JPH10239722A - 内部共振器型第二高調波発生装置 - Google Patents
内部共振器型第二高調波発生装置Info
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- JPH10239722A JPH10239722A JP4500997A JP4500997A JPH10239722A JP H10239722 A JPH10239722 A JP H10239722A JP 4500997 A JP4500997 A JP 4500997A JP 4500997 A JP4500997 A JP 4500997A JP H10239722 A JPH10239722 A JP H10239722A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で低消費電力で安定した内部共振器型第
二高調波発生装置を提供する。 【解決手段】 励起光源としての半導体レーザと、前記
励起光により励起される固体レーザ結晶と、前記固体レ
ーザ結晶から発生する発振波を反射する第一および第二
のレーザミラーからなるレーザ共振器とを備え、前記発
振波を第二高調波に波長変換する非線形光学結晶を前記
レーザ共振器内に配置した内部共振器型第二高調波発生
装置において、前記固体レーザ結晶の励起光入射側に曲
面状の第一のレーザミラーを配置するとともに、前記非
線形光学結晶の出射側に第二のレーザミラーを配置した
ことを特徴とする内部共振器型第二高調波発生装置。
二高調波発生装置を提供する。 【解決手段】 励起光源としての半導体レーザと、前記
励起光により励起される固体レーザ結晶と、前記固体レ
ーザ結晶から発生する発振波を反射する第一および第二
のレーザミラーからなるレーザ共振器とを備え、前記発
振波を第二高調波に波長変換する非線形光学結晶を前記
レーザ共振器内に配置した内部共振器型第二高調波発生
装置において、前記固体レーザ結晶の励起光入射側に曲
面状の第一のレーザミラーを配置するとともに、前記非
線形光学結晶の出射側に第二のレーザミラーを配置した
ことを特徴とする内部共振器型第二高調波発生装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光エレクトロニクス
分野に有用な内部共振器型第二高調波発生装置に関す
る。
分野に有用な内部共振器型第二高調波発生装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】高度情報化時代の進展に伴い、光ディス
ク装置やレーザプリンタ装置などの光記録分野において
は記録密度向上や高速印刷の要求を満足するため、レー
ザ光の短波長化の要求が高まっている。しかし製品化レ
ベルでの要求の多い青領波長域（波長４００〜４８０ｎ
ｍ）を満足する光源としてはＨｅ−Ｃｄ（ヘリウムーカ
ドミウム）レーザ装置やＡｒ（アルゴン）レーザ装置な
どのガスレーザ装置しかなく、例えば光ディスク装置に
搭載するには大型で消費電力が大きく不向きであった。
また、前記ガスレーザ装置は一部のレーザプリンタ装置
に実際に光源として搭載されているが、前述の理由によ
り将来小型・低消費電力化を進める上で障害となる可能
性を有していた。
ク装置やレーザプリンタ装置などの光記録分野において
は記録密度向上や高速印刷の要求を満足するため、レー
ザ光の短波長化の要求が高まっている。しかし製品化レ
ベルでの要求の多い青領波長域（波長４００〜４８０ｎ
ｍ）を満足する光源としてはＨｅ−Ｃｄ（ヘリウムーカ
ドミウム）レーザ装置やＡｒ（アルゴン）レーザ装置な
どのガスレーザ装置しかなく、例えば光ディスク装置に
搭載するには大型で消費電力が大きく不向きであった。
また、前記ガスレーザ装置は一部のレーザプリンタ装置
に実際に光源として搭載されているが、前述の理由によ
り将来小型・低消費電力化を進める上で障害となる可能
性を有していた。
【０００３】これに対して光第二高調波発生（Second
Harmonic Generation：以下ＳＨＧという）を用いるこ
とで短波長化する技術が提案されている。このＳＨＧ光
源の実用化技術の検討は励起光源である半導体レーザの
高出力化と伴に進展した。その背景にはこのＳＨＧ光源
が従来のガスレーザのような放電を必要とせず小型化
低消費電力化、さらに励起用半導体レーザの出力安定
性および長寿命に依存したＳＨＧ光源の高い信頼性（
出力安定性、長寿命）を実現する可能性を有していた
からである。
Harmonic Generation：以下ＳＨＧという）を用いるこ
とで短波長化する技術が提案されている。このＳＨＧ光
