JPH06216455A - レーザ発振装置 - Google Patents
レーザ発振装置Info
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- JPH06216455A JPH06216455A JP370993A JP370993A JPH06216455A JP H06216455 A JPH06216455 A JP H06216455A JP 370993 A JP370993 A JP 370993A JP 370993 A JP370993 A JP 370993A JP H06216455 A JPH06216455 A JP H06216455A
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- yvo4
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体レーザにおいて１４８０ｎｍから１６２
０ｎｍまでの発振を可能にする。 【構成】 励起光源は半導体レーザ２とし、励起光は集
光レンズ１１でＥｒ：ＹＶＯ4 結晶５に照射する。Ｅ
ｒ：ＹＶＯ4 結晶５の偏光方向の違いによる分光特性を
有効に活用するために、半導体レーザ２の発振光とＥ
ｒ：ＹＶＯ4 結晶５のｃ軸とが垂直、或いは、平行とな
るように配置する。Ｅｒ：ＹＶＯ4 結晶５には、目的波
長に対応するＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 系高反射ミラーコート
９と弗４マグネシウム／ゼオライト系無反射コート４、
励起光の半導体レーザの発振波長８０７ｎｍに対応する
弗化マグネシウム／ゼオライト系無反射コート１０が施
してあり、出力鏡７と併せて共振器構造をとる。出力レ
ーザ光を平行光化するために、出力鏡には凹レンズを使
用する。これにより、１５３０ｎｍの安定なレーザ発振
光を得ることができた。
０ｎｍまでの発振を可能にする。 【構成】 励起光源は半導体レーザ２とし、励起光は集
光レンズ１１でＥｒ：ＹＶＯ4 結晶５に照射する。Ｅ
ｒ：ＹＶＯ4 結晶５の偏光方向の違いによる分光特性を
有効に活用するために、半導体レーザ２の発振光とＥ
ｒ：ＹＶＯ4 結晶５のｃ軸とが垂直、或いは、平行とな
るように配置する。Ｅｒ：ＹＶＯ4 結晶５には、目的波
長に対応するＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 系高反射ミラーコート
９と弗４マグネシウム／ゼオライト系無反射コート４、
励起光の半導体レーザの発振波長８０７ｎｍに対応する
弗化マグネシウム／ゼオライト系無反射コート１０が施
してあり、出力鏡７と併せて共振器構造をとる。出力レ
ーザ光を平行光化するために、出力鏡には凹レンズを使
用する。これにより、１５３０ｎｍの安定なレーザ発振
光を得ることができた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はアイセーフ領域で発振
する固体レーザ装置に関する。
する固体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、大気中で使用するレーザのアイセ
ーフ化が望まれており、そのため、アイセーフレーザ装
置の研究開発が進められている。現在までに、アイセー
フ波長で発振するレーザとして、１．８７〜２．１４μ
ｍで発振するＴｍレーザ（オプティクス レターズ（Ｏ
ｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）ｖｏｌ．１５ １９９０
年 ４８６ｐ）、２．１μｍで発振するＨｏレーザ（オ
プティクス レターズ（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ）ｖｏｌ．１５ １９９０年 ３２０ｐ）、１．０６
μｍのＮｄレーザの第二高調波（５３２ｎｍ）と非線形
結晶ＬｉＢ3 Ｏ5 による７００〜２２００ｎｍの光パラ
メトリック発振（第５２回応用物理学会学術講演会講演
予稿集 １１ｐ−Ｍ−４）などの報告がある。
ーフ化が望まれており、そのため、アイセーフレーザ装
置の研究開発が進められている。現在までに、アイセー
フ波長で発振するレーザとして、１．８７〜２．１４μ
ｍで発振するＴｍレーザ（オプティクス レターズ（Ｏ
ｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）ｖｏｌ．１５ １９９０
年 ４８６ｐ）、２．１μｍで発振するＨｏレーザ（オ
プティクス レターズ（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ）ｖｏｌ．１５ １９９０年 ３２０ｐ）、１．０６
μｍのＮｄレーザの第二高調波（５３２ｎｍ）と非線形
結晶ＬｉＢ3 Ｏ5 による７００〜２２００ｎｍの光パラ
