JPH1154836A - Semiconductor laser equipment - Google Patents

Semiconductor laser equipment

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JPH1154836A
JPH1154836A JP22108297A JP22108297A JPH1154836A JP H1154836 A JPH1154836 A JP H1154836A JP 22108297 A JP22108297 A JP 22108297A JP 22108297 A JP22108297 A JP 22108297A JP H1154836 A JPH1154836 A JP H1154836A
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JP
Japan
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wavelength
resonator
nonlinear optical
mirror
laser
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JP22108297A
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Japanese (ja)
Inventor
Kimitada Tojo
公資 東條
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Publication of JPH1154836A publication Critical patent/JPH1154836A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain high conversion efficiency by providing a mirror which reflects only a particular wavelength, a wavelength conversion element arranged in a resonator, and a means of taking out light, which is wavelength-converted, to the outside. SOLUTION: A mirror 15 is spread with a coat which yields total reflection with respect to the wavelength of a fundamental wave as an outgoing light from a laser diode chip 10 and has no reflection with respect to the wavelength of a second higher harmonics converted by a nonlinear optical crystal 14. As a result, only the second higher harmonics converted by the nonlinear optical crystal 14 is emitted to the outside of a resonator. By doing this, the second higher harmonics obtained by wavelength conversion can be emitted. Thus, the power density of the fundamental wave inside the nonlinear optical crystal 14 can be easily enhanced, without the use of a complicated structure of an external resonator, etc., and as a result, high conversion efficiency can be obtained.

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】この発明は、情報機器、半導
体製造装置、バイオメディカル機器等の種々の用途に用
いられる、短波長レーザ光を発生するのに好適な、半導
体レーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device suitable for generating short-wavelength laser light, which is used for various purposes such as information equipment, semiconductor manufacturing equipment, and biomedical equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、短波長レーザ光を発生する装
置として、Arレーザ装置に代表される気体レーザ装置
や、LD励起固体レーザの波長変換レーザ装置、半導体
レーザ光を外部共振器により波長変換するタイプのレー
ザ装置などが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for generating a short-wavelength laser beam, a gas laser device represented by an Ar laser device, a wavelength conversion laser device for an LD-pumped solid-state laser, and wavelength conversion of semiconductor laser light by an external resonator. A known type of laser device is known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
短波長レーザ光を発生するレーザ装置はいずれも問題が
あった。Arレーザ等の気体レーザ装置は大型で寿命が
短く、消費電力が大きい。LD励起固体レーザの波長変
換レーザ装置、半導体レーザ光を外部共振器により波長
変換するタイプのレーザ装置などでは、装置が複雑で、
調整および制御が極めて困難である。
However, any conventional laser device for generating short-wavelength laser light has a problem. A gas laser device such as an Ar laser is large, has a short life, and consumes large power. In the case of a wavelength conversion laser device of an LD-pumped solid-state laser and a laser device of a type in which a semiconductor laser beam is wavelength-converted by an external resonator, the device is complicated.
Adjustment and control are extremely difficult.

【0004】この発明は、上記に鑑み、小型・軽量・構
造簡単で、かつ高効率に短波長レーザ光を出力すること
ができる、半導体レーザ装置を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, it is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device which is small, lightweight, simple in structure and capable of outputting short-wavelength laser light with high efficiency.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による半導体レーザ装置においては、一端
面が全反射面、他端面が無反射面とされた半導体レーザ
素子と、該半導体レーザ素子の外部に配置され上記の一
端面との間で光学的共振器を形成する、実質的に特定波
長の光のみを反射するミラーと、該共振器内に配置され
た波長変換素子と、該波長変換された光を外部に取り出
す手段とが備えられることが特徴となっている。
In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to the present invention comprises: a semiconductor laser element having a total reflection surface at one end and a non-reflection surface at the other end; A mirror that is disposed outside the element and forms an optical resonator with the one end surface, reflects substantially only light of a specific wavelength, a wavelength conversion element disposed in the resonator, And a means for extracting the wavelength-converted light to the outside.

