JPH0688979A - Q switch/second harmonic generating combined element - Google Patents

Q switch/second harmonic generating combined element

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JPH0688979A
JPH0688979A JP23913692A JP23913692A JPH0688979A JP H0688979 A JPH0688979 A JP H0688979A JP 23913692 A JP23913692 A JP 23913692A JP 23913692 A JP23913692 A JP 23913692A JP H0688979 A JPH0688979 A JP H0688979A
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JP
Japan
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crystal
switch
fundamental wave
yvo
laser
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Pending
Application number
JP23913692A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironori Hirato
平等拓範
Takao Kobayashi
小林喬郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OYO KODEN KENKIYUUSHITSU KK
Sumitomo Cement Co Ltd
Original Assignee
OYO KODEN KENKIYUUSHITSU KK
Sumitomo Cement Co Ltd
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Publication date
Application filed by OYO KODEN KENKIYUUSHITSU KK, Sumitomo Cement Co Ltd filed Critical OYO KODEN KENKIYUUSHITSU KK
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Publication of JPH0688979A publication Critical patent/JPH0688979A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the Q switch/second harmonic generating combined element which is simple in constitution, is low in cost, is stable, is low in the loss of a resonator and does not degrade the oscillation characteristic of a laser. CONSTITUTION:This Q switch/second harmonic generating combined element has a laser diode light source 1 for excitation, a lens 2 for focusing the beam from this laser diode light source 1, an Nd:YVOA crystal 22 to be excited by irradiation with the focused beam, an optical crystal 23 which processes the beam past this Nd:YVOA crystal 22 to pass the ray back and forth therethrough and has an electrooptical effect and an output mirror 8 for this purpose. While the phase matching of a type II is maintained by utilizing the electrooptical effect of the optical crystal 23, the polarization of the fundamental wave of the Nd:YVOA crystal 22 is controlled. The polarization characteristic of the fundamental wave is changed by using the nonlinear optical crystal 23 which generates a higher harmonic wave by using the orthogonal electric field component and by utilizing the electrooptical effect of the optical crystal 23.

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、レーザ光の位相変調素
子及び高次高調波発生素子を用いるQスイッチ・第2高
調波発生複合素子に関する。特に、共振器の内部で、第
2高調波を発生する型(以後、共振器内部第2高調波発
生型)のQスイッチレーザに用いるQスイッチ・第2高
調波発生複合素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Q-switch / second harmonic generation composite element using a phase modulation element for laser light and a higher harmonic generation element. In particular, the present invention relates to a Q-switch / second-harmonic generating composite element used for a Q-switch laser of a type that generates a second harmonic inside a resonator (hereinafter, second-harmonic generating type inside a resonator).

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザ(LD)励起の固体レーザ
は、高出力の連続波発振が可能であり、小型、高効率、
長寿命の特性を有し、更に、エネルギーの蓄積性、周波
数の安定性に優れており、単一縦及び横モード発振が容
易である。また、放電管励起型と比較すると、共鳴励起
のため励起効率が高く、励起に付随した発熱も少ないた
め、発振モードの高安定化が可能であるなどの優れた特
長を有している。
2. Description of the Related Art A solid-state laser pumped by a semiconductor laser (LD) is capable of high-power continuous wave oscillation, and is compact, highly efficient, and
It has characteristics of long life, excellent energy storage and frequency stability, and easy single longitudinal and transverse mode oscillation. Further, as compared with the discharge tube excitation type, the excitation efficiency is high due to the resonance excitation and the heat generation associated with the excitation is small, so that the oscillation mode can be highly stabilized, which is an excellent feature.

