JPH065962A - レーザ光発生装置 - Google Patents
レーザ光発生装置Info
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- JPH065962A JPH065962A JP18614792A JP18614792A JPH065962A JP H065962 A JPH065962 A JP H065962A JP 18614792 A JP18614792 A JP 18614792A JP 18614792 A JP18614792 A JP 18614792A JP H065962 A JPH065962 A JP H065962A
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- laser
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 レーザダイオード１１から出射された励起レ
ーザ光は、レンズ１２で集光され共振器１３に入射す
る。この共振器１３は、１／４波長板１４の一方の面で
ある反射面１４Ｒと非線形光学結晶素子１６の一方の面
である反射面１６Ｒを反射手段とし、上記１／４波長板
１４、上記非線形光学結晶素子１６とレーザ媒質１５を
有する。上記１／４波長板１４は、高反射面率コーティ
ングが施された上記反射面１４Ｒと、この反射面１４Ｒ
に平行とされ無反射コーティングが施された透過面１４
Ｔとを有し、上記非線形光学結晶素子１６に対して方位
角４５°だけ傾いた方位に設定される。 【効果】 空間ホールバーニングを除去でき、安定な出
力を得ることができる。
ーザ光は、レンズ１２で集光され共振器１３に入射す
る。この共振器１３は、１／４波長板１４の一方の面で
ある反射面１４Ｒと非線形光学結晶素子１６の一方の面
である反射面１６Ｒを反射手段とし、上記１／４波長板
１４、上記非線形光学結晶素子１６とレーザ媒質１５を
有する。上記１／４波長板１４は、高反射面率コーティ
ングが施された上記反射面１４Ｒと、この反射面１４Ｒ
に平行とされ無反射コーティングが施された透過面１４
Ｔとを有し、上記非線形光学結晶素子１６に対して方位
角４５°だけ傾いた方位に設定される。 【効果】 空間ホールバーニングを除去でき、安定な出
力を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上に利用分野】本発明は、レーザ光発生装置に関
し、特に、非線形光学結晶素子により波長変換されたレ
ーザ光を発生させるようなレーザ光発生装置に関する。
し、特に、非線形光学結晶素子により波長変換されたレ
ーザ光を発生させるようなレーザ光発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】共振器内部の高いパワー密度を利用して
効率良く波長変換を行うことが従来より提案されてお
り、例えば、外部共振型のＳＨＧ（第２高調波発生）
や、レーザ共振器内部の非線形光学素子によるＳＨＧ等
が試みられている。
効率良く波長変換を行うことが従来より提案されてお
り、例えば、外部共振型のＳＨＧ（第２高調波発生）
や、レーザ共振器内部の非線形光学素子によるＳＨＧ等
が試みられている。
【０００３】レーザ共振器内第２高調波発生タイプの例
としては、共振器を構成する少なくとも一対の反射鏡の
間にレーザ媒質及び非線形光学結晶素子を配置したもの
が知られている。このタイプのレーザ光発生装置の場合
には、共振器内部の非線形光学結晶素子において、基本
波レーザ光に対して第２高調波レーザ光を位相整合させ
ることにより、効率良く第２高調波レーザ光を取り出す
ことができる。
としては、共振器を構成する少なくとも一対の反射鏡の
間にレーザ媒質及び非線形光学結晶素子を配置したもの
が知られている。このタイプのレーザ光発生装置の場合
には、共振器内部の非線形光学結晶素子において、基本
波レーザ光に対して第２高調波レーザ光を位相整合させ
ることにより、効率良く第２高調波レーザ光を取り出す
ことができる。
【０００４】上記位相整合を実現する方法としては、基
本波レーザ光及び第２高調波レーザ光間にタイプＩ又は
タイプIIの位相整合条件を成り立たせるようにする。す
なわち、タイプＩの位相整合は、基本波レーザ光の常光
線を利用して、同一方向に偏光した２つの光子から周波
数が２倍の一つの光子を作るような現象を生じさせるこ
とを原理とするものである。これに対して、タイプIIの
位相整合は、互いに直交する２つの基本波固有偏光を非
線形光学結晶素子に入射することにより、２つの固有偏
光についてそれぞれ位相整合条件を成り立たせるように
するもので、基本波レーザ光は非線形光学結晶素子の内
部において常光線及び異常光線に分かれて第２高調波レ
ーザ光の異常光線に対して位相整合を生じる。
本波レーザ光及び第２高調波レーザ光間にタイプＩ又は
タイプIIの位相整合条件を成り立たせるようにする。す
なわち、タイプＩの位相整合は、基本波レーザ光の常光
線を利用して、同一方向に偏光した２つの光子から周波
数が２倍の一つの光子を作るような現象を生じさせるこ
とを原理とするものである。これに対して、タイプIIの
位相整合は、互いに直交する２つの基本波固有偏光を非
線形光学結晶素子に入射することにより、２つの固有偏
光についてそれぞれ位相整合条件を成り立たせるように
するもので、基本波レーザ光は非線形光学結晶素子の内
部において常光線及び異常光線に分かれて第２高調波レ
ーザ光の異常光線に対して位相整合を生じる。
【０００５】ところが、タイプIIの位相整合条件を用い
て第２高調波レーザ光を発生させようとする場合、基本
波レーザ光が非線形光学結晶素子を繰り返し通る毎に基
本波レーザ光の固有偏光の位相が変化するため、第２高
調波レーザ光の発生を安定にし得なくなる虞れがある。
て第２高調波レーザ光を発生させようとする場合、基本
波レーザ光が非線形光学結晶素子を繰り返し通る毎に基
本波レーザ光の固有偏光の位相が変化するため、第２高
調波レーザ光の発生を安定にし得なくなる虞れがある。
【０００６】すなわち、レーザ媒質において発生された
基本波レーザ光が共振動作によって非線形光学結晶素子
を繰り返し通過する毎に、直交する固有振動（すなわち
ｐ波成分及びｓ波成分）の位相がそれぞれずれてゆく
と、共振器各部において基本的にレーザ光が効率良く互
いに強め合うような定常状態が得られなくなることによ
り、強い共振状態（強い定在波）を形成できなくなり、
結果として基本波レーザ光の第２高調波レーザ光への変
換効率が劣化すると共に、第２高調波レーザ光にノイズ
を生じさせる虞れがあった。
基本波レーザ光が共振動作によって非線形光学結晶素子
を繰り返し通過する毎に、直交する固有振動（すなわち
ｐ波成分及びｓ波成分）の位相がそれぞれずれてゆく
と、共振器各部において基本的にレーザ光が効率良く互
いに強め合うような定常状態が得られなくなることによ
り、強い共振状態（強い定在波）を形成できなくなり、
結果として基本波レーザ光の第２高調波レーザ光への変
換効率が劣化すると共に、第２高調波レーザ光にノイズ
を生じさせる虞れがあった。
【０００７】そこで、本件出願人は、特開平１−２２０
８７９号公報において、非線形光学結晶素子によって第
２高調波レーザ光を発生するようになされたレーザ光源
において、基本波レーザ光の共振光路中に、１／４波長
板等の複屈折性素子を挿入することにより、出力レーザ
光として出射する第２高調波レーザ光を安定させるよう
にしたレーザ光源を提案している。
８７９号公報において、非線形光学結晶素子によって第
２高調波レーザ光を発生するようになされたレーザ光源
において、基本波レーザ光の共振光路中に、１／４波長
板等の複屈折性素子を挿入することにより、出力レーザ
光として出射する第２高調波レーザ光を安定させるよう
にしたレーザ光源を提案している。
【０００８】図６は、上記特開平１−２２０８７９号公
報に開示されたレーザ光源、すなわちレーザ光発生装置
の一例を示している。この図６に示すレーザ光発生装置
は、Ｎｄ：ＹＡＧを用いたレーザ媒質（レーザロッド）
１０２の入射面に形成された反射面（ダイクロイックミ
ラー）１０３と、出力用凹面鏡１０４の内側の反射面
（ダイクロイックミラー）とから成る共振器１０１を有
しており、この共振器１０１内に、Ｎｄ：ＹＡＧのレー
ザ媒質１０２と、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 ）より成る非
線形光学結晶素子１０６と、例えば水晶板により構成さ
れた１／４波長板である複屈折素子１０７とが配置され
ている。
報に開示されたレーザ光源、すなわちレーザ光発生装置
の一例を示している。この図６に示すレーザ光発生装置
は、Ｎｄ：ＹＡＧを用いたレーザ媒質（レーザロッド）
１０２の入射面に形成された反射面（ダイクロイックミ
ラー）１０３と、出力用凹面鏡１０４の内側の反射面
（ダイクロイックミラー）とから成る共振器１０１を有
