JPH07235721A - レーザー装置 - Google Patents
レーザー装置Info
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- JPH07235721A JPH07235721A JP2534594A JP2534594A JPH07235721A JP H07235721 A JPH07235721 A JP H07235721A JP 2534594 A JP2534594 A JP 2534594A JP 2534594 A JP2534594 A JP 2534594A JP H07235721 A JPH07235721 A JP H07235721A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高出力で安定した単一縦モードの第二高調波
を発生し得る装置を提供すること。 【構成】 本発明によるレーザー装置は、半導体レーザ
ー励起固体レーザー装置であり、インジェクションシー
ダーとしてはたらく固体レーザー結晶７と増幅器として
はたらく固体レーザー結晶８とを備えることによって複
合共振器を構成し、単一縦モード発振の安定した緑レー
ザー出力を得られるようになっている。
を発生し得る装置を提供すること。 【構成】 本発明によるレーザー装置は、半導体レーザ
ー励起固体レーザー装置であり、インジェクションシー
ダーとしてはたらく固体レーザー結晶７と増幅器として
はたらく固体レーザー結晶８とを備えることによって複
合共振器を構成し、単一縦モード発振の安定した緑レー
ザー出力を得られるようになっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、安定した第二高調波出
力を得ることができるようにしたレーザー装置に関する
ものである。
力を得ることができるようにしたレーザー装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザー励起固体レーザーは、励
起の際の発熱が小さいのでビーム品質が良く、非線形光
学結晶を共振器内に挿入することにより、容易に第二高
調波を得ることができる。この場合、高出力を得るため
に励起入力を大きくしていくと、基本波は複数の縦モー
ドで発振を始める。そして、第二高調波出力は、複数の
縦モード間のカップリングによる和周波発生等の影響に
より出力の変動が大きくなり、高い安定度を要求される
情報の書き込み、読み出しの光源には用いることができ
なかった。
起の際の発熱が小さいのでビーム品質が良く、非線形光
学結晶を共振器内に挿入することにより、容易に第二高
調波を得ることができる。この場合、高出力を得るため
に励起入力を大きくしていくと、基本波は複数の縦モー
ドで発振を始める。そして、第二高調波出力は、複数の
縦モード間のカップリングによる和周波発生等の影響に
より出力の変動が大きくなり、高い安定度を要求される
情報の書き込み、読み出しの光源には用いることができ
なかった。
【０００３】第二高調波の出力変動を抑える手段として
は、共振器内に四分の一波長板を挿入することにより、
基本波を互いに直交する偏光で発振させ、基本波どうし
のカップリングを抑える方法〔参考文献：T. Bear, J.
Opt. Soc. Am., B3-1175(1986)及びM. Oka & S. Kubot
a, Opt. Lett., 13-805(1988)〕や、励起にビーム品質
の良い単一縦モードで発振する半導体レーザーを用いる
ことにより、基本波を単一縦モードで発振させる方法が
提案されている。
は、共振器内に四分の一波長板を挿入することにより、
基本波を互いに直交する偏光で発振させ、基本波どうし
のカップリングを抑える方法〔参考文献：T. Bear, J.
