JPH06188500A - Ｌｄ励起第二高調波発生固体レーザ装置とその製造方法 - Google Patents
Ｌｄ励起第二高調波発生固体レーザ装置とその製造方法Info
- Publication number
- JPH06188500A JPH06188500A JP34184092A JP34184092A JPH06188500A JP H06188500 A JPH06188500 A JP H06188500A JP 34184092 A JP34184092 A JP 34184092A JP 34184092 A JP34184092 A JP 34184092A JP H06188500 A JPH06188500 A JP H06188500A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基本波のレーザ発振効率が高められＳＨ波の
出力増大が図れるＬＤ励起第二高調波発生固体レーザ装
置とその製造方法を提供すること。 【構成】 ＬＤ１、集光レンズ２、固体レーザ素子３、
ＳＨＧ素子４及び反射鏡５で構成され、固体レーザ素子
３にレーザ共振器の一方を構成する光学薄膜３１を備え
るＬＤ励起グリーンレーザ装置に係り、光学薄膜３１が
｛Ａ・（Ｌ／２）Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／２）｝Ｐ（Ｌは光
学的膜厚ｎL・ｄLが１／４・λ0の低屈折率物質層、Ｈ
は光学的膜厚がｎH・ｄHが１／４・λ0の高屈折率物質
層、ｎLとｎHは低屈折率物質層と高屈折率物質層の屈折
率、ｄLとｄHは低屈折率物質層と高屈折率物質層の物理
的膜厚、λ0は基本波の発振波長、Ｐは整数で上記｛｝
で構成される薄膜がＰ回繰返し積層されることを意味
し、Ａ＋Ｂ＝２）で表現されるＰ＝２０〜３０の多層薄
膜により構成され、この多層薄膜の主要部がＡ＝０．５
〜０．７、Ｂ＝１．３〜１．５に設定されていることを
特徴とする。
出力増大が図れるＬＤ励起第二高調波発生固体レーザ装
置とその製造方法を提供すること。 【構成】 ＬＤ１、集光レンズ２、固体レーザ素子３、
ＳＨＧ素子４及び反射鏡５で構成され、固体レーザ素子
３にレーザ共振器の一方を構成する光学薄膜３１を備え
るＬＤ励起グリーンレーザ装置に係り、光学薄膜３１が
｛Ａ・（Ｌ／２）Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／２）｝Ｐ（Ｌは光
学的膜厚ｎL・ｄLが１／４・λ0の低屈折率物質層、Ｈ
は光学的膜厚がｎH・ｄHが１／４・λ0の高屈折率物質
層、ｎLとｎHは低屈折率物質層と高屈折率物質層の屈折
率、ｄLとｄHは低屈折率物質層と高屈折率物質層の物理
的膜厚、λ0は基本波の発振波長、Ｐは整数で上記｛｝
で構成される薄膜がＰ回繰返し積層されることを意味
し、Ａ＋Ｂ＝２）で表現されるＰ＝２０〜３０の多層薄
膜により構成され、この多層薄膜の主要部がＡ＝０．５
〜０．７、Ｂ＝１．３〜１．５に設定されていることを
特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ（以下、
ＬＤという）励起第二高調波発生固体レーザ装置とその
製造方法に係り、特に、基本波のレーザ発振効率が高め
られて第二高調波の出力増大を図れるＬＤ励起第二高調
波発生固体レーザ装置とその製造方法の改良に関するも
のである。
ＬＤという）励起第二高調波発生固体レーザ装置とその
製造方法に係り、特に、基本波のレーザ発振効率が高め
られて第二高調波の出力増大を図れるＬＤ励起第二高調
波発生固体レーザ装置とその製造方法の改良に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＤ励起第二高調波発生固体レーザ（以
下、グリーンレーザという）装置は、高密度記録媒体で
ある光ディスク等の記録及び再生、アルゴンレーザの代
替品として利用できると考えられている。
下、グリーンレーザという）装置は、高密度記録媒体で
ある光ディスク等の記録及び再生、アルゴンレーザの代
替品として利用できると考えられている。
【０００３】図４は、代表的な端面励起型ＬＤ励起グリ
ーンレーザ装置の概略構成図、及び、ＬＤからの励起光
（λLD）、基本波（λ0）、第二高調波（λSH、以下Ｓ
Ｈ波という）の光路をそれぞれ示しており、上記励起型
ＬＤ励起グリーンレーザ装置は、ＬＤａと、その両端面
に光学薄膜ｂ１、ｂ２が設けられた集光レンズｂと、そ
の両端面に光学薄膜ｃ１、ｃ２が設けられた固体レーザ
素子ｃと、同じくその両端面に光学薄膜ｄ１、ｄ２が設
けられた第二高調波発生（以下ＳＨＧという）素子ｄ
と、このＳＨＧ素子ｄ側の端面に光学薄膜ｅ１が設けら
れた出力鏡ｅとでその主要部が構成されている。
ーンレーザ装置の概略構成図、及び、ＬＤからの励起光
（λLD）、基本波（λ0）、第二高調波（λSH、以下Ｓ
Ｈ波という）の光路をそれぞれ示しており、上記励起型
ＬＤ励起グリーンレーザ装置は、ＬＤａと、その両端面
に光学薄膜ｂ１、ｂ２が設けられた集光レンズｂと、そ
の両端面に光学薄膜ｃ１、ｃ２が設けられた固体レーザ
素子ｃと、同じくその両端面に光学薄膜ｄ１、ｄ２が設
けられた第二高調波発生（以下ＳＨＧという）素子ｄ
と、このＳＨＧ素子ｄ側の端面に光学薄膜ｅ１が設けら
れた出力鏡ｅとでその主要部が構成されている。
【０００４】尚、上記固体レーザ素子ｃは、その発振波
長が１．０６μｍ付近であるＮｄドープＹＶＯ4、Ｎｄ
ドープＹＡＧ等のＮｄドープ固体レーザ結晶から作製さ
れており、また、ＮｄドープＹＡＧに代表される固体レ
ーザ素子から発振する基本波が直線偏光でない場合に
は、ブリュースタ板等の偏光制御素子が固体レーザ素子
ｃとＳＨＧ素子ｄに配置されることがある。
長が１．０６μｍ付近であるＮｄドープＹＶＯ4、Ｎｄ
ドープＹＡＧ等のＮｄドープ固体レーザ結晶から作製さ
れており、また、ＮｄドープＹＡＧに代表される固体レ
ーザ素子から発振する基本波が直線偏光でない場合に
は、ブリュースタ板等の偏光制御素子が固体レーザ素子
ｃとＳＨＧ素子ｄに配置されることがある。
【０００５】以下、ＳＨ波の発生機構について説明す
る。
る。
【０００６】まず、集光レンズｂにより集光されたＬＤ
ａの励起光（λLD＝０．８０９μｍ）は固体レーザ素子
ｃの光学薄膜ｃ１を通過して固体レーザ素子ｃを励起
し、そこで発生した基本波（λ0）は固体レーザ素子ｃ
に設けられた光学薄膜ｃ１と出力鏡ｅに設けられた光学
薄膜ｅ１との間を共振し増幅される。この光学薄膜ｃ１
と光学薄膜ｅ１で構成されるファブリペロー干渉計がレ
ーザ共振器である。
ａの励起光（λLD＝０．８０９μｍ）は固体レーザ素子
ｃの光学薄膜ｃ１を通過して固体レーザ素子ｃを励起
し、そこで発生した基本波（λ0）は固体レーザ素子ｃ
に設けられた光学薄膜ｃ１と出力鏡ｅに設けられた光学
薄膜ｅ１との間を共振し増幅される。この光学薄膜ｃ１
と光学薄膜ｅ１で構成されるファブリペロー干渉計がレ
ーザ共振器である。
【０００７】上記基本波（λ0）はレーザ共振器内に閉
込められ増幅を繰返し、かつ、上記ＳＨＧ素子ｄを通過
した基本波の一部はＳＨ波に変換されこのＳＨ波のみが
出力鏡ｅから出射する。従って、上記光学薄膜ｃ１と光
