JPH0736073A - Polarized light control solid-state laser - Google Patents
Polarized light control solid-state laserInfo
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- JPH0736073A JPH0736073A JP17903993A JP17903993A JPH0736073A JP H0736073 A JPH0736073 A JP H0736073A JP 17903993 A JP17903993 A JP 17903993A JP 17903993 A JP17903993 A JP 17903993A JP H0736073 A JPH0736073 A JP H0736073A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体レーザ励
起第2高調波発生による小型固体緑色光レーザや、パラ
メトリック増幅用光学共振器や、和周波波長変換素子等
に用いられる、2次非線形性を持つゲイン媒質を用いた
偏光制御固体レーザに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a second-order nonlinearity used, for example, in a compact solid-state green light laser based on semiconductor laser excitation second harmonic generation, an optical resonator for parametric amplification, a sum frequency wavelength conversion element, and the like. A polarization-controlled solid-state laser using a gain medium having
【0002】[0002]
【従来の技術】第5図は、従来の、ネオジウムと酸化マ
グネシウムを添加したニオブ酸リチウム(Nd:Mg
O:LiNbO3)を用いた第2高調波発生波長変換機
能を持つ偏光制御固体レーザの概略構成を示すブロック
図である。2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a conventional lithium niobate (Nd: Mg) doped with neodymium and magnesium oxide.
O: LiNbO 3) is a block diagram showing the schematic configuration of the polarization control solid state laser having a second harmonic generation wavelength conversion function using.
【0003】第5図において、2,5は励起レーザ光
(波長813nm)とレーザ発振光の第2高調波(波長
546.5nm)を透過し、レーザ発振光(波長109
3nm)を反射するダイクロイック・ミラーである。3
はa軸がレーザ発振光の空間分布の中心軸に一致し、両
端を光学研磨したネオジウムと酸化マグネシウムを添加
したニオブ酸リチウム(Nd:MgO:LiNbO3)
単結晶である。In FIG. 5, reference numerals 2 and 5 allow the pump laser light (wavelength 813 nm) and the second harmonic (wavelength 546.5 nm) of the laser oscillation light to pass through, and the laser oscillation light (wavelength 109).
It is a dichroic mirror that reflects 3 nm). Three
Indicates that the a-axis coincides with the central axis of the spatial distribution of the laser oscillation light, and both ends are optically polished and have neodymium and magnesium oxide added lithium niobate (Nd: MgO: LiNbO 3 ).
It is a single crystal.
【0004】4は常光のレーザ発振光を完全に透過する
よう調整したブリュースター板である。Reference numeral 4 is a Brewster plate adjusted to completely transmit ordinary laser oscillation light.
【0005】単結晶3と、ダイクロイック・ミラー2,
5と、ブリュースター板4とは、一体となって光学共振
器を構成する。さらに、1は発振波長813nmの半導
体レーザであり、6は3の温度を調節する温度調整器で
ある。また、7は励起レーザ光、8はレーザ発振光、9
は第2高調波である。Single crystal 3, dichroic mirror 2,
5 and the Brewster plate 4 together form an optical resonator. Further, 1 is a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 813 nm, and 6 is a temperature adjuster for adjusting the temperature. Further, 7 is a pump laser light, 8 is a laser oscillation light, and 9
Is the second harmonic.
【0006】ネオジウムと酸化マグネシウムを添加した
ニオブ酸リチウム(Nd:MgO:LiNbO3)単結
晶は、レーザのゲイン媒質として働き、かつ、第2高調
波発生、和周波発生、パラメトリック増幅などの2次の
非線形光学効果を生じる単結晶である。A lithium niobate (Nd: MgO: LiNbO 3 ) single crystal to which neodymium and magnesium oxide are added serves as a gain medium of a laser, and has a second-order harmonic generation, a sum frequency generation, a parametric amplification, and the like. Is a single crystal that produces a nonlinear optical effect.
【0007】ネオジウムと酸化マグネシウムを添加した
ニオブ酸リチウム(Nd:MgO:LiNbO3)単結
晶は、第5図の従来例では、ゲイン媒質として使用さ
れ、かつ、第2高調波を発生している。A lithium niobate (Nd: MgO: LiNbO 3 ) single crystal containing neodymium and magnesium oxide is used as a gain medium in the conventional example shown in FIG. 5 and generates a second harmonic. .
【0008】この結晶の誘導放出断面積には偏光方向依
存性があり、誘導放出断面積が最大値を示す波長が、常
光のレーザ発振光に対しては1093nmであるが、異
常光のレーザ発振光に対しては1084nmである。The stimulated emission cross-section of this crystal has a polarization direction dependency, and the wavelength at which the stimulated emission cross-section shows the maximum value is 1093 nm for ordinary laser oscillation light, but extraordinary laser oscillation. It is 1084 nm for light.