【0003】このようなLD励起固体レーザの構造とし
て、図2に示すものを通常用いていた。即ち、励起用半
導体レーザ1、集光レンズ2、レーザ媒質4、後部鏡
3、出力鏡8以外に第2高調波発生用の非線形光学結晶
7とQスイッチ用電気光学結晶6及び偏光板5より構成
されている。電気光学結晶6は、共振器内の基本波の位
相を変化させるため、図2に示すように、結晶の進相軸
21と遅相軸20に対して偏光板5の偏光方向を45°
傾けて配置する。電気光学結晶6の上下面には、高電圧
印加用電極9を付ける電気光学結晶6に高電圧パルスが
印加されていないとき、励起光10は、レーザ媒質4を
励起するため、基本波11、12が生成される。電気光
学結晶6の遅相軸20及び進相軸21は、図示のよう
に、45°の角度で配置されている。偏光板5の偏光軸
19は縦方向にある。基本波12は非線形光学結晶7に
より第2高調波17に変換され、出力鏡8より、出射光
18とし取り出される。また、第2高調波と変換されな
かった残りの基本波13は、出力鏡8により反射され、
反射基本波14として戻される。この構成では、電気光
学結晶6は、電極9により高電圧パルスが印加されない
ときには、1/4波長板(以下、λ/4板と称する)と
して、また、高電圧パルスが印加されるときは、0波長
板として働く。
As the structure of such an LD pumped solid-state laser, the structure shown in FIG. 2 is usually used. That is, in addition to the pumping semiconductor laser 1, the condenser lens 2, the laser medium 4, the rear mirror 3, and the output mirror 8, the nonlinear optical crystal 7 for generating the second harmonic, the electro-optical crystal 6 for Q switch, and the polarizing plate 5 are used. It is configured. Since the electro-optic crystal 6 changes the phase of the fundamental wave in the resonator, as shown in FIG. 2, the polarization direction of the polarizing plate 5 is 45 ° with respect to the fast axis 21 and the slow axis 20 of the crystal.
Place it at an angle. When a high-voltage pulse is not applied to the electro-optical crystal 6 to which the high-voltage applying electrode 9 is attached on the upper and lower surfaces of the electro-optical crystal 6, the excitation light 10 excites the laser medium 4, so that the fundamental wave 11, 12 is generated. The slow axis 20 and the fast axis 21 of the electro-optic crystal 6 are arranged at an angle of 45 ° as shown. The polarization axis 19 of the polarizing plate 5 is in the vertical direction. The fundamental wave 12 is converted into a second harmonic wave 17 by the non-linear optical crystal 7 and is taken out from the output mirror 8 as outgoing light 18. The remaining fundamental wave 13 that has not been converted to the second harmonic is reflected by the output mirror 8,
It is returned as the reflected fundamental wave 14. In this configuration, the electro-optic crystal 6 functions as a quarter-wave plate (hereinafter, referred to as a λ / 4 plate) when the high voltage pulse is not applied by the electrode 9 and when the high voltage pulse is applied, It works as a zero-wave plate.

【0004】このような従来のLD励起固体レーザは、
内部第2高調波発振型のQスイッチであり、その第2高
調波発生素子では、共振器内の基本波の偏光方向は、偏
光板5の向きにより定まる。即ち、偏光板5の向きに従
う成分の電界に対しては、損失は少ないが、これと直交
している成分に対しては損失が大きいため共振器内で
は、偏光板により許容された成分の電界しか許容されな
い。先ず、高電圧パルスが印加されない場合、電気光学
結晶6はλ/4板として働くため、電気光学結晶を通過
した後の基本波12は、円偏光となり、非線形光学結晶
7を通過し出力鏡8で反射され再度非線形光学結晶7、
電気光学結晶6を通過した後には、基本波電界16は偏
光板5の偏光方向19に直交した直線偏光となり、高損
失の状態、即ち、Q値の低い共振器となるため、レーザ
発振に至らないこととなる。次に、高電圧パルスが印加
された場合、0波長板として働くため共振器内の損失は
減少し、Q値が高くなるため、基本波が増大し、レーザ
発振に至る。然し乍ら、基本波は共振器内に閉じ込めら
れ、また、共振器内に配置された非線形光学結晶により
第2高調波発振波17が発生し、出力鏡8より外部に取
り出される。この時、共振器内の強力な基本波が使用す
るため高効率な波長変換を行なうことができる。
Such a conventional LD pumped solid state laser is
In the internal second harmonic oscillation type Q switch, in the second harmonic generating element, the polarization direction of the fundamental wave in the resonator is determined by the direction of the polarizing plate 5. That is, although the loss is small with respect to the electric field of the component according to the direction of the polarizing plate 5, the loss is large with respect to the component orthogonal to this, so that the electric field of the component allowed by the polarizing plate is set in the resonator. Only allowed. First, when a high voltage pulse is not applied, the electro-optic crystal 6 functions as a λ / 4 plate, so the fundamental wave 12 after passing through the electro-optic crystal becomes circularly polarized light, passes through the nonlinear optical crystal 7, and passes through the output mirror 8 Reflected again by the nonlinear optical crystal 7,
After passing through the electro-optic crystal 6, the fundamental wave electric field 16 becomes linearly polarized light that is orthogonal to the polarization direction 19 of the polarizing plate 5, and becomes a high loss state, that is, a resonator with a low Q value, which leads to laser oscillation. There will be no. Next, when a high voltage pulse is applied, the loss in the resonator decreases because it acts as a zero-wave plate, and the Q value increases, so the fundamental wave increases and laser oscillation occurs. However, the fundamental wave is confined in the resonator, and the second harmonic oscillating wave 17 is generated by the nonlinear optical crystal arranged in the resonator and taken out from the output mirror 8. At this time, since the strong fundamental wave in the resonator is used, highly efficient wavelength conversion can be performed.