源の実用化技術の検討は励起光源である半導体レーザの
高出力化と伴に進展した。その背景にはこのＳＨＧ光源
が従来のガスレーザのような放電を必要とせず小型化
低消費電力化、さらに励起用半導体レーザの出力安定
性および長寿命に依存したＳＨＧ光源の高い信頼性（
出力安定性、長寿命）を実現する可能性を有していた
からである。
【０００４】前記ガスレーザと同等の出力波長を有する
ＳＨＧ光源として、固体レーザの発振波を基本波とし
て、固体レーザの共振器内部にＳＨＧ結晶を配置する内
部共振器型ＳＨＧ方式が挙げられる。この内部共振器型
ＳＨＧ方式においては固体レーザを形成する共振器は固
体レーザの発振波長において高反射のミラーを両端に配
置した共振器から構成されているため、反射戻り光等の
外乱により発振波長が受ける影響が極めて小さい。さら
に外部共振器型の問題点である温度変動や振動にともな
う共振器長の波長オーダでの変動によるＳＨＧ変換効率
への悪影響が殆どないことが特長である。
ＳＨＧ光源として、固体レーザの発振波を基本波とし
て、固体レーザの共振器内部にＳＨＧ結晶を配置する内
部共振器型ＳＨＧ方式が挙げられる。この内部共振器型
ＳＨＧ方式においては固体レーザを形成する共振器は固
体レーザの発振波長において高反射のミラーを両端に配
置した共振器から構成されているため、反射戻り光等の
外乱により発振波長が受ける影響が極めて小さい。さら
に外部共振器型の問題点である温度変動や振動にともな
う共振器長の波長オーダでの変動によるＳＨＧ変換効率
への悪影響が殆どないことが特長である。
【０００５】近年、半導体レーザ励起波長可変固体レー
ザ装置において波長750〜1000nmで発振するレーザ結晶
としてＬｉＳＡＦ（Cr:LiSrAlF6；クロム添加のフッ化
リチウムストロンチウムアルミニウム）結晶を用いたレ
ーザ装置がＵＳＰ４，８１１，３４９に提案されてい
る。
ザ装置において波長750〜1000nmで発振するレーザ結晶
としてＬｉＳＡＦ（Cr:LiSrAlF6；クロム添加のフッ化
リチウムストロンチウムアルミニウム）結晶を用いたレ
ーザ装置がＵＳＰ４，８１１，３４９に提案されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは半導体レ
ーザ励起のＬｉＳＡＦ結晶からのレーザ光を第一の発振
波（基本波）とし非線形光学結晶により第二の発振波と
して青色領域のＳＨＧ光を発生させる方法を検討したと
ころ、以下の問題点を見出した。図２はＬｉＳＡＦ結晶
と非線形光学結晶とを有した従来の第二高調波発生装置
を示している。図２において半導体レーザ（図示せず）
からの励起光３１は入射側の第一のレーザミラー基板２
と第一のレーザミラー３８とを透過し、ＬｉＳＡＦ結晶
３４に入射される。第一のレーザミラー３８はＬｉＳＡ
Ｆ結晶３４から発振される基本波４２を９９％以上反射
する誘電体多層膜からなり、ＳＨＧ結晶６の出射側に形
成された第二のレーザミラーであるミラー膜７との間で
レーザ共振器を構成する。この共振器内にある基本波を
波長制御素子である複屈折フィルタ５によりＳＨＧ結晶
６の位相整合波長に制御することでＳＨＧ光４３が出射
される。第二のレーザミラー７には基本波を９９％以上
反射し、ＳＨＧ光を透過するコーティングが施されてい
る。
ーザ励起のＬｉＳＡＦ結晶からのレーザ光を第一の発振
波（基本波）とし非線形光学結晶により第二の発振波と
して青色領域のＳＨＧ光を発生させる方法を検討したと
ころ、以下の問題点を見出した。図２はＬｉＳＡＦ結晶
と非線形光学結晶とを有した従来の第二高調波発生装置
を示している。図２において半導体レーザ（図示せず）
からの励起光３１は入射側の第一のレーザミラー基板２
と第一のレーザミラー３８とを透過し、ＬｉＳＡＦ結晶
３４に入射される。第一のレーザミラー３８はＬｉＳＡ
Ｆ結晶３４から発振される基本波４２を９９％以上反射
する誘電体多層膜からなり、ＳＨＧ結晶６の出射側に形
成された第二のレーザミラーであるミラー膜７との間で
レーザ共振器を構成する。この共振器内にある基本波を
波長制御素子である複屈折フィルタ５によりＳＨＧ結晶
６の位相整合波長に制御することでＳＨＧ光４３が出射
される。第二のレーザミラー７には基本波を９９％以上
反射し、ＳＨＧ光を透過するコーティングが施されてい
る。
【０００７】図２の構成における問題点は、ＬｉＳＡＦ
結晶３４に入射する半導体レーザからの励起光３１がＬ
ｉＳＡＦ結晶３４に入射されるまでにミラー基板端面２
１、第一のレーザミラー３、ＬｉＳＡＦ結晶３４の端面
４１の三つの境界面を通過するために励起光３１のパワ
