JPH0697563A - Solid laser equipment - Google Patents

Solid laser equipment

Info

Publication number
JPH0697563A
JPH0697563A JP4241767A JP24176792A JPH0697563A JP H0697563 A JPH0697563 A JP H0697563A JP 4241767 A JP4241767 A JP 4241767A JP 24176792 A JP24176792 A JP 24176792A JP H0697563 A JPH0697563 A JP H0697563A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
laser medium
solid
resonator
yvo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4241767A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3091329B2 (en
Inventor
Yasuo Kitaoka
康夫 北岡
Takatomo Sasaki
孝友 佐々木
Koichi Taniguchi
浩一 谷口
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.)
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Cable Industries Ltd, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority to JP04241767A priority Critical patent/JP3091329B2/en
Publication of JPH0697563A publication Critical patent/JPH0697563A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3091329B2 publication Critical patent/JP3091329B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a short wavelength light source of high efficiency wherein longitudinal mode spectrum is single, in a semiconductor laser pumped solid laser equipment. CONSTITUTION:The light radiated from a semiconductor laser 101 is collected on laser medium 104 composed of YVO of 0.5mm in thikness whose Nd concentration is 3%, by a a collimate lens 102 and a focusing lens 103. A resonator is formed between the laser medium 104 and an output mirror 107 having a carvature. A wavelength converting device 108 which is inserted in the resonator and constituted of KTP performs wavelength conversion, and harmonic light is outputted from an output mirror 107. Hence a short wavelength light source of high efficiency and of single longitudinal mode can be obtained.

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、光情報処理分野あるい
は光応用計測制御分野において使用する固体レーザー装
置に関し、縦モードが単一で安定かつ高効率なコヒーレ
ント光を放射することができる固体レーザー装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state laser device used in the field of optical information processing or the field of measurement and control of optical applications, and a solid-state laser capable of emitting stable and highly efficient coherent light with a single longitudinal mode It relates to the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザーを励起光源として用い、
近赤外光を得たり、あるいは非線形光学結晶を用いた高
効率波長変換によりグリーン光源またはブルー光源を得
ることが、光情報処理分野や光応用計測制御分野等で要
求されている。特に、光ディスクの高密度記録や画像処
理等には短波長の光源が要求されている。
2. Description of the Related Art Using a semiconductor laser as an excitation light source,
Obtaining near-infrared light or obtaining a green light source or a blue light source by highly efficient wavelength conversion using a nonlinear optical crystal is required in the optical information processing field, the optical applied measurement control field, and the like. In particular, a light source with a short wavelength is required for high density recording on an optical disk, image processing and the like.

【0003】ここで得られる出力光は、横モードがガウ
シアンで回折限界近くまで集光でき、縦モードが単一で
あり、さらに出力が数mW程度で、周波数的にも時間的
にも安定であることが必要とされる。半導体レーザーを
励起用光源としてmW(ミリワット)以上の安定な短波
長光源を得るには、半導体レーザー励起の固体レーザー
装置の共振器内部に、非線形光学材料からなる波長変換
装置を挿入して高調波を得る内部共振器型が有力であ
る。
The output light obtained here has a lateral mode of Gaussian and can be focused up to near the diffraction limit, has a single longitudinal mode, has an output of several mW, and is stable in frequency and time. Needed to be. In order to obtain a stable short-wavelength light source of mW (milliwatt) or more using a semiconductor laser as a light source for excitation, a wavelength conversion device made of a nonlinear optical material is inserted into the resonator of a solid-state laser device excited by a semiconductor laser to generate higher harmonics. The internal resonator type that obtains

【0004】図5に、短波長光源を構成する半導体レー
ザー励起の内部共振器型の固体レーザー装置の概略構成
図を示す。図5において、半導体レーザー501から放
射された光は、コリメートレンズ502により平行ビー
ムに変換され、フォーカシングレンズ503によりレー
ザー媒体504に集光される。レーザー媒体504は、
YVO4 からなる厚み1.0mmの無機光学活性物質
(結晶)にNdを2%ドープしたものである。
FIG. 5 shows a schematic diagram of a semiconductor laser-excited internal cavity type solid-state laser device constituting a short-wavelength light source. In FIG. 5, the light emitted from the semiconductor laser 501 is converted into a parallel beam by the collimator lens 502 and focused on the laser medium 504 by the focusing lens 503. The laser medium 504 is
It is an inorganic optically active substance (crystal) made of YVO 4 and having a thickness of 1.0 mm, doped with 2% of Nd.

【0005】レーザー媒体504の端面505には、半
導体レーザー501の波長(809nm) に対し無反射
(AR)コートを施すとともに、発振波長(1.064
μm)および高調波の波長(532nm) に対し高反射
(HR)コートを施している。また、レーザー媒体50
4の端面506には、波長1.064μmおよび波長5
32nmに対しARコートを施している。
The end face 505 of the laser medium 504 is coated with an anti-reflection (AR) coating for the wavelength (809 nm) of the semiconductor laser 501, and the oscillation wavelength (1.064).
μm) and the wavelength of the higher harmonic wave (532 nm) are coated with a high reflection (HR). Also, the laser medium 50
4 has an end face 506 of wavelength 1.064 μm and wavelength 5
AR coating is applied to 32 nm.