【0009】また、誘導放出断面積の最大値は、常光の
レーザ発振光の場合が、異常光のレーザ発振光の場合よ
り小さい。(T. Y. Fan et al,“Nd:MgO:LiNbO3 spectr
oscopy and laser devices", J. Opt. Soc. Am. B, vo
l.3(1), P140(1986))。The maximum value of the stimulated emission cross section is smaller in the case of the ordinary laser oscillation light than in the case of the extraordinary laser oscillation light. (TY Fan et al, “Nd: MgO: LiNbO 3 spectr
oscopy and laser devices ", J. Opt. Soc. Am. B, vo
l.3 (1), P140 (1986)).
【0010】しかし、ネオジウムと酸化マグネシウムを
添加したニオブ酸リチウム(Nd:MgO:LiNbO
3)単結晶の屈折率分散特性から、異常光のレーザ発振
光でレーザ発振した場合は、レーザ発振光を基本波とす
る第2高調波発生のための位相整合がとれず、常光のレ
ーザ発振光でレーザ発振した場合にのみ、位相整合がと
れ、高効率な第2高調波が発生できる。However, lithium niobate (Nd: MgO: LiNbO) containing neodymium and magnesium oxide is added.
3 ) Due to the refractive index dispersion characteristics of the single crystal, when laser oscillation is performed with extraordinary laser oscillation light, phase matching cannot be achieved for the generation of the second harmonic with the laser oscillation light as the fundamental wave, and ordinary laser oscillation Phase matching can be achieved and highly efficient second harmonics can be generated only when laser oscillation is performed by light.
【0011】そのため、第5図の従来例では、偏光を制
御し、常光のレーザ発振光でレーザ発振させるために、
透過率に偏光依存性のあるブリュースター板4を共振器
内に挿入する方法を用いている。Therefore, in the conventional example shown in FIG. 5, in order to control the polarization and cause the laser oscillation with the ordinary laser oscillation light,
A method is used in which the Brewster plate 4 having the polarization dependency of the transmittance is inserted into the resonator.
【0012】その結果、半導体レーザ1で、ネオジウム
と酸化マグネシウムを添加したニオブ酸リチウム(N
d:MgO:LiNbO3)単結晶3を励起しゲイン媒
質として発光させると、波長1093nmの常光のレー
ザ発振光のみが増幅されレーザ発振する。さらに温度調
整器6による温度調整により位相整合がとれば、ネオジ
ウムと酸化マグネシウムを添加したニオブ酸リチウム
(Nd:MgO:LiNbO3)単結晶3はレーザ発振
波の第2高調波を高効率で発生する。As a result, in the semiconductor laser 1, lithium niobate (N
When d: MgO: LiNbO 3 ) single crystal 3 is excited to emit light as a gain medium, only ordinary laser oscillation light having a wavelength of 1093 nm is amplified and laser oscillation occurs. Further, if phase matching is achieved by temperature adjustment by the temperature adjuster 6, the lithium niobate (Nd: MgO: LiNbO 3 ) single crystal 3 to which neodymium and magnesium oxide are added efficiently generates the second harmonic of the laser oscillation wave. To do.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の偏光制御固体レーザでは、ブリュースター板の精
密な角度調整が必要となり、また、共振器内にブリュー
スター板を置く必要があるため、共振器の小型化に限界
があり、さらに、結晶端面に直接反射鏡を形成した結晶
のみで共振器を構成するレーザには適用不能であるとい
った問題があった。However, in such a conventional polarization control solid-state laser, it is necessary to precisely adjust the angle of the Brewster plate, and it is necessary to place the Brewster plate in the resonator. However, there is a problem in that it cannot be applied to a laser that constitutes a resonator only by a crystal in which a reflecting mirror is directly formed on a crystal end face.
【0014】本発明は、かかる従来例の問題点を解決す
るためになされたものであって、本発明の目的は、調整
の簡単な光学系を持った小型の偏光制御固体レーザを可
能とする技術を提供することにある。The present invention has been made to solve the problems of the conventional example, and an object of the present invention is to enable a small-sized polarization control solid-state laser having an optical system which can be easily adjusted. To provide the technology.
