JPH11346019A - Laser - Google Patents

Laser

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Publication number
JPH11346019A
JPH11346019A JP15258198A JP15258198A JPH11346019A JP H11346019 A JPH11346019 A JP H11346019A JP 15258198 A JP15258198 A JP 15258198A JP 15258198 A JP15258198 A JP 15258198A JP H11346019 A JPH11346019 A JP H11346019A
Authority
JP
Japan
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light
output
laser
optical resonator
wavelength
Prior art date
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Pending
Application number
JP15258198A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Miyake
和幸 三宅
Koichi Taniguchi
浩一 谷口
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP15258198A priority Critical patent/JPH11346019A/en
Publication of JPH11346019A publication Critical patent/JPH11346019A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To conduct a miniaturization of the whole laser even while light, which should not be made to output outside of the optical resonator of the laser, is effectively removed in the case where there is such the light in the interior of the resonator. SOLUTION: A laser is a solid laser of a structure, wherein a laser, particularly a semiconductor laser element is used as an excitation light source 1 and the laser has a laser crystal 2. At least the output side mirror 4 out of one pair of mirrors 3 and 4 of an optical resonator is formed as an independent mirror component. The mirror 4 is formed using a transparent member as its parent body 4b. A dielectric multilayer film 4a, which constitutes the resonator and reflects a laser oscillation beam, is provided on the surface, which is used as the inside of the resonator, of said parent body. Moreover, a dielectric multilayer film 4c, which transmits wavelength light Lx, which should be made to output from said optical resonator, and reflects wavelength light Ly, which should not be made to output from the resonator, is provided on the surface, which is used as the outside of the resonator, of the parent body 4b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ装置の技術
分野に属するものであり、詳しくは、レーザー光を光共
振器内で波長変換し出力し得る装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of laser devices, and more particularly, to a device capable of wavelength-converting laser light in an optical resonator and outputting the converted light.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザー素子を励起光源とする固
体レーザー装置は、数mW〜数10mW程度の出力であ
れば、比較的容易に小型のものとして作製することが可
能である。このような固体レーザー装置の基本構成は、
励起光源である半導体レーザー素子からレーザー光を光
学レンズで光共振器内部のレーザー結晶に入射し、該結
晶から放出された特定の波長光を光共振器にてレーザー
発振させ、光共振器の出力側ミラーから出射する構成で
ある。
2. Description of the Related Art A solid-state laser device using a semiconductor laser element as an excitation light source can be manufactured relatively easily as a small-sized one with an output of about several mW to several tens of mW. The basic configuration of such a solid-state laser device is as follows:
Laser light from a semiconductor laser element, which is an excitation light source, is incident on a laser crystal inside the optical resonator by an optical lens, and a specific wavelength light emitted from the crystal is laser-oscillated by the optical resonator, and the output of the optical resonator The light is emitted from the side mirror.

【0003】上記における光共振器の構成は、通常小型
化のために、レーザー結晶の端面に適切なコーティング
を行って片側のミラーとする。そして、さらに小型化の
ためには、半導体レーザー素子からの励起光を、光共振
器の光軸に沿って該ミラー(入射側ミラー)を通してレ
ーザー結晶に入射する軸方向励起をとる。一方、レーザ
ー横モードの微調を行うために、他方の側のミラー(出
力側ミラー)には、レーザー発振光に対して適切な反射
率を有し、1個の部品として独立したミラーを用いる。
In the configuration of the optical resonator described above, an end face of a laser crystal is usually coated with an appropriate coating to form a mirror on one side for miniaturization. For further miniaturization, the pumping light from the semiconductor laser element is axially pumped along the optical axis of the optical resonator through the mirror (incident side mirror) to enter the laser crystal. On the other hand, in order to perform fine adjustment of the laser transverse mode, an independent mirror having an appropriate reflectivity to the laser oscillation light is used as one component for the other side mirror (output side mirror).

【0004】このような固体レーザー装置の構成では、
レーザー活性媒体の励起に寄与しなかった余分な励起光
も出力光に混じって光共振器から出てしまい問題となる
場合がある。
In such a configuration of the solid-state laser device,
Excessive pumping light that has not contributed to the pumping of the laser active medium may also be a problem because it is mixed with the output light and exits the optical resonator.

【0005】一方、光共振器内の光路上にSHG素子な
どの波長変換素子を配置し、光共振器で基本波をレーザ
ー発振させると共に、その基本波を波長変換して出力す
る装置が知られている。通常、このような装置では、波
長変換された結果の光が必要であるために、基本波は出
力されない方が好ましい。
On the other hand, there is known an apparatus in which a wavelength conversion element such as an SHG element is arranged on an optical path in an optical resonator, a fundamental wave is oscillated by a laser in the optical resonator, and the fundamental wave is wavelength-converted and output. ing. Usually, in such an apparatus, it is preferable that a fundamental wave is not output because light resulting from wavelength conversion is required.