【0006】レーザ共振器を、半導体レーザ素子の一端
面と、外部のミラーとにより形成し、その中に波長変換
素子を配置して、波長変換された光を外部に出力させる
ようにしているため、構造単純で、容易に高い変換効率
が得られ、短波長の高出力レーザ光が得られる。
A laser resonator is formed by one end face of a semiconductor laser element and an external mirror, and a wavelength conversion element is disposed in the laser resonator to output wavelength-converted light to the outside. The structure is simple, high conversion efficiency can be easily obtained, and short-wavelength high-power laser light can be obtained.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図1におい
て、レーザダイオードチップ(LDチップ)10の一端
面11には発振波長の光に対して全反射膜となるHRコ
ートが施され、他方の端面12には同波長の光に対して
無反射膜となるARコートが施されている。この端面1
2から出射したレーザビームが集光用レンズ13によっ
て非線形光学結晶14に集光され、さらに凹面鏡となっ
ている波長選択性ミラー15によって反射させられて、
同じ経路を逆にたどってレーザダイオードチップ10に
再び入射させられるようになっている。これにより、レ
ーザ共振器が端面11とミラー15とによって形成され
る。そして、ミラー15を透過した波長のレーザビーム
がコリメート用レンズ16によってコリメートされて出
射される。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In FIG. 1, one end face 11 of a laser diode chip (LD chip) 10 is provided with an HR coating which is a total reflection film for light of an oscillation wavelength, and the other end face 12 is not coated with light of the same wavelength. An AR coat serving as a reflection film is provided. This end face 1
The laser beam emitted from 2 is condensed on the nonlinear optical crystal 14 by the condensing lens 13 and further reflected by the wavelength selective mirror 15 serving as a concave mirror.
The laser beam can be again incident on the laser diode chip 10 by following the same path in reverse. Thereby, a laser resonator is formed by the end face 11 and the mirror 15. The laser beam having the wavelength transmitted through the mirror 15 is collimated by the collimating lens 16 and emitted.

【0008】レーザダイオードチップ10はヒートシン
ク25を介してペルチェ素子24に取り付けられて温度
コントロールされており、適切な波長のレーザビーム
(たとえば波長860nm付近の赤外光、以後これを基
本波という)を発生するようチューニングされている。
The laser diode chip 10 is mounted on a Peltier element 24 via a heat sink 25 and temperature-controlled, and emits a laser beam of an appropriate wavelength (for example, infrared light having a wavelength of about 860 nm, hereinafter referred to as a fundamental wave). Tuned to occur.

【0009】非線形光学結晶14は、これを通る光の波
長を変換するもので、ヒートシンク27を介してペルチ
ェ素子26に取り付けられて、最も効率のよい波長変換
が行なわれる温度にコントロールされている。
The nonlinear optical crystal 14 converts the wavelength of light passing therethrough. The nonlinear optical crystal 14 is attached to a Peltier element 26 via a heat sink 27 and is controlled at a temperature at which the most efficient wavelength conversion is performed.

【0010】ミラー15には、レーザダイオードチップ
10からの出射光である基本波の波長に対しては全反射
し、非線形光学結晶14によって変換された第2高調波
の波長に対しては無反射となるようなコートが施されて
おり、その結果、共振器外部へは非線形光学結晶14に
よって変換された第2高調波のみを出射する。これによ
り、波長変換されて得た第2高調波(たとえば、波長4
30nm付近の青色光)を出射させることができる。
The mirror 15 is totally reflected with respect to the wavelength of the fundamental wave which is the light emitted from the laser diode chip 10, and is not reflected with respect to the wavelength of the second harmonic converted by the nonlinear optical crystal 14. As a result, only the second harmonic converted by the nonlinear optical crystal 14 is emitted to the outside of the resonator. Thereby, the second harmonic (for example, wavelength 4
Blue light around 30 nm) can be emitted.

【0011】これら、レーザダイオードチップ10、集
光用レンズ13、非線形光学結晶14、波長選択性ミラ
ー15、コリメート用レンズ16は、ヒートシンクやペ
ルチェ素子を介してあるいはこれらを介さずに直接、ベ
ース21にペルチェ素子22を介して取り付けられたヒ
ートシンク23上に固定されていて、全体がペルチェ素
子22によって一定温度に保たれるようになっている。
The laser diode chip 10, the condensing lens 13, the nonlinear optical crystal 14, the wavelength selective mirror 15, and the collimating lens 16 are directly connected to the base 21 via a heat sink or a Peltier element or not. Is fixed on a heat sink 23 attached via a Peltier device 22 so that the entire device is maintained at a constant temperature by the Peltier device 22.

【0012】このような構成において、半導体レーザ装
置の共振器を、レーザダイオードチップ10の一端面1
1と外部ミラー15とで構成し、その共振器の中に非線
形光学結晶14を配置して波長変換し、変換された波長
の光のみを外部に出射するようにしている。そのため、
外部共振器等の複雑な構造を用いずとも容易に非線形光
学結晶14内の基本波のパワー密度を高めることがで
き、その結果として高い変換効率が得られる。すなわ
ち、上記のように構成された半導体レーザ装置は、小
型、軽量であり、かつ高効率に短波長レーザ光を発生す
ることができる。
In such a configuration, the resonator of the semiconductor laser device is connected to one end face 1 of the laser diode chip 10.
1 and an external mirror 15, the nonlinear optical crystal 14 is arranged in the resonator, the wavelength is converted, and only the light of the converted wavelength is emitted to the outside. for that reason,
The power density of the fundamental wave in the nonlinear optical crystal 14 can be easily increased without using a complicated structure such as an external resonator, and as a result, high conversion efficiency can be obtained. That is, the semiconductor laser device configured as described above is small and lightweight, and can generate short-wavelength laser light with high efficiency.

