JPH09293920A - 半導体レーザ励起固体レーザ装置および受光装置 - Google Patents

半導体レーザ励起固体レーザ装置および受光装置

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JPH09293920A
JPH09293920A JP8102953A JP10295396A JPH09293920A JP H09293920 A JPH09293920 A JP H09293920A JP 8102953 A JP8102953 A JP 8102953A JP 10295396 A JP10295396 A JP 10295396A JP H09293920 A JPH09293920 A JP H09293920A
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JP
Japan
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light
optical
light receiving
nonlinear
receiving element
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Application number
JP8102953A
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English (en)
Inventor
Kenji Suzuki
健司 鈴木
Hiroshi Mori
博志 母里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境温度変化や波長変化に依存しないで発振
光または非線形光の出力を精度よくモニタできるモニタ
光学系を備えた半導体レーザ励起固体レーザ装置を提供
する。また、コヒーレント光の出力を精度よく検出する
ことができる受光装置を提供する。 【解決手段】 固体レーザ装置は、励起光を放射する半
導体レーザ素子12と、発振光を発生するレーザ媒質1
3と、発振光を非線形光に変換する非線形光学素子14
と、モニタ用の非線形光を取り出すビームスプリッタ1
5と、非線形光の波長以外を除去するフィルタ20と、
モニタ用の非線形光を検出する受光素子16などで構成
される。受光素子16の樹脂モールドおよび受光チップ
17の各光学界面は互いに非平行になるように配置さ
れ、多重反射による干渉を防止している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ媒質や非線
形光学素子を共振器内に配置し、半導体レーザでレーザ
媒質を励起して発振光や非線形光を発生するための半導
体レーザ励起固体レーザ装置に関する。また本発明は、
光を受光して電気信号に変換するための受光装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、GaAlAs等から成る半導体レ
ーザを用いて、共振器内に配置されたNd:YAG結晶
などのレーザ媒質を励起してレーザ発振を行って発振光
を利用する固体レーザ装置が知られている。
【0003】また、より短波長のレーザ光を得るため
に、レーザ媒質および非線形光学結晶を同じ共振器内に
配置して、レーザ媒質による発振光を第2高調波などの
非線形光に変換する固体レーザ装置が種々提案されてい
る(特開平4−283977号、実開平4−97375
号、特開平6−69567号など)。たとえば、レーザ
媒質としてYAG結晶を使用し、非線形光学結晶として
燐酸チタニルカリウムKTiOPO4 (略称KTP)を
使用すると、YAG結晶による波長1064nmの発振
光を半分の532nmのグリーン光に変換することが可
能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】こうした固体レーザ装
置は、ペルチェ素子等の温度調整素子とともに1つのパ
ッケージに収納されて、単一の光源として利用し易いよ
うに構成される。パッケージの内部には、発振光または
非線形光の一部を反射するための光分岐手段と、分岐さ
れた発振光または非線形光をモニタするためのフォトダ
イオードが設けられ、フォトダイオードからのモニタ出
力はAPC(Automatic Power Control)回路に送られ
る。
【0005】ところが、分岐された発振光または非線形
光は、モニタ用光学系の複数の光学界面で干渉するの
で、受光光学系の熱膨張などに起因する光学界面間の距