【0006】そのため、出力側のミラーの基本波に対す
る反射率をできるだけ高く、ほぼ100%として共振器
を構成するが、その場合、共振器内部の電界が非常に強
くなるため、わずかな透過率(例えば、ミラーの反射率
が99.9%としても、0.1%)のために、ある程度
の基本波が共振器外にもれ出てくる。
For this reason, a resonator is formed by setting the reflectivity of the output side mirror to the fundamental wave as high as possible and almost 100%. In this case, the electric field inside the resonator becomes very strong, so that a slight transmittance ( For example, even if the reflectivity of the mirror is 99.9%, 0.1%), some fundamental wave leaks out of the resonator.

【0007】以上のような場合において、余分な励起光
や基本波などを取り除くためには、通常、出力側ミラー
の後に、それらの光をカットするためのフィルターが独
立部品として別途設けられる。このフィルターとして
は、波長に応じて種々の特性を持ったカラーガラスフィ
ルターなどが用いられる。
In the above case, in order to remove extra pumping light and fundamental wave, a filter for cutting off the light is usually provided after the output side mirror as an independent component. As this filter, a color glass filter having various characteristics depending on the wavelength is used.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、フィルターを
用いる構成では、その分だけレーザー装置の全長が長く
なってしまうため、全体として十分には小型化ができな
いことが問題となっていた。これに対する対策として、
特開平6−69573号公報に述べられているように、
上記カラーガラスフィルターを出力ミラーの母材に用い
ることも試みられている。しかし、その場合、カラーガ
ラス内の屈折率分布が通常の合成石英母材などに比べて
大きいため、誘電体多層膜ミラーを蒸着した場合に、透
過率に面内分布が生じるなどの問題があった。
However, in a configuration using a filter, the overall length of the laser device is lengthened by that amount, so that there has been a problem that the entire device cannot be sufficiently reduced in size. As a measure against this,
As described in JP-A-6-69573,
Attempts have been made to use the above color glass filter as a base material of an output mirror. However, in this case, since the refractive index distribution in the color glass is larger than that of a normal synthetic quartz base material, there is a problem that an in-plane distribution occurs in the transmittance when a dielectric multilayer mirror is deposited. Was.

【0009】本発明の課題は、レーザー装置において、
光共振器の内部に、光共振器外へ出力させるべきでない
光がある場合、そのような光を効果的に除去しながら
も、レーザー装置全体の小型化を行うことである。
An object of the present invention is to provide a laser device,
When there is light inside the optical resonator that should not be output to the outside of the optical resonator, it is necessary to reduce the size of the entire laser device while effectively removing such light.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の光強度変調レー
ザー装置は、以下の特徴を有するものである。 (1)光共振器の1対のミラーのうち、少なくとも出力
側ミラーが独立したミラー部品として形成され、出力側
ミラーは透明部材を母体とし、該母体のうち、光共振器
内側となる面には、光共振器を構成すべく、レーザー活
性媒体からのレーザー発振光を反射する誘電体多層膜が
設けられ、光共振器外側となる面には、当該光共振器か
ら出力させるべき波長の光を透過させ、かつ出力させる
べきでない波長の光を反射する誘電体多層膜が設けられ
ていることを特徴とするレーザー装置。
The light intensity modulation laser device according to the present invention has the following features. (1) Of the pair of mirrors of the optical resonator, at least the output side mirror is formed as an independent mirror component, and the output side mirror has a transparent member as a base, and the output side mirror has a surface inside the optical resonator of the base. Is provided with a dielectric multilayer film that reflects laser oscillation light from a laser active medium in order to form an optical resonator, and a light having a wavelength to be output from the optical resonator is provided on a surface outside the optical resonator. A dielectric multilayer film that transmits light and reflects light of a wavelength that should not be output.

【0011】(2)光共振器から出力させるべき波長の
光が、レーザー発振光であり、出力させるべきでない波
長の光が励起光である上記(1)記載のレーザー装置。
(2) The laser device according to (1), wherein the light having a wavelength to be output from the optical resonator is laser oscillation light, and the light having a wavelength not to be output is excitation light.

【0012】(3)光共振器の1対のミラー間に、レー
ザー発振光を波長変換する波長変換素子が設けられ、光
共振器から出力させるべき波長の光が、前記波長変換素
子によって波長変換された光であり、出力させるべきで
ない波長の光がレーザー発振光および励起光である上記
(1)記載のレーザー装置。
(3) A wavelength conversion element for converting the wavelength of the laser oscillation light is provided between a pair of mirrors of the optical resonator, and the light of the wavelength to be output from the optical resonator is converted by the wavelength conversion element. The laser device according to the above (1), wherein the light having a wavelength which should not be outputted is laser oscillation light and excitation light.

