JPH07183606A - レーザ光発生装置 - Google Patents
レーザ光発生装置Info
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- JPH07183606A JPH07183606A JP5346099A JP34609993A JPH07183606A JP H07183606 A JPH07183606 A JP H07183606A JP 5346099 A JP5346099 A JP 5346099A JP 34609993 A JP34609993 A JP 34609993A JP H07183606 A JPH07183606 A JP H07183606A
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Abstract
構成でレーザ出力の平均効率を上げる。 【構成】駆動手段から供給される駆動電流を変調手段に
よつて変調変調し、駆動電流の尖頭出力を高くかつ平均
電流値を小さくし得る。かくして簡易な手段によつて波
長変換効率を向上しかつ消費電力を低くし得る。
Description
し、特に半導体レーザ装置による波長変換の光源レーザ
装置に適用し得る。
SHG(second harmonic generation)効果を得る非線形
光学素子を用い波長 780〜830 〔nm〕の近赤外光より波
長475〜560 〔nm〕の緑色のレーザ光を得るSHGレー
ザ装置がある。SHGレーザ装置は、例えば固体レーザ
を半導体レーザ装置により励起し、出射光をSHG非線
形光学素子を用いて波長変換する。
駆動電流Iに対する出射光の出力特性は図6に示すよう
になる。半導体レーザ装置は駆動電流が閾値電流Ithを
越えるとレーザ発振を開始し、以降出射レーザ光強度P
L は略駆動電流Iに比例して増大する。半導体レーザ装
置の出力強度PL は半導体レーザ装置の駆動電流Iと比
例定数kを用いて次式
により励起される固体レーザの出力強度PC は半導体レ
ーザ装置の出射光の出力強度PL 、固体レーザの励起閾
強度Pthと定数sとを用いて次式
変換され出射されるSHGレーザ装置の出射光強度Pは
次式
代入することにより次式
で図7に示すように、半導体レーザ装置の駆動電力を定
電流IO とすると、半導体レーザ装置の出射強度PO は
次式
TP(チタノリン酸カリウム)等の非線形光学素子を用
いた場合、図8に示すように波長変換された出射光の出
力強度は入射されるレーザ光強度の二乗に比例して増大
する。従つてKTPに入射させる励起用レーザ光強度の
ピークレベルが高い程、波長変換には有利となる。そこ
で、レーザ光出力強度のピークレベルを上げるのに、例
えば固体レーザ共振器内に過飽和吸収体、変換素子等を
配置してQスイツチ又はモードロツクをかける等の手法
が用いられている。
子等を用いてQスイツチ及びモードロツクをするには変
換素子及び高圧電源等の外部部品を取り付けなくてはな
らず、装置全体を小型化するのが困難になる。さらに駆
動回路に高周波対応及び高電圧対応の処置を必要とする
ため、駆動回路の構築に手間がかかる等の問題があつ
た。さらに半導体レーザ装置を連続波電流で駆動した場
合、バツテリの消耗が激しいという問題があつた。
で、簡易な構成でレーザ出力の平均効率を上げ得るレー
ザ光発生装置を提案しようとするものである。
め本発明においては、駆動電流を供給する駆動手段6
と、駆動電流に変調変換を加える変調手段5と、駆動電
流により駆動されレーザ光を出射するレーザ装置7と、
レーザ装置7からの出射光を非線形光学現象により波長
変換する波長変換手段4とを備える。
5によつて変調変換し、駆動電流の尖頭出力を高く、か
つ平均駆動電流値を小さくし得る。かくして簡易な手段
によつて波長変換効率を向上し得、かつ消費電力を低く
し得る。
する。
ザ装置を示し、駆動電源部2より半導体レーザ部3に駆
動電流を供給し半導体レーザ装置を駆動する。半導体レ
ーザ装置から出射される波長 810〔nm〕の近赤外励起光
は波長変換部4に入射され、固体レーザ共振器内の固体
レーザ媒質を励起する。さらに固体レーザからの出射光
を非線形光学素子により波長 532〔nm〕の緑色のレーザ
光に波長変換して出射するようになされている。
C(automatic current control) 駆動回路6をパルス駆
動して半導体レーザ部3にパルス電流IP を供給するよ
うになされている。半導体レーザ部3は半導体レーザ装
置7と集光レンズ8とからなり、パルス電流により半導
体レーザ装置7を駆動する。半導体レーザ装置7の出射
光は集光レンズ8により集光され、波長変換部4へ出射
される。
IP は、図2に示すように、平均電流値IO 、周波数1
〔 kHz〕、周期T、幅τ(ここでT>τ)の矩形波パル
スでなる。このときパルス電流値IP は次式
出射光が、レーザ発振を安定させるための 1/4波長板9
を介して、Nd:YAG(neodymium yttrium alminum gar
