JPH06204597A - 青色レーザ - Google Patents
青色レーザInfo
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- JPH06204597A JPH06204597A JP35908692A JP35908692A JPH06204597A JP H06204597 A JPH06204597 A JP H06204597A JP 35908692 A JP35908692 A JP 35908692A JP 35908692 A JP35908692 A JP 35908692A JP H06204597 A JPH06204597 A JP H06204597A
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- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
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- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/105—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
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- H01S3/1648—Solid materials characterised by a crystal matrix halide with the formula XYZF6 (Colquiriite structure), wherein X is Li, Na, K or Rb, Y is Mg, Ca, Sr, Cd or Ba and Z is Al, Sc or Ga
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 容易に高効率の青色レーザ光を得る。
【構成】 非線形光学素子を使用して固体レーザ発振光
の波長変換を行なう青色レーザにおいて、固体レーザ材
料にＣｒ3+：ＬｉＳｒＡｌＦ6 結晶を使用し、固体レー
ザ発振光の第２高調波を発生することを特徴とした青色
レーザ。
の波長変換を行なう青色レーザにおいて、固体レーザ材
料にＣｒ3+：ＬｉＳｒＡｌＦ6 結晶を使用し、固体レー
ザ発振光の第２高調波を発生することを特徴とした青色
レーザ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、青色レーザ、特に非線
形光学結晶により、固体レーザ発振光の波長変換を行な
い青色のレーザ光を発生する青色レーザに関する。
形光学結晶により、固体レーザ発振光の波長変換を行な
い青色のレーザ光を発生する青色レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、非線形光学素子を用い、固体レー
ザ発振光の第２高調波として、青色のレーザ光を発生さ
せる青色レーザは、図２のような構成をしている。ここ
で、従来の青色レーザについて図２を参照しながら構成
を説明する。前記青色レーザは、光軸（１１１）上に配
置されたＮｄ：ＹＡＧ結晶（１０３）、出力ミラー（１
０５）、ＫＮｂＯ3 （ニオブ酸カリウム、以下、ＫＮと
略す。）結晶（１０４）、励起用半導体レーザ（１０
１）、集光レンズ系（１０２）から構成されている。な
お、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶端面（１０６）には、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザ基本波（波長９４６ｎｍ）に対する高反射コー
ティングが施されており、出力ミラー（１０５）とで、
光共振器（１１２）を形成している。ここで、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧ結晶（１０３）は、よく知られた固体レーザ材料で
あり、発振波長としては、１０６４ｎｍ、９４６ｎｍ、
１３１９ｎｍ、１３３９ｎｍなどがある。光共振器（１
１２）は、９４６ｎｍに対して低損失であり、その他の
波長に対して高損失である。その為、半導体レーザ（以
下、ＬＤと略す。）（１０１）からの発振光（波長８０
８ｎｍ）（１０８）によって、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶を励起
することにより、選択的に波長９４６ｎｍの基本波（１
０９）が発振する。また、ＫＮ結晶（１０４）は非線形
光学素子であり、ここでは、固体レーザ基本波（波長９
４６ｎｍ）の第２高調波（波長４７３ｎｍ）を発生する
波長変換素子として用いられている。光共振器内の固体
レーザ基本波は、ＫＮ結晶（１０４）を通過することに