【0013】(4)上記母体の光共振器外側となる面
が、1対のミラーの中心軸に垂直な面に対して、0度よ
り大きく45度以下の角度で交わる面である上記(1)
記載のレーザー装置。
(4) The surface of the base outside the optical resonator is a surface that intersects a plane perpendicular to the central axis of the pair of mirrors at an angle greater than 0 degree and 45 degrees or less. )
The laser device as described.

【0014】以下、出力させるべき波長の光を「出力
光」、出力させるべきでない波長の光を「非出力光」と
も呼んで説明する。
Hereinafter, the light having the wavelength to be output will be referred to as “output light”, and the light having the wavelength not to be output will be referred to as “non-output light”.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1に、本発明のレーザー装置の
構成例を挙げる。同図の例では、半導体レーザー装置1
を励起光源とし、1対のミラー3、4からなる光共振器
によってレーザー活性媒体(レーザー結晶)2を挟んだ
固体レーザー装置の構成となっている。光学系は説明を
省略する。励起光源1からは励起光L1が、光共振器の
光軸上の一方の側から入射側のミラー3を通してレーザ
ー結晶2に入射し、光共振器で発振したレーザー発振光
L2が、出力光Lxとして出力側ミラー4から出射され
る構成である。図1の例で問題としているのは、励起光
L1が完全には使用されずにレーザー結晶2を通過し、
非出力光Lyとして、出力側ミラー4から出ようとする
ことである。同図はそれを防止するための態様例であ
る。
FIG. 1 shows a configuration example of a laser device according to the present invention. In the example of FIG.
Is used as an excitation light source, and a solid-state laser device in which a laser active medium (laser crystal) 2 is sandwiched by an optical resonator including a pair of mirrors 3 and 4. The description of the optical system is omitted. Excitation light L1 from the excitation light source 1 enters the laser crystal 2 from one side on the optical axis of the optical resonator through the mirror 3 on the incident side, and the laser oscillation light L2 oscillated by the optical resonator is output light Lx Out of the output side mirror 4. The problem in the example of FIG. 1 is that the excitation light L1 passes through the laser crystal 2 without being completely used,
That is, an attempt is made to exit from the output side mirror 4 as the non-output light Ly. FIG. 7 shows an example of a mode for preventing this.

【0016】本発明では、図1に示すように、光共振器
の1対のミラー3、4のうち、少なくとも出力側ミラー
4を独立したミラー部品として形成する。該出力側ミラ
ー4は、透明部材を母体4bとし、これに反射機能を付
与するための誘電体多層膜4a、4cが付与された構造
とする。該母体4bのうち、光共振器内側となる面に
は、光共振器を構成すべく所定の波長光を反射しレーザ
ー発振させるための誘電体多層膜4aを設ける。誘電体
多層膜4aの反射率は、レーザー発振光L2が出力され
るよう、適当な値に設定されている。一方、光共振器外
側となる面には、出力光Lx(=L2)を透過させ、か
つ非出力光Ly(=L1)を反射する誘電体多層膜4c
を設ける。
In the present invention, as shown in FIG. 1, at least the output side mirror 4 of the pair of mirrors 3 and 4 of the optical resonator is formed as an independent mirror part. The output side mirror 4 has a structure in which a base member 4b is made of a transparent member, and dielectric multilayer films 4a and 4c for giving a reflection function to the base member 4b. A dielectric multilayer film 4a for reflecting light of a predetermined wavelength and causing laser oscillation is provided on a surface inside the optical resonator of the base 4b so as to form an optical resonator. The reflectivity of the dielectric multilayer film 4a is set to an appropriate value so that the laser oscillation light L2 is output. On the other hand, on the surface outside the optical resonator, the dielectric multilayer film 4c that transmits the output light Lx (= L2) and reflects the non-output light Ly (= L1)
Is provided.

【0017】上記構成とすることによって、非出力光L
yが光共振器外に出ていくのを光共振器の外側の面で阻
止することができる。この構成は、フィルターなどの別
部品を必要としないので、レーザー装置全体がよりコン
パクトにまとまる。さらに、出力ミラーの母材として
は、従来通り合成石英やBK7等の市販されている高品
質な基材をそのまま用いることができ、それらは屈折率
分布もなく、値も正確にわかっているためにミラーの設
計、作製も容易である。
With the above configuration, the non-output light L
It is possible to prevent y from going out of the optical resonator on the outer surface of the optical resonator. This configuration does not require a separate component such as a filter, so that the entire laser device is more compact. Further, as a base material of the output mirror, a commercially available high-quality base material such as synthetic quartz or BK7 can be used as it is, as they have no refractive index distribution and their values are accurately known. The design and fabrication of the mirror are also easy.

