JPH0645680A - Solid state laser - Google Patents

Solid state laser

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JPH0645680A
JPH0645680A JP2406694A JP40669490A JPH0645680A JP H0645680 A JPH0645680 A JP H0645680A JP 2406694 A JP2406694 A JP 2406694A JP 40669490 A JP40669490 A JP 40669490A JP H0645680 A JPH0645680 A JP H0645680A
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JP
Japan
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light
laser
laser light
harmonic
optical crystal
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JP2406694A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoru Amano
覚 天野
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Hoya Corp
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Hoya Corp
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Publication date
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Publication of JPH0645680A publication Critical patent/JPH0645680A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a solid state laser which can efficiently oscillate a harmonic laser light such as a green light of a second harmonic wave of a fundamental laser light of an Nd:YAG laser light, etc. CONSTITUTION:A nonlinear optical crystal 12 having properties to generate a fundamental wave laser light L1 by itself upon irradiation with an exciting light L0 from an exciting light source 4 and to generate a harmonic laser light L2 of the light L1, and a beam splitter 13 for passing the light L1 generated from the crystal 12 and reflecting the light L2 to externally output it are disposed in a laser resonator commonly with an optical axis thereby to externally output the light L1 without passing other optical component disposed in the resonator to reduce loss and beam quality deterioration and to decrease the number of components, thereby efficiently obtaining the light L2 of high quality with less number of components.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、非線形光学結晶を用い
て基本波レーザ光の高調波としてのレーザ光を発生させ
る固体レーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state laser device which uses a nonlinear optical crystal to generate a laser beam as a harmonic of a fundamental wave laser beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】非線形光学結晶を用いて基本波レーザ光
の高調波としてのレーザ光を発生させる固体レーザ装置
としては、従来、図2及び図3に示された装置が提案さ
れている。
2. Description of the Related Art As a solid-state laser device for generating a laser beam as a harmonic of a fundamental laser beam by using a nonlinear optical crystal, the device shown in FIGS. 2 and 3 has been conventionally proposed.

【0003】図2に示される例は、レーザ媒体1、非線
形光学結晶2及び波長選択性ミラー3を光軸を共通にし
て配置し、このミラー3と前記レーザ媒体1の左端面に
被着した多層膜の波長選択性ミラー1aとでレーザ共振
器を構成するようにすると共に、レーザ媒体1に半導体
レーザ装置4から射出された励起光L0 を集光レンズ5
を通じてレーザ媒体1の端面から入射させて該レーザ媒
体1を端面励起することにより基本波レーザ光L1 を発
生させ、基本波レーザ光L1 が非線形光学結晶2を通過
する際の非線形光学効果によって高調波レーザ光L2
発生させてミラー3を通じて外部に取り出すようにした
ものである。
In the example shown in FIG. 2, a laser medium 1, a non-linear optical crystal 2 and a wavelength selective mirror 3 are arranged with their optical axes in common, and the mirror 3 and the laser medium 1 are attached to the left end face thereof. A laser resonator is configured with the wavelength-selective mirror 1 a having a multilayer film, and the pumping light L 0 emitted from the semiconductor laser device 4 to the laser medium 1 is collected by the condenser lens 5.
Through the end face of the laser medium 1 to excite the end face of the laser medium 1 to generate the fundamental wave laser beam L 1 and the non-linear optical effect when the fundamental wave laser beam L 1 passes through the non-linear optical crystal 2. The harmonic laser beam L 2 is generated and taken out through the mirror 3.

【0004】ここで、レーザ媒体1としてNd:YAG
レーザ媒体(発振波長;1.062μm)を用い、非線
形光学結晶2としてKTP(KTiOPO4 )結晶(T
YPE2)を用いて緑色光たる第2高調波レーザ光(波
長;0.531μm)得る場合には、非線形光学結晶2
とミラー3との間に非線形光学結晶2の位相整合条件を
満足させるためのλ/4板6が配置され、また、基本波
レーザ光L1 を単一縦モードにして単一縦モードの第2
高調波レーザ光L2 を得るにはエタロン7が配置され
る。この場合、励起光源たる半導体レーザ装置4として
は、Nd:YAGレーザ媒体を効率良く励起できる波長
0.8μmのレーザ光L0 を発振するAlGaAs系の
半導体レーザ装置を用いる。
Here, Nd: YAG is used as the laser medium 1.
A laser medium (oscillation wavelength; 1.062 μm) was used, and a KTP (KTiOPO 4 ) crystal (T
In order to obtain the second harmonic laser light (wavelength: 0.531 μm) that is green light using YPE2), the nonlinear optical crystal 2
Between the mirror 3 and the mirror 3, a λ / 4 plate 6 for satisfying the phase matching condition of the nonlinear optical crystal 2 is arranged, and the fundamental wave laser beam L 1 is set to the single longitudinal mode to obtain the first longitudinal mode. Two
The etalon 7 is arranged to obtain the harmonic laser beam L 2 . In this case, an AlGaAs semiconductor laser device that oscillates a laser beam L 0 having a wavelength of 0.8 μm that can efficiently excite the Nd: YAG laser medium is used as the semiconductor laser device 4 as the excitation light source.