【0006】曲率無限大の出力ミラー(平面出力ミラ
ー)507には、波長1.064μmに対しHRコート
を施してあり、出力ミラー507とレーザー媒体504
の端面505とで基本波1.064μmの共振器を構成
している。共振器長は10mmであった。そして、共振
器内部に挿入された非線形光学材料KTP(KTiOP
4 )からなる波長変換装置508で波長変換された高
調波(0.532μm)が出力ミラー507から得られ
る。
An output mirror (planar output mirror) 507 having an infinite curvature has an HR coating for a wavelength of 1.064 μm, and the output mirror 507 and the laser medium 504 are provided.
And the end face 505 of (1) form a resonator having a fundamental wave of 1.064 μm. The resonator length was 10 mm. Then, the nonlinear optical material KTP (KTiOP) inserted inside the resonator is used.
A harmonic wave (0.532 μm) wavelength-converted by the wavelength conversion device 508 made of O 4 ) is obtained from the output mirror 507.

【0007】実際に、半導体レーザー501からレーザ
ー媒体504へ入射した50mWの出力光に対し、出力
ミラー507を通して0.5mWのグリーン光が出射さ
れた。このときの出射光(グリーン光)は、縦モードお
よび横モードともにシングルモードであった。また、図
5の光学系において、出力ミラー507の曲率だけを5
0mmに変更して球面出力ミラーとしたときに、50m
Wの入力レーザー光に対し3mWのグリーンの出力光が
得られ、高効率化を図ることができた。このときの発振
の縦モードをファブリ・ペロー・スペクトル・アナライ
ザで測定した。得られた縦モードスペクトルを図6に示
す。
In fact, for the output light of 50 mW incident on the laser medium 504 from the semiconductor laser 501, 0.5 mW of green light was emitted through the output mirror 507. The emitted light (green light) at this time was a single mode in both the longitudinal mode and the transverse mode. Further, in the optical system of FIG. 5, only the curvature of the output mirror 507 is set to 5
50m when changed to 0mm to make a spherical output mirror
3 mW of green output light was obtained for W input laser light, and high efficiency could be achieved. The longitudinal mode of oscillation at this time was measured with a Fabry-Perot spectrum analyzer. The obtained longitudinal mode spectrum is shown in FIG.

【0008】ファブリ・ペロー・スペクトル・アナライ
ザは、フィネス(F)が100で、共振周波数の相互間
隔つまりフリー・スペクトラム・レンジ(FSR・Δ
ν)が300GHzであり、図6はFSRだけ離れた同じ
縦モードスペクトルを表している。図6から、図5の光
学系において、出力ミラー507の曲率を50mmにし
た場合、大きなスペクトルの横に小さいスペクトルが出
ていることから、この共振器で発振する縦モードは2本
あり、単一化されていないことがわかる。
The Fabry-Perot spectrum analyzer has a finesse (F) of 100 and a mutual spacing of resonance frequencies, that is, a free spectrum range (FSR · Δ).
v) is 300 GHz and FIG. 6 shows the same longitudinal mode spectrum separated by FSR. From FIG. 6, in the optical system of FIG. 5, when the curvature of the output mirror 507 is 50 mm, a small spectrum appears next to a large spectrum. Therefore, there are two longitudinal modes oscillating in this resonator. You can see that they are not unified.

【0009】さらに、Ndドープ量が2%のYVO
4 (無機光学活性物質)からなるレーザー媒体504に
おいて、厚みを0.5mmに薄くすると縦モードの単一
化が図れた。しかし、このとき、50mWの入力レーザ
ー光に対し2.0mWのグリーンの出力光しか得られ
ず、1.0mm厚のレーザー媒体(Ndドープ量が2%
のYVO4 からなる)を用いた場合に比べて効率が低下
した。
Furthermore, YVO with an Nd doping amount of 2%
In the laser medium 504 made of 4 (inorganic optically active substance), when the thickness was reduced to 0.5 mm, the longitudinal mode was unified. However, at this time, only 2.0 mW of green output light was obtained for 50 mW of input laser light, and a 1.0 mm thick laser medium (Nd doping amount of 2% was used).
(Composed of YVO 4 ) of which the efficiency was reduced.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】固体レーザー装置にお
いて、発振したレーザー光の縦モードスペクトルを単一
化する方法には(1) 共振器長を1mm以下に短くす
る、(2) 出力ミラー507の曲率を無限大にする、
(3) レーザー媒体504の厚みを薄くする、などが
考えられる。
In the solid-state laser device, the method of unifying the longitudinal mode spectrum of the oscillated laser light is (1) shortening the cavity length to 1 mm or less, (2) using the output mirror 507. Make the curvature infinite,
(3) It is conceivable to reduce the thickness of the laser medium 504.

【0011】しかし、図5に概略構成図を示した従来の
固体レーザー装置においては、レーザー媒体504と出
力ミラー507との距離(共振器長)は、非線形光学材
料からなる波長変換装置508が共振器内部に存在する
ため、1mm以下にすることは不可能である。一方、出
力ミラー507の曲率を無限大にすると、曲率が50m
m程度の出力ミラーを用いた共振器の場合よりも光の閉
じこめが弱く、効率が低くなってしまう。
However, in the conventional solid-state laser device whose schematic configuration is shown in FIG. 5, the distance (resonator length) between the laser medium 504 and the output mirror 507 causes the wavelength conversion device 508 made of a non-linear optical material to resonate. Since it exists inside the container, it is impossible to make it less than 1 mm. On the other hand, if the output mirror 507 has an infinite curvature, the curvature will be 50 m.
Light confinement is weaker and efficiency is lower than in the case of a resonator using an output mirror of about m.

