JPH0690044A - 固体レーザ発振器 - Google Patents

固体レーザ発振器

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JPH0690044A
JPH0690044A JP26530792A JP26530792A JPH0690044A JP H0690044 A JPH0690044 A JP H0690044A JP 26530792 A JP26530792 A JP 26530792A JP 26530792 A JP26530792 A JP 26530792A JP H0690044 A JPH0690044 A JP H0690044A
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JP
Japan
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solid
laser medium
state laser
heat
solid laser
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Withdrawn
Application number
JP26530792A
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English (en)
Inventor
Masahiro Daimon
正博 大門
Satoru Yamaguchi
哲 山口
Hirofumi Imai
浩文 今井
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication of JPH0690044A publication Critical patent/JPH0690044A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 放射光の光分布が異方性を有する励起光源を
用いた場合の、固体レーザ媒質の光軸に対して垂直な面
の異方的な温度上昇を低減し、固体レーザ媒質の異方性
を有する熱レンズ効果、熱収差効果、熱復屈折効果を低
減する。 【構成】 固体レーザ媒質が、励起光分布の長手方向と
直交する互いに平行な1対の側面を有し、かつ励起光の
光軸に直交する面について励起光分布の中心から各側面
までの距離を他の面までの距離に比較して短くし、放熱
手段を少なくとも固体レーザ媒質の上記面に熱的に接触
することにより、光軸に直交する面前記励起光の光分布
に応じて発生する異方的な熱分布を補償して等方的な熱
分布となるように放熱させることができ、固体レーザに
於て異方性を有する熱レンズ効果などを低減することが
可能となることから、レーザ光の収差を低減でき、高品
質の光ビームを得ることが期待できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザや他の光
源からの光を直接あるいは光ファイバ等で導光し、これ
を励起光として固体レーザ媒質を端面励起させる固体レ
ーザ発振器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、互いに対向する一対のミラー
間にNd:YAGなどの固体レーザ媒質を設置してなる
共振器中に、その一方の端面から半導体レーザからの放
射光を励起光として入射して固体レーザ媒質を励起させ
る形式の固体レーザ発振器があり、これは電球やフラッ
シュランプ等を用いた形式の固体レーザ発振器よりも手
軽なレーザ光源と知られている。特にNd:YAGレー
ザの第二高調波光は、高密度な光ディスク用や様々な計
測用の緑色光源としての利用価値が高いことも周知であ
る。
【0003】上記した端面励起型固体レーザ発振器の構
成の一例を図6に示す。励起光源としての半導体レーザ
チップ1の出射光の光軸上に集光レンズ2と、共振器と
しての1対の共振器ミラー3、4と、両ミラー3、4間
に設けられた円柱状のNd:YAGレーザ媒質5とから
構成される。尚、図示されていないが、これら半導体レ
ーザチップ1、集光レンズ2、共振器ミラー3、4、レ
ーザ媒質5はその光学的位置を維持するべくホルダ等に
より支持されていることは云うまでもない。
【0004】このような端面励起型固体レーザ発振器に
於て、その固体レーザ媒質を励起する励起光の強度出力
を大きくする場合、その励起光によってレーザ媒質が局
部的に加熱されて温度上昇し、そのレーザ媒質への入熱
と熱伝導と放熱方法で決まる温度分布が発生する。この
局部熱による温度分布は光軸に対して平行な面と光軸に
対して垂直な面とに分けて考えられる。光軸に対して平
行な面の温度上昇を低減するための方法として、例えば
特開平4ー82281号公報には、固体レーザ媒質の励
起光側の表面に熱伝導率の高い透明なヒートシンクを設
ける方法が開示されている。
【0005】一方、後者の光軸に対して垂直な面の温度
分布は光の強度分布が異方性を有する励起光源を採用し
た場合に発生する。良く知られているように半導体レー
ザの放射光分布は半導体レーザの活性層に対して平行な
方向と垂直な方向とで遍在し、換言すれば異方性を有
し、その形状は概ね楕円形をなす。そして、この半導体
レーザを励起光源として使用する場合には上記光軸に対
して垂直な面の温度分布が異方性を有することとなる。
これをレーザ媒質5の端面を模式的に示す図7をもって
説明すると、半導体レーザチップ1からの出射光で励起
する励起光の分布状態Lは楕円形をなす。また、固体レ
ーザ媒質5の光軸に対して垂直な面の温度分布はこの励
起光を吸収することによる発熱に基づくものであること
から、上記励起光分布を反映して励起光の分布状態Lと
同じ形、即ち楕円形のままレーザ媒質5の光軸に対して
垂直な面内で広がることとなる。
【0006】しかしながら、固体レーザ媒質5の端面5
aは円形をなすことから、上記励起光分布を反映する異
方性の温度分布により、固体レーザ媒質5が異方性を有
する熱レンズ効果、熱収差効果と熱複屈折効果を発生
