JPH04158589A - Semiconductor laser exciting solid laser device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To output a plurality of wavelength-converted beams different in wavelength, using one nonlinear optical material, by arranging resonators in, at least, two directions, where phase matching can be taken with different wavelengths, of a nonlinear optical material. CONSTITUTION:In the optical system, which is disposed in the azimuth 39 of a nonlinear optical material 17, an exciting beam 21 of lambda=808nm is emitted from a semiconductor laser 11, and is excited when the beam has entered a laser medium 15, and it generates a laser beam of lambda=1064nm. For a laser beam 22, a part of the beam 22 becomes a wavelength-converted beam 24 of lambda=532nm when the beam passes a nonlinear optical material 17, and passes an output mirror 19 and then it is output. In the optical system in the azimuth 37 of the nonlinear optical material 17, an excited beam 21 of lambda=808nm is emitted from a semiconductor laser 11, and is excited when the beam has entered a laser medium 15, and it generates a laser beam of lambda=1064nm. Through the nonlinear optical material 17, both the excited beam 21 of lambda=808nm and the laser beam 22 of lambda=1064nm pass, and by the mixing effect, a wavelength-converted beam 26 of lambda=459nm generates, and this wavelength- converted beam 26 is output passing an output mirror 19.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、半導体レーザを励起光源とし、レーザ共振器
内に非線形光学材料を配置した固体レーザ装置に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a solid-state laser device in which a semiconductor laser is used as an excitation light source and a nonlinear optical material is disposed within a laser resonator.

「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励起固体レーザは、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。“Conventional technology” In recent years, semiconductor lasers, especially laser diodes (LD
There is active research and development into solid-state laser devices that use lasers as excitation light sources. This LD-pumped solid-state laser has a longer excitation light source life than conventional lamp pumping,
Since there is almost no thermal effect on the laser medium and there is no need for water cooling, it is attracting attention as a compact, long-life all-solid-state laser.

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。LDs are currently well known as all-solid-state lasers, but LDs have problems such as an elliptical spatial output shape and instantaneous end face destruction. With LD-pumped solid-state lasers, these problems have been solved, and the lifetime at the pumped level is long, so energy can be stored, and as a result, high peak output can be obtained through Q-switch oscillation. There is.

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。By providing a nonlinear optical material inside the laser resonator, visible light such as green or blue light, which is difficult to emit depending on the LD, can be easily generated by wavelength conversion. Since the LD-excited solid-state laser has such characteristics, it is expected to be applied in the field of optical information transmission devices, such as optical recording and reproducing devices.

第５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ＬＤ６１が配置され、その
励起光７１の出射方向には、集光レンズ６３が配置され
ている。集光レンズ６３の光出射方向には、例えばＹＡ
Ｇなどのレーザ媒質６５が配置されている。レーザ媒質
６５の励起光７１の入射面には、励起光７１を透過し、
レーザ発振光７２を反射する光学膜７３が設けられてい
る。この光学膜７３は、ミラーとして機能し、光学膜７
３と出力ミラー６９とでレーザ共振器を構成する。そし
て、レーザ媒質６５と出力ミラー６９との間には非線形
光学材料６７が配置されている。出力ミラ−６９０入射
面には、レーザ発振光７２を反射し、非線形光学材料６
７で変換された波長変換光７４を透過する光学膜７０が
形成されている。FIG. 5 shows an example of a conventional LD-pumped solid-state laser device including a nonlinear optical material inside a laser resonator. That is, the LD 61 is arranged as an excitation light source, and the condenser lens 63 is arranged in the direction in which the excitation light 71 is emitted. For example, in the light output direction of the condensing lens 63,
A laser medium 65 such as G is arranged. The excitation light 71 is transmitted through the entrance surface of the excitation light 71 of the laser medium 65,
An optical film 73 that reflects laser oscillation light 72 is provided. This optical film 73 functions as a mirror, and the optical film 73 functions as a mirror.
3 and the output mirror 69 constitute a laser resonator. A nonlinear optical material 67 is arranged between the laser medium 65 and the output mirror 69. The input surface of the output mirror 690 reflects the laser oscillation light 72 and is coated with a nonlinear optical material 6.
An optical film 70 is formed that transmits the wavelength-converted light 74 converted in step 7.