【0012】また、レーザー媒体504の厚みを薄くし
て縦モードの単一化を図ろうとすると、2%程度の少な
いNdドープ量では、効率が低くなってしまう。本発明
の目的は、発振したレーザー光の縦モードスペクトルを
単一とし、かつ高効率発振または高効率波長変換を実現
することができる固体レーザー装置を提供することであ
る。
Further, if the thickness of the laser medium 504 is reduced to unify the longitudinal mode, the efficiency becomes low with a small Nd doping amount of about 2%. An object of the present invention is to provide a solid-state laser device capable of realizing a single longitudinal mode spectrum of oscillated laser light and realizing highly efficient oscillation or highly efficient wavelength conversion.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の固体レー
ザー装置は、励起用半導体レーザーと、希土類元素が少
なくとも3重量%ドープされた無機光学活性物質からな
る厚みが0.5mm以下のレーザー媒体と出力ミラーと
からなる共振器と、励起用半導体レーザーからの出射光
をレーザー媒体の端面へ導く結合光学系とを備えてい
る。
A solid-state laser device according to claim 1 is a laser medium having an excitation semiconductor laser and an inorganic optically active substance doped with at least 3% by weight of a rare earth element and having a thickness of 0.5 mm or less. A resonator including an output mirror and an output mirror, and a coupling optical system that guides the light emitted from the excitation semiconductor laser to the end face of the laser medium.

【0014】請求項2記載の固体レーザー装置は、励起
用半導体レーザーと、希土類元素が少なくとも3重量%
ドープされた無機光学活性物質からなる厚みが0.5m
m以下のレーザー媒体と出力ミラーとからなる共振器
と、励起用半導体レーザーからの出射光をレーザー媒体
の端面へ導く結合光学系とを備え、共振器が非線形光学
材料からなる波長変換装置を有している。
According to a second aspect of the solid-state laser device, the semiconductor laser for excitation and the rare earth element are at least 3% by weight.
0.5m thick made of doped inorganic optically active substance
A wavelength conversion device having a resonator composed of a laser medium of m or less and an output mirror, a coupling optical system for guiding light emitted from a semiconductor laser for excitation to an end face of the laser medium, and a resonator made of a non-linear optical material. is doing.

【0015】請求項3記載の固体レーザー装置は、請求
項1または請求項2における無機光学活性物質をYVO
4 としている。請求項4記載の固体レーザー装置は、請
求項1または請求項2における希土類元素をNdまたは
Ndを主体とするものとしている。請求項5記載の固体
レーザー装置は、請求項1または請求項2記載における
無機光学活性物質をYVO4 とし、希土類元素をNdと
している。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a solid-state laser device in which the inorganic optically active substance according to the first or second aspect is YVO.
4 In the solid-state laser device according to claim 4, the rare earth element according to claim 1 or 2 is mainly composed of Nd or Nd. According to a fifth aspect of the solid-state laser device, the inorganic optically active substance according to the first or second aspect is YVO 4 , and the rare earth element is Nd.

【0016】[0016]

【作用】この発明の構成によれば、NdまたはNdを主
体とする希土類元素をドープしたYVO4 等の無機光学
活性物質からなるレーザー媒体の厚みを0.5mm以下
にすることで、曲率をもつ出力ミラーにしても縦モード
が単一モードの発振を実現できる。このため、高効率で
安定なレーザー光が得られる。また、希土類元素のドー
プ量を3重量%以上にすることで吸収長を短くでき、さ
らに高効率発振を可能とする。
According to the construction of the present invention, the laser medium made of an inorganic optically active substance such as YVO 4 doped with Nd or a rare earth element mainly composed of Nd has a curvature of 0.5 mm or less. Even in the output mirror, the vertical mode can realize single mode oscillation. Therefore, highly efficient and stable laser light can be obtained. Further, by setting the doping amount of the rare earth element to 3% by weight or more, the absorption length can be shortened, and higher efficiency oscillation can be realized.

【0017】また、共振器内に波長変換装置を設けるこ
とにより、効率よく高調波光を得ることができ、短波長
光源が実現可能となる。
Further, by providing the wavelength conversion device in the resonator, the harmonic light can be efficiently obtained, and the short wavelength light source can be realized.

【0018】[0018]

【実施例】図1に、短波長光源を構成する半導体レーザ
ー励起の内部共振器型の固体レーザー装置の概略構成図
を示す。図1において、半導体レーザー101から放射
された光は、コリメートレンズ102により平行ビーム
に変換され、フォーカシングレンズ103によりレーザ
ー媒体104に集光される。レーザー媒体104は、Y
VO4 からなる厚み0.5mmの無機光学活性物質(結
晶)にNdを3%ドープしたものである。具体的には、
レーザー媒体104は、母材であるYVO4のイットリ
ウム(Y)を蛍光を発する元素であるNd3+に置換して
ドーピングしたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a semiconductor laser-excited internal cavity type solid-state laser device constituting a short wavelength light source. In FIG. 1, the light emitted from the semiconductor laser 101 is converted into a parallel beam by the collimator lens 102, and focused on the laser medium 104 by the focusing lens 103. The laser medium 104 is Y
A 0.5 mm-thick inorganic optically active substance (crystal) made of VO 4 was doped with 3% of Nd. In particular,
The laser medium 104 is formed by substituting the yttrium (Y) of YVO 4 which is the base material with Nd 3+ which is an element that emits fluorescence.