【0018】レーザー装置の基本構成は、図1に示すよ
うに、半導体レーザー素子を励起光源とする固体レーザ
ー装置の態様が好ましい。レーザー活性媒体としては、
NdやTmをドープしたYAG結晶、あるいはNdやE
rをドープしたYVO4 結晶など、一般的な固体レーザ
ー装置用のレーザー活性媒体を用いることが出来る。
As shown in FIG. 1, the basic configuration of the laser device is preferably a solid laser device using a semiconductor laser element as an excitation light source. As a laser active medium,
YAG crystal doped with Nd or Tm, or Nd or E
A laser active medium for a general solid-state laser device such as a YVO 4 crystal doped with r can be used.

【0019】半導体レーザー素子からの励起光の波長
は、希望の発振波長を得るために用いられるレーザー活
性媒体との組み合わせで決まる。例えば、希土類元素を
ドープ(あるいは直接化合物としたもの)したレーザー
活性媒体を用いる場合、その希土類元素の種類に対して
適切な波長の励起光を選択すべきである。特にレーザー
活性媒体としてNdドープYVO4 結晶を用い、その励
起光源として波長810nm近傍のレーザー光を出射す
る半導体レーザー素子を用いる組み合わせは、安価で小
型の固体レーザー装置を構成することができるので好ま
しい。
The wavelength of the excitation light from the semiconductor laser element is determined by the combination with the laser active medium used to obtain a desired oscillation wavelength. For example, when using a laser active medium doped with a rare earth element (or directly formed as a compound), an excitation light having a wavelength appropriate for the type of the rare earth element should be selected. In particular, a combination using a Nd-doped YVO 4 crystal as a laser active medium and a semiconductor laser element that emits a laser beam having a wavelength of about 810 nm as an excitation light source is preferable because an inexpensive and compact solid-state laser device can be formed.

【0020】レーザーを小型化するために、レーザー結
晶の端面にコーティングを施して反射機能を付与し、こ
れを光共振器の1対のミラーのうちの片側のミラーとし
て用いる態様が好ましい。ミラーを通して励起光をレー
ザー結晶に入射させる場合、このミラーが入射側のミラ
ーとなる。
In order to reduce the size of the laser, it is preferable to apply a coating to the end face of the laser crystal to provide a reflection function, and use this as a mirror on one side of a pair of mirrors of the optical resonator. When the excitation light is made incident on the laser crystal through the mirror, this mirror becomes the incident side mirror.

【0021】出力側ミラーは、上記したように、独立し
たミラー部品として形成し、透明部材を母体とし、それ
に反射機能を付与するための誘電体多層膜を付与した構
造とする。この母体のうち、光共振器内側となる面を、
光共振器のための反射面とし、光共振器外側となる面
を、非出力光を阻止するための反射面とする。以下、母
体の光共振器内側となる面の誘電体多層膜を「内側膜」
とも呼び、母体の光共振器外側となる面の誘電体多層膜
を「外側膜」とも呼んで説明する。
As described above, the output side mirror is formed as an independent mirror component, has a structure in which a transparent member is used as a base, and a dielectric multilayer film for providing a reflection function is provided thereon. Of the matrix, the surface inside the optical resonator is
A reflection surface for the optical resonator, and a surface outside the optical resonator is a reflection surface for blocking non-output light. Hereinafter, the dielectric multilayer film on the surface inside the optical resonator of the base is referred to as the “inner film”.
Also, the dielectric multilayer film on the surface outside the optical cavity of the base material will be referred to as “outer film”.

【0022】母体となる透明部材の形状は、レーザー発
振を安定化させるために、光共振器内側となる面(光共
振器のための反射面)を、適度な曲率の湾曲面とするこ
とができる。透明部材の材料は、レーザー発振光の波長
を含む広い波長域の光に対して透明な材料であってよ
く、カラーガラスのように特定の波長だけに特別な量の
透過特性を求める必要はない。非出力光の出射を阻止す
る反射機能が誘電体多層膜によって別途付与されるから
である。ここでいう透明とは、ある特定の波長に対する
吸収を意図したものではないということである。具体的
な透明部材の材料としては、例えば、合成石英、BK7
などが挙げられる。
In order to stabilize laser oscillation, the shape of the transparent member serving as a base should be such that the surface inside the optical resonator (reflection surface for the optical resonator) is a curved surface having an appropriate curvature. it can. The material of the transparent member may be a material that is transparent to light in a wide wavelength range including the wavelength of laser oscillation light, and does not require a special amount of transmission characteristics only at a specific wavelength as in color glass. . This is because a reflection function of blocking emission of non-output light is separately provided by the dielectric multilayer film. The term “transparent” as used herein means that it is not intended to absorb a specific wavelength. Specific materials for the transparent member include, for example, synthetic quartz, BK7
And the like.

【0023】内側膜には、出力光を外部に取り出すため
に、出力光に対してある程度の透過率を持たせる。この
透過率は通常の光共振器の場合と同様、90〜99%程
度であればよい。
The inner film has a certain degree of transmittance for the output light in order to extract the output light to the outside. This transmittance may be about 90 to 99% as in the case of a normal optical resonator.

