JPH1117266A - レーザーダイオード励起固体レーザー - Google Patents

レーザーダイオード励起固体レーザー

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JPH1117266A
JPH1117266A JP636998A JP636998A JPH1117266A JP H1117266 A JPH1117266 A JP H1117266A JP 636998 A JP636998 A JP 636998A JP 636998 A JP636998 A JP 636998A JP H1117266 A JPH1117266 A JP H1117266A
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JP
Japan
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laser
crystal
laser diode
wavelength
laser beam
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Pending
Application number
JP636998A
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English (en)
Inventor
Yoji Okazaki
洋二 岡崎
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Priority to US09/066,910 priority patent/US6125132A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率良く高出力の青色領域や緑色領域のレー
ザービームを発生可能で、また出力安定性も高いレーザ
ーダイオード励起固体レーザーを得る。 【解決手段】 Pr3+が添加された固体レーザー結晶13
を、InGaN系レーザーダイオード11によって励起す
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、固体レーザー結晶
をレーザーダイオード(半導体レーザー)によって励起
するレーザーダイオード励起固体レーザーに関し、特に
詳細には、Pr3+が添加された固体レーザー結晶を用い
たレーザーダイオード励起固体レーザーに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】例えばJournal of Applied Physics ,Vo
l.48,No.2,pp.650〜653 (1977)や、Applied Physics
B58,pp.149〜151 (1994)に記載されているように、P
3+が添加された固体レーザー結晶をArレーザー等の
ガスレーザーによって励起するガスレーザー励起固体レ
ーザーが知られている。
【0003】この種のガスレーザー励起固体レーザーに
おいては、 30 34 の遷移によって波長470 〜49
0 nmの青色領域のレーザービームを発生させたり、ま
た、31 35 の遷移によって波長520 〜550 nm
の緑色領域のレーザービームを発生させることも可能で
ある。そこでこのようなガスレーザー励起固体レーザー
は、カラー感光材料にカラー画像を書き込むための光源
として利用することもできる。
【0004】また、上記の青色領域や緑色領域のレーザ
ービームを発する固体レーザーとして、例えば特開平4
−318988号に示されるように、共振器内に非線形
光学結晶を配して固体レーザービームを第2高調波等に
波長変換(短波長化)するレーザーダイオード励起固体
レーザーも知られている。
【0005】さらに近時は、青色領域やあるいは緑色領
域のレーザービームを発振するInGaN系レーザーダ
イオードや、ZnMgSSe系レーザーダイオードも開
発されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
青色領域やあるいは緑色領域のレーザービームを発する
レーザーは、上記カラー画像記録装置の書込み光源等と
して用いる場合は、小型、低コスト、軽量であることが
望まれる。前述のPr3+が添加された固体レーザー結晶
を用いるガスレーザー励起固体レーザーは、励起光源と
してのガスレーザーがかなり大型、高価で、かつ重いの
で、このような用途には向いていないと言える。
【0007】一方、非線形光学結晶によって固体レーザ
ービームを短波長化するようにしたレーザーダイオード
励起固体レーザーにあっては、現状では波長変換効率が
十分に高くないので、高出力を得ることが難しいという
問題がある。またこのレーザーダイオード励起固体レー
ザーにおいては、発振モードを単一縦モード化するエタ
ロン等が挿入されるために共振器ロスが大きくなり、こ
の点からも高出力化が困難となっている。
【0008】さらにこの種のレーザーダイオード励起固
体レーザーにおいては、波長変換の位相整合を取るため
に、高精度の温度制御を行なう必要があり、そのために