【0015】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は、本明細書の記載及び添付図面によって明らかに
なるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、ゲイン媒質中におけるレーザ発振光の
空間分布の中心軸が、前記ゲイン媒質の光学軸もしくは
前記ゲイン媒質の屈折率楕円体の主軸に一致していない
光励起の固体レーザにおいて、前記ゲイン媒質中におけ
る励起レーザ光の空間分布の中心軸を、前記ゲイン媒質
中におけるレーザ発振光の1つの偏光の空間分布の中心
軸に一致させたことを特徴とするIn order to achieve the above object, according to the present invention, the central axis of the spatial distribution of the laser oscillation light in the gain medium is the optical axis of the gain medium or the ellipsoid of the refractive index of the gain medium. In the optically pumped solid-state laser that does not coincide with the main axis of the body, the central axis of the spatial distribution of the pump laser light in the gain medium coincides with the central axis of the spatial distribution of one polarization of the laser oscillation light in the gain medium. Characterized by
【0017】[0017]
【作用】前記手段によれば、レーザ発振させる偏光方向
と、誘導放出断面積が最大となる偏光方向の異なるゲイ
ン媒質を利用するレーザにおいて、光共振器内における
レーザ発振光の空間分布に、偏光の違いによる差を生じ
させ、かつ、レーザ発振させる偏光のみに励起レーザ光
の重なりを大きくすることができるので、光学系調整の
簡便さと、小型化と、かつ、端面に直接反射鏡を形成し
たゲイン媒質のみで共振器を形成することが実現できる
偏光制御固体レーザが可能となる。According to the above-mentioned means, in a laser which uses a gain medium having a polarization direction in which laser oscillation is performed and a polarization direction in which the stimulated emission cross-section is maximum, the spatial distribution of the laser oscillation light in the optical resonator is It is possible to increase the overlap of the pump laser light only with the polarized light that causes the laser oscillation, and to simplify the adjustment of the optical system and to reduce the size, and to form a reflecting mirror directly on the end face. A polarization-controlled solid-state laser capable of forming a resonator only with a gain medium becomes possible.
【0018】[0018]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【0019】[0019]
【実施例1】第1図は本発明の実施例1である偏光制御
固体レーザの概略構成を示すブロック図である。[Embodiment 1] FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a polarization control solid state laser which is Embodiment 1 of the present invention.
【0020】第1図において、102は図に示したよう
な共振器の中心軸に対して所定の角度で傾斜させた結晶
軸を持ち、両端を光学研磨した、ネオジウムと酸化マグ
ネシウムを添加したニオブ酸リチウム(Nd:MgO:
LiNbO3)単結晶であり、その片端は平面研磨であ
り、もう片端は結晶長より若干長い曲率半径を持つ球面
に研磨してある。In FIG. 1, reference numeral 102 denotes a niobium doped with neodymium and magnesium oxide, which has a crystal axis tilted at a predetermined angle with respect to the central axis of the resonator as shown in the figure, and whose both ends are optically polished. Lithium acid (Nd: MgO:
LiNbO 3 ) single crystal, one end of which is flat-polished, and the other end of which is polished into a spherical surface having a radius of curvature slightly longer than the crystal length.
【0021】103,104は励起レーザ光(波長80
9nm)を透過し、レーザ発振光(波長1093nm)
を反射するダイクロイック・ミラーである。Reference numerals 103 and 104 denote excitation laser light (wavelength 80
9 nm) and laser oscillation light (wavelength 1093 nm)
It is a dichroic mirror that reflects light.
【0022】ダイクロイック・ミラー103,104
は、蒸着等により形成される。Dichroic mirrors 103, 104
Are formed by vapor deposition or the like.
【0023】前記の単結晶102と、ダイクロイック・
ミラー103,104とは一体となって光学共振器を構
成する。さらに、101は発振波長813nmの半導体
レーザであり、105は励起レーザ光である。The single crystal 102 and the dichroic
The mirrors 103 and 104 together form an optical resonator. Further, 101 is a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 813 nm, and 105 is an excitation laser beam.
【0024】106は常光のレーザ発振光の空間分布を
示し、107は異常光のレーザ発振光の空間分布を示
す。Reference numeral 106 shows the spatial distribution of the ordinary laser oscillation light, and 107 shows the spatial distribution of the extraordinary laser oscillation light.
【0025】次に、本実施例1の偏光制御固体レーザの
動作を説明する。Next, the operation of the polarization controlled solid state laser of the first embodiment will be described.
【0026】第1図において、半導体レーザ101の片
端面からの出射光はダイクロイック・ミラー103を透
過し、ネオジウムと酸化マグネシウムを添加したニオブ
酸リチウム(Nd:MgO:LiNbO3)単結晶10
2に吸収される。In FIG. 1, light emitted from one end face of the semiconductor laser 101 is transmitted through a dichroic mirror 103, and a lithium niobate (Nd: MgO: LiNbO 3 ) single crystal 10 to which neodymium and magnesium oxide are added.