【0024】外側膜は、本発明の目的が達成される範囲
で、出力光に対してできる限り大きな透過率を持たせ、
非出力光に対してできる限り大きな反射率を持たせる。
出力光の透過率は90%〜100%程度、非出力光の反
射率は、0.01%〜0.5%程度とするのが好まし
い。
The outer film has a transmittance as high as possible for output light as long as the object of the present invention is achieved.
The non-output light has as large a reflectivity as possible.
Preferably, the transmittance of the output light is about 90% to 100%, and the reflectance of the non-output light is about 0.01% to 0.5%.

【0025】次に、本発明の有効な実施形態として、可
視光を出射し得る小型の固体レーザー装置の態様を説明
する。図2はその具体的な態様の一例であって、赤外光
を発する半導体レーザー素子1を励起光源とする固体レ
ーザー装置である。その光共振器の1対のミラー3と4
との間(実際には、レーザー結晶2と出力側ミラー4と
の間)には、レーザー発振光L2を基本波としてこれを
可視光に波長変換する波長変換素子5がさらに設けられ
ており、波長変換された可視光が出力光Lxとして出力
側ミラー4を通して出力される構成となっている。この
例では、波長変換された可視光だけが出力光Lxであ
り、基本波(レーザー発振光)および励起光が非出力光
Lyである。
Next, as an effective embodiment of the present invention, a mode of a small solid-state laser device capable of emitting visible light will be described. FIG. 2 shows an example of a specific mode, which is a solid-state laser device using a semiconductor laser element 1 that emits infrared light as an excitation light source. A pair of mirrors 3 and 4 of the optical resonator
(Actually, between the laser crystal 2 and the output-side mirror 4), there is further provided a wavelength conversion element 5 for converting the wavelength of the laser oscillation light L2 into visible light using the fundamental wave, The wavelength-converted visible light is output as output light Lx through the output side mirror 4. In this example, only the wavelength-converted visible light is the output light Lx, and the fundamental wave (laser oscillation light) and the excitation light are the non-output light Ly.

【0026】波長変換素子としては、第二高調波発生に
よって波長変換する素子(SHG素子)、光パラメトリ
ック発振によって波長変換する素子(OPO素子)など
が挙げられる。これら素子による波長変換は、図2の例
のような可視光への変換だけに限定されるものではな
い。SHG素子あるいはOPO素子としては、KTiO
PO4 結晶、BaB2 4結晶や、周期的分極反転を形
成したLiNbO3 結晶(PPLN)、同様に分極反転
したLiTaO3 結晶(PPLT)などを用いることが
できる。周期的分極反転を形成したZカットLiNbO
3 結晶を用いた素子は、擬似位相整合による高い変換効
率を有し好ましい。
Examples of the wavelength conversion element include an element (SHG element) for converting the wavelength by generation of the second harmonic, and an element (OPO element) for converting the wavelength by optical parametric oscillation. The wavelength conversion by these elements is not limited to the conversion to visible light as in the example of FIG. As the SHG element or OPO element, KTiO
A PO 4 crystal, a BaB 2 O 4 crystal, a LiNbO 3 crystal (PPLN) in which periodic polarization inversion is formed, and a LiTaO 3 crystal (PPLT) in which polarization is inverted similarly can be used. Z-cut LiNbO with periodic polarization inversion
An element using three crystals is preferable because it has high conversion efficiency by quasi-phase matching.

【0027】図2に示すように、光共振器内にSHG素
子5を挿入することで、高効率、高出力の可視光レーザ
ー装置が容易に作製できる。このとき、出力側ミラーの
誘電体多層膜4aを、基本波L2となる発振波長に対し
てほぼ100%の反射率となるように作製することで、
基本波の閉じ込めを大きくして基本波の発振強度を稼ぐ
と共に、SHGの強度を高め、かつ余分な基本波が外部
に出てこないようにすることができる。しかしながら、
実際には100%の反射率を持つミラーは作製できない
ため、99.9%程度の反射率を持つミラーを使うこと
になる。一方、光共振器内に閉じ込められる基本波のエ
ネルギーは相当高くなり、たとえ0.1%以下であって
も、出力ミラーを透過してくる基本波は無視できないぐ
らいのエネルギーとなる。そこで、この漏れ出てくる基
本波を非出力光Lyとしてこれを専用に除去するための
誘電体多層膜4cを母体4bの外側に設ける。
As shown in FIG. 2, by inserting the SHG element 5 in the optical resonator, a high-efficiency, high-output visible light laser device can be easily manufactured. At this time, by forming the dielectric multilayer film 4a of the output side mirror so as to have a reflectance of almost 100% with respect to the oscillation wavelength that becomes the fundamental wave L2,
The confinement of the fundamental wave can be increased to increase the oscillation intensity of the fundamental wave, increase the strength of the SHG, and prevent extra fundamental waves from coming out. However,
Actually, a mirror having a reflectivity of 100% cannot be manufactured, so a mirror having a reflectivity of about 99.9% is used. On the other hand, the energy of the fundamental wave confined in the optical resonator becomes considerably high, and even if it is 0.1% or less, the fundamental wave transmitted through the output mirror becomes energy that cannot be ignored. Therefore, a dielectric multilayer film 4c for exclusively removing the leaked fundamental wave as the non-output light Ly is provided outside the base 4b.

