JPH1070333A - 波長変換固体レーザ装置 - Google Patents

波長変換固体レーザ装置

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JPH1070333A
JPH1070333A JP22496196A JP22496196A JPH1070333A JP H1070333 A JPH1070333 A JP H1070333A JP 22496196 A JP22496196 A JP 22496196A JP 22496196 A JP22496196 A JP 22496196A JP H1070333 A JPH1070333 A JP H1070333A
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JP
Japan
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output
optical resonator
light
wave
fundamental wave
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JP22496196A
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English (en)
Inventor
Tomoshi Iriguchi
知史 入口
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 SHG波の出力低下を殆ど伴うことなく、そ
の出力を安定化することのできる波長変換固体レーザ装
置を提供する。 【解決手段】 出力ミラー5に近接して配置されたブリ
ュースタープレート7により、出力光に含まれる基本波
を、SHG波との主透過軸の相違を利用して分離抽出
し、その抽出した基本波の強度を検出器8で検出して、
フィードバック回路9を介して励起用の半導体レーザ1
の駆動用電源10を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非線形光学結晶を
用いた波長変換固体レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】固体レーザ装置の光共振器内に非線形光
学結晶を収容することにより、固体レーザ媒質から誘導
放出される基本波の第2光調波を光共振器内で発振さ
せ、その第2高調波(以下、SHG波と称する)を光共
振器の出力ミラーを介して外部に出力するようにしるよ
うにした波長変換固体レーザ装置が知られている。
【0003】この種の波長変換固体レーザ装置のうち、
固体レーザ媒質の励起を半導体レーザからの出力光によ
って行うものにおいては、従来、SHG波の出力を安定
化する方法として、SHG波の出力強度を直接的にモニ
タし、そのモニタ結果に基づいて励起光強度を制御する
方法が採用されている。
【0004】図3はこのような出力安定化手法を採用し
た従来の波長変換固体レーザ装置の構成例を示す図であ
る。この例において、半導体レーザ11からの出力光は
集光用のレンズ12,13を介して励起光として固体レ
ーザ媒質14に照射される。固体レーザ媒質4の片面に
は、半導体レーザ11の出力波長を透過させ、固体レー
ザ媒質4からの誘導波長(基本波長)並びにそのSHG
波長を高反射率のもとに反射させる高反射率コート膜1
4aが形成されおり、この高反射率コート膜14aと、
出力ミラー15によって光共振器が構成されているとと
もに、その光共振器内に例えばKNbO3 等の非線形光
学結晶16が収容されている。半導体レーザ11からの
出力光による励起により固体レーザ媒質14から誘導放
出された基本波が、この非線形光学結晶16に照射され
ることによりSHG波が生成される。出力ミラー15は
SHG波を主として透過させ、従ってこの出力ミラー1
5を介してSHG波が光共振器外に出力される。そし
て、この光共振器外に出力されたSHG波は、出力ミラ
ー15に近接配置されたビームスプリッタ17によっ
て、実際の出力光とモニタ光に分離され、モニタ光が光
検出器18に導かれてその強度が検出される。この検出
結果は半導体レーザ11の駆動用電源19にフィードバ
ックされ、SHG出力が一定値を保持するように駆動用
電源19から半導体レーザ11に供給すべき電流値が制
御される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な従来の波長変換固体レーザにおける出力安定化方法に
よると、光共振器から出力されたSHG波の一部がモニ
タ光として分離されるため、実際に出力光として利用で
きるSHG波の出力が低下してしまうという問題があ
る。また、光共振器から出力されたSHG波の一部をモ
ニタ光として分離するためのビームスプリッタは、蒸着
膜を形成する必要があってその製作が容易ではなく、高
価であるという問題もある。
【0006】本発明の目的は、比較的簡単で安価な構成
のもとに、SHG波の出力低下を殆ど伴うことなく、そ
の出力を安定化することのできる波長変換固体レーザ装
置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、実施の形態を表す図1を参照しつつ説明す
ると、本発明の波長変換固体レーザ装置は、半導体レー
ザ1からの出力光により固体レーザ媒質4を励起すると
ともに、その固体レーザ媒質4を含む光共振器内に非線
形光学結晶6を収容して、固体レーザ媒質4から誘導放