し、固体レーザ発振器としての出力限界を低下させ、固
体レーザ発振器を高出力化することができなかった。ま
た、出力可能範囲であっても、低出力発振器として使用
する場合には問題ないが、高出力発振器として使用する
場合に光出力ビームに収差が含まれることから、例えば
光ディスク装置の光源のように収差に厳しい要求がある
ものに用途には不向きであった。更に、この光ディスク
装置の緑色光源では、光ノイズを可及的に小さくするこ
とが望まれており、この実現のために、例えば特開平1
ー220879号公報にはレーザ共振内の基本波の偏光
面を制御する方法が開示されているが、レーザ出力を増
大させるために励起光を大きくすれば、上記したように
固体レーザ媒質の熱複屈折効果が大きくなるために偏光
面制御が困難になり、光源の光ノイズが小さくならない
という短所もあった。
【0007】上記したような半導体レーザ放射光の光強
度分布の異方性を補正するために、シリンドリカルレン
ズやプリズムをもってビーム整形する方法が知られてい
るが、完全に補正することは困難であり、実際には補正
後も上記異方性が残ることとなる。また、云うまでもな
く特開平4ー82281号公報に開示された方法では光
軸に対して垂直な面の異方的な温度分布は解決されな
い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その
主な目的は、放射光の光分布が異方性を有する励起光源
を用いた場合の、固体レーザ媒質の光軸に対して垂直な
面の異方的な温度上昇を低減し、固体レーザ媒質の異方
性を有する熱レンズ効果、熱収差効果、熱複屈折効果を
低減することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記した目的は本発明に
よれば、1対のミラーからなる共振器と、前記共振器中
に配置された固体レーザ媒質と、前記固体レーザ媒質を
端面励起するべく光軸に直交する面について、楕円若し
くは長円形に分布する励起光を発生する励起光源と、前
記固体レーザ媒質に発生した熱を放熱させる手段とを備
える固体レーザ発振器に於て、前記固体レーザ媒質が、
前記励起光分布の長手方向と直交する互いに平行な1対
の側面を有し、かつ前記励起光の光軸に直交する面につ
いて前記励起光分布の中心から前記各側面までの距離が
他の面までの距離に比較して短くなっており、前記放熱
手段が、少なくとも前記固体レーザ媒質の前記面に熱的
に接触することにより、前記光軸に直交する面前記励起
光の光分布に応じて発生する異方的な熱分布を補償して
等方的な熱分布となるように放熱させることを特徴とす
る固体レーザ発振器を提供することにより達成される。
【0010】
【作用】このように、固体レーザ媒質に励起光により発
生する異方的な熱の分布を補償して等方的な熱の分布と
なるように固体レーザ媒質の形状を変え、かつ放熱手段
をその形状に応じて設けることにより、励起光源からの
励起光により発生する熱が異方的に放熱され、放熱効率
が大きな方向と発熱が大きな方向とが一致し、熱の蓄積
の異方性が小さくなる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。
【0012】図1は、本発明が適用された第1の実施例
に於ける固体レーザ発振器の構成を示す模式的斜視図で
ある。本実施例の固体レーザ発振器の基本構成は図6に
示す従来の固体レーザ発振器と同様であり、同じ部分に
は同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【0013】本実施例では、固体レーザ媒質15が断面
が長方形をなす角柱状となっており、その半導体レーザ
の活性層に対して垂直な方向と平行な1対の側面15b
間の距離Wが、半導体レーザの活性層に対して平行な垂
直な方向と平行な1対の側面15c間の距離Hよりも短
くなっている。また、両側面15bにのみ熱放熱手段と
しての放熱板17、18が密着していると共に比較的発
熱量の小さい側面15cには放熱板は設けられておら
ず、空冷されるようになっている。
【0014】従って、半導体レーザの活性層に対して平
行な方向と垂直な方向との放熱性は、側面15b間の距
離Wと側面15c間の距離Hとの差及び放熱板17、1
8を用いた場合と空冷の場合との放熱能力の差だけ異な
り、励起光により発生する異方的な熱の分布を補償して
固体レーザ媒質15に現れる蓄熱の異方性が小さくな
る。
【0015】実際に、固体レーザ媒質15の端面15a
は励起光源としての半導体レーザチップ1からの励起光
の照射を受けて、その励起光分布に応じた入熱分布とな
る。この熱の一部は放熱板17、18により放熱され、
別の一部は空冷される。即ち、発熱の大なる方向と放熱
の大なる方向とを一致させることにより、放熱性が異方
性を有することから入熱の異方性を補償でき、蓄熱の異
方性が小さくなる。
【0016】従って、本実施例では、従来と比較して固
体レーザ媒質15の励起光による温度上昇が等方的にな
り、半導体レーザのように異方的な放射分布を持った励
起光光源を用いた固体レーザ発振器に於ても、固体レー
ザ媒質の異方性を有する熱レンズ効果、熱収差効果及び
熱複屈折効果を低減できる。尚、本実施例では固体レー
ザ媒質15を角柱状としたが、図3に示すように円柱状
固体レーザ媒質の周面の対向部分を面取りして半導体レ
ーザの活性層に対して垂直な方向と平行な1対の側面を
形成しても良い。
【0017】図4は本発明が適用された第2の実施例を
示す図2と同様の図である。本実施例では第1の実施例
と同様な放熱板17、18に各々放熱フィン部材19、
20を付設し、半導体レーザの活性層に対して平行な方
向の放熱効率を向上している。それ以外の構造は第1の
実施例と同様である。尚、本実施例では放熱板に放熱フ
ィン部材を付設したが、実際にはペルチェ素子などの積
極的に冷却する手段を設け、これを制御することによ
り、その放熱の異方性の程度を制御しても良い。図5は
本発明が適用された第3の実施例を示す図2と同様の図
である。本実施例では第1の実施例と同様な角柱状固体
