JPH06342949A

JPH06342949A - 固体レーザ装置

Info

Publication number: JPH06342949A
Application number: JP30808492A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Imai; 浩文今井; Masahiro Daimon; 正博大門; Satoru Yamaguchi; 哲山口
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-10-21
Filing date: 1992-10-21
Publication date: 1994-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】放射光の光分布が異方性を有する励起光源を
用いることで、固体レーザ媒質に熱誘起複屈折効果が生
じた場合でも安定に偏光面制御を行い、レーザ光の光ノ
イズを低減し、かつ高ビーム品質の第２高調波光を得
る。【構成】固体レーザ媒質を端面励起するべく発振光軸
に対して垂直な面上で異方的に分布する励起光を発生す
る励起光源と、一対のミラーと等方性固体レーザ媒質と
からなる共振器と、波長変換素子であるＫＴＰ結晶と、
偏光面制御のための１／４波長板とがこの順序で光路上
に配列され、かつ横モード制御のためのピンホールが前
記共振器内に設けられていて、前記ＫＴＰ結晶の異常光
方向に対する前記１／４波長板の異常光方向の方位角が
約４５゜である固体レーザ装置を提供することにより、
励起光強度の変化による固体レーザ媒質の熱誘起複屈折
効果の変化に依存することなく、安定な偏光面制御が可
能となり、低ノイズで高ビーム品質の第２高調波光を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザチップを
励起光として固体レーザ媒質を端面励起する固体レーザ
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、互いに対向する一対の共振器
ミラー間にＮｄ：ＹＡＧ等の固体レーザ媒質を設置して
なる共振器中に、その一方の端面に半導体レーザチップ
からの放射光を励起光として照射して固体レーザ媒質を
励起させる形式の固体レーザ装置があり、これは希ガス
ランプなどを励起光源として用いた形式の固体レーザ装
置よりも手軽なレーザ光源として知られている。特にＮ
ｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波光は、高密度な光ディス
ク用や様々な計測用の緑色光源としても利用価値が高
い。

【０００３】上記の端面励起型固体レーザ装置の構成の
一例を図５に示す。励起光源としての半導体レーザチッ
プ１からの放射光の光軸上に集光レンズ２と、共振器と
しての一対の共振器ミラー３・４及び前記共振器ミラー
３・４間に設けられた円柱状の固体レーザ媒質５とから
構成される。尚、図示されていないが、これら半導体レ
ーザチップ１と、集光レンズ２と、共振器ミラー３・４
及び固体レーザ媒質５はその光学的位置関係を維持する
ホルダーなどにより支持されている。以下、他の図面に
ついても同様である。

【０００４】このような端面励起型固体レーザ装置に於
いて、その固体レーザ媒質５を励起する励起光の出力強
度を強くする場合、その励起光の吸収によって固体レー
ザ媒質５が局部的に加熱されて温度上昇し、その固体レ
ーザ媒質５への入熱と固体レーザ媒質５内での熱伝導と
固体レーザ媒質５からの放熱方法とで決まる温度分布と
なる。この局部熱に起因する温度分布は、光軸に対して
平行な面内と光軸に対して垂直な面内とに分けて考える
ことができる。光軸に対して平行な面内の温度分布は励
起光の吸収による減衰を反映して励起光入射面５ｂが最
も高温で、そこから奥にいくに従い指数関数的に減衰す
る。

【０００５】一方、光軸に対して垂直な面内の温度分布
は、励起光源の放射光強度分布が異方性を有する場合に
発生する。よく知られているように、半導体レーザチッ
プ１からの放射光の強度分布は、半導体レーザチップ１
の活性層の延在する方向に対して平行な方向と垂直な方
向とで遍在し、換言すれば異方性を有し、その形状は概
ね楕円形をなす。そして、この半導体レーザチップ１を
励起光源として使用する場合には上記光軸に対して垂直
な面の温度分布に異方性が生じることとなる。これを固
体レーザ媒質５の端面を模式的に示す図６をもって説明
すると、半導体レーザチップ１からの放射光で励起する
励起光の分布状態Ｌは楕円形をなし、その楕円形の中心
をＯとして示している。また、固体レーザ媒質５の光軸
に対して垂直な面内の温度分布は、この励起光を吸収す
ることによる発熱に基づくものであることから、上記励
起光分布を反映して励起光の分布状態Ｌと相似な形、即
ち楕円形のままレーザ媒質５の光軸に対して垂直な面内
で広がることとなる。