net)レーザ媒質10とKTP11により構成される固体
レーザ共振器12に入射される。半導体レーザ装置7か
ら入射される励起光によつてNd:YAGレーザ媒質10
は励起され、波長1.06〔μm 〕のレーザ光を発振する。
このNd:YAGレーザ媒質10からの出射レーザ光はK
TP11により波長 532〔nm〕の緑色の可視光に波長変
換され、固体レーザ共振器12内で増幅され出射され
る。
ら励起用の半導体レーザ部3に平均電流値IO 、周波数
1〔 kHz〕、周期T、幅τの矩形波パルスの駆動電流I
が注入される。ここでパルス電流出力がオンのときSH
Gレーザ装置1の出射強度Pは(7)式の駆動電流Iに
(9)式のパルス電流値IP を代入して次式
ザ装置1の出射強度Pはゼロなので、パルス1周期では
SHGレーザ装置1の平均出射強度PO ´は次式
と、半導体レーザ装置の見かけの電流閾値It がτ/T
倍に小さくなる。この結果、駆動電流IO からSHGレ
ーザ装置の出射出力に変換される割合が増加し、駆動電
流に対する変換効率が向上することになる。さらにSH
Gレーザ装置1を定電流駆動したときの平均出射強度P
O に対して平均出射強度がT/τ倍に大きくなつてい
る。これにより半導体レーザ装置7を駆動する平均電流
IO を連続波駆動する場合に比して低く設定しても駆動
パルス電流のピークレベルを半導体レーザ閾電流Ith以
上に設定すれば、SHGレーザ装置1を駆動することが
できる。かくして、半導体レーザ装置7をパルス駆動し
た場合、連続波駆動したときに比較して消費電力を低減
し得る。
駆動パルス電流のピークレベルを固体レーザの励起閾強
度Pthを十分越える値に設定してパルス駆動することに
より、半導体レーザ発振閾電流Ith以下の平均電流I又
は半導体レーザ発振閾電流Ith以上かつ固体レーザの励
起閾強度Pth以下の出射光強度となるような平均電流I
で半導体レーザ装置7を駆動することができ、これによ
り連続波電流により駆動した場合と比較して平均電流値
を低く設定し得る分、半導体レーザ装置7を駆動するた
めの消費電力を低減し得る。
ザ装置7の駆動電流Iをパルス駆動する際の波形として
矩形波を用いた場合、矩形波の立上がり及び立下がりエ
ツジの部分に含まれる高周波成分中に含まれる緩和発振
周波数fr によつて固体レーザ媒質の応答に緩和発振に
よるリンギングを生じるさせることができる。これによ
り出射出力のピークレベルを上げ、さらに図3(B)に
示すように、変換効率を増すことができる。
ような励起光の周波数に対する固体レーザの応答特性に
おいて、共振器光子寿命τc 、固体レーザ媒質の蛍光寿
命τf 及び固体レーザの発振閾値に対する励起強度の割
合を示す指数rを用いて次式
周波数fr で変調すると、励起される固体レーザ媒質の
応答振幅が最大となり、これにより固体レーザ媒質を最
も高い変換効率で励起することができる。
電流をパルス変調することにより、Qスイツチ等の方法
による場合のような部品点数を必要とせず、また回路に
高周波対応及び高電圧対応等の処置をしなくとも変換効
率を向上させ、かつ低消費電力を実現し得る。
ザ装置を駆動する駆動電流にパルス電流を用いた場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、励起用の半導
体レーザ装置を緩和発振周波数fr で変調するようにし
ても良い。これにより励起される固体レーザ媒質の応答
振幅が最大となり固体レーザ媒質を最も高い変換効率で
励起することができる。
において励起用の半導体レーザ装置をパルス電流又は変
調変換された電流で駆動し、波長変換効率を向上させる
場合について述べたが、これに加えて、モード競合ノイ
ズの発生を利用した方法も考えられる。すなわち固体レ
ーザ共振器内に例えばタイプ2の非線形光学素子を配置
してマルチモードが発生するようにレーザ共振器を設定
する。これにより、図5に示すような和周波混合を介し
たモード競合ノイズを故意に発生させ、出射光の出力ピ
ーク強度を上昇させることができる。これによりKTP
による波長変換効率をさらに上昇させることができる。
またモード競合ノイズを発生させるだけでも波長変換効
率を向上し得る。
するための非線形光学素子として、KTPを用いた例に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、リチウムナヨ
ベ (Li Nb O3)等の非線形光学結晶、さらに人工的に
合成された疑似位相整合材料又は導波路等を用いても良
い。さらにNd:YAG等のレーザ媒質を介さず、半導体
レーザ装置からの出射光を直接非線形光学素子により波
長変換するようにしても良い。
ザ装置の出射光を波長変換する方法としてSHG非線形
光学素子を用いた場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、例えば和周波混合、パラメトリツク発振又は
差周波発生等の非線形光学現象を用いて半導体レーザ装
置の出射光を波長変換するようにしても良い。