【0019】レーザー媒体104の端面105には、半
導体レーザー101の波長(809nm) に対し無反射
(AR)コートを施すとともに、発振波長(1.064
μm)および高調波の波長(532nm) に対し高反射
(HR)コートを施している。また、レーザー媒体10
4の端面106には、波長1.064μmおよび波長5
32nmに対しARコートを施している。
The end face 105 of the laser medium 104 is coated with an antireflection (AR) coating for the wavelength (809 nm) of the semiconductor laser 101, and the oscillation wavelength (1.064).
μm) and the wavelength of the higher harmonic wave (532 nm) are coated with a high reflection (HR). Also, the laser medium 10
4 has a wavelength of 1.064 μm and a wavelength of 5
AR coating is applied to 32 nm.

【0020】曲率50mmの球面の出力ミラー107に
は、波長1.064μmに対しHRコートを施してあ
り、出力ミラー107とレーザー媒体104の端面10
5とで基本波1.064μmの共振器を構成している。
共振器長は10mmである。そして、共振器内部に挿入
された非線形光学材料KTP(KTiOPO4 )からな
る波長変換装置108で波長変換された高調波(0.5
32μm)が出力ミラー107から得られる。
The spherical output mirror 107 having a curvature of 50 mm is HR coated for a wavelength of 1.064 μm, and the output mirror 107 and the end face 10 of the laser medium 104 are provided.
5 and 5 constitute a resonator having a fundamental wave of 1.064 μm.
The resonator length is 10 mm. Then, the harmonics (0.5%) wavelength-converted by the wavelength conversion device 108 made of the nonlinear optical material KTP (KTiOPO 4 ) inserted in the resonator are used.
32 μm) is obtained from the output mirror 107.

【0021】実効的に、半導体レーザー101からレー
ザー媒体104に入射した50mWのレーザー出力光に
対し、出力ミラー107を通して10mWの高調波が得
られた。図2はレーザー媒体104へ入射するレーザー
出力光に対して得られた高調波出力を表している。比較
のため、Ndを2%ドープした厚み0.5mmのYVO
4 を用いたときの発振特性も図2に示す。
Effectively, for the laser output light of 50 mW incident on the laser medium 104 from the semiconductor laser 101, a harmonic wave of 10 mW was obtained through the output mirror 107. FIG. 2 shows the harmonic output obtained for the laser output light incident on the laser medium 104. For comparison, YVO with a thickness of 0.5 mm doped with 2% of Nd
The oscillation characteristics when using 4 are also shown in Fig. 2.

【0022】図2において、曲線A1 はNdを3%ドー
プした厚さ0.5mmの無機光学活性物質(YVO4
からなるレーザー媒体における入射レーザー光出力と高
調波出力との関係を示している。曲線A2 はNdを3%
ドープした厚さ0.3mmの無機光学活性物質(YVO
4 )からなるレーザー媒体における入射レーザー光出力
と高調波出力との関係を示している。曲線A3 はNdを
2%ドープした厚さ0.5mmの無機光学活性物質(Y
VO4 )からなるレーザー媒体における入射レーザー光
出力と高調波出力との関係を示している。
In FIG. 2, a curve A 1 is an inorganic optically active substance (YVO 4 ) doped with 3% of Nd and having a thickness of 0.5 mm.
2 shows the relationship between the incident laser light output and the harmonic output in a laser medium made of. Curve A 2 has 3% Nd
Doped inorganic optically active substance with a thickness of 0.3 mm (YVO
4 ) shows the relationship between the incident laser light output and the harmonic output in the laser medium composed of 4 ). The curve A 3 is a 0.5 mm thick inorganic optically active substance (Y
The relationship between the incident laser light output and the harmonic output in a laser medium made of VO 4 ) is shown.

【0023】本実施例の固体レーザー装置の単一縦モー
ドでの発振効率は、従来のNdを2%ドープした厚み
0.5mmの無機光学活性物質(YVO4 )からなるレ
ーザー媒体と比較して、5倍程度の値が得られた。この
ときの発振の縦モードをファブリ・ペロー・スペクトル
・アナライザで測定した。得られた縦モードスペクトル
を図3に示す。ファブリ・ペロー・スペクトル・アナラ
イザは、フィネス(F)が100で、共振周波数の相互
間隔つまりフリー・スペクトラム・レンジ(FSR・Δ
ν)が300GHzであり、図3はFSRだけ離れた同じ
縦モードスペクトルを表している。
The oscillation efficiency in the single longitudinal mode of the solid-state laser device of this embodiment is higher than that of the conventional laser medium made of inorganic optically active substance (YVO 4 ) doped with 2% of Nd and having a thickness of 0.5 mm. A value of about 5 times was obtained. The longitudinal mode of oscillation at this time was measured with a Fabry-Perot spectrum analyzer. The obtained longitudinal mode spectrum is shown in FIG. The Fabry-Perot spectrum analyzer has a finesse (F) of 100 and a mutual spacing of resonance frequencies, that is, a free spectrum range (FSR · Δ).
ν) is 300 GHz and FIG. 3 shows the same longitudinal mode spectrum separated by FSR.

【0024】図1の概略構成図のような光学系に対し、
縦モードスペクトルは単一化が図れ、高効率な内部共振
器型SHG(第2高調波)光源が得られた。ここで、本
発明の固体レーザー装置について、従来のレーザー装置
と比較してその構成のポイントを以下に説明する。 (1) レーザー媒体の厚みを薄くすることによって縦
モードの単一化を可能にする。
For an optical system as shown in the schematic diagram of FIG.
The longitudinal mode spectrum was unified, and a highly efficient internal cavity type SHG (second harmonic) light source was obtained. Here, the points of the configuration of the solid-state laser device of the present invention will be described below as compared with the conventional laser device. (1) The longitudinal mode can be unified by reducing the thickness of the laser medium.