離変化や発振光または非線形光の波長変化に依存してフ
ォトダイオードの受光量が変動してしまう。そのため、
モニタ出力と実際の出力が線形に対応せず、APC動作
が不安定になる。
【0006】本発明の目的は、環境温度変化や波長変化
に依存しないで発振光または非線形光の出力を精度よく
モニタできるモニタ光学系を備えた半導体レーザ励起固
体レーザ装置を提供することである。
【0007】また本発明の目的は、コヒーレント光の出
力を精度よく検出することができる受光装置を提供する
ことである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、励起光を放射
する半導体レーザと、共振器内に設けられ、励起光によ
って励起されて発振光を発生するレーザ媒質と、レーザ
媒質から出力される発振光を部分的に取り出すための光
分岐手段と、光分岐手段で取り出された発振光を受光し
て電気信号に変換する受光素子と、受光素子の光入射側
に設けられた窓部材とを備え、窓部材および受光素子の
各光学界面は互いに非平行になるように配置されている
ことを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置であ
る。 本発明に従えば、窓部材および受光素子の各光学界面は
互いに非平行であることによって、光学界面の間で多重
反射が生じた場合、その反射光は反射する毎に該光軸か
ら外れていくため干渉が生じない。したがって、受光光
量の波長依存性や温度依存性が解消され、その結果、受
光素子に入射する発振光のモニタ出力の変動を解消で
き、発振光の出力を精度よくモニタできる。
【0009】本発明は、励起光を放射する半導体レーザ
と、共振器内に設けられ、励起光によって励起されて発
振光を発生するレーザ媒質と、共振器内に設けられ、該
発振光を非線形光に変換する非線形光学素子と、非線形
光学素子から出力される非線形光を部分的に取り出すた
めの光分岐手段と、光分岐手段で取り出された非線形光
を受光して電気信号に変換する受光素子と、受光素子の
光入射側に設けられた窓部材とを備え、窓部材および受
光素子の各光学界面は互いに非平行になるように配置さ
れていることを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ
装置である。 本発明に従えば、窓部材および受光素子の各光学界面は
互いに非平行であることによって、光学界面の間で多重
反射が生じた場合、その反射光は反射する毎に該光軸か
ら外れていくため干渉が生じない。したがって、受光光
量の波長依存性や温度依存性が解消され、その結果、受
光素子に入射する非線形光のモニタ出力の変動を解消で
き、非線形光の出力を精度よくモニタできる。
【0010】また本発明は、コヒーレント光を受光して
電気信号に変換する受光素子と、受光素子の光入射側に
設けられた窓部材とを備え、窓部材および受光素子の各
光学界面は互いに非平行になるように配置されているこ
とを特徴とする受光装置である。 本発明に従えば、窓部材および受光素子の各光学界面は
互いに非平行であることによって、コヒーレント光が入
射して光学界面の間で多重反射が生じた場合、その反射
光は反射する毎に該光軸から外れていくため干渉が生じ
ない。したがって、受光光量の波長依存性や温度依存性
が解消され、その結果、受光素子に入射するコヒーレン
ト光の出力を精度よく検出することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の一形態を示
す構成図である。なお、光軸方向をY軸、図1の紙面垂
直方向をX軸、X軸およびY軸に垂直な方向をZ軸とし
ている。
【0012】ハウジング11の内部には、半導体レーザ
12、レーザ媒質13、非線形光学素子14、ビームス
プリッタ15、フィルタ20、保持部材19および受光
素子16が適切な固定手段で配置されている。ハウジン
グ11には、非線形光を外部に取り出すための窓部材1
8が取付けられている。
【0013】レーザ媒質13には、たとえばNd:YV
4 結晶、非線形光学素子14にはたとえばKTP(K
TiOPO4 )結晶が使用され、半導体レーザ12は、
波長809nmの励起光を放射する。
【0014】レーザ媒質13の励起光入射側の表面13
aには、レーザ媒質13の発振波長である波長1064
nmに対して反射率が99.9%以上であって、かつ励
起光の波長809nmに対して透過率が95%以上とな
るコーティングが施されている。レーザ媒質13および
非線形光学素子14の対向する各表面13b、14aに