ーが減少して高効率の第二高調波を得られにくいことで
ある。それぞれの境界面には励起光３１の透過率が高い
誘電体多層膜が設けられているが、十分ではない。
結晶３４に入射する半導体レーザからの励起光３１がＬ
ｉＳＡＦ結晶３４に入射されるまでにミラー基板端面２
１、第一のレーザミラー３、ＬｉＳＡＦ結晶３４の端面
４１の三つの境界面を通過するために励起光３１のパワ
ーが減少して高効率の第二高調波を得られにくいことで
ある。それぞれの境界面には励起光３１の透過率が高い
誘電体多層膜が設けられているが、十分ではない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、内部共振器型第二高調波発生装置においてその境
界面数を減らすために固体レーザ結晶の励起光側端面に
第一のレーザミラーを曲面状に設けるとともに非線形光
学結晶の出射側に第二レーザミラーを設けることで上記
従来の問題を解決できることを見い出し本発明に想到し
た。
結果、内部共振器型第二高調波発生装置においてその境
界面数を減らすために固体レーザ結晶の励起光側端面に
第一のレーザミラーを曲面状に設けるとともに非線形光
学結晶の出射側に第二レーザミラーを設けることで上記
従来の問題を解決できることを見い出し本発明に想到し
た。
【０００９】すなわち、本発明は、励起光源としての半
導体レーザと、前記励起光により励起される固体レーザ
結晶と、前記固体レーザ結晶から発生する発振波を反射
する第一および第二のレーザミラーからなるレーザ共振
器とを備え、前記発振波を第二高調波に波長変換する非
線形光学結晶を前記レーザ共振器内に配置した内部共振
器型第二高調波発生装置において、前記固体レーザ結晶
の励起光入射側に曲面状の第一のレーザミラーを配置す
るとともに、前記非線形光学結晶の出射側に第二のレー
ザミラーを配置したことを特徴とする内部共振器型第二
高調波発生装置である。第一のレーザミラーは前記励起
光を８５％以上透過し、前記発振波を９９％以上反射す
る曲面ミラーである。また、前記共振器内に固体レーザ
結晶の発振波長を制御する波長制御素子を配置するとと
もに、前記固体レーザ結晶がＬｉＳＡＦ（Cr:LiSrAl
F6；クロム添加のフッ化リチウムストロンチウムアルミ
ニウム）またはＬｉＳＧａＦ（Cr:LiSrGaF6；クロム添
加のフッ化リチウムストロンチウムガリウムであり、前
記非線形光学結晶がＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ5）、ＢＢＯ（β
−ＢａＢ2Ｏ4）、ＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ6Ｏ10）、ＣＢ
Ｏ（ＣｓＢ3Ｏ5）のうちの少なくとも１種であるように
構成すると好ましい。また、前記の固体レーザ結晶と波
長制御素子と非線形光学結晶と第一および第二のレーザ
ミラーとを温度制御することで安定した高精度の第二高
調波を発生できるので好ましい。
導体レーザと、前記励起光により励起される固体レーザ
結晶と、前記固体レーザ結晶から発生する発振波を反射
する第一および第二のレーザミラーからなるレーザ共振
器とを備え、前記発振波を第二高調波に波長変換する非
線形光学結晶を前記レーザ共振器内に配置した内部共振
器型第二高調波発生装置において、前記固体レーザ結晶
の励起光入射側に曲面状の第一のレーザミラーを配置す
るとともに、前記非線形光学結晶の出射側に第二のレー
ザミラーを配置したことを特徴とする内部共振器型第二
高調波発生装置である。第一のレーザミラーは前記励起
光を８５％以上透過し、前記発振波を９９％以上反射す
る曲面ミラーである。また、前記共振器内に固体レーザ
結晶の発振波長を制御する波長制御素子を配置するとと
もに、前記固体レーザ結晶がＬｉＳＡＦ（Cr:LiSrAl
F6；クロム添加のフッ化リチウムストロンチウムアルミ
ニウム）またはＬｉＳＧａＦ（Cr:LiSrGaF6；クロム添
加のフッ化リチウムストロンチウムガリウムであり、前
記非線形光学結晶がＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ5）、ＢＢＯ（β
−ＢａＢ2Ｏ4）、ＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ6Ｏ10）、ＣＢ
Ｏ（ＣｓＢ3Ｏ5）のうちの少なくとも１種であるように
構成すると好ましい。また、前記の固体レーザ結晶と波
長制御素子と非線形光学結晶と第一および第二のレーザ
ミラーとを温度制御することで安定した高精度の第二高
調波を発生できるので好ましい。