より、一部が第２高調波（１１０）に変換され、出力ミ
ラー（１０５）を通過して外部に出力される。以上のよ
うにして、波長４７３ｎｍの青色レーザ光が得られた。
ザ発振光の第２高調波として、青色のレーザ光を発生さ
せる青色レーザは、図２のような構成をしている。ここ
で、従来の青色レーザについて図２を参照しながら構成
を説明する。前記青色レーザは、光軸（１１１）上に配
置されたＮｄ：ＹＡＧ結晶（１０３）、出力ミラー（１
０５）、ＫＮｂＯ3 （ニオブ酸カリウム、以下、ＫＮと
略す。）結晶（１０４）、励起用半導体レーザ（１０
１）、集光レンズ系（１０２）から構成されている。な
お、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶端面（１０６）には、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザ基本波（波長９４６ｎｍ）に対する高反射コー
ティングが施されており、出力ミラー（１０５）とで、
光共振器（１１２）を形成している。ここで、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧ結晶（１０３）は、よく知られた固体レーザ材料で
あり、発振波長としては、１０６４ｎｍ、９４６ｎｍ、
１３１９ｎｍ、１３３９ｎｍなどがある。光共振器（１
１２）は、９４６ｎｍに対して低損失であり、その他の
波長に対して高損失である。その為、半導体レーザ（以
下、ＬＤと略す。）（１０１）からの発振光（波長８０
８ｎｍ）（１０８）によって、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶を励起
することにより、選択的に波長９４６ｎｍの基本波（１
０９）が発振する。また、ＫＮ結晶（１０４）は非線形
光学素子であり、ここでは、固体レーザ基本波（波長９
４６ｎｍ）の第２高調波（波長４７３ｎｍ）を発生する
波長変換素子として用いられている。光共振器内の固体
レーザ基本波は、ＫＮ結晶（１０４）を通過することに
より、一部が第２高調波（１１０）に変換され、出力ミ
ラー（１０５）を通過して外部に出力される。以上のよ
うにして、波長４７３ｎｍの青色レーザ光が得られた。
【０００３】
【発明の解決しようとす問題点】しかしながら、従来の
波長変換を用いた青色レーザは以下の問題点を有してい
た。従来の青色レーザは、固体レーザとしてＮｄ：ＹＡ
Ｇ結晶を用いていた。Ｎｄ：ＹＡＧ結晶は、 ９４６ｎｍの光に対して再吸収を生じる為、発振しき
い値を下げるためには、結晶長を短くせねばならず、そ
のため励起光の吸収効率が低下した。特に半導体レーザ
でＮｄ：ＹＡＧ結晶端面を励起するときは、ほとんどの
励起光がＮｄ：ＹＡＧに吸収されるためには、約５ｍｍ
の結晶長が必要であるのに対し、９４６ｎｍの発振をお
こすための最適な結晶長は約１ｍｍにすぎず、励起光を
有効に吸収することができず、変換効率を高める限界が
あった。 吸収波長帯域が狭い為、青色レーザ光を安定して発振
させるためには、励起光として使用するＬＤの発振波長
を８０８±１ｎｍに制御する必要があった。 発振波長が９４６ｎｍのみである為、波長変換して発
生する第２高調波は波長４７３ｎｍの１波長に限定さ
れ、また、さらなる短波長の光を発生することは困難で
あった。さらに、非線形光学素子としては、ＫＮを使用
していた。ＫＮによる位相整合の温度許容幅は約０．３
℃である。そのために、青色レーザ光を安定出力するた
めには、厳密な温度制御が必要であった。 本発明は、かかる問題点を解決するために考慮してなさ
れたものであり、従来よりも容易に高い変換効率で青色
レーザ光が発生させることができ青色レーザを提供する
ことを目的としている。
波長変換を用いた青色レーザは以下の問題点を有してい
た。従来の青色レーザは、固体レーザとしてＮｄ：ＹＡ
Ｇ結晶を用いていた。Ｎｄ：ＹＡＧ結晶は、 ９４６ｎｍの光に対して再吸収を生じる為、発振しき
い値を下げるためには、結晶長を短くせねばならず、そ
のため励起光の吸収効率が低下した。特に半導体レーザ
でＮｄ：ＹＡＧ結晶端面を励起するときは、ほとんどの
励起光がＮｄ：ＹＡＧに吸収されるためには、約５ｍｍ
の結晶長が必要であるのに対し、９４６ｎｍの発振をお
こすための最適な結晶長は約１ｍｍにすぎず、励起光を
有効に吸収することができず、変換効率を高める限界が
あった。 吸収波長帯域が狭い為、青色レーザ光を安定して発振
させるためには、励起光として使用するＬＤの発振波長
を８０８±１ｎｍに制御する必要があった。 発振波長が９４６ｎｍのみである為、波長変換して発
生する第２高調波は波長４７３ｎｍの１波長に限定さ
れ、また、さらなる短波長の光を発生することは困難で
あった。さらに、非線形光学素子としては、ＫＮを使用
していた。ＫＮによる位相整合の温度許容幅は約０．３
℃である。そのために、青色レーザ光を安定出力するた