【0025】(2) レーザー媒体の希土類元素(例え
ばNd)の濃度を上げることによって高効率化を図る。
まず、(1)の理由について、レーザー媒体の厚みと縦
モードスペクトルの関係を示した図4(a)〜(d)を
用いて説明する。いま、共振器内に一様なゲインがある
とする。同図(a)のような強度分布(第1モード)の
定在波のみが存在するとき、反転分布は同図(b)のよ
うになる。このとき、同図(c)のような強度分布を持
つ第2モードに対するゲイン分布は材料が空間的ホール
バーニングを生じるものとすると、同図(d)のように
なる。
(2) To increase the efficiency by increasing the concentration of the rare earth element (eg Nd) in the laser medium.
First, the reason (1) will be described with reference to FIGS. 4A to 4D showing the relationship between the thickness of the laser medium and the longitudinal mode spectrum. Now, it is assumed that the resonator has a uniform gain. When only the standing wave having the intensity distribution (first mode) as shown in FIG. 7A exists, the population inversion becomes as shown in FIG. At this time, assuming that the material causes spatial hole burning, the gain distribution for the second mode having the intensity distribution as shown in FIG. 6C becomes as shown in FIG.

【0026】図4(d)からわかるように、出力ミラー
からの距離を短くする、つまりレーザー媒体の厚みを薄
くすることで第2モードのゲインがなくなり、結果とし
て縦モードの単一化を行える。したがって、吸収長の短
い材料を用いることで第2モードの発振を抑制でき、か
つ高効率な発振が可能となる。つぎに、(2)の理由に
ついて説明する。
As can be seen from FIG. 4D, the gain of the second mode is eliminated by shortening the distance from the output mirror, that is, by reducing the thickness of the laser medium, and as a result, the longitudinal mode can be unified. . Therefore, by using a material having a short absorption length, the second mode oscillation can be suppressed and highly efficient oscillation becomes possible. Next, the reason (2) will be described.

【0027】本実施例で用いたYVO4 のNdドープ量
を変化させたときの波長810nmに対する吸収長(吸
収係数の逆数)を表1に示す。
Table 1 shows the absorption length (reciprocal of absorption coefficient) for a wavelength of 810 nm when the Nd doping amount of YVO 4 used in this example was changed.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】表1から分かるように、Ndのドープ量を
多くすると、つまりNdドープ量が1.1at%(原子
%)より2.0at%の方が、また2.0at%より3.0
at%の方が吸収係数が大きくなって吸収長が短くなる。
このため、Ndドープ量の大きなYVO4 を用いると、
レーザー媒体の厚みを薄くすることによる発振効率の低
下を抑制できる。
As can be seen from Table 1, when the Nd doping amount is increased, that is, the Nd doping amount is 2.0 at% from 1.1 at% (atomic%), and 3.0 from 2.0 at%.
At%, the absorption coefficient becomes larger and the absorption length becomes shorter.
Therefore, if YVO 4 with a large Nd doping amount is used,
It is possible to suppress a decrease in oscillation efficiency caused by reducing the thickness of the laser medium.

【0030】図1の概略構成図で用いた無機光学活性物
質をYVO4 としたレーザー媒体104は、厚みが0.
5mmでNd濃度が3%のレーザー結晶であり、高効率
で縦モードの単一の固体レーザーや短波長光源が実現で
きることが上の説明から理解できる。本実施例ではNd
をドープしたYVO4 からなるレーザー媒体の結晶厚み
を0.5mmとしたが、図4の説明からも分かるよう
に、より薄いレーザー媒体を用いることによって、さら
に安定な縦モードの単一化を図ることができる。例え
ば、厚み0.3mmのときの発振特性を図2において曲
線A2 で示している。50mWの入射レーザー光出力に
対し7mWの高調波出力が得られ、厚み0.5mmのと
きと比べて30%程度発振効率は低下するが、単一縦モ
ードの安定性を考えると0.3mm厚の方が実用的であ
ると思われる。
The laser medium 104 containing YVO 4 as the inorganic optically active substance used in the schematic diagram of FIG.
It can be understood from the above description that a laser crystal having an Nd concentration of 3% at 5 mm can realize a high efficiency single longitudinal mode solid-state laser and a short wavelength light source. In this embodiment, Nd
The crystal thickness of the laser medium made of YVO 4 doped with is 0.5 mm, but as can be seen from the description of FIG. 4, a thinner laser medium is used to further stabilize the unification of the longitudinal modes. be able to. For example, the oscillation characteristic when the thickness is 0.3 mm is shown by the curve A 2 in FIG. A harmonic output of 7 mW is obtained for an incident laser light output of 50 mW, and the oscillation efficiency is reduced by about 30% compared to when the thickness is 0.5 mm, but considering the stability of the single longitudinal mode, it is 0.3 mm thick. Seems to be more practical.