【００１０】固体レーザ結晶にＬｉＳＡＦ（Cr:LiSrAlF
6；クロム添加のフッ化リチウムストロンチウムアルミ
ニウム）結晶を用いた場合には、第一の発振波を波長８
００〜９００ｎｍの領域で発生することができ、青色領
域（波長４００〜４５０ｎｍ）の第二の発振波を発生で
きる。固体レーザ結晶にＬｉＳＧａＦ（Cr:LiSrGaF6；
クロム添加のフッ化リチウムストロンチウムガリウム）
結晶を用いた場合には、第一の発振波を８００〜１００
０ｎｍの領域で発生することができ、波長４００〜５０
０ｎｍの第二の発振波を発生できる。
6；クロム添加のフッ化リチウムストロンチウムアルミ
ニウム）結晶を用いた場合には、第一の発振波を波長８
００〜９００ｎｍの領域で発生することができ、青色領
域（波長４００〜４５０ｎｍ）の第二の発振波を発生で
きる。固体レーザ結晶にＬｉＳＧａＦ（Cr:LiSrGaF6；
クロム添加のフッ化リチウムストロンチウムガリウム）
結晶を用いた場合には、第一の発振波を８００〜１００
０ｎｍの領域で発生することができ、波長４００〜５０
０ｎｍの第二の発振波を発生できる。
【００１１】また、ＬｉＳＡＦ結晶から発生する第一の
発振波波長を制御する波長制御素子としてＬｉＳＡＦ結
晶と非線形光学結晶との間にブリュースタ角に傾けた１
枚の複屈折結晶を配置することで、ＳＨＧ光の共振器内
での損失が低下し、効率良くＳＨＧ光を発生できる。
発振波波長を制御する波長制御素子としてＬｉＳＡＦ結
晶と非線形光学結晶との間にブリュースタ角に傾けた１
枚の複屈折結晶を配置することで、ＳＨＧ光の共振器内
での損失が低下し、効率良くＳＨＧ光を発生できる。
【００１２】前記複屈折結晶としては、水晶（ＳｉＯ
２）を用いると好ましく、厚さ０．４〜３ｍｍの水晶板
を用いると下記の理由からさらに好ましい。固体レーザ
結晶の発振波長を制御するための波長制御素子として複
屈折結晶を共振器中に挿入すると、損失により共振器中
の発振しきい値が高くなることが知られている。これは
レーザ共振器の発振特性は共振器内の損失に依存してお
り、複屈折結晶を挿入することにより損失が高くなり発
振に至るまでのしきい値が高くなってしまうためであ
る。さらに波長制御素子の透過帯域幅が狭いと透過せず
に波長制御素子によって反射され損失となる光量が多く
なるために損失が増え、発振しきい値が高くなってしま
う。複屈折結晶の厚さを減らすことで透過波長幅を広げ
ることができ損失が減少することにより、発振しきい値
を下げることができるという効果を有する。
２）を用いると好ましく、厚さ０．４〜３ｍｍの水晶板
を用いると下記の理由からさらに好ましい。固体レーザ
結晶の発振波長を制御するための波長制御素子として複
屈折結晶を共振器中に挿入すると、損失により共振器中
の発振しきい値が高くなることが知られている。これは
レーザ共振器の発振特性は共振器内の損失に依存してお
り、複屈折結晶を挿入することにより損失が高くなり発
振に至るまでのしきい値が高くなってしまうためであ
る。さらに波長制御素子の透過帯域幅が狭いと透過せず
に波長制御素子によって反射され損失となる光量が多く
なるために損失が増え、発振しきい値が高くなってしま
う。複屈折結晶の厚さを減らすことで透過波長幅を広げ
ることができ損失が減少することにより、発振しきい値
を下げることができるという効果を有する。
【００１３】さらに複屈折結晶を水晶板１枚とした場合
の複屈折結晶の厚さに対するレーザ発振の波長間隔は、
厚さが厚くなるとレーザ発振する波長の発振間隔が狭く
なる。これは厚さが厚いと隣り合うレーザ発振可能な波
長の間隔が狭くなり、ＬｉＳＡＦ結晶レーザのように広
帯域での発振が可能なレーザでは同時に２つ以上の発振
波長で発振する可能性がある。一般のレーザミラーの反
射帯域幅は５０ｎｍ程度であるため、二つ以上の同時発
振を抑制するには前記反射帯域幅の半分程度の２５ｎｍ
程度以上の発振波長間隔が必要であることから複屈折結
晶の厚さは３ｍｍ以下である必要があり、また結晶の厚
さが薄すぎると波長制御が困難となるため、複屈折結晶
の厚さは０．４〜３ｍｍの範囲であることが望ましい。
ここでレーザ発振波長間隔とは、同時にレーザ発振でき
得る波長の間隔であり、レーザ媒質の波長に対する利得
特性に依存する。利得特性が広いとレーザ発振可能な波
長範囲が広いために、波長制御素子の透過波長間隔によ
っては同時にレーザ発振する場合がある。
の複屈折結晶の厚さに対するレーザ発振の波長間隔は、
厚さが厚くなるとレーザ発振する波長の発振間隔が狭く
なる。これは厚さが厚いと隣り合うレーザ発振可能な波
長の間隔が狭くなり、ＬｉＳＡＦ結晶レーザのように広
