JPH0621555A - 半導体レーザ励起固体レーザ - Google Patents

半導体レーザ励起固体レーザ

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JPH0621555A
JPH0621555A JP20051992A JP20051992A JPH0621555A JP H0621555 A JPH0621555 A JP H0621555A JP 20051992 A JP20051992 A JP 20051992A JP 20051992 A JP20051992 A JP 20051992A JP H0621555 A JPH0621555 A JP H0621555A
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JP
Japan
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crystal
laser
polarization
solid
nonlinear optical
Prior art date
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Application number
JP20051992A
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English (en)
Inventor
Minoru Sumiya
実 角谷
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH0621555A publication Critical patent/JPH0621555A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部共振器型第2高調波発生を利用した半導
体レーザ励起固体レーザの出力変動の発生を抑止する。 【構成】 レーザ共振器の一部を構成する出力鏡6を設
け、出力鏡6の光学軸上に出力鏡6側から進行する光を
互いに直交する2つの偏光に分離できる方位に偏光プリ
ズム4を設け、偏光プリズム4によって出力鏡6側から
来る光が分離されそれぞれが進行する位置に、第1の固
体レーザ結晶1a、及び第2の固体レーザ結晶1bを設
け、第1の固体レーザ結晶1a及び第2の固体レーザ結
晶1bをそれぞれ励起するための半導体レーザ3a及び
3b並びに結合光学系を設け、さらに出力鏡6と偏光プ
リズム4の間に第2種位相整合をとり、かつ位相整合が
とれる方位に対して垂直となる結晶軸が1つ以上存在す
る2次の非線形光学結晶5を、その結晶軸の1つが、偏
光プリズム4の接合面の入射面に対して平行か又は垂直
となるように設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザを励起光
源とする固体レーザに関し、特にその第2高調波を得る
ものに関する。
【0002】
【従来の技術】レーザの共振器内に2次非線形光学結晶
を配置し第2の高調波を発生させる内部共振器型の第2
高調波発生は、高い効率で第2高調波を得る方法とし
て、励起光の出力が低いLD励起固体レーザでは特に有
効である。
【0003】しかしながら、固体レーザとしては一般的
なNd:YAGレーザにおいて、第2種の位相整合をと
る非線形光学結晶を用いた内部共振器型第2高調波発生
では、出力が非常に不安定になってしまう現象が生じ
る。この現象は「グリーン・プロブレム」と呼ばれ、
「Journal of Optical Socie
ty of America B,Vol.3,p.1
175(1986)」に詳しい記述がある。
【0004】この問題を解消する方法として、共振器内
に4分の1波長板を設け、共振器内の偏光を制御する方
法がある。これに関しては、「Optics Lett
ers,Vol.13,No.10,pp.805−8
07(1988)」に詳しい記述がある。また、固体レ
ーザ中の活性イオンの濃度を高め、さらに結晶の厚さを
薄くする事によって、単一モード発振させることによ
り、問題を解決していた。これに関しては、「IEEE
Journal of Quntum Electr
onics,Vol.26,No.9,pp.1457
−1459」に詳しい記述がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法は、4分の1波長板の制御精度が厳しい、あるい
は、励起光の強度を上げていくと多モード発振し出力変
動を起こす、など問題を残している。本発明では内部共
振器型第2の高調波発生における出力の変動を抑制し
た、安定なレーザ装置を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ励
起固体レーザは、レーザ共振器の一部を構成する出力鏡
を設け、前記出力鏡の光学軸上に前記出力側から進行す
る光を互いに直交する2つの偏光に分離できる方位にプ
リズムを設け、前記偏光プリズムによって前記出力鏡側
から来る光が分離されそれぞれが進行する位置に、第1
の固体レーザ結晶及び第2の固体レーザ結晶を設け、前
記第1の固体レーザ結晶及び第2の固体レーザ結晶をそ