【0013】図2は他の実施形態を示すものであり、こ
こではレーザダイオードチップ10の一端面11と全反
射ミラー19とによってレーザ共振器が形成されてい
る。この共振器内に非線形光学結晶14とプリズム18
が配置されていて、非線形光学結晶14によって波長変
換し、プリズム18の分光特性を利用して基本波と第2
高調波とを波長選別する。プリズム18によって波長選
別するため、ミラー19は波長選択性でなく全反射ミラ
ーとする。また、矢印で示すようにこのミラー19の角
度を変化させ、共振器に戻す光の波長を変化させること
により、基本波の発振波長をチューニングすることがで
き、結果的に非線形光学結晶14で変換された第2高調
波の波長を可変にすることができる。
FIG. 2 shows another embodiment, in which a laser resonator is formed by one end face 11 of a laser diode chip 10 and a total reflection mirror 19. In this resonator, a nonlinear optical crystal 14 and a prism 18 are provided.
Are arranged, the wavelength is converted by the nonlinear optical crystal 14, and the fundamental wave and the second
Wavelength selection from harmonics. Since the wavelength is selected by the prism 18, the mirror 19 is not a wavelength selectable but a total reflection mirror. By changing the angle of the mirror 19 and changing the wavelength of the light returning to the resonator as shown by the arrow, the oscillation wavelength of the fundamental wave can be tuned. It is possible to make the wavelength of the obtained second harmonic variable.

【0014】この図2では省略しているが、レーザダイ
オードチップ10や非線形光学結晶14は図1と同様に
ヒートシンクおよびペルチェ素子を介して固定すること
によりそれぞれ温度コントロールする。他の光学素子も
図1に示すようにヒートシンク23およびペルチェ素子
22を介してベース21に固定することが望ましい。
Although not shown in FIG. 2, the temperature of the laser diode chip 10 and the nonlinear optical crystal 14 are controlled by fixing them via a heat sink and a Peltier element as in FIG. It is desirable that other optical elements be fixed to the base 21 via the heat sink 23 and the Peltier element 22 as shown in FIG.

【0015】なお、上記の説明はこの発明の一つの実施
形態に関するものであり、この発明が上記に限定される
ものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々
に変形できることはもちろんである。たとえば図2にお
いて、プリズム18の代わりにエタロンやグレーティン
グなどを用いて波長をチューニングすることもできる。
The above description relates to one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the above, and can be variously modified without departing from the spirit of the present invention. . For example, in FIG. 2, the wavelength can be tuned using an etalon or a grating instead of the prism 18.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の半導体
レーザ装置によれば、レーザ共振器を、半導体レーザ素
子の一端面と、外部のミラーとにより形成し、その中に
波長変換素子である非線形光学結晶を配置して、波長変
換された光を外部に出力させるようにしているため、構
造単純で、容易に高い変換効率が得られ、小型、軽量
で、高出力の短波長レーザ光を高効率に出力することが
できる。
As described above, according to the semiconductor laser device of the present invention, the laser resonator is formed by one end face of the semiconductor laser element and the external mirror, and the laser resonator is formed therein. Since a nonlinear optical crystal is arranged to output the wavelength-converted light to the outside, the structure is simple, high conversion efficiency can be easily obtained, and a small, lightweight, high-power short-wavelength laser light can be obtained. Output can be performed with high efficiency.

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

【図1】この発明の実施の形態を示す模式図。FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the present invention.

【図2】他の実施の形態を示す模式図。FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 レーザダイオードチップ 11 全反射面となっている端面 12 無反射面となっている端面 13、17 集光用レンズ 14 非線形光学結晶 15 波長選択性凹面ミラー 16 コリメート用レンズ 18 プリズム 19 全反射ミラー 21 ベース 22、24、26 ペルチェ素子 23、25、27 ヒートシンク DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser diode chip 11 End face which is a total reflection surface 12 End face which is a non-reflection surface 13, 17 Condensing lens 14 Nonlinear optical crystal 15 Wavelength selective concave mirror 16 Collimating lens 18 Prism 19 Total reflection mirror 21 Base 22, 24, 26 Peltier device 23, 25, 27 Heat sink

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一端面が全反射面、他端面が無反射面と
された半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子の外部
に配置され上記の一端面との間で光学的共振器を形成す
る、実質的に特定波長の光のみを反射するミラーと、該
共振器内に配置された波長変換素子と、該波長変換され
た光を外部に取り出す手段とを備えることを特徴とする
半導体レーザ装置。
1. An optical resonator is formed between a semiconductor laser element having a total reflection surface at one end surface and a non-reflection surface at the other end surface, and the one end surface disposed outside the semiconductor laser device. A semiconductor laser device comprising: a mirror for reflecting substantially only light of a specific wavelength; a wavelength conversion element disposed in the resonator; and means for extracting the wavelength-converted light to the outside. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009182158A (en) * 2008-01-31 2009-08-13 Shimadzu Corp Wavelength conversion laser device
US7586971B2 (en) 2006-12-26 2009-09-08 Seiko Epson Corporation External-cavity laser light source apparatus and laser light emission module

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