ＬＤ６１から出射される励起光７１は、集光レンズ６３
を通過して細いビームに絞られ、光学膜７３を通してレ
ーザ媒質６５の一方の端面から入射する。励起光７１は
、レーザ媒質６５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６７を通過して出力ミラ
ー６９の光学膜７０で反射され、レーザ媒質６Ｓの入射
面に形成された光学膜７３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７２は、非線形
光学材料６７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７４が出力ミラー６
９を透過して出力される。The excitation light 71 emitted from the LD 61 passes through the condensing lens 63
The laser beam is focused into a narrow beam, and enters the laser medium 65 from one end face through the optical film 73. Most of the excitation light 71 is absorbed when passing through the laser medium 65, and a laser beam of a specific wavelength is generated from the laser medium. This laser beam passes through the nonlinear optical material 67, is reflected by the optical film 70 of the output mirror 69, and is repeatedly reflected with the optical film 73 formed on the incident surface of the laser medium 6S.
It becomes laser oscillation light. When this laser oscillation light 72 passes through the nonlinear optical material 67, a portion of the laser oscillation light 72 has a second wavelength of 1/2.
The converted wavelength light 74 is converted into harmonics and the output mirror 6
9 and is output.

［発明が解決しようとする課題」 上記従来のＬＤ励起固体レーザ装置では、非線形光学材
料６７０１つの方向における対向面だけが光学研磨され
、反射防止膜を蒸着されており、１つの非線形光学材料
６７からは１つの短波長光しか得ることができなかった
。このため、例えば緑色と青色の２色を得ようとした場
合、２つの非線形光学材料を別々のモジュールに組み込
んで、それぞれのモジュールから波長変換光を得る必要
があった。したがって、非線形光学材料にかかるコスト
が増大するという問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional LD-pumped solid-state laser device described above, only the facing surface of the nonlinear optical material 670 in one direction is optically polished and an antireflection film is deposited. could only obtain one short wavelength light. For this reason, when trying to obtain two colors, green and blue, for example, it was necessary to incorporate two nonlinear optical materials into separate modules and obtain wavelength-converted light from each module. Therefore, there was a problem in that the cost of the nonlinear optical material increased.

したがって、本発明の目的は、１つの非線形光学材料か
ら波長の異なる複数の波長変換光を出力できるようにし
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。Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser-excited solid-state laser device that is capable of outputting a plurality of converted wavelength lights having different wavelengths from one nonlinear optical material.

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明は、半導体レーザな励
起光源とし、共振器内に非線形光学材料を備えた半導体
レーザ励起固体レーザ装置において、 前記非線形光学材料は、異なる波長で位相整合がとれる
少なくとも２方向における対向面が光学研磨されており
、かつ 前記非線形光学材料は、前記少なくとも２方向に各々配
置された共振器中の光路上に配置され、前記各共振器か
ら異なる波長の波長変換光がそれぞれ取出されるように
したことを特徴とする。"Means for Solving the Problems" In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor laser-excited solid-state laser device including a semiconductor laser as an excitation light source and a nonlinear optical material in a resonator, wherein the nonlinear optical material is , opposing surfaces in at least two directions that allow phase matching at different wavelengths are optically polished, and the nonlinear optical material is disposed on an optical path in the resonators arranged in each of the at least two directions, and The device is characterized in that wavelength-converted lights of different wavelengths are respectively extracted from the device.

本発明の好ましい態様においては、前記共振器の１つは
、前記半導体レーザと前記非線形光学材料との間にレー
ザ媒質を備え、前記レーザ媒質で発生したレーザ光及び
その波長変換光の各々の波長で位相整合がとれる方向に
配置されており、前記共振器のもう１つは、前記非線形
光学材料と出力ミラーとの間にレーザ媒質を備え、前記
半導体レーザの励起光の波長と、前記レーザ媒質で発生
したレーザ光の波長とのミキシング効果で位相整合がと
れる方向に配置されている。In a preferred embodiment of the present invention, one of the resonators includes a laser medium between the semiconductor laser and the nonlinear optical material, and the wavelength of each of the laser light generated in the laser medium and the wavelength-converted light thereof. Another of the resonators includes a laser medium between the nonlinear optical material and the output mirror, and the wavelength of the excitation light of the semiconductor laser and the laser medium The laser beam is placed in a direction that allows phase matching to be achieved through the mixing effect with the wavelength of the laser beam generated by the laser beam.