メトリック発振（第５２回応用物理学会学術講演会講演
予稿集 １１ｐ−Ｍ−４）などの報告がある。
【０００３】一方、レーザ母材をＹＶＯ4 とするレーザ
には、Ｎｄ活性子による１．０６μｍレーザが一般的
で、その他、Ｔｍ活性子レーザの報告例（オプティクス
レターズ（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）ｖｏｌ．
１７ １９９２年 １８９ｐ）がある。
には、Ｎｄ活性子による１．０６μｍレーザが一般的
で、その他、Ｔｍ活性子レーザの報告例（オプティクス
レターズ（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）ｖｏｌ．
１７ １９９２年 １８９ｐ）がある。
【０００４】さらに、Ｅｒ活性子によるレーザのレーザ
母材には、ガラス（特願昭６１−２２６２９７号明細
書）、ＹＬｉＦ4 （エレクトロニクス レターズ（Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）ｖｏｌ．２５
１９８９年 １３８９ｐ）、Ｙ3 Ａ1 5 Ｏ1 2 やＹ3 Ｓ
ｃ2 Ｇａ3 Ｏ1 2 （ジャーナル オブ アプライドフィ
ジクス（Ｊ．ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）
ｖｏｌ．７０ １９９１年 ７２２７ｐ）の報告があっ
た。
母材には、ガラス（特願昭６１−２２６２９７号明細
書）、ＹＬｉＦ4 （エレクトロニクス レターズ（Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）ｖｏｌ．２５
１９８９年 １３８９ｐ）、Ｙ3 Ａ1 5 Ｏ1 2 やＹ3 Ｓ
ｃ2 Ｇａ3 Ｏ1 2 （ジャーナル オブ アプライドフィ
ジクス（Ｊ．ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）
ｖｏｌ．７０ １９９１年 ７２２７ｐ）の報告があっ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来開
発されてきたアイセーフレーザには、以下の問題点があ
った。すなわち、アイセーフの最適波長は１．５μｍ付
近であり、従来のＴｍレーザやＨｏレーザの発振波長は
この波長帯からずれている。また、光パラメトリック発
振は非線形光学効果を２回経ることによる変換損失は避
けられなく、発振強度は非常に弱い。
発されてきたアイセーフレーザには、以下の問題点があ
った。すなわち、アイセーフの最適波長は１．５μｍ付
近であり、従来のＴｍレーザやＨｏレーザの発振波長は
この波長帯からずれている。また、光パラメトリック発
振は非線形光学効果を２回経ることによる変換損失は避
けられなく、発振強度は非常に弱い。
【０００６】又、Ｅｒガラスレーザの発振波長は１．５
μｍとアイセーフ領域であるが、レーザ母体がガラスで
あるため、発振波長が緩やかであること、高濃度Ｅｒ含
有ガラスの作製が困難なため大きなガラスレーザが必要
になり、レーザ装置全体が大型になること、又、耐熱性
が小さいこと等の問題があった。一方、その他のＥｒ活
性子レーザは、発振波長はアイセーフ領域でない。
μｍとアイセーフ領域であるが、レーザ母体がガラスで
あるため、発振波長が緩やかであること、高濃度Ｅｒ含
有ガラスの作製が困難なため大きなガラスレーザが必要
になり、レーザ装置全体が大型になること、又、耐熱性
が小さいこと等の問題があった。一方、その他のＥｒ活
性子レーザは、発振波長はアイセーフ領域でない。
【０００７】この発明の目的は、最適なアイセーフ波長
１．５μｍ帯で発振できるＥｒ活性子を利用し、しかも
ガラスレーザの問題点を解決する固体レーザ母体ＹＶＯ
4 を利用した高効率レーザを提供することである。
１．５μｍ帯で発振できるＥｒ活性子を利用し、しかも
ガラスレーザの問題点を解決する固体レーザ母体ＹＶＯ
4 を利用した高効率レーザを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】発明者らは、組成式がＹ
ＶＯ4 で表される組成物に不純物Ｅｒを混入させた単結
晶組成物作製に成功し（特願平４−２６８８９１号明細
書）、この単結晶において、Ｅｒ3 + イオンの4 Ｉ
1 3 / 2 →4 Ｉ1 5 / 2 エネルギー遷移を利用すること
により目的波長で発振するＹＶＯ4 結晶をレーザ母体と
したＥｒ：ＹＶＯ4レーザ発振装置が得られることを見
いだした。さらに励起光源を半導体レーザとし、半導体
レーザ発振光の偏光方向とＹＶＯ4 結晶のｃ軸とが垂直
（σ偏光）、或いは、平行（π偏光）の位置関係に配置
し、偏光方向により異なる分光特性を有効に活用できる
ようなレーザ発振装置が得られることも見いだした。
ＶＯ4 で表される組成物に不純物Ｅｒを混入させた単結