出力安定性に欠けるという問題も認められる。またこの
レーザーダイオード励起固体レーザーは、非線形光学結
晶やエタロンが設けられるため部品点数が多く、コスト
が高くつくものとなっていた。
【0009】またInGaN系レーザーダイオードで
は、Inの含有量を増やすのに従って発振波長が長波長
化するので、波長470 〜490 nmの青色領域のレーザー
ビームや波長520 〜550 nmの緑色領域のレーザービー
ムを発振させることも理論上は可能である。しかし、I
nの含有量を増やすにつれて結晶性が悪化するという事
情があるため、実用上はInの含有量をさほど多くする
ことはできず、450 nm程度が長波長化の限界となって
いる。
【0010】また、他に青色光が得られるレーザーダイ
オードとして、InGaNAsあるいはGaNAsから
なる活性層を有するレーザーダイオードがある。これら
においては、Asをドープすることによって長波長化が
可能となるが、Asの含有量を増やすにつれて、やはり
結晶性が悪化するという問題があり、高出力化できる波
長としては450 〜460 nm程度となってしまう。
【0011】さらにZnMgSSe系レーザーダイオー
ドには、500 nm以上の長波長でないと連続室温発振で
きない、寿命が現状では100 時間程度しかない、という
問題がある。
【0012】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、効率良く高出力の青色領域や緑色領域のレーザ
ービームを発生可能で、また低コストでかつ出力安定性
も高いレーザーダイオード励起固体レーザーを提供する
ことを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザーダ
イオード励起固体レーザーは、前述のPr3+が添加され
た固体レーザー結晶を、InGaN系レーザーダイオー
ド(活性層がInGaN系材料からなるレーザーダイオ
ード)InGaNAs系レーザーダイオード(活性層が
InGaNAs系材料からなるレーザーダイオード)あ
るいはGaNAs系レーザーダイオード(活性層がGa
NAs系材料からなるレーザーダイオード)によって励
起することを特徴とするものである。
【0014】なおこのレーザーダイオード励起固体レー
ザーにおいては、 30 34 の遷移によって465 〜
495 nmの青色領域のレーザービームを発振させること
もできるし、 31 35 の遷移によって515 〜555
nmの緑色領域のレーザービームを発振させることもで
きる。
【0015】さらには、 30 32 もしくは 30
36 の遷移によって600 〜660nmの赤色領域のレ
ーザービームを発振させることもできる。
【0016】
【発明の効果】Pr3+が添加された固体レーザー結晶
は、一例として波長440 nmの励起光(ポンピング光)
によって励起され得る。一方InGaN系レーザーダイ
オードは、先に述べたように、発振波長450 nm以下で
は結晶性悪化の問題から免れるので、上記波長440 nm
の励起光を得るために好適に利用できる。
【0017】そしてこのInGaN系レーザーダイオー
ドは熱伝導係数が130 W/m℃と、ZnMgSSe系レ
ーザーダイオードの4W/m℃等と比べて極めて大き
い。またそれに加えて、転移の移動度もZnMgSSe
系レーザーダイオードと比べて非常に小さいことから、
COD(カタストロフィック・オプティカル・ダメー
ジ)が非常に高く、高寿命、高出力が得やすいものであ
る。このように高寿命、高出力が得やすいInGaN系
レーザーダイオードを励起光源として用いたことによ
り、本発明のレーザーダイオード励起固体レーザーは、
高寿命で、高出力の青色や緑色領域のレーザービームを
発生可能となる。
【0018】なお励起光源であるInGaN系レーザー
ダイオードとしては、単一縦、横モード型のものを使用
できることは勿論、その他ブロードエリア型、フェーズ
ドアレー型、あるいはMOPA型の高出力タイプのもの
を1個または複数個使用することもできる。そのように
することにより本発明のレーザーダイオード励起固体レ
ーザーは、さらなる高出力、例えばW(ワット)クラス
の高出力を得ることも可能である。
【0019】さらに、InGaN系レーザーダイオード
と同様に、InGaNAs系レーザーダイオードやGa
NAs系レーザーダイオードも上述のような特長を有し
ている。
【0020】また、それに加えて本発明のレーザーダイ
オード励起固体レーザーは、非線形光学結晶やエタロン
等を必要とするものではないから、それらによるロスが
なく、したがって高効率で青色や緑色領域のレーザービ
ームを発生可能となる。具体的には、50%以上のスロー
プ効率を得ることも可能である。そしてこのように非線
形光学結晶やエタロン等を必要としないことから、本発
明のレーザーダイオード励起固体レーザーは光学部品が
少なくて簡潔な構成となり、そして温度安定領域も広い
ものとなる。したがって本発明のレーザーダイオード励
起固体レーザーは、低コストで、安定性の高い光源とな
り得るものである。
【0021】さらに本発明のレーザーダイオード励起固