【0005】以上のような従来の共振器内部第2高調波
発生型Qスイッチレーザでは、電気光学結晶と非線形光
学結晶とが別々に構成されて用いられていたが、共振器
の構成が複雑であるため、高価になるばかりでなく、不
安定で、共振器の損失も増大し、レーザの発振特性が低
下するという問題があった。
In the above-described conventional resonator internal second harmonic generation type Q switch laser, the electro-optic crystal and the non-linear optical crystal are separately configured and used, but the resonator configuration is complicated. Therefore, there is a problem that not only the cost becomes high, but also unstable, the loss of the resonator increases, and the oscillation characteristic of the laser deteriorates.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、前
記のような問題を解決し、簡単な構成で、コストが安価
で、安定して、共振器の損失の低く、レーザの発振特性
の低下のないQスイッチ・第2高調波発生複合素子を提
供することを目的とする。そして、本発明は、位相変調
素子と第2高調波発生素子とを1つのKTP素子で兼用
できる方式を採用した内部第2高調波発生のためのQス
イッチ・第2高調波発生複合素子を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention solves the above problems, has a simple structure, is inexpensive, is stable, has a low resonator loss, and has a low laser oscillation characteristic. It is an object of the present invention to provide a Q switch / second harmonic generation composite element without deterioration. The present invention also provides a Q switch / second harmonic generation composite element for internal second harmonic generation, which employs a system in which one KTP element can be used as both the phase modulation element and the second harmonic generation element. The purpose is to do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題の解決のために、励起用レーザダイオード光源;
レーザダイオード光源からの光線を集束するレンズ;そ
の集束された光線を照射され、励起されるNd:YVO
4 結晶;Nd:YVO4 結晶を通過した光線を通過往復
処理する電気光学効果を有する光学結晶;及びそのため
の出力鏡を備え、光学結晶の電気光学効果を利用して、
タイプII位相整合を保持したままで、Nd:YVO4
晶の基本波の偏光を制御し、直交した電界成分を用いて
高次高調波を発生する非線形光学結晶を用いて、その光
学結晶の電気光学効果を利用して基本波の偏光特性を変
化させることを特徴とするQスイッチ・第2高調波発生
複合素子を提供する。
In order to solve the above technical problems, the present invention provides a pumping laser diode light source;
A lens for focusing a light beam from a laser diode light source; Nd: YVO which is irradiated and excited by the focused light beam
4 crystal; an optical crystal having an electro-optical effect of reciprocally processing a light beam passing through the Nd: YVO 4 crystal; and an output mirror therefor, and utilizing the electro-optical effect of the optical crystal,
The polarization of the fundamental wave of the Nd: YVO 4 crystal is controlled while maintaining the type II phase matching, and a nonlinear optical crystal that generates high-order harmonics using orthogonal electric field components is used. Provided is a Q-switch / second harmonic generation composite element characterized by changing the polarization characteristic of a fundamental wave by utilizing an optical effect.