【0028】この構成によって、基本波の漏れは非出力
光Lyとして外側膜で反射され、SHG光だけが出力光
Lxとしてそのまま出力され、なおかつ独立したフィル
ター部材の無いコンパクトな可視光レーザー装置とな
る。外側膜における基本波の反射率を内面と同様99.
9%程度とすれば、最終的に外部に漏れ出る基本波出力
は、内部電界強度の0.0001%程度となり、実使用
上、問題のない低いレベルとなる。
With this configuration, the leakage of the fundamental wave is reflected by the outer film as the non-output light Ly, and only the SHG light is output as it is as the output light Lx, and a compact visible light laser device without an independent filter member is obtained. . The reflectance of the fundamental wave on the outer film is the same as that on the inner surface.
If it is set to about 9%, the output of the fundamental wave finally leaking to the outside will be about 0.0001% of the internal electric field strength, which is a low level that does not cause any problem in practical use.

【0029】波長変換素子としてOPO素子を用いる場
合、シグナル波とアイドラー波が発生するが、そのどち
らかの光だけを出力光として用いたい場合がある。例え
ば、シグナル波だけを出力光とし、アイドラー波を非出
力光とする場合である。また、OPO素子で変換されず
に残った基本波や励起光も非出力となる。図2の場合と
同様に、これら非出力光を専用に除去するための誘電体
多層膜を母体の外側に設けることによって、独立したフ
ィルター部材の無いコンパクトなOPOレーザー装置と
なる。
When an OPO element is used as a wavelength conversion element, a signal wave and an idler wave are generated, and there is a case where only one of these lights is desired to be used as output light. For example, there is a case where only a signal wave is used as output light and an idler wave is used as non-output light. Further, the fundamental wave and the pump light remaining without being converted by the OPO element are also not output. As in the case of FIG. 2, by providing a dielectric multilayer film for exclusive use to remove these non-output lights outside the base, a compact OPO laser device without an independent filter member can be obtained.

【0030】出力側ミラーの外側膜の透過・反射の特性
は、出力光が透過でき、非出力光を反射し得るのであれ
ばよい。また、誘電体多層膜の層数や構造に制限はな
い。例えば、図2の構成において、励起光810nm、
基本波1064nm、第二高調波532nmとして、第
二高調波だけを出力するためには、532nmのバンド
パスフィルター型の透過特性とすることができる。
The transmission and reflection characteristics of the outer film of the output-side mirror may be any as long as the output light can be transmitted and the non-output light can be reflected. There is no limitation on the number of layers or the structure of the dielectric multilayer film. For example, in the configuration of FIG.
In order to output only the second harmonic as the fundamental wave 1064 nm and the second harmonic 532 nm, a 532 nm band-pass filter type transmission characteristic can be used.

【0031】出力側ミラーの外側膜で反射させた非出力
光が光共振器内の方向に戻る結果、固体レーザー装置自
らの特性に問題が生じる場合がある。例えば、外側膜で
反射した励起光が、励起光源である半導体レーザー装置
まで戻ってレーザー発振の特性を不安定化させる場合
や、基本波に対する光共振器構造が2重になって干渉を
起こす場合などが挙げられる。
As a result of the non-output light reflected by the outer film of the output-side mirror returning to the direction inside the optical resonator, a problem may occur in the characteristics of the solid-state laser device itself. For example, when the excitation light reflected by the outer film returns to the semiconductor laser device that is the excitation light source and destabilizes the characteristics of laser oscillation, or when the optical resonator structure for the fundamental wave becomes double and causes interference. And the like.

【0032】本発明では、本発明の装置によって生じる
このような現象を、さらに解決すべき問題とし、これを
解決するための構成を提案する。即ち、図1に示すよう
に、母体4bの光共振器外側となる面Faを、光共振器
の1対のミラーの中心軸mに垂直な面Fbと適当な角度
θをなして交わるように形成する構成である。この構成
によって、非出力光が180度反転して元の方向に戻る
ことがなくなり、レーザー発振の特性を不安定化させる
等の問題が解消される。前記角度θは、限定されるもの
ではないが、0度より大きく、45度以下の角度が好ま
しい。
In the present invention, such a phenomenon caused by the apparatus of the present invention is set as a problem to be further solved, and a configuration for solving the problem is proposed. That is, as shown in FIG. 1, the face Fa of the base 4b on the outside of the optical resonator intersects the face Fb perpendicular to the central axis m of the pair of mirrors of the optical resonator at an appropriate angle θ. It is a configuration to form. With this configuration, the non-output light is prevented from being inverted by 180 degrees and returning to the original direction, and problems such as destabilizing the characteristics of laser oscillation are solved. The angle θ is not limited, but is preferably greater than 0 degrees and 45 degrees or less.