【0031】結晶厚をさらに薄くすると、より安定な単
一モード発振が得られるが、0.1mm以下の結晶厚の
加工は困難であり、発振効率の低下も生じるためあまり
実用的ではない。また、本実施例では、3%のNdをド
ープしたYVO4 をレーザー媒体として用いたが、ドー
プ量を3%以上にすることで、さらに吸収係数を向上さ
せることができるため、高効率で安定な縦モード単一の
固体レーザーや短波長光源の実現が可能となる。
If the crystal thickness is further reduced, more stable single-mode oscillation can be obtained, but it is not practical because it is difficult to process the crystal thickness of 0.1 mm or less and the oscillation efficiency is lowered. Further, in this embodiment, YVO 4 doped with 3% of Nd was used as the laser medium. However, if the doping amount is 3% or more, the absorption coefficient can be further improved, so that it is highly efficient and stable. It is possible to realize a single solid-state laser and a short-wavelength light source with a long vertical mode.

【0032】さらに、本実施例では、レーザー媒体にN
dドープのYVO4 を用いたが、以下の結晶をレーザー
結晶として用いてもよい。つまり、本発明において用い
られるレーザー媒体は、希土類元素の少なくとも1種が
ドープされた無機光学活性物質からなる。無機光学活性
物質としては、固体レーザー装置の分野において従来か
ら知られている種々のものを採用できる。例えば、結晶
では、YAG,LiSrF,LiCaF,YLF,NA
B,KNP,LNP,NYNB,NPP,GGG,Ca
2 ,CaWO4 ,MgF2 を挙げることができ、また
非結晶でガラス等を挙げることができるが、上記したY
VO 4 系の材料が好ましい。
Further, in this embodiment, the laser medium is N
d-doped YVOFourThe following crystals were laser
You may use it as a crystal. That is, used in the present invention
The laser medium used contains at least one rare earth element.
It consists of a doped inorganic optically active substance. Inorganic optical activity
As a substance, is it conventional in the field of solid-state laser devices?
Various known ones can be adopted. For example, crystal
Then, YAG, LiSrF, LiCaF, YLF, NA
B, KNP, LNP, NYNB, NPP, GGG, Ca
F2, CaWOFour, MgF2Can be mentioned
Amorphous, such as glass, can be mentioned, but the above Y
VO FourMaterials of the system are preferred.

【0033】一方、希土類元素としては、イオンの形で
表記すると、Pr3+,Nd3+,Eu 3+,Ho3+,E
3+,Tm3+,Yb3+,Sm2+,Dy2+,Tm2+,U3+
を挙げることができ、レーザー媒体としては、Nd3+
好ましい。なお、特に本実施例とは関係しないが、ドー
パントとしては、Cr3+,Ni2+,Co2+等の鉄族イオ
ンもある。
On the other hand, the rare earth element is in the form of ions.
If written, Pr3+, Nd3+, Eu 3+, Ho3+, E
r3+, Tm3+, Yb3+, Sm2+, Dy2+, Tm2+, U3+
The laser medium is Nd.3+But
preferable. Although not particularly related to this embodiment,
As a punt, Cr3+, Ni2+, Co2+Iron group Io, etc.
There are also

【0034】また、レーザー媒体の構成材料としては、
特に好ましいのは、以下に述べるNbドープYVO4
の無機光学活性物質である。このNbドープYVO4
のレーザー媒体においては、無機光学活性物質として、
YVO4 単独、またはYVO 4 を主成分としそれの10
0重量部あたり前記したような他の無機光学活性物質の
少なくと1種の0.001〜20重量部、好ましくは
0.01〜10重量部との混合体などであってもよい。
As the constituent material of the laser medium,
Particularly preferred is the Nb-doped YVO described below.Foursystem
Is an inorganic optically active substance. This Nb-doped YVOFoursystem
In the laser medium of, as the inorganic optically active substance,
YVOFourAlone or YVO Four10 as its main component
0 parts by weight of the other inorganic optically active substance as described above
0.001 to 20 parts by weight of at least one kind, preferably
It may be a mixture with 0.01 to 10 parts by weight.

【0035】また、ドーパントとして用いる希土類元素
は、Nb単独、またはNbと他の希土類元素の少なくと
も1種との併用であってもよい。併用系の場合、希土類
元素の量は、Nbが100重量部あたり0.001〜2
0重量部、好ましくは0.01〜10重量部とする。な
お、YVO4 は、単独あるいは混合体のいずれで用いら
れるにせよ、YとVとの量比が必ずしも1対1である必
要はない。例えば、Yが1モル当り、Vは0.9〜1.
5モル、好ましくは0.95〜1.2モルの範囲内であ
ればよい。また、NbドープYVO4 系のレーザー媒体
は、通常の結晶育成方法、例えばベルヌーイ法,フロー
ティング法,フラックス法,引き上げ法等により製造す
ることができ、一般的に可及的に結晶度の高いものが好
ましい。現在は、フラックス法あるいは引き上げ法が行
われている。
The rare earth element used as the dopant may be Nb alone, or Nb may be used in combination with at least one other rare earth element. In the case of the combined system, the amount of the rare earth element is 0.001 to 2 per 100 parts by weight of Nb.
It is 0 part by weight, preferably 0.01 to 10 parts by weight. Whether YVO 4 is used alone or in the form of a mixture, the ratio of Y and V does not necessarily have to be 1: 1. For example, V is 0.9 to 1.
It may be in the range of 5 mol, preferably 0.95 to 1.2 mol. The Nb-doped YVO 4 type laser medium can be produced by a normal crystal growing method such as Bernoulli method, floating method, flux method, pulling method, etc., and generally has a crystallinity as high as possible. Is preferred. Currently, the flux method or the pulling method is used.

