JPH08274402A - Slab laser oscillator - Google Patents
Slab laser oscillatorInfo
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- JPH08274402A JPH08274402A JP7502095A JP7502095A JPH08274402A JP H08274402 A JPH08274402 A JP H08274402A JP 7502095 A JP7502095 A JP 7502095A JP 7502095 A JP7502095 A JP 7502095A JP H08274402 A JPH08274402 A JP H08274402A
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- laser
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は固体レーザにおけるスラ
ブレーザ発振器に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a slab laser oscillator in a solid-state laser.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、スラブレーザと呼ばれる固体レ
ーザでは、レーザ媒質として、図2に示したスラブレー
ザ発振器200のように、スラブ状の固体レーザ媒質
(以下、スラブと呼ぶ)11が用いられる。通常、レー
ザ光14がスラブ11から出射する方向(以下、レーザ
光方向と呼ぶ)に垂直なスラブ11の断面は長方形にな
っており、この長方形の短辺の長さは厚み、長辺の長さ
は幅と呼ばれ、また、短辺の方向は厚み方向、長辺の方
向は幅方向と呼ばれる。尚、図2における12,13は
共振器を構成する全反射鏡、及び出力鏡である。また、
スラブレーザに関しては、例えば、オプトロニクス,1
988年,No.6,第94頁〜第98頁で説明されてい
る。2. Description of the Related Art Generally, in a solid-state laser called a slab laser, a slab-shaped solid-state laser medium (hereinafter referred to as a slab) 11 is used as a laser medium, such as the slab laser oscillator 200 shown in FIG. Usually, the cross section of the slab 11 perpendicular to the direction in which the laser light 14 is emitted from the slab 11 (hereinafter referred to as the laser light direction) is a rectangle, and the length of the short side of this rectangle is the thickness and the length of the long side. Sa is called the width, the direction of the short side is called the thickness direction, and the direction of the long side is called the width direction. Note that reference numerals 12 and 13 in FIG. 2 are a total reflection mirror and an output mirror that form a resonator. Also,
Regarding slab laser, for example, Optronics, 1
1988, No. 6, pages 94-98.
【0003】また、図3に示した一般の固体レーザ発振
器200のように、レーザの共振器内部に非線形光学結
晶15を配置して、波長変換を行うことは内部波長変換
と呼ばれ、レーザ発振する基本波を共振器内部に閉じ込
めて、波長変換によって発生した第2高調波のレーザ光
13のみを共振器外部に取り出すように構成するもので
あり、効率良く第2高調波を得ることができる。また、
共振器内部のレーザ光を非線形光学結晶18に対して集
光レンズ19などで集光させることで、非線形光学結晶
18中のレーザ光強度が高くなるため、波長変換効率が
高くなることが知られている。尚、図3は、ロッド15
状の固体レーザ媒質が用いられた通常の固体レーザ発振
器における内部波長変換の構成を示したものである。こ
こで16は第2高調波のみに高い透過率を有する出力鏡
である。また、内部波長変換に関しては、例えば、J.Op
t.Soc.Am.B/Vol.4,No.7,1987,第1066頁
〜第1071頁に示されている。Further, as in the general solid-state laser oscillator 200 shown in FIG. 3, arranging the nonlinear optical crystal 15 inside the resonator of the laser to perform wavelength conversion is called internal wavelength conversion, and laser oscillation is performed. The fundamental wave to be used is confined inside the resonator, and only the second harmonic laser light 13 generated by the wavelength conversion is taken out of the resonator, and the second harmonic can be efficiently obtained. . Also,
It is known that by condensing the laser light inside the resonator onto the non-linear optical crystal 18 by the condensing lens 19 or the like, the intensity of the laser light in the non-linear optical crystal 18 becomes high, so that the wavelength conversion efficiency becomes high. ing. Incidentally, FIG. 3 shows the rod 15
2 shows a configuration of internal wavelength conversion in a normal solid-state laser oscillator using a solid laser medium having a circular shape. Here, 16 is an output mirror having a high transmittance only for the second harmonic. Regarding internal wavelength conversion, see J. Op.