レーザ媒質15の半導体レーザの活性層に対して垂直な
方向と平行な側面15bに放熱板17、18が密着して
いると共に比較的発熱量の小さい側面15cにも放熱板
27、28が密着している。従って、半導体レーザの活
性層に対して平行な方向と垂直な方向との放熱性は、側
面15b間の距離Wと側面15c間の距離Hとの差及び
放熱板17、18と放熱板27、28との放熱能力即ち
熱容量の差だけ異なる。それ以外の構造は第1の実施例
と同様である。
【0018】尚、第二高調波発生(SHG)を目的とし
た固体レーザ発振器に於ても、共振器中にSHG素子と
複屈折物質とを挿入するだけであることから上記放熱機
構を設けることで同様な効果を得ることができる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明による固体レーザ発振器によれば、固体レーザ媒質
が、励起光分布の長手方向と直交する互いに平行な1対
の側面を有し、かつ励起光の光軸に直交する面について
励起光分布の中心から各側面までの距離を他の面までの
距離に比較して短くし、放熱手段を少なくとも固体レー
ザ媒質の上記面に熱的に接触することにより、光軸に直
交する面前記励起光の光分布に応じて発生する異方的な
熱分布を補償して等方的な熱分布となるように放熱させ
ることができ、固体レーザに於て異方性を有する熱レン
ズ効果、熱収差効果及び熱複屈折効果を低減することが
可能となることから、レーザ光の収差を低減でき、高品
質の光ビームを得ることが期待できる。また第二高調波
を利用する光源では、偏光面制御が大きな励起光強度ま
で可能となるので、高出力かつ低ノイズの緑色光源を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された第1の実施例に於ける固体
レーザ発振器の構成を示す模式的斜視図である。
【図2】励起光の強度分布と固体レーザ媒質の温度分布
とを併せて示す図1の要部拡大正面図である。
【図3】第1の実施例の変形実施例を示す固体レーザ媒
質のみの斜視図である。
【図4】本発明が適用された第2の実施例を示す図2と
同様な図である。
【図5】本発明が適用された第3の実施例を示す図2と
同様な図である。
【図6】従来の固体レーザ発振器の構成を示す模式的斜
視図である。
【図7】励起光の強度分布と固体レーザ媒質の温度分布
とを併せて示す図6の要部拡大正面図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザチップ 2 集光レンズ 3、4 共振器ミラー 5 レーザ媒質 5a 端面 7〜10熱伝導器 11、12 放熱フィン部材 15 レーザ媒質 15a 端面 15b、15c 側面 17、18 放熱板 19、20 放熱フィン部材 27、28 放熱板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1対のミラーからなる共振器と、前記
    共振器中に配置された固体レーザ媒質と、前記固体レー
    ザ媒質を端面励起するべく光軸に直交する面について、
    楕円若しくは長円形に分布する励起光を発生する励起光
    源と、前記固体レーザ媒質に発生した熱を放熱させる手
    段とを備える固体レーザ発振器に於て、 前記固体レーザ媒質が、前記励起光分布の長手方向と直
    交する互いに平行な1対の側面を有し、かつ前記励起光
    の光軸に直交する面について前記励起光分布の中心から
    前記各側面までの距離が他の面までの距離に比較して短
    くなっており、 前記放熱手段が、少なくとも前記固体レーザ媒質の前記
    面に熱的に接触することにより、前記光軸に直交する面
    前記励起光の光分布に応じて発生する異方的な熱分布を
    補償して等方的な熱分布となるように放熱させることを
    特徴とする固体レーザ発振器。
JP26530792A 1992-09-07 1992-09-07 固体レーザ発振器 Withdrawn JPH0690044A (ja)

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JP26530792A JPH0690044A (ja) 1992-09-07 1992-09-07 固体レーザ発振器

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JP26530792A JPH0690044A (ja) 1992-09-07 1992-09-07 固体レーザ発振器

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JPH0690044A true JPH0690044A (ja) 1994-03-29

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JP26530792A Withdrawn JPH0690044A (ja) 1992-09-07 1992-09-07 固体レーザ発振器

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JP (1) JPH0690044A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995021479A1 (en) * 1994-02-04 1995-08-10 Spectra-Physics Lasers, Inc. Thermal lens of controlled ellipticity

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995021479A1 (en) * 1994-02-04 1995-08-10 Spectra-Physics Lasers, Inc. Thermal lens of controlled ellipticity

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19991130