【0008】即ち、直交した基本波電界成分により高次
高周波を発生する非線形光学結晶を用いて、高次高調波
発生と同時に、電気光学効果を利用して基本波の偏光特
性を変化させる原理を利用したものである。従って、本
発明の光変調・第2高調波発生素子では、電気光学効果
による位相変調と非線形光学効果による第2高調波発生
の2つの機能を同時に行なわせることができるものであ
る。そのための構成としては、図1に示すように、レー
ザ媒質22としてNd:YVO4 結晶を用いて、その励
起面に共振器用のミラ−コーティングを施してあるた
め、図2の後部鏡3は省略することができる。また、非
線形光学結晶23としては、KTP(KTiOPO4
をタイプII位相整合で用い、c軸方向20に高電圧印加
用の電極9を設けて、図2のQスイッチの電気光学結晶
6を省略することができる。このとき、KTP結晶23
の進相軸21と遅相軸20に対して、Nd:YVO4
晶のc軸24は、45°傾けて配置し、また、高電圧が
印加されない場合は、基本波に対してλ/4板として働
くように結晶の角度を調整する。2軸性の結晶であるK
TP結晶は、第2高調波発生位相整合角が広いため、タ
イプIIの位相整合を保持しながら基本波の偏光特性を直
線偏光から円偏光まで自由に制御することができる。ま
た、KTP結晶に限らず、同様な性質を持つ非線形光学
結晶を用いても同様の装置が構成することができる。
That is, the principle of changing the polarization characteristic of the fundamental wave by utilizing the electro-optic effect at the same time as the generation of the higher harmonics by using the nonlinear optical crystal which generates the higher-order high frequency by the orthogonal fundamental wave electric field component It was used. Therefore, the optical modulation / second harmonic generation element of the present invention can simultaneously perform the two functions of phase modulation by the electro-optical effect and generation of the second harmonic by the nonlinear optical effect. As a configuration for this, as shown in FIG. 1, a Nd: YVO 4 crystal is used as the laser medium 22 and a mirror coating for a resonator is applied to its excitation surface, so that the rear mirror 3 in FIG. 2 is omitted. can do. Further, as the nonlinear optical crystal 23, KTP (KTiOPO 4 ) is used.
2 is used for type II phase matching, the electrode 9 for applying a high voltage is provided in the c-axis direction 20, and the electro-optic crystal 6 of the Q switch in FIG. 2 can be omitted. At this time, the KTP crystal 23
The c-axis 24 of the Nd: YVO 4 crystal is arranged at an angle of 45 ° with respect to the fast axis 21 and the slow axis 20 of the above, and when a high voltage is not applied, λ / 4 with respect to the fundamental wave. Adjust the angle of the crystal to act as a plate. K which is a biaxial crystal
Since the TP crystal has a wide second harmonic generation phase matching angle, it is possible to freely control the polarization characteristic of the fundamental wave from linearly polarized light to circularly polarized light while maintaining the type II phase matching. Further, not only the KTP crystal but also a non-linear optical crystal having similar properties can be used to configure the same device.

【0009】本明細書において、本発明のQスイッチ・
第2高調波発生複合素子として、半導体レーザ励起N
d:YVO4 短共振器レーザにおける共振器内部第2高
調波発生型Qスイッチ・レーザの場合について、説明し
ているが、レーザが他の媒質であったり、励起方式が異
なる場合でも適用できる。
In the present specification, the Q switch of the present invention
As a second harmonic generation composite element, a semiconductor laser pumped N
The case of the intracavity second harmonic generation type Q switch laser in the d: YVO 4 short cavity laser has been described, but the present invention can be applied even when the laser is another medium or the pumping method is different.

【0010】[0010]

【作用】図1に示される内部第2高調波発生型Qスイッ
チ・レーザの動作を説明することにより、本発明のQス
イッチ・第2高調波発生複合素子の作用を説明する。即
ち、励起用レーザダイオード光源1からの光線は、レン
ズ2により集束され、Nd:YVO4 結晶22に入射す
る。Nd:YVO4 結晶は、45°傾けたc軸24に配
置され、部分反射鏡25を備える。従って、45°に偏
光された基本波11が、電極9を上下の面に有する電気
光学効果を有するKTP結晶23に入射し、通過し、次
に、出力鏡8で反射し、基本波14は、再びKTP結晶
23、Nd:YVO4 結晶22を通過し、反射鏡25で
反射され、再びNd:YVO4結晶22とを通過する。
一方、KTP結晶23で発生した第2高調波17は、出
力鏡8から出力光18となって出射される。
The operation of the internal second harmonic generation type Q switch laser shown in FIG. 1 will be described to explain the operation of the Q switch / second harmonic generation composite element of the present invention. That is, the light beam from the pumping laser diode light source 1 is focused by the lens 2 and enters the Nd: YVO 4 crystal 22. The Nd: YVO 4 crystal is arranged on the c-axis 24 tilted at 45 ° and includes a partial reflection mirror 25. Therefore, the fundamental wave 11 polarized at 45 ° is incident on the KTP crystal 23 having the electro-optic effect having the electrodes 9 on the upper and lower surfaces, passes through, and then is reflected by the output mirror 8, and the fundamental wave 14 is obtained. , Again passes through the KTP crystal 23 and the Nd: YVO 4 crystal 22, is reflected by the reflecting mirror 25, and again passes through the Nd: YVO 4 crystal 22.
On the other hand, the second harmonic wave 17 generated in the KTP crystal 23 is emitted as output light 18 from the output mirror 8.

