JPH11145532A - 積層化レーザ共振器 - Google Patents
積層化レーザ共振器Info
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- JPH11145532A JPH11145532A JP30240497A JP30240497A JPH11145532A JP H11145532 A JPH11145532 A JP H11145532A JP 30240497 A JP30240497 A JP 30240497A JP 30240497 A JP30240497 A JP 30240497A JP H11145532 A JPH11145532 A JP H11145532A
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- resonator
- wavelength
- oscillation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発振波長帯域が広くても単一波長発振のでき
るレーザ共振器を提供する。 【解決手段】 ともにレーザ出力波長の整数倍の厚みを
有するレーザ結晶１と透過材質２を交互に積層して積層
体４を構成し、この積層体４の励起光入射側に励起光を
透過しレーザ光を反射する入射側コーティングＳ１を行
い、レーザ光出射側にレーザ光を反射する出射側コーテ
ィングＳ２を行う。
るレーザ共振器を提供する。 【解決手段】 ともにレーザ出力波長の整数倍の厚みを
有するレーザ結晶１と透過材質２を交互に積層して積層
体４を構成し、この積層体４の励起光入射側に励起光を
透過しレーザ光を反射する入射側コーティングＳ１を行
い、レーザ光出射側にレーザ光を反射する出射側コーテ
ィングＳ２を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ結晶と透過
材質を積層して構成する積層化レーザ共振器に関する。
材質を積層して構成する積層化レーザ共振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】発振波長帯域が中心波長の１０００分の
１程度の固体レーザ媒質を用いたレーザ共振器の場合、
厚さ１ｍｍ程度のレーザ媒質の表面にミラーコーティン
グを施したマイクロチップ共振器を構成することによ
り、発振波長間隔が発振波長帯域と同程度となり、容易
に単一波長発振が可能となる。また、結晶の温度を制御
することにより単一波長発振時の発振波長を制御するこ
とが可能となる。マイクロチップ共振器は通常の発振器
と比較して部品数が少く、小型化が容易である。
１程度の固体レーザ媒質を用いたレーザ共振器の場合、
厚さ１ｍｍ程度のレーザ媒質の表面にミラーコーティン
グを施したマイクロチップ共振器を構成することによ
り、発振波長間隔が発振波長帯域と同程度となり、容易
に単一波長発振が可能となる。また、結晶の温度を制御
することにより単一波長発振時の発振波長を制御するこ
とが可能となる。マイクロチップ共振器は通常の発振器
と比較して部品数が少く、小型化が容易である。
【０００３】図８はレーザ共振器の発振波長帯域を説明
する図である。共振器では複数の波長のレーザが発振し
増幅される。共振する波長はしきい値利得より大きな利
得のある波長である。共振器における光の損失として出
力として取り出される分、吸収、散乱等があり、これら
の損失に打ち勝つだけの利得のある波長のみ増幅されて
出力として取り出すことができる。この損失と利得が釣
り合うときの利得をしきい値利得と言い、このしきい値
利得より利得の高い波長のみレーザ発振が起る。図８は
しきい値利得より高い利得の波長が発振していることを
示す。利得がしき値利得より高い範囲をΔλL で表しこ
れを発振波長帯域という。また隣接する波長間隔Δλを
発振波長間隔という。
する図である。共振器では複数の波長のレーザが発振し
増幅される。共振する波長はしきい値利得より大きな利
得のある波長である。共振器における光の損失として出