帯域での発振が可能なレーザでは同時に２つ以上の発振
波長で発振する可能性がある。一般のレーザミラーの反
射帯域幅は５０ｎｍ程度であるため、二つ以上の同時発
振を抑制するには前記反射帯域幅の半分程度の２５ｎｍ
程度以上の発振波長間隔が必要であることから複屈折結
晶の厚さは３ｍｍ以下である必要があり、また結晶の厚
さが薄すぎると波長制御が困難となるため、複屈折結晶
の厚さは０．４〜３ｍｍの範囲であることが望ましい。
ここでレーザ発振波長間隔とは、同時にレーザ発振でき
得る波長の間隔であり、レーザ媒質の波長に対する利得
特性に依存する。利得特性が広いとレーザ発振可能な波
長範囲が広いために、波長制御素子の透過波長間隔によ
っては同時にレーザ発振する場合がある。
【００１４】また位相整合半値幅が比較的広いＬＢＯ
（ＬｉＢ3Ｏ5）、ＢＢＯ（β−ＢａＢ2Ｏ4）、ＣＬＢＯ
（ＣｓＬｉＢ6Ｏ10）、ＣＢＯ（ＣｓＢ3Ｏ5）の少なく
とも１種をＳＨＧ結晶である非線形光学結晶に用いると
基本波の発振波長幅が広い場合にも効率良くＳＨＧ光を
発生することができる。さらに共振器を構成する部品の
うちの少なくとも２つの部品を同一の構造部材上に配置
したり、共振器を構成する部品を温度制御素子上に配置
することで、振動や温度変動の悪影響が抑えられ内部共
振器型第二高調波発生装置の安定性や小型化が容易とな
る。これらの手段を採用した本発明の内部共振器型第二
高調波発生装置は小型で低消費電力（高効率）で安定で
あるという優れた特長を有している。
（ＬｉＢ3Ｏ5）、ＢＢＯ（β−ＢａＢ2Ｏ4）、ＣＬＢＯ
（ＣｓＬｉＢ6Ｏ10）、ＣＢＯ（ＣｓＢ3Ｏ5）の少なく
とも１種をＳＨＧ結晶である非線形光学結晶に用いると
基本波の発振波長幅が広い場合にも効率良くＳＨＧ光を
発生することができる。さらに共振器を構成する部品の
うちの少なくとも２つの部品を同一の構造部材上に配置
したり、共振器を構成する部品を温度制御素子上に配置
することで、振動や温度変動の悪影響が抑えられ内部共
振器型第二高調波発生装置の安定性や小型化が容易とな
る。これらの手段を採用した本発明の内部共振器型第二
高調波発生装置は小型で低消費電力（高効率）で安定で
あるという優れた特長を有している。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳説する。 （実施例）図１は本発明の内部共振器型第二高調波発生
装置の一実施例を説明する図である。図１の半導体レー
ザ１１から出射された励起ビーム３１は集光光学系１２
により集光され、固体レーザ結晶４を励起する。半導体
レーザ１１は出力５００ｍＷ、発振波長６７０ｎｍであ
るＳＤＬ（Spectra Diode Lab.）社製AlGaInP系半導
体レーザを用い、集光光学系１２には２枚のシリンドリ
カルレンズと単レンズ（ｆ＝３０ｍｍ）を用いた。
装置の一実施例を説明する図である。図１の半導体レー
ザ１１から出射された励起ビーム３１は集光光学系１２
により集光され、固体レーザ結晶４を励起する。半導体
レーザ１１は出力５００ｍＷ、発振波長６７０ｎｍであ
るＳＤＬ（Spectra Diode Lab.）社製AlGaInP系半導
体レーザを用い、集光光学系１２には２枚のシリンドリ
カルレンズと単レンズ（ｆ＝３０ｍｍ）を用いた。
【００１６】励起される固体レーザ結晶４は励起光側の
端面を所定の曲率を有した曲面ミラー形状に加工し、誘
電体多層膜構成のレーザミラー３を配置している。固体
レーザ結晶４は基本波である第一発振波を発生し、その
入射側に形成された曲面状の第一のレーザミラー３とＳ
ＨＧ結晶６の出射端面に形成された第一の発振波を反射
する第二のレーザミラー７とからなるレーザ共振器で第
一の発振波である基本波を発生する。レーザ共振器中に
は固体レーザ結晶４と波長制御素子５とＳＨＧ結晶６と
が配置されている。第一のレーザミラー３には半導体レ
ーザからの励起光波長に対して８５％以上を透過し、基
本波波長に対しては反射率９９％以上の全反射（以下単
にＨＲという；High-Reflection）コーティングを施し
てある。この共振器構造は凹平式共振器であり、第一の
レーザミラー３の曲率半径は２５ｍｍ、共振器長（Ｌ）
は２０ｍｍとした。固体レーザ結晶４にはＣｒ添加量
１．５ｍｏｌ％のＬｉＳＡＦ結晶(直径３ｍｍ×厚さ５
ｍｍ)を用い、この結晶の端面４２には基本波波長に対
して反射率０．２％以下の無反射（以下単にＡＲとい
う；Anti-Reflection）コーティングを施してある。Ｓ
ＨＧ結晶６は直方体形状で縦３ｍｍ×横３ｍｍ×厚さ５
ｍｍのＬＢＯ結晶である。
端面を所定の曲率を有した曲面ミラー形状に加工し、誘