【0005】なお、波長選択性の多層膜ミラー1aは、
波長0.8μmの光を良く透過し、一方、波長1.06
2μmの光及び波長0.531μmの光を反射する。ま
た、波長選択性ミラー3は、波長1.062μmの光を
反射し、一方、波長0.531μmの光を良く透過す
る。
The wavelength-selective multilayer mirror 1a is
Light of 0.8 μm wavelength is transmitted well, while wavelength of 1.06
It reflects light of 2 μm and light of wavelength 0.531 μm. The wavelength-selective mirror 3 reflects light having a wavelength of 1.062 μm and transmits light having a wavelength of 0.531 μm well.

【0006】図2に示される例は、図1に示される例に
おけるエタロン6のかわりにQスイッチ素子8を設け、
Qスイッチ発振によるパルスレーザ光L2 を得るように
した外は、図1に示される場合と同じ構成を有する。な
お、Qスイイチ素子8としては、例えば、音響光学素子
等を用いる。
In the example shown in FIG. 2, a Q switch element 8 is provided instead of the etalon 6 in the example shown in FIG.
The configuration is the same as that shown in FIG. 1 except that the pulsed laser light L 2 is obtained by Q-switch oscillation. As the Q switch element 8, for example, an acousto-optic element or the like is used.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
例の固体レーザ装置では、高調波レーザ光L2 が、共振
器内に配置されたエタロン6またはQスイッチ素子8を
通過してから外部に射出される。このため、高調波レー
ザ光L2 は、必然的にエタロン6またはQスイッチ素子
8を通過することによって損失や線質の劣化を受けるこ
とになる。
By the way, in the above-mentioned conventional solid-state laser device, the harmonic laser light L 2 passes through the etalon 6 or the Q switch element 8 arranged in the resonator and then is emitted to the outside. Is ejected. Therefore, the harmonic laser light L 2 inevitably passes through the etalon 6 or the Q switch element 8 and suffers loss and deterioration of the quality of the radiation.

【0008】また、共振器内に配置される光学部品点数
が多いことから、これに比例して各部品内での損失や各
部品の入・出射端面の反射等による損失も増え、これに
よる損失も無視できなくなる。また、この損失をできる
だけ少なくするために各端面に反射防止膜等が設けられ
るが、これによってさらに実質的な部品点数が多くな
り、寿命、信頼性、製造コスト等の面からも不利とな
る。さらには、部品点数が多いために装置を小型に形成
することができない等の不都合もある。
Further, since the number of optical components arranged in the resonator is large, the loss in each component and the loss due to the reflection of the input / output end face of each component also increase in proportion to this, and the loss due to this. Can no longer be ignored. Further, an antireflection film or the like is provided on each end face in order to reduce this loss as much as possible, but this further increases the substantial number of parts, which is also disadvantageous in terms of life, reliability, manufacturing cost, and the like. Furthermore, there is a disadvantage that the device cannot be formed in a small size due to the large number of parts.

【0009】本発明は、上述の背景のもとでなされたも
のであり、共振器内での損失を少なくでき、かつ、部品
点数も少なくできて効率良く高調波レーザ光を発振する
ことができると共に、寿命、信頼性及び製造コストの面
からも有利な固体レーザ装置を提供することを目的とし
たものである。
The present invention has been made under the above-mentioned background, and it is possible to reduce loss in the resonator and the number of parts to efficiently oscillate a harmonic laser beam. At the same time, it is an object of the present invention to provide a solid-state laser device which is advantageous in terms of life, reliability and manufacturing cost.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の構成と
することにより上述の課題を解決している。
The present invention has solved the above-mentioned problems by adopting the following configuration.

【0011】(1) 非線形光学結晶を用いて基本波レ
ーザ光の高調波レーザ光としてのレーザ光を発生させる
固体レーザ装置において、励起光源から射出された励起
光を照射することによりそれ自体で基本波レーザ光を発
生すると共にこの基本波レーザ光の高調波を発生する性
質を有する非線形光学結晶と、前記非線形光学結晶で生
じた基本波レーザ光は透過し高調波レーザ光は反射して
外部に取り出すビームスプリッタとを、光軸を共通にし
てレーザ共振器内に配置したことを特徴とする構成。
(1) In a solid-state laser device for generating a laser beam as a harmonic laser beam of a fundamental wave laser beam by using a non-linear optical crystal, by irradiating a pumping light emitted from a pumping light source, the laser beam is fundamentally generated by itself. A nonlinear optical crystal having the property of generating a wave laser beam and a harmonic of this fundamental laser beam, and the fundamental laser beam generated in the nonlinear optical crystal is transmitted and the harmonic laser beam is reflected to the outside. The beam splitter to be extracted and the optical axis are arranged in common in the laser resonator.

