局部化され深くなるにつれて利得は小さくな
る。従って、利得の空間的不均一が起り、良質なレーザ
ービームの発振又は増幅が得られないという問題があ
る。
【０００７】この発明は、上述した従来の側面励起方式
のＬＤ励起固体レーザー増幅器に伴なう問題点に留意し
て、ＬＤからの励起光が直線偏光であることを利用し固
体レーザー媒質に対してＬＤ励起光の透過光を１／４波
長板、直線偏光板により反射させて媒質内を２度通過さ
せるようにして励起光の吸収効率を高く保持しつつ利得
の空間分布を均一化し増幅効率を向上させ得る固体レー
ザー増幅器を提供することを課題とする。
のＬＤ励起固体レーザー増幅器に伴なう問題点に留意し
て、ＬＤからの励起光が直線偏光であることを利用し固
体レーザー媒質に対してＬＤ励起光の透過光を１／４波
長板、直線偏光板により反射させて媒質内を２度通過さ
せるようにして励起光の吸収効率を高く保持しつつ利得
の空間分布を均一化し増幅効率を向上させ得る固体レー
ザー増幅器を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
としてこの発明は、固体レーザー媒質を挾んでその両側
に液体又は気体の冷媒を保持できる空間部を隔てて１／
４波長板とその所定間隔外側にＰ偏光を透過させＳ偏光
を反射する直線偏光板と、さらにその外側に励起光を射
出するレーザーダイオードの各一対を少なくとも対向配
置し、各レーザーダイオードからの励起光が直線偏光し
ていることを利用して励起光が固体レーザー媒質内を往
復するように構成したレーザーダイオード励起固体レー
ザー増幅器。
としてこの発明は、固体レーザー媒質を挾んでその両側
に液体又は気体の冷媒を保持できる空間部を隔てて１／
４波長板とその所定間隔外側にＰ偏光を透過させＳ偏光
を反射する直線偏光板と、さらにその外側に励起光を射
出するレーザーダイオードの各一対を少なくとも対向配
置し、各レーザーダイオードからの励起光が直線偏光し
ていることを利用して励起光が固体レーザー媒質内を往
復するように構成したレーザーダイオード励起固体レー
ザー増幅器。
【０００９】
【作用】以上のように構成したこの発明では、対向配置
したそれぞれのＬＤからの励起光が直線Ｐ偏光であるこ
とを利用しており、直線偏光板に入射された励起光はそ
のままこれを通過して１／４波長板で円偏光となり固体
レーザー媒質へ進む。
したそれぞれのＬＤからの励起光が直線Ｐ偏光であるこ
とを利用しており、直線偏光板に入射された励起光はそ
のままこれを通過して１／４波長板で円偏光となり固体
レーザー媒質へ進む。
【００１０】固体レーザー媒質では励起光の相当部分が
吸収され、これによって媒質においてレーザー利得が発
生するが、一部は媒質内で吸収されずこれを透過する。
透過した励起光は反射側の１／４波長板へ進み円偏光か
ら直線Ｓ偏光となる。これは２つの１／４波長板を通過
することによってλ／４＋λ／４＝λ／２に相当する位
相の遅れが生ずるからである。
吸収され、これによって媒質においてレーザー利得が発
生するが、一部は媒質内で吸収されずこれを透過する。
透過した励起光は反射側の１／４波長板へ進み円偏光か
ら直線Ｓ偏光となる。これは２つの１／４波長板を通過
することによってλ／４＋λ／４＝λ／２に相当する位
相の遅れが生ずるからである。
【００１１】Ｓ偏光となった励起光は反対側の直線偏光
板で反射され、再び１／４波長板を通過して固体レーザ
ー媒質へ進む。従って透過光は固体レーザー媒質を往復
することとなり殆んどの励起光は媒質に吸収され、吸収
効率を高く保持しつつ利得の空間分布が均一化される。
板で反射され、再び１／４波長板を通過して固体レーザ
ー媒質へ進む。従って透過光は固体レーザー媒質を往復
することとなり殆んどの励起光は媒質に吸収され、吸収
効率を高く保持しつつ利得の空間分布が均一化される。
【００１２】
【実施例】以下この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１３】図１は実施例の固体レーザー増幅器の全体
概略構成図である。１、２は励起用のレーザーダイオー
ド（以下ＬＤと略記する）であり、図示のように互いに
対向配置され、その間に直交した２枚の円柱レンズで構
成されている一対のコリメータ３、４、一対の直線偏光
板５、６、一対の１／４波長板７、８が適宜間隔でそれ
ぞれ設けられ、さらに中央位置に固体レーザー媒質９が
置かれ、その両側の１／４波長板７、８との間の空間部
には冷媒１０、１１が矢印の入口から流入して満たされ