【0036】NdドープYVO4 は、高度結晶体とは限
らない。また、結晶育成は、Y2 3 (99.999
%)とV2 5 (99.99%)とNd2 3 (99.
999%)とを用いて行うが、育成中にV2 5 が分解
蒸発し易いため、Vのモル比がNd+Yと1:1には完
全になっていない可能性があるが、特に問題はない。レ
ーザー媒体には、レーザーの特性に影響を及ぼさない程
度なら、不純物が含まれていてもよい。
Nd-doped YVOFourIs limited to advanced crystals
No Also, the crystal growth is Y2O 3(99.999
%) And V2OFive(99.99%) and Nd2O3(99.
999%), and V2OFiveIs decomposed
Evaporation is easy, so the molar ratio of V is Nd + Y and 1: 1
It may not be complete, but there is no particular problem. Les
Laser medium, so that it does not affect the characteristics of the laser
In some cases, impurities may be included.

【0037】上で説明したレーザー媒体を用いること
で、単一縦モードの近赤外光や波長変換により他の可視
光(赤色や青色等)を安定に得ることができる。つぎ
に、波長変換装置を構成する波長変換材料としては、本
実施例ではKTP(KTiOPO4 )を用いたが、有機
非線形光学材料や他の無機非線形光学材料、例えば、K
N(KNbO3 ),KAP(KAsOPO4 ),BB
O,LBOや、バルク型の分極反転素子(LiNb
3 ,LiTaO3 等)を使用することもできる。
By using the laser medium described above, it is possible to stably obtain near-infrared light in a single longitudinal mode and other visible light (red, blue, etc.) by wavelength conversion. Next, although KTP (KTiOPO 4 ) was used as the wavelength conversion material constituting the wavelength conversion device in this embodiment, organic nonlinear optical materials and other inorganic nonlinear optical materials such as K
N (KNbO 3 ), KAP (KAsOPO 4 ), BB
O, LBO, and bulk type polarization inversion element (LiNb
O 3, LiTaO 3, etc.) may be used.

【0038】また、上記実施例では、波長変換装置を共
振器内に挿入して高調波変換を行うものを挙げたが、波
長変換装置を有していない固体レーザー装置にも本願発
明を適用することにより、波長変換は行われないが、発
振したレーザー光の縦モードスペクトルを単一とし、か
つ高効率発振を可能とする効果が得られる。
In the above embodiment, the wavelength conversion device is inserted in the resonator to perform the harmonic conversion. However, the present invention is also applied to a solid-state laser device having no wavelength conversion device. As a result, wavelength conversion is not performed, but it is possible to obtain the effect that the longitudinal mode spectrum of the oscillated laser light is made single and highly efficient oscillation is possible.

【0039】[0039]

【発明の効果】この発明の固体レーザー装置によれば、
無機光学活性物質にドープする希土類元素を3重量%以
上とし、かつ希土類元素をドープした無機光学活性物質
からなるレーザー媒体の厚みを0.5mm以下としたの
で、高効率でかつ縦モードスペクトルが単一である発振
が可能となり、高効率で安定なレーザー光を得ることが
でき、光情報処理分野や光応用計測制御分野で必要とさ
れる低ノイズの安定な光源を実現することができる。
According to the solid-state laser device of the present invention,
Since the rare earth element doped into the inorganic optically active substance is set to 3% by weight or more and the thickness of the laser medium made of the inorganic optically active substance doped to the rare earth element is set to 0.5 mm or less, high efficiency and a long longitudinal mode spectrum are obtained. It is possible to obtain a stable laser beam with high efficiency and to realize a stable light source with low noise required in the fields of optical information processing and optical measurement control.

【0040】また、共振器内に波長変換装置を有するも
のでは、効率よく波長変換を行って高調波を得ることが
でき、短波長光源を容易に得ることができる。
Further, in the case where the resonator has the wavelength conversion device, the wavelength can be efficiently converted to obtain the harmonics, and the short wavelength light source can be easily obtained.

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

【図1】この発明の一実施例の固体レーザー装置の構成
を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a solid-state laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施例における入射レーザー光強度と高調波出
力強度との関係を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the incident laser light intensity and the harmonic output intensity in the example.

【図3】実施例におけるレーザー発振の縦モードスペク
トルを示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a longitudinal mode spectrum of laser oscillation in an example.

【図4】実施例におけるレーザー媒体の厚みと縦モード
スペクトルの関係を示す特性である。
FIG. 4 is a characteristic showing the relationship between the thickness of the laser medium and the longitudinal mode spectrum in the example.

【図5】従来例の固体レーザー装置の構成を示す概略図
である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional solid-state laser device.