【0012】(2) 構成1に記載の固体レーザ装置に
おいて、前記レーザ共振器内に前記非線形光学結晶及び
ビームスプリッタと光軸を共通にしてエタロン同調素子
を配置したことを特徴とする構成。
(2) In the solid-state laser device according to Structure 1, a structure is characterized in that an etalon tuning element is arranged in the laser resonator with the optical axis in common with the nonlinear optical crystal and the beam splitter.

【0013】(3) 構成1に記載の固体レーザ装置に
おいて、前記レーザ共振器内に前記非線形光学結晶及び
ビームスプリッタと光軸を共通にしてQスイッチ素子を
配置したことを特徴とする構成。
(3) In the solid-state laser device of Structure 1, a Q switch element is arranged in the laser resonator with the optical axis in common with the nonlinear optical crystal and the beam splitter.

【0014】(4) 構成1ないし3のいずれか記載の
固体レーザ装置において、前記非線形光学結晶が、NY
AB(Ndx 1-x Al3 (BO3 4 )であり、励起
光源が半導体レーザ装置であることを特徴とした構成。
(4) In the solid-state laser device according to any one of configurations 1 to 3, the nonlinear optical crystal is NY.
AB (Nd x Y 1-x Al 3 (BO 3 ) 4 ) and the excitation light source is a semiconductor laser device.

【0015】[0015]

【作用】構成1によれば、非線形光学結晶で生じた基本
波レーザ光はビームスプリッタを透過して共振し、レー
ザ発振する。一方、同時に非線形光学結晶で生じた高調
波レーザ光は、ビームスプリッタによって反射されてた
だちに外部に取り出される。このため、高調波レーザ光
は共振器内に配置された他の光学部品、例えば、エタロ
ンやQスイッチ素子等を通過することなく外部に取り出
され、これによる損失や線質劣化を受けずにすむ。
According to the structure 1, the fundamental wave laser light generated in the nonlinear optical crystal passes through the beam splitter, resonates, and oscillates. On the other hand, at the same time, the harmonic laser light generated in the nonlinear optical crystal is reflected by the beam splitter and immediately taken out. Therefore, the harmonic laser light is taken out to the outside without passing through other optical parts such as the etalon and the Q switch element arranged in the resonator, and it is possible to avoid the loss and the deterioration of the radiation quality due to this. .

【0016】また、基本波レーザ光の発振と高調波レー
ザ光の発生とを1つの非線形光学結晶で行っているから
部品点数が少なくてすむ。
Further, since the oscillation of the fundamental wave laser light and the generation of the harmonic wave laser light are performed by one nonlinear optical crystal, the number of parts can be reduced.

【0017】構成2によれば、単一縦モードの高調波レ
ーザ光を得ることができ、また、構成3によれば、Qス
イッチによる高調波パルスレーザ光を得ることができ
る。
According to the structure 2, a single longitudinal mode harmonic laser beam can be obtained, and according to the structure 3, a harmonic pulsed laser beam by the Q switch can be obtained.

【0018】構成4によれば、良質な緑色レーザ光を効
率良く得ることができる。
According to the structure 4, a good quality green laser light can be efficiently obtained.

【0019】[0019]

【実施例】(第1実施例)図1は本発明の第1実施例に
かかる固体レーザ装置の構成を示す図である。以下、図
1を参照しながら第1実施例を詳述する。なお、この実
施例は、上述の図2に示された従来例と共通する部分が
多いので、共通する部分には同一の符号を付して共通す
る点の説明は省略し、以下では、この実施例に特有な点
を中心に説明する。
(First Embodiment) FIG. 1 is a view showing the arrangement of a solid-state laser device according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the first embodiment will be described in detail with reference to FIG. Since this embodiment has many parts in common with the conventional example shown in FIG. 2 described above, common parts are designated by the same reference numerals, and description of common points is omitted. The description will be centered on points peculiar to the embodiment.

【0020】さて、この実施例が上述の図2に示された
従来例と異なる点は、図2におけるレーザ媒体1のかわ
りに非線形光学結晶12を配置し、図2における非線形
光学結晶2を除去し、さらに、図2におけるλ/4板6
のかわりにビームスプリッタ13を配置した点である。
その他の構成は図2に示される構成と同じである。
The difference between this embodiment and the conventional example shown in FIG. 2 is that a nonlinear optical crystal 12 is arranged in place of the laser medium 1 in FIG. 2 and the nonlinear optical crystal 2 in FIG. 2 is removed. In addition, the λ / 4 plate 6 in FIG.
The point is that the beam splitter 13 is arranged instead of.
Other configurations are the same as those shown in FIG.