本発明の別の好ましい態様においては、前記共振器の１
つは、レーザ媒質を含まず、前記半導体レーザのレーザ
光及びそれを非線形光学材料に直接通して発生した波長
変換光の各々の波長間で位相整合がとれる方向に配置さ
れており、前記共振器のもう１つは、前記半導体レーザ
と前記非線形光学材料との間にレーザ媒質を備え、前記
レーザ媒質で発生したレーザ光及びその波長変換光の各
々の波長間で位相整合がとれる方向に配置されている。In another preferred embodiment of the invention, one of the resonators
One is that the resonator does not include a laser medium and is arranged in a direction in which phase matching can be achieved between each wavelength of the laser light of the semiconductor laser and the wavelength-converted light generated by directly passing it through a nonlinear optical material; The other is provided with a laser medium between the semiconductor laser and the nonlinear optical material, and is arranged in a direction such that phase matching can be achieved between the wavelengths of the laser light generated in the laser medium and the wavelength-converted light thereof. ing.

なお、非線形光学材料は、異なる波長で位相整合がとれ
る少なくとも２方向における対向面が、光学研磨される
とともに反射防止膜等の光学膜を蒸着されていてもよい
。Note that the nonlinear optical material may have optically polished opposing surfaces in at least two directions that allow phase matching at different wavelengths, and may also be coated with an optical film such as an antireflection film.

本発明において、レーザ媒質としては、例えばＹＡＧ、
ＹＬＦ、ＹＡＰ％ＹＶＯ４等の結晶を用いることができ
るが、好ましくはＹＡＧが用いられる。In the present invention, examples of the laser medium include YAG,
Although crystals such as YLF and YAP%YVO4 can be used, YAG is preferably used.

また、非線形光学材料としては、例えばＫＮｂＯ，、Ｌ
ｉＮｂ０．、ＫＴｉＯＰＯ，、ＫＨ，ＰＯ４，に、ＴＰ
、ＢＢＯ等が好ましく用いられる。In addition, examples of nonlinear optical materials include, for example, KNbO, L
iNb0. ,KTiOPO,,KH,PO4,to,TP
, BBO, etc. are preferably used.

「作用」 本発明では、非線形光学材料の異なる波長で位相整合が
とれる少なくとも２方向における対向面が光学研磨され
、各方向に共振器を配置して特定波長のレーザ発振光を
通すことによって、波長の異なる複数の波長変換光を同
時に出力することができる。また、複数の共振器内に１
つの非線形光学材料を共有するように配置したことによ
り、非線形光学材料にかかるコストを低減することがで
きる。"Operation" In the present invention, the opposing surfaces of the nonlinear optical material in at least two directions that can achieve phase matching at different wavelengths are optically polished, and resonators are arranged in each direction to pass laser oscillation light of a specific wavelength. It is possible to simultaneously output a plurality of converted lights with different wavelengths. In addition, one
By arranging two nonlinear optical materials in common, the cost of the nonlinear optical materials can be reduced.

本発明の好ましい態様の一つにおいては、共振器の１つ
を、半導体レーザと非線形光学材料との間にレーザ媒質
を備えたものとし、レーザ媒質で発生したレーザ光及び
その波長変換光の各々の波長間で位相整合がとれる方向
に配置し、励起光をレーザ媒質に通して特定波長のレー
ザ光とし、このレーザ光を共振器で発振させるとともに
非線形光学材料に通して、その１／２の波長の波長変換
光を出力させる。また、共振器のもう１つは、非線形光
学材料と出力ミラーとの間にレーザ媒質を備えたものと
し、半導体レーザの励起光の波長と、レーザ媒質で発生
したレーザ光の波長とのミキシング効果で位相整合がと
れる方向に配置し、共振器及び非線形光学材料に、半導
体レーザの励起光と、レーザ媒質で発生したレーザ光と
を通して、ミキシング効果によって変換された波長変換
光を出力させる。In one of the preferred embodiments of the present invention, one of the resonators is provided with a laser medium between the semiconductor laser and the nonlinear optical material, and each of the laser light generated in the laser medium and the wavelength-converted light thereof is The excitation light is passed through a laser medium to produce a laser beam of a specific wavelength, and this laser beam is oscillated in a resonator and passed through a nonlinear optical material to obtain 1/2 of the wavelength. Outputs wavelength-converted light. In addition, the other resonator is equipped with a laser medium between the nonlinear optical material and the output mirror, and the mixing effect between the wavelength of the excitation light of the semiconductor laser and the wavelength of the laser light generated in the laser medium is generated. The resonator and the nonlinear optical material pass the excitation light of the semiconductor laser and the laser light generated in the laser medium to output wavelength-converted light converted by a mixing effect.