は、波長1064nmに対して透過率が99.9%以上
となるコーティングが施されている。非線形光学素子1
4の出射側表面14bには、波長532nmに対して透
過率が95%以上、かつ波長1064nmに対して反射
率が99.9%以上となるコーティングが施されてい
る。こうしてレーザ媒質13の入射側表面13aと非線
形光学素子14の出射側表面14bとの間で光共振器が
形成される。
【0015】半導体レーザ12から波長809nmの励
起光が出力され、レーザ媒質13を励起すると、光共振
器内で波長1064nmのレーザ発振が起こり、この発
振光は非線形光学素子14によって波長変換され、第2
高調波である波長532nmのコヒーレントのレーザ光
(非線形光)LAが発生する。この非線形光LAは光軸
に沿って進行し、途中ビームスプリッタ15によって一
部が反射され、フィルタ20を通って受光素子16に入
射するとともに、ビームスプリッタ15を通過した大部
分の非線形光は窓部材18を通過してハウジング11の
外部に取り出される。
【0016】ビームスプリッタ15は、たとえば合成石
英から成る厚み0.25mmの平行平板であって、非線
形光学素子14から出てくる非線形光LAを光軸に対し
て約90°の方向に部分反射するために、その表面15
aは光軸に対して約45°傾斜するように配置されてい
る。また、表面15aには、非線形光LAの波長532
nmにおいて4%程度の反射率となるようなコーティン
グが施される。裏面15bには、非線形光LAの波長5
32nmにおいて無反射となるコーティングが施され
る。
【0017】次に、本発明に係る受光装置について説明
する。受光素子16は、フォトダイオードなどの受光チ
ップ17を透明な樹脂モールドで包囲したものであり、
受光チップ17の受光側表面は光学的に平滑な面に形成
されている。また、樹脂モールド自体は受光素子16の
ハウジングと窓部材とを兼ねており、樹脂モールドの光
入射側の表面16aは、受光チップ17の受光側表面に
対して非平行であって、たとえば3°〜20°の範囲で
傾斜するように形成されている。こうした形状は、受光
素子16の樹脂モールド表面を斜めに研磨加工すること
によって容易に実現できる。
【0018】受光素子16を保持する保持部材19は、
遮光性材料から成る板材で形成され、中央に光通過用の
円形状の孔が穿設されている。こうして保持部材19は
受光素子16の受光開口を制限するアパーチャとしても
機能し、迷光の入射を防止している。保持部材19の孔
の前面には、励起光および発振光をカットするフィルタ
20が取付けられる。
【0019】フィルタ20は、励起光および発振光の波
長領域を吸収し、かつ非線形光の波長領域を透過する特
性を有するガラスフィルタであって、厚みはたとえば約
0.8mmであり、その両面は平滑な光学界面に形成さ
れている。また、フィルタ20の両面は、非線形光の波
長532nmに対して透過率が99.5%以上となるコ
ーティングが施されている。
【0020】ビームスプリッタ15の表面15aで反射
した光LBのビーム直径は約75μmであり、フィルタ
20、保持部材の孔、受光素子16の樹脂モールドを順
に通過して、受光チップ17に到達して電気信号に変換
される。
【0021】モニタ用の光LBの大部分は受光チップ1
7に吸収されるが、その一部は受光チップ17の表面で
反射してしまい、樹脂モールドの表面16やフィルタ2
0の両面の各光学界面で多重反射を引き起こしたとして
も、これらの反射光は光LBの光軸から外れてしまうた
め、光の干渉が発生しない。したがって、波長変動や熱
膨張の影響を受けることなく、モニタ出力と実際の出力
との線形性を確保できる。
【0022】こうした配置を採用した半導体レーザ励起
固体レーザ装置では、連続動作中に受光素子16のモニ
タ出力を計測しながら環境温度を変化させても、モニタ
出力はほとんど変化せず、特に熱膨張に起因した相互干
渉に伴う周期的な変動はない。
【0023】一方、図2に示すように、フィルタ20、
樹脂モールドの表面16aおよび受光チップ17の受光
側表面の各法線方向を、ビームスプリッタ15の表面1
5aで反射した光LBの光軸に対して平行となるように
配置した半導体レーザ励起固体レーザ装置についてモニ
タ出力は環境温度変化に対して周期的変動を示し、光L
Bの干渉によってモニタ出力と実際の出力との線形性が
損なわれる。
【0024】なお、以上の説明において、受光素子16
が窓部材として樹脂モールドを使用したタイプの例を示
したが、容器とガラス窓を有するパッケージタイプや受