力として取り出される分、吸収、散乱等があり、これら
の損失に打ち勝つだけの利得のある波長のみ増幅されて
出力として取り出すことができる。この損失と利得が釣
り合うときの利得をしきい値利得と言い、このしきい値
利得より利得の高い波長のみレーザ発振が起る。図８は
しきい値利得より高い利得の波長が発振していることを
示す。利得がしき値利得より高い範囲をΔλL で表しこ
れを発振波長帯域という。また隣接する波長間隔Δλを
発振波長間隔という。
【０００４】図９は発振波長間隔が発振波長帯域とほぼ
等しくなった場合を示す図である。利得の幅を小さくす
ると発振波長帯域ΔλL の大きさをほぼ発振波長間隔Δ
λにすることができる。このようにすると図８に示すよ
うに発振波長帯域ΔλL 内には中心波長のみしか存在し
なくなり単一波長発振が可能となる。マイクロチップ共
振器はこれを用いて単一波長発振を行っている。
等しくなった場合を示す図である。利得の幅を小さくす
ると発振波長帯域ΔλL の大きさをほぼ発振波長間隔Δ
λにすることができる。このようにすると図８に示すよ
うに発振波長帯域ΔλL 内には中心波長のみしか存在し
なくなり単一波長発振が可能となる。マイクロチップ共
振器はこれを用いて単一波長発振を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】発振波長帯域ΔλL が
共振器の中心波長の１００分の１程度のレーザ媒質を用
いたマイクロチップ共振器の場合、発振波長帯域ΔλL
と発振波長間隔Δλとを同程度にするためにはレーザ媒
質の厚さを１００μｍ程度にする必要があり、このよう
な厚さにすると後述の理由によりレーザ発振は困難とな
る。さらにこのようなレーザ媒質を用いたマイクロチッ
プ共振器で単一波長発振を行なう場合、しきい値近傍で
発振させる必要があり、出力安定性の面で問題がある。
共振器の中心波長の１００分の１程度のレーザ媒質を用
いたマイクロチップ共振器の場合、発振波長帯域ΔλL
と発振波長間隔Δλとを同程度にするためにはレーザ媒
質の厚さを１００μｍ程度にする必要があり、このよう
な厚さにすると後述の理由によりレーザ発振は困難とな
る。さらにこのようなレーザ媒質を用いたマイクロチッ
プ共振器で単一波長発振を行なう場合、しきい値近傍で
発振させる必要があり、出力安定性の面で問題がある。
【０００６】マイクロチップ共振器は共振器の長さＬが
レーザ結晶（レーザ媒質が結晶のもの）の長さｋと同じ
であり、共振器の増幅率Ｇは次の（１）式で表される。 Ｇ＝ｒ１・ｒ２exp(g k ） …（１） ここで、Ｇは増幅率，ｒ１，ｒ２は共振器の両端の反射
率、ｇは利得係数、ｋはレーザ結晶の長さである。
（１）式のＧが１より大きくならないと発振は起こらな
い。ｋが小さい場合は、ｒ１，ｒ２，ｇを大きくする必
要がある。ｒ１，ｒ２を限り無く１に近づける，あるい
はｇを大きくすることによって、理論的にはレーザ結晶
が薄くても発振させることは可能であるが、技術的には
限界があるので、結晶の厚さｋはせいぜい数百μｍ〜１
ｍｍ程度が限度である。ｋの厚さの限界はｒ１，ｒ２，
ｇの条件によって異なるので明確な限界を決定するのは
困難であるが、少なくても１００μｍでは発振は困難で
ある。
レーザ結晶（レーザ媒質が結晶のもの）の長さｋと同じ
であり、共振器の増幅率Ｇは次の（１）式で表される。 Ｇ＝ｒ１・ｒ２exp(g k ） …（１） ここで、Ｇは増幅率，ｒ１，ｒ２は共振器の両端の反射
率、ｇは利得係数、ｋはレーザ結晶の長さである。
（１）式のＧが１より大きくならないと発振は起こらな
い。ｋが小さい場合は、ｒ１，ｒ２，ｇを大きくする必
要がある。ｒ１，ｒ２を限り無く１に近づける，あるい
はｇを大きくすることによって、理論的にはレーザ結晶
が薄くても発振させることは可能であるが、技術的には
限界があるので、結晶の厚さｋはせいぜい数百μｍ〜１
ｍｍ程度が限度である。ｋの厚さの限界はｒ１，ｒ２，
ｇの条件によって異なるので明確な限界を決定するのは
困難であるが、少なくても１００μｍでは発振は困難で
ある。