It is absorbed by 2.
【0027】励起された単結晶102からのレーザ発振
光が、共振器内の定在波モードを誘起し、レーザ発振に
至る。そこで共振器内に誘起される定在波モードの偏光
について考察する。The excited laser oscillation light from the single crystal 102 induces a standing wave mode in the resonator, leading to laser oscillation. Therefore, the polarization of the standing wave mode induced in the resonator is considered.
【0028】ネオジウムと酸化マグネシウムを添加した
ニオブ酸リチウム(Nd:MgO:LiNbO3)単結
晶の誘導放出断面積は、複数の波長に対応して複数の値
を持つが、レーザ発振するのは最もしきい値の低い波長
である。The stimulated emission cross section of a lithium niobate (Nd: MgO: LiNbO 3 ) single crystal doped with neodymium and magnesium oxide has a plurality of values corresponding to a plurality of wavelengths, but laser oscillation is the most effective. It has a low threshold wavelength.
【0029】レーザのしきい値Pthは、下記の数式1
で表される。The laser threshold Pth is calculated by the following mathematical formula 1.
It is represented by.
【0030】[0030]
【数1】Pth∝1/(η・J) η:誘導放出断面積 J=∫cavity r(x,y,z)s(x,y,z)dv r(x,y,z):励起イオン数分布 s(x,y,z):発振光子数分布 J:共振器内での励起イオン数分布と発振光子数分布の
積の体積積分。以降、重なり積分と記述する。[Equation 1] Pth∝1 / (η · J) η: Stimulated emission cross section J = ∫cavity r (x, y, z) s (x, y, z) dv r (x, y, z): Excitation Ion number distribution s (x, y, z): oscillation photon number distribution J: volume integral of product of excited ion number distribution and oscillation photon number distribution in the resonator. Hereinafter, it will be referred to as overlap integral.
【0031】ここで異常光のレーザ発振光で誘導放出断
面積(η)が、最大になる波長は1.084μmで、η
=1.8×Eー19cm2(Eー19は、10のー19
乗を示す)であり、常光のレーザ発振光で誘導放出断面
積(η)が、最大になる波長は1.093μmで、η=
0.6×Eー19cm2(Eー19は、10のー19乗
を示す)である。(T. Y. Fan et al,“Nd:MgO:LiNbO3
spectroscopy and laser devices", J. Opt. Soc. Am.
B, vol.3(1), P140(1986))。Here, the wavelength at which the stimulated emission cross-section (η) is maximized by the extraordinary laser oscillation light is 1.084 μm.
= 1.8 × E-19cm 2 (E-19 is 10-19
The wavelength at which the stimulated emission cross-section (η) is maximum with ordinary laser oscillation light is 1.093 μm, and η =
It is 0.6 × E-19 cm 2 (E-19 represents 10 −19 power). (TY Fan et al, “Nd: MgO: LiNbO 3
spectroscopy and laser devices ", J. Opt. Soc. Am.
B, vol.3 (1), P140 (1986)).
【0032】本実施例1では、誘導放出断面積(η)の
最大値が異常光のレーザ発振光より小さい常光のレーザ
発振光で発振させるために、常光のレーザ発振光の発振
モードに対する重なり積分(J)が、異常光のレーザ発
振光に対する重なり積分(J)より十分大きくなるよう
に、励起レーザ光を集光する。In the first embodiment, in order to oscillate with the ordinary laser oscillation light whose maximum value of the stimulated emission cross-section (η) is smaller than the extraordinary laser oscillation light, the overlap integral with the oscillation mode of the ordinary laser oscillation light is used. The excitation laser light is focused such that (J) is sufficiently larger than the overlap integral (J) of the abnormal light with respect to the laser oscillation light.
【0033】そのために、図1の実施例1では、(1)
励起レーザ光105の偏光を、ゲイン媒質内で常光にな
るように調整し、(2)励起レーザ光105の中心軸
を、常光のレーザ発振光106の中心軸にあわせてい
る。Therefore, in the first embodiment of FIG. 1, (1)
The polarization of the pump laser light 105 is adjusted so as to be ordinary light in the gain medium, and (2) the central axis of the pump laser light 105 is aligned with the central axis of the ordinary laser oscillation light 106.