Opt. Soc. Am., B3-1175(1986)及びM. Oka & S. Kubot
a, Opt. Lett., 13-805(1988)〕や、励起にビーム品質
の良い単一縦モードで発振する半導体レーザーを用いる
ことにより、基本波を単一縦モードで発振させる方法が
提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の方法は、回転機能を備えたホルダーに高価な四分の
一波長板を装着して、共振器内に挿入する必要がある。
又、四分の一波長板を挿入することにより、反射損失が
生じ、高効率に第二高調波が得られなかった。又、上記
後者の方法では、ビーム品質の良い単一縦モードで発振
する半導体レーザーは出力が低く、高出力の第二高調波
を得ることはできない。
者の方法は、回転機能を備えたホルダーに高価な四分の
一波長板を装着して、共振器内に挿入する必要がある。
又、四分の一波長板を挿入することにより、反射損失が
生じ、高効率に第二高調波が得られなかった。又、上記
後者の方法では、ビーム品質の良い単一縦モードで発振
する半導体レーザーは出力が低く、高出力の第二高調波
を得ることはできない。
【０００５】その解決策として、本願発明者は、非線形
光学結晶とレーザー結晶を夫々独立に適切な温度制御を
行い、共振器内に光学素子を追加することなく、出力変
動を減少させる方法を提案した（特願平４−３０６９４
４号）。しかしながら、基本波は複数の縦モードで発振
するので、モード競合，モードホップにより突発的にス
パイク状のノイズが発生することがあった。又、高精度
のレーザー干渉計の光源や周波数ロッキングの基準等に
用いる場合、単一縦モード発振のレーザーが不可欠であ
る。
光学結晶とレーザー結晶を夫々独立に適切な温度制御を
行い、共振器内に光学素子を追加することなく、出力変
動を減少させる方法を提案した（特願平４−３０６９４
４号）。しかしながら、基本波は複数の縦モードで発振
するので、モード競合，モードホップにより突発的にス
パイク状のノイズが発生することがあった。又、高精度
のレーザー干渉計の光源や周波数ロッキングの基準等に
用いる場合、単一縦モード発振のレーザーが不可欠であ
る。
【０００６】本発明は、上記のような従来技術の有する
問題点に鑑みなされたもので、高出力で安定した単一縦
モードの第二高調波を発生し得るレーザー装置を提供す
ることを目的としている。
問題点に鑑みなされたもので、高出力で安定した単一縦
モードの第二高調波を発生し得るレーザー装置を提供す
ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のレーザー装置は、半導体レーザー励起の固
体レーザー装置において、基本波を単一縦モードで発振
させ、共振器内に挿入された非線形光学結晶に温度制御
を行い、前記非線形光学結晶に前記基本波を透過させる
ことにより安定した第二高調波出力を得るようにしたこ
とを特徴としている。
め、本発明のレーザー装置は、半導体レーザー励起の固
体レーザー装置において、基本波を単一縦モードで発振
させ、共振器内に挿入された非線形光学結晶に温度制御
を行い、前記非線形光学結晶に前記基本波を透過させる
ことにより安定した第二高調波出力を得るようにしたこ
とを特徴としている。
【０００８】
【作用】以下、図１に基づき本発明の作用を説明する。
図１は、本発明にかかるレーザー装置であり、特にレー
ザーヘッド部１の構成を示す図である。図中、２は半導
体レーザー、３はサーミスタ、４は半導体レーザー２の
温度を制御するためのペルチェ素子、５は熱を吸収する
ためのヒートシンク、６は円柱状をなす屈折率分布型レ
ンズ（商品名：セルフォックレンズ）、７はインジェク
ションシーダーとしてはたらく固体レーザー結晶（例え
ばNd:YVO 4 ）、８は増幅器としてはたらく固体レーザー
結晶（例えばNd:YVO4 ）である。９はサーミスタ、１０
は固体レーザー結晶７，８の温度を制御するためのペル
チェ素子、１１はヒートシンク、１２は非線形光学結晶
〔例えばKTP(KTiOPO4)〕、１３はサーミスタ、１４は非
線形光学結晶１２の温度を制御するためのペルチェ素
子、１５はヒートシンク、１６は出射ミラーである。上
記の各構成要素のうち、半導体レーザー２、セルフォッ
クレンズ６、固体レーザー結晶７，８、非線形光学結晶
１２及び出射ミラー１６は、夫々同一の光軸上に配置さ
れている。
図１は、本発明にかかるレーザー装置であり、特にレー