【0021】非線形光学結晶12は、波長0.8μmの
光を含む励起光L0 を照射することによりそれ自体で基
本波レーザ光L1 を発生すると同時に、この基本波レー
ザ光L1 の第2高調波たるレーザ光L2 を発生する性質
を有するものである。この実施例では、NYAB(Nd
x 1-x Al3 (BO3 4 )結晶のTYPE1を用い
た。すなわち、波長1.062μmの基本波レーザ光L
1 とその第2高調波たる波長0.531μmの光(緑色
光)との位相整合がとれるように、位相整合角θmを3
2°54´に設定したものである。この結晶の寸法は3
×3×5mmであり、光路長は5mmである。また、N
dイオンの濃度は3.5原子%である。この場合、TY
PE1の非線形光学結晶は、励起光L0 の偏光面をこの
結晶の常光線屈折率(O)軸方向に合わせることによ
り、基本波レーザ光L1 の偏光面がO軸方向を含む面と
なり、P偏光の基本波レーザ光L1 を得ることができ
る。その場合、第2高調波レーザ光L2 はS偏光とな
る。
The nonlinear optical crystal 12 itself emits the fundamental wave laser light L 1 by irradiating it with the excitation light L 0 containing the light having a wavelength of 0.8 μm, and at the same time, the second fundamental wave laser light L 1 is emitted. It has a property of generating a laser beam L 2 that is a harmonic wave. In this embodiment, NYAB (Nd
TYPE 1 of x Y 1-x Al 3 (BO 3 ) 4 ) crystal was used. That is, the fundamental wave laser light L having a wavelength of 1.062 μm
The phase matching angle θm is set to 3 so that phase matching can be achieved between 1 and its second harmonic light (green light) having a wavelength of 0.531 μm.
It is set to 2 ° 54 '. The size of this crystal is 3
It is × 3 × 5 mm, and the optical path length is 5 mm. Also, N
The concentration of d ions is 3.5 atomic%. In this case, TY
In the nonlinear optical crystal of PE1, the polarization plane of the fundamental wave laser light L 1 becomes a plane including the O axis direction by aligning the polarization plane of the excitation light L 0 with the ordinary ray refractive index (O) axis direction of the crystal, It is possible to obtain the P-polarized fundamental wave laser light L 1 . In that case, the second harmonic laser beam L 2 becomes S-polarized.

【0022】この非線形光学結晶12の図中左端面には
誘電体多層膜からなるミラー12aが被着されている。
このミラー12aは、ミラー3とでレーザ共振器を構成
するものであり、波長0.8μmの励起光L0 を良く透
過するが、波長1.062μmの基本波レーザ光L1
波長0.531μmの第2高調波レーザ光L2 とを反射
する性質を有する。この実施例では、このミラー12a
として、波長0.8μmの励起光L0 に対する透過率が
98%以上であり、波長1.062μmの基本波レーザ
光L1 と波長0.531μmの第2高調波レーザ光L2
とに対する反射率が99%以上である誘電体多層膜を用
いた。
A mirror 12a made of a dielectric multilayer film is attached to the left end surface of the nonlinear optical crystal 12 in the figure.
The mirror 12a constitutes a laser resonator with the mirror 3 and transmits the pumping light L 0 having a wavelength of 0.8 μm well, but the fundamental laser light L 1 having a wavelength of 1.062 μm and the wavelength 0.531 μm. It has a property of reflecting the second harmonic laser beam L 2 of. In this embodiment, this mirror 12a
As is the transmittance for the excitation light L 0 of wavelength 0.8μm is 98%, the second harmonic laser beam L 2 of the fundamental laser beam L 1 and the wavelength 0.531μm wavelength 1.062μm
A dielectric multilayer film having a reflectance of 99% or more was used.

【0023】なお、非線形光学結晶12の図中右端面1
2bには誘電体多層膜からなる反射防止膜を形成し、こ
の端面12bにおける波長1.062μmの基本波レー
ザ光L1 と波長0.531μmの第2高調波レーザ光L
2 とに対する透過率が99%以上になるようにしてあ
る。
The right end face 1 in the figure of the nonlinear optical crystal 12
An antireflection film made of a dielectric multilayer film is formed on 2b, and a fundamental wave laser beam L 1 having a wavelength of 1.062 μm and a second harmonic laser beam L having a wavelength of 0.531 μm are formed on the end face 12b.
The transmittance for 2 and 99 is 99% or more.

【0024】ビームスプリッタ13は、透光性の薄板の
表面に誘電体多層膜を形成したもので、非線形光学結晶
12の側に面する面13aにはP偏光成分のみを透過
し、S偏光成分を反射する性質の誘電体多層膜が形成さ
れ、この面13aがレーザ共振器の光軸に対して略45
°なすように配置されたものである。したがって、P偏
光の基本波レーザ光L1 はこのビームスプリッタ13を
通過できるが、S偏光の第2高調波レーザ光L2 は反射
されて外部に取り出される。なお、裏面13bにはレー
ザ光L1 及びL2 を99%以上透過する反射防止用多層
膜が施される。
The beam splitter 13 is formed by forming a dielectric multilayer film on the surface of a light-transmitting thin plate, and transmits only the P-polarized component and the S-polarized component on the surface 13a facing the nonlinear optical crystal 12. A dielectric multi-layer film having a property of reflecting light is formed, and this surface 13a is approximately 45 with respect to the optical axis of the laser resonator.
° It is arranged so as to make an egg. Therefore, the P-polarized fundamental laser light L 1 can pass through the beam splitter 13, but the S-polarized second harmonic laser light L 2 is reflected and taken out. The back surface 13b is provided with an antireflection multilayer film which transmits 99% or more of the laser beams L 1 and L 2 .