【0034】例えば、球面鏡の曲率3.65mm、共振
器長3.02mm、共振器の中心軸のC軸からの角度7
0.8°のとき、平面端面でのレーザ発振光の基本モー
ドのビーム径は15μmであり、常光のレーザ発振光1
06と異常光のレーザ発振光107の中心軸は67μm
離れるので、前記のように励起レーザ光を集光すれば、
常光のレーザ発振光106のしきい値を異常光のレーザ
発振光107のしきい値より小さくすることができる。
したがって、常光のレーザ発振光で発振させることが可
能となる。For example, the curvature of the spherical mirror is 3.65 mm, the resonator length is 3.02 mm, and the angle 7 from the C axis of the central axis of the resonator is 7
At 0.8 °, the beam diameter of the fundamental mode of the laser oscillation light at the plane end face is 15 μm, and the ordinary laser oscillation light 1
The central axis of the laser oscillation light 107 of 06 and the extraordinary light is 67 μm
Since they are separated, if the excitation laser light is focused as described above,
The threshold of the ordinary laser oscillation light 106 can be made smaller than the threshold of the extraordinary laser oscillation light 107.
Therefore, it becomes possible to oscillate with the laser oscillation light of ordinary light.
【0035】以上のように、本実施例1では、小型化可
能な方法で常光のレーザ発振光での発振が可能となり、
従来例におけるブリュースター板が不要となり、そのた
めの角度調整も不要となる。As described above, according to the first embodiment, it becomes possible to oscillate with the ordinary laser oscillation light by the method capable of miniaturizing,
The Brewster plate in the conventional example becomes unnecessary, and the angle adjustment for that is also unnecessary.
【0036】[0036]
【実施例2】第2図は、本発明の実施例2である第2高
調波を発生する偏光制御固体レーザの概略構成を示すブ
ロック図である。[Embodiment 2] FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a polarization-controlled solid-state laser for generating a second harmonic, which is Embodiment 2 of the present invention.
【0037】図2において、202は片端を平面研磨
し、他端を球面研磨した、ネオジウムと酸化マグネシウ
ムを添加したニオブ酸リチウム(Nd:MgO:LiN
bO3)単結晶である。In FIG. 2, reference numeral 202 denotes a surface-polished one end and a spherically-polished other end, which is lithium niobate (Nd: MgO: LiN) added with neodymium and magnesium oxide.
bO 3 ) single crystal.
【0038】203と204はレーザ発振光(波長10
93nm)を反射し、励起レーザ光波長と第2高調波2
08(波長546.5nm)を透過する、ダイクロイッ
ク・ミラーである。Reference numerals 203 and 204 denote laser oscillation light (wavelength 10
(93 nm) and the pump laser light wavelength and the second harmonic 2
It is a dichroic mirror that transmits 08 (wavelength 546.5 nm).
【0039】ダイクロイック・ミラー203,204
は、蒸着等により形成される。Dichroic mirrors 203 and 204
Are formed by vapor deposition or the like.
【0040】201は励起レーザ光205(波長809
nm)を出射する半導体レーザである。Reference numeral 201 denotes an excitation laser beam 205 (wavelength 809
nm) is emitted from the semiconductor laser.
【0041】206は常光のレーザ発振光の空間分布を
示し、207は異常光のレーザ発振光の空間分布を示
す。さらに208はレーザ発振光の第2高調波(波長5
46.5nm)である。Reference numeral 206 shows the spatial distribution of the ordinary laser oscillation light, and 207 shows the spatial distribution of the extraordinary laser oscillation light. Further, 208 is the second harmonic of the laser oscillation light (wavelength 5
46.5 nm).
【0042】ネオジウムと酸化マグネシウムを添加した
ニオブ酸リチウム(Nd:MgO:LiNbO3)単結
晶では、常光のレーザ発振光の時にのみ高効率な第2高
調波の発生が可能である。In the lithium niobate (Nd: MgO: LiNbO 3 ) single crystal to which neodymium and magnesium oxide are added, it is possible to generate the second harmonic wave with high efficiency only in the case of ordinary laser oscillation light.
【0043】本実施例2では、常光のレーザ発振光で発
振が可能であり、高効率な第2高調波を発生させること
ができる。In the second embodiment, it is possible to oscillate with the ordinary laser oscillation light, and it is possible to generate the highly efficient second harmonic.
【0044】[0044]
【実施例3】図3は、本発明の実施例3である独立した
ミラーとゲイン媒質とを有する偏光制御固体レーザの概
略構成を示すブロック図である。Third Embodiment FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a polarization control solid-state laser having an independent mirror and a gain medium, which is a third embodiment of the present invention.
【0045】図3において、303は図に示したような
結晶軸を持ち、両端を平面研磨した、ネオジウムと酸化
マグネシウムを添加したニオブ酸リチウム(Nd:Mg
O:LiNbO3)単結晶である。In FIG. 3, reference numeral 303 denotes a lithium niobate (Nd: Mg) having a crystal axis as shown in the figure and having both ends flat-polished and neodymium and magnesium oxide added.