ザーヘッド部１の構成を示す図である。図中、２は半導
体レーザー、３はサーミスタ、４は半導体レーザー２の
温度を制御するためのペルチェ素子、５は熱を吸収する
ためのヒートシンク、６は円柱状をなす屈折率分布型レ
ンズ（商品名：セルフォックレンズ）、７はインジェク
ションシーダーとしてはたらく固体レーザー結晶（例え
ばNd:YVO 4 ）、８は増幅器としてはたらく固体レーザー
結晶（例えばNd:YVO4 ）である。９はサーミスタ、１０
は固体レーザー結晶７，８の温度を制御するためのペル
チェ素子、１１はヒートシンク、１２は非線形光学結晶
〔例えばKTP(KTiOPO4)〕、１３はサーミスタ、１４は非
線形光学結晶１２の温度を制御するためのペルチェ素
子、１５はヒートシンク、１６は出射ミラーである。上
記の各構成要素のうち、半導体レーザー２、セルフォッ
クレンズ６、固体レーザー結晶７，８、非線形光学結晶
１２及び出射ミラー１６は、夫々同一の光軸上に配置さ
れている。
【０００９】次に、図１に示した装置を用いて、定常状
態における第二高調波の発生について説明する。半導体
レーザー２から射出された励起光は、セルフォックレン
ズ６により集光されて固体レーザー結晶７に入射し、そ
の入射光の一部が吸収される。固体レーザー結晶７に吸
収されずに透過した励起光は、固体レーザー結晶８に入
射し、その大部分が吸収される。半導体レーザー２は、
固体レーザー結晶７，８の吸収波長に一致するようにペ
ルチェ素子４により温度制御が行われる。固体レーザー
結晶７の半導体レーザー２側の端面には、励起光０．８
１μｍに対して高透過であり、基本波１．０６μｍと第
二高調波０．５３μｍに対して高反射となるコーティン
グが施されている。又、固体レーザー結晶７の出射ミラ
ー１６側の端面には、励起光に対して高透過であり、基
本波に対して９５％以上の反射率を有するコーティング
が施されている。固体レーザー結晶８には、励起光と基
本波に対して高透過のコーティングがその両端面に施さ
れている。非線形光学結晶１２の両端面には、基本波と
第二高周波に対して高透過コーティングが施されてい
る。出射ミラー１６の凹面には、基本波に対して高反
射、第二高調波に対しては高透過になるコーティングが
施されている。
態における第二高調波の発生について説明する。半導体
レーザー２から射出された励起光は、セルフォックレン
ズ６により集光されて固体レーザー結晶７に入射し、そ
の入射光の一部が吸収される。固体レーザー結晶７に吸
収されずに透過した励起光は、固体レーザー結晶８に入
射し、その大部分が吸収される。半導体レーザー２は、
固体レーザー結晶７，８の吸収波長に一致するようにペ
ルチェ素子４により温度制御が行われる。固体レーザー
結晶７の半導体レーザー２側の端面には、励起光０．８
１μｍに対して高透過であり、基本波１．０６μｍと第
二高調波０．５３μｍに対して高反射となるコーティン
グが施されている。又、固体レーザー結晶７の出射ミラ
ー１６側の端面には、励起光に対して高透過であり、基
本波に対して９５％以上の反射率を有するコーティング
が施されている。固体レーザー結晶８には、励起光と基
本波に対して高透過のコーティングがその両端面に施さ
れている。非線形光学結晶１２の両端面には、基本波と
第二高周波に対して高透過コーティングが施されてい
る。出射ミラー１６の凹面には、基本波に対して高反
射、第二高調波に対しては高透過になるコーティングが
施されている。
【００１０】固体レーザー結晶７の二つの端面と出射ミ
ラー１６の凹面とにより、基本波に対する複合共振器が
構成されている。固体レーザー結晶７の両端面は、平行
度よく研磨され、基本波に対してエタロンとして作用す
るように前記厚さが決められている。固体レーザー結晶
７の両端面により構成される副共振器の発振周波数の間
隔は、前記結晶の厚さをｌ，屈折率をｎ，光束をｃとす
れば、ｃ／２ｎｌと表される。固体レーザー結晶７とし
てNd:YVO4 を用いる場合、単一縦モードで発振させるた
めには、前記結晶の厚さｌを０．３ｍｍ以下とすればよ
い。この副共振器で発振する単一縦モードのレーザー光
が固体レーザー結晶８で増幅され、複合共振器として単
一縦モードのレーザー発振が行われ、基本波を発生す
る。
ラー１６の凹面とにより、基本波に対する複合共振器が
構成されている。固体レーザー結晶７の両端面は、平行
度よく研磨され、基本波に対してエタロンとして作用す
るように前記厚さが決められている。固体レーザー結晶