本発明の別の好ましい態様においては、共振器の１つを
、レーザ媒質を含まないものとし、半導体レーザのレー
ザ光及びそれを非線形光学材料に直接通して発生した波
長変換光の各々の波長間で位相整合がとれる方向に配置
して、半導体レーザのレーザ光の１７２の波長の波長変
換光を発振させて出力させる。それと同時に、もう１つ
の共振器を、レーザ媒質を含むものとし、レーザ媒質で
発生したレーザ光及びその波長変換光の各々の波長間で
位相整合がとれる方向に配置して、励起光をレーザ媒質
に通して特定波長のレーザ光とし、このレーザ光を共振
器で発振させるとともに非線形光学材料に通して、その
ｌ／２の波長の波長変換光を出力させる。In another preferred embodiment of the present invention, one of the resonators does not include a laser medium, and the wavelength difference between the laser light of the semiconductor laser and the wavelength-converted light generated by directly passing it through a nonlinear optical material is provided. It is arranged in a direction in which phase matching can be achieved, and wavelength-converted light of 172 wavelengths of the laser light of the semiconductor laser is oscillated and output. At the same time, another resonator containing a laser medium is arranged in a direction that allows phase matching between the respective wavelengths of the laser light generated in the laser medium and the wavelength-converted light thereof, and the excitation light is directed into the laser medium. This laser light is made to oscillate in a resonator and is passed through a nonlinear optical material to output converted wavelength light having a wavelength of 1/2.

「実施例」 第１図には、本発明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。Embodiment FIG. 1 shows an embodiment of a semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present invention.

図において、１７は非線形光学材料であり、この実施例
ではＫＴＰが用いられている。第２図には、ＫＴＰから
なる非線形光学材料１７の方位が示されており、図にお
いて３５はＸ軸、３７はＹ軸である。、３９は、Ｘ軸３
５から約２６°Ｙ軸３７方向に回転させた方位であり、
λ＝１０６４ｎｍで位相整合がとれる方位である。また
、Ｙ軸３７は、λ＝　１０６４　ｎｍとω＝８０８ｒ＋
ｍとのミキシング効果で位相整合がとれる方位である。In the figure, 17 is a nonlinear optical material, and KTP is used in this example. FIG. 2 shows the orientation of the nonlinear optical material 17 made of KTP, where 35 is the X axis and 37 is the Y axis. , 39 is the X axis 3
It is an orientation rotated from 5 to about 26 degrees in the Y-axis 37 direction,
This is the direction in which phase matching can be achieved at λ=1064 nm. Moreover, the Y axis 37 has λ=1064 nm and ω=808r+
This is the direction in which phase matching can be achieved due to the mixing effect with m.

そして、非線形光学材料１７における上記２つの方位に
位置する対向面、すなわち合計４つの面１７ａ、１７ｂ
、１７ｃ、１７ｄが光学研磨され、反射防止膜を蒸着さ
れている。Opposing surfaces located in the above two directions in the nonlinear optical material 17, that is, a total of four surfaces 17a and 17b.
, 17c, and 17d are optically polished and have an antireflection coating deposited on them.

非線形光学材料１７の方位３９には、λ＝８０８ｎｍの
励起光２１を出射する半導体レーザ（ＬＤ）１１と、集
光レンズ１３と、ＹＡＧからなるレーザ媒質１５と、出
力ミラー１９とが、レーザ媒質１５と出力ミラー１９の
間に非線形光学材料１７を挟むようにして配置されてい
る。レーザ媒質１５の励起光２１入射側の端面には、励
起光２１に対しては反射防止膜として機能し、レーザ発
振光２２に対しては反射膜として機能する光学膜２３が
形成されている。また、出力ミラー１９のレーザ光入射
面には、レーザ発振光２２に対しては反射膜として機能
し、波長変換光２４に対しては反射防止膜として機能す
る光学膜２０が形成されている。そして、レーザ媒質１
５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。In the direction 39 of the nonlinear optical material 17, a semiconductor laser (LD) 11 that emits excitation light 21 with λ=808 nm, a condenser lens 13, a laser medium 15 made of YAG, and an output mirror 19 are arranged as a laser medium. A nonlinear optical material 17 is sandwiched between the output mirror 15 and the output mirror 19. An optical film 23 is formed on the end face of the laser medium 15 on the side where the excitation light 21 is incident, which functions as an antireflection film for the excitation light 21 and as a reflection film for the laser oscillation light 22. Further, an optical film 20 is formed on the laser light incident surface of the output mirror 19, which functions as a reflective film for the laser oscillation light 22 and as an antireflection film for the wavelength-converted light 24. And the laser medium 1
The optical film 23 of No. 5 and the optical film 20 of the output mirror 19 constitute a resonator.

