JPH08181374A - レーザーダイオード励起固体レーザー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 共振器から出射した固体レーザービームの光
強度を光検出器によって検出し、そしてこの光検出器の
出力信号に基づいてＡＰＣ回路によりレーザーダイオー
ドの駆動を制御するレーザーダイオード励起固体レーザ
ーにおいて、環境温度の変化によって出力が不安定にな
ることを防止する。 【構成】 共振器から出射した固体レーザービーム（第
２高調波19）が光検出器33に至るまでの光路に配された
ダイクロイック・フィルター31等の光学部品を、ペルチ
ェ素子24等の温度調節手段によって所定温度に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体レーザー結晶をレ
ーザーダイオード（半導体レーザー）によって励起する
レーザーダイオード励起固体レーザーに関し、特に詳細
には、レーザーダイオードがＡＰＣ（automatic power
control ）回路によって駆動制御されるレーザーダイオ
ード励起固体レーザーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開昭62-189783 号公報に示され
るように、ネオジウム等の希土類が添加された固体レー
ザー結晶を、レーザーダイオードから発せられた光によ
って励起するレーザーダイオード励起固体レーザーが公
知となっている。この種のレーザーにおいては、より短
波長のレーザービームを得るために、その共振器内に非
線形光学結晶を配置して、固体レーザービームを第２高
調波等に波長変換することも広く行なわれている。

【０００３】またこのレーザーダイオード励起固体レー
ザーにおいては、励起源であるレーザーダイオードの出
力および発振波長の変動を抑えるため、さらに上述の波
長変換を行なう場合は非線形光学結晶において所定の位
相整合状態を維持するために、レーザーダイオード、固
体レーザー結晶および共振器の部分を所定温度に温度調
節するのが一般的である。この温度調節は通常、上記の
各部分を電子冷却素子（ペルチェ素子）の冷却面上に載
置するとともに、レーザーダイオードや共振器内の温度
を検出し、その検出温度に基づいて電子冷却素子の駆動
を制御することによってなされる。

【０００４】他方、このレーザーダイオード励起固体レ
ーザーにおいては、出力を安定させるために、共振器か
ら出射した固体レーザービーム（上記波長変換がなされ
る場合は波長変換波であってもよい）の少なくとも一部
の光強度を光検出器によって検出し、その光検出器の出
力信号に基づいてレーザーダイオードを駆動制御して、
該レーザーダイオードの出力を一定に維持させることも
多い。この制御は一般にＡＰＣ（automatic power cont
rol ）と呼ばれており、特願平５−２７６５２５号明細
書には、この制御を行なうレーザーダイオード励起固体
レーザーの一例が示されている。

【０００５】なお従来は、このＡＰＣに関わる光学系や
光検出器は、上記レーザーダイオードや共振器等と異な
り、温度調節されることはなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来のレーザー
ダイオード励起固体レーザーにおいては、上記のＡＰＣ
をかけても、出力が不安定になることがあった。

【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、出力を十分に安定化できるレーザーダイオード
励起固体レーザーを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるレーザーダ
イオード励起固体レーザーは、前述したように共振器か
ら出射した固体レーザービーム（既述の通り波長変換波
を含むものとする）の少なくとも一部の光強度を光検出
器によって検出し、そしてこの光検出器の出力信号に基
づいてＡＰＣ回路によりレーザーダイオードの駆動を制
御するようにしたレーザーダイオード励起固体レーザー
において、共振器から出射した固体レーザービームが上
記光検出器に至るまでの光路に配された光学部品を所定
温度に保つ温度調節手段が設けられたことを特徴とする
ものである。

【０００９】なお上記温度調節手段として、好ましく
は、固体レーザーの共振器部分およびレーザーダイオー
ドを所定温度に保つ温度調節手段が兼用される。

【００１０】また上記光学部品としては、単体で固体レ
ーザービームの光路に配される部品に限らず、光検出器
のカバーガラス等も含むものとする。

【００１１】

【作用および発明の効果】本発明者の研究によると、従
来のレーザーダイオード励起固体レーザーにおいて、Ａ
ＰＣをかけても出力が不安定になるのは、共振器から出
射した固体レーザービームがＡＰＣ用光検出器に至るま
での光路に配された光学部品（この光路に単体で配され
た光学部品や光検出器のカバーガラス等）が環境温度に
従って温度変動することに起因していることが分かっ
た。