出される基本波の第2高調波を光共振器内で発振させ、
出力ミラー5を介して外部に出力するように構成された
レーザ装置において、光共振器の出力ミラーに近接し
て、当該光共振器からの出力光に含まれる残存基本波を
分離抽出するためのブリュースタープレート7が配設さ
れているとともに、そのブリュースタープレート7によ
り分離抽出された基本波の強度を検出する検出器8と、
その検出器8の出力に基づいて半導体レーザ1の駆動用
電源9を制御するフィードバック回路10を備えている
ことによって特徴づけられる。
【0008】ここで、本発明において用いられる非線形
光学結晶6は、温度に対して安定なもの、例えばLiB
3 5 ,β−BaB2 4 等、を用いることが好まし
い。本発明は、光共振器内に非線形光学結晶を挿入した
波長変換固体レーザ装置においては、一般に、光共振器
の出力ミラーを介して外部に出力されるレーザ光はSH
G波が支配的であるものの、実際には光学系の調整等の
ために基本波も僅かながら含まれること、および、この
ような波長変換固体レーザ装置の光共振器からの出力光
の偏光特性は、SHG波と基本波とで主透過軸が直交し
ていること、更に、温度に対して安定な非線形光学結晶
を用いた場合、出力光に含まれる基本波の強度はSHG
波の強度と正確な相関を有していること、を利用したも
のである。
【0009】すなわち、出力ミラー15を介して光共振
器外に出力されるレーザ光は、SHG波と基本波が混在
した光となっており、かつ、そのうちSHG波はP偏光
が大、基本波はS偏光が大の、それぞれ強い部分偏光と
なる。従って、出力ミラー5に近接配置されたブリュー
スタープレー7により、光共振器から出力されたレーザ
光のうち、SHG波の殆どを透過させ、かつ、基本波の
一部を分離抽出することができ、その分離抽出した基本
波の強度が検出器8によって検出される。この基本波の
強度は、非線形光学結晶6が温度に対して安定な結晶で
あるか、あるいは温度が正確にコントロールされている
限り、SHG波の強度と強い相関を持つため、検出器8
による基本波の強度検出結果をフィードバック回路10
を介して励起用の半導体レーザ1の駆動用電源9に供給
してその出力電流を制御することによって、SHG波の
出力を殆ど低下させることなく、その出力の安定化を達
成することが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1本発明の実施の形態の構成図
である。半導体レーザ1からの出力光は集光用のレンズ
2,3を介して固体レーザ媒質4に照射される。固体レ
ーザ媒質4のレンズ2,3側の一面には、半導体レーザ
1の出力波長を透過させ、かつ、固体レーザ媒質4から
の誘導放出波長並びにそのSHG波に対しては高い反射
率を持つ、誘電体多層膜からなる高反射率コート膜4a
が設けられており、この高反射率コート膜4aと出力ミ
ラー5によって光共振器が構成されている。
【0011】光共振器の内部には、例えばLiB3 5
またはβ−BaB2 4 等の、温度に対して安定な非線
形光学結晶6が収容されており、半導体レーザ1からの
出力光で固体レーザ媒質4を励起することによって誘導
放出された基本波がこの非線形光学結晶6に照射される
ことにより、SHG波が生成される。出力ミラー5は、
このSHG波を主として透過させ、基本波に対しては高
い反射率を有しているものの、基本波も僅かに透過さ
せ、従って出力ミラー5を介して光共振器外に出力され
るレーザ光は、SHG波成分を主体として僅かに基本波
成分が混在した光となる。
【0012】光共振器から出力されたレーザ光は、出力
ミラー5に近接して光共振器外に置かれたブリュースタ
ープレート7に入射し、このブリュースタープレート7
によって、出力光中に含まれる基本波の一部が後述する
ように分離抽出され、検出器8に導かれてその強度が検
出される。その強度検出結果はフィードバック回路9を
介して半導体レーザ1の駆動用電源10に供給され、こ
の駆動用電源10では、検出器8による検出結果が一定
となるように、半導体レーザ1への投入電流値を制御す
る。
【0013】さて、ミラー5を透過して光共振器外に出
力されたレーザ光の偏光特性は、下記の〔表1〕に光共
振器から出力されたレーザ光の各波長成分ごとの各偏光
成分のパワーの実測結果を例示するように、SHG波と
基本波とではその主透過軸が互いに直交しており、SH
G波ではP偏光強度が大きく、基本波ではS偏光強度が
大きい。従って、ブリュースタープレート7の材質並び
に角度を適宜に選定することにより、図2に模式的に示
すように、SHG波の主体をなすP偏光成分の透過率を
100%とすると同時に、基本波の主体をなすS偏光成
分に対して相当の反射率を持たせることができ、これに
よって光共振器外に出力されたレーザ光から基本波成分
を分離抽出して検出器8に導くことができる。なお、
〔表1〕において各波長成分のトータル光のパワーがP
偏光とS偏光のパワーの合計と一致していないのは、測
定に用いた偏光子の透過損失によるものである。
【0014】
【表1】
【0015】今、固体レーザ媒質4としてNd:YAG
を用いて、基本波およびSHG波の波長をそれぞれ94
6nmおよび473nmとしたとき、ブリュースタープ
レート7に合成石英を使用すると、その屈折率は、基本
波の波長に対してはn(946)=1.451、SHG
波の波長に対してはn(473)=1.466であるか
ら、SHG波に対するブリュースター角を求めると、図