O: LiNbO 3 ) single crystal.
【0046】302は励起レーザ光(波長809nm)
を透過し、レーザ発振光(波長1093nm)を反射す
る平面のダイクロイック・ミラーであり、304は30
2と同様な反射、透過特性を持つ凹面のダイクロイック
・ミラーである。Reference numeral 302 denotes an excitation laser beam (wavelength 809 nm)
Is a flat dichroic mirror that transmits laser light and reflects laser oscillation light (wavelength 1093 nm).
It is a concave dichroic mirror with the same reflection and transmission characteristics as 2.
【0047】前記単結晶303と、ダイクロイック・ミ
ラー302,304とは一体となって光学共振器を構成
する。さらに、301は発振波長813nmの半導体レ
ーザであり、305は励起レーザ光である。The single crystal 303 and the dichroic mirrors 302 and 304 integrally form an optical resonator. Further, 301 is a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 813 nm, and 305 is an excitation laser beam.
【0048】306は常光のレーザ発振光の空間分布を
示し、307は異常光のレーザ発振光の空間分布を示
す。Reference numeral 306 shows the spatial distribution of the ordinary laser oscillation light, and 307 shows the spatial distribution of the extraordinary laser oscillation light.
【0049】図3のレーザにおいても、図1と同様な効
果がある。The laser of FIG. 3 has the same effect as that of FIG.
【0050】[0050]
【実施例4】図4は、本発明の実施例4であるリング共
振器を持ち、和周波レーザ光を発生する偏光制御固体レ
ーザの概略構成を示すブロック図である。Fourth Embodiment FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a polarization control solid-state laser having a ring resonator which is a fourth embodiment of the present invention and generating a sum frequency laser beam.
【0051】図4において、401は図に示したような
結晶軸を持ち、3箇所の端面を光学研磨した、ネオジウ
ムと酸化マグネシウムを添加したニオブ酸リチウム(N
d:MgO:LiNbO3)単結晶である。In FIG. 4, 401 has a crystal axis as shown in the figure and has three end faces optically polished, and lithium niobate (N) containing neodymium and magnesium oxide is added.
d: MgO: LiNbO 3 ) single crystal.
【0052】単結晶401は、その一端を平面研磨して
ありレーザ発振光を全反射し、残りの二端は球面に研磨
してあり、片端には、レーザ発振光(波長1093n
m)を反射し、励起レーザ光(波長809nm)を透過
するダイクロイックミラー403が形成され、もう一端
には403の機能を有し、さらに和周波レーザ光(波長
590nm)透過するダイクロイックミラー404が形
成されている。The single crystal 401 has one end polished flat to totally reflect the laser oscillation light, and the other two ends polished to a spherical surface, and one end has a laser oscillation light (wavelength 1093n).
m) is formed, and a dichroic mirror 403 that transmits the excitation laser light (wavelength 809 nm) is formed, and a dichroic mirror 404 that has the function of 403 at the other end and that transmits the sum frequency laser light (wavelength 590 nm) is formed. Has been done.
【0053】ダイクロイックミラー403,404は、
蒸着等の方法により形成される。The dichroic mirrors 403 and 404 are
It is formed by a method such as vapor deposition.
【0054】前記の単結晶401と、ダイクロイックミ
ラー403,404とは一体となって光学共振器を構成
する。The single crystal 401 and the dichroic mirrors 403 and 404 together form an optical resonator.
【0055】また、402は信号レーザ光(波長1.3
μm)を反射し、励起レーザ光(波長809nm)を透
過するダイクロイックミラーである。Reference numeral 402 denotes a signal laser beam (wavelength 1.3).
It is a dichroic mirror that reflects the excitation laser light (wavelength 809 nm).
【0056】406は信号レーザ光、405は励起レー
ザ光であり、ダイクロイックミラー402によって合波
される。407は常光のレーザ発振光の光路を示し、4
08は異常光の発振光の光路を示す。Reference numeral 406 is a signal laser beam, and 405 is an excitation laser beam, which is multiplexed by the dichroic mirror 402. Reference numeral 407 denotes an optical path of ordinary laser oscillation light.
Reference numeral 08 denotes an optical path of extraordinary light oscillation light.