【００１２】つまり、これらの光学部品の光通過端面間
（１つの光学部品の２つの光通過端面間、あるいは互い
に別の光学部品の光通過端面間）では固体レーザービー
ムが多重反射して干渉することがあるが、光学部品の温
度が変動してその厚さが変化するとこの干渉状態が変化
し、そのために、光検出器が検出する光強度が変動す
る。そうであると、例えば固体レーザーの実際の出力は
一定であるのに、ＡＰＣ用光検出器の出力信号が変わる
ようなことも当然起こり得、ＡＰＣ回路によるレーザー
ダイオードの駆動制御が固体レーザーの実際の出力に基
づかない不適切なものとなって、固体レーザーの出力が
不安定化になってしまう。

【００１３】それに対して本発明のレーザーダイオード
励起固体レーザーにおいては、共振器から出射した固体
レーザービームがＡＰＣ用光検出器に至るまでの光路に
配された光学部品を所定温度に保つようにしたので、こ
の光学部品の厚さは環境温度に拘らず一定に保たれ、Ａ
ＰＣ用光検出器によって検出される固体レーザービーム
の光強度が前述の多重干渉のために変動することがなく
なる。そこで、ＡＰＣ回路によるレーザーダイオードの
駆動制御は、常に固体レーザーの実際の出力に基づいて
正しくなされるようになり、固体レーザーの出力が十分
に安定する。

【００１４】

【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。図１および図２は、本発明の一実施例によ
るレーザーダイオード励起固体レーザーを示すものであ
る。このレーザーダイオード励起固体レーザーは、励起
光としてのレーザービーム10を発するチップ状態の半導
体レーザー11と、発散光である上記レーザービーム10を
集光する例えば屈折率分布型ロッドレンズ等からなる集
光レンズ12と、ネオジウム（Ｎｄ）がドーピングされた
固体レーザー媒質であるＹＡＧ結晶（以下、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇ結晶と称する）13と、このＮｄ：ＹＡＧ結晶13の前方
側（図中右方側）に配された共振器ミラー14と、この共
振器ミラー14とＮｄ：ＹＡＧ結晶13との間に配されたＫ
ＮｂＯ₃ 結晶（以下、ＫＮ結晶と称する）15とを有して
いる。

【００１５】半導体レーザー11としては、波長809 ｎｍ
のレーザービーム10を発するものが用いられている。Ｎ
ｄ：ＹＡＧ結晶13は入射したレーザービーム10によって
ネオジウムイオンが励起されて、波長946 ｎｍの光を発
する。Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13の励起光入射側の端面13ａに
は、波長946 ｎｍの光は良好に反射させ（反射率99.9％
以上）、波長809 ｎｍの励起用レーザービーム10は良好
に透過させる（透過率99％以上）コーティングが施され
ている。一方共振器ミラー14のミラー面14ａには、波長
946 ｎｍの光は良好に反射させ下記の波長473 ｎｍの光
は透過させるコーティングが施されている。

【００１６】したがって、波長946 ｎｍの光は上記各面
13ａ、14ａ間に閉じ込められてレーザー発振を引き起こ
し、こうして発生したレーザービーム18はＫＮ結晶15に
より波長が１／２すなわち473 ｎｍの第２高調波19に変
換され、主にこの第２高調波19が共振器ミラー14から出
射する。

【００１７】半導体レーザー11および集光レンズ12はホ
ルダー20に固定され、一方Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13、ＫＮ結
晶15および共振器ミラー14は別のホルダー21に固定さ
れ、これらのホルダー20および21が基準板22に固定され
ている。この基準板22は、熱伝導率が高くて温度勾配が
生じ難い銅等からなり、ヒートシンク23に接合されたペ
ルチェ素子24の上に固定されている。