t.Soc.Am.B / Vol. 4, No. 7, 1987, pages 1066 to 1071.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】スラブレーザでは、幅
と厚みの比を大きくとると、スラブの熱破壊しきい値を
高くできるため、レーザの高出力化に有利になる。とこ
ろが、スラブの幅が大きくなると、発振するレーザ光の
ビーム断面の長方形の長辺(すなわち、ビーム幅)が長く
なる。その結果、図4に示したように、従来のスラブレ
ーザ400で内部波長変換を行う場合、非線形光学結晶
20にレーザ光を集光させる際のレーザ光の集光角θが
大きくなって、波長変換される位相整合条件における許
容角度を越えてしまい、波長変換効率が低下することが
あった。In the slab laser, if the ratio of the width to the thickness is increased, the thermal breakdown threshold value of the slab can be increased, which is advantageous for increasing the output of the laser. However, when the width of the slab becomes large, the long side of the rectangle (that is, the beam width) of the beam cross section of the oscillating laser light becomes long. As a result, as shown in FIG. 4, when the internal wavelength conversion is performed by the conventional slab laser 400, the converging angle θ of the laser light when condensing the laser light on the nonlinear optical crystal 20 becomes large, and the wavelength The allowable angle in the converted phase matching condition may be exceeded, and the wavelength conversion efficiency may decrease.
【0005】本発明の目的は、スラブレーザで、高出力
化に有利な幅の長いスラブを用いても、効率良く内部波
長変換を行えるスラブレーザを提供することにある。An object of the present invention is to provide a slab laser that can efficiently perform internal wavelength conversion even if a slab having a long width, which is advantageous for high output, is used.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はスラブレーザ発振器の共振器内部で、スラ
ブの厚み方向に、共振器内部のレーザ光を集光させるよ
うに、シリンドリカルレンズや円筒凹面鏡など一方向の
みを集光する集光光学系を配置し、かつ前記集光光学系
によって集光されるレーザ光の集光部に非線形光学結晶
を配置したものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a cylindrical lens for condensing laser light inside the resonator in the resonator of the slab laser oscillator in the thickness direction of the slab. A condensing optical system that condenses light in only one direction, such as a cylindrical concave mirror, and a non-linear optical crystal is arranged in the condensing portion of the laser light condensed by the condensing optical system.
【0007】また、利用可能な非線形光学結晶の寸法が
大きくならないようにするために、共振器内部で、スラ
ブと非線形光学結晶との間に、波長板や旋光子など発振
する基本波であるレーザ光の偏光方向を回転する光学素
子を配置した。Further, in order to prevent the size of the available nonlinear optical crystal from increasing, a laser which is a fundamental wave such as a wave plate or an optical rotator oscillated between the slab and the nonlinear optical crystal inside the resonator. An optical element that rotates the polarization direction of light is arranged.
【0008】[0008]
【作用】スラブの厚みは幅よりも小さいため、厚み方向
に集光させる場合、その集光角を波長変換の許容角度以
内に小さくすることが容易である。また、スラブの幅方
向に関しては、レーザ光を集光させずに、非線形光学結
晶に対して平行ビームを入射させることで、幅方向のビ
ーム拡がり角を波長変換の許容角度以内にすることも容
易にできる。ただし、スラブレーザでは、一般に、発振
するレーザ光における厚み方向のビーム質は幅方向のビ
ーム質より高いため、厚み方向のみに集光させても十分
強く集光できる。Since the thickness of the slab is smaller than the width, it is easy to reduce the converging angle within the allowable wavelength conversion angle when converging in the thickness direction. Also, in the width direction of the slab, it is easy to make the beam divergence angle in the width direction within the allowable angle for wavelength conversion by making the parallel beam incident on the nonlinear optical crystal without condensing the laser light. You can However, in the slab laser, since the beam quality in the thickness direction of the oscillated laser light is generally higher than the beam quality in the width direction, the beam can be focused sufficiently strongly even if it is focused only in the thickness direction.