非線形光学材料エフの方位３７には、λ＝８０８ｎｍの
励起光２１を出射する半導体レーザ（ＬＤ）１１と、集
光レンズ１３と、入力端ミラー３１と、ＹＡＧからなる
レーザ媒質１５と、出力ミラー１９とが、入力側ミラー
３１とレーザ媒質１５の間に非線形光学材料１７を挟む
ようにして配置されている。入力側ミラー３１の非線形
光学材料１７方向の面には、励起光２１に対しては反射
防止として機能し、レーザ発振光２２に対しては全面反
射となる光学膜３２が形成されている。In the direction 37 of the nonlinear optical material F, there are a semiconductor laser (LD) 11 that emits excitation light 21 with λ=808 nm, a condenser lens 13, an input end mirror 31, a laser medium 15 made of YAG, and an output mirror. 19 are arranged between the input side mirror 31 and the laser medium 15 with the nonlinear optical material 17 sandwiched therebetween. An optical film 32 is formed on the surface of the input side mirror 31 facing the nonlinear optical material 17, which functions as an antireflection member for the excitation light 21 and entirely reflects the laser oscillation light 22.

また、出力ミラー１９には、励起光２１及びレーザ発振
光２２に対しては全反射となり、非線形光学材料１７に
おけるミキシング効果で発生した波長変換光２６に対し
ては反射防止として機能する光学膜３４が形成されてい
る。Further, the output mirror 19 has an optical film 34 that causes total reflection for the excitation light 21 and the laser oscillation light 22, and functions as an antireflection for the wavelength-converted light 26 generated by the mixing effect in the nonlinear optical material 17. is formed.

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。Next, the oscillation operation of this semiconductor laser pumped solid-state laser device will be explained.

まず、非線形光学材料１７の方位３９に配置された光学
系においては、半導体レーザ１１からえ：＝８０８ｎｍ
の励起光２１が出射され、この励起光２１は集光レンズ
１３を通して細いビームに絞られ、光学膜２３を通して
レーザ媒質１５に入射する。レーザ媒質１５は、励起光
２１を受けて励起され、え＝　１０６４　ｎｍのレーザ
光を発生する。このレーザ光は、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、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２２となる。そして、レーザ発振光２２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、すなわちλ＝５３２ｒ＋ｍの波長変換光２４と
なり、出力ミラー１９を透過して出力される。First, in the optical system disposed in the direction 39 of the nonlinear optical material 17, the distance from the semiconductor laser 11 is 808 nm.
Excitation light 21 is emitted, this excitation light 21 is condensed into a narrow beam through the condenser lens 13, and enters the laser medium 15 through the optical film 23. The laser medium 15 is excited by the excitation light 21 and generates a laser beam of 1064 nm. This laser light passes through the nonlinear optical material 17, is reflected by the optical film 20 of the output mirror 19, and is repeatedly reflected between the optical film 23 of the laser medium 15 and becomes a laser oscillation light 22. When the laser oscillation light 22 passes through the nonlinear optical material 17, a part of it passes through the 172
The converted wavelength light 24 has a wavelength of λ=532r+m, passes through the output mirror 19, and is output.

また、非線形光学材料１７の方位３７に配置された光学
系においては、半導体レーザ１１からλ＝８０８ｎｍの
励起光２１が出射され、この励起光２１は、集光レンズ
１３を通して細いビームに絞られ、入力側ミラー３１及
び非線形光学材料１７を通過して、レーザ媒質１５に入
射する。レーザ媒質１５は、励起光２１を受けて励起さ
れ、λ＝１０６４　ｎｍのレーザ光を発生する。このレ
ーザ光は、出力ミラー１９の光学膜３４と、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２２となる。したがって、非線形光学材料１７には、
λ＝８０８ｎｍの励起光２１と、λ＝１０６４　ｎｍの
レーザ発振光２２が共に通過することとなり、ミキシン
グ効果によってん＝４５９ｒ＋ｍの波長変換光２６が発
生し、この波長変換光２６が出力ミラー１９を通過して
出力される。In addition, in the optical system disposed in the direction 37 of the nonlinear optical material 17, excitation light 21 of λ=808 nm is emitted from the semiconductor laser 11, and this excitation light 21 is condensed into a narrow beam through the condenser lens 13. The light passes through the input mirror 31 and the nonlinear optical material 17 and enters the laser medium 15 . The laser medium 15 is excited by the excitation light 21 and generates a laser beam of λ=1064 nm. This laser light is repeatedly reflected between the optical film 34 of the output mirror 19 and the optical film 23 of the laser medium 15, and becomes laser oscillation light 22. Therefore, the nonlinear optical material 17 has
The excitation light 21 with λ = 808 nm and the laser oscillation light 22 with λ = 1064 nm pass together, and due to the mixing effect, converted wavelength light 26 of = 459 r + m is generated, and this converted wavelength light 26 passes through the output mirror 19. passed through and output.