【００１８】上に述べた通り本実施例においては、Ｎ
ｄ：ＹＡＧ結晶13と共振器ミラー14とによってファブリ
ー・ペロー型共振器が構成され、この共振器の部分と半
導体レーザー11および集光レンズ12は、上記ペルチェ素
子24が図示しない温調回路によって駆動制御されること
により、所定温度に保たれる。

【００１９】次に、ＡＰＣについて説明する。基準板22
の上には熱伝導率が高い銅等からなるホルダー30が固定
され、このホルダー30にはダイクロイック・フィルター
31、部分透過ミラー32およびＡＰＣ用光検出器33が固定
されている。上記ダイクロイック・フィルター31は、第
２高調波19とともに共振器ミラー14から出射した微弱な
レーザービーム10およびレーザービーム18をカットす
る。そして第２高調波19の進行方向に対して傾けて配さ
れた部分透過ミラー32は、第２高調波19の大半は使用光
19Ａとして透過させる一方、一部を検出光19Ｂとして反
射させる。

【００２０】この検出光19Ｂは光検出器33によって検出
され、その出力信号ＳはＡＰＣ回路34に入力される。Ａ
ＰＣ回路34はこの出力信号Ｓに基づいて、該出力信号Ｓ
が一定化するように半導体レーザー11の駆動電流を制御
する。それにより、レーザービーム10の出力が一定化さ
れて、第２高調波19の出力が安定するようになる。

【００２１】そして本装置においては、第２高調波19の
進行方向に対して垂直に配されるダイクロイック・フィ
ルター31および光検出器33が、ホルダー30を介して基準
板22に固定され、レーザー共振器等と同様にペルチェ素
子24によって所定温度に温度調節されているので、環境
温度が変化しても、このダイクロイック・フィルター31
や光検出器33のカバーガラス等の厚さが変化することが
ない。そこで、検出光19Ｂの光強度が前述したような多
重干渉のために変動することがなくなるので、ＡＰＣ回
路34による半導体レーザー11の駆動制御は、常に固体レ
ーザーの実際の出力に基づいて正しくなされるようにな
り、第２高調波19の出力が十分に安定する。

【００２２】なお、ダイクロイック・フィルター31およ
び光検出器33は、レーザー共振器等を温度調節する手段
とは別の手段によって温度調節するようにしても構わな
い。しかし、上記実施例のようにすれば、温度調節手段
が１つで済むから、装置コストが低く抑えられてより好
ましい。

【００２３】また上記実施例のレーザーダイオード励起
固体レーザーは、固体レーザービーム18を第２高調波19
に波長変換するものであるが、本発明はこのような波長
変換は行わないレーザーダイオード励起固体レーザーに
対しても適用可能であり、そして同様の効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例装置を示す平面図

【図２】上記実施例装置の一部破断側面図

【符号の説明】

10 レーザービーム（励起光） 11 半導体レーザー 12 集光レンズ 13 Ｎｄ：ＹＡＧ結晶 14 共振器ミラー 15 ＫＮ結晶 18 固体レーザービーム 19 第２高調波 22 基準板 23 ヒートシンク 24 ペルチェ素子 30 ホルダー 31 ダイクロイック・フィルター 32 部分透過ミラー 33 ＡＰＣ用光検出器 34 ＡＰＣ回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体レーザー結晶をレーザーダイオード
   から発せられたレーザービームによって励起するレーザ
   ーダイオード励起固体レーザーにおいて、 共振器から出射した固体レーザービームの少なくとも一
   部の光強度を検出する光検出器と、 この光検出器の出力信号に基づいて前記レーザーダイオ
   ードの駆動を制御するＡＰＣ回路と、 前記共振器から出射した固体レーザービームが前記光検
   出器に至るまでの光路に配された光学部品を所定温度に
   保つ温度調節手段とが設けられたことを特徴とするレー
   ザーダイオード励起固体レーザー。
2. 【請求項２】 前記温度調節手段として、固体レーザー
   の共振器部分および前記レーザーダイオードを所定温度
   に保つ温度調節手段が兼用されていることを特徴とする
   請求項１記載のレーザーダイオード励起固体レーザー。