ザ装置をパルス電流又は変調された駆動電流により駆動
し、出射光のピークレベルを上げ波長変換効率を向上さ
せた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、レ
ーザ発振に所定閾値を有するレーザ装置をパルス電源等
により駆動して出射光のピークレベルを上げ、波長変換
効率を上げるようにしても良い。
に変調手段を加え駆動電流を変調変換したことにより、
レーザ装置に供給される駆動電流の平均電流値を低く抑
え、かつ尖頭出力がレーザ発振の閾値を越える駆動電流
を得ることができる。これにより非線形光学現象による
波長変換効率を向上し得、かつバツテリ消費の少ない低
消費電力のレーザ光発生装置を実現し得る。
成を示すブロツク図である。
図である。
答を示す特性図である。
図である。
示す特性図である。
特性図である。
ある。
す特性曲線図である。
導体レーザ部、4……発振変換部、5……パルス駆動回
路、6……ACC駆動回路、7……半導体レーザ装置、
8……集光レンズ、9…… 1/4波長板、10……Nd:Y
AGレーザ媒質、11……KTP、12……固体レーザ
共振器。
Claims (4)
- 【請求項1】駆動電流を供給する駆動手段と、 上記駆動電流に変調変換を加える変調手段と、 上記駆動電流により駆動されレーザ光を出射するレーザ
装置と、 上記レーザ装置からの出射光を非線形光学現象により波
長変換する波長変換手段とを具えることを特徴とするレ
ーザ光発生装置。 - 【請求項2】上記レーザ装置は半導体レーザであること
を特徴とする請求項1に記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項3】上記波長変換手段はNd:YAGレーザ媒質
とKTP非線形光学素子とで構成される固体レーザ共振
器であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ光発
生装置。 - 【請求項4】上記変調変換はパルス変調であることを特
徴とする請求項1に記載のレーザ光発生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5346099A JPH07183606A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | レーザ光発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5346099A JPH07183606A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | レーザ光発生装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07183606A true JPH07183606A (ja) | 1995-07-21 |
Family
ID=18381131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5346099A Pending JPH07183606A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | レーザ光発生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07183606A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003518440A (ja) * | 1999-12-28 | 2003-06-10 | ジーエスアイ ルモニクス インコーポレイテッド | 標的材を処理するエネルギー効率に優れたレーザーベースの方法およびシステム |
JP2013021247A (ja) * | 2011-07-14 | 2013-01-31 | Furukawa Fitel (Thailand) Co Ltd | レーザモジュール製造方法 |
-
1993
- 1993-12-21 JP JP5346099A patent/JPH07183606A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003518440A (ja) * | 1999-12-28 | 2003-06-10 | ジーエスアイ ルモニクス インコーポレイテッド | 標的材を処理するエネルギー効率に優れたレーザーベースの方法およびシステム |
JP2013021247A (ja) * | 2011-07-14 | 2013-01-31 | Furukawa Fitel (Thailand) Co Ltd | レーザモジュール製造方法 |
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Legal Events
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