めには、厳密な温度制御が必要であった。 本発明は、かかる問題点を解決するために考慮してなさ
れたものであり、従来よりも容易に高い変換効率で青色
レーザ光が発生させることができ青色レーザを提供する
ことを目的としている。
【０００４】
【問題点を解決するための手段】この目的を達成するた
めに本発明の青色レーザは、非線形光学素子を使用して
固体レーザ発振光の波長変換を行なう青色レーザにおい
て、固体レーザ材料にＣｒ3+：ＬｉＳｒＡｌＦ6 （以
下、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦと略す）結晶を使用し、固体のレ
ーザ発振光の第２高調波を発生する。そのため、容易に
高効率で青色レーザ光が得られる青色光源として感光紙
の露光に適した青色レーザを提供し得る。
めに本発明の青色レーザは、非線形光学素子を使用して
固体レーザ発振光の波長変換を行なう青色レーザにおい
て、固体レーザ材料にＣｒ3+：ＬｉＳｒＡｌＦ6 （以
下、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦと略す）結晶を使用し、固体のレ
ーザ発振光の第２高調波を発生する。そのため、容易に
高効率で青色レーザ光が得られる青色光源として感光紙
の露光に適した青色レーザを提供し得る。
【０００５】
【作用】しかして本発明はＬＤからの励起光は、集光レ
ンズ系で集光され、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶に入射し、吸
収される。ここで、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶は、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧ結晶と比較して、次の様な利点を有する。 吸収波長帯が、６００〜７００ｎｍと広い。 蛍光波長域が、近赤外域（８００〜１０００ｎｍ）で
あり、かつ広い。 温度変化が少ない（膨張及び収縮、屈折率、蛍光強
度、蛍光寿命など）。 吸収効率が高く、結晶長１〜２ｍｍで励起光の９０％
以上を吸収できる。
ンズ系で集光され、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶に入射し、吸
収される。ここで、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶は、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧ結晶と比較して、次の様な利点を有する。 吸収波長帯が、６００〜７００ｎｍと広い。 蛍光波長域が、近赤外域（８００〜１０００ｎｍ）で
あり、かつ広い。 温度変化が少ない（膨張及び収縮、屈折率、蛍光強
度、蛍光寿命など）。 吸収効率が高く、結晶長１〜２ｍｍで励起光の９０％
以上を吸収できる。
【０００６】したがって、出力ミラーの波長における反
射率をコーティング条件によって励起光によって発生す
る蛍光スペクトル（波長：８００〜１０００ｎｍ）のう
ち任意の近赤外域の波長の光を光共振器内で発振させる
ことができる。したがって、この共振器内で発振した近
赤外域の発振光を基本波とし、光共振器内に配置された
非線形光学素子によって、第２高調波に波長変換するこ
とによって、波長４００〜５００ｎｍの内任意の波長の
ブルー光を出力することができる。
射率をコーティング条件によって励起光によって発生す
る蛍光スペクトル（波長：８００〜１０００ｎｍ）のう
ち任意の近赤外域の波長の光を光共振器内で発振させる
ことができる。したがって、この共振器内で発振した近
赤外域の発振光を基本波とし、光共振器内に配置された
非線形光学素子によって、第２高調波に波長変換するこ
とによって、波長４００〜５００ｎｍの内任意の波長の
ブルー光を出力することができる。
【０００７】また、吸収波長帯域が広いため、励起用Ｌ
Ｄの発振波長が変動しても基本波の発振効率にあまり影
響を及ぼさない。すなわち、励起用ＬＤの発振波長制御
が不必要となる。さらに、固体レーザ結晶が温度安定性
に優れることから、固体レーザ結晶の温度制御も不必要
である。
Ｄの発振波長が変動しても基本波の発振効率にあまり影
響を及ぼさない。すなわち、励起用ＬＤの発振波長制御
が不必要となる。さらに、固体レーザ結晶が温度安定性
に優れることから、固体レーザ結晶の温度制御も不必要
である。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は本発明の青色レーザの構成を
示した図である。この実施例の装置は、それぞれ光軸
（１１）上に、固体レーザ材料としてＣｒ：ＬｉＳＡＦ
結晶（３）、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶（３）と対向して出