７の両端面により構成される副共振器の発振周波数の間
隔は、前記結晶の厚さをｌ，屈折率をｎ，光束をｃとす
れば、ｃ／２ｎｌと表される。固体レーザー結晶７とし
てNd:YVO4 を用いる場合、単一縦モードで発振させるた
めには、前記結晶の厚さｌを０．３ｍｍ以下とすればよ
い。この副共振器で発振する単一縦モードのレーザー光
が固体レーザー結晶８で増幅され、複合共振器として単
一縦モードのレーザー発振が行われ、基本波を発生す
る。
【００１１】この基本波が、共振器内に備えられた非線
形光学結晶１２により第二高調波に変換される。固体レ
ーザー結晶７，８から夫々直線偏光で発振した基本波
は、非線形光学結晶１２の二つの光学軸Ｏ，Ｅ方向に分
解され、夫々の位相速度で進み、Ｅ方向に直線偏光した
第二高調波を発生する。基本波は、非線形光学結晶１２
を透過することにより位相差を生じ、一般に楕円偏光に
なる。非線形光学結晶１２の長さをＬ、光学軸Ｏ，Ｅ方
向の屈折率を夫々ｎo ，ｎe 、真空中の基本波の波長を
λとすれば、位相差δは下記の式（１）により与えられ
るる。 δ＝（２π／λ）（ｎe −ｎo ）Ｌ ・・・・（１） 屈折率ｎo ，ｎe と非線形光学結晶１２の長さＬは、温
度の関数である。従って、非線形光学結晶１２に対して
式（１）により決定される適切な温度制御を行うことに
より、一回の透過で基本波に生じる位相差δをπの整数
倍にすることができる。このとき基本波は、非線形光学
結晶１２を往復後も偏光状態は変化しない。この条件が
満たされるとき、基本波の第二高調波への変換効率が最
大となる。複合共振器内には単一縦モードの基本波のみ
存在しているので、非線形光学結晶１２の非線形光学効
果によるモードカップリングに起因するノイズ，出力変
動を生じることがなく、よって、第二高調波出力は安定
する。固体レーザー結晶７，８の温度は、基本波の出力
が最大となるように設定される。
形光学結晶１２により第二高調波に変換される。固体レ
ーザー結晶７，８から夫々直線偏光で発振した基本波
は、非線形光学結晶１２の二つの光学軸Ｏ，Ｅ方向に分
解され、夫々の位相速度で進み、Ｅ方向に直線偏光した
第二高調波を発生する。基本波は、非線形光学結晶１２
を透過することにより位相差を生じ、一般に楕円偏光に
なる。非線形光学結晶１２の長さをＬ、光学軸Ｏ，Ｅ方
向の屈折率を夫々ｎo ，ｎe 、真空中の基本波の波長を
λとすれば、位相差δは下記の式（１）により与えられ
るる。 δ＝（２π／λ）（ｎe −ｎo ）Ｌ ・・・・（１） 屈折率ｎo ，ｎe と非線形光学結晶１２の長さＬは、温
度の関数である。従って、非線形光学結晶１２に対して
式（１）により決定される適切な温度制御を行うことに
より、一回の透過で基本波に生じる位相差δをπの整数
倍にすることができる。このとき基本波は、非線形光学
結晶１２を往復後も偏光状態は変化しない。この条件が
満たされるとき、基本波の第二高調波への変換効率が最
大となる。複合共振器内には単一縦モードの基本波のみ
存在しているので、非線形光学結晶１２の非線形光学効
果によるモードカップリングに起因するノイズ，出力変
動を生じることがなく、よって、第二高調波出力は安定
する。固体レーザー結晶７，８の温度は、基本波の出力
が最大となるように設定される。
【００１２】
【実施例】固体レーザー結晶７として光軸方向の厚さ
０．３ｍｍ，横２ｍｍ，縦２ｍｍのNd:YVO4 結晶、固体
レーザー結晶８として光軸方向の厚さ１ｍｍ，横２ｍ
ｍ，縦２ｍｍのNd:YVO4 結晶、非線形光学結晶１２とし
て光軸方向の厚さ５ｍｍ，横２ｍｍ，縦２ｍｍのＫＴＰ
結晶を用いた。又、温度制御にはペルチェ素子を用い
た。図２に、Nd:YVO4 結晶の温度を３０．２℃、ＫＴＰ
結晶の温度を２１．５℃に保ったときの第二高調波であ
る波長０．５３μｍの緑レーザー出力の時間変化のグラ
フを示す。本発明の装置作動後、約５分で第二高調波出
力が安定したことを確認できた。
０．３ｍｍ，横２ｍｍ，縦２ｍｍのNd:YVO4 結晶、固体
レーザー結晶８として光軸方向の厚さ１ｍｍ，横２ｍ
ｍ，縦２ｍｍのNd:YVO4 結晶、非線形光学結晶１２とし
て光軸方向の厚さ５ｍｍ，横２ｍｍ，縦２ｍｍのＫＴＰ
結晶を用いた。又、温度制御にはペルチェ素子を用い
た。図２に、Nd:YVO4 結晶の温度を３０．２℃、ＫＴＰ
結晶の温度を２１．５℃に保ったときの第二高調波であ
る波長０．５３μｍの緑レーザー出力の時間変化のグラ
フを示す。本発明の装置作動後、約５分で第二高調波出