このように、１つの非線形光学材料１７を用いて、λ＝
　５３２　ｒ＋ｍ　（緑色）の波長変換光２４と、λ＝
４５９ｎｍ（青色）の波長変換光２６とを同時に出力さ
せることができる。In this way, using one nonlinear optical material 17, λ=
532 r+m (green) wavelength converted light 24 and λ=
It is possible to simultaneously output wavelength-converted light 26 of 459 nm (blue).

第３図には、本発明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。FIG. 3 shows another embodiment of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present invention.

図において、４５は非線形光学材料であり、この実施例
ではＫＮｂＯ３の単結晶が用いられている。第４図には
、このＫＮｂＯｍからなる非線形光学材料４５の方位が
示されており、図において４７はａ軸、４９はＣ軸であ
る。５１は、ａ軸４７からＣ軸４９方向に約４５°回転
させた方位であり、え＝　１０６４　ｎｍでのダブリン
グにより位相整合がとれる方位である。また、ａ軸４７
は、え＝８６０１でのダブリングにより位相整合がとれ
る方位である。そして、非線形光学材料４５における上
記２つの方位に位置する対向面、すなわち合計４つの面
４５　ａ、　４５　ｂ、　４５　ｃ、　４５　ｄが光学
研磨され、反射防止膜を蒸着されている。In the figure, 45 is a nonlinear optical material, and in this example, a single crystal of KNbO3 is used. FIG. 4 shows the orientation of this nonlinear optical material 45 made of KNbOm, in which 47 is the a-axis and 49 is the c-axis. 51 is an orientation rotated by approximately 45° from the a-axis 47 toward the C-axis 49, and is an orientation in which phase matching can be achieved by doubling at 1064 nm. In addition, the a-axis 47
is the direction in which phase matching can be achieved by doubling with E=8601. Then, the opposing surfaces of the nonlinear optical material 45 located in the two directions, that is, a total of four surfaces 45 a, 45 b, 45 c, and 45 d, are optically polished and an antireflection film is deposited.

非線形光学材料４５の方位５１には、λ＝８０８ｎｍの
励起光２１を出射する半導体レーザ（ＬＤ）１１と、集
光レンズ１３と、ＹＡＧからなるレーザ媒質１５と、出
力ミラー１９とが、レーザ媒質１５と出力ミラー１９の
間に非線形光学材料４５を挟むようにして配置されてい
る。レーザ媒質１５の励起光２１入射側の端面には、励
起光２１に対しては反射防止膜として機能し、レーザ発
振光２２に対しては反射膜として機能する光学膜２３が
形成されている。また、出力ミラー１９のレーザ光入射
面には、レーザ発振光２２に対しては反射膜として機能
し、波長変換光２４に対しては反射防止膜として機能す
る光学膜２０が形成されている。そして、レーザ媒質１
５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。In the direction 51 of the nonlinear optical material 45, a semiconductor laser (LD) 11 that emits excitation light 21 with λ=808 nm, a condenser lens 13, a laser medium 15 made of YAG, and an output mirror 19 are arranged as a laser medium. A nonlinear optical material 45 is sandwiched between the output mirror 15 and the output mirror 19. An optical film 23 is formed on the end face of the laser medium 15 on the side where the excitation light 21 is incident, which functions as an antireflection film for the excitation light 21 and as a reflection film for the laser oscillation light 22. Further, an optical film 20 is formed on the laser light incident surface of the output mirror 19, which functions as a reflective film for the laser oscillation light 22 and as an antireflection film for the wavelength-converted light 24. And the laser medium 1
The optical film 23 of No. 5 and the optical film 20 of the output mirror 19 constitute a resonator.