2において、 tanθ1 =nより、θ1 =55.70° ・・(1) sinθ2 =n sinθ2 より、θ2 =34.30° ・・(2) となる。
【0016】このような角度に従って合成石英製のブリ
ュースタープレート7を配置すると、SHG波および基
本波の主透過軸の光の透過率、反射率は、
【0017】
【数1】
【0018】となる。従って、光共振器から出力ミラー
5を介して外部に出力されるレーザ光は、ブリュースタ
ープレート7によって、そこに含まれる基本波の主体を
なすS偏光成分の13%が検出器8に導かれることにな
るが、〔表1〕に示した実測結果によれば、 1.28×0.13=0.17(mW) ・・(5) のパワーを持つ光が検出器8に入射することになる。こ
れは、検出器8としてSiフォトダイオードを用いて十
分に検出可能(感度0.6A/W)であり、500倍程
度のアンプを用いて50mVの電圧信号を得ることがで
きる。
【0019】以上の構成において、非線形光学結晶6と
して、前記したLBOやBBO等の温度に対して安定な
結晶を用いると、その温度に依存することなく、出力ミ
ラー5を介して共振器外に出力される基本波の強度とS
HG波の強度は極めて強い相関を持つから、出力光に含
まれる基本波をモニタ光としてその強度を検出する検出
器8の出力によって駆動用電源10の出力電流をフィー
ドバック制御することにより、SHG波の出力強度を安
定化することができる。しかも、出力光中のSHG波
は、ブリュースタープレート7に対しては、その主成分
であるP偏光成分は透過率100%で透過するととも
に、残りのS偏光成分についても約87%の透過率で透
過するから、殆ど出力を損なうことがない。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光共振
器の出力ミラーに近接してブリュースタープレートを配
置し、そのブリュースタープレートによって光共振器か
らの出力光に含まれる基本波成分を分離抽出してその強
度を検出するとともに、その検出結果に基づいて励起用
の半導体レーザの駆動用電源をフィードバック制御する
から、SHG波の出力低下を殆ど伴うことなく、その出
力の安定化を図ることが可能となり、SHG波の一部を
分離してモニタ光として用いる従来の安定化方法に比し
てSHG波を有効に実利用することが可能となった。
【0021】また、モニタ光としての基本波の分離抽出
は、SHG波との主透過軸の相違を利用してブリュース
タープレートを用いて行うため、従来のようにSHG波
の一部を分離する場合のように蒸着膜を必要とするビー
ムスプリッタを用いる必要がなくなる結果、より安価に
モニタ光の分離抽出ができるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の構成図
【図2】本発明の実施の形態におけるブリュースタープ
レート7による、光共振器からの出力光の分離作用の模
式的説明図
【図3】出力安定化機能を持つ従来の波長変換固体レー
ザ装置の例を示す構成図
【符号の説明】
1 半導体レーザ 2,3 レンズ 4 固体レーザ媒質 4a 高反射率コート膜 5 出力ミラー 6 非線形光学結晶 7 ブリュースタープレート 8 検出器 9 フィードバック回路 10 半導体レーザの駆動用電源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザからの出力光により固体レ
    ーザ媒質を励起するとともに、その固体レーザ媒質を含
    む光共振器内に非線形光学結晶を収容して、上記固体レ
    ーザ媒質から誘導放出される基本波の第2高調波を光共
    振器内で発振させ出力ミラーを介して外部に出力するよ
    うに構成されたレーザ装置において、上記光共振器の出
    力ミラーに近接して、当該光共振器からの出力光に含ま
    れる基本波を分離抽出するためのブリュースタープレー
    トが配設されているとともに、そのブリュースタープレ
    ートにより分離抽出された基本波の強度を検出する検出
    器と、その検出器の出力に基づいて上記半導体レーザの
    駆動用電源を制御するフィードバック回路を備えている
    ことを特徴とする波長変換固体レーザ装置。
JP22496196A 1996-08-27 1996-08-27 波長変換固体レーザ装置 Pending JPH1070333A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002066379A3 (de) * 2001-02-22 2003-10-16 Carl Von Ossietzky Uni Oldenbu Verfahren zur stabilisierung der ausgangsleistung eines festkörperlasers und festkörperlasersystem
US7817690B2 (en) 2006-02-02 2010-10-19 Mitsubishi Electric Corporation Laser generator and method of controlling the same
US8305681B2 (en) 2009-08-19 2012-11-06 Lasertec Corporation Light source apparatus
JP2015035469A (ja) * 2013-08-08 2015-02-19 株式会社島津製作所 固体レーザ装置

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