ている。
概略構成図である。１、２は励起用のレーザーダイオー
ド（以下ＬＤと略記する）であり、図示のように互いに
対向配置され、その間に直交した２枚の円柱レンズで構
成されている一対のコリメータ３、４、一対の直線偏光
板５、６、一対の１／４波長板７、８が適宜間隔でそれ
ぞれ設けられ、さらに中央位置に固体レーザー媒質９が
置かれ、その両側の１／４波長板７、８との間の空間部
には冷媒１０、１１が矢印の入口から流入して満たされ
ている。
【００１４】ＬＤ１、２はＰ偏光した出力光を持ち、そ
の励起光を固体レーザー媒質９に照射することにより高
出力のレーザー光を共鳴励起する。ＬＤは量子井戸構造
という極めて狭い部分から発振するため、出力光のＥベ
クトルはこの薄い部分に平行なＰ偏光として出力され
る。
の励起光を固体レーザー媒質９に照射することにより高
出力のレーザー光を共鳴励起する。ＬＤは量子井戸構造
という極めて狭い部分から発振するため、出力光のＥベ
クトルはこの薄い部分に平行なＰ偏光として出力され
る。
【００１５】直線偏光板５、６はＰ偏光を１００％透過
させ、Ｓ偏光を１００％反射するようにポリマーの分子
が一方向に並んだ板で作られている。従って、Ｐ偏光は
良く透過し、それと直交するＳ偏光は良く反射される。
させ、Ｓ偏光を１００％反射するようにポリマーの分子
が一方向に並んだ板で作られている。従って、Ｐ偏光は
良く透過し、それと直交するＳ偏光は良く反射される。
【００１６】固体レーザー媒質９は現在知れているいず
れの材質のものでもよく、例えばＮｄ：ＹＶＯ4 、Ｎ
ｄ：ＹＡＧ、Ｎｄガラス等である。冷媒１０、１１とし
ては、例えば冷たい気体のＮ2 、Ｈｅガスを用いて冷却
する。
れの材質のものでもよく、例えばＮｄ：ＹＶＯ4 、Ｎ
ｄ：ＹＡＧ、Ｎｄガラス等である。冷媒１０、１１とし
ては、例えば冷たい気体のＮ2 、Ｈｅガスを用いて冷却
する。
【００１７】上記のように構成された実施例の固体レー
ザー増幅器の、特にＬＤ１、２による励起光の作用につ
いて説明する。
ザー増幅器の、特にＬＤ１、２による励起光の作用につ
いて説明する。
【００１８】図２に示すように、例えば左側のＬＤ１か
らはＰ偏光した直線偏光の出力光が照射され、この励起
光はコリメータ３でコリメートされた後直線偏光板５を
通過する。そして１／４波長板では位相のずれのために
円偏光となって冷媒１０を通過後固体レーザー媒質９へ
入射する。
らはＰ偏光した直線偏光の出力光が照射され、この励起
光はコリメータ３でコリメートされた後直線偏光板５を
通過する。そして１／４波長板では位相のずれのために
円偏光となって冷媒１０を通過後固体レーザー媒質９へ
入射する。
【００１９】固体レーザー媒質９では入射された励起光
によってレーザー光が励起放射されるが、固体レーザー
媒質９で吸収されなかった円偏光の励起光はこれを通過
して１／４波長板８に入り、ここでＳ偏光となって直線
偏光板６に進む。しかし、直線偏光板６はＳ偏光を１０
０％反射するためここで反射され、再び１／４波長板８
を通過して円偏光となって固体レーザー媒質９へ入射す
る。従って、励起光は固体レーザー媒質９を必らず２度
通過することになる。
によってレーザー光が励起放射されるが、固体レーザー
媒質９で吸収されなかった円偏光の励起光はこれを通過
して１／４波長板８に入り、ここでＳ偏光となって直線
偏光板６に進む。しかし、直線偏光板６はＳ偏光を１０
０％反射するためここで反射され、再び１／４波長板８
を通過して円偏光となって固体レーザー媒質９へ入射す
る。従って、励起光は固体レーザー媒質９を必らず２度
通過することになる。
【００２０】上記作用において、ＬＤ１からのＰ偏光が
１／４波長板８を通過するとＳ偏光となるのは次の理由
にある。即ち、Ｐ偏光した励起光は直線偏光板５はその
まま通過し、１／４波長板７で円偏光となり、次の１／
４波長板８を通ると合計でλ／４＋λ／４＝λ／２に相
当する位相遅れとなるので直交したＳ偏光となるのであ
る。
１／４波長板８を通過するとＳ偏光となるのは次の理由
にある。即ち、Ｐ偏光した励起光は直線偏光板５はその
まま通過し、１／４波長板７で円偏光となり、次の１／
４波長板８を通ると合計でλ／４＋λ／４＝λ／２に相
当する位相遅れとなるので直交したＳ偏光となるのであ
る。
【００２１】以上では左側のＬＤ１からの励起光につい
て説明したが、右側のＬＤ２からの励起光についても構
成が全く対称であるから同様な作用が得られる。
て説明したが、右側のＬＤ２からの励起光についても構