体レーザーは、波長変換を行なうものではないから、位
相整合を取るための高精度の温度制御は不要であり、よ
って、この温度制御のために出力安定性が損なわれるよ
うなことはなく、出力安定性も高いものとなる。
【0022】
【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
施形態によるレーザーダイオード励起固体レーザーを示
すものである。このレーザーダイオード励起固体レーザ
ーは、励起光としてのレーザービーム10を発するレーザ
ーダイオード11と、発散光であるレーザービーム10を集
光する集光レンズ12と、Pr3+がドーピングされた固体
レーザー媒質であるLiYF4結晶(以下、Pr3+:L
iYF4 結晶と称する)13とを有している。
【0023】以上の各要素11〜13はペルチェ素子14の上
に固定されている。またこのペルチェ素子14上には温度
検出用のサーミスタ15が固定され、このサーミスタ15の
出力は図示しない温度調節回路に入力されるようなって
いる。そしてこの温度調節回路により、サーミスタ15の
出力に基づいてペルチェ素子14が駆動され、レーザーダ
イオード11、集光レンズ12およびPr3+:LiYF4
晶13が所定温度に保たれる。
【0024】レーザーダイオード11としては、発振波長
444 nmのブロードエリア型のInGaN系レーザーダ
イオードが用いられている。またPr3+:LiYF4
晶13の光入射面である後方端面13aには、後述する波長
479 nmの光を良好に反射させる(反射率99.9%以上)
コーティングが施され、一方この結晶13の光出射面であ
る前方端面13bには、波長479 nmの光を1%だけ透過
させて残余は反射させるコーティングが施されている。
【0025】InGaN系レーザーダイオード11から発
せられた波長444 nmのレーザービーム10は、Pr3+
LiYF4 結晶13の後方端面13aから該結晶13内に入射
する。Pr3+:LiYF4 結晶13は入射したこのレーザ
ービーム10によってPr3+が励起され、 30 34
の遷移によって波長479 nmの光を発する。この光は上
記の通りのコーティングが施されている結晶端面13a、
13bの間で共振し、レーザー発振を引き起こす。こうし
て発生した波長479 nmの青色のレーザービーム16は、
Pr3+:LiYF4 結晶13の前方端面13bから出射す
る。
【0026】本実施形態においては、出力300 mWのレ
ーザーダイオード11を用いて、出力1mWのレーザービ
ーム16を得ることができた。
【0027】次に図2を参照して、本発明の第2の実施
形態を説明する。なおこの図2において、図1中の要素
と同等の要素には同番号を付し、それらについての重複
したた説明は省略する。この第2の実施形態のレーザー
ダイオード励起固体レーザーにおいては、Pr3+:Li
YF4 結晶23の光入射面である後方端面23aに、後述す
る波長532 nmの光を良好に反射させる(反射率99.9%
以上)コーティングが施され、一方この結晶23の光出射
面である前方端面23bには、波長532 nmの光を1%だ
け透過させて残余は反射させるコーティングが施されて
いる。
【0028】InGaN系レーザーダイオード11から発
せられた波長444 nmのレーザービーム10は、Pr3+
LiYF4 結晶23の後方端面23aから該結晶23内に入射
する。Pr3+:LiYF4 結晶23は入射したこのレーザ
ービーム10によってPr3+が励起され、 31 35
の遷移によって波長532 nmの光を発する。この光は上
記の通りのコーティングが施されている結晶端面23a、
23bの間で共振し、レーザー発振を引き起こす。こうし
て発生した波長532 nmの緑色のレーザービーム26は、
Pr3+:LiYF4 結晶23の前方端面23bから出射す
る。
【0029】本実施形態においては、出力200 mWのレ
ーザーダイオード11を用いて、出力10mWのレーザービ
ーム26を得ることができた。
【0030】以上、InGaNから活性層を構成したレ
ーザーダイオードについて説明したが、InGaNAs
系材料あるいはGaNAs系材料から活性層を構成した
レーザーダイオードを励起用光源として用いることも可
能である。特に、固体レーザー結晶の吸収帯が長波長側
にずれている場合は、InGaN系レーザーダイオード
と比べてより長波長化が実現しやすいInGaNAs系
あるいはGaNAs系レーザーダイオードを用いるのが
望ましく、それにより吸収効率を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態によるレーザーダイオー
ド励起固体レーザーを示す概略側面図
【図2】本発明の第2実施形態によるレーザーダイオー
ド励起固体レーザーを示す概略側面図
【符号の説明】
10 レーザービーム(励起光) 11 InGaN系レーザーダイオード 12 集光レンズ 13、23 Pr3+:LiYF4 結晶 13a、23a Pr3+:LiYF4 結晶の後端面 13b、23b Pr3+:LiYF4 結晶の前端面 14 ペルチェ素子 15 サーミスタ 16 青色の固体レーザービーム 26 緑色の固体レーザービーム