【図6】従来例におけるレーザー発振の縦モードスペク
トルを示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a longitudinal mode spectrum of laser oscillation in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 半導体レーザー 102 コリメートレンズ 103 フォーカシングレンズ 104 レーザー媒体 105 端面 106 端面 107 出力ミラー 108 波長変換装置 101 Semiconductor Laser 102 Collimating Lens 103 Focusing Lens 104 Laser Medium 105 End Face 106 End Face 107 Output Mirror 108 Wavelength Converter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 浩一 兵庫県尼崎市東向島西之町8番地 三菱電 線工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Koichi Taniguchi 8 Nishinomachi, Higashimukaijima, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Electric Wire & Cable Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 励起用半導体レーザーと、希土類元素が
少なくとも3重量%ドープされた無機光学活性物質から
なる厚みが0.5mm以下のレーザー媒体と出力ミラー
とからなる共振器と、前記励起用半導体レーザーからの
出射光を前記レーザー媒体の端面へ導く結合光学系とを
備えた固体レーザー装置。
1. A pumping semiconductor laser, a resonator made of an inorganic optically active substance doped with at least 3% by weight of a rare earth element and having a thickness of 0.5 mm or less, and an output mirror, and the pumping semiconductor. A solid-state laser device comprising: a coupling optical system for guiding light emitted from a laser to an end face of the laser medium.
【請求項2】 励起用半導体レーザーと、希土類元素が
少なくとも3重量%ドープされた無機光学活性物質から
なる厚みが0.5mm以下のレーザー媒体と出力ミラー
とからなる共振器と、前記励起用半導体レーザーからの
出射光を前記レーザー媒体の端面へ導く結合光学系とを
備え、前記共振器が非線形光学材料からなる波長変換装
置を有する固体レーザー装置。
2. A pumping semiconductor laser, a resonator made of an inorganic optically active substance doped with at least 3% by weight of a rare earth element and having a thickness of 0.5 mm or less, and an output mirror, and the pumping semiconductor. A solid-state laser device comprising: a coupling optical system for guiding light emitted from a laser to an end face of the laser medium, and a wavelength conversion device in which the resonator is made of a non-linear optical material.
【請求項3】 無機光学活性物質がYVO4 である請求
項1または請求項2記載の固体レーザー装置。
3. The solid-state laser device according to claim 1, wherein the inorganic optically active substance is YVO 4 .
【請求項4】 希土類元素がNdまたはNdを主体とす
るものである請求項1または請求項2記載の固体レーザ
ー装置。
4. The solid-state laser device according to claim 1, wherein the rare earth element is mainly composed of Nd or Nd.
【請求項5】 無機光学活性物質がYVO4 であり、希
土類元素がNdである請求項1または請求項2記載の固
体レーザー装置。
5. The solid-state laser device according to claim 1 or 2, wherein the inorganic optically active substance is YVO 4 and the rare earth element is Nd.
JP04241767A 1992-09-10 1992-09-10 Solid laser equipment Expired - Lifetime JP3091329B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04241767A JP3091329B2 (en) 1992-09-10 1992-09-10 Solid laser equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04241767A JP3091329B2 (en) 1992-09-10 1992-09-10 Solid laser equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0697563A true JPH0697563A (en) 1994-04-08
JP3091329B2 JP3091329B2 (en) 2000-09-25

Family

ID=17079227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04241767A Expired - Lifetime JP3091329B2 (en) 1992-09-10 1992-09-10 Solid laser equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3091329B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008016698A (en) * 2006-07-07 2008-01-24 Sony Corp Laser light source system, and method of controlling laser light source
US7769060B1 (en) 2005-09-14 2010-08-03 Panasonic Corporation Laser light source, and display device using the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102586346B1 (en) * 2021-11-01 2023-10-10 주식회사 나노텍세라믹스 Buoyancy aid

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7769060B1 (en) 2005-09-14 2010-08-03 Panasonic Corporation Laser light source, and display device using the same
JP2008016698A (en) * 2006-07-07 2008-01-24 Sony Corp Laser light source system, and method of controlling laser light source

Also Published As

Publication number Publication date
JP3091329B2 (en) 2000-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2657525B2 (en) Method and apparatus for generating coherent light radiation in a cavity by light mixing
JP2707122B2 (en) Method and apparatus for generating coherent light radiation by light mixing
EP0398570B1 (en) Frequency conversion of optical radiation
US4965803A (en) Room-temperature, laser diode-pumped, q-switched, 2 micron, thulium-doped, solid state laser
US5123026A (en) Frequency-doubled, diode-pumped ytterbium laser
JP2004504732A (en) Stable solid-state Raman laser and method of operating the same
US5237578A (en) Solid-state laser device capable of producing an outgoing laser beam having a narrower spectral band width
US6816532B2 (en) Laser-diode-excited laser apparatus, fiber laser apparatus, and fiber laser amplifier in which laser medium doped with one of ho3+, sm3+, eu3+, dy3+, er3+, and tb3+is excited with gan-based compound laser diode
JP2010026027A (en) Ultraviolet laser device
Burkley et al. Yb fiber amplifier at 972.5 nm with frequency quadrupling to 243.1 nm
WO2003052891A2 (en) Diode-pumped visible wavelength alkali laser
US7116687B2 (en) High repetition rate passively Q-switched laser for blue laser based on interactions in fiber
US7362783B2 (en) Optical frequency mixing
US6404785B1 (en) Solid state modulated ultraviolet laser
JP3091329B2 (en) Solid laser equipment
US5388112A (en) Diode-pumped, continuously tunable, 2.3 micron CW laser
Lin Doubled jeopardy: the blue-green race's new players
US6370172B1 (en) Non-exothermic quasi-two level laser
CN109742646B (en) A kind of device inhibiting the optical parametric oscillator relaxation oscillation of intracavity pump continuous wave
Chen Influence of KTP length on the performance intracavity frequency doubled diode-pumped Nd: YVO 4 lasers
US5418808A (en) Solid state laser
JP2003258341A (en) Linear polarized fiber laser and second harmonic output resonator structure
JP2663197B2 (en) Laser diode pumped solid state laser
Huber Visible cw solid-state lasers
WO1997021259A1 (en) Laser resonator, laser device, device applying laser, and method for oscillation of laser beam

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090721

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090721

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100721

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110721

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110721

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120721

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130721

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130721

Year of fee payment: 13