電体多層膜構成のレーザミラー３を配置している。固体
レーザ結晶４は基本波である第一発振波を発生し、その
入射側に形成された曲面状の第一のレーザミラー３とＳ
ＨＧ結晶６の出射端面に形成された第一の発振波を反射
する第二のレーザミラー７とからなるレーザ共振器で第
一の発振波である基本波を発生する。レーザ共振器中に
は固体レーザ結晶４と波長制御素子５とＳＨＧ結晶６と
が配置されている。第一のレーザミラー３には半導体レ
ーザからの励起光波長に対して８５％以上を透過し、基
本波波長に対しては反射率９９％以上の全反射（以下単
にＨＲという；High-Reflection）コーティングを施し
てある。この共振器構造は凹平式共振器であり、第一の
レーザミラー３の曲率半径は２５ｍｍ、共振器長（Ｌ）
は２０ｍｍとした。固体レーザ結晶４にはＣｒ添加量
１．５ｍｏｌ％のＬｉＳＡＦ結晶(直径３ｍｍ×厚さ５
ｍｍ)を用い、この結晶の端面４２には基本波波長に対
して反射率０．２％以下の無反射（以下単にＡＲとい
う；Anti-Reflection）コーティングを施してある。Ｓ
ＨＧ結晶６は直方体形状で縦３ｍｍ×横３ｍｍ×厚さ５
ｍｍのＬＢＯ結晶である。
【００１７】ＬＢＯ結晶６の出射側つまり後方端面には
基本波波長に対して反射率９９％以上のＨＲコーティン
グとＳＨＧ波長に対して反射率１％以下のＡＲコーティ
ングを施した第二のレーザミラー７を形成した。また、
ＬＢＯ結晶６の入射側つまり前方端面には基本波波長に
対して反射率０．２％以下のＡＲコーティングを施し
た。波長制御素子５には厚さ０．５ｍｍの１枚の水晶板
からなる複屈折フィルタを用い、光軸に対してブリュー
スター角に配置して光軸の回りを回転させることで波長
制御し、ＳＨＧ結晶６であるＬＢＯ結晶の変換効率が最
大となる基本波の波長に調整することでＳＨＧ出力１０
ｍＷを得た。さらに、レーザ結晶４と波長制御素子５と
を同一の構造部材８に設置し、ＳＨＧ結晶６は構造部材
９に設置し、それらを温度制御素子であるペルチェ素子
上に固定して、共振器全体を温度制御した。この構成に
より、基本波のビームウエストはＳＨＧ結晶６内とな
り、発生したＳＨＧ光３３は波長制御素子５に妨げられ
ることなく効率良く出力された。また、第一の曲面状レ
ーザミラー３が固体レーザ結晶４に密着配置されている
ので共振器が小型構造となり、さらに共振器全体を構造
部材８，９で保持するとともに温度制御しているので安
定なＳＨＧ光を発生できている。この実施例のＬｉＳＡ
Ｆ結晶４に入射する励起光３１のパワーは半導体レーザ
１１から出射された励起光の最大ビーム強度の約９７％
のビーム強度を維持しており、良好であった。固体レー
ザ結晶４としてはＬｉＳＡＦやＬｉＳＧａＦに限らず、
ＹＡＧ、ＹＶＯ４等のＮｄおよびＣｒ添加のレーザ結晶
を用いても良い。
基本波波長に対して反射率９９％以上のＨＲコーティン
グとＳＨＧ波長に対して反射率１％以下のＡＲコーティ
ングを施した第二のレーザミラー７を形成した。また、
ＬＢＯ結晶６の入射側つまり前方端面には基本波波長に
対して反射率０．２％以下のＡＲコーティングを施し
た。波長制御素子５には厚さ０．５ｍｍの１枚の水晶板
からなる複屈折フィルタを用い、光軸に対してブリュー
スター角に配置して光軸の回りを回転させることで波長
制御し、ＳＨＧ結晶６であるＬＢＯ結晶の変換効率が最
大となる基本波の波長に調整することでＳＨＧ出力１０
ｍＷを得た。さらに、レーザ結晶４と波長制御素子５と
を同一の構造部材８に設置し、ＳＨＧ結晶６は構造部材
９に設置し、それらを温度制御素子であるペルチェ素子
上に固定して、共振器全体を温度制御した。この構成に
より、基本波のビームウエストはＳＨＧ結晶６内とな
り、発生したＳＨＧ光３３は波長制御素子５に妨げられ
ることなく効率良く出力された。また、第一の曲面状レ
ーザミラー３が固体レーザ結晶４に密着配置されている
ので共振器が小型構造となり、さらに共振器全体を構造
部材８，９で保持するとともに温度制御しているので安
定なＳＨＧ光を発生できている。この実施例のＬｉＳＡ
Ｆ結晶４に入射する励起光３１のパワーは半導体レーザ
１１から出射された励起光の最大ビーム強度の約９７％
のビーム強度を維持しており、良好であった。固体レー
ザ結晶４としてはＬｉＳＡＦやＬｉＳＧａＦに限らず、
ＹＡＧ、ＹＶＯ４等のＮｄおよびＣｒ添加のレーザ結晶
を用いても良い。
【００１８】（比較例）図２は従来の第二高調波発生装
置を説明する図である。半導体レーザおよび集光光学系
からなる励起光学系は図１と同様であり省略している。
半導体レーザ（図示省略）から出射された励起ビーム３
１は第一レーザミラー基板２と第一レーザミラー３８と
