JPH04158588A

JPH04158588A - 半導体レーザ励起固体レーザ装置

Info

Publication number: JPH04158588A
Application number: JP28355890A
Authority: JP
Inventors: Tomonobu Senoo; 具展妹尾
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1990-10-23
Filing date: 1990-10-23
Publication date: 1992-06-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本特許は、半導体レーザを励起光源とし、レーザ共振器
内にレーザ媒質と非線形光学材料を配置した固体レーザ
装置に関する。

「従来の技術」近年、半導体レーザ、特にレーザダイオード（以下ＬＤ
という）を励起光源とする固体レーザ装置の研究開発が
盛んに行なわれている。このＬＤ励起固体レーザば、従
来のランプ励起に比べ、励起光源の寿命が長いことや、
レーザ媒質での熱的影響がほとんどなく水冷の必要がな
いことから、小型・長寿命の全固体素子レーザとして注
目されている。

全固体素子レーザとしては、現在ＬＤがよく知られてい
るが、ＬＤは空間出力形状が楕円であることや、瞬間端
面破壊などの問題がある。ＬＤ励起固体レーザでは、そ
れらの問題は解消された上、励起準位での寿命が長いた
め、エネルギーを蓄えることができ、そのためＱスイッ
チ発振によって高いピーク出力が得られる等の特徴を有
している。

また、レーザ共振器内部に非線形光学材料を設けること
により、ＬＤによっては発光が難しい緑色や青色等の可
視光を波長変換により容易に発生させることもできる。

ＬＤ励起固体レーザは、このような特徴を有するため、
光情報伝達装置、例えば光記録再生装置などの分野にお
ける応用が期待されている。

第３図には、レーザ共振器内部に非線形光学材料を備え
た従来のＬＤ励起固体レーザ装置の一例が示されている
。すなわち、励起光源としてＬＤ４１が配置され、その
励起光５１の出射方向には、集光レンズ４３が配置され
ている。集光レンズ４３の光出射方向には、例えばＹＡ
Ｇなどのレーザ媒質４５が配置されている。レーザ媒質
４５の励起光５１の入射面には、励起光５１を透過し、
レーザ発振光５２を反射する光学膜５３が設けられてい
る。この光学膜５３は、ミラーとして機能し、光学膜５
３と出力ミラー４９とでレーザ共振器を構成する。そし
て、レーザ媒質４５と出力ミラー４９との間には非線形
光学材料４７が配置されている。出力ミラー４９の入射
面には、レーザ発振光を反射し、非線形光学材料４７で
変換された波長変換光を透過する光学膜５０が形成され
ている。

ＬＤ４１から出射される励起光５１は、集光レンズ４３
を通過して細いビームに絞られ、光学膜５３を通してレ
ーザ媒質４５の一方の端面から入射する。励起光５１は
、レーザ媒質４５内を通過するときに大部分が吸収され
、レーザ媒質から特定の波長のレーザ光が発生する。こ
のレーザ光は、非線形光学材料４７を通過して出力ミラ
ー４９の光学膜５０で反射され、レーザ媒質４５の入射
面に形成された光学膜５３との間で反射を繰り返して、
レーザ発振光となる。このレーザ発振光５２は、非線形
光学材料を通過するときに一部が波長１／２の第２高調
波に変換され、この波長変換光が出力ミラー４９を透過
して出力される。

「特許が解決しようとする課題」上記のようなＬＤ励起固体ＹＡＧレーザ（ＤＰＹ）装置
は、例えば光ピツクアップ、光記録、レーザプリンタ等
さまざまな用途に用いられているが、１モジユールから
は、波長の同じ光（例えばＹＡＧの場合、２ω５３２ｎ
ｍ）を１本取出すのみであった。このため、例えばＬＤ
やＣＤの読み取りに用いられる光ピツクアップの場合、
１つのＤＰＹモジュールで１つのディスクしか読み出せ
ない、１つのＤＰＹモジュールから複数のビームを取出
し、複数のディスクを同時に読み出そうとする場合には
、ユーザ側がビームスプリッタ等の光学部品を用いて複
数ビームにする必要があり、しかもビームを分割するに
伴って光量が低下するという問題があった。

また、第３図のＬＤ励起固体レーザでは、レーザ発振光
が非線形光学材料４７を通過するときに発生した波長変
換光が、図中矢印Ａ゛方向出射されるだけでなく、それ
とは反対の図中矢印Ｂ方向にも出射する。Ａ°力方向出
射された波長変換光は、出力ミラー４９を透過して六方
向に出力されるが、Ｂ方向に出射された波長変換光は、
出力されないことになる。このため、レーザ媒質４５と
非線形光学材料４７との間に、波長変換光な反射する光
学膜を設け、Ｂ方向に出射された波長変換光を反射して
Ａｏ及び六方向に出力させることも考えられるが、その
場合にも、１つのモジュールからは、１本のビームしか
取出せないという問題があった。