【０００６】上記したような半導体レーザチップからの
放射光の光強度分布の異方性を矯正するために、シリン
ドリカルレンズやプリズムをもって励起光を円形にビー
ム整形する方法があるが、完全に矯正することは困難で
あり、実際には整形後も上記の光強度分布の異方性が残
ってしまう。また、固体レーザ媒質の表面の一部に放熱
手段を有する物質を熱的に接触させて、異方的に放熱さ
せることにより、固体レーザ媒質の異方的な発熱を打ち
消すことも考えられるが、固体レーザ媒質であるレーザ
結晶自体の大きさ、即ち放熱手段を有する物質までの距
離が長く、かつレーザ結晶の熱伝導率が金属ほど大きく
ないことから、異方性を解消するほどの放熱効果は必ず
しも期待できない。

【０００７】上記励起光分布を反映する異方性の温度分
布により、固体レーザ媒質５に於いて異方性を有する熱
誘起複屈折効果が生じ、固体レーザ装置としての出力限
界を低下させ、レーザ光を高出力化することを阻害して
いた。また、出力可能範囲であっても、低出力域では問
題ないが、高出力域では光出力ビームに収差が含まれる
ことから、例えば光ディスク装置の光源として用いる場
合のように収差に厳しい要求がある用途には不向きであ
った。更に、この光ディスク装置の光源では、光ノイズ
を可及的に小さくすることが望まれており、この実現の
ために、例えば特開平１−２２０８７９号公報及び特開
平４−９７５８０号公報などにはレーザ共振器内の基本
波の偏光面を制御する方法が開示されているが、固体レ
ーザ装置の出力を増大させるために励起光を強くすれ
ば、上に記したように固体レーザ媒質の熱誘起複屈折効
果が大きくなるために偏光面制御が困難になり、光源の
光ノイズが小さくならないという短所があった。

【０００８】ここで、従来技術に於ける偏光面制御の考
え方について説明する。図２（ａ）、図２（ｂ）、図２
（ｃ）は、第２高調波を発生させるための半導体レーザ
励起固体レーザ装置の代表的な構成の模式図である。こ
の種の装置に於いては固体レーザ媒質５から第２高調波
発生素子であるＫＴＰ結晶６に向かう方向でＫＴＰ結晶
６に入射する基本レーザ光の偏光状態を制御することが
共振器内第２高調波発生の安定化のために重要であるこ
とが知られている。上記の入射光（図２中の位置Ｊから
ＫＴＰ結晶６に向かう基本レーザ光）の偏光状態を解析
するためには、公知のジョーンズ行列が用いられる。

【０００９】共振器内の偏光状態を解析するためのジョ
ーンズ行列は、基本的に、位相遅延の行列Ｃ（ｕ）と座
標変換の行列Ｒ（ｖ）のみである。これらは、各々下記
の数１及び数２ような行列要素を有している。ただし、
ｕ、ｖは任意の実数である。

【００１０】

【数１】

【００１１】

【数２】

【００１２】さて、従来技術の実施例に於いては固体レ
ーザ媒質５として等方性結晶であるＮｄ：ＹＡＧが用い
られているため、固体レーザ媒質５に於ける熱誘起複屈
折効果は考慮されていない。しかしここでは後での説明
の重複を避けるため、予め固体レーザ媒質５に熱誘起複
屈折効果があることを考慮して、固体レーザ媒質５のリ
タデーション（位相遅延）をξとしておく。また、座標
軸は、タイプ２位相整合のＫＴＰ結晶６の常光、異常光
方向にとる。また、固体レーザ媒質５に発生する熱誘起
複屈折効果の軸の方位角をφ、ＫＴＰ結晶６のリタデー
ションをδ、１／４波長板７のリタデーションを一般に
γ、方位角をθとする。以下一例として図２（ａ）につ
いて計算するが、固体レーザ媒質５に於ける熱誘起複屈
折効果を考慮しない場合は、後述するように図２
（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）とも結果は同じにな
る。図２（ａ）中の位置ＪからＫＴＰ結晶６に向かう基
本レーザ光の偏光状態は、以下の１ラウンドトリップの
ジョーンズ行列Ｍの固有ベクトルを求めることにより解
析される。