【０００７】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、発振波長帯域が広くても単一波長発振のできるレ
ーザ共振器を提供することを目的とする。さらにマイク
ロチップ共振器と同じ程度の大きさも可能となるレーザ
共振器を提供することを目的とする。
ので、発振波長帯域が広くても単一波長発振のできるレ
ーザ共振器を提供することを目的とする。さらにマイク
ロチップ共振器と同じ程度の大きさも可能となるレーザ
共振器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、ともにレーザ出力波長の整数
倍の厚みを有するレーザ結晶と透過材質を交互に積層し
て積層体を構成し、この積層体の励起光入射側に励起光
を透過しレーザ光を反射する入射側コーティングを行
い、レーザ光出射側にレーザ光を反射する出射側コーテ
ィングを行う。
め、請求項１の発明では、ともにレーザ出力波長の整数
倍の厚みを有するレーザ結晶と透過材質を交互に積層し
て積層体を構成し、この積層体の励起光入射側に励起光
を透過しレーザ光を反射する入射側コーティングを行
い、レーザ光出射側にレーザ光を反射する出射側コーテ
ィングを行う。
【０００９】レーザ結晶と透過材質との境界はフレネル
反射により部分透過鏡となる。これによりレーザ結晶と
透過材質とをｎ個交互に積層したものは、それぞれが単
独で共振器を構成するだけでなく、連続するｐ（ｐ≦
ｎ）個が共振器を構成する。つまり最大ｎ（ｎ＋１）／
２の共振器よりなる複合共振器が構成される。共振器の
基本条件として共振器の長さは出力波長の整数倍とする
必要があるので、共振器を構成する各レーザ結晶と透過
材質のレーザ光が通過する方向の長さ（積層する方向の
長さ）は出力波長の複数倍とする。発振波長帯域が広い
（例えば、発振波長帯域が中心波長の１００分の１程
度）レーザ結晶を１個用いたマイクロチップ共振器では
結晶の長さは１００μｍ以上とする必要があるが、本発
明では積層する長さを１００μｍ以上にすれば、構成要
素となるレーザ結晶と透過材質の長さは短くても発振可
能となる。また構成される複合共振器に共通な波長を１
つにすることにより単一波長の発振が可能になる。入射
側コーティングは励起光は入りやすく、内部で反射を繰
り返すレーザ光は反射し易くし、出射側コーティングは
大部分は反射して共振をさせるようにするが、一部は出
力として取り出せるものとしている。
反射により部分透過鏡となる。これによりレーザ結晶と
透過材質とをｎ個交互に積層したものは、それぞれが単
独で共振器を構成するだけでなく、連続するｐ（ｐ≦
ｎ）個が共振器を構成する。つまり最大ｎ（ｎ＋１）／
２の共振器よりなる複合共振器が構成される。共振器の
基本条件として共振器の長さは出力波長の整数倍とする
必要があるので、共振器を構成する各レーザ結晶と透過
材質のレーザ光が通過する方向の長さ（積層する方向の
長さ）は出力波長の複数倍とする。発振波長帯域が広い
（例えば、発振波長帯域が中心波長の１００分の１程
度）レーザ結晶を１個用いたマイクロチップ共振器では
結晶の長さは１００μｍ以上とする必要があるが、本発
明では積層する長さを１００μｍ以上にすれば、構成要
素となるレーザ結晶と透過材質の長さは短くても発振可
能となる。また構成される複合共振器に共通な波長を１
つにすることにより単一波長の発振が可能になる。入射
側コーティングは励起光は入りやすく、内部で反射を繰
り返すレーザ光は反射し易くし、出射側コーティングは
大部分は反射して共振をさせるようにするが、一部は出
力として取り出せるものとしている。
【００１０】請求項２の発明では、レーザ出力波長の整
数倍の厚みを有するレーザ結晶を交互に積層して積層体
を構成し、この積層体の励起光入射側に励起光を透過し
レーザ光を反射する入射側コーティングを行い、レーザ
光出射側にレーザ光を反射する出射側コーティングを行
い、各積層面に部分反射コーティングを行う。
数倍の厚みを有するレーザ結晶を交互に積層して積層体
を構成し、この積層体の励起光入射側に励起光を透過し
レーザ光を反射する入射側コーティングを行い、レーザ