しており、この共振器１０１内に、Ｎｄ：ＹＡＧのレー
ザ媒質１０２と、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 ）より成る非
線形光学結晶素子１０６と、例えば水晶板により構成さ
れた１／４波長板である複屈折素子１０７とが配置され
ている。
【０００９】この共振器１０１内のレーザ媒質１０２
は、その入射面１０３に、励起用半導体レーザ１１１か
ら射出された励起用レーザ光が、コリメータレンズ１１
２、対物レンズ１１３を通って入射されることにより、
基本波レーザ光を発生する。この基本波レーザ光は、非
線形光学結晶素子１０６、複屈折素子１０７を通って凹
面鏡１０４の反射面で反射され、再び複屈折素子１０
７、非線形光学結晶素子１０６、レーザ媒質１０２を順
次通って上記入射面（反射面）１０３で反射される。従
って、基本波レーザ光は、共振器１０１のレーザ媒質１
０２の入射面の反射面１０３と出力用凹面鏡１０４の内
側の反射面との間を往復するように共振動作することに
なる。
は、その入射面１０３に、励起用半導体レーザ１１１か
ら射出された励起用レーザ光が、コリメータレンズ１１
２、対物レンズ１１３を通って入射されることにより、
基本波レーザ光を発生する。この基本波レーザ光は、非
線形光学結晶素子１０６、複屈折素子１０７を通って凹
面鏡１０４の反射面で反射され、再び複屈折素子１０
７、非線形光学結晶素子１０６、レーザ媒質１０２を順
次通って上記入射面（反射面）１０３で反射される。従
って、基本波レーザ光は、共振器１０１のレーザ媒質１
０２の入射面の反射面１０３と出力用凹面鏡１０４の内
側の反射面との間を往復するように共振動作することに
なる。
【００１０】上記１／４波長板のような複屈折素子１０
７は、光の伝播方向に垂直な面内において、図７に示す
ように、異常光方向屈折率ｎe(7)の方向が、非線形光学
結晶素子１０６の異常光方向屈折率ｎe(6)の方向に対し
て所定の方位角θだけ、例えばθ＝４５°だけ傾くよう
な光軸位置に設定される。
７は、光の伝播方向に垂直な面内において、図７に示す
ように、異常光方向屈折率ｎe(7)の方向が、非線形光学
結晶素子１０６の異常光方向屈折率ｎe(6)の方向に対し
て所定の方位角θだけ、例えばθ＝４５°だけ傾くよう
な光軸位置に設定される。
【００１１】以上の構成において、基本波レーザ光は共
振光路を通って非線形光学結晶素子１０６を通過する際
に第２高調波レーザ光を発生させ、この第２高調波レー
ザ光が凹面鏡１０４を透過して、出力レーザ光として送
出される。
振光路を通って非線形光学結晶素子１０６を通過する際
に第２高調波レーザ光を発生させ、この第２高調波レー
ザ光が凹面鏡１０４を透過して、出力レーザ光として送
出される。
【００１２】この状態において、基本波レーザ光を形成
する各光線は、非線形光学結晶素子１０６に対して方位
角θ＝４５°だけ傾いた方位に設定された複屈折素子
（基本波の１／４波長板）１０７を通ることにより、共
振器１０１の各部におけるレーザ光のパワーは所定のレ
ベルに安定化される。これは、レーザ媒質１０２で発生
した基本波レーザ光を非線形光学結晶素子１０６を通過
するように共振動作させてタイプIIの第２高調波レーザ
光を発生させる際に、基本波レーザ光の互いに直交する
２つの固有偏光モード間の和周波発生によるカップリン
グを複屈折素子１０７により抑制することにより、発振
を安定化させるものである。また、このとき、図８のＡ
に示すように２つの固有偏光モード（ｐ波成分及びｓ波
成分）の強度が等しければ、該２つの固有偏光モード間
では空間的位相差が９０°となるので、２つの固有偏光
モードが同時に発振することにより、図８のＢに示すよ
うに共振器内の定在波強度は、均一になる。すなわち、
発振利得の軸方向空間的不均一である空間的ホールバー
ニング効果を抑止でき、縦２モード（偏光２モード）の
安定した発振が得られる。
する各光線は、非線形光学結晶素子１０６に対して方位
角θ＝４５°だけ傾いた方位に設定された複屈折素子
（基本波の１／４波長板）１０７を通ることにより、共
振器１０１の各部におけるレーザ光のパワーは所定のレ
ベルに安定化される。これは、レーザ媒質１０２で発生
した基本波レーザ光を非線形光学結晶素子１０６を通過
するように共振動作させてタイプIIの第２高調波レーザ
光を発生させる際に、基本波レーザ光の互いに直交する
２つの固有偏光モード間の和周波発生によるカップリン
グを複屈折素子１０７により抑制することにより、発振
を安定化させるものである。また、このとき、図８のＡ
に示すように２つの固有偏光モード（ｐ波成分及びｓ波
成分）の強度が等しければ、該２つの固有偏光モード間
では空間的位相差が９０°となるので、２つの固有偏光
モードが同時に発振することにより、図８のＢに示すよ
うに共振器内の定在波強度は、均一になる。すなわち、
発振利得の軸方向空間的不均一である空間的ホールバー
ニング効果を抑止でき、縦２モード（偏光２モード）の
安定した発振が得られる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記複屈折
素子１０７（ここでは基本波の１／４波長板とする）
は、例えば波長が１０６４ｎｍの上記基本レーザ光に対
して、その１００％を透過させる（言い換えると波長が
１０６４ｎｍの上記基本レーザ光に対して、その０％を
反射させる）ように両面に無反射コーティング（ＡＲコ
ーティング）が施される。しかし、現実的には、上記１
／４波長板の無反射コーティングには、製造誤差があ
り、残留反射が存在するため、反射率を０にはできず、
0.1 ％位の反射を生じる。この残留反射の占める割合を
残留反射率Ｒとし、この残留反射率Ｒにより、１／４波
長板内部では、多重反射が生じ、その反射率Ｒm は、波
長λ、１／４波長板の厚みＤ、屈折率をｎとすると、
素子１０７（ここでは基本波の１／４波長板とする）
は、例えば波長が１０６４ｎｍの上記基本レーザ光に対
して、その１００％を透過させる（言い換えると波長が
１０６４ｎｍの上記基本レーザ光に対して、その０％を
反射させる）ように両面に無反射コーティング（ＡＲコ
ーティング）が施される。しかし、現実的には、上記１
／４波長板の無反射コーティングには、製造誤差があ
り、残留反射が存在するため、反射率を０にはできず、
0.1 ％位の反射を生じる。この残留反射の占める割合を
残留反射率Ｒとし、この残留反射率Ｒにより、１／４波
長板内部では、多重反射が生じ、その反射率Ｒm は、波
長λ、１／４波長板の厚みＤ、屈折率をｎとすると、
【００１４】
【数１】 により表せる。ここで、Δ＝４πｎＤ／λである。
【００１５】したがって、１／４波長板の厚みの波長の
オーダでの実効厚み変動が温度による膨張又は製造時の
バラツキにより０からλ／４まで変化すると上記反射率
Ｒmは０から約４Ｒまで変化する。ここで、１／４波長
板は、入射偏光に対して１／４波長の厚みの差があるた
め、最大でも２つの偏光モード間に共振器内損失の差が
約４Ｒ生じる。
オーダでの実効厚み変動が温度による膨張又は製造時の
バラツキにより０からλ／４まで変化すると上記反射率
Ｒmは０から約４Ｒまで変化する。ここで、１／４波長
板は、入射偏光に対して１／４波長の厚みの差があるた
め、最大でも２つの偏光モード間に共振器内損失の差が
約４Ｒ生じる。
【００１６】このように２つの固有偏光モード間に共振
器的内損失の差があると、図９のＡに示すように２つの
固有偏光モード（ｐ波成分及びｓ波成分）間に強度の差
が生じ、図９のＢに示すように共振器内の定在波強度
は、不均一になり、上記空間的ホールバーニング効果が
生じる。この定在波強度の不均一性により、２モード以
上の縦モードが発振すると、同一偏光の縦モード同士で
は和周波発生によるカップリングがあるため、発振が不
安定になる場合がある。
器的内損失の差があると、図９のＡに示すように２つの
固有偏光モード（ｐ波成分及びｓ波成分）間に強度の差
が生じ、図９のＢに示すように共振器内の定在波強度
は、不均一になり、上記空間的ホールバーニング効果が
生じる。この定在波強度の不均一性により、２モード以
上の縦モードが発振すると、同一偏光の縦モード同士で
は和周波発生によるカップリングがあるため、発振が不
安定になる場合がある。
【００１７】本発明は、このような実情に鑑みて成され
たものであり、共振器内部で第２高調波（ＳＨＧ）を発
生する非線形光学結晶素子の位相整合条件にタイプIIを
用い、共振器内部に基本波の１／４波長板を挿入するこ
とにより、２偏光モード間のカップリングを除去したレ
ーザ光発生装置において、１／４波長板の無反射コーテ
ィングに製造誤差があっても、安定な出力が得られ、高
効率発振が可能となるレーザ光発生装置の提供を目的と
するものである。
たものであり、共振器内部で第２高調波（ＳＨＧ）を発
生する非線形光学結晶素子の位相整合条件にタイプIIを
用い、共振器内部に基本波の１／４波長板を挿入するこ
とにより、２偏光モード間のカップリングを除去したレ