【0009】また、共振器内部で、スラブと非線形光学
結晶との間に、波長板や旋光子など発振する基本波であ
るレーザ光の偏光方向を回転する光学素子を配置するこ
とで、非線形光学結晶をレーザ光方向を中心軸として回
転させなくとも、位相整合条件を満たすことができる。Further, by disposing an optical element for rotating the polarization direction of the laser light, which is the fundamental wave oscillating, such as a wave plate or a rotator inside the resonator between the slab and the nonlinear optical crystal, nonlinear optical The phase matching condition can be satisfied without rotating the crystal around the laser beam direction as the central axis.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0011】図1は本発明の一実施例であるスラブレー
ザ発振器100の説明図である。スラブレーザ発振器1
00の共振器は、全反射鏡1と円筒凹面鏡2、及びダイ
クロイックミラー3とで共振器が構成されている。共振
器内部には、YAG結晶から成るスラブ4と、KTP結
晶から成る非線形光学結晶5が配置され、本実施例で
は、スラブ4は連続的に励起されている。ただし、励起
光源は、アークランプや半導体レーザなどが利用でき
る。その結果、連続波で基本波のレーザ光6が発振す
る。レーザ光6はダイクロイックミラー3を反射して、
λ/2波長板7を通過し、シリンドリカルレンズ8によ
り、レーザ光を厚み方向のみに集光させて、円筒凹面鏡
2とによって形成された線状の集光部に非線形光学結晶
5が配置される。レーザ光6の厚みは小さいため、シリ
ンドリカルレンズ8により集光される際の集光角が波長
変換における位相整合の厚み方向の許容角に比べて十分
小さくなっている。また、幅方向には集光せずに平行ビ
ームとなっているため、ビーム拡がり角は小さく、波長
変換における位相整合の幅方向の許容角に比べてさらに
小さくなっている。したがって、厚み方向と幅方向の両
方に関してレーザ光が位相整合の許容角以内になるた
め、効率良く波長変換されて第2高調波である緑色のレ
ーザ光9が発生し、ダイクロイックミラー3を透過し
て、共振器外部に取り出される。FIG. 1 is an explanatory diagram of a slab laser oscillator 100 which is an embodiment of the present invention. Slab laser oscillator 1
In the resonator No. 00, the total reflection mirror 1, the cylindrical concave mirror 2, and the dichroic mirror 3 constitute the resonator. Inside the resonator, a slab 4 made of a YAG crystal and a nonlinear optical crystal 5 made of a KTP crystal are arranged, and in this embodiment, the slab 4 is continuously excited. However, an arc lamp, a semiconductor laser, or the like can be used as the excitation light source. As a result, the fundamental wave laser beam 6 oscillates as a continuous wave. The laser light 6 reflects off the dichroic mirror 3,
After passing through the λ / 2 wave plate 7, the cylindrical lens 8 condenses the laser light only in the thickness direction, and the nonlinear optical crystal 5 is arranged in the linear condensing portion formed by the cylindrical concave mirror 2. . Since the thickness of the laser beam 6 is small, the converging angle when condensed by the cylindrical lens 8 is sufficiently smaller than the allowable angle in the thickness direction of phase matching in wavelength conversion. Further, since the beam is not focused in the width direction and is a parallel beam, the beam divergence angle is small, and is smaller than the allowable angle in the width direction of phase matching in wavelength conversion. Therefore, since the laser light is within the allowable angle for phase matching in both the thickness direction and the width direction, the wavelength is efficiently converted and the second-order harmonic green laser light 9 is generated and transmitted through the dichroic mirror 3. And is taken out of the resonator.
