JPH0228980A - Laser light source - Google Patents
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- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。[Detailed description of the invention] The present invention will be explained in the following order.
Ａ産業上の利用分野
Ｂ発明の概要
Ｃ従来の技術（第１３図）
Ｄ発明が解決しようとする問題点（第１３図）Ｅ問題点
を解決するための手段（第１図）２作用（第１図）
Ｇ実施例（第１図〜第１２図）
Ｈ発明の効果
Ａ産業上の利用分野
本発明はレーザ光源に関し、例えば効率良く短い波長の
可視光を発生させるようにしたレーザ光源に適用して好
適なものである。A. Industrial field of application B. Overview of the invention C. Prior art (Fig. 13) D. Problem to be solved by the invention (Fig. 13) E. Means for solving the problem (Fig. 1) 2. Effect ( (Figure 1) G Embodiment (Figures 1 to 12) H Effects of the Invention A Industrial Application Field The present invention relates to a laser light source, for example, a laser light source that efficiently generates short wavelength visible light. It is suitable for application.
Ｂ発明の概要
本発明は、非線形光学結晶素子の位相整合によって、第
１及び第２のレーザ光の和周波レーザ光及び又は差周波
レーザ光を発生するレーザ光源において、非線形光学結
晶素子を第１のレーザ光の共振器内部に配置すると共に
、その共振器が第２のレーザ光に対する外部共振条件を
満足するようにしたことにより、非線形光学結晶素子に
入射する第２のレーザ光の光強度を格段的に強くするこ
とができ、かくして従来に比して格段的に高い効率で和
周波レーザ光及び又は差周波レーザ光を発生し得る。B Summary of the Invention The present invention provides a laser light source that generates a sum frequency laser beam and/or a difference frequency laser beam of first and second laser beams by phase matching of the nonlinear optical crystal element. The light intensity of the second laser beam incident on the nonlinear optical crystal element can be reduced by placing the laser beam inside the resonator and making the resonator satisfy the external resonance conditions for the second laser beam. It is thus possible to generate a sum frequency laser beam and/or a difference frequency laser beam with significantly higher efficiency than in the past.
Ｃ従来の技術
従来この種のレーザ光源として、固体レーザから得られ
る第１のレーザ光及び半導体レーザから得られる第２の
レーザ光を非線形光学結晶素子において、位相整合させ
ることにより結合し、これにより非線形光学結晶素子か
ら得られる和周波光成分を出力レーザ光として射出する
ようになされたものが提案されている（Ａｐｐｌ、Ｐｈ
ｙｓ、Ｌｅｔｔ、５２（２）、１１ Ｊａｎｕａｒｙ
１９８８８５頁）。C. Prior Art Conventionally, this type of laser light source combines a first laser beam obtained from a solid-state laser and a second laser beam obtained from a semiconductor laser by phase matching in a nonlinear optical crystal element. A system has been proposed in which a sum frequency light component obtained from a nonlinear optical crystal element is emitted as an output laser light (Appl, Ph.
ys, Lett, 52(2), 11 January
198885 pages).
すなわち第１３図に示すようにこのレーザ光源１は、ま
ず半導体レーザ２から射出され波長λ１が８０４ （ｎ
ｍ）でなる第１のレーザ光Ｌ１を、対物レンズ３を介し
て第１及び第２のミラー４及び５で構成された共振器Ｃ
ＡＶ内部の、例えばＮｄ： Ｙ ＡＧ （ｎｅｏｄｙａ
＋ｉｕａ＋：ｙｔｔｒｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｇａ
ｒｎｅｔ）でなる固体レーザ６に集光する。That is, as shown in FIG. 13, this laser light source 1 is first emitted from a semiconductor laser 2 and has a wavelength λ1 of 804 (n
The first laser beam L1 consisting of
Inside the AV, for example, Nd: Y AG (neodya
+iua+:yttrium aluminum ga
rnet) is focused on a solid-state laser 6.
これによりＮｄ： Ｙ Ａ Ｇレーザ６は、励起されて
波長λ２が１０６０ （ｎｍ）でなる第２のレーザ光Ｌ
２を発振し、この発振レーザ光Ｌｔが共振器ＣＡＶ内部
で共振する。As a result, the Nd:YAG laser 6 is excited to emit a second laser beam L having a wavelength λ2 of 1060 (nm).
2, and this oscillated laser light Lt resonates inside the resonator CAV.
ここで、共振器ＣＡＶ内部で第１のミラー４及びＮｄ：
Ｙ Ａ Ｇレーザ６間には、例えばＫＴＰ （ＫＴｉ
ＯＰ ０４）でなる非線形光学結晶素子７が配置されて
おり、このＫＴＰＴの位相整合によって、次式、
で表されるように、第１のレーザ光り、及び発振レーザ
光Ｌ２の和周波光でなり波長λ、が４５７〔ｎｍ）の第
３のレーザ光Ｌ３を発生し、これを第２のミラー５を透
過させて出力するようになされている。Here, inside the resonator CAV, the first mirror 4 and Nd:
For example, KTP (KTi
A nonlinear optical crystal element 7 consisting of OP 04) is arranged, and due to the phase matching of this KTPT, the sum frequency light of the first laser light and the oscillation laser light L2 becomes A third laser beam L3 having a wavelength λ of 457 nm is generated, and is transmitted through the second mirror 5 and output.