非線形光学材料４５の方位４７には、λ＝８６０止のレ
ーザ光３５を出射する直接波長変換用半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）４３と、集光レンズ１３と、入力側ミラー３１と、
出力ミラー１９とが、入力側ミラー３１と出力ミラー１
９の間に非線形光学材料４５を挟むようにして配置され
ている。入力側ミラー３１の非線形光学材料４５方向の
面には、半導体レーザ４３からのレーザ光３５に対して
は高反射膜として機能し、非線形光学材料４５において
変換された波長変換光３６に対しても高反射膜として機
能する光学膜３２が形成されている。In the direction 47 of the nonlinear optical material 45, there is a direct wavelength conversion semiconductor laser (L
D) 43, the condensing lens 13, and the input side mirror 31,
The output mirror 19 is connected to the input side mirror 31 and the output mirror 1.
9 with a nonlinear optical material 45 sandwiched therebetween. The surface of the input side mirror 31 facing the nonlinear optical material 45 functions as a highly reflective film for the laser beam 35 from the semiconductor laser 43 and also for the wavelength-converted light 36 converted by the nonlinear optical material 45. An optical film 32 functioning as a high reflection film is formed.

光学膜３２は高反射膜のため、レーザ光３５が共振器内
に入っていかないように思えるが、半導体レーザ４３の
線幅を細（し、共振器とのインピーダンスを整合させれ
ば、効率良く入射できる。また、出力ミラー１９には、
レーザ光３５に対しては高反射膜として機能し、波長変
換光３６に対しては低反射膜として機能する光学膜３４
が形成されている。Since the optical film 32 is a highly reflective film, it seems that the laser beam 35 does not enter the resonator, but if the line width of the semiconductor laser 43 is made narrower and the impedance with the resonator is matched, it can be done more efficiently. In addition, the output mirror 19 has the following characteristics:
An optical film 34 functions as a high reflection film for the laser beam 35 and as a low reflection film for the wavelength converted light 36.
is formed.

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。Next, the oscillation operation of this semiconductor laser pumped solid-state laser device will be explained.

まず、非線形光学材料４５の方位５１に配置された光学
系においては、半導体レーザ１１からλ＝８０８ｎｍの
励起光２１が出射され、この励起光２１は集光レンズ１
３を通して細いビームに絞られ、光学膜２３を通してレ
ーザ媒質１５に入射する。レーザ媒質１５は、励起光２
１を受けて励起され、λ＝　１０６４　ｎｍのレーザ光
を発生する。このレーザ光は、非線形光学材料４５を通
過し、出力ミラー１９の光学膜２０で反射され、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２２となる。そして、レーザ発振光２２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、すなわちλ＝５３２ｎｍの波長変換光２４となり
、出力ミラー１９を透過して出力される。First, in the optical system arranged in the direction 51 of the nonlinear optical material 45, excitation light 21 of λ=808 nm is emitted from the semiconductor laser 11, and this excitation light 21 is transmitted to the condenser lens 1.
3, the beam is focused into a narrow beam, and is incident on the laser medium 15 through the optical film 23. The laser medium 15 emits excitation light 2
1, it is excited and generates a laser beam of λ=1064 nm. This laser light passes through the nonlinear optical material 45, is reflected by the optical film 20 of the output mirror 19, and is repeatedly reflected between the optical film 23 of the laser medium 15 and becomes a laser oscillation light 22. Then, when the laser oscillation light 22 passes through the nonlinear optical material 17, a part of the laser oscillation light 22 becomes a converted wavelength light 24 having a wavelength of 172, that is, λ=532 nm, and is transmitted through the output mirror 19 and output.

また、非線形光学材料４５の方位４７に配置された光学
系においては、直接波長変換用半導体レーザ４３からλ
＝ｌ１６０ｎｍのレーザ光３５が出射され、集光レンズ
１３で絞られて、入力側ミラー３１を通して非線形光学
材料４５に入射し、レーザ光３５は、出力ミラー１９の
光学膜３４と入力側ミラー３１の光学膜３２との間で反
射を繰り返して共振する。この共振により、共振器内の
レーザ光３５の強度はエンハンスされ、このレーザ光３
５のエンハンスされた共振器モードが、非線形光学材料
４５を通るとき、レーザ光３５の一部が１／２の波長、
すなわちん＝４３０ｎｍの波長変換光３６となる。そし
て、この波長変換光３６は、波長変換光３６を透過する
光学膜３４を通して出力ミラー１９から出力される。In addition, in the optical system disposed in the direction 47 of the nonlinear optical material 45, λ
A laser beam 35 with a wavelength of 160 nm is emitted, is focused by the condenser lens 13, and enters the nonlinear optical material 45 through the input mirror 31. It is repeatedly reflected with the optical film 32 and resonates. Due to this resonance, the intensity of the laser beam 35 inside the resonator is enhanced, and this laser beam 35 is enhanced.
When the enhanced resonator mode No. 5 passes through the nonlinear optical material 45, a portion of the laser beam 35 has a wavelength of 1/2,
In other words, the converted wavelength light 36 is 430 nm. Then, this wavelength-converted light 36 is output from the output mirror 19 through an optical film 34 that transmits the wavelength-converted light 36.

