JPH104232A - エタロンおよび単一縦モードレーザー - Google Patents

エタロンおよび単一縦モードレーザー

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JPH104232A
JPH104232A JP8156734A JP15673496A JPH104232A JP H104232 A JPH104232 A JP H104232A JP 8156734 A JP8156734 A JP 8156734A JP 15673496 A JP15673496 A JP 15673496A JP H104232 A JPH104232 A JP H104232A
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Hiroaki Hiuga
浩彰 日向
Yoji Okazaki
洋二 岡崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 共振器内に配置したエタロンにより単一縦モ
ード化を図るレーザーにおいて、環境湿度変化および経
時変化による出力変動を抑える。 【解決手段】 エタロン17として、2つの光通過端面17
a、17bにイオンアシスト蒸着によるコートが形成され
たものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー共振器内
に配されて発振モードを単一縦モード化するエタロンに
関するものである。
【0002】また本発明は、エタロンにより発振モード
を単一縦モード化するようにしたレーザーに関するもの
である。
【0003】
【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ドーピングされた固
体レーザーロッドを半導体レーザー(レーザーダイオー
ド)等によってポンピングする固体レーザーが公知とな
っている。
【0004】この種の固体レーザー等においては、例え
ばOptics Letters(オプティクス・レターズ)Vol.18
(1993) p.420 に記載されているように、モード競合ノ
イズの発生を抑えるために、その共振器内にエタロンを
配して波長選択し、発振モードを単一縦モード化するこ
とも行なわれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにエ
タロンを用いて単一縦モード化を図る従来のレーザーに
おいては、環境湿度変化および経時変化により出力が大
きく変動するという問題が認められていた。
【0006】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、単一縦モードレーザーの環境湿度変化および経
時変化による出力変動を防止できるエタロンを提供する
ことを目的とするものである。
【0007】また本発明は、環境湿度変化および経時変
化による出力変動の無い単一縦モードレーザーを提供す
ることを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によるエタロン
は、請求項1に記載の通り、レーザー装置の共振器内に
配置されてレーザービームを単一縦モード化するエタロ
ンにおいて、2つの光通過端面にイオンアシスト蒸着
(Ion Assisted Deposition :以下IADという)によ
るコートが形成されていることを特徴とするものであ
る。
【0009】なお上記コートとしては、請求項1に記載
の通り、HfO2 およびSiO2 からなるものが好適に
用いられる。
【0010】また本発明による単一縦モードレーザー
は、請求項3に記載の通り、共振器内に配置したエタロ
ンにより発振モードを単一縦モード化するレーザーにお
いて、上記エタロンとして、2つの光通過端面にIAD
によるコートが施されたものが用いられたことを特徴と
するものである。
【0011】なお上記構成の単一縦モードレーザーにお
いては、請求項4に記載の通り、共振器の部分が気密容
器内に配置されるのが望ましい。
【0012】
【発明の効果】本発明者の研究によると、従来の単一縦
モードレーザーにおいて環境湿度変化および経時変化に
よって出力が変動しやすいという問題は、EB蒸着(El
ectronBeam Deposition )によりコートが形成されたエ
タロンが用いられた際に顕著に認められることが判明し
た。以下、この点について詳しく説明する。
【0013】まず、エタロンの実効的コート膜厚nd
(nはコート材質の屈折率、dはコート材質の厚み)変
化とレーザーの出力変化との関係について説明する。図
3に示すように、屈折率n0 、厚みl0 の基板1の両端
面にコート2を施してエタロンとするものと考える。こ
こでコート材質にA、Bの2種を使用したとし、それら
の材質の屈折率を各々n1 、n2 とし、またコート各層
の厚みをdi とする。
【0014】上記のコート2を施すことにより反射位相
が0(ゼロ)でなくなるため、実効的な反射点は基板1
の端面よりズレている。このズレ量をαとすると、エタ