【0025】半導体レーザ装置4としては、波長0.8
μmのレーザ光を数百mW程度の出力で射出できるもの
であれば良い(このような半導体レーザ装置としては、
例えば、SONY株式会社製のブロード・エリア型SL
D303WT;出力500mW等がある)。なお、集光
レンズ5としては、本実施例では凸レンズを用いた場合
を示したが、複数のレンズを組み合わせたり、あるい
は、非球面レンズやシリンドリカルレンズを用いても良
い。
The semiconductor laser device 4 has a wavelength of 0.8.
Any device capable of emitting a laser beam of μm with an output of about several hundred mW may be used (as such a semiconductor laser device,
For example, Broad Area SL manufactured by Sony Corporation
D303WT; output is 500mW, etc.). Although the convex lens is used as the condenser lens 5 in the present embodiment, a plurality of lenses may be combined, or an aspherical lens or a cylindrical lens may be used.

【0026】ミラー3は、透光性部材を凹レンズ状に形
成し、その凹面に誘電体多層膜3aを形成して反射面と
したもので、この反射面の反射率が波長1.062μm
の基本波レーザ光L1 に対して99%以上となるように
してある。凹面の曲率は最適な共振器を構成するように
周知の手法によって決定されるが、この実施例では、共
振器長(ミラー3とミラー12aとの間の距離)を光学
長で50mmとし、凹面の曲率半径を50mmとしてい
る。このときのレーザ共振器のFSR(フリースペクト
ラルレンジ)は3GHzである。また、基本波レーザ光
1 の空間モードはTEM00に近く、安定した出力が得
られる。
The mirror 3 is formed by forming a light-transmitting member in the shape of a concave lens and forming a dielectric multilayer film 3a on the concave surface to form a reflecting surface. The reflectance of this reflecting surface is a wavelength of 1.062 μm.
With respect to the fundamental wave laser beam L 1 of 99% or more. The curvature of the concave surface is determined by a known method so as to form an optimum resonator, but in this embodiment, the resonator length (distance between the mirror 3 and the mirror 12a) is set to 50 mm in optical length, and the concave surface is formed. Has a radius of curvature of 50 mm. The FSR (free spectral range) of the laser resonator at this time is 3 GHz. Further, the spatial mode of the fundamental wave laser light L 1 is close to TEM 00 , and a stable output can be obtained.

【0027】エタロン7としては、Fused sil
ica(波長1.062μmの基本波レーザ光L1 に対
する屈折率;1.54)を厚さ1.5mmに形成し、両
面に基本波レーザ光L1 に対する反射率が90%となる
コートを施したものを用いた。このときのFSRは約6
5GHzであり、反射率フィネスFrは30である。
The etalon 7 is a fused sil
ica (refractive index for the fundamental wave laser beam L 1 having a wavelength of 1.062 μm; 1.54) is formed to a thickness of 1.5 mm, and a coating having a reflectance of 90% for the fundamental wave laser beam L 1 is provided on both surfaces. What was done was used. FSR at this time is about 6
It is 5 GHz and the reflectance finesse Fr is 30.

【0028】このエタロン7の挿入によって基本波レー
ザ光L1 は単一縦モードとなり、したがって、第2高調
波レーザ光L2 も単一縦モードとなる。
By the insertion of the etalon 7, the fundamental wave laser light L 1 becomes a single longitudinal mode, and therefore the second harmonic laser light L 2 also becomes a single longitudinal mode.

【0029】上述の第1実施例によれば、非線形光学結
晶12で生じた基本波レーザ光L1はP偏光であるから
ビームスプリッタ13を透過して共振し、レーザ発振す
る。一方、同時に非線形光学結晶12で生じた第2高調
波レーザ光L2 はS偏光であるからビームスプリッタ1
3によって反射されてただちに外部に取り出される。こ
のため、第2高調波レーザ光L2 は共振器内に配置され
たエタロン7を通過することなく外部に取り出され、こ
れによる損失や線質劣化を受けずにすむ。したがって、
良質の第2高調波レーザ光L1 (緑色光)を効率良く取
り出すことができる。
According to the first embodiment described above, since the fundamental laser light L 1 generated in the nonlinear optical crystal 12 is P-polarized light, it passes through the beam splitter 13 to resonate and oscillate. On the other hand, at the same time, the second harmonic laser light L 2 generated in the nonlinear optical crystal 12 is S-polarized, so that the beam splitter 1
It is reflected by 3 and immediately taken out. Therefore, the second harmonic laser light L 2 is extracted to the outside without passing through the etalon 7 arranged in the resonator, so that the loss and the deterioration of the radiation quality due to the extraction can be avoided. Therefore,
The second harmonic laser light L 1 (green light) of good quality can be efficiently extracted.