れぞれ励起するための半導体レーザ及び結合光学系を設
け、さらに前記出力鏡と前記偏光プリズムの間に第2種
位相整合をとり、かつ位相整合がとれる方位に対して垂
直となる結晶軸が1つ以上存在する2次の非線形光学結
晶を、その結晶軸の1つが、前記偏光プリズムの接合面
の入射面に対して平行か又は垂直となるように設けるこ
とを特徴とする。
【0007】
【作用】ここでは、本発明において重要な役割を果たす
偏光プリズムに、最も安価で普及している偏光ビームス
プリッターを使用した場合を例にとり、本発明の作用を
説明する。
【0008】複屈折性をもつ非線形光学結晶をレーザ共
振器内に設けることにより、レーザが共振器内部で互い
に直交する2つの偏光で発振する。非線形光学結晶が第
2種の位相整合とるとき、直交する偏光の縦モード間の
和周波光が発生する。その和周波光発生を通した縦モー
ド間のエネルギーのやりとりによる縦モード間競合が出
力変動、すなわちグリーン・プロブレムとなる。これら
の直交する偏光が互いに独立に発振すれば、縦モード間
競合がなくなり、グリーン・プロブレムは生じないはず
である。
【0009】偏光ビームスプリッターは一般にその接合
面、すなわち偏光によって光を分離する面に対して、p
偏光となる光には100%に近い透過率を示し、s偏光
となる光には100%に近い透過率で、入射方向に対し
て約90゜の方向に入射光を反射させる。この偏光ビー
ムスプリッターをレーザの共振器内に挿入すると、偏光
ビームスプリッターの接合面に対してもp偏光で発振す
る。
【0010】一方、この偏光ビームスプリッターによっ
て上記のレーザ共振器の光軸を約90゜曲げられたs偏
光について別のレーザ共振器を構成すれば、このレーザ
共振器は偏光ビームスプレリッターの接合面に対してs
偏光で発振する。
【0011】この2つのレーザ発振器は、偏光ビームス
プリッターを共有することにより、複合共振器を構成
し、各々の共振器の一部を共有することができる。この
2つのレーザは、この共有部分で偏光が互いに直交し、
かつ独立にレーザ発振していることになる。
【0012】この共有部分に第2種の位相整合をとり、
かつ位相整合がとれる方位に対して垂直となる結晶軸が
非線形光学結晶を挿入する。このとき、非線形光学結晶
の結晶軸の一つを2つの互いに直交して独立に発振して
いる偏光のいずれかに一致させると、複屈折性を有する
非線形光学結晶を挿入したにもかかわらず、2つのレー
ザ光の発振の独立性は保たれる。こうすることにより、
互いに直交し発振の独立が保たれたまま、グリーン・プ
ロブレムを生ずることなく2つの偏光から和周波光が発
生する。
【0013】以上、偏光プリズムとして、入射光に対し
てp偏光が直進しs偏光が90゜の角度で反射する偏光
ビームスプリッターを用いた場合を例にとって説明し
た。けれども、入射光に対してp偏光が直進しs偏光が
90゜以外の角度で反射するグラントンプソンプリズ
ム、グランテーラープリズム、ローションプリズムなど
や、あるいは入射光に対してp偏光、s偏光が共に直進
せず異なる方向に分離されるウォラストンプリズムなど
を用いても、全く同じ作用が得られる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。図1は本発明の第1の実施例の斜視図
である。出力鏡6は波長1064nmで高反射となり、
532nmで高透過となるコーティングが施してある。
Nd:YAG結晶1aは、出力鏡6と反対側の面が10
64nmで高反射となるコーティングが施してある。N
d:YAG結晶1aと出力鏡6の間で1064nmで発
振する直線上の第1のレーザ共振器を構成している。N
d:YAG結晶1aと出力鏡6の軸上に半導体レーザ3
a及びレンズ2aを設け、Nd:YAG結晶1aを端面
励起している。Nd:YAG結晶4と出力鏡の間には偏
光ビームスプリッター4を設けてある。この偏光ビーム
スプリッター4によって第1のレーザ共振器は偏光ビー
ムスプリッター4の接合面に対してp偏光となるように
偏光発振する。偏光ビームスプリッター4のNd:YA
G結晶1aに近い面と、接合面を挟んで隣あう面に垂直
な方向に別のNd:YAG結晶1bを設けてある。N
d:YAG結晶1bの偏光ビームスプリッター4とは反
対側の面には1064nmに対して高反射となるコーテ
ィングが施してある。このNd:YAG結晶3bと出力
鏡6の間で、偏光ビームスプリッター4を介したL字型
の1064nmで発振する第2のレーザ共振器を構成し
ている。Nd:YAG結晶1bは半導体レーザ3b及び
レンズ2bによって端面励起される。第2のレーザ共振
器は偏光ビームスプリッター4の接合面に対してs偏光
となるように偏光発振する。偏光ビームスプリッター4
と出力鏡6の間は、第1のレーザ共振器及び第2のレー
ザ共振器が互いに独立に発振し、かつ偏光が直交してい
る領域である。ここに波長変換のための2次の非線形光
学結晶KTP(KTiOPO4 )5を設けている。KT
P結晶5の切り出し方位は1064nmの第2の高調波
が発生可能な角度(θ=90゜、φ=24゜)となって
いる。KTPは第2種の位相整合をとり、c軸に平行な
電界成分をもつ偏光と、xy面に平行な電界成分をもつ
偏光の和周波光を発生させる。図1では偏光ビームスプ
リッター4の接合面に対してs偏光の電界方向にKTP