Ｄ発明が解決しようとする問題点
ところでかかる構成のレーザ光源１においては、ＫＴＰ
７がＮｄ： Ｙ Ａ Ｇレーザ６の共振器ＣＡＭ内部に
配置されていることにより、 発振レーザ光Ｌ２は共振
器ＣＡＶ内部を往復する毎にＫＴＰ７を通過し、この結
果ＫＴＰ７で位相整合させる発振レーザ光Ｌ２として充
分な光密度（すなわち光強度）が得られる。D Problems to be Solved by the Invention By the way, in the laser light source 1 having such a configuration, the KTP
7 is arranged inside the resonator CAM of the Nd:YAG laser 6, the oscillation laser beam L2 passes through KTP7 every time it goes back and forth inside the resonator CAV, and as a result, the oscillation laser beam L2 is phase-matched by KTP7. Sufficient light density (ie, light intensity) can be obtained as the light L2.
ところがこれに対して、半導体レーザ２から射出された
第１のレーザ光Ｌ１は、１度ＫＴＰ７を通過した後、Ｎ
ｄ： Ｙ Ａ Ｇレーザ６を励起して大半がＮｄ： Ｙ
Ａ Ｇレーザ６に吸収されるようになされており、こ
の結果ＫＴＰ７で位相整合させる第１のレーザ光Ｌ１と
して充分な光密度（すなわち光強度）が得られない。However, on the other hand, the first laser beam L1 emitted from the semiconductor laser 2 passes through the KTP 7 once and then passes through the N
d: Y A G laser 6 is excited and most of the Nd: Y
The light is absorbed by the AG laser 6, and as a result, sufficient light density (that is, light intensity) cannot be obtained as the first laser light L1 to be phase matched by the KTP7.
実際上、第１のレーザ光り、及び発振レーザ光Ｌ２をＫ
ＴＰ７で位相整合させ、和周波光でなる第３のレーザ光
り、を得る際の発生効率は、発振レーザ光Ｌｚ、第１及
び第３のレーザ光り、及びＬ３の光強度をそれぞれＩｚ
、ｌｌ及び■、とすると、次式、
Ｉ、ｃｃｄｔ Ｉ＋ Ｉｔ
（ｄは非線形定数）・・・・・・（２）で与えられる。In practice, the first laser beam and the oscillation laser beam L2 are
The generation efficiency when phase matching is performed at TP7 to obtain the third laser beam consisting of sum frequency light is as follows: The light intensity of the oscillation laser beam Lz, the first and third laser beams, and L3 is
, ll and ■, it is given by the following equation, I, ccdt I+ It (d is a nonlinear constant) (2).
従って、発振レーザ光Ｌ２として充分な光強度が得られ
ても、第１のレーザ光ＬＩとして充分な光強度が得られ
ない場合は、効率良（第３のレーザ光り、を得られず、
実際上半導体レーザ２の出力限界の問題から、第３のレ
ーザ光り、としては２０〔μ−〕程度の出力パワーしか
得ることができないという問題があった。Therefore, even if sufficient light intensity is obtained as the oscillation laser light L2, if sufficient light intensity is not obtained as the first laser light LI, efficient (third laser light) cannot be obtained,
In practice, due to the problem of the output limit of the semiconductor laser 2, there was a problem in that the output power of the third laser beam could only be about 20 [μ-].
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来に比
して格段的に高い効率で和周波レーザ光を得ることので
きるレーザ光源を提案しようとするものである。The present invention has been made in consideration of the above points, and it is an object of the present invention to propose a laser light source that can obtain sum frequency laser light with significantly higher efficiency than conventional ones.
Ｅ問題点を解決するための手段
かかる問題点を解決するため本発明においては、非線形
光学結晶素子７の位相整合によって、第１及び第２のレ
ーザ６及び１２から得られる第１及び第２のレーザ光Ｌ
２及びＬ４の、和周波レーザ光り、及び又は差周波レー
ザ光を発生するレーザ光源１０において、非線形光学結
晶素子７を第１のレーザ６から得られる第１のレーザ光
Ｌｔの共振器ＣＡＭ内部に配置すると共に、その共振器
ＣＡＶが第２のレーザ１２から得られる第２のレーザ光
Ｌ４に対して、外部共振条件を満足するようにした。Means for Solving Problem E To solve this problem, in the present invention, the first and second signals obtained from the first and second lasers 6 and 12 are Laser light L
In the laser light source 10 that generates sum frequency laser light and/or difference frequency laser light of 2 and L4, the nonlinear optical crystal element 7 is placed inside the resonator CAM of the first laser light Lt obtained from the first laser 6. At the same time, the resonator CAV is made to satisfy external resonance conditions for the second laser beam L4 obtained from the second laser 12.