【００１３】

【数３】

【００１４】ジョーンズ行列は、２行２列の行列である
から、一般に２つの固有ベクトル、ψ₁及びψ₂を持つ。
これらを用いて、基本レーザ光の偏光ベクトル（電界ベ
クトル）

【００１５】

【外１】

【００１６】は

【００１７】

【数４】

【００１８】のように表すことができる。ここで、
ω₁、ω₂は各々の固有偏光状態の発振周波数であり、一
般にω₁≠ω₂である。

【００１９】次に、上式を用いて第２高調波光を発生す
る分極Ｐを求める。実効非線形光学定数をｄ_effとする
と分極Ｐは

【００２０】

【数５】

【００２１】となる。

【００２２】次に分極Ｐを用いて、第２高調波光強度Ｉ
_SHGの計算を行う。第２高調波光強度Ｉ_SHGは分極Ｐの絶
対値の２乗の時間平均に比例する。よって上式より

【００２３】

【数６】

【００２４】である。

【００２５】上式の第３項は、２つの固有偏光同士の結
合を表しており、これにより２つの固有偏光状態間でエ
ネルギーの授受が生じ、その結果基本レーザ光出力が不
安定になり、これが第２高調波光出力の不安定として現
れることになる。この第３項の係数は、固有偏光結合係
数と呼ばれ、以下Ｃ₁で表す。つまり

【００２６】

【数７】

【００２７】である。Ｃ₁＝０とすることができれば、
固有偏光状態の結合がなくなることから、第２高調波光
出力を安定化できる。

【００２８】図３は、ＫＴＰ結晶６のリタデーションδ
をパラメーターとし、固体レーザ媒質５のリタデーショ
ンξを０°として、固有偏光結合係数Ｃ₁の１／４波長
板７の方位角θに対する依存性をグラフ化したものであ
る。ここで、１／４波長板７のリタデーションγを９０
゜とし、ＫＴＰ結晶６のリタデーションδについて、δ
＝３０゜、６０゜、８５゜の３通りの場合を示してい
る。図３より明らかなように、１／４波長板７の方位角
θが４５゜の場合にはδに関わらずＣ₁＝０となる。こ
のように従来は、固体レーザ媒質５に励起による熱誘起
複屈折効果が発生することが考慮されていなかったた
め、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）の全ての配列
に於いて、１／４波長板７の方位角θを４５゜に設定す
ることにより、Ｃ₁＝０とすることができ、第２高調波
光出力が安定に得られるとされていた。

【００２９】しかしながら、実際の端面励起型の半導体
レーザ励起固体レーザ装置に於いては、上述のごとく励
起光分布の異方性を解消することは困難であり、従っ
て、固体レーザ媒質の温度分布に異方性が生じ、結果と
して固体レーザ媒質の屈折率に異方性が生じる。即ち、
固体レーザ媒質として等方性媒質を用いたとしても励起
による熱誘起複屈折効果が生じることは避けられないの
である。また、熱誘起複屈折効果は、励起光の強度によ
って状態が変化する。従って、これらのことを考慮しな
いで、Ｃ₁＝０となる条件を設定しても実用上意味がな
いのである。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、励起光源の放射光
の光分布が異方性を有するために、固体レーザ媒質に熱
誘起複屈折効果が生じた場合でも安定に偏光面制御を行
い、レーザ光の光ノイズを低減し、ビーム品質の高い緑
色光を安定に得ることができる固体レーザ装置を提供す
ることにある。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上述した目的は本発明に
よれば、一対のミラーからなる共振器と、前記共振器中
に配置された固体レーザ媒質と、前記固体レーザ媒質の
光軸に対して垂直な面上で異方的に分布する励起光を発
生する励起光源と、波長変換素子であるＫＴＰ（ＫＴｉ
ＯＰＯ₄）結晶と、偏光面制御のための１／４波長板と
を備える固体レーザ装置に於いて、前記励起光源側から
前記固体レーザ媒質、前記ＫＴＰ結晶及び前記１／４波
長板がこの順序で光路上に配列され、かつ横モード制御
のためのピンホールが前記共振器内に設けられていて、
前記１／４波長板の方位角が前記ＫＴＰ結晶のタイプ２
の主軸に対して約４５゜であることを特徴とする固体レ
ーザ装置を提供することにより達成される。