したがって、本特許の目的は、１つのレーザモジュール
から同波長の波長変換光を複数本取出せるようにした半
導体レーザ励起固体レーザ装置を提供することにある。

「課題を解決するための手段」上記目的を達成するため、本特許は、半導体レーザを励
起光源とし、共振器内にレーザ媒質と非線形光学材料と
を備えた半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前
記レーザ媒質と前記非線形光学材料との間に、レーザ発
振光に対しては高透過性で、波長変換光に対しては高反
射性の光学膜を有する光学材料を、レーザ発振光の光軸
に対して斜めに配置したことを特徴とする特許料の前記光学膜で反射された波長変換光を、前記共振器
から出力される波長変換光と平行にするためのミラーが
設けられている。

「作用ｊレーザ共振器内において、レーザ発振光が非線形光学材
料を通過すると、その一部は第２高調波に波長変換され
、出力ミラーを透過して外部に取り出される。しかし、
非線形光学材料で発生した波長変換光は、出力ミラー側
に出射されるばかりでなく、レーザ媒質側にも出射され
る。本特許では、レーザ媒質側に出射された波長変換光
が、光軸に対して斜めに配置された光学材料の前記光学
膜で反射され、斜め方向に取出される。したがって、１
つのレーザモジュールから、２本の波長変換光のビーム
を取出すことができる。また、斜め方向に取出された波
長変換光は、レーザ媒質側に出射されたもので、本来は
出力されなかったものであるから、上記のように２本の
ビームにして取出してもパワーが低下することはない。

こうして１つのレーザモジュールから同波長の第２高調
波を複数本同時に取出すことができ、例えば１つのレー
ザモジュールで複数枚のディスクを同時に読み比すこと
が可能となる。

「実施例」第１図には、本特許の半導体レーザ励起固体レーザ装置
の一実施例が示されている。

図において、１１は励起光源をなす半導体レーザ（ＬＤ
）であり、励起光２１を出射する。励起光２１の出射方
向には、集光レンズ１３が配置されており、励起光２１
を集光して細く絞る。集光レンズ１３の絞り方向には、
レーザ媒質１５が設けられている。レーザ媒質１５とし
ては、例えばＹＡＧ、ＹＬＦ、ＹＡＰ、ＹＶＯ４等の結
晶が用いられるが、この実施例では、ＹＡＧが用いられ
ている。レーザ媒質１５の励起先人射面には、励起光２
１を透過し、レーザ発振光２２を反射する光学膜２３が
形成されている。光学膜２３は、レーザ媒質１５のレー
ザ光出射方向に配置された出力ミラー１９と協動して共
振用ミラーの役割を果たす。

レーザ媒質１５のレーザ発振光２２の出射側には、例え
ばＢＫ−７や石英ガラス等の光学材料からなる平行平面
基板２５と、例えばＫＮｂＯ，、ＬｆＮｂＯ，、ＫＴｉ
ＯＰＯ４，ＫＨｚ　ＰＯ４、ＢＢＯ等からなる非線形光
学材料１７とが順に配置されている。上記基板２５は、
レーザ発振光の光軸に対して適度な角度（例えば４５°
）傾けて設置されており、この基板２５のレーザ媒質１
５方向の面には、レーザ発振光に対して反射防止となる
光学膜２９が形成され、非線形光学材料１７方向の面に
は、レーザ発振光に対して反射防止となり、波長変換光
に対しては全反射となる光学膜２７が形成されている。

なお、基板２５のレーザ媒質１５方向の面にも上記光学
膜２７と同様な光学膜を形成してもよい。

非線形光学材料１７のレーザ媒質１５とは反対側の方向
には、出力ミラー１９が配置されている。出力ミラー１
９のレーザ光入射面には、レーザ発振光を反射し、非線
形光学材料１７で変換された波長変換光を透過する光学
膜２０が形成されている。そして、前記レーザ媒質１５
の光学膜２３と出力ミラー１９の光学膜２０とで共振器
が構成されている。

更に、基板２５で反射された波長変換光の進行方向には
、波長変換光に対して全反射となるミラー３１が配置さ
れている。このミラー３１は、基板２５で反射された波
長変換光を、出力ミラー１９から出力される波長変換光
と平行な方向に反射させる角度（例えば４５°）に設置
されている。