【0011】即ち、図1は、本発明によるQスイッチ・
第2高調波発生複合素子の構成図である。その内部第2
高調波発生型Qスイッチレーザの動作について説明す
る。図1のQスイッチ・レーザは、Nd:YVO4 結晶
であり、これは、一軸性結晶であり、c軸方向の利得が
高く、即ち、図2のレーザ媒質4と偏光板5の両方の役
目を兼ね備えていることとなる。従って、高電圧が印加
されないときには、基本波に対してλ/4板として働く
ように結晶の角度を図示のように調整する。二軸性の結
晶であるKTP結晶では、第2高調波発振位相整合角が
広いため、タイプIIの位相整合を保持しながら基本波
の偏光特性を直線偏光から円偏光まで自由に制御するこ
とができる。また、二軸性結晶のKTP結晶は、僅かな
角度変化しても屈折率の変化が大きいだけでなく、第2
高調波発振位相整合角も広いため、タイプIIの位相角
度を保持しながら、Nd:YVO4 基本波(波長:10
64nm)の偏光特性を直線偏光から円偏光まで自由に
制御することができる。
That is, FIG. 1 shows a Q switch according to the present invention.
It is a block diagram of a second harmonic generation composite element. The second inside
The operation of the harmonic generation type Q switch laser will be described. The Q-switched laser of FIG. 1 is a Nd: YVO 4 crystal, which is a uniaxial crystal and has a high gain in the c-axis direction, that is, the roles of both the laser medium 4 and the polarizing plate 5 of FIG. It will have both. Therefore, when a high voltage is not applied, the angle of the crystal is adjusted as shown so that it acts as a λ / 4 plate with respect to the fundamental wave. Since the KTP crystal which is a biaxial crystal has a wide second harmonic oscillation phase matching angle, it is possible to freely control the polarization characteristic of the fundamental wave from linearly polarized light to circularly polarized light while maintaining the type II phase matching. it can. In addition, the biaxial KTP crystal not only has a large change in the refractive index even with a slight angle change,
Since the harmonic oscillation phase matching angle is also wide, the Nd: YVO 4 fundamental wave (wavelength: 10
The polarization characteristics of 64 nm) can be freely controlled from linearly polarized light to circularly polarized light.

【0012】また、c軸方向に電界を印加した場合の電
気光学効果は大きく、比較的低い印加電界により、0か
らλ/4まで位相変調することができる。そのため、高
電圧パルスが印加されない場合は、基本波に対して、λ
/4板として働くように結晶の角度を調整し、高電圧パ
ルスを印加することにより、第2高調波発振位相整合を
保持したまま、基本波に対して、0波長板として働かせ
ることができる。即ち、Qスイッチの位相変調と第2高
調波発生とを1つのKTP結晶で同時に行なわせること
ができる。
Further, the electro-optical effect is large when an electric field is applied in the c-axis direction, and phase modulation can be performed from 0 to λ / 4 by a relatively low applied electric field. Therefore, when the high voltage pulse is not applied, λ
By adjusting the angle of the crystal so as to act as a / 4 plate and applying a high voltage pulse, it is possible to act as a zero wavelength plate for the fundamental wave while maintaining the second harmonic oscillation phase matching. That is, the phase modulation of the Q switch and the second harmonic generation can be simultaneously performed by one KTP crystal.