ロンの実効的な光路長Lは L=n0 0 +2α となる。ここでαの量はコート材質のni i の変化に
より変化し、αが変化すれば当然光路長Lが変化する。
このように光路長Lを変えるni 、di は(特にn
i は)環境湿度、経時変化等に応じて変化する。
【0015】エタロンの共振波長λは、基準状態での共
振波長および実効的光路長をそれぞれλ0 、L0 とする
と、 λ=λ0 (L/L0 ) となるので、結局、環境湿度や経時変化によりエタロン
共振波長λが変化することになる。
【0016】次に、上記エタロン共振波長λの変化によ
り、レーザー出力がどのように影響を受けるか説明す
る。レーザー出力およびレーザー発振波長の共振器温度
依存性は、基本的に図4に示すようなものとなる。なお
この図4中、aおよびbがレーザー発振波長を、cおよ
びdがレーザー出力を、AおよびBがエタロン共振波長
を示しており、A、aおよびcがそれぞれ基準環境状態
でのエタロン共振波長、レーザー発振波長およびレーザ
ー出力であり、B、bおよびdがそれぞれ環境変化時
(湿度変化時)のエタロン共振波長、レーザー発振波長
およびレーザー出力である。
【0017】図示される通り、環境湿度変化によりエタ
ロン共振波長がAからBへ変化したとき、レーザー発振
波長およびレーザー出力は図中の実線の状態から破線の
状態へと変化するため、設定共振器温度でのレーザー出
力は図中矢印Fで示すように変化することになる。な
お、環境湿度変化だけでなく経時変化によっても、上記
と同様のことが成り立つ。
【0018】具体例を挙げると、従来の単一縦モードレ
ーザーにおいて用いられていたHfO2 /SiO2 のE
Bコートエタロンの場合、環境湿度が0%から80%に変
化するとエタロン共振波長は0.03nm長波長化し、それ
によりレーザー出力が10%低下することもある。
【0019】それに対して、HfO2 /SiO2 のIA
Dコートエタロンの場合、環境湿度が0%から80%に変
化してもエタロン共振波長の変化は 0.006nm以下に抑
えられ、レーザー出力変化も2%以内に抑制された。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実
施形態であるレーザーダイオードポンピング固体レーザ
ーを示すものである。このレーザーダイオードポンピン
グ固体レーザーは、ポンピング光(励起光)としてのレ
ーザービーム10を発する半導体レーザー11と、発散光で
ある上記レーザービーム10を集束させる集光レンズ12a
および12b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YLF結晶(以下、Nd:YL
F結晶と称する)13と、このNd:YLF結晶13の前方
側つまり半導体レーザー11と反対側に配された共振器ミ
ラー14と、周期ドメイン反転構造を有する非線形光学材
料であって、Nd:YLF結晶13と共振器ミラー14との
間に配されたMgO:LN結晶(MgOがドープされた
LiNbO3 結晶)15と、このMgO:LN結晶15と共
振器ミラー14との間に配された偏光制御用のブリュース
タ板16およびソリッドエタロン17とを有している。
【0021】また上記Nd:YLF結晶13を間に挟む状
態にして、発振モードをツイスト・モード化するため
の、例えばサファイア板からなる2枚のλ/4板18、19
が設けられている。
【0022】以上述べた各要素は、共通の筐体(図示せ
ず)にマウントされて一体化されている。なお、このレ
ーザーダイオードポンピング固体レーザーの共振器は後
述するようにλ/4板18および共振器ミラー14により構
成される。この共振器の部分と半導体レーザー11は、図
示しない温度調節手段により、それぞれ所定温度に温調
される。
【0023】半導体レーザー11としては、波長797 nm
のレーザービーム10を発するものが用いられている。c
軸カットされているNd:YLF結晶13は、上記レーザ
ービーム10によってネオジウムイオンが励起されること
により、波長1314nmの光を発する。λ/4板18の入射
端面18aには、波長1314nmの光は良好に反射させる
(反射率99.9%以上)一方、波長797 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93%以上)コ
ートが施されている。
【0024】一方共振器ミラー14のミラー面14aには、
波長1314nmの光は良好に反射させ(反射率99.9%以
上)、下記の波長657 nmの光は透過させる(透過率90
%以上)コートが施されている。
【0025】したがって、上記波長1314nmの光はそれ
に対する高反射面となっているλ/4板端面18aとミラ
ー面14aとの間に閉じ込められてレーザー発振を引き起
こし、波長1314nmのレーザービーム21が発生する。こ
のレーザービーム21はMgO:LN結晶15により、波長
が1/2すなわち657 nmの赤色の第2高調波22に変換
され、共振器ミラー14からは主にこの第2高調波22が出
射する。
【0026】2枚のλ/4板18、19は互いに結晶軸が90
°回転した向きに配されており、このようなλ/4板1
8、19が配されたことにより、レーザービーム21はそれ