【００３２】ここで、本発明の基礎となる理論計算を説
明する。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、固体
レーザ媒質５のリタデーションξをパラメーターとし、
１／４波長板７の方位角θの関数としての固有偏光結合
係数Ｃをグラフ化したものである。煩雑さを避けるため
個々の計算過程は省略するが、図２（ａ）、図２
（ｂ）、図２（ｃ）の共振器に対応する固有偏光結合係
数を、各々Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃として、各々図４（ａ）、図
４（ｂ）、図４（ｃ）に示す。簡単のため、図４
（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に於いては各光学素子
のリタデーションおよび方位角はδ＝６０゜、γ＝９０
゜、φ＝３０゜、ξ＝３０゜、６０゜、８５゜を用い
た。これらの値は特に故意に選んだものではなく、一例
として示すものである。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４
（ｃ）よりわかるように、固体レーザ媒質５に於ける熱
誘起複屈折効果を考慮する場合、図２（ａ）、図２
（ｂ）、図２（ｃ）の共振器は、それぞれ異なる偏光特
性を示すようになる。

【００３３】図４（ｂ）、図４（ｃ）では、固体レーザ
媒質５に於いて熱誘起複屈折効果が存在し、よって固体
レーザ媒質５のリタデーションξが変化すると、固有偏
光結合係数Ｃ₂、Ｃ₃が０となる１／４波長板７の方位角
θは４５゜から外れてしまうことがわかる。従って、第
２高調波出力は不安定になる。再びＣ₂＝０またはＣ₃＝
０とするためには、１／４波長板７を回転して新たに方
位を設定し直さなければならない。しかしながら、励起
光の吸収による熱誘起複屈折効果は、言うまでもなく励
起光の強さによって変わるものであるから、励起光の強
さを変えるとまたリタデーションξが変わり、Ｃ₂、Ｃ₃
はやはり０からずれてしまう。従って、図２（ｂ）、図
２（ｃ）の配列の固体レーザ装置に於いては、第２高調
波の出力レベルを変えるために励起光強度を変えるたび
ごとに１／４波長板７の方位角θを変えなければならな
い。更に、固体レーザ媒質５に於ける熱誘起複屈折効果
は、励起光強度のみによって決まるものではなく、周囲
温度や放熱状態によっても変わるので、定量的に制御す
ることは極めて困難である。このように、固体レーザ媒
質５の熱誘起複屈折効果を考慮した場合、図２（ｂ）、
図２（ｃ）の配置の固体レーザ装置に於いて安定な第２
高調波出力を得ることは現実的でないということがわか
る。

【００３４】一方、図２（ａ）の配列の固体レーザ装置
では、図４（ａ）より明らかなように、固体レーザ媒質
５の熱誘起複屈折効果によるリタデーションξの変化に
よらず、１／４波長板７の方位角θが４５゜の時に常に
Ｃ₁＝０となる。この性質は、固体レーザ媒質５の主軸
を回転させても変わらない。即ち、図２（ａ）の配列の
固体レーザ装置に於いては、はじめに１／４波長板７の
方位角θを４５゜に設定しておきさえすれば、励起光の
強さや周囲温度などの変化に関わらず安定な第２高調波
が得られることが期待できる。

【００３５】以上のことから明らかなように、従来技術
に於いて考慮されていなかった固体レーザ媒質の熱誘起
複屈折効果は、決して無視できるものではなく、第２高
調波光を発生するための共振器内の素子の配列は、熱誘
起複屈折効果を考慮して決定されなければならない。そ
こで本発明に於いては、固体レーザ共振器内に、励起光
源側から固体レーザ媒質、ＫＴＰ結晶、１／４波長板を
この順序で配列する。１／４波長板の方位角θはＫＴＰ
結晶に対して４５゜とする。また、共振器内にピンホー
ルを挿入する。