晶組成物作製に成功し（特願平４−２６８８９１号明細
書）、この単結晶において、Ｅｒ3 + イオンの4 Ｉ
1 3 / 2 →4 Ｉ1 5 / 2 エネルギー遷移を利用すること
により目的波長で発振するＹＶＯ4 結晶をレーザ母体と
したＥｒ：ＹＶＯ4レーザ発振装置が得られることを見
いだした。さらに励起光源を半導体レーザとし、半導体
レーザ発振光の偏光方向とＹＶＯ4 結晶のｃ軸とが垂直
（σ偏光）、或いは、平行（π偏光）の位置関係に配置
し、偏光方向により異なる分光特性を有効に活用できる
ようなレーザ発振装置が得られることも見いだした。
【０００９】ＹＶＯ4 結晶は一軸性結晶であるので、結
晶軸の方向に依り分光特性が異なる。Ｅｒ：ＹＶＯ4 単
結晶のσ偏光時、及び、π偏光時での蛍光特性が発明者
らによって初めて明らかになり、図１、２に示す様に、
Ｅｒ：ＹＶＯ4 はσ、π偏光で１４８０ｎｍから１６２
０ｎｍに蛍光があることが分かった。
晶軸の方向に依り分光特性が異なる。Ｅｒ：ＹＶＯ4 単
結晶のσ偏光時、及び、π偏光時での蛍光特性が発明者
らによって初めて明らかになり、図１、２に示す様に、
Ｅｒ：ＹＶＯ4 はσ、π偏光で１４８０ｎｍから１６２
０ｎｍに蛍光があることが分かった。
【００１０】この結果、Ｅｒ：ＹＶＯ4 は、励起媒体と
共振器との組み合わせで、レーザ媒体となり、アイセー
フ領域である１４８０ｎｍから１６２０ｎｍでレーザ発
振が可能である。ここで、共振器とは、反射率の高い高
反射ミラーと出力ミラーとの２枚の反射鏡を組み合わせ
たファブリペロー干渉計であり、目的波長に対応するミ
ラーコートでも同様の作用が得られる。
共振器との組み合わせで、レーザ媒体となり、アイセー
フ領域である１４８０ｎｍから１６２０ｎｍでレーザ発
振が可能である。ここで、共振器とは、反射率の高い高
反射ミラーと出力ミラーとの２枚の反射鏡を組み合わせ
たファブリペロー干渉計であり、目的波長に対応するミ
ラーコートでも同様の作用が得られる。
【００１１】Ｅｒ：ＹＶＯ4 と励起媒体と共振器との組
み合わせによるＥｒ：ＹＶＯ4 レーザ装置では、レーザ
母体がＹＶＯ4 であることからＥｒガラスレーザの問題
点の解決を図るばかりでなく、固体レーザに特徴的な、
鋭い発振波長、活性子の高濃度化によるレーザ装置の小
型化、耐環境性に優れたレーザが得られた。また、ＹＶ
Ｏ4 レーザは固体レーザの内でも励起光の吸収特性が大
きいので、より一層の高効率化、装置の小型化・簡素化
が望める。
み合わせによるＥｒ：ＹＶＯ4 レーザ装置では、レーザ
母体がＹＶＯ4 であることからＥｒガラスレーザの問題
点の解決を図るばかりでなく、固体レーザに特徴的な、
鋭い発振波長、活性子の高濃度化によるレーザ装置の小
型化、耐環境性に優れたレーザが得られた。また、ＹＶ
Ｏ4 レーザは固体レーザの内でも励起光の吸収特性が大
きいので、より一層の高効率化、装置の小型化・簡素化
が望める。
【００１２】
【作用】図３のＹＶＯ4 結晶中のＥｒ3 + のエネルギー
準位図によって、励起されたＥｒ3 + のエネルギー遷移
は次の様に起こる。4 Ｉ1 5 / 2 →4 Ｉ9 / 2 （入力光による励起）4 Ｉ9 / 2 →4 Ｉ1 3 / 2 （非放射遷移） この様に上準位に励起された後、4 Ｉ1 5 / 2 準位に誘
導放出して、１．５μｍ帯のレーザ光を発振する。
準位図によって、励起されたＥｒ3 + のエネルギー遷移
は次の様に起こる。4 Ｉ1 5 / 2 →4 Ｉ9 / 2 （入力光による励起）4 Ｉ9 / 2 →4 Ｉ1 3 / 2 （非放射遷移） この様に上準位に励起された後、4 Ｉ1 5 / 2 準位に誘
導放出して、１．５μｍ帯のレーザ光を発振する。
【００１３】
【実施例】（実施例１）図４、５に本発明によるレーザ
発振装置の例を示す。レーザ発振に拘る励起光源はフラ
ッシュランプ１または、半導体レーザ２とする。図４に
示したフラッシュランプ励起レーザ発振装置では励起光
はランプハウス３構成によって、目的波長に対応する弗
化マグネシウム／ゼオライト系無反射コート４を付加し
たＥｒ：ＹＶＯ4 結晶５に照射され、反射鏡６と出力鏡
７でレーザ共振器構造をとる。
発振装置の例を示す。レーザ発振に拘る励起光源はフラ
ッシュランプ１または、半導体レーザ２とする。図４に
示したフラッシュランプ励起レーザ発振装置では励起光
はランプハウス３構成によって、目的波長に対応する弗
化マグネシウム／ゼオライト系無反射コート４を付加し
たＥｒ：ＹＶＯ4 結晶５に照射され、反射鏡６と出力鏡
７でレーザ共振器構造をとる。
【００１４】図５の半導体レーザ励起レーザ発振装置
は、励起光は光ファイバ８でＥｒ：ＹＶＯ4 結晶５に照
射される。Ｅｒ／ＹＶＯ4 結晶５には、図に示す様な目
的波長に対応するＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 系高反射ミラーコ