【0013】即ち、実施例1においては、レーザ媒質2
2としてNd:YVO4 結晶を用いており、その励起面
には共振器用のミラ−コーティング25を施してある。
そして、非線形光学結晶23としては、KTP(KTi
OPO4 )をタイプII位相整合で用い、c軸方向20
に、即ち、Nd:YVO4 結晶の上下の面に、高電圧印
加用の電極9を設けてある。このとき、KTP結晶23
の進相軸21と遅相軸20に対して、Nd:YVO4
晶のc軸24は、45°傾けて配置してある。そして、
高電圧が印加されない場合は、基本波に対してλ/4板
として働くように結晶の角度を調整する。即ち、2軸性
の結晶であるKTP結晶は、第2高調波発生位相整合角
が広いため、タイプIIの位相整合を保持しながら基本波
の偏光特性を直線偏光から円偏光まで自由に制御するこ
とができる。即ち、高電圧パルスを印加することによ
り、第2高調波発振位相整合を保持したまま、基本波に
対して0波長板として働かせることができる。Qスイッ
チの位相変調素子と第2高調波発生素子とを1つのKT
P結晶で同時に行なわせることができる。
That is, in the first embodiment, the laser medium 2
Nd: YVO 4 crystal is used as 2, and a mirror coating 25 for a resonator is applied to its excitation surface.
Then, as the nonlinear optical crystal 23, KTP (KTi
OPO 4 ) with Type II phase matching, c-axis direction 20
In other words, that is, the upper and lower surfaces of the Nd: YVO 4 crystal are provided with electrodes 9 for applying a high voltage. At this time, the KTP crystal 23
The c-axis 24 of the Nd: YVO 4 crystal is arranged at an angle of 45 ° with respect to the fast axis 21 and the slow axis 20 of. And
When no high voltage is applied, the angle of the crystal is adjusted so as to act as a λ / 4 plate with respect to the fundamental wave. That is, since the KTP crystal which is a biaxial crystal has a wide second harmonic generation phase matching angle, the polarization characteristic of the fundamental wave can be freely controlled from linearly polarized light to circularly polarized light while maintaining the type II phase matching. be able to. That is, by applying a high voltage pulse, it is possible to cause the fundamental wave to function as a zero wavelength plate while maintaining the second harmonic oscillation phase matching. The phase modulation element of the Q switch and the second harmonic generation element are combined into one KT.
It can be done simultaneously with P crystals.

【0014】図1において、Nd:YVO4 結晶の代わ
りに、Nd:YAG結晶を用いると、利得が等方性の結
晶であるために、従来のQスイッチ・レーザと同様に共
振器内に偏光板(図2の19)が必要であるが、このこ
とにより、等方性レーザ媒質を用いた場合にも、Qスイ
ッチ・第2高調波発生動作は可能となる。また、図1に
おいて、KTP結晶の角度を第2高調波発生位相整合が
とれないように設定し、また、出力鏡8の基本波に対す
る反射率を適当に選ぶことにより、基本波に対するQス
イッチの動作が可能となる。
In FIG. 1, when an Nd: YVO 4 crystal is used instead of an Nd: YVO 4 crystal, the gain is an isotropic crystal, so that polarization occurs in the resonator as in the conventional Q-switched laser. A plate (19 in FIG. 2) is required, which enables the Q switch / second harmonic generation operation even when an isotropic laser medium is used. Further, in FIG. 1, the angle of the KTP crystal is set so that the second harmonic generation phase matching is not achieved, and the reflectance of the output mirror 8 with respect to the fundamental wave is appropriately selected, whereby the Q switch of the fundamental wave with respect to the fundamental wave is obtained. It becomes possible to operate.

【0015】次に、本発明を具体的に実施例により説明
するが、本発明はそれらによって限定されるものではな
い。
Next, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0016】[0016]

【実施例】図3に示す装置構成のもので、LD固体レー
ザ光を、KTP結晶の電気光学効果を利用して、タイプ
II位相整合を保持したままで、Nd:YVO4 結晶の基
本波(波長=1.06μm)の偏光を制御することがで
きることを理論的また実験的に検討した。その1つの応
用として、共振器内部に配置して1つのKTPで第2高
調波発生器及びQスイッチ素子としての動作が実現でき
ることを、次の構成の複合光学素子を作成することによ
り、確認した。即ち、図1に示すような、内部第2高調
波発生型Qスイッチレーザの及びQスイッチ素子として
の動作が実現できることを確認した。
EXAMPLE With the device configuration shown in FIG. 3, LD solid-state laser light is produced by utilizing the electro-optic effect of KTP crystal.
It was theoretically and experimentally studied that the polarization of the fundamental wave (wavelength = 1.06 μm) of the Nd: YVO 4 crystal can be controlled while maintaining the II phase matching. As one of the applications, it was confirmed that the operation as the second harmonic generator and the Q switch element can be realized with one KTP placed inside the resonator, by making a composite optical element having the following configuration. . That is, it was confirmed that the operation of the internal second harmonic generation type Q switch laser and as the Q switch element as shown in FIG. 1 can be realized.