【００３６】

【作用】このようにすれば、励起光強度の変化による固
体レーザ媒質の熱誘起複屈折効果の変化に依存すること
なく、安定な偏光面制御が可能となり、低ノイズの緑色
光を得ることができる。また、熱誘起複屈折効果による
レーザビームの収差の発生は、共振器内にピンホールを
挿入することによって抑制できる。更に、固体レーザ媒
質の少なくとも一方の端面に共振器ミラーコーティング
を施すことにより、構造を単純化できる。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。

【００３８】図１は、本発明が適用された実施例に於け
る固体レーザ装置の構成を示す模式的斜視図である。本
実施例に於いては固体レーザ媒質５はＮｄ：ＹＡＧとす
る。ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザチップ１から放射され
た励起光（８０８ｎｍ）は集光レンズ２で集められ、固
体レーザ媒質５に照射され、固体レーザ媒質５を励起
し、自然放出光（１０６４ｎｍ）を生じさせる。固体レ
ーザ媒質５から放射された自然放出光は、ピンホール
８、ＫＴＰ結晶６、１／４波長板７を通って共振器ミラ
ー４で反射され、もと来た光路を逆に通って固体レーザ
媒質５に戻り、固体レーザ媒質５内で誘導放出により増
幅されつつ、固体レーザ媒質５の励起側端面に施した共
振器ミラーコーティング５ａにより反射され、共振器内
を往復する。こうして共振器ミラーコーティング５ａ及
び共振器ミラー４の設定がレーザ発振の条件を満足すれ
ばレーザ発振を生じる。発振した基本レーザ光は非線形
光学素子であるＫＴＰ結晶６内で波長変換され、第２高
調波（５３２ｎｍ）となり、共振器ミラー４から出力さ
れる。ピンホール８は、半導体レーザ励起による固体レ
ーザ媒質５の異方的熱誘起複屈折効果に基づく固体レー
ザビームの収差を抑制するためのものである。１／４波
長板７は、基本レーザ光（１０６４ｎｍ）の偏光面を制
御するためのものである。本実施例によれば、低ノイズ
でビーム品質の高い緑色光である第２高調波光が容易に
得られる。

【００３９】尚、本実施例に於いては、固体レーザ媒質
５としてＮｄ：ＹＡＧを用いたが、これに限るものでは
なく等方性結晶であれば、他の固体レーザ媒質でも良
い。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明による固体レーザ装置によれば、放射光の光分布が異
方性を有する励起光源を用いることで、固体レーザ媒質
に熱誘起複屈折効果が生じた場合でも安定に偏光面制御
を行い、レーザ光源の光ノイズを低減することができ、
かつ高ビーム品質の第２高調波光が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す模式的斜視図である。

【図２】従来の端面励起型半導体レーザ励起固体レーザ
装置を示す図であり、（ａ）部は半導体レーザチップ側
から固体レーザ媒質、ＫＴＰ結晶、１／４波長板の順序
に配列された端面励起型半導体レーザ励起固体レーザ装
置の模式図、（ｂ）部は半導体レーザチップ側から固体
レーザ媒質、１／４波長板、ＫＴＰ結晶の順序に配列さ
れた端面励起型半導体レーザ励起固体レーザ装置の模式
図、（ｃ）部は半導体レーザチップ側から１／４波長
板、固体レーザ媒質、ＫＴＰ結晶の順序に配列された端
面励起型半導体レーザ励起固体レーザ装置の模式図であ
る。

【図３】固体レーザ媒質に於ける熱誘起複屈折効果を考
慮しない場合の固有偏光結合係数の１／４波長板方位角
依存性を示す図である。

【図４】本発明の基礎となる、固体レーザ媒質に於ける
熱誘起複屈折効果を考慮した場合の固有偏光結合係数の
１／４波長板方位角依存性を示す図であり、（ａ）部は
図２（ａ）の共振器に対する計算例を示す図、（ｂ）部
は図２（ｂ）の共振器に対する計算例を示す図、（ｃ）
部は図２（ｃ）の共振器に対する計算例を示す図であ
る。