ーザ光発生装置において、１／４波長板の無反射コーテ
ィングに製造誤差があっても、安定な出力が得られ、高
効率発振が可能となるレーザ光発生装置の提供を目的と
するものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ光発
生装置は、少なくとも一対の反射手段を用いて構成され
る共振器と、該共振器内部に設けられて外部から照射さ
れる励起光により基本波レーザ光を発生するレーザ媒質
と、上記共振器内部に設けられて上記レーザ媒質からの
基本波レーザ光が共振動作されて通過する際にタイプII
の位相整合条件を用いた第２高調波レーザ光を発生し、
いずれか一方の面を上記共振器を構成する反射手段とな
す非線形光学結晶素子と、上記励起光の入射側に位置す
る一方の面に高反射率コーティング、該一方の面に平行
とされる他方の面に無反射コーティングを施し、上記高
反射率コーティングを施した一方の面を上記共振器を構
成する反射手段となし、上記非線形光学結晶素子に対し
て所定の方位角だけ傾いた方位に設定される複屈折性素
子とを有してなることを特徴として上記課題を解決す
る。
生装置は、少なくとも一対の反射手段を用いて構成され
る共振器と、該共振器内部に設けられて外部から照射さ
れる励起光により基本波レーザ光を発生するレーザ媒質
と、上記共振器内部に設けられて上記レーザ媒質からの
基本波レーザ光が共振動作されて通過する際にタイプII
の位相整合条件を用いた第２高調波レーザ光を発生し、
いずれか一方の面を上記共振器を構成する反射手段とな
す非線形光学結晶素子と、上記励起光の入射側に位置す
る一方の面に高反射率コーティング、該一方の面に平行
とされる他方の面に無反射コーティングを施し、上記高
反射率コーティングを施した一方の面を上記共振器を構
成する反射手段となし、上記非線形光学結晶素子に対し
て所定の方位角だけ傾いた方位に設定される複屈折性素
子とを有してなることを特徴として上記課題を解決す
る。
【００１９】ここで、上記共振器を構成する上記複屈折
性素子の一方の面と上記非線形光学結晶素子の一方の面
を平行に保ち、かつ上記非線形光学結晶素子に照射させ
る基本波レーザ光の径を拡げないために、上記非線形光
学結晶素子の光軸を含む平面内で共振器内の折り返し方
位がとられる折り返し手段を用いてもよい。また、光軸
上の一方の面が凸面であるようなレーザ媒質や、励起光
が照射されることにより内部に生じる熱レンズ効果を用
いたレーザ媒質を用いてもよい。さらに、上述した通常
のレーザ媒質（一方の面が凸面であるかあるいは熱レン
ズ効果を用いたレーザ媒質を除くレーザ媒質）と上記非
線形光学結晶素子との間の共振器内光路中に凸レンズを
挿入してもよい。
性素子の一方の面と上記非線形光学結晶素子の一方の面
を平行に保ち、かつ上記非線形光学結晶素子に照射させ
る基本波レーザ光の径を拡げないために、上記非線形光
学結晶素子の光軸を含む平面内で共振器内の折り返し方
位がとられる折り返し手段を用いてもよい。また、光軸
上の一方の面が凸面であるようなレーザ媒質や、励起光
が照射されることにより内部に生じる熱レンズ効果を用
いたレーザ媒質を用いてもよい。さらに、上述した通常
のレーザ媒質（一方の面が凸面であるかあるいは熱レン
ズ効果を用いたレーザ媒質を除くレーザ媒質）と上記非
線形光学結晶素子との間の共振器内光路中に凸レンズを
挿入してもよい。
【００２０】また、上記レーザ媒質としては、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ4 、ＬＮＰ、Ｎｄ：ＢＥＬ等が用い
られ、上記非線形光学結晶素子としては、ＫＴＰ、Ｌ
Ｎ、ＢＢＯ、ＬＢＯ等が用いられ、上記複屈折性素子と
しては、１／４波長板等が用いられる。
ＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ4 、ＬＮＰ、Ｎｄ：ＢＥＬ等が用い
られ、上記非線形光学結晶素子としては、ＫＴＰ、Ｌ
Ｎ、ＢＢＯ、ＬＢＯ等が用いられ、上記複屈折性素子と
しては、１／４波長板等が用いられる。
【００２１】さらに、上記複屈折性素子が上記非線形光
学結晶素子に対して傾けられる方位角は、４５°とす
る。
学結晶素子に対して傾けられる方位角は、４５°とす
る。
【００２２】
【作用】複屈折性素子の一つの面に高反射コーティング
を施し共振器の一部とし、他の面に無反射コーティング
を施し、両面を平行とすることにより、多重反射を積極
的に利用でき、その多重反射の実効的な反射率が常に１
であることから偏光モード間の損失差からなる共振器内
損失による効率低下を無くし、空間ホールバーニングの
ない安定な発振が得られる。また、発振光軸と１／４波
長板の光軸と４５°をなし発振光軸を含む平面内で共振
器内の折り返しミラーの折り返し方位をとることによ
り、固有偏光の方位がミラーの反射率差の方位に対して
４５°をなすため反射率差がキャンセルでき、空間ホー
ルバーニングのない安定な発振が得られる。
を施し共振器の一部とし、他の面に無反射コーティング
を施し、両面を平行とすることにより、多重反射を積極
的に利用でき、その多重反射の実効的な反射率が常に１
であることから偏光モード間の損失差からなる共振器内
損失による効率低下を無くし、空間ホールバーニングの
ない安定な発振が得られる。また、発振光軸と１／４波
長板の光軸と４５°をなし発振光軸を含む平面内で共振
器内の折り返しミラーの折り返し方位をとることによ
り、固有偏光の方位がミラーの反射率差の方位に対して
４５°をなすため反射率差がキャンセルでき、空間ホー
ルバーニングのない安定な発振が得られる。
【００２３】
【実施例】図１は、本発明に係るレーザ発生装置の第１
の実施例の概略構成を示す構成図である。この図１にお
いて、励起光源素子としての半導体レーザ素子であるレ
ーザダイオード１１から、励起光としてのレーザ光が出
射される。この励起レーザ光は、レンズ１２で集光さ
れ、一方の面１４Ｒに高反射率コーティングが施され、
他方の面１４Ｔ（透過面）に無反射コーティングが施さ
れた１／４波長板１４を介して、例えばＮｄ：ＹＡＧを
用いたレーザ媒質１５に入射される。ここで、上記一方
の面１４Ｒと他方の面１４Ｔは、平行平板とされてい
る。レーザ媒質１５は、上記励起光の入射に応じて基本
波レーザ光を発生し、この基本波レーザ光が、例えばＫ
ＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 ）を用いた非線形光学結晶素子１
６に入射される。ここで、上記１／４波長板１４の一方
の面１４Ｒと上記非線形光学結晶素子１６の端面１６Ｒ
は、共振器１３を構成する反射面１４Ｒ及び１６Ｒとな
る。
の実施例の概略構成を示す構成図である。この図１にお
いて、励起光源素子としての半導体レーザ素子であるレ
ーザダイオード１１から、励起光としてのレーザ光が出
射される。この励起レーザ光は、レンズ１２で集光さ
れ、一方の面１４Ｒに高反射率コーティングが施され、
他方の面１４Ｔ（透過面）に無反射コーティングが施さ
れた１／４波長板１４を介して、例えばＮｄ：ＹＡＧを
用いたレーザ媒質１５に入射される。ここで、上記一方
の面１４Ｒと他方の面１４Ｔは、平行平板とされてい
る。レーザ媒質１５は、上記励起光の入射に応じて基本
波レーザ光を発生し、この基本波レーザ光が、例えばＫ
ＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 ）を用いた非線形光学結晶素子１
６に入射される。ここで、上記１／４波長板１４の一方
の面１４Ｒと上記非線形光学結晶素子１６の端面１６Ｒ
は、共振器１３を構成する反射面１４Ｒ及び１６Ｒとな
る。
【００２４】ＫＴＰのような非線形光学結晶素子１６
は、タイプIIの位相整合により、上記基本波レーザ光の
２倍の周波数の第２高調波レーザ光を発生する。例えば
基本波レーザ光の波長λを１０６４ｎｍとすると、第２
高調波レーザ光の波長はλ／２の５３２ｎｍとなる。１
／４波長板１４の反射面１４Ｒは、上記励起光（例えば
波長８１０ｎｍ）を透過し、レーザ媒質で発生した基本
波レーザ光を反射するような特性を有し、ＫＴＰのよう
な非線形光学結晶素子１６の反射面１６Ｒは基本波レー
ザ光を反射し、第２高調波レーザ光を透過するような特
性を有している。これらの反射面１４Ｒ、１６Ｒは、い
わゆるダイクロイックミラーにより形成できる。したが
って、レーザ媒質１５で発生した基本波レーザ光は、レ
ーザ共振器１３の反射面１４Ｒと反射面１６Ｒとの間を
往復進行し、レーザ光の発振が行われる。なお、上記１
／４波長板１４は、本件出願人が、先に特開平１−２２
０８７９号公報や、特願平２−１２５８５４号の明細書
及び図面、特願平３−１７０６８号の明細書及び図面等
において開示した技術に基づき用いられる複屈折性素子
であり、非線形光学結晶素子１６に対して方位角θ＝４
５°だけ傾いた方位に設定された１／４波長板１４を通
すことにより、共振器１３の各部におけるレーザ光のパ