【0017】図3は、励起用LDレーザ源(出力は76
0mW以下)1から発光された波長809nmの光束
は、レンズ(焦点距離3.3mm)2により、含有Nd
が1.1原子%で、長さ500μmのNd:YVO4
晶(反射率R>99%、1064、532nm、透過率
T>95%、809nm)22に収束させ、次に、電極
9、9’を有し、c軸方向に電界を印加することができ
る、厚み1mmで長さ5mm、幅3mmのKTP結晶2
3に入射させ、基本波の偏光を制御する。そして、出力
側には、出力ミラ−(R>99%、1064nm、T>
95%、532nm)8を凹面に設けた出力凹面レンズ
から波長532nmの出力光束を出射する。
FIG. 3 shows an LD laser source for pumping (output is 76).
The light flux with a wavelength of 809 nm emitted from 1 (0 mW or less) is contained by the lens (focal length 3.3 mm) 2.
Is 1.1 atomic% and has a length of 500 μm and is converged on a Nd: YVO 4 crystal (reflectance R> 99%, 1064,532 nm, transmittance T> 95%, 809 nm) 22, and then the electrodes 9, 9 KTP crystal 2 having a thickness of 1 mm, a length of 5 mm, and a width of 3 mm and having an electric field '
It is incident on 3 to control the polarization of the fundamental wave. Then, on the output side, an output mirror (R> 99%, 1064 nm, T>
An output light flux having a wavelength of 532 nm is emitted from an output concave lens having a concave surface of 95%, 532 nm).

【0018】この短共振器レーザは、連続発振のときに
は、基本波で最大出力308mW(効率40.5%)
で、第2高調波で69.5mW(効率9.1%)の特性
が得られている。尚、Nd:YVO4 結晶は一軸性結晶
であるため、偏光素子を用いなくても、Qスイッチ動作
が可能である。
This short-cavity laser has a maximum output of 308 mW (efficiency 40.5%) at the fundamental wave during continuous oscillation.
Thus, a characteristic of 69.5 mW (efficiency 9.1%) is obtained at the second harmonic. Since the Nd: YVO 4 crystal is a uniaxial crystal, Q switch operation is possible without using a polarizing element.

【0019】図4は、図3の内部第2高調波発生型Qス
イッチ・レーザの第2高調波発振波尖頭出力の印加電圧
特性を示すグラフである。この解析結果では、λ/4電
圧は約740Vであり、実験でも750V付近で出力が
最大となっている。また、高調波出力は、連続出力に比
べ、約600倍増大し、パルス幅は約20ナノ秒であ
り、繰り返しは、100Hzであった。
FIG. 4 is a graph showing the applied voltage characteristic of the peak output of the second harmonic oscillation wave of the internal second harmonic generation type Q-switched laser of FIG. According to the analysis result, the λ / 4 voltage is about 740V, and the output is maximum around 750V in the experiment. Further, the harmonic output increased about 600 times as compared with the continuous output, the pulse width was about 20 nanoseconds, and the repetition was 100 Hz.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のQスイッ
チ・第2高調波発生複合素子により、次のような顕著な
技術的効果が得られた。第1に、簡単な構成で、コスト
が安価で、安定して、共振器の損失の低く、レーザの発
振特性の低下のないQスイッチ・第2高調波発生複合素
子を提供することを目的とする。第2に、LD励起N
d:YVO4 結晶レーザを高性能化させ、波長変換及び
高出力化することができた。第3に、位相変調素子と第
2高調波発生素子とを1つのKTP素子で兼用できるた
めに、本発明の方式で採用した内部第2高調波発生型Q
スイッチ・レーザでは、装置が簡単になるという効果が
ある。第4に、従って、これにより、レーザ共振の安定
性が高まるばかりでなく、共振器損失も少なくなるた
め、高効率のレーザ発生が期待できる。
As described above, the Q switch / second harmonic generation composite element of the present invention has the following remarkable technical effects. First, it is an object to provide a Q switch / second harmonic generation composite element having a simple structure, low cost, stable, low resonator loss, and no deterioration in laser oscillation characteristics. To do. Second, LD excitation N
The d: YVO 4 crystal laser was improved in performance, and wavelength conversion and high output could be achieved. Thirdly, since one KTP element can be used as both the phase modulation element and the second harmonic generation element, the internal second harmonic generation type Q adopted in the method of the present invention is used.
Switched lasers have the advantage of simplifying the device. Fourthly, therefore, not only the stability of the laser resonance is enhanced, but also the resonator loss is reduced, so that highly efficient laser generation can be expected.