Ｆ作用
非線形光学結晶素子７を第１のレーザ６から得られる第
１のレーザ光Ｌｘの共振器ＣＡＶ内部に配置すると共に
、その共振器ＣＡＶが第２のレーザ１２から得られる第
２のレーザ光Ｌ４に対して、外部共振条件を満足するよ
うにしたことにより、非線形光学結晶素子７に入射する
第２のレーザ光Ｌ４の光強度を格段的に強くすることが
でき、これにより、高い効率で和周波レーザ光り、及び
又は差周波レーザ光を得ることができる。The F-action nonlinear optical crystal element 7 is disposed inside the resonator CAV of the first laser beam Lx obtained from the first laser 6, and the resonator CAV is arranged inside the resonator CAV of the second laser beam Lx obtained from the second laser 12. By making L4 satisfy the external resonance condition, it is possible to significantly increase the light intensity of the second laser beam L4 incident on the nonlinear optical crystal element 7, thereby achieving high efficiency. Sum frequency laser light and/or difference frequency laser light can be obtained.
Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。G example An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第１３図との対応部分に同一符号を付して示す第１図に
おいて、１０は全体としてレーザ光源を示し、第１の半
導体レーザ２はＮｄ： Ｙ Ａ Ｇレーザ６の励起に用
いられている。In FIG. 1, in which parts corresponding to those in FIG. 13 are given the same reference numerals, 10 indicates a laser light source as a whole, and the first semiconductor laser 2 is used to excite the Nd:YAG laser 6. .
またこのレーザ光源１０においては、励起用半導体レー
ザ２から射出された励起用レーザ光り。In this laser light source 10, excitation laser light emitted from the excitation semiconductor laser 2.
が、対物レンズ３を介して共振器ＣＡＶに至る光路中に
、偏光型ビームスプリッタ１１が介挿されている。However, a polarizing beam splitter 11 is inserted in the optical path leading to the resonator CAV via the objective lens 3.
このビームスプリッタ１１には、波長変換用の第２の半
導体レーザ１２から射出された波長変換用レーザ光Ｌ４
が、対物レンズ１３を介して入射されており、かくして
波長変換用レーザ光Ｌ４は、ビームスプリッタ１１で励
起用レーザ光ＬＬの光路の進行方向に折り曲げられ、共
振器ＣＡＶ内部のＫＴＰＴに入射するようになされてい
る。This beam splitter 11 includes a wavelength conversion laser beam L4 emitted from a second semiconductor laser 12 for wavelength conversion.
is incident through the objective lens 13, and thus the wavelength conversion laser beam L4 is bent by the beam splitter 11 in the traveling direction of the optical path of the excitation laser beam LL, so that it enters the KTPT inside the resonator CAV. is being done.
なお励起用レーザ光り、の波長λ８は、第２図に示すＮ
ｄ： Ｙ Ａ Ｇレーザ６の波長吸収特性を考慮して、
特に波長吸収係数にの高い波長λ、＝８０８（ｎｍ）に
選定され、これによりＮｄ： Ｙ Ａ Ｇレーザ６に効
率良く吸収されてＮｄ： Ｙ Ａ Ｇレーザ６を有効に
励起するようになされている。The wavelength λ8 of the excitation laser beam is N as shown in FIG.
d: Considering the wavelength absorption characteristics of the YAG laser 6,
In particular, the wavelength λ = 808 (nm) with a high wavelength absorption coefficient was selected, so that it was efficiently absorbed by the Nd:YAG laser 6 and effectively excited the Nd:YAG laser 6. There is.
これに対して、波長変換用レーザ光Ｌ４の波長λ４は、
波長吸収係数Ｋに基づいて、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ６でほ
とんど吸収されない波長８２６〜８４０〔ｎＩＩ〕の内
、例えば波長λ４＝８４０ （ｎｍ）に選定されており
、これにより第１及び第２のミラー４及び５で構成され
た共振器ＣＡＶを、波長変換用レーザ光Ｌ４の外部共振
器ＣＡＶＩとして用いても、波長変換用レーザ光Ｌ４は
Ｎｄ： Ｙ Ａ Ｇレーザ６で吸収されることなく外部
共振器ＣＡＶ １内部の第１及び第２のミラー４及び５
で何度も反射して往復し得るようになされている。On the other hand, the wavelength λ4 of the wavelength conversion laser beam L4 is
Based on the wavelength absorption coefficient K, the wavelength λ4 = 840 (nm), for example, is selected from the wavelengths 826 to 840 [nII] that are hardly absorbed by the Nd:YAG laser 6, and thereby the first and second mirrors Even if the resonator CAV composed of 4 and 5 is used as the external resonator CAVI for the wavelength conversion laser beam L4, the wavelength conversion laser beam L4 will not be absorbed by the Nd: Y A G laser 6 and will cause external resonance. first and second mirrors 4 and 5 inside the vessel CAV 1;
It is designed so that it can be reflected and reciprocated many times.