結晶5のc軸を一致させてあるが、これはp偏光の電界
方向に一致させてもかまわない。このようにKTP結晶
5のc軸を、s偏光またはp偏光の電界方向に一致させ
ることにより、2つのNd:YAG結晶1a、1bによ
る発振の独立は保たれる。そして、2つの発振光はKT
P結晶2により波長532mの和周波光に変換される。
本発明により、内部共振型の第2高調波発生における非
線形光学結晶による波長変換を介した縦モード間競合に
基づく出力変動、すなわちグリーン・プロブレムは解消
される。
【0015】図2は本発明の第2の実施例の斜視図であ
る。第1の実施例と異なるのは、固体レーザ結晶として
Nd:YAGの代わりにa軸カットのNd:YVO4
用いていることである。a軸カットのNd:YVO4
偏光素子を用いずに電界成分が結晶c軸と平行になるよ
うに発振する。Nd:YVO4 結晶7aはそのc軸が偏
光ビームスプリッター4の整合面の入射面に対して垂直
となるように設けてある。Nd:YVO4 結晶7bはそ
のc軸が偏光ビームスプリッター4の整合面の入射面に
対して平行になるように設けてある。こうすることによ
って、第1の実施例のときと同様にNd:YVO4 結晶
7aをレーザ媒質とする直線上のレーザ共振器と、N
d:YVO4 結晶7bをレーザ媒質とするL字型のレー
ザ共振器は独立に発振し、また、偏光ビームスプリッタ
ー4と出力鏡6の間は偏光が互いに直交する領域とな
る。
【0016】第1の実施例、及び第2の実施例では2つ
の半導体レーザによって、2つのNd:YAG結晶ある
いはNd:YVO4 結晶を独立に励起している。しか
し、半導体レーザから放射される励起光をビームスプリ
ッターで2つに分割し、分割された励起光をそれぞれ反
射鏡などで2つの固体レーザ結晶まで導くことによっ
て、一つの半導体レーザで2つの固体レーザ結晶を励起
してもかまわない。このときも固体レーザの発振の独立
性は保たれるので、出力変動の抑制に影響を及ぼさな
い。
【0017】また、第1の実施例、及び第2の実施例で
は固体レーザ結晶にNd:YAG結晶やNd:YVO4
結晶を用いたが、半導体レーザで励起できるものであれ
ば他の固体レーザ結晶でもかまわない。また、2つの複
合共振器でそれぞれ異なる固体レーザ結晶を用いてもよ
い。
【0018】さらにまた、第1の実施例、及び第2の実
施例では非線形光学結晶にKTP結晶を用いたが、使用
する固体レーザ結晶の発振波長のに対し第2種位相整合
をとり、かつ位相整合のとれる方位に対して垂直となる
結晶軸が1つ以上存在するものであればよい。
【0019】第1及び第2の実施例では偏光プリズムと
して、偏光ビームスプリッターを用いたが、方解石など
の複屈折性結晶を用いた偏光プリズムなどの他の手段が
用いうることは言うまでもない。
【0020】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、内部共振器型第2高調波発生を利用した半導体レー
ザにおいて、第2種の位相整合をとる2次の非線形光学
結晶を用いる場合に発生する著しい出力変動を取り除
き、出力を安定化する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための斜視図
である。
【図2】本発明の第2の実施例を説明するための斜視図
である。
【符号の説明】
1a、1b Nd:YAG結晶 2a、2b レンズ 3a、3b 半導体レーザ 4 偏光ビームスプリッター 5 KTP結晶 6 出力鏡 7a、7b Nd:YVO4 結晶

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ共振器の一部を構成する出力鏡を
    設け、前記出力鏡の光学軸上に前記出力側から進行する
    光を互いに直交する2つの偏光に分離できる方位にプリ
    ズムを設け、前記偏光プリズムによって前記出力鏡側か
    ら来る光が分離されそれぞれが進行する位置に、第1の
    固体レーザ結晶及び第2の固体レーザ結晶を設け、前記
    第1の固体レーザ結晶及び第2の固体レーザ結晶をそれ
    ぞれ励起するための半導体レーザ及び結合光学系を設
    け、さらに前記出力鏡と前記偏光プリズムの間に第2種
    位相整合をとり、かつ位相整合がとれる方位に対して垂
    直となる結晶軸が1つ以上存在する2次の非線形光学結
    晶を、その結晶軸の1つが前記偏光プリズムの接合面の
    入射面に対して平行か又は垂直となるように設けること
    を特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ。
JP20051992A 1992-07-02 1992-07-02 半導体レーザ励起固体レーザ Pending JPH0621555A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950023991A (ko) * 1994-01-31 1995-08-21 김광호 제2고조파 발생(shg)용 케이티피(ktp) 코팅막
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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990323