【0030】また、基本波レーザ光L1 の発振と第2高
調波レーザ光L2 の発生とを1つの非線形光学結晶12
で行っているから図2に示された従来例に比較して部品
点数が少なくてすみ、したがって、その分発振効率を高
めることができると共に、寿命、信頼性、製造コストの
面からも有利となる。
Further, the oscillation of the fundamental wave laser light L 1 and the generation of the second harmonic laser light L 2 are combined into one nonlinear optical crystal 12
Since the number of components is smaller than that of the conventional example shown in FIG. 2, the oscillation efficiency can be increased correspondingly, and it is also advantageous in terms of life, reliability, and manufacturing cost. Become.

【0031】(第2実施例)図4は、本発明の第2実施
例にかかる固体レーザ装置の構成を示す図である。この
実施例は、上述の図1に示される第1実施例におけるエ
タロン7のかわりにQスイッチ素子18を配置すること
により、基本波レーザ光L1 のQスイッチ発振を行い、
パルス性の第2高調波レーザ光L2 を得るようにした外
は、上述の第1実施例の構成と同一の構成を有する。
(Second Embodiment) FIG. 4 is a view showing the arrangement of a solid-state laser device according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, a Q switch element 18 is arranged instead of the etalon 7 in the first embodiment shown in FIG. 1 to perform Q switch oscillation of the fundamental wave laser light L 1 .
Except for obtaining the pulsed second harmonic laser beam L2, it has the same configuration as that of the first embodiment.

【0032】この実施例では、Qスイッチ素子18とし
て音響光学変調器を用いた。この場合、音響光学変調器
を構成する音響光学媒体には、基本波レーザ光L1 に対
して透明で屈折率の高いフリントガラス(HOYA株式
会社製のFDー6)を採用した。なお、Qスイッチ素子
18は図示しない制御装置によって周波数80MHzの
超音波を印加することによって駆動されるようになって
いる。この制御装置としては、例えば、スイッチング周
波数をDCから50KHzまでの間で任意に設定できる
ものを用いることができる。また、このQスイッチ素子
18には必要に応じてペルチェ素子等の温度制御素子1
8aを取り付けて動作を安定にする。
In this embodiment, an acousto-optic modulator is used as the Q switch element 18. In this case, a flint glass (FD-6 manufactured by HOYA Co., Ltd.), which is transparent to the fundamental wave laser beam L 1 and has a high refractive index, is adopted as the acousto-optic medium forming the acousto-optic modulator. The Q switch element 18 is driven by applying an ultrasonic wave having a frequency of 80 MHz by a control device (not shown). As this control device, for example, a control device that can arbitrarily set the switching frequency between DC and 50 KHz can be used. The Q switch element 18 may include a temperature control element 1 such as a Peltier element, if necessary.
8a is attached to stabilize the operation.

【0033】この実施例において、Qスイッチ素子18
のスイッチング周波数を1kHzに設定すると、パルス
幅約30nsecのパスル性の基本波レーザ光L1 の発
振が行われ、これにより、ピークパワーの高い第2高調
波レーザ光L2 が得られる。この実施例によれば、第2
高調波レーザ光L2 は共振器内に配置された音響光学変
調器18を通過することなく外部に取り出され、これに
よる損失や線質劣化を受けずにすむ。したがって、良質
の第2高調波レーザ光L1 (緑色光)を効率良く取り出
すことができる。また、図3に示された従来例に比較し
て部品点数が少なくてすみ、したがって、その分発振効
率を高めることができると共に、寿命、信頼性、製造コ
ストの面からも有利となる。
In this embodiment, the Q switch element 18
When the switching frequency of 1 is set to 1 kHz, the pulsed fundamental wave laser light L 1 having a pulse width of about 30 nsec is oscillated, whereby the second harmonic laser light L 2 having a high peak power is obtained. According to this embodiment, the second
The harmonic laser light L 2 is extracted to the outside without passing through the acousto-optic modulator 18 arranged in the resonator, and it is possible to avoid the loss and the deterioration of the wire quality due to this. Therefore, the high-quality second harmonic laser light L 1 (green light) can be efficiently extracted. Further, the number of parts is smaller than that of the conventional example shown in FIG. 3, and therefore, the oscillation efficiency can be increased correspondingly, and it is also advantageous in terms of life, reliability, and manufacturing cost.

【0034】なお、上述の各実施例においては、非線形
光学結晶として、NYAB結晶を用いた例を掲げたが、
非線形光学結晶としては、他に、例えば、EYAB(E
X1-X A■3 (BO3 4 )、Nd:MgO:Li
NbO3 、Nd:KTP、Nd:KDP、Nd:BB
O、Nd:LBOまたはNd:KNbO3 等を用いるこ
とができる。
In each of the above embodiments, an example using a NYAB crystal as the non-linear optical crystal is given.
Other non-linear optical crystals include, for example, EYAB (E
r X Y 1-X A ■ 3 (BO 3 ) 4 ), Nd: MgO: Li
NbO 3 , Nd: KTP, Nd: KDP, Nd: BB
O, Nd: LBO, Nd: KNbO 3 or the like can be used.