を透過し、固体レーザ結晶３４に入射される。第一のレ
ーザミラー３８は基本波波長に対し反射率９９％以上の
ＨＲコーティングと励起波波長に対し反射率１％以下の
ＡＲコーティングとを施し、出射側のレーザミラーであ
る第二のレーザミラー７との間でレーザ共振器を構成し
第一の発振波である基本波を発生する。
置を説明する図である。半導体レーザおよび集光光学系
からなる励起光学系は図１と同様であり省略している。
半導体レーザ（図示省略）から出射された励起ビーム３
１は第一レーザミラー基板２と第一レーザミラー３８と
を透過し、固体レーザ結晶３４に入射される。第一のレ
ーザミラー３８は基本波波長に対し反射率９９％以上の
ＨＲコーティングと励起波波長に対し反射率１％以下の
ＡＲコーティングとを施し、出射側のレーザミラーであ
る第二のレーザミラー７との間でレーザ共振器を構成し
第一の発振波である基本波を発生する。
【００１９】この図２の共振器構造は平凹式共振器であ
り、第一の曲面レーザミラー３８の曲率半径は２５ｍ
ｍ、共振器長（Ｌ’）は２０ｍｍとした。レーザ結晶４
にはＣｒ添加量１．５ｍｏｌ％のＬｉＳＡＦ結晶(直径
３ｍｍ×厚さ５ｍｍ)を用い、その結晶端面４１には励
起波波長と基本波波長に対して反射率２％以下のＡＲコ
ーティングを施してある。ＳＨＧ結晶６は直方体形状で
縦３ｍｍ×横３ｍｍ×厚さ５ｍｍのＬＢＯ結晶である。
このＬＢＯ結晶の出射側つまり後方端面に基本波波長に
対して反射率９９％以上のＨＲコーティングとＳＨＧ波
長に対して反射率１％以下のＡＲコーティングを施し、
第二のレーザミラー７を形成した。また、このＬＢＯ結
晶の入射側つまり前方端面には基本波波長に対して反射
率０．２％以下のＡＲコーティングを施した。波長制御
素子５には厚さ０．５ｍｍの１枚の水晶板からなる複屈
折フィルタを用い、光軸に対してブリュースター角に配
置して光軸の回りを回転させることで波長制御し、その
ＬＢＯ結晶の変換効率が最大となる基本波の波長に調整
することでＳＨＧ出力１０ｍＷが得られた。このよう
に、図２の構成では、ＬｉＳＡＦ結晶３４に入射される
半導体レーザからの励起光３１がＬｉＳＡＦ結晶３４に
入射されるまでにミラー基板端面２１、第一のレーザミ
ラー３８、ＬｉＳＡＦ結晶の端面４１という三つの境界
面を通過しているが、その入射励起光３１のパワーを上
記実施例と同様の条件で評価したところ９０％程度に減
少していた。入射励起光パワーの減少分はそのまま第二
高調波の発生効率の低下につながるので、この比較例の
ものは上記実施例に比べて消費電力が数％大きいことが
わかる。それぞれの境界面には励起光３１の透過率が高
い誘電体多層膜が設けられているがＳＨＧ光の発生効率
向上の点で十分ではないことがわかった。
り、第一の曲面レーザミラー３８の曲率半径は２５ｍ
ｍ、共振器長（Ｌ’）は２０ｍｍとした。レーザ結晶４
にはＣｒ添加量１．５ｍｏｌ％のＬｉＳＡＦ結晶(直径
３ｍｍ×厚さ５ｍｍ)を用い、その結晶端面４１には励
起波波長と基本波波長に対して反射率２％以下のＡＲコ
ーティングを施してある。ＳＨＧ結晶６は直方体形状で
縦３ｍｍ×横３ｍｍ×厚さ５ｍｍのＬＢＯ結晶である。
このＬＢＯ結晶の出射側つまり後方端面に基本波波長に
対して反射率９９％以上のＨＲコーティングとＳＨＧ波
長に対して反射率１％以下のＡＲコーティングを施し、
第二のレーザミラー７を形成した。また、このＬＢＯ結
晶の入射側つまり前方端面には基本波波長に対して反射
率０．２％以下のＡＲコーティングを施した。波長制御
素子５には厚さ０．５ｍｍの１枚の水晶板からなる複屈
折フィルタを用い、光軸に対してブリュースター角に配
置して光軸の回りを回転させることで波長制御し、その
ＬＢＯ結晶の変換効率が最大となる基本波の波長に調整
することでＳＨＧ出力１０ｍＷが得られた。このよう
に、図２の構成では、ＬｉＳＡＦ結晶３４に入射される
半導体レーザからの励起光３１がＬｉＳＡＦ結晶３４に
入射されるまでにミラー基板端面２１、第一のレーザミ
ラー３８、ＬｉＳＡＦ結晶の端面４１という三つの境界
面を通過しているが、その入射励起光３１のパワーを上
記実施例と同様の条件で評価したところ９０％程度に減
少していた。入射励起光パワーの減少分はそのまま第二
高調波の発生効率の低下につながるので、この比較例の
ものは上記実施例に比べて消費電力が数％大きいことが
わかる。それぞれの境界面には励起光３１の透過率が高
い誘電体多層膜が設けられているがＳＨＧ光の発生効率
向上の点で十分ではないことがわかった。
【００２０】
【発明の効果】上記の通り、本発明によれば、小型で高
効率で安定した内部共振器型の第二高調波発生装置を提