学薄膜ｅ１については基本波に対して反射率が高く、こ
の基本波をレーザ共振器内に閉込める機能を備えている
ことが要請される。もし、光学薄膜ｃ１と光学薄膜ｅ１
の基本波に対する反射率が僅かに低い場合には、基本波
に対して損失となりレーザ共振器内の基本波エネルギー
が極端に減少してしまうからである。
込められ増幅を繰返し、かつ、上記ＳＨＧ素子ｄを通過
した基本波の一部はＳＨ波に変換されこのＳＨ波のみが
出力鏡ｅから出射する。従って、上記光学薄膜ｃ１と光
学薄膜ｅ１については基本波に対して反射率が高く、こ
の基本波をレーザ共振器内に閉込める機能を備えている
ことが要請される。もし、光学薄膜ｃ１と光学薄膜ｅ１
の基本波に対する反射率が僅かに低い場合には、基本波
に対して損失となりレーザ共振器内の基本波エネルギー
が極端に減少してしまうからである。
【０００８】ここで、上記ＳＨＧ素子ｄで変換されたＳ
Ｈ波は、ＳＨＧ素子ｄの出力鏡ｅ側へ出射するだけでな
くＳＨＧ素子ｄの固体レーザ素子ｃ側へも出射するた
め、この固体レーザ素子ｃ側へ出射したＳＨ波がＬＤａ
側へ漏れないように上記レーザ共振器内のいずれかの部
位で反射させなければならない。そこで、ＳＨＧ素子ｄ
の固体レーザ素子ｃ側（光学薄膜ｄ１に対応する部位）
若しくは固体レーザ素子ｃのＳＨＧ素子ｄ側（光学薄膜
ｃ２に対応する部位）のようなレーザ共振器内にＳＨ波
の反射膜が配置された場合、基本波に対してレーザエネ
ルギーの損失となり基本波のレーザ発振効率を極端に低
下させ、かつ、ＳＨ波出力も大幅に低下する弊害が生ず
る。このため、一般的にはＳＨ波の反射膜は固体レーザ
素子ｃの集光レンズｂ側（光学薄膜ｃ１に対応する部
位）に設けられている。
Ｈ波は、ＳＨＧ素子ｄの出力鏡ｅ側へ出射するだけでな
くＳＨＧ素子ｄの固体レーザ素子ｃ側へも出射するた
め、この固体レーザ素子ｃ側へ出射したＳＨ波がＬＤａ
側へ漏れないように上記レーザ共振器内のいずれかの部
位で反射させなければならない。そこで、ＳＨＧ素子ｄ
の固体レーザ素子ｃ側（光学薄膜ｄ１に対応する部位）
若しくは固体レーザ素子ｃのＳＨＧ素子ｄ側（光学薄膜
ｃ２に対応する部位）のようなレーザ共振器内にＳＨ波
の反射膜が配置された場合、基本波に対してレーザエネ
ルギーの損失となり基本波のレーザ発振効率を極端に低
下させ、かつ、ＳＨ波出力も大幅に低下する弊害が生ず
る。このため、一般的にはＳＨ波の反射膜は固体レーザ
素子ｃの集光レンズｂ側（光学薄膜ｃ１に対応する部
位）に設けられている。
【０００９】ところで、上記固体レーザ素子ｃの集光レ
ンズｂ側に設けられる光学薄膜ｃ１は、ＳＨ波に対する
高反射機能に加えて上述したようにレーザ共振器内の基
本波に対しても高反射機能を備えていることが要請さ
れ、更に、ＬＤａの励起光に対し反射防止機能を有して
いることが必要となる。
ンズｂ側に設けられる光学薄膜ｃ１は、ＳＨ波に対する
高反射機能に加えて上述したようにレーザ共振器内の基
本波に対しても高反射機能を備えていることが要請さ
れ、更に、ＬＤａの励起光に対し反射防止機能を有して
いることが必要となる。
【００１０】そこで、従来においては、固体レーザ素子
ｃの集光レンズｂ側に設けられる上記光学薄膜ｃ１につ
いてこれをＳｉＯ2等の低屈折率物質層とＴａ2Ｏ5等の
高屈折率物質層の多層薄膜で構成し、かつ、各薄膜の光
学的膜厚を適宜調整して基本波とＳＨ波に対する高反射
機能とＬＤａからの励起光に対する反射防止機能を具備
させる方法が採られていた。例えば、図５に示すように
固体レーザ素子ｃから順にＳｉＯ2等の低屈折率物質層
と、Ｔａ2Ｏ5等の高屈折率物質層を交互に３９層積層さ
せた多層薄膜（但し、低屈折率物質層の光学的膜厚ｎL
・ｄLを１／４・λ0、高屈折率物質物質層の光学的膜厚
ｎH・ｄHを１／４・λ0にそれぞれ設定している）にて
基本波（λ0）に対する高反射機能を具備させると共
に、この多層薄膜上に更に上記低屈折率物質層と高屈折
率物質層を交互に１６層積層させた多層薄膜（但し、低
屈折率物質層の光学的膜厚ｎL・ｄLを１／４・λSH、高
屈折率物質物質層の光学的膜厚ｎH・ｄHを１／４・λSH
にそれぞれ設定している）にてＳＨ波（λSH）に対する
高反射機能を具備させ、かつ、上記３９層の多層薄膜の
一部と１６層の多層薄膜の一部の薄膜についてその光学
的膜厚を適宜調整してＬＤａからの励起光に対する反射
防止機能を具備させていた。
ｃの集光レンズｂ側に設けられる上記光学薄膜ｃ１につ
いてこれをＳｉＯ2等の低屈折率物質層とＴａ2Ｏ5等の
高屈折率物質層の多層薄膜で構成し、かつ、各薄膜の光
学的膜厚を適宜調整して基本波とＳＨ波に対する高反射
機能とＬＤａからの励起光に対する反射防止機能を具備
させる方法が採られていた。例えば、図５に示すように
固体レーザ素子ｃから順にＳｉＯ2等の低屈折率物質層
と、Ｔａ2Ｏ5等の高屈折率物質層を交互に３９層積層さ
せた多層薄膜（但し、低屈折率物質層の光学的膜厚ｎL
・ｄLを１／４・λ0、高屈折率物質物質層の光学的膜厚
ｎH・ｄHを１／４・λ0にそれぞれ設定している）にて
基本波（λ0）に対する高反射機能を具備させると共
に、この多層薄膜上に更に上記低屈折率物質層と高屈折
率物質層を交互に１６層積層させた多層薄膜（但し、低
屈折率物質層の光学的膜厚ｎL・ｄLを１／４・λSH、高
屈折率物質物質層の光学的膜厚ｎH・ｄHを１／４・λSH
にそれぞれ設定している）にてＳＨ波（λSH）に対する
高反射機能を具備させ、かつ、上記３９層の多層薄膜の
一部と１６層の多層薄膜の一部の薄膜についてその光学
的膜厚を適宜調整してＬＤａからの励起光に対する反射
防止機能を具備させていた。
【００１１】また、光学薄膜の膜総数がこのように２０
層以上になると膜界面からの散乱に起因したレーザエネ
ルギーの損失が大きな問題となる。
層以上になると膜界面からの散乱に起因したレーザエネ
ルギーの損失が大きな問題となる。
【００１２】そこで、従来法においては、真空中におい
て酸素ガス又は酸素とアルゴンとの混合ガスに対し低エ
ネルギーを照射しながら蒸着を行うイオンアシスト真空
蒸着法を適用して上記低屈折率物質層と高屈折率物質層
を製膜し、そのグレイン（粒径）を細かくすることによ
り上記エネルギー損失の防止を図っていた。
て酸素ガス又は酸素とアルゴンとの混合ガスに対し低エ
ネルギーを照射しながら蒸着を行うイオンアシスト真空
蒸着法を適用して上記低屈折率物質層と高屈折率物質層
を製膜し、そのグレイン（粒径）を細かくすることによ
り上記エネルギー損失の防止を図っていた。
【００１３】尚、上記低屈折率物質層と高屈折率物質層
を上述したような酸化物系の蒸着物質で構成した場合、
蒸着中に酸素ガスを導入しているにも拘らず膜の酸素不
足に伴う着色現象が生ずるため、上記低屈折率物質層と
高屈折率物質層とで構成される光学薄膜を製膜後、この
光学薄膜に対し大気中あるいは酸素中でアニール処理を
施してその脱色を図っている。
を上述したような酸化物系の蒸着物質で構成した場合、
蒸着中に酸素ガスを導入しているにも拘らず膜の酸素不
足に伴う着色現象が生ずるため、上記低屈折率物質層と
高屈折率物質層とで構成される光学薄膜を製膜後、この
光学薄膜に対し大気中あるいは酸素中でアニール処理を