実際上ＫＴＰ７は、第３図に示すように、入射するＮｄ
： Ｙ Ａ Ｇレーザ６の発振レーザ光Ｌ２及び波長変
換用半導体レーザ１２から射出された波長変換用レーザ
光Ｌ４に対して、所定の方位角φを有するように配置さ
れており、この場合方位角φは第４図に示す、波長変換
用レーザ光Ｌ４の波長８２６〜８４０ （ｎｍ）に基づ
いて、例えば方位角φ＝６８〜７３ （ｄｅｇ）に選定
されており、これにより、次式
で表されるように、ＴＹＰＥＩＩの位相整合を行い、発
振レーザ光り、及び波長変換用レーザ光Ｌ４の和周波レ
ーザ光り、を得るようになされている。In reality, KTP7 is composed of incident Nd, as shown in FIG.
: It is arranged to have a predetermined azimuth angle φ with respect to the oscillation laser beam L2 of the YAG laser 6 and the wavelength conversion laser beam L4 emitted from the wavelength conversion semiconductor laser 12, and in this case, the azimuth angle φ is selected to be, for example, the azimuth angle φ=68 to 73 (deg) based on the wavelength 826 to 840 (nm) of the wavelength conversion laser beam L4 shown in FIG. As described above, TYPE II phase matching is performed to obtain oscillation laser light and sum frequency laser light of the wavelength conversion laser light L4.
なお（３）式において、λ、はレーザ光り、の波長、ｎ
ａｉはレーザ光Ｌｉの波長に対する異常光線屈折率、ｎ
０ｉはレーザ光Ｌ！の波長に対する常光線屈折率である
。In equation (3), λ is the wavelength of the laser beam, n
ai is the extraordinary ray refractive index with respect to the wavelength of the laser beam Li, n
0i is laser light L! is the ordinary ray refractive index for the wavelength of .
ここで、第１のミラー４は、第５図に示すように、Ｎｄ
： Ｙ Ａ Ｇレーザ６を励起する励起用レーザ光ＬＩ
の波長λ、＝８０８ （ｎｍ）に対してほぼ１００％の
透過率を有すると共に、 波長変換用レーザ光Ｌ４の波
長λ４＝８４０ （ｎｍ）に対して数％の透過率を有し
、さらにＮｄ： Ｙ Ａ Ｇレーザ６から得られる発振
レーザ光Ｌ２の波長λｇ＝１０６０ （ｎｍ）に対して
ほぼ１００％の反射率を有するようにコーティングされ
ている。Here, the first mirror 4 is Nd as shown in FIG.
: Excitation laser light LI that excites the YAG laser 6
It has a transmittance of almost 100% for the wavelength λ = 808 (nm) of the wavelength conversion laser beam L4, and a transmittance of several % for the wavelength λ4 = 840 (nm) of the wavelength conversion laser beam L4. : It is coated to have a reflectance of approximately 100% for the wavelength λg=1060 (nm) of the oscillation laser beam L2 obtained from the YAG laser 6.
また第２のミラーは、第６図に示すように、波長変換用
レーザ光Ｌ４の波長λ＝＝８４０ （ｎｍ）及びＮｄ：
Ｙ Ａ Ｇレーザから得られる発振レーザ光Ｌ８の波
長λ＝＝１０６０ （ｎｍ）に対してほぼ１００％の反
射率を存し、ＴＹＰＥｎの位相整合によって得られる和
周波レーザ光ＬＳの波長λ５−４７０ （ｎｍ）に対し
てほぼ１００％の透過率を有するようにコーティングさ
れている。Further, as shown in FIG. 6, the second mirror has the wavelength λ==840 (nm) of the wavelength conversion laser beam L4 and Nd:
It has a reflectance of almost 100% for the wavelength λ==1060 (nm) of the oscillation laser light L8 obtained from the YAG laser, and the wavelength λ5-470 of the sum frequency laser light LS obtained by phase matching of TYPEn. (nm) to have a transmittance of approximately 100%.
このようにして、第１及び第２のミラー４及び５は、従
来同様に内部に配置されたＮｄ： Ｙ Ａ Ｇレーザ６
から得られる発振レーザ光り、に対して、内部共振器Ｃ
ＡＶを構成することに加えて、外部の波長変換用半導体
レーザ１２から得られる波長変換用レーザ光Ｌ４に対し
て外部共振器ＣＡＶＩを構成するようになされている。In this way, the first and second mirrors 4 and 5 are connected to the Nd:YAG laser 6 disposed inside as in the conventional case.
For the oscillation laser light obtained from the internal resonator C
In addition to configuring the AV, an external resonator CAVI is configured for the wavelength conversion laser beam L4 obtained from the external wavelength conversion semiconductor laser 12.