ート９と弗化マグネシウム／ゼオライト系無反射コート
４、励起光源の半導体レーザの発振波長（８０７ｎｍ）
に対する弗化マグネシウム／ゼオライト系無反射コート
１０が施されている。これらのコートと出力鏡７と併せ
てレーザ共振器構造をとる。出力鏡には凹レンズを使用
し、出力光は平行光化される。
は、励起光は光ファイバ８でＥｒ：ＹＶＯ4 結晶５に照
射される。Ｅｒ／ＹＶＯ4 結晶５には、図に示す様な目
的波長に対応するＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 系高反射ミラーコ
ート９と弗化マグネシウム／ゼオライト系無反射コート
４、励起光源の半導体レーザの発振波長（８０７ｎｍ）
に対する弗化マグネシウム／ゼオライト系無反射コート
１０が施されている。これらのコートと出力鏡７と併せ
てレーザ共振器構造をとる。出力鏡には凹レンズを使用
し、出力光は平行光化される。
【００１５】（実施例２）図６には、本発明の第２の実
施例を示す。
施例を示す。
【００１６】レーザ共振に拘る励起光源は半導体レーザ
２とし、励起光は集光レンズ１１でＥｒ：ＹＶＯ4 結晶
５に照射する。ここで、Ｅｒ：ＹＶＯ4 の偏光方向の違
いによる分光特性を有効に活用するために、半導体レー
ザ２の発振光とＥｒ：ＹＶＯ4 結晶５のｃ軸とが垂直
（σ偏光）、或いは、平行（π偏光）の位置関係となる
ように配置する。Ｅｒ：ＹＶＯ4 結晶５には、図に示す
ような目的波長に対応するＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 系高反射
ミラーコート９と弗化マグネシウム／ゼオライト系無反
射コート４、励起光の半導体レーザの発振波長８０７ｎ
ｍに対応する弗化マグネシウム／ゼオライト系無反射コ
ート１０が施してあり、出力鏡７と併せて共振器構造を
とる。また、出力レーザ光を平行光化するために、出力
鏡には凹レンズを使用してある。
２とし、励起光は集光レンズ１１でＥｒ：ＹＶＯ4 結晶
５に照射する。ここで、Ｅｒ：ＹＶＯ4 の偏光方向の違
いによる分光特性を有効に活用するために、半導体レー
ザ２の発振光とＥｒ：ＹＶＯ4 結晶５のｃ軸とが垂直
（σ偏光）、或いは、平行（π偏光）の位置関係となる
ように配置する。Ｅｒ：ＹＶＯ4 結晶５には、図に示す
ような目的波長に対応するＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 系高反射
ミラーコート９と弗化マグネシウム／ゼオライト系無反
射コート４、励起光の半導体レーザの発振波長８０７ｎ
ｍに対応する弗化マグネシウム／ゼオライト系無反射コ
ート１０が施してあり、出力鏡７と併せて共振器構造を
とる。また、出力レーザ光を平行光化するために、出力
鏡には凹レンズを使用してある。
【００１７】実施例１、２によるレーザ発振装置によ
り、１５３０ｎｍのレーザ発振光を得、また、このレー
ザ発振の安定性は非常に高いことが分かった。
り、１５３０ｎｍのレーザ発振光を得、また、このレー
ザ発振の安定性は非常に高いことが分かった。
【００１８】
【発明の効果】この発明により、１４８０ｎｍから１６
２０ｎｍの発振が可能な固体レーザを得た。その結果、
高効率高信頼性のアイセーフ小型固体レーザを提供で
き、特に空気中でレーザ光を使用する産業分野で、多岐
に渡る応用が考えられる。
２０ｎｍの発振が可能な固体レーザを得た。その結果、
高効率高信頼性のアイセーフ小型固体レーザを提供で
き、特に空気中でレーザ光を使用する産業分野で、多岐
に渡る応用が考えられる。
【図１】１４００〜１７００ｎｍにおけるＥｒ：ＹＶＯ
4 の蛍光特性（σ偏光時）である。
4 の蛍光特性（σ偏光時）である。
【図２】１４００〜１７００ｎｍにおけるＥｒ：ＹＶＯ
4 の蛍光特性（π偏光時）である。
4 の蛍光特性（π偏光時）である。
【図３】ＹＶＯ4 結晶中のＥｒ3 + のエネルギー準位
図。
図。
【図４】本発明の実施例１を示すレーザ発振装置図であ
る。
る。
【図５】本発明の実施例１を示すレーザ発振装置図であ
る。
る。
【図６】本発明の実施例２を示すレーザ発振装置図であ
る。
る。
１ フラッシュランプ ２ 半導体レーザ ３ ランプハウス ４ 目的波長に対応する弗化マグネシウム／ゼオライト
系無反射コート ５ Ｅｒ：ＹＶＯ4 結晶 ６ 反射鏡 ７ 出力鏡 ８ 光ファイバ ９ 目的波長に対応するＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 系高反射ミ
ラーコート １０ 半導体レーザの発振波長８０７ｎｍに対する弗化
マグネシウム／ゼオライト系無反射コート １１ 集光レンズ
系無反射コート ５ Ｅｒ：ＹＶＯ4 結晶 ６ 反射鏡 ７ 出力鏡 ８ 光ファイバ ９ 目的波長に対応するＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 系高反射ミ