力ミラー（５）、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶（３）と出力ミ
ラー（５）との間に非線形光学結晶（例えば、β−Ｂａ
Ｂ２Ｏ３）（４）が配置されている。Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ
結晶（３）の出力ミラーと反対側の端面（６）には、波
長８００〜１０００ｎｍ近傍では反射し、波長６７０ｎ
ｍ近傍では透過し、また出力ミラー（５）には波長８３
０ｎｍ近傍では反射し、波長８３０ｎｍ近傍以外の近赤
外域（波長：８００〜１０００ｎｍ）及び波長４１５ｎ
ｍ近傍では透過となるようなコーティング膜（７）が施
されており、光共振器（１２）を形成している。同じく
光軸（１１）上の端面（６）側には、励起用ＬＤ（１）
が配置され、ＬＤ（１）とＣｒ：ＬｉＳＡＦ結晶（３）
の間には集光レンズ系（２）が配置されている。なお、
本実施例において使用したＣｒ：ＬｉＳＡＦ結晶は５％
をＣｒ３＋をドープした１ｍｍ厚のものであり、励起用
ＬＤレーザ光を９０％以上吸収する。
参照して説明する。図１は本発明の青色レーザの構成を
示した図である。この実施例の装置は、それぞれ光軸
（１１）上に、固体レーザ材料としてＣｒ：ＬｉＳＡＦ
結晶（３）、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶（３）と対向して出
力ミラー（５）、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶（３）と出力ミ
ラー（５）との間に非線形光学結晶（例えば、β−Ｂａ
Ｂ２Ｏ３）（４）が配置されている。Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ
結晶（３）の出力ミラーと反対側の端面（６）には、波
長８００〜１０００ｎｍ近傍では反射し、波長６７０ｎ
ｍ近傍では透過し、また出力ミラー（５）には波長８３
０ｎｍ近傍では反射し、波長８３０ｎｍ近傍以外の近赤
外域（波長：８００〜１０００ｎｍ）及び波長４１５ｎ
ｍ近傍では透過となるようなコーティング膜（７）が施
されており、光共振器（１２）を形成している。同じく
光軸（１１）上の端面（６）側には、励起用ＬＤ（１）
が配置され、ＬＤ（１）とＣｒ：ＬｉＳＡＦ結晶（３）
の間には集光レンズ系（２）が配置されている。なお、
本実施例において使用したＣｒ：ＬｉＳＡＦ結晶は５％
をＣｒ３＋をドープした１ｍｍ厚のものであり、励起用
ＬＤレーザ光を９０％以上吸収する。
【０００９】この青色レーザ装置により波長４１５ｎｍ
付近の青色レーザ光が発生する過程は次のようである。
まず、ＬＤ（１）からの波長６７０ｎｍ付近の出力光
（８）は、集光レンズ系（２）集光され、Ｃｒ：ＬｉＳ
ＡＦ結晶（３）に入射し、吸収される。励起光を吸収し
たＣｒ：ＬｉＳＡＦ結晶（３）は波長８００〜１０００
ｎｍの蛍光を発生するが、出力ミラー（５）上に形成し
た波長８３０ｎｍに対する高反射コーティング膜（７）
により、波長８３０ｎｍの光だけが選択的に光共振器内
（１２）で発振する。この波長８３０ｎｍ付近の発振光
を基本波（９）とする。この基本波（９）は、共振器
（１２）内に配置された非線形光学素子（４）によっ
て、波長を基本波の半分の第２高調波である波長約４１
５ｎｍのブルー光（１０）に変換され、このブルー光
（１０）は出力ミラー（５）を透過し、外部に出力され
る。非線形光学素子（４）は、β−ＢａＢ２Ｏ３を使用
すると高効率の波長変換を行なうことができ、さらに非
線形光学素子の温度制御が不必要である。
付近の青色レーザ光が発生する過程は次のようである。
まず、ＬＤ（１）からの波長６７０ｎｍ付近の出力光
（８）は、集光レンズ系（２）集光され、Ｃｒ：ＬｉＳ
ＡＦ結晶（３）に入射し、吸収される。励起光を吸収し
たＣｒ：ＬｉＳＡＦ結晶（３）は波長８００〜１０００
ｎｍの蛍光を発生するが、出力ミラー（５）上に形成し
た波長８３０ｎｍに対する高反射コーティング膜（７）
により、波長８３０ｎｍの光だけが選択的に光共振器内
（１２）で発振する。この波長８３０ｎｍ付近の発振光
を基本波（９）とする。この基本波（９）は、共振器
（１２）内に配置された非線形光学素子（４）によっ
て、波長を基本波の半分の第２高調波である波長約４１
５ｎｍのブルー光（１０）に変換され、このブルー光
（１０）は出力ミラー（５）を透過し、外部に出力され
る。非線形光学素子（４）は、β−ＢａＢ２Ｏ３を使用
すると高効率の波長変換を行なうことができ、さらに非
線形光学素子の温度制御が不必要である。
【００１０】上記の構成によって、ＬＤの出力パワー２
００ｍＷに対して、１０ｍＷの波長４１５ｎｍの青色レ
ーザ光が安定して得られた。また、ＬＤの発振波長が温
度などによって変化した場合や、非線形光学素子の温度
が変化した場合でも、安定した青色レーザ出力を得るこ
とができた。本発明において、非線形光学素子にβ−Ｂ
ａＢ2 Ｏ3 を用いたが、ＬｉＢ2 Ｏ5 など他の無機非線