ワーを安定するためのものである。
は、タイプIIの位相整合により、上記基本波レーザ光の
２倍の周波数の第２高調波レーザ光を発生する。例えば
基本波レーザ光の波長λを１０６４ｎｍとすると、第２
高調波レーザ光の波長はλ／２の５３２ｎｍとなる。１
／４波長板１４の反射面１４Ｒは、上記励起光（例えば
波長８１０ｎｍ）を透過し、レーザ媒質で発生した基本
波レーザ光を反射するような特性を有し、ＫＴＰのよう
な非線形光学結晶素子１６の反射面１６Ｒは基本波レー
ザ光を反射し、第２高調波レーザ光を透過するような特
性を有している。これらの反射面１４Ｒ、１６Ｒは、い
わゆるダイクロイックミラーにより形成できる。したが
って、レーザ媒質１５で発生した基本波レーザ光は、レ
ーザ共振器１３の反射面１４Ｒと反射面１６Ｒとの間を
往復進行し、レーザ光の発振が行われる。なお、上記１
／４波長板１４は、本件出願人が、先に特開平１−２２
０８７９号公報や、特願平２−１２５８５４号の明細書
及び図面、特願平３−１７０６８号の明細書及び図面等
において開示した技術に基づき用いられる複屈折性素子
であり、非線形光学結晶素子１６に対して方位角θ＝４
５°だけ傾いた方位に設定された１／４波長板１４を通
すことにより、共振器１３の各部におけるレーザ光のパ
ワーを安定するためのものである。
【００２５】すなわち、この１／４波長板１４を挿入す
ることにより、 （ｉ）和周波発生に起因する偏光モード間の非線形結合
がなくなり、偏光モード間のモード競合を防止できる。 （ii) ２つの偏光モード間で空間位相差が９０°となる
ので、２つの偏光モードが発振することにより空間ホー
ルバーニング効果を抑止でき、縦２モード（偏光モー
ド）の安定発振が得られる。 という作用効果が得られるものである。
ることにより、 （ｉ）和周波発生に起因する偏光モード間の非線形結合
がなくなり、偏光モード間のモード競合を防止できる。 （ii) ２つの偏光モード間で空間位相差が９０°となる
ので、２つの偏光モードが発振することにより空間ホー
ルバーニング効果を抑止でき、縦２モード（偏光モー
ド）の安定発振が得られる。 という作用効果が得られるものである。
【００２６】さらに、上記１／４波長板１４は、上記基
本波レーザ光に対して高反射率コーティングを施した反
射面１４Ｒと、上記基本波レーザ光に対して無反射コー
ティングを施した透過面１４Ｔとを有し、しかも該反射
面１４Ｒと透過面１４Ｔとを平行平板としている。その
ため、上記１／４波長板１４内では、多重反射を積極的
に利用できる。
本波レーザ光に対して高反射率コーティングを施した反
射面１４Ｒと、上記基本波レーザ光に対して無反射コー
ティングを施した透過面１４Ｔとを有し、しかも該反射
面１４Ｒと透過面１４Ｔとを平行平板としている。その
ため、上記１／４波長板１４内では、多重反射を積極的
に利用できる。
【００２７】ここで、上記１／４波長板１４内部の損失
を無視し、反射面１４Ｒの基本波レーザ光に対する高反
射率コーティングの反射率をＲHR、透過面１４Ｔの無反
射コーティングの残存反射率をＲARとすると、多重反射
の反射率Ｒm は、
を無視し、反射面１４Ｒの基本波レーザ光に対する高反
射率コーティングの反射率をＲHR、透過面１４Ｔの無反
射コーティングの残存反射率をＲARとすると、多重反射
の反射率Ｒm は、
【００２８】
【数２】 で与えられる。Δは、波長λ、１／４波長板の厚みＤ、
屈折率ｎとしたとき、Δ＝４πｎＤ／λである。
屈折率ｎとしたとき、Δ＝４πｎＤ／λである。
【００２９】ここで、通常、無反射コーティングの残存
反射率ＲARは、0.1 ％程度である。もし、従来のように
両面に無反射コーティングを施すと、最大シングルパス
で0.4 ％（往復では0.8 ％）の反射が起き、共振器損失
により効率を低下させると共に、２つの偏光モード間に
損失差が生じ、空間ホールバーニングにより安定な発振
が得られないことがある。
反射率ＲARは、0.1 ％程度である。もし、従来のように
両面に無反射コーティングを施すと、最大シングルパス
で0.4 ％（往復では0.8 ％）の反射が起き、共振器損失
により効率を低下させると共に、２つの偏光モード間に
損失差が生じ、空間ホールバーニングにより安定な発振
が得られないことがある。
【００３０】しかし、本第１の実施例では、上述したよ
うに上記１／４波長板１４の反射面１４Ｒに高反射率コ
ーティングを施している。高反射率コーティングを施し
たときの反射率ＲHRとしては、通常99.9％以上が容易に
得られる。そこで、この反射率をＲHR＝１（0.999・・・）
として、上記（２）式に代入して計算すると、
うに上記１／４波長板１４の反射面１４Ｒに高反射率コ
ーティングを施している。高反射率コーティングを施し
たときの反射率ＲHRとしては、通常99.9％以上が容易に
得られる。そこで、この反射率をＲHR＝１（0.999・・・）
として、上記（２）式に代入して計算すると、
【００３１】
【数３】
【００３２】となる。すなわち、この（３）式より、上
記１／４波長板１４の反射面１４Ｒに高反射率コーティ
ングを施したときの反射率ＲHRは、無反射コーティング
の残存反射率ＲAR及び上記１／４波長板１４の厚みの波
長のオーダでの実効厚み変動（温度による熱膨張及び製
造誤差のばらつき）に無関係に常に１となる。つまり、
上記１／４波長板１４の反射面１４Ｒに高反射率コーテ
ィングを施したときには、共振器損失による効率低下が
なく、２つの偏光モード間に損失差が生ぜず、空間ホー
ルバーニングのない安定な発振が得られる。
記１／４波長板１４の反射面１４Ｒに高反射率コーティ
ングを施したときの反射率ＲHRは、無反射コーティング
の残存反射率ＲAR及び上記１／４波長板１４の厚みの波
長のオーダでの実効厚み変動（温度による熱膨張及び製
造誤差のばらつき）に無関係に常に１となる。つまり、
上記１／４波長板１４の反射面１４Ｒに高反射率コーテ
ィングを施したときには、共振器損失による効率低下が
なく、２つの偏光モード間に損失差が生ぜず、空間ホー
ルバーニングのない安定な発振が得られる。
【００３３】ここで、上記１／４波長板１４の反射面１
４Ｒが反射率ＲHRとして、99.9％を得られない場合、あ
るいは上記１／４波長板１４内部の吸収や多重反射中の
回折による損失がある場合は実効反射率として、99.9％
から損失分を減算した値を上記（３）式に代入すればよ
い。表１に実効反射率に対する多重反射の反射率Ｒmの
最大値（Ｒm(max)）、最小値（Ｒm(min)）（どちらもΔ
が変化したとき）の例を示す。この表１においては、無
反射コーティングの残存反射率ＲARを0.1 ％としてい
る。また、Ｒm(max)−Ｒm(min)は、往復での最大損失の
差となる。
４Ｒが反射率ＲHRとして、99.9％を得られない場合、あ
るいは上記１／４波長板１４内部の吸収や多重反射中の
回折による損失がある場合は実効反射率として、99.9％
から損失分を減算した値を上記（３）式に代入すればよ
い。表１に実効反射率に対する多重反射の反射率Ｒmの
最大値（Ｒm(max)）、最小値（Ｒm(min)）（どちらもΔ
が変化したとき）の例を示す。この表１においては、無
反射コーティングの残存反射率ＲARを0.1 ％としてい
る。また、Ｒm(max)−Ｒm(min)は、往復での最大損失の
差となる。
【００３４】
【表１】
【００３５】この表１から、例えばＲHRが99.00 ％（実
際の系では実効反射率が99.5％より下がることはあまり
考えられない）であっても本第１の実施例のＲm(max)−
Ｒm(min)は 0・126 ％というように、従来の両面無反射
コーティングの時の往復の最大損失の差0.８％に対して
約１／６となっている。このことから、上記１／４反射
板１４の片面に高反射率コーティングを施すと、従来よ
りも、２つの偏光モード間に損失差が発生しないことが
分かる。
際の系では実効反射率が99.5％より下がることはあまり
考えられない）であっても本第１の実施例のＲm(max)−
Ｒm(min)は 0・126 ％というように、従来の両面無反射
コーティングの時の往復の最大損失の差0.８％に対して
約１／６となっている。このことから、上記１／４反射
板１４の片面に高反射率コーティングを施すと、従来よ
りも、２つの偏光モード間に損失差が発生しないことが
分かる。
【００３６】次に、本発明に係るレーザ光発生装置の第
２の実施例について説明する。図２のＡは、本発明に係
るレーザ光発生装置の第２の実施例の概略構成を示す構
成図であり、図２のＢは、１／４波長板の方位とミラー
（ビーム集束用凹レンズ）折り返し方位との関係を示す
図である。この図２のＡにおいて、励起光源素子として
の半導体レーザ素子であるレーザダイオード２１から、
励起光としてのレーザ光が出射される。この励起レーザ
光は、レンズ２２で集光され、一方の面２４Ｒに高反射
コーティングが施され、他方の面２４Ｔ（透過面）に無
反射コーティングが施された１／４波長板２４を介し
て、例えばＮｄ：ＹＡＧを用いたレーザ媒質２５に入射