施してその脱色を図っている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、固体レーザ
素子ｃの集光レンズｂ側に設けられた従来の光学薄膜ｃ
１においては、上述したように低屈折率物質層の光学的
膜厚ｎL・ｄLが１／４・λ0、高屈折率物質物質層の光
学的膜厚ｎH・ｄHが１／４・λ0に設定された例えば３
９層の多層薄膜にて基本波（λ0）に対する高反射機能
を具備させる一方、ＳＨ波（λSH）に対しては低屈折率
物質層の光学的膜厚ｎL・ｄLが１／４・λSH、高屈折率
物質物質層の光学的膜厚ｎH・ｄHが１／４・λSHに設定
された例えば１６層の多層薄膜にて個々に機能させてい
るため、３９層と１６層とで構成された５５層の多層薄
膜についてその全ての薄膜を上記基本波（λ0）の反射
膜として機能させることは困難であった。
素子ｃの集光レンズｂ側に設けられた従来の光学薄膜ｃ
１においては、上述したように低屈折率物質層の光学的
膜厚ｎL・ｄLが１／４・λ0、高屈折率物質物質層の光
学的膜厚ｎH・ｄHが１／４・λ0に設定された例えば３
９層の多層薄膜にて基本波（λ0）に対する高反射機能
を具備させる一方、ＳＨ波（λSH）に対しては低屈折率
物質層の光学的膜厚ｎL・ｄLが１／４・λSH、高屈折率
物質物質層の光学的膜厚ｎH・ｄHが１／４・λSHに設定
された例えば１６層の多層薄膜にて個々に機能させてい
るため、３９層と１６層とで構成された５５層の多層薄
膜についてその全ての薄膜を上記基本波（λ0）の反射
膜として機能させることは困難であった。
【００１５】このため、基本波に対する反射率が不十分
となり基本波がＬＤａ側へ僅かに漏れてレーザ発振効率
を低下させる問題点があった。
となり基本波がＬＤａ側へ僅かに漏れてレーザ発振効率
を低下させる問題点があった。
【００１６】ここで、基本波とＳＨ波に対する反射率を
同時に高めるためには上述した基本波に対する多層薄膜
とＳＨ波に対する多層薄膜の膜総数を、例えば上記５５
層より増やせばよいが、膜総数を増やすと膜界面で発生
する散乱による損失を増加させてしまう。そして、散乱
による基本波に対する損失が増加すればレーザ共振器内
の基本波エネルギーは減少し、上記出力鏡ｅから出射す
るＳＨ波出力（すなわちグリーン出力）も低下してしま
う問題点があった。
同時に高めるためには上述した基本波に対する多層薄膜
とＳＨ波に対する多層薄膜の膜総数を、例えば上記５５
層より増やせばよいが、膜総数を増やすと膜界面で発生
する散乱による損失を増加させてしまう。そして、散乱
による基本波に対する損失が増加すればレーザ共振器内
の基本波エネルギーは減少し、上記出力鏡ｅから出射す
るＳＨ波出力（すなわちグリーン出力）も低下してしま
う問題点があった。
【００１７】また、従来においては上述したように低屈
折率物質層と高屈折率物質層とで構成される光学薄膜を
イオンアシスト真空蒸着法により製膜した後、この光学
薄膜に対し大気中あるいは酸素中でアニール処理を施し
てその脱色を図っているがこの脱色が十分になされない
ことがあった。
折率物質層と高屈折率物質層とで構成される光学薄膜を
イオンアシスト真空蒸着法により製膜した後、この光学
薄膜に対し大気中あるいは酸素中でアニール処理を施し
てその脱色を図っているがこの脱色が十分になされない
ことがあった。
【００１８】そして、この脱色が不十分で光学薄膜が着
色されていると上記基本波が吸収されてしまい、レーザ
共振器内の基本波エネルギーが減少して上記出力鏡ｅか
ら出射するＳＨ波出力が更に低下する問題点があった。
色されていると上記基本波が吸収されてしまい、レーザ
共振器内の基本波エネルギーが減少して上記出力鏡ｅか
ら出射するＳＨ波出力が更に低下する問題点があった。
【００１９】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、基本波のレーザ
発振効率が高められて第二高調波の出力増大を図れるＬ
Ｄ励起第二高調波発生固体レーザ装置とその製造方法を
提供することにある。
れたもので、その課題とするところは、基本波のレーザ
発振効率が高められて第二高調波の出力増大を図れるＬ
Ｄ励起第二高調波発生固体レーザ装置とその製造方法を
提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上述したように基本波と
ＳＨ波に対する反射率を同時に高める手法として基本波
に対する多層薄膜とＳＨ波に対する多層薄膜の膜総数を
増やす方法は膜界面で発生する散乱による損失を増加さ
せてしまうため好ましい手段ではなかった。
ＳＨ波に対する反射率を同時に高める手法として基本波
に対する多層薄膜とＳＨ波に対する多層薄膜の膜総数を
増やす方法は膜界面で発生する散乱による損失を増加さ
せてしまうため好ましい手段ではなかった。
【００２１】そこで、本発明者は以下に述べるような技
術的検討を経ることにより上記多層薄膜の膜総数を従来
方式より増やすことなく基本波とＳＨ波に対する反射率
を同時に高める手法を考案し本発明を完成するに至っ
た。
術的検討を経ることにより上記多層薄膜の膜総数を従来
方式より増やすことなく基本波とＳＨ波に対する反射率
を同時に高める手法を考案し本発明を完成するに至っ
た。
【００２２】すなわち、固体レーザ素子ｃの集光レンズ
ｂ側に設けられる光学薄膜ｃ１のＳＨ波に対する反射は
ＳＨＧ素子ｄで変換されたＳＨ波を単に折り返す機能で
あるため、上記光学薄膜ｃ１に僅かな透過損失があった
としてもその透過率に応じたグリーン出力しか低下しな
い。
ｂ側に設けられる光学薄膜ｃ１のＳＨ波に対する反射は
ＳＨＧ素子ｄで変換されたＳＨ波を単に折り返す機能で
あるため、上記光学薄膜ｃ１に僅かな透過損失があった
としてもその透過率に応じたグリーン出力しか低下しな
い。
【００２３】これに対し、上記光学薄膜ｃ１の基本波に
対する反射は基本波をレーザ共振器内に閉じ込め繰り返
し共振させる機能であるため、この光学薄膜ｃ１に僅か
な透過損失があると基本波はこの透過損失の影響を繰り
返し受けることになり、レーザ共振器内の基本波エネル
ギーは極端に減少し、かつ、グリーン出力も極端に減少
してしまう。
対する反射は基本波をレーザ共振器内に閉じ込め繰り返
し共振させる機能であるため、この光学薄膜ｃ１に僅か
な透過損失があると基本波はこの透過損失の影響を繰り
返し受けることになり、レーザ共振器内の基本波エネル
ギーは極端に減少し、かつ、グリーン出力も極端に減少
してしまう。
【００２４】従って、固体レーザ素子ｃの集光レンズｂ
側に設けられる光学薄膜ｃ１については、ＳＨ波に対す
る反射率よりも基本波に対する反射率を高めることを重
視しなければならないことが分かった。
側に設けられる光学薄膜ｃ１については、ＳＨ波に対す
る反射率よりも基本波に対する反射率を高めることを重
視しなければならないことが分かった。
【００２５】そこで、低屈折率物質層と高屈折率物質層
の多層薄膜で構成され、各薄膜の光学的膜厚を上述した
ように適宜調整して基本波とＳＨ波に対する高反射機能
とＬＤａからの励起光に対する反射防止機能を具備させ
た従来の光学薄膜ｃ１についてその見直しを行い、従来
の多層薄膜とその膜総数が略同一でより基本波に対する