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pr3+が添加された固体レーザー結晶
    を、InGaN、InGaNAsあるいはGaNAsか
    らなる活性層を有するレーザーダイオードによって励起
    する構成を有することを特徴とするレーザーダイオード
    励起固体レーザー。
  2. 【請求項2】 30 34 の遷移によって465 〜49
    5 nmの波長領域のレーザービームを発振させることを
    特徴とする請求項1記載のレーザーダイオード励起固体
    レーザー。
  3. 【請求項3】 31 35 の遷移によって515 〜55
    5 nmの波長領域のレーザービームを発振させることを
    特徴とする請求項1記載のレーザーダイオード励起固体
    レーザー。
  4. 【請求項4】 30 32 もしくは 30 36
    の遷移によって600〜660 nmの波長領域のレーザービ
    ームを発振させることを特徴とする請求項1記載のレー
    ザーダイオード励起固体レーザー。
JP636998A 1997-04-28 1998-01-16 レーザーダイオード励起固体レーザー Pending JPH1117266A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP636998A JPH1117266A (ja) 1997-04-28 1998-01-16 レーザーダイオード励起固体レーザー
US09/066,910 US6125132A (en) 1997-04-28 1998-04-28 Laser diode pumped solid state laser, fiber laser and fiber amplifier

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9-110554 1997-04-28
JP11055497 1997-04-28
JP636998A JPH1117266A (ja) 1997-04-28 1998-01-16 レーザーダイオード励起固体レーザー

Publications (1)

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JPH1117266A true JPH1117266A (ja) 1999-01-22

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6490309B1 (en) 1999-07-21 2002-12-03 Fuji Photo Film Co., Ltd. Laser-diode-pumped laser apparatus in which Pr3+-doped laser medium is pumped with GaN-based compound laser diode
JP2007115877A (ja) * 2005-10-20 2007-05-10 Fujifilm Corp 固体レーザ装置
US7691765B2 (en) 2005-03-31 2010-04-06 Fujifilm Corporation Translucent material and manufacturing method of the same
JP2012516562A (ja) * 2009-01-28 2012-07-19 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 固体レーザのレーザ放射を、異なる放射波長の間で切り換える方法、及び対応する固体レーザ装置

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Effective date: 20020115