【0033】[0033]

【実施例】図2に示す構成の固体レーザー装置を実際に
製作した例を示す。励起光源1には、波長810nm、
連続(CW)発振で最大出力150mWの半導体レーザ
ー素子を用い、レーザー活性媒体2には、NdドープY
VO4 結晶を用いて基本波の波長を1064nmとし、
SHG素子5には、中心軸m方向の厚さ5mmのKTi
OPO4 結晶を用い、第二高調波(532nmグリーン
光)を出力光Lxとし、基本波1064nm光の漏れを
非出力光Lyとした。
EXAMPLE An example of actually manufacturing a solid-state laser device having the structure shown in FIG. 2 will be described. The excitation light source 1 has a wavelength of 810 nm,
A semiconductor laser element having a continuous (CW) oscillation and a maximum output of 150 mW is used.
The wavelength of the fundamental wave is set to 1064 nm using a VO 4 crystal,
The SHG element 5 has a 5 mm thick KTi in the direction of the central axis m.
Using an OPO 4 crystal, the second harmonic (532 nm green light) was used as output light Lx, and leakage of the fundamental wave of 1064 nm was used as non-output light Ly.

【0034】半導体レーザー素子は、ペルチェ素子を用
いて25.0℃に温調した。また、半導体レーザー素子
からの励起光L1を、光学レンズ(図示せず)を用いて
レーザー結晶2に入射する構成とした。
The temperature of the semiconductor laser device was adjusted to 25.0 ° C. using a Peltier device. In addition, the configuration is such that the excitation light L1 from the semiconductor laser element is incident on the laser crystal 2 using an optical lens (not shown).

【0035】YVO4 結晶は、Nd濃度1.0at%、中
心軸m方向の厚さを1mmとする平行平面状の物を用
い、励起光が入射する側の端面には、810nmに対し
て無反射、1064nmに対して高反射のコーティング
を施し入射側ミラー3とした。また、反対側の端面には
1064nmに対して無反射コーティングを施した。
The YVO 4 crystal is a parallel-plane material having an Nd concentration of 1.0 at% and a thickness of 1 mm in the direction of the central axis m. A high-reflection coating was applied to the reflected light at 1064 nm to obtain an incident-side mirror 3. The opposite end face was coated with an anti-reflection coating for 1064 nm.

【0036】出力側ミラー4は、母体4bとなる透明部
材の材料を合成石英とした。該母体には、光共振器内側
となる面の曲率半径が50mmで、外面平面の平凹基板
を用い、図1に示すように、光共振器外側となる面Fa
を、中心軸mに垂直な面Fbと角度3度をなして交わる
ように研磨したものを用いた。
The output side mirror 4 is made of synthetic quartz as the material of the transparent member to be the base 4b. As the base, a plane concave / convex substrate having an outer flat surface with a radius of curvature of 50 mm on the inner surface of the optical resonator is used. As shown in FIG.
Was polished so as to intersect with the plane Fb perpendicular to the central axis m at an angle of 3 degrees.

【0037】出力側ミラーの内側膜4aは、基本波10
64nmに対して約99.9%の反射率、第二高調波5
32nmに対して約95%の透過率となる誘電体多層膜
をコーティングで形成した。
The inner film 4a of the output side mirror has the fundamental wave 10
About 99.9% reflectivity for 64 nm, second harmonic 5
A dielectric multilayer film having a transmittance of about 95% for 32 nm was formed by coating.

【0038】出力側ミラーの外側膜4cにも、内側と同
じく、内側膜4aを透過して漏れてくる基本波1064
nmに対して99.9%の反射率、第二高調波532n
mに対して約95%の透過率となる誘電体多層膜をコー
ティングで形成した。
Similarly to the inner side, the fundamental wave 1064 leaking through the inner side membrane 4a is also applied to the outer side membrane 4c of the output side mirror.
99.9% reflectivity to nm, second harmonic 532n
A dielectric multilayer film having a transmittance of about 95% with respect to m was formed by coating.

【0039】以上の構成として固体レーザー装置を稼働
させたところ、出力光Lxである第二高調波532nm
光は出力10mWとなり、非出力光Lyである1064
nm光は光パワーメータの検出限界以下であった。
When the solid-state laser device was operated as the above configuration, the second harmonic 532 nm as the output light Lx was obtained.
The light has an output of 10 mW and is a non-output light Ly of 1064.
The nm light was below the detection limit of the optical power meter.