【0035】また、励起光源として半導体レーザ装置を
用いて端面励起を行う場合の例を掲げたが、半導体レー
ザ装置のかわりに他のレーザ装置を用いても良く、ま
た、半導体レーザアレイやフラッシュランプ等を用いた
側面励起としても良い。
Further, although the example in which the semiconductor laser device is used as the excitation light source to perform the end face excitation, another laser device may be used instead of the semiconductor laser device, and a semiconductor laser array or a flash lamp. It is also possible to use side-effect excitation using, for example.

【0036】さらに、Qスイッチ素子としては、ポッケ
ルス素子等の他のQスイッチ素子を用いても良い。
Further, as the Q switch element, another Q switch element such as a Pockels element may be used.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明は、励起
光源から射出された励起光を照射することによりそれ自
体で基本波レーザ光を発生すると共にこの基本波レーザ
光の高調波を発生する性質を有する非線形光学結晶と、
前記非線形光学結晶で生じた基本波レーザ光は透過し高
調波レーザ光は反射して外部に取り出すビームスプリッ
タとを、光軸を共通にしてレーザ共振器内に配置するこ
とにより、高調波レーザ光を共振器内に配置された他の
光学部品を通過することなく外部に取り出すようにし
て、損失や線質劣化を少なくすると共に、基本波レーザ
光の発振と高調波レーザ光の発生とを1つの非線形光学
結晶で行うことによって部品点数を少なくして良質な高
調波レーザ光を効率良く得ることができるようにしたも
のである。
As described above in detail, according to the present invention, the fundamental wave laser light is generated by itself by irradiating the exciting light emitted from the exciting light source and the harmonics of the fundamental wave laser light are generated. A non-linear optical crystal having the property of generating,
By arranging a beam splitter that transmits the fundamental laser light generated in the nonlinear optical crystal and reflects the harmonic laser light and extracts the reflected laser light to the outside in the laser resonator with the optical axis in common, the harmonic laser light Is taken out to the outside without passing through other optical parts arranged in the resonator to reduce loss and deterioration of radiation quality, and to oscillate the fundamental laser light and generate the harmonic laser light. By using two nonlinear optical crystals, the number of parts can be reduced and high-quality harmonic laser light can be efficiently obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例にかかる固体レーザ装置の
構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a solid-state laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】従来例の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional example.

【図3】従来例の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional example.

【図4】本発明の第2実施例にかかる固体レーザ装置の
構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a solid-state laser device according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】 1 レーザ媒体 2,12 非線形光学結晶 3,12a ミラー 4 半導体レーザ装置 5 集光レンズ 6 λ/4板 7 エタロン 8,18 光Qスイッチ素子 13 ビームスプリッタ L1 基本波レーザ光 L2 高調波レーザ光[Explanation of Codes] 1 laser medium 2,12 nonlinear optical crystal 3,12a mirror 4 semiconductor laser device 5 condenser lens 6 λ / 4 plate 7 etalon 8,18 optical Q switch element 13 beam splitter L 1 fundamental wave laser light L2 Harmonic laser light

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成3年10月14日[Submission date] October 14, 1991

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0004[Correction target item name] 0004

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0004】ここで、レーザ媒体1としてNd:YAG
レーザ媒体(発振波長;1.062μm)を用い、非線
形光学結晶2としてKTP(KTiOPO4 )結晶(T
YPE2を用いて緑色光たる第2高調波レーザ光(波
長;0.531μm)を得る場合には、非線形光学結晶
2とミラー3との間に非線形光学結晶2の位相整合条件
を満足させるためのλ/4板6が配置され(OPTICS LET
TERS October 1988 Vol.13, No.10 P806 Fig3 参照)、
また、基本波レーザ光L1 を単一縦モードにして単一縦
モードの第2高調波レーザ光L2 を得るためにはエタロ
ン7が配置される。この場合、励起光源たる半導体レー
ザ装置4としては、Nd:YAGレーザ媒体を効率良く
励起できる波長0.8μmのレーザ光L0 を発振するA
lGaAs系の半導体レーザ装置を用いる。
Here, Nd: YAG is used as the laser medium 1.
A laser medium (oscillation wavelength; 1.062 μm) was used, and a KTP (KTiOPO 4 ) crystal (T
When the second harmonic laser light (wavelength: 0.531 μm) that is green light is obtained using the YPE2, the phase matching condition of the nonlinear optical crystal 2 is satisfied between the nonlinear optical crystal 2 and the mirror 3. λ / 4 plate 6 is placed (OPTICS LET
TERS October 1988 Vol.13, No.10 P806 See Fig3),
Further, an etalon 7 is arranged in order to convert the fundamental wave laser light L 1 into a single longitudinal mode to obtain the second harmonic laser light L 2 in the single longitudinal mode. In this case, the semiconductor laser device 4 serving as a pumping light source oscillates a laser beam L 0 having a wavelength of 0.8 μm capable of efficiently pumping the Nd: YAG laser medium.
An lGaAs semiconductor laser device is used.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0006[Correction target item name] 0006