光出射側にレーザ光を反射する出射側コーティングを行
い、各積層面に部分反射コーティングを行う。
【００１１】レーザ結晶の各積層面に部分反射コーティ
ングを施すことにより、請求項１の発明と同様、複合共
振器を構成する。積層個数をｎ個とするとそれぞれが単
独で共振器を構成するだけでなく、連続するｐ（ｐ≦
ｎ）個が共振器を構成する。最大ｎ（ｎ＋１）／２の共
振器よりなる複合共振器が構成される。作用も請求項１
の発明と同様である。
ングを施すことにより、請求項１の発明と同様、複合共
振器を構成する。積層個数をｎ個とするとそれぞれが単
独で共振器を構成するだけでなく、連続するｐ（ｐ≦
ｎ）個が共振器を構成する。最大ｎ（ｎ＋１）／２の共
振器よりなる複合共振器が構成される。作用も請求項１
の発明と同様である。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の積層化
レーザ発振器の構成を示す図である。積層化レーザ発振
器は、レーザ結晶１と透過材質２を交互に積層して積層
体４を構成する。積層体４の励起光入射側には励起光を
高透過しレーザ光を高反射する入射側コーティングＳ１
を施し、レーザ光出射側にレーザ光を高反射する出射側
コーティングＳ２を行う。なお、図１では積層体４の両
端はレーザ結晶１となっているが、透過材質２でもよ
く、両者１，２が交互に配置され積層面（境界面）でフ
レネル反射により部分透過鏡を構成すればよい。フレネ
ル反射は屈折率の異なる物質の境界面で起こるのでレー
ザ結晶２の間に屈折率の異なる透過物質２を入れておけ
ばよい。各、レーザ結晶１と透過材質２の厚み（レーザ
光通過方向の長さ）は出力するレーザ光の波長の整数倍
にする必要があり、整数倍であればそれぞれの厚みが同
一でなくてもよい。レーザ光の出力波長として、例えば
２μｍ程度のものがよく使用されるが、この場合２μｍ
またはこの複数倍程度の厚みのレーザ結晶１と透過材質
２が用いられる。励起光は集光レンズ３を通して積層体
４の入射側に入射される。励起光は出力は小さくてよい
が、波長は積層体４からのレーザ出力波長に近接した波
長のものがよい。
図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の積層化
レーザ発振器の構成を示す図である。積層化レーザ発振
器は、レーザ結晶１と透過材質２を交互に積層して積層
体４を構成する。積層体４の励起光入射側には励起光を
高透過しレーザ光を高反射する入射側コーティングＳ１
を施し、レーザ光出射側にレーザ光を高反射する出射側
コーティングＳ２を行う。なお、図１では積層体４の両
端はレーザ結晶１となっているが、透過材質２でもよ
く、両者１，２が交互に配置され積層面（境界面）でフ
レネル反射により部分透過鏡を構成すればよい。フレネ
ル反射は屈折率の異なる物質の境界面で起こるのでレー
ザ結晶２の間に屈折率の異なる透過物質２を入れておけ
ばよい。各、レーザ結晶１と透過材質２の厚み（レーザ
光通過方向の長さ）は出力するレーザ光の波長の整数倍
にする必要があり、整数倍であればそれぞれの厚みが同
一でなくてもよい。レーザ光の出力波長として、例えば
２μｍ程度のものがよく使用されるが、この場合２μｍ
またはこの複数倍程度の厚みのレーザ結晶１と透過材質
２が用いられる。励起光は集光レンズ３を通して積層体
４の入射側に入射される。励起光は出力は小さくてよい
が、波長は積層体４からのレーザ出力波長に近接した波
長のものがよい。
【００１３】レーザ結晶としては次のような物質を用い
るとよい。 Ｎｄ：ＹＡＧ，Ｎｄ：ＹＶＯ4 ，Ｎｄ：ＹＬＦ …グループ１ Ｔｍ：ＹＡＧ，Ｔｍ：ＹＶＯ4 ，Ｔｍ：ＹＬＦ …グループ２ Ｔｍ，Ｈｏ：ＹＡＧ，Ｔｍ，Ｈｏ：ＹＬＦ …グループ３
るとよい。 Ｎｄ：ＹＡＧ，Ｎｄ：ＹＶＯ4 ，Ｎｄ：ＹＬＦ …グループ１ Ｔｍ：ＹＡＧ，Ｔｍ：ＹＶＯ4 ，Ｔｍ：ＹＬＦ …グループ２ Ｔｍ，Ｈｏ：ＹＡＧ，Ｔｍ，Ｈｏ：ＹＬＦ …グループ３
【００１４】グループ１のＮｄ：ＹＡＧは母材ＹＡＧの
結晶にネオジウムＮｄ元素を数％ドープさせたものであ
り、母材ＹＡＧ自身はレーザ結晶ではなく、Ｎｄ元素を