なお波長変換用半導体レーザ１２から得られる波長変換
用レーザ光Ｌ４の波長λ、＝８４０ （ｎｍ）に対する
第１のミラー４の反射率をＲ，とじ、第２のミラー５の
反射率をＲ２とすると共にその内部透過率をＴｏとする
と、入射する波長変換用レーザ光Ｌ４の光強度■、。及
び外部共振器ＣＡＶ１内部の光強度ＩＫ＋の比は、次式
、
ＫＩ
■に０
ｌ−２ＴｏＥＩＴ「Ｔｃｏｓδ＋Ｒｒ Ｒ２Ｔ ｏ ”
・・・・・・ （４）
で表される。ここで角δは、波長変換用レーザ光Ｌ４が
共振器長しの外部共振器ＣＡＶ１を１往復する際に生じ
る位相差であり、この位相差δが、次式、
（ｍは整数） ・・・・・・（５）
で表される関係を満足するとき、ファブリペロ−の共振
条件となり、このとき波長変換用レーザ光Ｌ４の波長λ
４＝８４０ （ｎｎ＋）に対する第１のミラー４の反射
率Ｒ１、第２のミラー５の反射率Ｒ８及び内部透過率Ｔ
０をそれぞれ、次式、
Ｒ，＝０．９
ＲＺ ＝０．９９
Ｔｏ ””０．９５
・・・・・・ （６）
とすると、（４）式より波長変換用レーザ光Ｌ４の入射
強度ＩＸＯ及び外部共振器ＣＡＶｌ内の内部強度ＩＫＩ
Ｏ比は、次式、
Ｉに０
で表されるように、外部共振器ＣＡＶ １内部において
、入射する波長変換用レーザ光Ｌ４の光強度■７゜に対
して、約１０倍の光強度ＩＫヨの波長変換用レーザ光Ｌ
４を得ることができる。Note that the reflectance of the first mirror 4 with respect to the wavelength λ, =840 (nm) of the wavelength converting laser beam L4 obtained from the wavelength converting semiconductor laser 12 is denoted by R, and the reflectance of the second mirror 5 is denoted by R2. At the same time, if the internal transmittance is To, then the light intensity of the incident wavelength conversion laser beam L4 is . The ratio of the optical intensity IK+ inside the external resonator CAV1 is given by the following formula:
...... (4) It is expressed as follows. Here, the angle δ is the phase difference that occurs when the wavelength conversion laser beam L4 makes one round trip through the external resonator CAV1 having the cavity length, and this phase difference δ is expressed by the following formula, (m is an integer)... ...When the relationship expressed by (5) is satisfied, it becomes a Fabry-Perot resonance condition, and at this time, the wavelength λ of the wavelength conversion laser beam L4
4=840 (nn+) reflectance R1 of the first mirror 4, reflectance R8 of the second mirror 5, and internal transmittance T
0 as the following formula, R, = 0.9 RZ = 0.99 To "" 0.95 ...... (6) From formula (4), the incident intensity of the wavelength conversion laser beam L4 is Internal strength IKI in IXO and external resonator CAVl
The O ratio is expressed by the following formula, where I is 0. Inside the external resonator CAV 1, the light intensity IK is about 10 times the light intensity ■7° of the incident wavelength conversion laser beam L4. Laser light L for wavelength conversion
You can get 4.
かくして、（２）式について上述したように、ＫＴＰ７
に入射する波長変換用レーザ光Ｌ４の光強度■□を、従
来に比して約１０倍にしたことにより、レーザ光源１０
は全体としてＴＹＰＥｎの位相整合によって得られる波
長変換用レーザ光Ｌ４及び発振レーザ光Ｌｔの和周波レ
ーザ光り、の光強度を約１０倍にし得るようになされて
いる。Thus, as described above for equation (2), KTP7
By increasing the light intensity ■□ of the wavelength conversion laser beam L4 incident on the laser light source 10 by approximately 10 times compared to the conventional one.
As a whole, the optical intensity of the sum frequency laser beam of the wavelength conversion laser beam L4 and the oscillation laser beam Lt obtained by phase matching of TYPEn can be increased about 10 times.
なお上述した（５）式を満足するためには、外部共振器
ＣＡＶ１の共振器長りを光の波長の単位で調節する必要
があるが、実際上共振器ＣＡＶ （ＣＡＶｌ）の温度変
化等で共振条件がずれるおそれを回避するためこの実施
例では、波長変換用半導体レーザ１２を駆動する電流値
を制御することにより、実効的に半導体レーザ１２内の
キャビティ長を変更制御して、波長変換用レーザ光Ｌ４
の波長を微調整し、これにより常に最適な共振条件を維
持し得るようになされている。Note that in order to satisfy equation (5) above, it is necessary to adjust the resonator length of the external resonator CAV1 in units of the wavelength of light, but in reality, it is necessary to adjust the resonator length of the external resonator CAV1 by the temperature change of the resonator CAV (CAVl). In order to avoid the possibility that the resonance conditions may shift, in this embodiment, by controlling the current value that drives the wavelength conversion semiconductor laser 12, the cavity length within the semiconductor laser 12 is effectively controlled to change the wavelength conversion semiconductor laser 12. Laser light L4
The wavelength of the laser beam is finely adjusted to maintain optimal resonance conditions at all times.
またこの実施例の場合、共振器ＣＡＶ （ＣＡＶｌ）の
共振器長りは波長変換用半導体レーザ１２の実効的キャ
ビティ長の整数倍に設定されており、これにより半導体
レーザ１２がマルチモードで発振する場合にも、その全
てのモードに対して（５）式について上述した共振条件
を満足し得るようになされている。Further, in the case of this embodiment, the resonator length of the resonator CAV (CAVl) is set to an integral multiple of the effective cavity length of the wavelength conversion semiconductor laser 12, so that the semiconductor laser 12 oscillates in multiple modes. In this case, the resonance condition described above regarding equation (5) can be satisfied for all modes.