成が全く対称であるから同様な作用が得られる。
【００２２】上記実施例の作用に基づく励起光の固体レ
ーザー媒質における利得の空間分布を計算した結果を図
３に示す。この場合、ＬＤ励起光の吸収効率η（ＬＤ励
起光が固体レーザー媒質によってどれだけ吸収されたか
の１００分率）を９０％（９０％が媒質に吸収され１０
％が吸収されずに透過することを意味する）として計算
した。
ーザー媒質における利得の空間分布を計算した結果を図
３に示す。この場合、ＬＤ励起光の吸収効率η（ＬＤ励
起光が固体レーザー媒質によってどれだけ吸収されたか
の１００分率）を９０％（９０％が媒質に吸収され１０
％が吸収されずに透過することを意味する）として計算
した。
【００２３】又、図において縦軸は媒質表面での最大利
得を１として規格化した利得、横軸は励起光の媒質内進
行位置を媒質の最大厚みで規格化したものであり、０は
厚さ中央、１は右表面、−１は左表面を示す。
得を１として規格化した利得、横軸は励起光の媒質内進
行位置を媒質の最大厚みで規格化したものであり、０は
厚さ中央、１は右表面、−１は左表面を示す。
【００２４】比較のために図６の従来例の利得の空間分
布を図４に示している。計算条件は上記実施例と同じく
η＝９０％とし、縦軸、横軸も同一条件で規格化したも
のである。
布を図４に示している。計算条件は上記実施例と同じく
η＝９０％とし、縦軸、横軸も同一条件で規格化したも
のである。
【００２５】さらにもう１つの比較例として、上記実施
例の直線偏光板５、６と１／４波長板７、８を省略し、
ＬＤ１、２のみを対向配置し、η＝９０％としたときの
利得の空間分布を図５に示す。
例の直線偏光板５、６と１／４波長板７、８を省略し、
ＬＤ１、２のみを対向配置し、η＝９０％としたときの
利得の空間分布を図５に示す。
【００２６】以上の３つの計算結果のグラフを比較すれ
ば、例えば図４の従来例では左側から右側へ媒質の厚さ
が深くなれば利得が大きく減少し、図５のようにＬＤ
１、２のみを対向配置しても媒質の厚さ中央でやはり利
得が大きく減少しているのに対して、図３の実施例では
利得の空間分布が均一化されていることが分る。
ば、例えば図４の従来例では左側から右側へ媒質の厚さ
が深くなれば利得が大きく減少し、図５のようにＬＤ
１、２のみを対向配置しても媒質の厚さ中央でやはり利
得が大きく減少しているのに対して、図３の実施例では
利得の空間分布が均一化されていることが分る。
【００２７】なお、上記実施例はレーザー増幅器の場合
について説明したが、これに光共振器を加えて良質なビ
ームを得ることができる効率のよい発振器として用いて
もよい。
について説明したが、これに光共振器を加えて良質なビ
ームを得ることができる効率のよい発振器として用いて
もよい。
【００２８】
【効果】以上詳細に説明したように、この発明では固体
レーザー媒質を中央に置きその両側に冷媒、１／４波長
板、直線偏光板、ＬＤの各一対を対向配置し、ＬＤから
の励起光が直線Ｐ偏光であることを利用してこれをレー
ザー媒質内を往復させるようにしたから、励起光の吸収
効率を高く保持しつつ均一な利得の空間分布が得られる
こととなり、従って良質のレーザービームを高い効率で
得ることができるという効果がある。
レーザー媒質を中央に置きその両側に冷媒、１／４波長
板、直線偏光板、ＬＤの各一対を対向配置し、ＬＤから
の励起光が直線Ｐ偏光であることを利用してこれをレー
ザー媒質内を往復させるようにしたから、励起光の吸収
効率を高く保持しつつ均一な利得の空間分布が得られる
こととなり、従って良質のレーザービームを高い効率で
得ることができるという効果がある。
【図１】実施例の固体レーザー増幅器の概略構成図
【図２】実施例の固体レーザー増幅器の作用の説明図
【図３】実施例の固体レーザー増幅器の利得の空間分布
図
図
【図４】従来例の固体レーザー増幅器の利得の空間分布
図
図
【図５】比較例の固体レーザー増幅器の利得の空間分布
図
図
【図６】従来例の固体レーザー増幅器の概略構成図