反射率を向上させる手法として、ＡＬＦＲＥＤ ＴＨＥ
ＬＥＮ，ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＯＰＴＩＣＡ
Ｌ ＳＯＣＩＥＴＹ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ，ｖｏｌ．
６１，３６５（１９７１）に記載され、かつ、以下の概
念式、すなわち｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／
２）｝Ｐに基づき最適膜厚を決定するマイナスフィルタ
ー（Ｍｉｎｕｓ Ｆｉｌｔｅｒ）の設計の応用を試み
た。
の多層薄膜で構成され、各薄膜の光学的膜厚を上述した
ように適宜調整して基本波とＳＨ波に対する高反射機能
とＬＤａからの励起光に対する反射防止機能を具備させ
た従来の光学薄膜ｃ１についてその見直しを行い、従来
の多層薄膜とその膜総数が略同一でより基本波に対する
反射率を向上させる手法として、ＡＬＦＲＥＤ ＴＨＥ
ＬＥＮ，ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＯＰＴＩＣＡ
Ｌ ＳＯＣＩＥＴＹ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ，ｖｏｌ．
６１，３６５（１９７１）に記載され、かつ、以下の概
念式、すなわち｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／
２）｝Ｐに基づき最適膜厚を決定するマイナスフィルタ
ー（Ｍｉｎｕｓ Ｆｉｌｔｅｒ）の設計の応用を試み
た。
【００２６】ここで、Ｌは光学的膜厚ｎL・ｄLが１／４
・λ0の低屈折率物質層、Ｈは光学的膜厚がｎH・ｄHが
１／４・λ0の高屈折率物質層、ｎLとｎHはそれぞれ低
屈折率物質層と高屈折率物質層の屈折率、ｄLとｄHはそ
れぞれ低屈折率物質層と高屈折率物質層の物理的膜厚、
λ0は上記基本波の発振波長１．０６μｍであり、また
Ｐは整数で｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／
２）｝で構成される薄膜がＰ回繰返し積層されることを
意味すると定義すると、｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ
・（Ｌ／２）｝Ｐの膜構成で、Ａ＋Ｂ＝２を条件にＡと
Ｂの値を変化させると、Ｐ＝２０〜３０の場合、Ａ＝
０．５〜０．７，Ｂ＝１．３〜１．５のとき、ＳＨ波に
対する反射率が９９．９％以上の波長範囲が約０．０４
μｍ以上に、また、基本波に対する反射率が９９．９９
％以上の波長範囲が約０．１２μｍ以上になることが確
認された。
・λ0の低屈折率物質層、Ｈは光学的膜厚がｎH・ｄHが
１／４・λ0の高屈折率物質層、ｎLとｎHはそれぞれ低
屈折率物質層と高屈折率物質層の屈折率、ｄLとｄHはそ
れぞれ低屈折率物質層と高屈折率物質層の物理的膜厚、
λ0は上記基本波の発振波長１．０６μｍであり、また
Ｐは整数で｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／
２）｝で構成される薄膜がＰ回繰返し積層されることを
意味すると定義すると、｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ
・（Ｌ／２）｝Ｐの膜構成で、Ａ＋Ｂ＝２を条件にＡと
Ｂの値を変化させると、Ｐ＝２０〜３０の場合、Ａ＝
０．５〜０．７，Ｂ＝１．３〜１．５のとき、ＳＨ波に
対する反射率が９９．９％以上の波長範囲が約０．０４
μｍ以上に、また、基本波に対する反射率が９９．９９
％以上の波長範囲が約０．１２μｍ以上になることが確
認された。
【００２７】尚、この波長範囲が狭いと、各層の光学的
膜厚が設計値よりも薄くなったり厚くなったりした場
合、上記光学薄膜ｃ１の反射率が最も高い波長が基本波
の波長からずれて、基本波が反射率９９．９９％以上の
波長範囲からはずれてしまうことになる。従って、波長
範囲が広いことはこの光学薄膜作製時の各層の光学的膜
厚の誤差の許容範囲が広いことを意味する。
膜厚が設計値よりも薄くなったり厚くなったりした場
合、上記光学薄膜ｃ１の反射率が最も高い波長が基本波
の波長からずれて、基本波が反射率９９．９９％以上の
波長範囲からはずれてしまうことになる。従って、波長
範囲が広いことはこの光学薄膜作製時の各層の光学的膜
厚の誤差の許容範囲が広いことを意味する。
【００２８】本発明はこのような技術的検討を経て完成
されたものである。
されたものである。
【００２９】すなわち、請求項１に係る発明は、半導体
レーザと、半導体レーザからの励起光を集光する集光レ
ンズと、Ｎｄドープ固体レーザ結晶から成り集光された
励起光が照射されて基本波を発生する固体レーザ素子
と、上記基本波が入射されこれを第二高調波に変換する
第二高調波発生素子を備え、かつ、低屈折率物質層と高
屈折率物質層の多層薄膜で構成され半導体レーザからの
励起光に対し反射防止機能を有すると共に上記基本波と
第二高調波に対し高反射機能を有する光学薄膜が上記固
体レーザ素子の集光レンズ側に設けられたＬＤ励起第二
高調波発生固体レーザ装置を前提とし、上記光学薄膜
が、 空気 ／｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／２）｝
Ｐ／ 固体レーザ素子 （但し、Ｌは光学的膜厚ｎL・ｄLが１／４・λ0の低屈
折率物質層、Ｈは光学的膜厚がｎH・ｄHが１／４・λ0
の高屈折率物質層、ｎLとｎHはそれぞれ低屈折率物質層
と高屈折率物質層の屈折率、ｄLとｄHはそれぞれ低屈折
率物質層と高屈折率物質層の物理的膜厚、λ0は上記基
本波の発振波長１．０６μｍである。
レーザと、半導体レーザからの励起光を集光する集光レ
ンズと、Ｎｄドープ固体レーザ結晶から成り集光された
励起光が照射されて基本波を発生する固体レーザ素子
と、上記基本波が入射されこれを第二高調波に変換する
第二高調波発生素子を備え、かつ、低屈折率物質層と高
屈折率物質層の多層薄膜で構成され半導体レーザからの
励起光に対し反射防止機能を有すると共に上記基本波と
第二高調波に対し高反射機能を有する光学薄膜が上記固
体レーザ素子の集光レンズ側に設けられたＬＤ励起第二
高調波発生固体レーザ装置を前提とし、上記光学薄膜
が、 空気 ／｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／２）｝
Ｐ／ 固体レーザ素子 （但し、Ｌは光学的膜厚ｎL・ｄLが１／４・λ0の低屈
折率物質層、Ｈは光学的膜厚がｎH・ｄHが１／４・λ0
の高屈折率物質層、ｎLとｎHはそれぞれ低屈折率物質層
と高屈折率物質層の屈折率、ｄLとｄHはそれぞれ低屈折
率物質層と高屈折率物質層の物理的膜厚、λ0は上記基
本波の発振波長１．０６μｍである。
【００３０】また、Ｐは整数で｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・
Ｈ Ａ・（Ｌ／２）｝で構成される薄膜がＰ回繰返し積
層されることを意味し、かつ、Ａ＋Ｂ＝２とする）で表
現されるＰ＝２０〜３０の多層薄膜により構成され、か
