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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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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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960528 |
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