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0006】図3に示される例は、図2に示される例に
おけるエタロン7のかわりにQスイッチ素子8を設け、
Qスイッチ発振によるパルスレーザ光L2 を得るように
した外は、図2に示される場合と同じ構成を有する。な
お、Qスイッチ素子8としては、例えば、音響光学素子
等を用いる。(OPTICS LETTERS June 1988 Vol.13, No.
6 参照)
In the example shown in FIG. 3, a Q switch element 8 is provided instead of the etalon 7 in the example shown in FIG.
The structure is the same as that shown in FIG. 2 except that the pulsed laser light L2 is obtained by Q-switch oscillation. As the Q switch element 8, for example, an acousto-optic element or the like is used. (OPTICS LETTERS June 1988 Vol.13, No.
(Refer to 6)

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0026[Correction target item name] 0026

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0026】ミラー3は、透光性部材を凹レンズ状に形
成し、その凹面に誘電体多層膜3aを形成して反射面と
したもので、この反射面の反射率が波長1.062μm
の基本波レーザ光L1 に対して99%以上となるように
してある。凹面の曲率は最適な共振器を構成するように
周知の手法によって決定されるが、この実施例では、共
振器長(ミラー3の誘電体多層膜3aとミラー12aと
の間の距離)を光学長で50mmとし、凹面の曲率半径
を50mmとしている。このときのレーザ共振器のFS
R(フリースペクトラルレンジ)は3GHzである。ま
た、基本波レーザ光L1 の空間モードはTEM00に近
く、安定した出力が得られる。
The mirror 3 is formed by forming a light-transmitting member in the shape of a concave lens and forming a dielectric multilayer film 3a on the concave surface to form a reflecting surface. The reflectance of this reflecting surface is a wavelength of 1.062 μm.
With respect to the fundamental wave laser beam L 1 of 99% or more. The curvature of the concave surface is determined by a well-known method so as to form an optimum resonator, but in this embodiment, the resonator length (the distance between the dielectric multilayer film 3a of the mirror 3 and the mirror 12a) is optically determined. The length is 50 mm, and the radius of curvature of the concave surface is 50 mm. FS of laser resonator at this time
R (free spectral range) is 3 GHz. Further, the spatial mode of the fundamental wave laser light L 1 is close to TEM 00 , and a stable output can be obtained.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非線形光学結晶を用いて基本波レーザ光
の高調波光としてのレーザ光を発生させる固体レーザ装
置において、励起光源から射出された励起光を照射する
ことによりそれ自体で基本波レーザ光を発生すると共に
この基本波レーザ光の高調波を発生する性質を有する非
線形光学結晶と、前記非線形光学結晶で生じた基本波レ
ーザ光は透過し高調波レーザ光は反射して外部に取り出
すビームスプリッタとを、光軸を共通にしてレーザ共振
器内に配置したことを特徴とする固体レーザ装置。
1. A solid-state laser device for generating laser light as harmonic light of fundamental-wave laser light using a non-linear optical crystal, by irradiating with excitation light emitted from an excitation light source the fundamental-wave laser light itself. And a non-linear optical crystal having the property of generating harmonics of the fundamental laser light, and a beam splitter for transmitting the fundamental laser light generated in the nonlinear optical crystal and reflecting the harmonic laser light to the outside. A solid-state laser device in which the optical axes are arranged in common in the laser resonator.
【請求項2】 請求項1に記載の固体レーザ装置におい
て、前記レーザ共振器内に前記非線形光学結晶及びビー
ムスプリッタと光軸を共通にしてエタロン同調素子を配
置したことを特徴とする固体レーザ装置。
2. The solid-state laser device according to claim 1, wherein an etalon tuning element is arranged in the laser resonator with the optical axis being common to the nonlinear optical crystal and the beam splitter. .
【請求項3】 請求項1に記載の固体レーザ装置におい
て、前記レーザ共振器内に前記非線形光学結晶及びビー
ムスプリッタと光軸を共通にしてQスイッチ素子を配置
したことを特徴とする固体レーザ装置。
3. The solid-state laser device according to claim 1, wherein a Q switch element is arranged in the laser resonator with the optical axis in common with the nonlinear optical crystal and the beam splitter. .
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の固
体レーザ装置において、前記非線形光学結晶が、NYA
B(Ndx 1-x Al3 (BO3 4 )であり、励起光
源が半導体レーザ装置であることを特徴とした固体レー
ザ装置。
4. The solid-state laser device according to claim 1, wherein the nonlinear optical crystal is NYA.
B (Nd x Y 1-x Al 3 (BO 3 ) 4 ), wherein the excitation light source is a semiconductor laser device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007316158A (en) * 2006-05-23 2007-12-06 Hamamatsu Photonics Kk Polarization control element and laser system using the same
JP2013165143A (en) * 2012-02-10 2013-08-22 Shimadzu Corp Solid-state laser device

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