【0012】また、一般にスラブレーザでは、厚み方向
のビーム質は高いため、厚み方向にレーザ光を集光する
と強く集光できる。その結果、非線形光学結晶5中でレ
ーザ光強度を十分高くすることができる。より厳密に
は、スラブの幅が厚みよりも長い場合(ただし、通常の
スラブレーザでは、幅は厚みよりも長くなってい
る。)、幅方向のビーム質が厚み方向のビーム質よりも
悪くなり、幅方向の集光性能が悪くなる。これに対して
本発明では、長さの短い厚み方向を集光するため、強く
集光できるだけでなく、高出力化するためにさらに幅の
長いスラブを用いても、集高性能が低下することはな
い。[0012] Generally, in a slab laser, the beam quality in the thickness direction is high. Therefore, if the laser light is focused in the thickness direction, it can be focused strongly. As a result, the laser light intensity can be sufficiently increased in the nonlinear optical crystal 5. More strictly speaking, if the width of the slab is longer than the thickness (however, in a normal slab laser, the width is longer than the thickness), the beam quality in the width direction becomes worse than the beam quality in the thickness direction. , The light collecting performance in the width direction is deteriorated. On the other hand, in the present invention, since the light is condensed in the thickness direction having a short length, not only the light can be strongly condensed, but even if a slab having a wider width is used to increase the output, the collection performance is deteriorated. There is no.
【0013】また、スラブ4から発振するレーザ光6の
偏光方向は、スラブ4の厚み方向に平行になっている。
しかし、本実施例では、非線形光学結晶5で位相整合す
ることができるレーザ光の偏光方向は、厚み方向と角度
的に隔たっている。そこで、レーザ光6である基本波を
λ/2波長板7に通すことで、その偏光方向を回転させ
ることができるため、非線形光学結晶5で位相整合する
ようにできる。これによって、非線形光学結晶5自体
を、レーザ光の伝搬する方向を中心軸として回転させて
位相整合させる必要がなくなり、レーザ光を集光しない
方向の幅方向のみが長い形状の非線形光学結晶5を用い
ることができる。すなわち、非線形光学結晶自体を回転
させることで位相整合を行う従来の方法では、非線形光
学結晶の大きさとして、入射するレーザ光の向きに依ら
ずに、そのビーム幅よりも長い寸法のものが必要であっ
た。尚、本発明によって、非線形光学結晶5の大きさと
して、厚み方向を小さくできるため、厚み方向に垂直な
上下の2面から冷却する場合の冷却効果が高くなった。The polarization direction of the laser light 6 oscillated from the slab 4 is parallel to the thickness direction of the slab 4.
However, in this embodiment, the polarization direction of the laser light that can be phase-matched by the nonlinear optical crystal 5 is angularly separated from the thickness direction. Therefore, by passing the fundamental wave, which is the laser light 6, through the λ / 2 wavelength plate 7, the polarization direction can be rotated, so that the nonlinear optical crystal 5 can be phase-matched. As a result, it is not necessary to rotate the nonlinear optical crystal 5 itself about the propagation direction of the laser light for phase matching, and the nonlinear optical crystal 5 having a long shape only in the width direction in which the laser light is not condensed is obtained. Can be used. That is, in the conventional method of performing phase matching by rotating the non-linear optical crystal itself, the size of the non-linear optical crystal needs to be longer than its beam width regardless of the direction of the incident laser light. Met. According to the present invention, since the size of the nonlinear optical crystal 5 can be reduced in the thickness direction, the cooling effect in the case of cooling from the upper and lower two surfaces perpendicular to the thickness direction is enhanced.
【0014】[0014]
【発明の効果】本発明によると、幅の長いスラブを用い
てレーザを高出力化させる場合でも、効率良く内部波長
変換を行えるようになり、特に連続波の第2高調波を効
率良く発生できるようになった。According to the present invention, the internal wavelength conversion can be efficiently performed even when the laser output is increased by using the slab having a long width, and particularly the second harmonic of the continuous wave can be efficiently generated. It became so.