【図５】端面励起型半導体レーザ励起固体レーザ装置の
構成を示す斜視的模式図である。

【図６】励起光の強度分布と固体レーザ媒質の温度分布
とを併せて示す図５の要部拡大正面図である。

【符号の説明】１半導体レーザチップ２集光レンズ３共振器ミラー４共振器ミラー５固体レーザ媒質５ａ共振器ミラーコーティング５ｂ励起光入射面６ＫＴＰ結晶７１／４波長板８ピンホール

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザや他の光
源からの光を直接あるいは光ファイバなどで導光し、こ
れを励起光として固体レーザ媒質を端面励起する固体レ
ーザ装置に関するものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】上記の端面励起型固体レーザ装置の構成の
一例を図５に示す。励起光源としての半導体レーザ１か
らの放射光の光軸上に集光レンズ２と、共振器としての
一対の共振器ミラー３・４及び前記共振器ミラー３・４
間に設けられた円柱状の固体レーザ媒質５とから構成さ
れる。尚、図示されていないが、これら半導体レーザ１
と、集光レンズ２と、共振器ミラー３・４及び固体レー
ザ媒質５はその光学的位置関係を維持するホルダーなど
により支持されている。以下、他の図面についても同様
である。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】一方、光軸に対して垂直な面内の温度分布
は、励起光源の放射光強度分布が異方性を有する場合に
発生する。よく知られているように、半導体レーザ１か
らの放射光の強度分布は、半導体レーザ１の活性層の延
在する方向に対して平行な方向と垂直な方向とで遍在
し、換言すれば異方性を有し、その形状は概ね楕円形を
なす。そして、この半導体レーザ１を励起光源として使
用する場合には上記光軸に対して垂直な面の温度分布に
異方性が生じることとなる。これを固体レーザ媒質５の
端面を模式的に示す図６をもって説明すると、半導体レ
ーザ１からの放射光で励起する励起光の分布状態Ｌは楕
円形をなし、その楕円形の中心をＯとして示している。
また、固体レーザ媒質５の光軸に対して垂直な面内の温
度分布は、この励起光を吸収することによる発熱に基づ
くものであることから、上記励起光分布を反映して励起
光の分布状態Ｌと相似な形、即ち楕円形のままレーザ媒
質５の光軸に対して垂直な面内で広がることとなる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】上記したような半導体レーザからの放射光
の光強度分布の異方性を矯正するために、シリンドリカ
ルレンズやプリズムをもって励起光を円形にビーム整形
する方法があるが、完全に矯正することは困難であり、
実際には整形後も上記の光強度分布の異方性が残ってし
まう。また、固体レーザ媒質の表面の一部に放熱手段を
有する物質を熱的に接触させて、異方的に放熱させるこ
とにより、固体レーザ媒質の異方的な発熱を打ち消すこ
とも考えられるが、固体レーザ媒質であるレーザ結晶自
体の大きさ、即ち放熱手段を有する物質までの距離が長
く、かつレーザ結晶の熱伝導率が金属ほど大きくないこ
とから、異方性を解消するほどの放熱効果は必ずしも期
待できない。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】ジョーンズ行列は、２行２列の行列である
から、一般に２つの固有ベクトルを持つ。これらを用い
て、基本レーザ光の偏光ベクトル（電界ベクトル）

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】

【課題を解決するための手段】上述した目的は本発明に
よれば、一対のミラーからなる共振器と、前記共振器中
に配置された等方性固体レーザ媒質と、前記固体レーザ
媒質を端面励起するべく発振光軸に対して垂直な面上で
異方的に分布する励起光を発生する励起光源と、波長変
換素子であるＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ₄）結晶と、偏光面
制御のための１／４波長板とを備える固体レーザ装置に
於いて、前記励起光源側から前記固体レーザ媒質、前記
ＫＴＰ結晶及び前記１／４波長板がこの順序で光路上に
配列され、かつ横モード制御のためのピンホールが前記
共振器内に設けられていて、前記ＫＴＰ結晶の異常光方
向に対する前記１／４波長板の異常光方向の方位角が約
４５゜であることを特徴とする固体レーザ装置を提供す
ることにより達成される。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】