される。ここで、上記一方の面２４Ｒと他方の面２４Ｔ
は、平行平板とされている。レーザ媒質２５は、上記励
起光の入射に応じて基本波レーザ光を発生し、この基本
波レーザ光が、折り返し手段であるビーム集束用凹レン
ズ２６の凹面２６Ｒによって任意の角度で折り返され、
例えばＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 ）を用いた非線形光学結
晶素子２７に入射される。ここで、上記１／４波長板２
４の一つの面２４Ｒ、上記ビーム集束用凹レンズ２６の
凹面２６Ｒ及び上記非線形光学結晶素子２７の端面２７
Ｒは、共振器２３を構成する反射面２４Ｒ、２６Ｒ及び
２７Ｒとなる。
２の実施例について説明する。図２のＡは、本発明に係
るレーザ光発生装置の第２の実施例の概略構成を示す構
成図であり、図２のＢは、１／４波長板の方位とミラー
（ビーム集束用凹レンズ）折り返し方位との関係を示す
図である。この図２のＡにおいて、励起光源素子として
の半導体レーザ素子であるレーザダイオード２１から、
励起光としてのレーザ光が出射される。この励起レーザ
光は、レンズ２２で集光され、一方の面２４Ｒに高反射
コーティングが施され、他方の面２４Ｔ（透過面）に無
反射コーティングが施された１／４波長板２４を介し
て、例えばＮｄ：ＹＡＧを用いたレーザ媒質２５に入射
される。ここで、上記一方の面２４Ｒと他方の面２４Ｔ
は、平行平板とされている。レーザ媒質２５は、上記励
起光の入射に応じて基本波レーザ光を発生し、この基本
波レーザ光が、折り返し手段であるビーム集束用凹レン
ズ２６の凹面２６Ｒによって任意の角度で折り返され、
例えばＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 ）を用いた非線形光学結
晶素子２７に入射される。ここで、上記１／４波長板２
４の一つの面２４Ｒ、上記ビーム集束用凹レンズ２６の
凹面２６Ｒ及び上記非線形光学結晶素子２７の端面２７
Ｒは、共振器２３を構成する反射面２４Ｒ、２６Ｒ及び
２７Ｒとなる。
【００３７】上記非線形光学結晶素子２７は、上述した
第１の実施例に用いられている上記非線形光学結晶素子
１６と同様に、タイプIIの位相整合により、上記基本波
レーザ光の２倍の周波数の第２高調波レーザ光を発生す
る。また、１／４波長板２４の反射面２４Ｒも上記第１
の実施例の上記１／４波長板１４の反射面１４Ｒと同様
の特性を有し、上記非線形光学結晶素子２７の反射面２
７Ｒと上記ビーム集束用凹レンズ２６の反射面２６Ｒ
は、上記第１の実施例の上記非線形光学結晶素子１６の
反射面１６Ｒと同様に基本波レーザ光を反射し、第２高
調波レーザ光を透過するような特性を有している。これ
らの反射面２４Ｒ、２６Ｒ及び２７Ｒは、いわゆるダイ
クロイックミラーにより形成できる。したがって、レー
ザ媒質２５で発生した基本波レーザ光は、レーザ共振器
２３の反射面２４Ｒ、反射面２６Ｒ及び反射面２７Ｒの
間を往復進行し、レーザ光の発振が行われる。
第１の実施例に用いられている上記非線形光学結晶素子
１６と同様に、タイプIIの位相整合により、上記基本波
レーザ光の２倍の周波数の第２高調波レーザ光を発生す
る。また、１／４波長板２４の反射面２４Ｒも上記第１
の実施例の上記１／４波長板１４の反射面１４Ｒと同様
の特性を有し、上記非線形光学結晶素子２７の反射面２
７Ｒと上記ビーム集束用凹レンズ２６の反射面２６Ｒ
は、上記第１の実施例の上記非線形光学結晶素子１６の
反射面１６Ｒと同様に基本波レーザ光を反射し、第２高
調波レーザ光を透過するような特性を有している。これ
らの反射面２４Ｒ、２６Ｒ及び２７Ｒは、いわゆるダイ
クロイックミラーにより形成できる。したがって、レー
ザ媒質２５で発生した基本波レーザ光は、レーザ共振器
２３の反射面２４Ｒ、反射面２６Ｒ及び反射面２７Ｒの
間を往復進行し、レーザ光の発振が行われる。
【００３８】ここで、上記共振器２３内に上記ビーム集
束用凹レンズ２６を用いて基本波レーザ光を折り返して
いるのは、上記非線形光学結晶素子２７へ照射する基本
波レーザ光の径が拡がらないようにするためである。上
述したように、共振器内の１／４波長板で多重反射を積
極的に利用するためには、該１／４波長板に入射するレ
ーザ光が平行であることが要求される。そのため、通
常、共振器を構成する２つの反射面は、互いに平行に設
けられている。しかし、この平行な反射面間を基本波レ
ーザ光が往復するうちに該基本波レーザ光は次第に拡が
ってしまい、上記非線形光学結晶素子では、効率のよい
第２高調波レーザ光を発生できなくなる。それを防ぐた
めに、本第２の実施例では、上記折り返し手段であるビ
ーム集束用凹レンズ２６の反射面２６Ｒによって、上記
レーザ媒質２５からの基本波レーザ光を上記非線形光学
結晶素子２７に集束するように折り返している。
束用凹レンズ２６を用いて基本波レーザ光を折り返して
いるのは、上記非線形光学結晶素子２７へ照射する基本
波レーザ光の径が拡がらないようにするためである。上
述したように、共振器内の１／４波長板で多重反射を積
極的に利用するためには、該１／４波長板に入射するレ
ーザ光が平行であることが要求される。そのため、通
常、共振器を構成する２つの反射面は、互いに平行に設
けられている。しかし、この平行な反射面間を基本波レ
ーザ光が往復するうちに該基本波レーザ光は次第に拡が
ってしまい、上記非線形光学結晶素子では、効率のよい
第２高調波レーザ光を発生できなくなる。それを防ぐた
めに、本第２の実施例では、上記折り返し手段であるビ
ーム集束用凹レンズ２６の反射面２６Ｒによって、上記
レーザ媒質２５からの基本波レーザ光を上記非線形光学
結晶素子２７に集束するように折り返している。
【００３９】ところが、このように共振器２３内部にビ
ーム集束用凹レンズ２６を用い、基本波レーザ光の入射
が垂直（ビーム集束用凹レンズ２６に破線で示す方向が
垂直方向）でないと、上記ビーム集束用凹レンズ２６の
反射面２６Ｒに入射する基本波レーザ光が斜め入射のた
めに偏光方向に対して若干の反射率の差が生じてしま
う。この反射率の差は２つの偏光モード間の損失差の原
因となる。
ーム集束用凹レンズ２６を用い、基本波レーザ光の入射
が垂直（ビーム集束用凹レンズ２６に破線で示す方向が
垂直方向）でないと、上記ビーム集束用凹レンズ２６の
反射面２６Ｒに入射する基本波レーザ光が斜め入射のた
めに偏光方向に対して若干の反射率の差が生じてしま
う。この反射率の差は２つの偏光モード間の損失差の原
因となる。
【００４０】そこで、この第２の実施例では、発振光軸
と上記１／４波長板２４の光学軸と４５°をなし発振光
軸を含む平面内で上記ビーム集束用凹レンズ２６の折り
返し方位をとっている。そのため、図２のＢに示すよう
に固有偏光の方位（１／４波長板２４の方位）が上記ビ
ーム集束用凹レンズ２６の反射率差の方位に対して４５
°をなすため、上記反射率の差を無くすことができる。
と上記１／４波長板２４の光学軸と４５°をなし発振光
軸を含む平面内で上記ビーム集束用凹レンズ２６の折り
返し方位をとっている。そのため、図２のＢに示すよう
に固有偏光の方位（１／４波長板２４の方位）が上記ビ
ーム集束用凹レンズ２６の反射率差の方位に対して４５
°をなすため、上記反射率の差を無くすことができる。
【００４１】さらに、この第２の実施例は、上記ビーム
集束用レンズ２６の反射面２６Ｒから上記非線形光学結
晶素子２７の反射面２７Ｒまでの実効距離Ｌを該ビーム
集束用レンズ２６の焦点距離よりも若干大きくとってあ
る。このとき、上記非線形光学結晶素子２７では微小ス
ポットに集光でき、上記ビーム集束用レンズ２６の反射
面２６Ｒにより反射後ほぼ平行光となる。
集束用レンズ２６の反射面２６Ｒから上記非線形光学結
晶素子２７の反射面２７Ｒまでの実効距離Ｌを該ビーム
集束用レンズ２６の焦点距離よりも若干大きくとってあ
る。このとき、上記非線形光学結晶素子２７では微小ス
ポットに集光でき、上記ビーム集束用レンズ２６の反射
面２６Ｒにより反射後ほぼ平行光となる。
【００４２】以上より、この第２の実施例は、上述の第
１の実施例と同様に２つの偏光モード間の損失差を無く
すことができ、空間ホールバーニングのない安定な発振
が得られ、また、上記１／４波長板２４を通過する光束
はほぼ平行で拡散角もすくなくなるため、多重反射時の
回折による損失も低減できる。
１の実施例と同様に２つの偏光モード間の損失差を無く
すことができ、空間ホールバーニングのない安定な発振
が得られ、また、上記１／４波長板２４を通過する光束
はほぼ平行で拡散角もすくなくなるため、多重反射時の
回折による損失も低減できる。
【００４３】図３は、本発明に係るレーザ光発生装置の
第３の実施例の概略構成を示す構成図である。この図３
において、励起光源素子としての半導体レーザ素子であ
るレーザダイオード３１から、励起光としてのレーザ光
が出射される。この励起レーザ光は、レンズ３２で集光
され、一方の面３４Ｒに高反射率コーティングが施さ