力が安定したことを確認できた。
【００１３】
【発明の効果】上述のように、本発明によるレーザー装
置は、インジェクションシーダーと増幅器を兼ね備えた
複合共振器を用いることにより、装置全体をコンパクト
に構成でき、且つ、安定した単一縦モード発振の緑レー
ザー出力を得ることができるという利点を有する。
置は、インジェクションシーダーと増幅器を兼ね備えた
複合共振器を用いることにより、装置全体をコンパクト
に構成でき、且つ、安定した単一縦モード発振の緑レー
ザー出力を得ることができるという利点を有する。
【図１】本発明にかかるレーザー装置の構成を示す縦断
面図である。
面図である。
【図２】本発明にかかるレーザー装置の実施例における
第二高調波出力の時間変化を示す図である。
第二高調波出力の時間変化を示す図である。
１ レーザーヘッド部 ２ 半導体レーザー ３，９，１３ サーミスタ ４，１０，１４ ペルチェ素子 ５，１１，１５ ヒートシンク ６ 屈折率分布型レンズ（セルフォックレ
ンズ） ７，８ 固体レーザー結晶 １２ 非線形光学結晶 １６ 出射ミラー
ンズ） ７，８ 固体レーザー結晶 １２ 非線形光学結晶 １６ 出射ミラー
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体レーザー励起の固体レーザー装置
において、基本波を単一縦モードで発振させ、共振器内
に挿入された非線形光学結晶に温度制御を行い、前記非
線形光学結晶に前記基本波を透過させることにより安定
した第二高調波出力を得るようにしたことを特徴とする
レーザー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2534594A JPH07235721A (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | レーザー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2534594A JPH07235721A (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | レーザー装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235721A true JPH07235721A (ja) | 1995-09-05 |
Family
ID=12163301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2534594A Pending JPH07235721A (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | レーザー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07235721A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007015501A1 (ja) * | 2005-08-04 | 2007-02-08 | Yamanashi University | グリーン固体レーザ光の発振方法及び発振装置 |
| JP2008211232A (ja) * | 2008-04-11 | 2008-09-11 | Shimadzu Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1994
- 1994-02-23 JP JP2534594A patent/JPH07235721A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007015501A1 (ja) * | 2005-08-04 | 2007-02-08 | Yamanashi University | グリーン固体レーザ光の発振方法及び発振装置 |
| JPWO2007015501A1 (ja) * | 2005-08-04 | 2009-02-19 | 国立大学法人山梨大学 | グリーン固体レーザ光の発振方法及び発振装置 |
| JP2008211232A (ja) * | 2008-04-11 | 2008-09-11 | Shimadzu Corp | 半導体レーザ装置 |
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