ら両者の間でツイスト・モード化する。それに加えて、
発振波長を選択するソリッドエタロン17が設けられてい
るために、レーザービーム21は単一縦モード発振し、第
2高調波22も単一縦モード化される。
【0027】ここで上記ソリッドエタロン17の2つの光
通過端面17a、17bには、イオンアシスト蒸着(IA
D)により、高屈折率のHfO2 および低屈折率のSi
2 の各層が交互に積層されてなるコートが施されてい
る。このコートは、波長1314nmのレーザービーム21に
対しては反射率30%、波長657 nmの第2高調波22に対
しては0.5 %以下の反射率となるものである。
【0028】本例ではこのように、イオンアシスト蒸着
によってコートが形成されてなるソリッドエタロン17を
用いたことにより、環境湿度変化および経時変化が有っ
ても、レーザービーム21の出力変動つまりは第2高調波
22の出力変動を防止できるようになる。その理由は、先
に詳しく説明した通りである。また同様に、経時変化に
よる第2高調波22の出力変動も効果的に防止可能であ
る。
【0029】具体的には、上記ソリッドエタロン17に代
えて従来のEBコートエタロンを使用した場合、環境湿
度が0%から80%に変化したとき第2高調波22の出力は
10%低下したのに対し、本例の場合は、同じ環境湿度変
化に対して第2高調波22の出力低下は2%以内に抑制さ
れた。
【0030】次に図2を参照して、本発明の第2の実施
形態について説明する。なおこの図2において、図1中
のものと同等の要素には同番号を付してあり、それらに
ついての重複した説明は省略する。この第2の実施形態
の固体レーザーもレーザーダイオードポンピング固体レ
ーザーであり、第1の実施形態のレーザーダイオードポ
ンピング固体レーザーと比べると基本的に、共振器部分
がパッケージ30内に気密封止されている点が異なるもの
である。
【0031】なお図中の31は励起光入力窓、32は第2高
調波出力窓、33は光学部品固定支持金具、34は温度調節
のためのペルチェ素子である。
【0032】この実施の形態においては、共振器部分を
パッケージ30内に気密封止したことによりソリッドエタ
ロン17が環境湿度変化を受けなくなるので、環境湿度変
化時の第2高調波22の出力変動はほぼ完全に抑制され
る。
【0033】またソリッドエタロン17のコートがイオン
アシスト蒸着によって形成されていることにより、経時
変化による第2高調波22の出力変動も、従来のEBコー
トエタロンを使用した場合と比べて格段に低く抑えられ
る。
【0034】なお本発明は、以上説明したレーザーダイ
オードポンピング固体レーザーに限らず、波長選択素子
としてエタロンを使用するレーザー全般に対して同様に
適用可能である。また勿論ながら、固体レーザー媒質、
そのポンピング源、および波長変換を行なう場合の非線
形光学材料等も、上記各実施形態におけるもの以外が適
宜使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態であるレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザーを示す概略側面図
【図2】本発明の第2の実施形態であるレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザーを示す概略側面図
【図3】エタロンの光路長を説明する説明図
【図4】レーザー出力およびレーザー発振波長の共振器
温度依存性を示すグラフ
【符号の説明】
10 レーザービーム(ポンピング光) 11 半導体レーザー 13 Nd:YLF結晶 14 共振器ミラー 15 MgO:LN結晶 16 ブリュースタ板 17 ソリッドエタロン 17a、17b ソリッドエタロンの光通過端面 21 レーザービーム(固体レーザービーム) 22 第2高調波 30 パッケージ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザー装置の共振器内に配置されてレ
    ーザービームを単一縦モード化するエタロンにおいて、 2つの光通過端面にイオンアシスト蒸着によるコートが
    形成されていることを特徴とするエタロン。
  2. 【請求項2】 前記コートがHfO2 およびSiO2
    らなるものであることを特徴とする請求項1記載のエタ
    ロン。
  3. 【請求項3】 共振器内に配置したエタロンにより発振
    モードを単一縦モード化する単一縦モードレーザーにお
    いて、 前記エタロンとして、2つの光通過端面にイオンアシス
    ト蒸着によるコートが形成されたものが用いられたこと
    を特徴とする単一縦モードレーザー。
  4. 【請求項4】 前記共振器の部分が気密容器内に配置さ
    れていることを特徴とする請求項3記載の単一縦モード
    レーザー。
JP8156734A 1996-06-18 1996-06-18 エタロンおよび単一縦モードレーザー Pending JPH104232A (ja)

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