【作用】このようにすれば、励起光強度の変化による固
体レーザ媒質の熱誘起複屈折効果の変化に依存すること
なく、安定な偏光面制御が可能となり、低ノイズの緑色
光を得ることができる。また、熱誘起複屈折効果による
レーザビームの収差の発生は、共振器内にピンホールを
挿入することによって抑制できる。更に、固体レーザ媒
質の励起光源側端面に共振器ミラーコーティングを施す
ことにより、構造を単純化できる。更にまた、１／４波
長板の励起光源側と相反する側の面に共振器ミラーコー
ティングを施すことにより、更に構造を単純化できる。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】図１は、本発明が適用された実施例に於け
る固体レーザ装置の構成を示す模式的斜視図である。本
実施例に於いては固体レーザ媒質５はＮｄ：ＹＡＧとす
る。ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ１から放射された励起
光（８０８ｎｍ）は集光レンズ２で集められ、固体レー
ザ媒質５に照射され、固体レーザ媒質５を励起し、自然
放出光（１０６４ｎｍ）を生じさせる。固体レーザ媒質
５から放射された自然放出光は、ピンホール８、ＫＴＰ
結晶６、１／４波長板７を通って共振器ミラー４で反射
され、もと来た光路を逆に通って固体レーザ媒質５に戻
り、固体レーザ媒質５内で誘導放出により増幅されつ
つ、固体レーザ媒質５の励起側端面に施した共振器ミラ
ーコーティング５ａにより反射され、共振器内を往復す
る。こうして共振器ミラーコーティング５ａ及び共振器
ミラー４の設定がレーザ発振の条件を満足すればレーザ
発振を生じる。発振した基本レーザ光は非線形光学素子
であるＫＴＰ結晶６内で波長変換され、第２高調波（５
３２ｎｍ）となり、共振器ミラー４から出力される。ピ
ンホール８は、半導体レーザ励起による固体レーザ媒質
５の異方的熱誘起複屈折効果に基づく固体レーザビーム
の収差を抑制するためのものである。１／４波長板７
は、基本レーザ光（１０６４ｎｍ）の偏光面を制御する
ためのものであり、その方位角をＫＴＰ結晶６に対して
４５°に設定してある。本実施例によれば、低ノイズで
ビーム品質の高い緑色光である第２高調波光が容易に得
られる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す模式的斜視図である。

【図２】従来の端面励起型半導体レーザ励起固体レーザ
装置を示す図であり、（ａ）部は半導体レーザ側から固
体レーザ媒質、ＫＴＰ結晶、１／４波長板の順序に配列
された端面励起型半導体レーザ励起固体レーザ装置の模
式図、（ｂ）部は半導体レーザ側から固体レーザ媒質、
１／４波長板、ＫＴＰ結晶の順序に配列された端面励起
型半導体レーザ励起固体レーザ装置の模式図、（ｃ）部
は半導体レーザ側から１／４波長板、固体レーザ媒質、
ＫＴＰ結晶の順序に配列された端面励起型半導体レーザ
励起固体レーザ装置の模式図である。

【符号の説明】１半導体レーザ２集光レンズ３共振器ミラー４共振器ミラー５固体レーザ媒質５ａ共振器ミラーコーティング５ｂ励起光入射面６ＫＴＰ結晶７１／４波長板８ピンホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｓ 3/109 8934−4Ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対のミラーからなる共振器と、前記
共振器中に配置された固体レーザ媒質と、前記固体レー
ザ媒質の光軸に対して垂直な面上で異方的に分布する励
起光を発生する励起光源と、波長変換素子であるＫＴＰ
（ＫＴｉＯＰＯ₄）結晶と、偏光面制御のための１／４
波長板とを備える固体レーザ装置に於いて、前記励起光源側から前記固体レーザ媒質、前記ＫＴＰ結
晶及び前記１／４波長板がこの順序で光路上に配列さ
れ、かつ横モード制御のためのピンホールが前記共振器
内に設けられたことを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項２】前記１／４波長板の方位角が前記ＫＴ
Ｐ結晶のタイプ２の主軸に対して約４５゜であることを
特徴とする請求項１に記載の固体レーザ装置。
【請求項３】前記共振器に於ける前記固体レーザ媒
質の少なくとも一方の端面に共振器ミラーコーティング
を施したことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に
記載の固体レーザ装置。