れ、他方の面３４Ｔ（透過面）に無反射コーティングが
施された１／４波長板３４を介して、例えばＮｄ：ＹＡ
Ｇを用いたレーザ媒質３５に入射される。ここで、上記
一つの面３４Ｒと他の面３４Ｔは、平行平板とされてい
る。また、レーザ媒質３５の一方の面３５ａは、凸面と
され、上記励起光の入射に応じて基本波レーザ光を発生
し、この基本波レーザ光が、例えばＫＴＰ（ＫＴｉＯＰ
Ｏ4 ）を用いた非線形光学結晶素子３６に入射される。
ここで、上記１／４波長板３４の一つの面３４Ｒと上記
非線形光学結晶素子３６の端面３６Ｒは、共振器３３を
構成する反射面３４Ｒ及び３６Ｒとなる。
第３の実施例の概略構成を示す構成図である。この図３
において、励起光源素子としての半導体レーザ素子であ
るレーザダイオード３１から、励起光としてのレーザ光
が出射される。この励起レーザ光は、レンズ３２で集光
され、一方の面３４Ｒに高反射率コーティングが施さ
れ、他方の面３４Ｔ（透過面）に無反射コーティングが
施された１／４波長板３４を介して、例えばＮｄ：ＹＡ
Ｇを用いたレーザ媒質３５に入射される。ここで、上記
一つの面３４Ｒと他の面３４Ｔは、平行平板とされてい
る。また、レーザ媒質３５の一方の面３５ａは、凸面と
され、上記励起光の入射に応じて基本波レーザ光を発生
し、この基本波レーザ光が、例えばＫＴＰ（ＫＴｉＯＰ
Ｏ4 ）を用いた非線形光学結晶素子３６に入射される。
ここで、上記１／４波長板３４の一つの面３４Ｒと上記
非線形光学結晶素子３６の端面３６Ｒは、共振器３３を
構成する反射面３４Ｒ及び３６Ｒとなる。
【００４４】上記非線形光学結晶素子３６は、上述した
第１の実施例に用いられている上記非線形光学結晶素子
１６と同様に、タイプIIの位相整合により、上記基本波
レーザ光の２倍の周波数の第２高調波レーザ光を発生す
る。また、１／４波長板３４の反射面３４Ｒも上記第１
の実施例の上記１／４波長板１４の反射面１４Ｒと同様
の特性を有し、上記非線形光学結晶素子３６の反射面３
６Ｒは、上記第１の実施例の上記非線形光学結晶素子１
６の反射面１６Ｒと同様に基本波レーザ光を反射し、第
２高調波レーザ光を透過するような特性を有している。
これらの反射面３４Ｒ及び３６Ｒは、いわゆるダイクロ
イックミラーにより形成できる。したがって、レーザ媒
質３５で発生した基本波レーザ光は、レーザ共振器３３
の反射面３４Ｒ及び反射面３６Ｒの間を往復進行し、レ
ーザ光の発振が行われる。
第１の実施例に用いられている上記非線形光学結晶素子
１６と同様に、タイプIIの位相整合により、上記基本波
レーザ光の２倍の周波数の第２高調波レーザ光を発生す
る。また、１／４波長板３４の反射面３４Ｒも上記第１
の実施例の上記１／４波長板１４の反射面１４Ｒと同様
の特性を有し、上記非線形光学結晶素子３６の反射面３
６Ｒは、上記第１の実施例の上記非線形光学結晶素子１
６の反射面１６Ｒと同様に基本波レーザ光を反射し、第
２高調波レーザ光を透過するような特性を有している。
これらの反射面３４Ｒ及び３６Ｒは、いわゆるダイクロ
イックミラーにより形成できる。したがって、レーザ媒
質３５で発生した基本波レーザ光は、レーザ共振器３３
の反射面３４Ｒ及び反射面３６Ｒの間を往復進行し、レ
ーザ光の発振が行われる。
【００４５】ここで、上記レーザ媒質３５の一つの面３
５ａを凸面としているのは、上記第２の実施例と同様に
上記非線形光学結晶素子３６へ照射するレーザ光の径を
拡がらないようにするためである。すなわち、本第３の
実施例は、上記レーザ媒質３６の凸面３５ａにより、基
本レーザ光の径を絞り込み、上記非線形光学結晶素子３
６に照射することにより、効率のよい第２高調波レーザ
光を発生できる。さらに、本第３の実施例は、上述の第
１、第２の実施例と同様に２つの偏光モード間の損失差
を無くすことができ、空間ホールバーニングのない安定
な発振が得られる。
５ａを凸面としているのは、上記第２の実施例と同様に
上記非線形光学結晶素子３６へ照射するレーザ光の径を
拡がらないようにするためである。すなわち、本第３の
実施例は、上記レーザ媒質３６の凸面３５ａにより、基
本レーザ光の径を絞り込み、上記非線形光学結晶素子３
６に照射することにより、効率のよい第２高調波レーザ
光を発生できる。さらに、本第３の実施例は、上述の第
１、第２の実施例と同様に２つの偏光モード間の損失差
を無くすことができ、空間ホールバーニングのない安定
な発振が得られる。
【００４６】図４は、本発明に係るレーザ光発生装置の
第４の実施例の概略構成を示す構成図である。この図４
において、励起光源素子としての半導体レーザ素子であ
るレーザダイオード４１から、励起光としてのレーザ光
が出射される。この励起レーザ光は、レンズ４２で集光
され、一つの面４４Ｒに高反射コーティングが施され、
他の面４４Ｔ（透過面）に無反射コーティングが施され
た１／４波長板４４を介して、熱レンズ効果を有するレ
ーザ媒質４５に入射される。この熱レンズ効果は、レー
ザ媒質に入射される上記レーザダイオード４１からの励
起光の一部が熱に変換され、該レーザ媒質内の温度分布
が不均一となり、屈折率分布が不均一となることで該レ
ーザ媒質の光軸方向に波面収差が生じて得られる。つま
り、上記レーザ媒質４５に励起光が入射されることによ
り、該レーザ媒質４５があたかも凸レンズ４５ａのよう
な働きをし、該レーザ媒質４５によって発生された基本
波レーザ光の径を集束する。ここで、上記一つの面４４
Ｒと他の面４４Ｔは、平行平板とされている。そして、
この基本波レーザ光が、例えばＫＴＰ（ＫＴｉＯＰ
Ｏ4 ）を用いた非線形光学結晶素子４６に入射される。
ここで、上記１／４波長板４４の一つの面４４Ｒと上記
非線形光学結晶素子４６の端面４６Ｒは、共振器４３を
構成する反射面４４Ｒ及び４６Ｒとなる。
第４の実施例の概略構成を示す構成図である。この図４
において、励起光源素子としての半導体レーザ素子であ
るレーザダイオード４１から、励起光としてのレーザ光
が出射される。この励起レーザ光は、レンズ４２で集光
され、一つの面４４Ｒに高反射コーティングが施され、
他の面４４Ｔ（透過面）に無反射コーティングが施され
た１／４波長板４４を介して、熱レンズ効果を有するレ
ーザ媒質４５に入射される。この熱レンズ効果は、レー
ザ媒質に入射される上記レーザダイオード４１からの励
起光の一部が熱に変換され、該レーザ媒質内の温度分布
が不均一となり、屈折率分布が不均一となることで該レ
ーザ媒質の光軸方向に波面収差が生じて得られる。つま
り、上記レーザ媒質４５に励起光が入射されることによ
り、該レーザ媒質４５があたかも凸レンズ４５ａのよう
な働きをし、該レーザ媒質４５によって発生された基本
波レーザ光の径を集束する。ここで、上記一つの面４４
Ｒと他の面４４Ｔは、平行平板とされている。そして、
この基本波レーザ光が、例えばＫＴＰ（ＫＴｉＯＰ
Ｏ4 ）を用いた非線形光学結晶素子４６に入射される。
ここで、上記１／４波長板４４の一つの面４４Ｒと上記
非線形光学結晶素子４６の端面４６Ｒは、共振器４３を
構成する反射面４４Ｒ及び４６Ｒとなる。
【００４７】上記非線形光学結晶素子４６は、上述した
第１の実施例に用いられている上記非線形光学結晶素子
１６と同様に、タイプIIの位相整合により、上記基本波
レーザ光の２倍の周波数の第２高調波レーザ光を発生す
る。また、１／４波長板４４の反射面４４Ｒも上記第１
の実施例の上記１／４波長板１４の反射面１４Ｒと同様
の特性を有し、上記非線形光学結晶素子４６の反射面４
６Ｒは、上記第１の実施例の上記非線形光学結晶素子１
６の反射面１６Ｒと同様に基本波レーザ光を反射し、第
２高調波レーザ光を透過するような特性を有している。
これらの反射面４４Ｒ及び４６Ｒは、いわゆるダイクロ
イックミラーにより形成できる。したがって、熱レンズ
効果を有するレーザ媒質４５で発生した基本波レーザ光
は、レーザ共振器４３の反射面４４Ｒ及び反射面４６Ｒ
の間を往復進行し、第２高調波レーザ光の発振が行われ
る。
第１の実施例に用いられている上記非線形光学結晶素子
１６と同様に、タイプIIの位相整合により、上記基本波
レーザ光の２倍の周波数の第２高調波レーザ光を発生す
る。また、１／４波長板４４の反射面４４Ｒも上記第１
の実施例の上記１／４波長板１４の反射面１４Ｒと同様
の特性を有し、上記非線形光学結晶素子４６の反射面４
６Ｒは、上記第１の実施例の上記非線形光学結晶素子１
６の反射面１６Ｒと同様に基本波レーザ光を反射し、第
２高調波レーザ光を透過するような特性を有している。
これらの反射面４４Ｒ及び４６Ｒは、いわゆるダイクロ
イックミラーにより形成できる。したがって、熱レンズ
効果を有するレーザ媒質４５で発生した基本波レーザ光
は、レーザ共振器４３の反射面４４Ｒ及び反射面４６Ｒ
の間を往復進行し、第２高調波レーザ光の発振が行われ
る。
【００４８】ここで、上記レーザ媒質４５に熱レンズ効
果を持たせるのは、上記第２、第３の実施例と同様に上
記非線形光学結晶素子４６へ照射するレーザ光の径を拡
がらないようにするためである。すなわち、本第４の実