【0057】ネオジウムと酸化マグネシウムを添加した
ニオブ酸リチウム(Nd:MgO:LiNbO3)単結
晶に入射する信号レーザ光406(常光)は、共振器内
のレーザ光407(常光)と共に2次の非線形光学効果
を生じ、和周波レーザ光409(異常光)を発生する。The signal laser light 406 (ordinary light) incident on the lithium niobate (Nd: MgO: LiNbO 3 ) single crystal doped with neodymium and magnesium oxide is second-order nonlinear together with the laser light 407 (ordinary light) in the resonator. An optical effect is generated, and the sum frequency laser light 409 (abnormal light) is generated.
【0058】図4のレーザにおいても、前記の例と同様
に、励起光の光路を調整することで、常光のレーザ光発
振を行わせることができる。In the laser of FIG. 4 as well, by adjusting the optical path of the excitation light, it is possible to oscillate the ordinary laser light, as in the above example.
【0059】以上説明したように、本実施例によれば、
レーザ発振させる偏光方向と、誘導放出断面積が最大と
なる偏光方向の異なるゲイン媒質を利用するレーザにお
いて、光共振器内におけるレーザ発振光の空間分布に、
偏光の違いによる差を生じさせ、かつ、レーザ発振させ
る偏光のみに励起レーザ光の重なりを大きくすることが
できるので、光学系調整の簡便さと、小型化と、かつ、
端面に直接反射鏡を形成したゲイン媒質のみで共振器を
形成することが実現できる偏光制御固体レーザが可能と
なる。As described above, according to this embodiment,
In a laser that uses a gain medium in which the polarization direction to cause laser oscillation and the polarization direction that maximizes the stimulated emission cross-section, the spatial distribution of the laser oscillation light in the optical resonator is
A difference due to the difference in polarization is generated, and the overlap of the pump laser light can be increased only in the polarization for laser oscillation, so that the optical system can be easily adjusted, and the size can be reduced.
A polarization-controlled solid-state laser capable of forming a resonator only with a gain medium in which a reflecting mirror is directly formed on an end face is possible.
【0060】なお、ゲイン媒質として、ネオジウムのみ
を添加したニオブ酸リチウム、ネオジウムと酸化亜鉛
(ZnO)を添加したニオブ酸リチウム、ネオジウムと
酸化スカンジウム(Sc2O3)を添加したニオブ酸リチ
ウム、エルビウムを添加したニオブ酸リチウム、ツリウ
ムを添加したニオブ酸リチウム、ネオジウム・イットリ
ウム・アルミニウム・ボラレート(NdxY1-xAl
3(BO3)4:NYAB)などを用いた波長変換レーザ
にも本発明が適用可能である。As the gain medium, lithium niobate containing only neodymium, lithium niobate containing neodymium and zinc oxide (ZnO), lithium niobate containing neodymium and scandium oxide (Sc 2 O 3 ) and erbium are used. Added lithium niobate, lithium added niobate containing thulium, neodymium yttrium aluminum borate (NdxY1-xAl
The present invention is also applicable to a wavelength conversion laser using 3 (BO 3 ) 4 : NYAB) or the like.
【0061】偏光制御を必要とする2次の非線形光学効
果として、第2高調波発生や和周波発生に限らず、パラ
メトリック変換を利用する場合でも、本発明が適用可能
である。The present invention can be applied not only to the second harmonic generation and the sum frequency generation but also to the parametric conversion as the second-order nonlinear optical effect requiring polarization control.
【0062】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。As described above, the invention made by the present inventor is
Although the specific description has been given based on the above-described embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
【0063】[0063]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ発振させる偏光方向と、誘導放出断面積が最大と
なる偏光方向の異なるゲイン媒質を利用するレーザにお
いて、光共振器内におけるレーザ発振光の空間分布に、
偏光の違いによる差を生じさせ、かつ、レーザ発振させ
る偏光のみに励起レーザ光の重なりを大きくすることが
できるので、光学系調整の簡便さと、小型化と、かつ、
端面に直接反射鏡を形成したゲイン媒質のみで共振器を
形成することが実現できる偏光制御固体レーザが可能と
なる。As described above, according to the present invention,
In a laser that uses a gain medium in which the polarization direction to cause laser oscillation and the polarization direction that maximizes the stimulated emission cross-section, the spatial distribution of the laser oscillation light in the optical resonator is
A difference due to the difference in polarization is generated, and the overlap of the pump laser light can be increased only in the polarization for laser oscillation, so that the optical system can be easily adjusted, and the size can be reduced.
A polarization-controlled solid-state laser capable of forming a resonator only with a gain medium in which a reflecting mirror is directly formed on an end face is possible.