つ、この多層薄膜の主要部がＡ＝０．５〜０．７、Ｂ＝
１．３〜１．５に設定されていることを特徴とするもの
である。
Ｈ Ａ・（Ｌ／２）｝で構成される薄膜がＰ回繰返し積
層されることを意味し、かつ、Ａ＋Ｂ＝２とする）で表
現されるＰ＝２０〜３０の多層薄膜により構成され、か
つ、この多層薄膜の主要部がＡ＝０．５〜０．７、Ｂ＝
１．３〜１．５に設定されていることを特徴とするもの
である。
【００３１】そして、この技術的手段においては上記マ
イナスフィルターの設計を応用してＰ＝２０〜３０の多
層薄膜（固体レーザ素子の集光レンズ側に設けられた光
学薄膜）についてその主要部を構成する各薄膜が上記基
本波とＳＨ波に対して高反射膜を構成するため、従来の
多層薄膜とその膜総数が略同一にも拘らず基本波とＳＨ
波に対する反射率を同時に高めることが可能となる。
イナスフィルターの設計を応用してＰ＝２０〜３０の多
層薄膜（固体レーザ素子の集光レンズ側に設けられた光
学薄膜）についてその主要部を構成する各薄膜が上記基
本波とＳＨ波に対して高反射膜を構成するため、従来の
多層薄膜とその膜総数が略同一にも拘らず基本波とＳＨ
波に対する反射率を同時に高めることが可能となる。
【００３２】ここで、本発明において｛Ａ・（Ｌ／２）
Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／２）｝ＰのＰの値は、基本波にお
ける理論反射率を約９９．９９９％以上にするため２０
〜３０に設定されている。そして、Ｐ＝２０のときは４
１層であり、Ｐ＝３０のときは６１層である。尚、Ｐを
３０を越える値に設定しない理由は、上記多層薄膜の反
射率をこれ以上向上させても、結晶の散乱、吸収あるい
は反射防止膜の散乱、吸収、反射による損失の方が大き
くなり、これ以上グリーン出力の向上が望めないからで
ある。
Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／２）｝ＰのＰの値は、基本波にお
ける理論反射率を約９９．９９９％以上にするため２０
〜３０に設定されている。そして、Ｐ＝２０のときは４
１層であり、Ｐ＝３０のときは６１層である。尚、Ｐを
３０を越える値に設定しない理由は、上記多層薄膜の反
射率をこれ以上向上させても、結晶の散乱、吸収あるい
は反射防止膜の散乱、吸収、反射による損失の方が大き
くなり、これ以上グリーン出力の向上が望めないからで
ある。
【００３３】尚、この多層薄膜については、従来と同
様、その一部薄膜についてその光学的膜厚を適宜調整し
て半導体レーザからの励起光に対する反射防止機能を具
備させている。すなわち、上記ＬＤからの励起光を固体
レーザ素子に効率よく入射させるため、空気側から２層
以上８層以内と固体レーザ素子から２層以上８層以内の
各層の光学的膜厚について、ＬＤからの励起光の波長
０．８０９μｍを中心とした±０．０２μｍ以上の範囲
でその反射率が０．５％以下になるように調整されてい
る。
様、その一部薄膜についてその光学的膜厚を適宜調整し
て半導体レーザからの励起光に対する反射防止機能を具
備させている。すなわち、上記ＬＤからの励起光を固体
レーザ素子に効率よく入射させるため、空気側から２層
以上８層以内と固体レーザ素子から２層以上８層以内の
各層の光学的膜厚について、ＬＤからの励起光の波長
０．８０９μｍを中心とした±０．０２μｍ以上の範囲
でその反射率が０．５％以下になるように調整されてい
る。
【００３４】そして、この光学的膜厚の調整には、波長
による反射率を条件にして膜厚を変化させその最適値を
求めるシンプレックス法を用いている。すなわち、コン
ピュータを用いて空気側から２層以上８層以内と固体レ
ーザ素子側から２層以上８層以内の各層の光学的膜厚を
少しずつ増減させて、ＬＤからの励起光の波長０．８０
９μｍを中心とした±０．０２μｍ以上の範囲でその反
射率が０．５％以下になるような光学的膜厚を見つけ出
した。尚、光学的膜厚を調整する層数を空気側から２層
以上８層以内、かつ、固体レーザ素子から２層以上８層
以内に設定した理由は以下の通りである。すなわち、光
学的膜厚を調整する層数は少なければ少ないほど一定の
高屈折率物質層と高屈折率物質層の繰り返しになるので
膜厚制御が容易になるが、波長０．８０９μｍを中心と
した±０．０２μｍ以上の範囲でその反射率が０．５％
以下になるようにするには少なくとも各２層以上は調整
しなければならず、一方、各８層調整すると反射率は
０．１％以下になるがこれ以上反射率を低減させる必要
がない。従って、光学的膜厚を調整する層数を空気側か
ら２層以上８層以内、かつ、固体レーザ素子から２層以
上８層以内に設定している。
による反射率を条件にして膜厚を変化させその最適値を
求めるシンプレックス法を用いている。すなわち、コン
ピュータを用いて空気側から２層以上８層以内と固体レ
ーザ素子側から２層以上８層以内の各層の光学的膜厚を
少しずつ増減させて、ＬＤからの励起光の波長０．８０
９μｍを中心とした±０．０２μｍ以上の範囲でその反
射率が０．５％以下になるような光学的膜厚を見つけ出
した。尚、光学的膜厚を調整する層数を空気側から２層
以上８層以内、かつ、固体レーザ素子から２層以上８層
以内に設定した理由は以下の通りである。すなわち、光
学的膜厚を調整する層数は少なければ少ないほど一定の
高屈折率物質層と高屈折率物質層の繰り返しになるので
膜厚制御が容易になるが、波長０．８０９μｍを中心と
した±０．０２μｍ以上の範囲でその反射率が０．５％
以下になるようにするには少なくとも各２層以上は調整
しなければならず、一方、各８層調整すると反射率は
０．１％以下になるがこれ以上反射率を低減させる必要
がない。従って、光学的膜厚を調整する層数を空気側か
ら２層以上８層以内、かつ、固体レーザ素子から２層以
上８層以内に設定している。
【００３５】次に、請求項２に係る発明は、Ｔａ2Ｏ5、
ＨｆＯ2、及び、ＺｒＯ2より選択された高屈折率物質層
が酸素ガス又は酸素とアルゴンとの混合ガスを用いたイ
オンアシスト真空蒸着法にて製膜される請求項１記載の
ＬＤ励起第二高調波発生固体レーザ装置を製造する方法
を前提とし、上記高屈折率物質層の製膜初期段階のみイ
オンアシストを停止した条件でイオンアシスト真空蒸着
法により所定の光学的膜厚の高屈折率物質層を製膜し、
かつ、これを繰返して低屈折率物質層と高屈折率物質層
とで構成される所定の多層薄膜を製膜した後、この多層
薄膜を大気中あるいは酸素中で２００〜４００度の温度
条件で１０時間以上アニール処理することを特徴とする
ものである。
ＨｆＯ2、及び、ＺｒＯ2より選択された高屈折率物質層
が酸素ガス又は酸素とアルゴンとの混合ガスを用いたイ
オンアシスト真空蒸着法にて製膜される請求項１記載の
ＬＤ励起第二高調波発生固体レーザ装置を製造する方法
を前提とし、上記高屈折率物質層の製膜初期段階のみイ
オンアシストを停止した条件でイオンアシスト真空蒸着
法により所定の光学的膜厚の高屈折率物質層を製膜し、
かつ、これを繰返して低屈折率物質層と高屈折率物質層
とで構成される所定の多層薄膜を製膜した後、この多層
薄膜を大気中あるいは酸素中で２００〜４００度の温度
条件で１０時間以上アニール処理することを特徴とする
ものである。