供することができ、工業的に極めて有用なものである。
効率で安定した内部共振器型の第二高調波発生装置を提
供することができ、工業的に極めて有用なものである。
【図１】本発明の一実施例を説明する図である。
【図２】従来の第二高調波発生装置を説明する図であ
る。
る。
２ ミラー基板、３，３８ 第一のレーザミラー、４，
３４ 固体レーザ結晶、５ 波長制御素子、６ ＳＨＧ
結晶、７ 第二のレーザミラー、８，９ 構造部材、１
１ 半導体レーザ、１２ 集光光学系、２１ ミラー基
板端面、４１，４２ レーザ結晶端面、３１ 励起ビー
ム、３２，４２ 基本波ビーム、３３，４３ ＳＨＧ出
力。
３４ 固体レーザ結晶、５ 波長制御素子、６ ＳＨＧ
結晶、７ 第二のレーザミラー、８，９ 構造部材、１
１ 半導体レーザ、１２ 集光光学系、２１ ミラー基
板端面、４１，４２ レーザ結晶端面、３１ 励起ビー
ム、３２，４２ 基本波ビーム、３３，４３ ＳＨＧ出
力。
Claims (4)
- 【請求項１】 励起光源としての半導体レーザと、前記
励起光により励起される固体レーザ結晶と、前記固体レ
ーザ結晶から発生する発振波を反射する第一および第二
のレーザミラーからなるレーザ共振器とを備え、前記発
振波を第二高調波に波長変換する非線形光学結晶を前記
レーザ共振器内に配置した内部共振器型第二高調波発生
装置において、 前記固体レーザ結晶の励起光入射側に曲面状の第一のレ
ーザミラーを配置するとともに、前記非線形光学結晶の
出射側に第二のレーザミラーを配置したことを特徴とす
る内部共振器型第二高調波発生装置。 - 【請求項２】 第一のレーザミラーは前記励起光を８５
％以上透過し、前記発振波を９９％以上反射することを
特徴とする請求項１に記載の内部共振器型第二高調波発
生装置。 - 【請求項３】 前記共振器内に固体レーザ結晶の発振波
長を制御する波長制御素子を配置するとともに、前記固
体レーザ結晶がＬｉＳＡＦ（Cr:LiSrAlF6；クロム添加
のフッ化リチウムストロンチウムアルミニウム）または
ＬｉＳＧａＦ（Cr:LiSrGaF6；クロム添加のフッ化リチ
ウムストロンチウムガリウム）であり、前記非線形光学
結晶がＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ5）、ＢＢＯ（β−ＢａＢ
2Ｏ4）、ＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ6Ｏ10）、ＣＢＯ（Ｃｓ
Ｂ3Ｏ5）のうちの少なくとも１種であることを特徴とす
る請求項１または２に記載の内部共振器型第二高調波発
生装置。 - 【請求項４】 前記の固体レーザ結晶と波長制御素子と
非線形光学結晶と第一および第二のレーザミラーとを温
度制御することを特徴とする請求項３に記載の内部共振
器型第二高調波発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4500997A JPH10239722A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 内部共振器型第二高調波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4500997A JPH10239722A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 内部共振器型第二高調波発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10239722A true JPH10239722A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12707377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4500997A Pending JPH10239722A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 内部共振器型第二高調波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10239722A (ja) |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP4500997A patent/JPH10239722A/ja active Pending
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