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

【図1】本発明のQスイッチ位相変調と第2高調波発生
の機能を備えた共振器内部第2高調波発生型Qスイッチ
・第2高調波発生複合素子の構成を示す。
FIG. 1 shows a configuration of a second internal harmonic generation type Q switch / second harmonic generation composite element having a function of Q-switch phase modulation and second harmonic generation according to the present invention.

【図2】従来の一般的な共振器内部第2高調波発生型Q
スイッチ・レーザの構成を示す。
FIG. 2 is a conventional general internal resonator second harmonic generation type Q.
The structure of a switch laser is shown.

【図3】本発明の共振器内部第2高調波発生型Qスイッ
チ・レーザの構成を示す。
FIG. 3 shows a structure of a second internal harmonic generating Q-switched laser of the present invention.

【図4】本発明のQスイッチ・第2高調波発生複合素子
の1例で測定した結果の、KTP結晶のピーク出力(比
較単位)と印加電圧VKTP(V)の関係を示すグラフで
ある。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the peak output (comparison unit) of the KTP crystal and the applied voltage V KTP (V) as a result of measurement with one example of the Q-switch / second harmonic generation composite element of the present invention. .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 励起用半導体レーザ 2 集光レンズ 8 出力ミラー 9 電極 18 出力光 20 KTP結晶の遅相軸 21 KTP結晶の進相軸 22 Nd:YVO4 結晶 23 KTP結晶 24 Nd:YVO4 結晶のc軸方
1 Excitation semiconductor laser 2 Condensing lens 8 Output mirror 9 Electrode 18 Output light 20 Slow axis of KTP crystal 21 Fast axis of KTP crystal 22 Nd: YVO 4 crystal 23 KTP crystal 24 Nd: YVO 4 c-axis direction

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591059560 小林 喬郎 福井県福井市文京5丁目13番7号 (72)発明者 平等拓範 福井県福井市御幸2丁目11番13号御幸宿舎 1−11 (72)発明者 小林喬郎 福井県福井市文京5丁目13番7号上里宿舎 5−44 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (71) Applicant 591059560 Takahiro Kobayashi 5-13-7 Bunkyo, Fukui-shi, Fukui Prefecture (72) Takinori Inoue 2-11-13 Miyuki, Fukui-shi, Fukui Prefecture 11 (72) Inventor Takao Kobayashi 5-13 Bunkyo, Fukui City, Fukui Prefecture Kamisato Dormitory 5-44

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】励起用レーザダイオード光源;レーザダイ
オード光源からの光線を集束するレンズ;その集束され
た光線を照射され、励起されるNd:YVO4 結晶;そ
して該Nd:YVO4 結晶にはミラーコーティングが付
され;Nd:YVO4 結晶を通過した光線を通過往復処
理する電気光学効果を有する光学結晶;及びそのための
出力鏡を備え、光学結晶の電気光学効果を利用して、タ
イプII位相整合を保持したままで、Nd:YVO4 結晶
の基本波の偏光を制御し、直交した電界成分を用いて高
次高調波を発生する非線形光学結晶を用いて、その光学
結晶の電気光学効果を利用して基本波の偏光特性を変化
させることを特徴とするQスイッチ・第2高調波発生複
合素子。
1. A pumping laser diode light source; a lens for focusing a light beam from a laser diode light source; an Nd: YVO 4 crystal which is irradiated with the focused light beam and excited; and a mirror for the Nd: YVO 4 crystal. An optical crystal having an electro-optical effect, which is provided with a coating; and reciprocally processes a light beam that has passed through a Nd: YVO 4 crystal; and an output mirror therefor, which utilizes the electro-optical effect of the optical crystal to perform type II phase matching Using the nonlinear optical crystal that controls the polarization of the fundamental wave of the Nd: YVO 4 crystal and generates high-order harmonics by using the orthogonal electric field components, the electro-optical effect of the optical crystal is used. A Q-switch / second harmonic generation composite element characterized by changing the polarization characteristic of the fundamental wave.
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