【0015】また、非線形光学結晶をレーザ光の伝搬す
る方向を中心軸として回転させなくても位相整合条件を
満たすことができるため、厚み方向には小さな寸法の非
線形光学結晶を用いることができる。Further, since the phase matching condition can be satisfied without rotating the nonlinear optical crystal about the propagation direction of the laser light as the central axis, it is possible to use the nonlinear optical crystal having a small size in the thickness direction.
【図1】本発明のスラブレーザ発振器の説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a slab laser oscillator of the present invention.
【図2】一般のスラブレーザの説明図。FIG. 2 is an explanatory view of a general slab laser.
【図3】一般の固体レーザ発振器における内部波長変換
の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of internal wavelength conversion in a general solid-state laser oscillator.
【図4】従来のスラブレーザにおける内部波長変換の説
明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of internal wavelength conversion in a conventional slab laser.
1…全反射鏡、2…円筒凹面鏡、3…ダイクロイックミ
ラー、4…スラブ、5…非線形光学結晶、6,9…レー
ザ光、7…λ/2波長板、8…シリンドリカルレンズ、
100…スラブレーザ発振器。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Total reflection mirror, 2 ... Cylindrical concave mirror, 3 ... Dichroic mirror, 4 ... Slab, 5 ... Nonlinear optical crystal, 6,9 ... Laser light, 7 ... λ / 2 wavelength plate, 8 ... Cylindrical lens,
100 ... Slab laser oscillator.
Claims (2)
発振器の共振器の内部で、前記スラブ状固体レーザ媒質
におけるレーザ光の出射する方向に垂直な断面の長方形
における短辺の方向に、前記共振器内部のレーザ光を集
光させるように、シリンドリカルレンズや円筒凹面鏡な
ど一方向のみを集光する集光光学系が配置され、前記集
光光学系によって集光されるレーザ光の集光部に非線形
光学結晶が配置されることを特徴とするスラブレーザ発
振器。1. Inside a resonator of a laser oscillator using a slab-shaped solid-state laser medium, in the direction of the short side of a rectangle having a cross section perpendicular to the laser light emission direction in the slab-shaped solid-state laser medium, A condensing optical system, such as a cylindrical lens or a cylindrical concave mirror, for condensing only one direction is arranged so as to condense the laser light inside the resonator, and a condensing unit for the laser light condensed by the condensing optical system. A slab laser oscillator in which a non-linear optical crystal is arranged in the.
ーザ媒質と前記非線形光学結晶との間に、波長板や旋光
子など発振するレーザ光の偏光方向を回転する光学素子
を配置する請求項1に記載のスラブレーザ発振器。2. An optical element, such as a wave plate or an optical rotator, for rotating the polarization direction of the oscillated laser light is arranged between the slab-shaped solid-state laser medium and the nonlinear optical crystal inside the resonator. Item 2. The slab laser oscillator according to Item 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7502095A JPH08274402A (en) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | Slab laser oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7502095A JPH08274402A (en) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | Slab laser oscillator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08274402A true JPH08274402A (en) | 1996-10-18 |
Family
ID=13564087
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7502095A Pending JPH08274402A (en) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | Slab laser oscillator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08274402A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002055368A (en) * | 2000-08-11 | 2002-02-20 | Takano Co Ltd | Wavelength converting laser device |
JP2006100772A (en) * | 2004-04-22 | 2006-04-13 | Sony Corp | One-dimensional illumination apparatus and imaging apparatus |
-
1995
- 1995-03-31 JP JP7502095A patent/JPH08274402A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002055368A (en) * | 2000-08-11 | 2002-02-20 | Takano Co Ltd | Wavelength converting laser device |
JP2006100772A (en) * | 2004-04-22 | 2006-04-13 | Sony Corp | One-dimensional illumination apparatus and imaging apparatus |
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