ドープして初めてレーザ結晶となる。つまり、Ｎｄ元素
（結晶中ではＮｄ3+イオンになっている）が活性媒質と
なる。Ｎｄ：ＹＶＯ4 は母材ＹＶＯ4 の結晶にネオジウ
ムＮｄ元素を数％ドープさせたものであり、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇと比べ、レーザ発振のしきい値が低く、連続発振の効
率が高い。Ｎｄ：ＹＬＦは母材ＹＬＦの結晶にネオジウ
ムＮｄ元素を数％ドープさせたものであり、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇと比べ、エネルギ貯蓄型で、Ｑスイッチパルスレーザ
などで優れた特性を有する。グループ２は母材ＹＡＧ，
ＹＶＯ4 ，ＹＬＦの結晶にツリウムＴｍ元素をドープさ
せたものであり、グループ３は母材ＹＡＧ，ＹＬＦの結
晶にツリウムＴｍ元素とホロミウムＨｏ元素をドープさ
せたものである。
結晶にネオジウムＮｄ元素を数％ドープさせたものであ
り、母材ＹＡＧ自身はレーザ結晶ではなく、Ｎｄ元素を
ドープして初めてレーザ結晶となる。つまり、Ｎｄ元素
（結晶中ではＮｄ3+イオンになっている）が活性媒質と
なる。Ｎｄ：ＹＶＯ4 は母材ＹＶＯ4 の結晶にネオジウ
ムＮｄ元素を数％ドープさせたものであり、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇと比べ、レーザ発振のしきい値が低く、連続発振の効
率が高い。Ｎｄ：ＹＬＦは母材ＹＬＦの結晶にネオジウ
ムＮｄ元素を数％ドープさせたものであり、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇと比べ、エネルギ貯蓄型で、Ｑスイッチパルスレーザ
などで優れた特性を有する。グループ２は母材ＹＡＧ，
ＹＶＯ4 ，ＹＬＦの結晶にツリウムＴｍ元素をドープさ
せたものであり、グループ３は母材ＹＡＧ，ＹＬＦの結
晶にツリウムＴｍ元素とホロミウムＨｏ元素をドープさ
せたものである。
【００１５】透過媒質としては次の材料が用いられる。 ＳｉＯ2 （石英ガラス ：透過波長０．１５〜
４．５μｍ） ＭｇＦ2 （フッ化マグネシウム：透過波長０．１１〜
７．５μｍ） ＣａＦ2 （フッ化カルシウム ：透過波長０．１３〜１
２．０μｍ）
４．５μｍ） ＭｇＦ2 （フッ化マグネシウム：透過波長０．１１〜
７．５μｍ） ＣａＦ2 （フッ化カルシウム ：透過波長０．１３〜１
２．０μｍ）
【００１６】入射側コーティングＳ１は積層体４内で共
振するレーザ波長に対しては全反射が理想的で、入射す
る励起光の波長に対しては全透過することが理想的であ
る。また出射側コーティングＳ２は積層体４内で共振す
るレーザ波長に対しては全反射がよいが、出力としてレ
ーザ光を外部に出射するため、高い反射率であるがＳ１
よりはやや低い反射率のものが用いられる。下記に一例
を示す。 Ｓ１：レーザ波長に対し反射率９９．９％（理想は１０
０％）、励起波長に対し透過率９０％（理想は１００
％） Ｓ２：レーザ波長に対し反射率９９．５％または９９％
振するレーザ波長に対しては全反射が理想的で、入射す
る励起光の波長に対しては全透過することが理想的であ
る。また出射側コーティングＳ２は積層体４内で共振す
るレーザ波長に対しては全反射がよいが、出力としてレ
ーザ光を外部に出射するため、高い反射率であるがＳ１
よりはやや低い反射率のものが用いられる。下記に一例
を示す。 Ｓ１：レーザ波長に対し反射率９９．９％（理想は１０
０％）、励起波長に対し透過率９０％（理想は１００
％） Ｓ２：レーザ波長に対し反射率９９．５％または９９％
【００１７】レーザ結晶１と透過材質２の厚み（レーザ
光通過方向の長さ）は出力するレーザ光の波長の整数倍
にする必要がある。これは、共振器中で共振が起こるた
めには、共振器中にその波長の定在波が立つ必要があり
（そうでないと波が打ち消し合うことになる）、この条
件から整数倍が導かれる。現存する固体レーザの発振波
長は、０．数μｍ〜数μｍの範囲である。故に厚みの下
限は１μｍ〜９μｍ程度である。厚みの上限はないが、