【００３６】そして、上記高屈折率物質層の製膜初期段
階のみイオンアシストを停止した条件でイオンアシスト
真空蒸着法によりＴａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、及び、ＺｒＯ2よ
り選択された高屈折率物質層を製膜すると、従来法に反
してその後の大気中あるいは酸素中でのアニール処理に
より光学薄膜の脱色をより完全に行うことが可能とな
る。
階のみイオンアシストを停止した条件でイオンアシスト
真空蒸着法によりＴａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、及び、ＺｒＯ2よ
り選択された高屈折率物質層を製膜すると、従来法に反
してその後の大気中あるいは酸素中でのアニール処理に
より光学薄膜の脱色をより完全に行うことが可能とな
る。
【００３７】このような脱色が図れる理由として本発明
者は以下のように推論している。すなわち、従来法のよ
うに連続してイオンアシストを行いながら上記高屈折率
物質層を連続製膜した場合、イオンアシストにより下地
の層とその上の成長初期段階の層が反応してアニールで
は脱色され難い被膜が膜界面に形成されていると思われ
る。これに対し、製膜初期段階のみイオンアシストを停
止した条件でイオンアシスト真空蒸着法により高屈折率
物質層を製膜すると上記被膜が形成されないためアニー
ル処理による脱色が改善されるものと推論している。
者は以下のように推論している。すなわち、従来法のよ
うに連続してイオンアシストを行いながら上記高屈折率
物質層を連続製膜した場合、イオンアシストにより下地
の層とその上の成長初期段階の層が反応してアニールで
は脱色され難い被膜が膜界面に形成されていると思われ
る。これに対し、製膜初期段階のみイオンアシストを停
止した条件でイオンアシスト真空蒸着法により高屈折率
物質層を製膜すると上記被膜が形成されないためアニー
ル処理による脱色が改善されるものと推論している。
【００３８】尚、低屈折率物質層であるＳｉＯ2膜につ
いては、イオンアシストを行ってもグレインサイズが小
さくなる効果は確認されなかった。そして、イオン加速
電圧が約５００Ｖ以上であるとＳｉＯ2膜が僅かに着色
することがあるが、低エネルギーであればＳｉＯ2膜の
蒸着時にイオンアシストを行っても何等差し支えないこ
とも確認している。
いては、イオンアシストを行ってもグレインサイズが小
さくなる効果は確認されなかった。そして、イオン加速
電圧が約５００Ｖ以上であるとＳｉＯ2膜が僅かに着色
することがあるが、低エネルギーであればＳｉＯ2膜の
蒸着時にイオンアシストを行っても何等差し支えないこ
とも確認している。
【００３９】
【作用】請求項１に係る発明によれば、固体レーザ素子
の集光レンズ側に設けられた光学薄膜が、 空気 ／｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／２）｝
Ｐ／ 固体レーザ素子 （但し、Ｌは光学的膜厚ｎL・ｄLが１／４・λ0の低屈
折率物質層、Ｈは光学的膜厚がｎH・ｄHが１／４・λ0
の高屈折率物質層、ｎLとｎHはそれぞれ低屈折率物質層
と高屈折率物質層の屈折率、ｄLとｄHはそれぞれ低屈折
率物質層と高屈折率物質層の物理的膜厚、λ0は上記基
本波の発振波長１．０６μｍである。
の集光レンズ側に設けられた光学薄膜が、 空気 ／｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／２）｝
Ｐ／ 固体レーザ素子 （但し、Ｌは光学的膜厚ｎL・ｄLが１／４・λ0の低屈
折率物質層、Ｈは光学的膜厚がｎH・ｄHが１／４・λ0
の高屈折率物質層、ｎLとｎHはそれぞれ低屈折率物質層
と高屈折率物質層の屈折率、ｄLとｄHはそれぞれ低屈折
率物質層と高屈折率物質層の物理的膜厚、λ0は上記基
本波の発振波長１．０６μｍである。
【００４０】また、Ｐは整数で｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・
Ｈ Ａ・（Ｌ／２）｝で構成される薄膜がＰ回繰返し積
層されることを意味し、かつ、Ａ＋Ｂ＝２とする）で表
現されるＰ＝２０〜３０の多層薄膜により構成され、か
つ、この多層薄膜の主要部がＡ＝０．５〜０．７、Ｂ＝
１．３〜１．５に設定されており、これ等の設定に基づ
きＰ＝２０〜３０の多層薄膜についてその主要部を構成
する各薄膜が上記基本波とＳＨ波に対して高反射膜を構
成するようになるため、従来の多層薄膜とその膜総数が
略同一にも拘らず基本波とＳＨ波に対する反射率を同時
に高めることが可能となる。
Ｈ Ａ・（Ｌ／２）｝で構成される薄膜がＰ回繰返し積
層されることを意味し、かつ、Ａ＋Ｂ＝２とする）で表
現されるＰ＝２０〜３０の多層薄膜により構成され、か
つ、この多層薄膜の主要部がＡ＝０．５〜０．７、Ｂ＝
１．３〜１．５に設定されており、これ等の設定に基づ
きＰ＝２０〜３０の多層薄膜についてその主要部を構成
する各薄膜が上記基本波とＳＨ波に対して高反射膜を構
成するようになるため、従来の多層薄膜とその膜総数が
略同一にも拘らず基本波とＳＨ波に対する反射率を同時
に高めることが可能となる。
【００４１】また、請求項２に係る発明によれば、Ｔａ
2Ｏ5、ＨｆＯ2、及び、ＺｒＯ2より選択された高屈折率
物質層の製膜初期段階のみイオンアシストを停止した条
件でイオンアシスト真空蒸着法により所定の光学的膜厚
の高屈折率物質層を製膜し、かつ、これを繰返して低屈
折率物質層と高屈折率物質層とで構成される所定の多層
薄膜を製膜しているため、製膜後において上記多層薄膜
を大気中あるいは酸素中で２００〜４００度の温度条件
で１０時間以上アニール処理することにより光学薄膜の
脱色をより完全に行うことが可能となる。
2Ｏ5、ＨｆＯ2、及び、ＺｒＯ2より選択された高屈折率
物質層の製膜初期段階のみイオンアシストを停止した条
件でイオンアシスト真空蒸着法により所定の光学的膜厚
の高屈折率物質層を製膜し、かつ、これを繰返して低屈
折率物質層と高屈折率物質層とで構成される所定の多層
薄膜を製膜しているため、製膜後において上記多層薄膜
を大気中あるいは酸素中で２００〜４００度の温度条件
で１０時間以上アニール処理することにより光学薄膜の
脱色をより完全に行うことが可能となる。
【００４２】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
【００４３】まず、この実施例に係るＬＤ励起グリーン
レーザ装置は、従来の装置と同様、図１に示すようにＬ
Ｄ１と、その両端面に光学薄膜２１、２２が設けられた
集光レンズ２と、両端面に光学薄膜３１、３２が設けら
れその屈折率ｎsが２．１７のＮｄドープＹＶＯ4 結晶
から成る固体レーザ素子３と、両端面に光学薄膜４１、
４２が設けられたＫＴＰ結晶から成るＳＨＧ素子４と、
ＳＨＧ素子４側の端面に光学薄膜５１が設けられた出力
鏡５とでその主要部が構成されている。
レーザ装置は、従来の装置と同様、図１に示すようにＬ
Ｄ１と、その両端面に光学薄膜２１、２２が設けられた
集光レンズ２と、両端面に光学薄膜３１、３２が設けら
れその屈折率ｎsが２．１７のＮｄドープＹＶＯ4 結晶
から成る固体レーザ素子３と、両端面に光学薄膜４１、