【図1】本発明の一実施例である偏光制御固体レーザの
概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a polarization control solid-state laser which is an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例である第2高調波を発生する
偏光制御固体レーザの概略構成を示すブロック図であ
る。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a polarization-controlled solid-state laser that generates a second harmonic, which is an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施例である独立したミラーとゲイ
ン媒質を有する偏光制御固体レーザの概略構成を示すブ
ロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a polarization control solid-state laser having an independent mirror and a gain medium that is an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施例であるリング共振器を持ち、
和周波レーザ光を発生する偏光制御固体レーザの概略構
成を示すブロック図である。FIG. 4 has a ring resonator which is an embodiment of the present invention,
It is a block diagram which shows the schematic structure of the polarization control solid-state laser which produces | generates a sum frequency laser beam.
【図5】従来のブリュースター板を利用した偏光制御固
体レーザの概略構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a polarization-controlled solid-state laser using a conventional Brewster plate.
101,201,301,1…半導体レーザ、103,
104,203,204,302,304,403,4
04,2,5…ダイクロイック・ミラー、102,20
2,303,401,3…単結晶、402…合波用ダイ
クロイックミラー、4…ブリュースター板、6…温度調
整器、105,205,305,405,7…励起レー
ザ光、106,206,306,407,8…常光のレ
ーザ発振光、107,207,307,408…異常光
のレーザ発振光、208,9…第2高調波、406…信
号レーザ光、409…和周波レーザ光。101, 201, 301, 1 ... Semiconductor laser, 103,
104, 203, 204, 302, 304, 403, 4
04, 2, 5 ... Dichroic mirror, 102, 20
2, 303, 401, 3 ... Single crystal, 402 ... Combined dichroic mirror, 4 ... Brewster plate, 6 ... Temperature controller, 105, 205, 305, 405, 7 ... Excitation laser light, 106, 206, 306 , 407, 8 ... Ordinary laser oscillation light, 107, 207, 307, 408 ... Abnormal light laser oscillation light, 208, 9 ... Second harmonic wave, 406 ... Signal laser light, 409 ... Sum frequency laser light.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/108 8934−4M 3/109 8934−4M 3/16 8934−4M ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01S 3/108 8934-4M 3/109 8934-4M 3/16 8934-4M
Claims (1)
間分布の中心軸が、前記ゲイン媒質の光学軸もしくは前
記ゲイン媒質の屈折率楕円体の主軸に一致していない光
励起の固体レーザにおいて、前記ゲイン媒質中における
励起レーザ光の空間分布の中心軸を、前記ゲイン媒質中
におけるレーザ発振光の1つの偏光の空間分布の中心軸
に一致させたことを特徴とする偏光制御固体レーザ。1. A photoexcited solid-state laser in which the central axis of the spatial distribution of laser oscillation light in the gain medium does not coincide with the optical axis of the gain medium or the principal axis of the index ellipsoid of the gain medium. A polarization-controlled solid-state laser, wherein the central axis of the spatial distribution of the pump laser light in the medium is made to coincide with the central axis of the spatial distribution of one polarization of the laser oscillation light in the gain medium.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17903993A JPH0736073A (en) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | Polarized light control solid-state laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17903993A JPH0736073A (en) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | Polarized light control solid-state laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0736073A true JPH0736073A (en) | 1995-02-07 |
Family
ID=16059052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17903993A Pending JPH0736073A (en) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | Polarized light control solid-state laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0736073A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1293683C (en) * | 2003-12-04 | 2007-01-03 | 山东大学 | A bismuth borate noncollinear double frequency crystal device |
CN101932187A (en) * | 2010-08-10 | 2010-12-29 | 北京工业大学 | Method for generating plesiochronous higher harmonic or X-ray radiation through laser secondary excitation |
JP2017156689A (en) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | 株式会社東芝 | Resonator and quantum computer |
CN112993727A (en) * | 2021-02-02 | 2021-06-18 | 长春理工大学 | Intermediate infrared differential dual-wavelength laser based on multi-period Nd-MgO-PPLN servo matching control |
-
1993
- 1993-07-20 JP JP17903993A patent/JPH0736073A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1293683C (en) * | 2003-12-04 | 2007-01-03 | 山东大学 | A bismuth borate noncollinear double frequency crystal device |
CN101932187A (en) * | 2010-08-10 | 2010-12-29 | 北京工业大学 | Method for generating plesiochronous higher harmonic or X-ray radiation through laser secondary excitation |
JP2017156689A (en) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | 株式会社東芝 | Resonator and quantum computer |
CN112993727A (en) * | 2021-02-02 | 2021-06-18 | 长春理工大学 | Intermediate infrared differential dual-wavelength laser based on multi-period Nd-MgO-PPLN servo matching control |
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