共振器として小さい方が望ましいので、積層体４の単層
の厚みは数μｍ〜数ｍｍ程度が用いられる。各層（レー
ザ結晶１と透過材質２）の厚みがレーザ光の波長のオー
ダ（１μｍ〜９μｍ程度）である場合、共振を起こすた
めに必要な利得長を確保するため、層の数は数十〜数百
程度必要となり、積層体４の長さ（厚み）は数十μｍ〜
数百μｍとなる。
光通過方向の長さ）は出力するレーザ光の波長の整数倍
にする必要がある。これは、共振器中で共振が起こるた
めには、共振器中にその波長の定在波が立つ必要があり
（そうでないと波が打ち消し合うことになる）、この条
件から整数倍が導かれる。現存する固体レーザの発振波
長は、０．数μｍ〜数μｍの範囲である。故に厚みの下
限は１μｍ〜９μｍ程度である。厚みの上限はないが、
共振器として小さい方が望ましいので、積層体４の単層
の厚みは数μｍ〜数ｍｍ程度が用いられる。各層（レー
ザ結晶１と透過材質２）の厚みがレーザ光の波長のオー
ダ（１μｍ〜９μｍ程度）である場合、共振を起こすた
めに必要な利得長を確保するため、層の数は数十〜数百
程度必要となり、積層体４の長さ（厚み）は数十μｍ〜
数百μｍとなる。
【００１８】本発明は積層体４の各層１，２では厚みが
小さいため共振を起こすことが出来ない場合でも積層す
ることにより、積層個数をｎ個とするとそれぞれが単独
で共振器を構成するだけでなく、連続するｐ（ｐ≦ｎ）
個が共振器を構成し、最大ｎ（ｎ＋１）／２の共振器よ
りなる複合共振器を構成し、共振を可能にする。さらに
複合共振器を構成することにより、各共振器に共通する
波長を１つに絞り込み単一波長の発生を可能としてい
る。
小さいため共振を起こすことが出来ない場合でも積層す
ることにより、積層個数をｎ個とするとそれぞれが単独
で共振器を構成するだけでなく、連続するｐ（ｐ≦ｎ）
個が共振器を構成し、最大ｎ（ｎ＋１）／２の共振器よ
りなる複合共振器を構成し、共振を可能にする。さらに
複合共振器を構成することにより、各共振器に共通する
波長を１つに絞り込み単一波長の発生を可能としてい
る。
【００１９】図２は連続するレーザ結晶１と透過材質２
とで構成する複合共振器を示す。本発明の最も簡単な構
成の共振器であり、共振器長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３の３つ
の共振器からなる複合共振器である。Ｓ１は入射側コー
ティングであり、Ｓ２は出射側コーティングである。
とで構成する複合共振器を示す。本発明の最も簡単な構
成の共振器であり、共振器長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３の３つ
の共振器からなる複合共振器である。Ｓ１は入射側コー
ティングであり、Ｓ２は出射側コーティングである。
【００２０】図３は連続する透過材質２とレーザ結晶１
と透過材質２とで構成する複合共振器を示す。共振器長
さＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６の６つの共振器
からなる複合共振器である。Ｓ１は入射側コーティング
であり、Ｓ２は出射側コーティングである。これよりｎ
個の層１，２からなる積層体４はｎ（ｎ＋１）／２個の
共振器を含む複合共振器であることがわかる。
と透過材質２とで構成する複合共振器を示す。共振器長
さＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６の６つの共振器
からなる複合共振器である。Ｓ１は入射側コーティング
であり、Ｓ２は出射側コーティングである。これよりｎ
個の層１，２からなる積層体４はｎ（ｎ＋１）／２個の
共振器を含む複合共振器であることがわかる。
【００２１】次に複合共振器により単一波長を発生する
原理を説明する。なお説明は原理を簡単に説明するた
め、現実には存在しない２つの共振器よりなる複合共振
器について説明するが、３以上の共振器に拡大すること
は容易である。図４は共振器長Ｌａのレーザ共振器Ａの
発振波長特性を示し、図５は共振器長Ｌｂのレーザ共振
器Ｂの発振波長特性を示す。両共振器Ａ，Ｂにおいて中