以上の構成によれば、ＫＴＰ７のＴＹＰＥｎの位相整合
によって、Ｎｄ： Ｙ Ａ Ｇレーザ６から得られる発
振レーザ光Ｌ！及び波長変換用半導体レーザ１２から得
られる波長変換用レーザ光Ｌ４の和周波レーザ光り、を
発生するようになされたレーザ光源１０において、ＫＴ
Ｐ７をＮｄ： Ｙ Ａ Ｇレーザ６の共振器ＣＡＶ内部
に配置すると共に、その共振器ＣＡＶが波長変換用レー
ザ光Ｌ４に対して、外部共振条件を満足するようにした
ことにより、従来に比して格段的に高い効率で和周波レ
ーザ光り、を得ることのできるレーザ光源１０を実現で
きる。According to the above configuration, the oscillation laser beam L! obtained from the Nd:YAG laser 6 is generated by phase matching of TYPEn of KTP7. In the laser light source 10 configured to generate a sum frequency laser beam of the wavelength conversion laser beam L4 obtained from the wavelength conversion semiconductor laser 12, the KT
By arranging P7 inside the resonator CAV of the Nd:YAG laser 6 and making the resonator CAV satisfy the external resonance condition for the wavelength conversion laser beam L4, the Thus, it is possible to realize a laser light source 10 that can obtain sum frequency laser light with significantly high efficiency.
さらに上述の実施例によれば、波長変換用レーザ光Ｌ４
を得るにつき半導体レーザ１２を用い、この半導体レー
ザ１２を駆動する電流値を制御して、実効的にキャビテ
ィ長を変更し、波長変換用レーザ光Ｌ４の波長を微調整
するようにしたことにより、複雑な機構等を用いること
なく容易に外部共振条件を満足するように調整し得る。Furthermore, according to the above embodiment, the wavelength conversion laser beam L4
By using a semiconductor laser 12 and controlling the current value for driving this semiconductor laser 12 to effectively change the cavity length and finely adjust the wavelength of the wavelength conversion laser beam L4, Adjustment can be easily made to satisfy external resonance conditions without using a complicated mechanism or the like.
なお上述の実施例においては、第１のレーザとしてＮｄ
： Ｙ Ａ Ｇレーザ６でなる固体レーザを用いた場合
について述べたが、これに代え、その他の固体レーザを
用いたり、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ等の気体レーザを用
いるようにしても良く、要はレーザ強度の比較的大きい
レーザを用いるようにすれば良い。因みに、この場合励
起用の光源として半導体レーザ２に限らず、例えばフラ
ッシュランプ等の他の励起手段を用いるようにしても良
い。Note that in the above embodiment, Nd is used as the first laser.
: Although the case has been described in which a solid-state laser consisting of the YAG laser 6 is used, other solid-state lasers may be used instead of this, or a gas laser such as a He-Ne laser may be used. A laser with relatively high laser intensity may be used. Incidentally, in this case, the light source for excitation is not limited to the semiconductor laser 2, and other excitation means such as a flash lamp may be used.
なお上述の実施例においては、非線形光学結晶素子とし
て、Ｋ Ｔ Ｐ （Ｋ Ｔ ｉＯＰ Ｏａ ） ７を用
いた場合について述べたが、非線形光学結晶素子はこれ
に限らず、例えばＢＢＯ（β−ＢａＢア０４）等地の位
相整合による光波長変換機能を有する非線形光学結晶素
子を用いるようにしても良い。In the above embodiment, a case was described in which KTP (KTiOP Oa) 7 was used as the nonlinear optical crystal element, but the nonlinear optical crystal element is not limited to this, and for example, BBO (β-BaB a 04) A nonlinear optical crystal element having an optical wavelength conversion function by equilocated phase matching may be used.
なお上述の実施例においては、波長変換用半導体レーザ
１２を駆動する電流値を制御することにより波長変換用
レーザ光Ｌ４の波長を微調整して、波長変換用レーザ光
Ｌ４に対する共振器ＣＡＶの外部共振条件を調整する場
合について述べたが、本発明はこれに代え、例えば第１
図との対応部分に同一符号を付した第７図に示すように
、共振器ＣＡＶＩＯの一方のミラー５の背後に圧電素子
２０を設け、この圧電素子２０に所定の制御電圧を印加
することによりミラー５を矢印ａで示す光軸方向に移動
制御し、これにより実際の共振器長りを可変するように
しても良い。In the above-described embodiment, the wavelength of the wavelength conversion laser beam L4 is finely adjusted by controlling the current value for driving the wavelength conversion semiconductor laser 12, and the external part of the resonator CAV for the wavelength conversion laser beam L4 is Although the case where the resonance condition is adjusted has been described, the present invention instead of adjusting the resonance condition, for example, the first
As shown in FIG. 7, in which parts corresponding to the figures are given the same reference numerals, a piezoelectric element 20 is provided behind one mirror 5 of the resonator CAVIO, and a predetermined control voltage is applied to this piezoelectric element 20. The mirror 5 may be controlled to move in the optical axis direction indicated by arrow a, thereby varying the actual resonator length.