４２が設けられたＫＴＰ結晶から成るＳＨＧ素子４と、
ＳＨＧ素子４側の端面に光学薄膜５１が設けられた出力
鏡５とでその主要部が構成されている。
【００４４】そして、固体レーザ素子３の集光レンズ２
側に設けられた光学薄膜３１は、図２に示すように屈折
率ｎLのＳｉＯ2（低屈折率物質）と、屈折率ｎHのＴａ2
Ｏ5（高屈折率物質）による５５層の多層薄膜にて構成
されている。
側に設けられた光学薄膜３１は、図２に示すように屈折
率ｎLのＳｉＯ2（低屈折率物質）と、屈折率ｎHのＴａ2
Ｏ5（高屈折率物質）による５５層の多層薄膜にて構成
されている。
【００４５】以下、｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ・
（Ｌ／２）｝Ｐの概念式を用いて上記光学薄膜３１を構
成する各層の光学的膜厚を求める。
（Ｌ／２）｝Ｐの概念式を用いて上記光学薄膜３１を構
成する各層の光学的膜厚を求める。
【００４６】ここで、Ｌは光学的膜厚ｎL・ｄLが１／４
・λ0の低屈折率物質層、Ｈは光学的膜厚がｎH・ｄHが
１／４・λ0の高屈折率物質層、ｎLとｎHはそれぞれ低
屈折率物質層と高屈折率物質層の屈折率、ｄLとｄHはそ
れぞれ低屈折率物質層と高屈折率物質層の物理的膜厚、
λ0は上記基本波の発振波長１．０６μｍであり、また
Ｐは整数で｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／
２）｝で構成される薄膜がＰ回繰返し積層されることを
意味すると定義すると、｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ
・（Ｌ／２）｝Ｐの膜構成で、Ｐ＝２７（膜総数が５５
層に対応する）のとき、Ａ＝０．６、Ｂ＝１．４に設定
すると、ＳＨ波に対する反射率が９９．９％以上の波長
範囲が約０．０４μｍ以上に、また、基本波に対する反
射率が９９．９９％以上の波長範囲が約０．１２μｍ以
上になった。
・λ0の低屈折率物質層、Ｈは光学的膜厚がｎH・ｄHが
１／４・λ0の高屈折率物質層、ｎLとｎHはそれぞれ低
屈折率物質層と高屈折率物質層の屈折率、ｄLとｄHはそ
れぞれ低屈折率物質層と高屈折率物質層の物理的膜厚、
λ0は上記基本波の発振波長１．０６μｍであり、また
Ｐは整数で｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／
２）｝で構成される薄膜がＰ回繰返し積層されることを
意味すると定義すると、｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ
・（Ｌ／２）｝Ｐの膜構成で、Ｐ＝２７（膜総数が５５
層に対応する）のとき、Ａ＝０．６、Ｂ＝１．４に設定
すると、ＳＨ波に対する反射率が９９．９％以上の波長
範囲が約０．０４μｍ以上に、また、基本波に対する反
射率が９９．９９％以上の波長範囲が約０．１２μｍ以
上になった。
【００４７】更に、上記光学薄膜３１の空気側から６層
以内と固体レーザ素子３側から６層の各層の光学的膜厚
をＬＤ１からの励起光の波長０．８０９μｍを中心とし
た±０．０２μｍ以上の範囲でその反射率が０．５％以
下になるようにシンプレックス法を用いてコンピュータ
により求めた。
以内と固体レーザ素子３側から６層の各層の光学的膜厚
をＬＤ１からの励起光の波長０．８０９μｍを中心とし
た±０．０２μｍ以上の範囲でその反射率が０．５％以
下になるようにシンプレックス法を用いてコンピュータ
により求めた。
【００４８】そして、最終的に決定した上記光学薄膜３
１の膜構成を以下の表１に、また、この分光反射特性を
図３に示す。
１の膜構成を以下の表１に、また、この分光反射特性を
図３に示す。
【００４９】
【表１】 次に、上記光学薄膜３１の製膜方法について説明する。
【００５０】まず、ＮｄドープＹＶＯ4 結晶から成る固
体レーザ素子３を洗剤、有機溶剤等を用いて音波洗浄を
行った。次いで、イオンアシスト真空蒸着装置内に上記
試料（すなわち、固体レーザ素子３）をセットした後、
３００℃に加熱しながら１×１０-6Ｔｏｒｒまで排気し
た。Ｔａ2Ｏ5膜の蒸着時には、酸素ガス１×１０-4Ｔｏ
ｒｒまで導入した。イオンアシスト（イオン化ガス：酸
素、加速電圧：１５０Ｖ、加速電流：１０ｍＡ）はＴａ
2Ｏ5膜の蒸着時のみ行い、Ｔａ2Ｏ5膜の蒸着開始３０秒
後からイオンアシストを行った。蒸着速度は、ＳｉＯ2
膜は０．５ｎｍ／ｓｅｃ、Ｔａ2Ｏ5膜は０．３ｎｍ／ｓ
ｅｃで行った。光学的膜厚の制御には光学的干渉モニタ
ーを用いた。
体レーザ素子３を洗剤、有機溶剤等を用いて音波洗浄を
行った。次いで、イオンアシスト真空蒸着装置内に上記
試料（すなわち、固体レーザ素子３）をセットした後、
３００℃に加熱しながら１×１０-6Ｔｏｒｒまで排気し
た。Ｔａ2Ｏ5膜の蒸着時には、酸素ガス１×１０-4Ｔｏ
ｒｒまで導入した。イオンアシスト（イオン化ガス：酸
素、加速電圧：１５０Ｖ、加速電流：１０ｍＡ）はＴａ
2Ｏ5膜の蒸着時のみ行い、Ｔａ2Ｏ5膜の蒸着開始３０秒
後からイオンアシストを行った。蒸着速度は、ＳｉＯ2
膜は０．５ｎｍ／ｓｅｃ、Ｔａ2Ｏ5膜は０．３ｎｍ／ｓ
ｅｃで行った。光学的膜厚の制御には光学的干渉モニタ
ーを用いた。
【００５１】尚、比較例として、従来技術において詳述
したＳｉＯ2とＴａ2Ｏ5を用いて構成した５５層の多層
薄膜を上記ＮｄドープＹＶＯ4 結晶から成る固体レーザ
素子に製膜して求めた。
したＳｉＯ2とＴａ2Ｏ5を用いて構成した５５層の多層
薄膜を上記ＮｄドープＹＶＯ4 結晶から成る固体レーザ
素子に製膜して求めた。
【００５２】そして、実施例において作製した光学薄膜
が形成された固体レーザ素子と比較例に係る固体レーザ
素子についてその基本波の透過率を測定すると共に、こ
れ等固体レーザ素子を５００ｍＷ励起グリーンレーザ装
置に各々組込んでそのグリーン出力を測定した。
が形成された固体レーザ素子と比較例に係る固体レーザ
素子についてその基本波の透過率を測定すると共に、こ
れ等固体レーザ素子を５００ｍＷ励起グリーンレーザ装
置に各々組込んでそのグリーン出力を測定した。
【００５３】この測定結果を以下の表２に示す。
【００５４】
【表２】 『確認』表２に示された基本波の透過率とＳＨ波出力
（グリーン出力）の値から、実施例に係る５００ｍＷ励
起グリーンレーザ装置は従来例に係る装置に較べて基本
波を閉じ込める機能が高いため、そのグリーン出力が約
２０％向上していることが確認できる。
（グリーン出力）の値から、実施例に係る５００ｍＷ励
起グリーンレーザ装置は従来例に係る装置に較べて基本
波を閉じ込める機能が高いため、そのグリーン出力が約
２０％向上していることが確認できる。
【００５５】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、従来の多
層薄膜とその膜総数が略同一にも拘らず基本波とＳＨ波
に対する反射率を同時に高めることが可能となる。
層薄膜とその膜総数が略同一にも拘らず基本波とＳＨ波
に対する反射率を同時に高めることが可能となる。
【００５６】従って、基本波のレーザ発振効率が高めら
れるためＬＤ励起第二高調波発生固体レーザ装置におけ