央のレーザ波長はλ0 とし、この波長を共通波長として
いるが、必ずしも中央波長でなくてもよい。共通波長が
両共振器に存在すればよい。各図の表示記号は図８で説
明したものと同じであり、ΔλL1，ΔλL2は発振波長帯
域、Δλ1 , Δλ2 は発振波長間隔を示す。図６は複合
共振器の発振波長特性を示す。Δλは発振波長間隔を示
す。
原理を説明する。なお説明は原理を簡単に説明するた
め、現実には存在しない２つの共振器よりなる複合共振
器について説明するが、３以上の共振器に拡大すること
は容易である。図４は共振器長Ｌａのレーザ共振器Ａの
発振波長特性を示し、図５は共振器長Ｌｂのレーザ共振
器Ｂの発振波長特性を示す。両共振器Ａ，Ｂにおいて中
央のレーザ波長はλ0 とし、この波長を共通波長として
いるが、必ずしも中央波長でなくてもよい。共通波長が
両共振器に存在すればよい。各図の表示記号は図８で説
明したものと同じであり、ΔλL1，ΔλL2は発振波長帯
域、Δλ1 , Δλ2 は発振波長間隔を示す。図６は複合
共振器の発振波長特性を示す。Δλは発振波長間隔を示
す。
【００２２】上記複合共振器では、共振器Ａと共振器Ｂ
の両方の発振条件（共振器長さが波長の整数倍となって
いる）を満たす波長でしか発振が起こらないため、発振
波長間隔Δλは、Δλ1 のｍ１倍かつΔλ2 のｍ２倍
（ｍ１，ｍ２は整数）になる。従って共通の波長λ0 を
持つ共振器を複合することにより、共通の波長λ0 を有
する複合共振器とすることができ、さらにこの共通の波
長λ0 を１つの波長、つまり単一波長発振を行う複合共
振器とすることができる。
の両方の発振条件（共振器長さが波長の整数倍となって
いる）を満たす波長でしか発振が起こらないため、発振
波長間隔Δλは、Δλ1 のｍ１倍かつΔλ2 のｍ２倍
（ｍ１，ｍ２は整数）になる。従って共通の波長λ0 を
持つ共振器を複合することにより、共通の波長λ0 を有
する複合共振器とすることができ、さらにこの共通の波
長λ0 を１つの波長、つまり単一波長発振を行う複合共
振器とすることができる。
【００２３】図７は本発明の第２実施形態の構成を示す
図である。本実施形態ではレーザ結晶１を積層して積層
体４を構成し、積層面に部分反射コーティングＳ３を施
したもので、他は図１の第１実施形態と同一である。第
１実施形態では、レーザ結晶１と透過材質２の境界面が
フレネル反射により部分反射鏡となることを利用して共
振を起こしたが、第２実施形態ではレーザ結晶の積層面
に直接部分反射コーティングＳ３を施している。また全
てレーザ結晶１を用いるので増幅率も大きくなりレーザ
結晶１の厚みを同じくした場合、第１実施形態よりも積
層数が少なくなり積層体４の厚みは薄くなる。
図である。本実施形態ではレーザ結晶１を積層して積層
体４を構成し、積層面に部分反射コーティングＳ３を施
したもので、他は図１の第１実施形態と同一である。第
１実施形態では、レーザ結晶１と透過材質２の境界面が
フレネル反射により部分反射鏡となることを利用して共
振を起こしたが、第２実施形態ではレーザ結晶の積層面
に直接部分反射コーティングＳ３を施している。また全
てレーザ結晶１を用いるので増幅率も大きくなりレーザ
結晶１の厚みを同じくした場合、第１実施形態よりも積
層数が少なくなり積層体４の厚みは薄くなる。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、出力レーザの波長のオーダ程度の厚みのレーザ結晶
と透過材質を交互に積層して複合共振器を構成すること
により、単一のレーザ結晶を用いるマイクロチップ共振
器と同じ程度の大きさで、発振波長域が広い範囲で、単
一波長発振を可能とする。またレーザ結晶を交互に積層
し、積層面に部分反射コーティングをすることにより、
より小さな複合共振器が可能になる。
は、出力レーザの波長のオーダ程度の厚みのレーザ結晶
と透過材質を交互に積層して複合共振器を構成すること
により、単一のレーザ結晶を用いるマイクロチップ共振
器と同じ程度の大きさで、発振波長域が広い範囲で、単
一波長発振を可能とする。またレーザ結晶を交互に積層