施例は、上記レーザ媒質４５に熱レンズ効果を持たせる
ことにより、基本レーザ光の径を絞り込み、上記非線形
光学結晶素子４６に照射することにより、効率のよい第
２高調波レーザ光を発生できる。さらに、本第４の実施
例は、上述の第１、第２、第３の実施例と同様に２つの
偏光モード間の損失差を無くすことができ、空間ホール
バーニングのない安定な発振が得られる。
果を持たせるのは、上記第２、第３の実施例と同様に上
記非線形光学結晶素子４６へ照射するレーザ光の径を拡
がらないようにするためである。すなわち、本第４の実
施例は、上記レーザ媒質４５に熱レンズ効果を持たせる
ことにより、基本レーザ光の径を絞り込み、上記非線形
光学結晶素子４６に照射することにより、効率のよい第
２高調波レーザ光を発生できる。さらに、本第４の実施
例は、上述の第１、第２、第３の実施例と同様に２つの
偏光モード間の損失差を無くすことができ、空間ホール
バーニングのない安定な発振が得られる。
【００４９】図５は、本発明に係るレーザ光発生装置の
第５の実施例の概略構成を示す構成図である。この図５
において、励起光源素子としての半導体レーザ素子であ
るレーザダイオード５１から、励起光としてのレーザ光
が出射される。この励起レーザ光は、レンズ５２で集光
され、一つの面５４Ｒに高反射コーティングが施され、
他の面５４Ｔ（透過面）に無反射コーティングが施され
た１／４波長板５４を介して、例えばＮｄ：ＹＡＧを用
いたレーザ媒質５５に入射される。レーザ媒質５５は、
上記励起光の入射に応じて基本波レーザ光を発生し、こ
の基本波レーザ光が、凸レンズ５６を介して例えばＫＴ
Ｐ（ＫＴｉＯＰＯ4 ）を用いた非線形光学結晶素子５７
に入射される。ここで、上記凸レンズ５６は、上記レー
ザ媒質５５と上記非線形光学結晶素子５７との間に挿入
されている。ここで、上記１／４波長板５４の一つの面
５４Ｒと上記非線形光学結晶素子５７の端面５７Ｒは、
共振器５３を構成する反射面５４Ｒ及び５７Ｒとなる。
第５の実施例の概略構成を示す構成図である。この図５
において、励起光源素子としての半導体レーザ素子であ
るレーザダイオード５１から、励起光としてのレーザ光
が出射される。この励起レーザ光は、レンズ５２で集光
され、一つの面５４Ｒに高反射コーティングが施され、
他の面５４Ｔ（透過面）に無反射コーティングが施され
た１／４波長板５４を介して、例えばＮｄ：ＹＡＧを用
いたレーザ媒質５５に入射される。レーザ媒質５５は、
上記励起光の入射に応じて基本波レーザ光を発生し、こ
の基本波レーザ光が、凸レンズ５６を介して例えばＫＴ
Ｐ（ＫＴｉＯＰＯ4 ）を用いた非線形光学結晶素子５７
に入射される。ここで、上記凸レンズ５６は、上記レー
ザ媒質５５と上記非線形光学結晶素子５７との間に挿入
されている。ここで、上記１／４波長板５４の一つの面
５４Ｒと上記非線形光学結晶素子５７の端面５７Ｒは、
共振器５３を構成する反射面５４Ｒ及び５７Ｒとなる。
【００５０】上記非線形光学結晶素子５７は、上述した
第１の実施例に用いられている上記非線形光学結晶素子
１６と同様に、タイプIIの位相整合により、上記基本波
レーザ光の２倍の周波数の第２高調波レーザ光を発生す
る。また、１／４波長板５４の反射面５４Ｒも上記第１
の実施例の上記１／４波長板１４の反射面１４Ｒと同様
の特性を有し、上記非線形光学結晶素子５７の反射面５
７Ｒは、上記第１の実施例の上記非線形光学結晶素子１
６の反射面１６Ｒと同様に基本波レーザ光を反射し、第
２高調波レーザ光を透過するような特性を有している。
これらの反射面５４Ｒ及び５７Ｒは、いわゆるダイクロ
イックミラーにより形成できる。したがって、レーザ媒
質５５で発生した基本波レーザ光は、レーザ共振器５３
の反射面５４Ｒ及び反射面５７Ｒの間を往復進行し、第
２高調波レーザ光の発振が行われる。
第１の実施例に用いられている上記非線形光学結晶素子
１６と同様に、タイプIIの位相整合により、上記基本波
レーザ光の２倍の周波数の第２高調波レーザ光を発生す
る。また、１／４波長板５４の反射面５４Ｒも上記第１
の実施例の上記１／４波長板１４の反射面１４Ｒと同様
の特性を有し、上記非線形光学結晶素子５７の反射面５
７Ｒは、上記第１の実施例の上記非線形光学結晶素子１
６の反射面１６Ｒと同様に基本波レーザ光を反射し、第
２高調波レーザ光を透過するような特性を有している。
これらの反射面５４Ｒ及び５７Ｒは、いわゆるダイクロ
イックミラーにより形成できる。したがって、レーザ媒
質５５で発生した基本波レーザ光は、レーザ共振器５３
の反射面５４Ｒ及び反射面５７Ｒの間を往復進行し、第
２高調波レーザ光の発振が行われる。
【００５１】ここで、上記凸レンズ５６を上記レーザ媒
質５５と上記非線形光学結晶素子５７との間に挿入する
のは、上記第２、第３、第４の実施例と同様に上記非線
形光学結晶素子５７へ照射するレーザ光の径を拡がらな
いようにするためである。すなわち、本第５の実施例
は、上記凸レンズ５６を上記レーザ媒質５５と上記非線
形光学結晶素子５７との間に挿入することによって、基
本波レーザ光の径を絞り込んで上記非線形光学結晶素子
５７に照射し、効率のよい第２高調波レーザ光を発生で
きる。さらに、本第５の実施例は、上述の第１、第２、
第３、第４の実施例と同様に２つの偏光モード間の損失
差を無くすことができ、空間ホールバーニングのない安
定な発振が得られる。
質５５と上記非線形光学結晶素子５７との間に挿入する
のは、上記第２、第３、第４の実施例と同様に上記非線
形光学結晶素子５７へ照射するレーザ光の径を拡がらな
いようにするためである。すなわち、本第５の実施例
は、上記凸レンズ５６を上記レーザ媒質５５と上記非線
形光学結晶素子５７との間に挿入することによって、基
本波レーザ光の径を絞り込んで上記非線形光学結晶素子
５７に照射し、効率のよい第２高調波レーザ光を発生で
きる。さらに、本第５の実施例は、上述の第１、第２、
第３、第４の実施例と同様に２つの偏光モード間の損失
差を無くすことができ、空間ホールバーニングのない安
定な発振が得られる。
【００５２】なお、本発明に係るレーザ光発生装置は、
上記実施例にのみ限定されるものではなく、例えば、レ
ーザ媒質の両端面についてもあてはまる。すなわち、１
／４波長板の面と上記レーザ媒質の両端面あるいは片端
面を平行に配置することにより、上記レーザ媒質の無反
射コーティングの残存反射の効果も多重反射時により低
減できる。また、上記１／４波長板と上記レーザ媒質を
密着させ、あるいは平行なスペーサを介して密着させる
ことにより平行に配置することにより、容易に実現でき
る。さらに、第２高調波発生を目的とするのでなく、２
つのモードの基本波のみの発振を得るときにも本発明
は、有効である。
上記実施例にのみ限定されるものではなく、例えば、レ
ーザ媒質の両端面についてもあてはまる。すなわち、１
／４波長板の面と上記レーザ媒質の両端面あるいは片端
面を平行に配置することにより、上記レーザ媒質の無反
射コーティングの残存反射の効果も多重反射時により低
減できる。また、上記１／４波長板と上記レーザ媒質を
密着させ、あるいは平行なスペーサを介して密着させる
ことにより平行に配置することにより、容易に実現でき
る。さらに、第２高調波発生を目的とするのでなく、２
つのモードの基本波のみの発振を得るときにも本発明
は、有効である。
【００５３】
【発明の効果】本発明に係るレーザ光発生装置は、少な
くとも一対の反射手段を用いて構成される共振器内部に
外部から照射される励起光により基本波レーザ光を発生
するレーザ媒質と、基本波レーザ光が共振動作されて通
過する際にタイプIIの位相整合条件の第２高調波レーザ
光を発生しいずれか一方の面を上記共振器を構成する反
射手段となす非線形光学結晶素子と、上記励起光の入射
側に位置する一方の面に高反射率コーティング、該一方
の面に平行とされる他方の面に無反射コーティングを施
し、上記高反射率コーティングを施した一方の面を上記
共振器を構成する反射手段となし、上記非線形光学結晶
素子に対して所定の方位角だけ傾いた方位に設定される
複屈折性素子とを有することによって、多重反射を積極
的に利用でき、その多重反射の実効的な反射率が常に１
となることにより、１／４波長板の無反射コーティング
に製造誤差があっても、共振器内損失による効率低下を
無くし、偏光モード間の損失差を無くすことにより、空
間ホールバーニングを除去でき、安定な出力が得られ
る。また、発振光軸と１／４波長板の光軸と４５°をな
し発振光軸を含む平面内で共振器内の折り返しミラーの
折り返し方位をとることにより、共振器内部での基本レ
ーザ光の径の拡がりを抑え、固有偏光の方位がミラーの
反射率差の方位に対して４５°をなすため反射率差がキ
ャンセルでき、２つの偏光モード間の差がなく空間ホー
ルバーニングのない安定な発振が得られる。
くとも一対の反射手段を用いて構成される共振器内部に
外部から照射される励起光により基本波レーザ光を発生
するレーザ媒質と、基本波レーザ光が共振動作されて通