ラーコート １０ 半導体レーザの発振波長８０７ｎｍに対する弗化
マグネシウム／ゼオライト系無反射コート １１ 集光レンズ
Claims (2)
- 【請求項１】 組成式がＹＶＯ4 で表される組成物に不
純物Ｅｒを混入させた単結晶組成物のＥｒ3 + イオンの
エネルギー遷移4 Ｉ1 3 / 2 →4 Ｉ1 5 / 2を利用する
ことにより１４８０ｎｍから１６２０ｎｍの波長で発振
するＥｒ：ＹＶＯ4 レーザ発振装置。 - 【請求項２】 励起光源を半導体レーザとし、半導体レ
ーザ発振光の偏光方向とＹＶＯ4 結晶のｃ軸とが垂直、
或いは、平行の位置にある請求項１記載のレーザ発振装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5003709A JP2541090B2 (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | レ―ザ発振装置 |
| US08/132,304 US5402434A (en) | 1992-10-07 | 1993-10-06 | Er:YVO4 laser oscillator, solid-state laser material and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5003709A JP2541090B2 (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | レ―ザ発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216455A true JPH06216455A (ja) | 1994-08-05 |
| JP2541090B2 JP2541090B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=11564871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5003709A Expired - Fee Related JP2541090B2 (ja) | 1992-10-07 | 1993-01-13 | レ―ザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2541090B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5812573A (en) * | 1995-03-17 | 1998-09-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor lasers comprising rare earth metal-doped diamond |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0422926A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-01-27 | Fujitsu Ltd | エルビウムドープファイバ光増幅器 |
| JPH04229690A (ja) * | 1990-05-16 | 1992-08-19 | Amoco Corp | 弱吸収レーザ材をポンピングするための装置及び方法 |
-
1993
- 1993-01-13 JP JP5003709A patent/JP2541090B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04229690A (ja) * | 1990-05-16 | 1992-08-19 | Amoco Corp | 弱吸収レーザ材をポンピングするための装置及び方法 |
| JPH0422926A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-01-27 | Fujitsu Ltd | エルビウムドープファイバ光増幅器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5812573A (en) * | 1995-03-17 | 1998-09-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor lasers comprising rare earth metal-doped diamond |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2541090B2 (ja) | 1996-10-09 |
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