光チップ17だけのベアチップタイプでも本発明は適用
可能である。
【0025】また、以上の説明において、レーザ媒質1
3および非線形光学素子14から成る短波長光源の例を
示したが、非線形光学素子14を省いてレーザ媒質13
だけを使用する基本波レーザ光源にも本発明は適用可能
である。
【0026】
【発明の効果】以上詳説したように本発明の固体レーザ
装置によれば、窓部材および受光素子の各光学界面は互
いに非平行であることによって、光学界面の間で多重反
射が生じた場合、その反射光は反射する毎に該光軸から
外れていくため干渉が生じない。したがって、受光素子
に入射する発振光または非線形光の出力変動を解消で
き、発振光または非線形光の出力を精度よく検出でき
る。
【0027】また、本発明の受光装置によれば、窓部材
および受光素子の各光学界面は互いに非平行であること
によって、コヒーレント光が入射して光学界面の間で多
重反射が生じた場合、その反射光は反射する毎に該光軸
から外れていくため干渉が生じない。したがって、受光
素子に入射するコヒーレント光の出力を精度よく検出で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示す構成図である。
【図2】比較例を示す構成図である。
【符号の説明】
11 ハウジング 12 半導体レーザ 13 レーザ媒質 14 非線形光学素子 15 ビームスプリッタ 16 受光素子 17 受光チップ 18 窓部材 19 保持部材 20 フィルタ
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 3/109 H01S 3/094 S

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 励起光を放射する半導体レーザと、 共振器内に設けられ、励起光によって励起されて発振光
    を発生するレーザ媒質と、 レーザ媒質から出力される発振光を部分的に取り出すた
    めの光分岐手段と、 光分岐手段で取り出された発振光を受光して電気信号に
    変換する受光素子と、 受光素子の光入射側に設けられた窓部材とを備え、 窓部材および受光素子の各光学界面は互いに非平行にな
    るように配置されていることを特徴とする半導体レーザ
    励起固体レーザ装置。
  2. 【請求項2】 励起光を放射する半導体レーザと、 共振器内に設けられ、励起光によって励起されて発振光
    を発生するレーザ媒質と、 共振器内に設けられ、該発振光を非線形光に変換する非
    線形光学素子と、 非線形光学素子から出力される非線形光を部分的に取り
    出すための光分岐手段と、 光分岐手段で取り出された非線形光を受光して電気信号
    に変換する受光素子と、 受光素子の光入射側に設けられた窓部材とを備え、 窓部材および受光素子の各光学界面は互いに非平行にな
    るように配置されていることを特徴とする半導体レーザ
    励起固体レーザ装置。
  3. 【請求項3】 コヒーレント光を受光して電気信号に変
    換する受光素子と、 受光素子の光入射側に設けられた窓部材とを備え、 窓部材および受光素子の各光学界面は互いに非平行にな
    るように配置されていることを特徴とする受光装置。
JP8102953A 1996-04-24 1996-04-24 半導体レーザ励起固体レーザ装置および受光装置 Pending JPH09293920A (ja)

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JP (1) JPH09293920A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003158323A (ja) * 2001-11-22 2003-05-30 Shimadzu Corp 固体レーザ装置
JP2006313928A (ja) * 2006-07-14 2006-11-16 Shimadzu Corp 固体レーザ装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003158323A (ja) * 2001-11-22 2003-05-30 Shimadzu Corp 固体レーザ装置
JP2006313928A (ja) * 2006-07-14 2006-11-16 Shimadzu Corp 固体レーザ装置

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