し、積層面に部分反射コーティングをすることにより、
より小さな複合共振器が可能になる。
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】２層よりなる複合共振器の構成を示す図であ
る。
る。
【図３】３層よりなる複合共振器の構成を示す図であ
る。
る。
【図４】共振器長Ｌａのレーザ共振器Ａの発振波長特性
を示す。
を示す。
【図５】共振器長Ｌｂのレーザ共振器Ｂの発振波長特性
を示す。
を示す。
【図６】複合共振器の発振波長特性を示す。
【図７】本発明の第２実施形態の構成を示す図である。
【図８】レーザ共振器の発振波長帯域を説明する図であ
る。
る。
【図９】発振波長間隔が発振波長帯域とほぼ等しくなっ
た場合を示す図である。
た場合を示す図である。
１ レーザ結晶 ２ 透過材質 ３ 集光レンズ ４ 積層体 Ｓ１ 入射側コーティング Ｓ２ 出射側コーティング Ｓ３ 部分反射コーティング
Claims (2)
- 【請求項１】 ともにレーザ出力波長の整数倍の厚みを
有するレーザ結晶と透過材質を交互に積層して積層体を
構成し、この積層体の励起光入射側に励起光を透過しレ
ーザ光を反射する入射側コーティングを行い、レーザ光
出射側にレーザ光を反射する出射側コーティングを行っ
たことを特徴とする積層化レーザ共振器。 - 【請求項２】 レーザ出力波長の整数倍の厚みを有する
レーザ結晶を交互に積層して積層体を構成し、この積層
体の励起光入射側に励起光を透過しレーザ光を反射する
入射側コーティングを行い、レーザ光出射側にレーザ光
を反射する出射側コーティングを行い、各積層面に部分
反射コーティングを行ったことを特徴とする積層化レー
ザ共振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30240497A JPH11145532A (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 積層化レーザ共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30240497A JPH11145532A (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 積層化レーザ共振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11145532A true JPH11145532A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17908517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30240497A Pending JPH11145532A (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 積層化レーザ共振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11145532A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012049425A (ja) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Nippon Signal Co Ltd:The | 固体レーザー |
-
1997
- 1997-11-05 JP JP30240497A patent/JPH11145532A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012049425A (ja) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Nippon Signal Co Ltd:The | 固体レーザー |
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