る第二高調波の出力増大が図れる効果を有している。
れるためＬＤ励起第二高調波発生固体レーザ装置におけ
る第二高調波の出力増大が図れる効果を有している。
【００５７】また、請求項２に係る発明によれば、固体
レーザ素子の集光レンズ側に設けられる光学薄膜の脱色
を従来法と較べてより完全に行えるため、基本波の吸収
が避けられて上記第二高調波の出力をより増大できる効
果を有している。
レーザ素子の集光レンズ側に設けられる光学薄膜の脱色
を従来法と較べてより完全に行えるため、基本波の吸収
が避けられて上記第二高調波の出力をより増大できる効
果を有している。
【図１】実施例に係るＬＤ励起グリーンレーザ装置の概
略構成図。
略構成図。
【図２】実施例に係る光学薄膜３１の膜構成を示す概略
概念図。
概念図。
【図３】実施例に係る光学薄膜の分光反射特性を示すグ
ラフ図。
ラフ図。
【図４】従来のＬＤ励起グリーンレーザ装置の概略構成
図。
図。
【図５】従来例に係る光学薄膜の膜構成を示す概念図。
１ 半導体レーザ（ＬＤ） ２ 集光レンズ ３ 固体レーザ素子 ４ ＳＨＧ素子 ５ 出力鏡 ２１、２２ 光学薄膜 ３１、３２ 光学薄膜 ４１、４２ 光学薄膜 ５１ 光学薄膜
Claims (2)
- 【請求項１】半導体レーザと、半導体レーザからの励起
光を集光する集光レンズと、Ｎｄドープ固体レーザ結晶
から成り集光された励起光が照射されて基本波を発生す
る固体レーザ素子と、上記基本波が入射されこれを第二
高調波に変換する第二高調波発生素子を備え、かつ、低
屈折率物質層と高屈折率物質層の多層薄膜で構成され半
導体レーザからの励起光に対し反射防止機能を有すると
共に上記基本波と第二高調波に対し高反射機能を有する
光学薄膜が上記固体レーザ素子の集光レンズ側に設けら
れたＬＤ励起第二高調波発生固体レーザ装置において、 上記光学薄膜が、 空気 ／｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／２）｝
Ｐ／ 固体レーザ素子 （但し、Ｌは光学的膜厚ｎL・ｄLが１／４・λ0の低屈
折率物質層、Ｈは光学的膜厚がｎH・ｄHが１／４・λ0
の高屈折率物質層、ｎLとｎHはそれぞれ低屈折率物質層
と高屈折率物質層の屈折率、ｄLとｄHはそれぞれ低屈折
率物質層と高屈折率物質層の物理的膜厚、λ0は上記基
本波の発振波長１．０６μｍである。また、Ｐは整数で
｛Ａ・（Ｌ／２） Ｂ・Ｈ Ａ・（Ｌ／２）｝で構成さ
れる薄膜がＰ回繰返し積層されることを意味し、かつ、
Ａ＋Ｂ＝２とする）で表現されるＰ＝２０〜３０の多層
薄膜により構成され、かつ、この多層薄膜の主要部がＡ
＝０．５〜０．７、Ｂ＝１．３〜１．５に設定されてい
ることを特徴とするＬＤ励起第二高調波発生固体レーザ
装置。 - 【請求項２】Ｔａ2Ｏ5、ＨｆＯ2、及び、ＺｒＯ2より選
択された高屈折率物質層が酸素ガス又は酸素とアルゴン
との混合ガスを用いたイオンアシスト真空蒸着法にて製
膜される請求項１記載のＬＤ励起第二高調波発生固体レ
ーザ装置を製造する方法において、 上記高屈折率物質層の製膜初期段階のみイオンアシスト
を停止した条件でイオンアシスト真空蒸着法により所定
の光学的膜厚の高屈折率物質層を製膜し、かつ、これを
繰返して低屈折率物質層と高屈折率物質層とで構成され
る所定の多層薄膜を製膜した後、この多層薄膜を大気中
あるいは酸素中で２００〜４００度の温度条件で１０時
間以上アニール処理することを特徴とするＬＤ励起第二
高調波発生固体レーザ装置を製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34184092A JPH06188500A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Ｌｄ励起第二高調波発生固体レーザ装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34184092A JPH06188500A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Ｌｄ励起第二高調波発生固体レーザ装置とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06188500A true JPH06188500A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18349156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34184092A Pending JPH06188500A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Ｌｄ励起第二高調波発生固体レーザ装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06188500A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011132414A1 (ja) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | パナソニック株式会社 | 波長変換レーザ光源及び画像表示装置 |
| US20220043196A1 (en) * | 2020-08-07 | 2022-02-10 | Optical Coatings Japan | Ultraviolet ray transmissive filter and method for producing same |
-
1992
- 1992-12-22 JP JP34184092A patent/JPH06188500A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011132414A1 (ja) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | パナソニック株式会社 | 波長変換レーザ光源及び画像表示装置 |
| US8456734B2 (en) | 2010-04-23 | 2013-06-04 | Panasonic Corporation | Wavelength conversion laser light source and image display device |
| US20220043196A1 (en) * | 2020-08-07 | 2022-02-10 | Optical Coatings Japan | Ultraviolet ray transmissive filter and method for producing same |
| US11762139B2 (en) * | 2020-08-07 | 2023-09-19 | Optical Coatings Japan | Ultraviolet ray transmissive filter and method for producing same |
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