また第１図との対応部分に同一符号を付した第８図に示
すように、共振器ＣＡＶ２０のミラー４及び５間に電気
光学素子３０を配置し、この電気光学素子３０に所定の
電圧を印加することにより、共振器ＣＡＶ２０のミラー
４及び５間の実効的な光路長を可変制御し、これにより
共振器長りを可変するようにしても良い。Further, as shown in FIG. 8, in which parts corresponding to those in FIG. By applying the voltage, the effective optical path length between the mirrors 4 and 5 of the resonator CAV20 may be variably controlled, thereby making the resonator length variable.
なお上述の実施例においては、励起用レーザ光Ｌ１及び
波長変換用レーザ光Ｌ４を合成するに際に、偏光型ビー
ムスプリッタ１１を用いて互いに直交する２偏光で合成
した場合について述べたが、これに代え、例えば第１図
との対応部分に同一符号を付した第９図に示すように、
励起用レーザ光り、及び波長変換用レーザ光Ｌ４の波長
の相違を利用してダイクロイックプリズム４０を用いて
合成しても良い。In the above-mentioned embodiment, when the excitation laser beam L1 and the wavelength conversion laser beam L4 are combined, the polarizing beam splitter 11 is used to combine two polarized beams that are orthogonal to each other. Instead, for example, as shown in FIG. 9, in which parts corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals,
The dichroic prism 40 may be used to synthesize the excitation laser light and the wavelength conversion laser light L4 by utilizing the difference in wavelength.
また同様に、第１図との対応部分に同一符号を付した第
１０図に示すように、同一パッケージ上に励起用半導体
レーザ２及び波長変換用半導体レーザエ２をハイブリッ
ド化して封入し、これにより合成するようにしても良い
。Similarly, as shown in FIG. 10, in which parts corresponding to those in FIG. It is also possible to synthesize them.
さらにこれに加えて、第１図との対応部分に同一符号を
付した第１１図に示すように、波長変換用レーザ光Ｌ４
を第２のミラー５側から入射させ、和周波レーザ光り、
をダイクロイックプリズム４０を介して取り出しても良
く、種々の方法を用いても上述の実施例と同様の効果を
実現できる。Furthermore, in addition to this, as shown in FIG. 11, in which parts corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, the wavelength conversion laser beam L4
is incident from the second mirror 5 side, and a sum frequency laser beam is emitted,
may be taken out through the dichroic prism 40, and the same effect as in the above embodiment can be achieved using various methods.
なお上述の実施例においては、第１及び第２のミラー４
及び５で挟まれた共振器ＣＡＶ内部に、非線形光学結晶
素子７及び固体レーザ６を配置した場合について述べた
が、本発明はこれに代え、例えば第１図との対応部分に
同一符号を付した第１２図に示すように、非線形光学結
晶素子７及び固体レーザ６のそれぞれ（又は１方）の外
側端面に所定のミラーコーディング５０ （及び又は５
１）を施すことにより、共振器ＣＡＶ３０を構成するよ
うにしても良い。Note that in the above embodiment, the first and second mirrors 4
The case has been described in which the nonlinear optical crystal element 7 and the solid-state laser 6 are arranged inside the resonator CAV sandwiched between As shown in FIG. 12, a predetermined mirror coding 50 (and or 5
The resonator CAV30 may be configured by performing 1).
なお上述の実施例においては、本発明を第１及び第２の
レーザ光の和周波レーザ光を効率良く発生し得るレーザ
光源に適用した場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、第１及び第２のレーザ光の差周波レーザ光を効
率良く発生し得るレーザ光源にも適用して好適なもので
ある。In the above embodiment, the present invention is applied to a laser light source that can efficiently generate a sum frequency laser beam of the first and second laser beams, but the present invention is not limited to this. The present invention is also suitable for application to a laser light source that can efficiently generate a difference frequency laser beam between the first and second laser beams.
Ｈ発明の効果
上述のように本発明によれば、非線形光学結晶素子を第
１のレーザ光の共振器内部に配置すると共に、その共振
器が第２のレーザ光に対する外部共振条件を満足するよ
うにしたことにより、非線形光学結晶素子に入射する第
２のレーザ光の光強度を格段的に強くすることができ、
かくするにつき非線形光学結晶素子の位相整合によって
、第１及び第２のレーザ光の和周波レーザ光及び又は差
周波レーザ光を発生する際の効率を格段的に向上し得る
レーザ光源を実現できる。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the nonlinear optical crystal element is arranged inside the resonator for the first laser beam, and the resonator satisfies the external resonance condition for the second laser beam. By doing so, the light intensity of the second laser beam incident on the nonlinear optical crystal element can be significantly increased,
Thus, by phase matching the nonlinear optical crystal element, it is possible to realize a laser light source that can significantly improve efficiency in generating sum frequency laser light and/or difference frequency laser light of the first and second laser lights.