過する際にタイプIIの位相整合条件の第２高調波レーザ
光を発生しいずれか一方の面を上記共振器を構成する反
射手段となす非線形光学結晶素子と、上記励起光の入射
側に位置する一方の面に高反射率コーティング、該一方
の面に平行とされる他方の面に無反射コーティングを施
し、上記高反射率コーティングを施した一方の面を上記
共振器を構成する反射手段となし、上記非線形光学結晶
素子に対して所定の方位角だけ傾いた方位に設定される
複屈折性素子とを有することによって、多重反射を積極
的に利用でき、その多重反射の実効的な反射率が常に１
となることにより、１／４波長板の無反射コーティング
に製造誤差があっても、共振器内損失による効率低下を
無くし、偏光モード間の損失差を無くすことにより、空
間ホールバーニングを除去でき、安定な出力が得られ
る。また、発振光軸と１／４波長板の光軸と４５°をな
し発振光軸を含む平面内で共振器内の折り返しミラーの
折り返し方位をとることにより、共振器内部での基本レ
ーザ光の径の拡がりを抑え、固有偏光の方位がミラーの
反射率差の方位に対して４５°をなすため反射率差がキ
ャンセルでき、２つの偏光モード間の差がなく空間ホー
ルバーニングのない安定な発振が得られる。
【図１】本発明に係るレーザ光発生装置の第１の実施例
の概略構成を示す構成図である。
の概略構成を示す構成図である。
【図２】第２の実施例の概略構成を示す構成図である。
【図３】第３の実施例の概略構成を示す構成図である。
【図４】第４の実施例の概略構成を示す構成図である。
【図５】第５の実施例の概略構成を示す構成図である。
【図６】従来のレーザ光発生装置の概略構成を示す構成
図である。
図である。
【図７】図６の従来例に用いられる複屈折性素子の方位
角の説明図である。
角の説明図である。
【図８】２つの偏光モード間の強度が等しいときの発振
利得の均一性を説明するための特性図である。
利得の均一性を説明するための特性図である。
【図９】２つの偏光モード間の強度が異なるときの発振
利得の不均一性を説明するための特性図である。
利得の不均一性を説明するための特性図である。
１１・・・・・レーザダイオード １２・・・・・レンズ １３・・・・・共振器 １４・・・・・１／４波長板 １５・・・・・レーザ媒質 １６・・・・・非線形光学結晶素子（ＫＴＰ）
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも一対の反射手段を用いて構成
される共振器と、 該共振器内部に設けられて外部から照射される励起光に
より基本波レーザ光を発生するレーザ媒質と、 上記共振器内部に設けられて上記レーザ媒質からの基本
波レーザ光が共振動作されて通過する際にタイプIIの位
相整合条件を用いた第２高調波レーザ光を発生し、いず
れか一方の面を上記共振器を構成する反射手段となす非
線形光学結晶素子と、 上記励起光の入射側に位置する一方の面に高反射率コー
ティング、該一方の面に平行とされる他方の面に無反射
コーティングを施し、上記高反射率コーティングを施し
た一方の面を上記共振器を構成する反射手段となし、上
記非線形光学結晶素子に対して所定の方位角だけ傾いた
方位に設定される複屈折性素子とを有してなることを特
徴とするレーザ光発生装置。 - 【請求項２】 上記共振器内に設けられて上記非線形光
学結晶素子の光軸を含む平面内で共振器内の折り返し方
位がとられる折り返し手段とを有してなることを特徴と
する請求項１記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項３】 上記レーザ媒質は光軸上の一方の面が凸
面であることを特徴とする請求項１記載のレーザ光発生
装置。 - 【請求項４】 上記レーザ媒質は内部に生じる熱レンズ
効果を用いてビーム集束を行うことを特徴とする請求項
１記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項５】 上記レーザ媒質と非線形光学結晶素子と
の間の共振器内光路中に凸レンズを挿入することを特徴
とする請求項１記載のレーザ光発生装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18614792A JPH065962A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | レーザ光発生装置 |
| EP93109710A EP0574921B1 (en) | 1992-06-19 | 1993-06-17 | Laser beam generator |
| DE69331788T DE69331788T2 (de) | 1992-06-19 | 1993-06-17 | Laserstrahlgenerator |
| EP96114188A EP0749186B1 (en) | 1992-06-19 | 1993-06-17 | Laser beam generator |
| DE69331453T DE69331453T2 (de) | 1992-06-19 | 1993-06-17 | Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlen |
| US08/693,014 US5675593A (en) | 1992-06-19 | 1996-08-06 | Laser beam generator |
| US08/944,457 US5909456A (en) | 1992-06-19 | 1997-10-06 | Laser beam generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18614792A JPH065962A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | レーザ光発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065962A true JPH065962A (ja) | 1994-01-14 |
Family
ID=16183206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18614792A Pending JPH065962A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | レーザ光発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065962A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006066818A (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Sony Corp | １次元照明装置及び画像生成装置 |
| US7440477B2 (en) | 2004-11-29 | 2008-10-21 | Laserfront Technologies, Inc. | Solid-state laser generator |
| CN112003120A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-11-27 | 罗根激光科技（武汉）有限公司 | 一种连续光532nm绿光激光器及其控制方法 |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP18614792A patent/JPH065962A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006066818A (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Sony Corp | １次元照明装置及び画像生成装置 |
| JP4618487B2 (ja) * | 2004-08-30 | 2011-01-26 | ソニー株式会社 | １次元照明装置及び画像生成装置 |
| US7440477B2 (en) | 2004-11-29 | 2008-10-21 | Laserfront Technologies, Inc. | Solid-state laser generator |
| CN112003120A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-11-27 | 罗根激光科技（武汉）有限公司 | 一种连续光532nm绿光激光器及其控制方法 |
| CN112003120B (zh) * | 2020-08-19 | 2022-08-16 | 罗根激光科技（武汉）有限公司 | 一种连续光532nm绿光激光器及其控制方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011113 |