形光学結晶を非線形光学素子として使用しても良い。ま
た、本発明の趣旨を逸脱しない範囲に於いて種々の変更
を加えることができる。
００ｍＷに対して、１０ｍＷの波長４１５ｎｍの青色レ
ーザ光が安定して得られた。また、ＬＤの発振波長が温
度などによって変化した場合や、非線形光学素子の温度
が変化した場合でも、安定した青色レーザ出力を得るこ
とができた。本発明において、非線形光学素子にβ−Ｂ
ａＢ2 Ｏ3 を用いたが、ＬｉＢ2 Ｏ5 など他の無機非線
形光学結晶を非線形光学素子として使用しても良い。ま
た、本発明の趣旨を逸脱しない範囲に於いて種々の変更
を加えることができる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の青色レーザによれば、出力ミラーの反射コーテ
ィング条件を選択することにより、波長４００〜５００
ｎｍの波長域から任意の波長の青色レーザー光を容易に
かつ高効率で得る事ができるという優れた効果を有す
る。
本発明の青色レーザによれば、出力ミラーの反射コーテ
ィング条件を選択することにより、波長４００〜５００
ｎｍの波長域から任意の波長の青色レーザー光を容易に
かつ高効率で得る事ができるという優れた効果を有す
る。
【図１】本発明の青色レーザの構成を示した図である。
【図２】従来技術の青色レーザの構成図である。
１ 、１０１ ：半導体レーザ ２ 、１０２ ：集光レンズ系 ３ ：Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ ４ 、１０４ ：非線形光学素子 ５ 、１０５ ：出力ミラー ６、７、１０６、１０７ ：波長選択性光学膜 ８ 、１０８ ：励起用ＬＤレーザ光 ９ 、１０９ ：基本波レーザ光 １０、１１０ ：青色レーザ光 １１、１１１ ：光軸 １２、１１２ ：光共振器 １０３、 ：Ｎｄ：ＹＡＧ
Claims (2)
- 【請求項１】 非線形光学素子を使用して固体レーザ発
振光の波長変換を行なう青色レーザにおいて、固体レー
ザ材料にＣｒ3+：ＬｉＳｒＡｌＦ6 結晶を使用し、固体
レーザ発振光の第２高調波を発生することを特徴とした
青色レーザ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の青色レーザにおいて半
導体レーザにより前記固体レーザ材料を励起することを
特徴とする青色レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35908692A JPH06204597A (ja) | 1992-12-26 | 1992-12-26 | 青色レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35908692A JPH06204597A (ja) | 1992-12-26 | 1992-12-26 | 青色レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204597A true JPH06204597A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=18462675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35908692A Pending JPH06204597A (ja) | 1992-12-26 | 1992-12-26 | 青色レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06204597A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0695004A1 (en) * | 1994-07-26 | 1996-01-31 | Hitachi Metals, Ltd. | Second harmonic generating apparatus |
-
1992
- 1992-12-26 JP JP35908692A patent/JPH06204597A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0695004A1 (en) * | 1994-07-26 | 1996-01-31 | Hitachi Metals, Ltd. | Second harmonic generating apparatus |
| US5757827A (en) * | 1994-07-26 | 1998-05-26 | Hitachi Metals, Ltd. | Second harmonic generating apparatus and apparatus employing laser |
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