第１図は本発明の一実施例を示す路線的系統図、第２図
はＮｄ： Ｙ Ａ Ｇレーザの波長吸収特性を示す特性
曲線図、第３図はＫＴＰの位相整合の説明に供する路線
図、第４図はその方位角と波長の関係を示す特性曲線図
、第５図及び第６図はそれぞれ第１及び第２のミラーの
透過特性を示す特性曲線図、第７図及び第８図は共振器
長の他の制御方法を示す路線的系統図、第９図〜第１１
図はレーザ光の他の合成方法を示す路線的系統図、第１
２図は共振器の他の実施例を示す路線的系統図、第１３
図は従来のレーザ光源を示す路線的系統図である。
１．１０・・・・・・レーザ光源、２・・・・・・励起
用半導体レーザ、３．１３・・・・・・対物レンズ、４
．５・・・・・・ミラー、６・・・・・・Ｎｄ： Ｙ
Ａ Ｇレーザ、７・・・・・・ＫＴＰ。
１２・・・・・・波長変換用半導体レーザ、ＣＡＶ、Ｃ
ＡＶ１、ＣＡＶ１０〜ＣＡＶ３０・・・・・・共振器、
Ｌ。
・・・・・・励起用レーザ光、Ｌ２・・・・・・発振レ
ーザ光、Ｌ３、ＬＳ・・・・・・和周波レーザ光、Ｌ４
・・・・・・波長変換用レーザ光。
１０レーデ光淋Figure 1 is a line diagram showing an embodiment of the present invention, Figure 2 is a characteristic curve diagram showing the wavelength absorption characteristics of the Nd:YAG laser, and Figure 3 is a line diagram for explaining phase matching of KTP. Figure 4 is a characteristic curve diagram showing the relationship between the azimuth angle and wavelength, Figures 5 and 6 are characteristic curve diagrams showing the transmission characteristics of the first and second mirrors, respectively, and Figures 7 and 8 are The figure is a line system diagram showing other control methods of the resonator length, Figures 9 to 11.
The figure is a systematic diagram showing another method of synthesizing laser light.
Figure 2 is a line diagram showing another embodiment of the resonator, No. 13.
The figure is a schematic diagram showing a conventional laser light source. 1.10...Laser light source, 2...Semiconductor laser for excitation, 3.13...Objective lens, 4
．． 5...Mirror, 6...Nd: Y
A G laser, 7...KTP. 12... Semiconductor laser for wavelength conversion, CAV, C
AV1, CAV10 to CAV30...Resonator,
L. ...Excitation laser light, L2...Oscillation laser light, L3, LS...Sum frequency laser light, L4
・・・・・・Laser light for wavelength conversion. 10 Red light
Claims (1)
２のレーザから得られる第１及び第２のレーザ光の、和
周波レーザ光及び又は差周波レーザ光を発生するレーザ
光源において、 上記非線形光学結晶素子を上記第１のレーザから得られ
る上記第１のレーザ光の共振器内部に配置すると共に、
当該共振器が上記第２のレーザから得られる上記第２の
レーザ光に対して、外部共振条件を満足するようにした ことを特徴とするレーザ光源。[Claims] A sum frequency laser beam and/or a difference frequency laser beam of the first and second laser beams obtained from the first and second lasers is generated by phase matching of a nonlinear optical crystal element. In the laser light source, the nonlinear optical crystal element is arranged inside a resonator of the first laser beam obtained from the first laser, and
A laser light source characterized in that the resonator satisfies an external resonance condition for the second laser light obtained from the second laser.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17979188A JPH0228980A (en) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | Laser light source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17979188A JPH0228980A (en) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | Laser light source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0228980A true JPH0228980A (en) | 1990-01-31 |
Family
ID=16071956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17979188A Pending JPH0228980A (en) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | Laser light source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0228980A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0391978A (en) * | 1989-09-04 | 1991-04-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser-excitated solid-state laser device |
| FR2671436A1 (en) * | 1991-01-07 | 1992-07-10 | Amoco Corp | INTRACAVITY OPTICAL FREQUENCY MIXTURE WITH SIGNAL RESONANCE. |
| US5295302A (en) * | 1991-10-29 | 1994-03-22 | Calsonic Corporation | Method of manufacturing an aluminum heat exchanger |
| WO1995018478A1 (en) * | 1993-12-24 | 1995-07-06 | Electro Optic Systems Pty. Limited | Improved laser cavity assembly |
-
1988
- 1988-07-18 JP JP17979188A patent/JPH0228980A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0391978A (en) * | 1989-09-04 | 1991-04-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser-excitated solid-state laser device |
| FR2671436A1 (en) * | 1991-01-07 | 1992-07-10 | Amoco Corp | INTRACAVITY OPTICAL FREQUENCY MIXTURE WITH SIGNAL RESONANCE. |
| US5295302A (en) * | 1991-10-29 | 1994-03-22 | Calsonic Corporation | Method of manufacturing an aluminum heat exchanger |
| WO1995018478A1 (en) * | 1993-12-24 | 1995-07-06 | Electro Optic Systems Pty. Limited | Improved laser cavity assembly |
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