ただし、ミラー３１の角度を変えることによって、基板
２５で反射された波長変換光を、任意の方向に再度反射
させて取出すことができる。

次に、この半導体レーザ励起固体レーザ装置の発振動作
について説明する。

半導体レーザ１１は、例えば波長ｇ０８ｎｍの励起光２
１を出射し、この励起光２１は、集光レンズ１３により
細いビームに絞られ、光学膜２３を透過してレーザ媒質
１５に入射する。レーザ媒質１５は、この励起光２１に
よって励起され、波長１１０６４ｎのレーザ光を発生す
る。このレーザ光は、レーザ媒質の他端面から出射され
、基板２５及び非線形光学材料１７を通過し、出力ミラ
ー１９の光学膜２０で反射され、共振器を構成するレー
ザ媒質１５の光学膜２３との間で反射を繰り返し、レー
ザ発振光となる。

レーザ発振光は、非線形光学材料１７を通過するときに
、その一部が１７２の波長、この例では波長５３２ｎｍ
の第２高調波に波長変換され、この波長変換光が図中矢
印Ａ゛及びＢ方向に同効率で８射される。矢印Ａ′力方
向出射された波長変換光は、出力ミラー１９の光学膜２
０を透過し、矢印六方向に出力される。また、矢印Ｂ方
向に出射された波長変換光は、基板２５の光学膜２７で
矢印Ｃ方向に反射され、更にミラー３１によって矢印り
方向に反射される。この結果、２本のビームの波長変換
光を平行に取出すことができる。

第２図には、本特許の半導体レーザ励起固体レーザ装置
の他の実施例が示されている。なお、第１図の実施例の
装置と実質的に同一部分には同符合を付し、その説明を
省略することにする。

この実施例は、いわゆるファイバ結合型と呼ばれるもの
で、半導体レーザ１１から８射される励起光２１の出射
方向に集光レンズ３３が配置されており、集光レンズ３
３によって絞られた励起光２１が、光ファイバ３５を通
して集光レンズ１３に照射されるようになっている。そ
して、集光レンズ１３で再び絞られた励起光２１がレー
ザ媒質１５に入射するようになっている。また、この実
施例においても、レーザ媒質１５と非線形光学材料１７
との間に、前記と同様な光学膜２７．２９を有する平行
平面基板２５が、適当な角度（例えば６０°）で設置さ
れている。ただし、前記実施例におけるミラー３１は設
置されていない。

この装置においては、非線形光学材料１７がら矢印Ｂ方
向に出射された波長変換光が、平行平面基板２５の光学
膜２７で反射されて矢印Ｃ方向に取出される。このため
、矢印六方向に出力される波長変換光と、矢印Ｃ方向に
取出される波長変換光とを平行にすることはできないが
、部品点数が少なくなり、装置の小型化が期待できる。

「特許の効果」以上説明したように、本特許によれば、共振器内に配置
されたレーザ媒質と非線形光学材料との間に、レーザ発
振光に対しては高透過性で、波長変換光に対しては高反
射性の光学膜を有する光学材料を、レーザ発振光の光軸
に対して傾斜して配置したことにより、非線形光学材料
がらレーザ媒質側に出射された波長変換光を上記光学膜
で反射して別方向に取出すことができる。したがって、
１つのモジュールから２本の波長変換光を同時に取出す
ことができ、例えば光ピツクアップ装置に適用した場合
、複数のディスクを同時に読み出すことが可能となる。

更に、上記光学材料にエタロンとしての機能をもたせる
ことにより、レーザ光の単一縦モード化が図られ、より
一層の高効率波長変換が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本特許による半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置のそれぞれ異なる実施例を示すブロック図、第
３図は従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置の一例を
示すブロック図である。図中、１１は励起用半導体レーザ、１３は集光レンズ、
１５はレーザ媒質、１７は非線形光学材料、１９は出力
ミラー、２１は励起光、２５は平行平面基板、２７．２
９は光学膜、３１はミラー、矢印Ａ、Ａ”　、Ｂ、Ｃ，
Ｄは波長変換光の光路である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体レーザを励起光源とし、共振器内にレーザ
媒質と非線形光学材料とを備えた半導体レーザ励起固体
レーザ装置において、前記レーザ媒質と前記非線形光学
材料との間に、レーザ発振光に対しては高透過性で、波
長変換光に対しては高反射性の光学膜を有する光学材料
を、レーザ発振光の光軸に対して斜めに配置したことを
特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
（２）前記光学材料の前記光学材料で反射された波長変
換光を、前記共振器から出力される波長変換光と平行に
するためのミラーを設けた請求項１記載の半導体レーザ
励起固体レーザ装置。