１、２ ＬＤ ３、４ コリメータ ５、６ 直線偏光板 ７、８ １／４波長板 ９ 固体レーザー媒質 １０、１１ 冷媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 信一 大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電 力株式会社内 (72)発明者 村田 瑛二 大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電 力株式会社内 (72)発明者 北田 俊信 大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電 力株式会社内 (72)発明者 山中 千代衛 大阪市西区靭本町１丁目８番４号 財団法 人レーザー技術総合研究所内 (72)発明者 中井 貞雄 茨木市北春日丘３丁目６番45号 (72)発明者 中塚 正大 生駒市緑ケ丘1425番地の78 (72)発明者 山中 正宣 箕面市石丸３丁目25番Ｅ−205号 (72)発明者 内藤 健太 生駒市有里町29番地の15 (72)発明者 小野田 元 東京都豊島区南池袋１丁目20番１号 金門 電気株式会社内 (72)発明者 中里 宏 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 固体レーザー媒質を挾んでその両側に液
体又は気体の冷媒を保持できる空間部を隔てて１／４波
長板とその所定間隔外側にＰ偏光を透過させＳ偏光を反
射する直線偏光板と、さらにその外側に励起光を射出す
るレーザーダイオードの各一対を少なくとも対向配置
し、各レーザーダイオードからの励起光が直線偏光して
いることを利用して励起光が固体レーザー媒質内を往復
するように構成したレーザーダイオード励起固体レーザ
ー増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23991091A JPH0582871A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | レーザーダイオード励起固体レーザー増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23991091A JPH0582871A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | レーザーダイオード励起固体レーザー増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582871A true JPH0582871A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17051673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23991091A Pending JPH0582871A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | レーザーダイオード励起固体レーザー増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582871A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009022633A1 (ja) | 2007-08-10 | 2009-02-19 | Astellas Pharma Inc. | 二環式アシルグアニジン誘導体 |
| WO2023119749A1 (ja) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ媒質ユニット、レーザ増幅装置及びレーザ発振装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01241879A (ja) * | 1988-03-24 | 1989-09-26 | Mitsubishi Electric Corp | 固体レーザ装置 |
| JPH03150888A (ja) * | 1989-10-02 | 1991-06-27 | Amoco Corp | コヒレント光学放射線を発生させる方法及び光ポンピング固体レーザ |
-
1991
- 1991-09-19 JP JP23991091A patent/JPH0582871A/ja active Pending
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| WO2023119749A1 (ja) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ媒質ユニット、レーザ増幅装置及びレーザ発振装置 |
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