【0040】半導体レーザー素子から出力側ミラーの最
外端までの装置の全長は25mmとなり、フィルターを
用いて非出力光をカットする従来の構成よりも、10m
m程度短く、コンパクトな装置となった。
The total length of the device from the semiconductor laser element to the outermost end of the output side mirror is 25 mm, which is 10 m longer than the conventional configuration in which non-output light is cut using a filter.
m shorter and a compact device.

【0041】比較例 出力側ミラーの外側膜4cを形成しないこと以外は、実
施例1の固体レーザー装置と全く同様に装置を構成し、
稼働させたところ、出力光である第二高調波532nm
光は出力12mWであったが、同時に非出力光である1
064nm光も5mW程度出力されていた。
COMPARATIVE EXAMPLE The solid-state laser device of Embodiment 1 was constructed in exactly the same manner as in Example 1, except that the outer film 4c of the output-side mirror was not formed.
When operated, the second harmonic 532 nm which is the output light
The light output was 12 mW, but at the same time 1
064 nm light was also output at about 5 mW.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザー
装置によって、非出力光を効果的に排除しながらも、レ
ーザー装置全体をよりコンパクトにすることができるよ
うになった。さらに、出力側ミラーの外側面を適度に傾
けることによって、出力側ミラーの外側膜で反射した非
出力光が光共振器内の方向に戻って発生する種々の問題
を回避できるようになった。
As described above, the laser device according to the present invention makes it possible to make the entire laser device more compact while effectively eliminating non-output light. Further, by appropriately tilting the outer surface of the output mirror, various problems that non-output light reflected by the outer film of the output mirror returns in the direction inside the optical resonator can be avoided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるレーザー装置の主要部分の構成を
概略的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a main part of a laser device according to the present invention.

【図2】本発明によるレーザー装置の他の態様を概略的
に示す図である。
FIG. 2 schematically shows another embodiment of the laser device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 励起光源 2 レーザー活性媒体 3 光共振器の一方のミラー 4 光共振器の出力側ミラー 4a 内側膜 4b 母体 4c 外側膜 L1 励起光 L2 基本波 Lx 出力光 Ly 非出力光 Reference Signs List 1 excitation light source 2 laser active medium 3 one mirror of optical resonator 4 output mirror of optical resonator 4a inner film 4b base 4c outer film L1 excitation light L2 fundamental wave Lx output light Ly non-output light

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光共振器の1対のミラーのうち、少なく
とも出力側ミラーが独立したミラー部品として形成さ
れ、 出力側ミラーは透明部材を母体とし、該母体のうち、光
共振器内側となる面には、光共振器を構成すべく、レー
ザー活性媒体からのレーザー発振光を反射する誘電体多
層膜が設けられ、 光共振器外側となる面には、当該光共振器から出力させ
るべき波長の光を透過させ、かつ出力させるべきでない
波長の光を反射する誘電体多層膜が設けられていること
を特徴とするレーザー装置。
At least an output-side mirror of a pair of mirrors of an optical resonator is formed as an independent mirror component, and the output-side mirror has a transparent member as a base, and the inside of the base is inside the optical resonator. The surface is provided with a dielectric multilayer film that reflects laser oscillation light from a laser active medium to form an optical resonator, and the surface outside the optical resonator has a wavelength to be output from the optical resonator. 1. A laser device comprising a dielectric multilayer film that transmits light of a wavelength and reflects light of a wavelength that should not be output.
【請求項2】 光共振器から出力させるべき波長の光
が、レーザー発振光であり、出力させるべきでない波長
の光が励起光である請求項1記載のレーザー装置。
2. The laser device according to claim 1, wherein the light having a wavelength to be output from the optical resonator is laser oscillation light, and the light having a wavelength not to be output is excitation light.
【請求項3】 光共振器の1対のミラー間に、レーザー
発振光を波長変換する波長変換素子が設けられ、 光共振器から出力させるべき波長の光が、前記波長変換
素子によって波長変換された光であり、出力させるべき
でない波長の光がレーザー発振光および励起光である請
求項1記載のレーザー装置。
3. A wavelength conversion element for wavelength-converting laser oscillation light is provided between a pair of mirrors of the optical resonator, and light of a wavelength to be output from the optical resonator is wavelength-converted by the wavelength conversion element. 2. The laser device according to claim 1, wherein the light having a wavelength which should not be output is laser oscillation light and excitation light.
【請求項4】 上記母体の光共振器外側となる面が、1
対のミラーの中心軸に垂直な面に対して、0度より大き
く45度以下の角度で交わる面である請求項1記載のレ
ーザー装置。
4. A surface of the base outside the optical resonator is 1
2. The laser device according to claim 1, wherein the surface intersects a plane perpendicular to the central axis of the pair of mirrors at an angle greater than 0 degree and 45 degrees or less.
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