したがって、この装置では、１つの非線形光学材料４５
を用いて、ん＝５３２ｎｍ（緑色）の波長変換光２４と
、λ＝４３０ｎｍ（青色）の波長変換光３６とを同時に
出力させることができる。Therefore, in this device, one nonlinear optical material 45
Using this, it is possible to simultaneously output wavelength-converted light 24 of λ=532 nm (green) and wavelength-converted light 36 of λ=430 nm (blue).

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、非線形光学材料
の異なる波長で位相整合がとれる少なくとも２方向に共
振器を配置することにより、１つの非線形光学材料を用
いて波長の異なる複数の波長変換光を出力させることが
できる。また、非線形光学材料を通した波長変換光を出
力させるので、例えば光記録再生装置や、高品質デイス
プレィなどに適した緑色、青色などの短波長のレーザ光
を得ることができる。更に、複数の共振器で１つの非線
形光学材料を共有させるので、装置のコンパクト化や、
非線形光学材料のコスト低減を図ることができる。"Effects of the Invention" As explained above, according to the present invention, by arranging resonators in at least two directions where phase matching can be achieved at different wavelengths of the nonlinear optical material, wavelengths can be adjusted using one nonlinear optical material. It is possible to output a plurality of different wavelengths of converted light. Furthermore, since wavelength-converted light is output through a nonlinear optical material, it is possible to obtain short-wavelength laser light such as green or blue light suitable for, for example, optical recording/reproducing devices and high-quality displays. Furthermore, since multiple resonators share one nonlinear optical material, the device can be made more compact,
It is possible to reduce the cost of nonlinear optical materials.

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

第１図は本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の一
実施例を示すブロック図、第２図は第１図に示す装置に
おいて用いられる非線形光学材料の方位を示す説明図、
第３図は本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の他
の実施例を示すブロック図、第４図は第３図に示す装置
において用いられる非線形光学材料の方位を示す説明図
、第５図は従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置を示
すブロック図である。 図中、１１．４３は半導体レーザ、１３は集光レンズ、
１５はレーザ媒質、１７．４５は非線形光学材料、１９
は出力ミラー、３１は入力側ミラー、２０．２３．３２
．３４は光学膜、２１は励起光、２２はレーザ発振光、
２４．２６．３６は波長変換光である。 第５図FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the orientation of the nonlinear optical material used in the device shown in FIG. 1,
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present invention, FIG. 4 is an explanatory diagram showing the orientation of the nonlinear optical material used in the device shown in FIG. 3, and FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a conventional semiconductor laser pumped solid-state laser device. In the figure, 11.43 is a semiconductor laser, 13 is a condensing lens,
15 is a laser medium, 17.45 is a nonlinear optical material, 19
is the output mirror, 31 is the input side mirror, 20.23.32
．． 34 is an optical film, 21 is excitation light, 22 is laser oscillation light,
24, 26, and 36 are wavelength-converted lights. Figure 5

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）半導体レーザを励起光源とし、共振器内に非線形
光学材料を備えた半導体レーザ励起固体レーザ装置にお
いて、 前記非線形光学材料は、異なる波長で位相整合がとれる
少なくとも２方向における対向面が光学研磨されており
、かつ、 前記非線形光学材料は、前記少なくとも２方向に各々配
置された共振器中の光路上に配置され、前記各共振器か
ら異なる波長の波長変換光がそれぞれ取出されるように
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
。(1) In a semiconductor laser-pumped solid-state laser device that uses a semiconductor laser as an excitation light source and includes a nonlinear optical material in a resonator, the nonlinear optical material has opposing surfaces in at least two directions that are optically polished so that phase matching can be achieved at different wavelengths. and the nonlinear optical material is arranged on an optical path in the resonators arranged in each of the at least two directions, so that converted wavelength lights of different wavelengths are respectively extracted from each of the resonators. A semiconductor laser pumped solid-state laser device characterized by: （２）前記共振器の１つは、前記半導体レーザと前記非
線形光学材料との間にレーザ媒質を備え、前記レーザ媒
質で発生したレーザ光及びその波長変換光の各々の波長
間で位相整合がとれる方向に配置されており、 前記共振器のもう１つは、前記非線形光学材料と出力ミ
ラーとの間にレーザ媒質を備え、前記半導体レーザの励
起光の波長と、前記レーザ媒質で発生したレーザ光の波
長とのミキシング効果で位相整合がとれる方向に配置さ
れている請求項１記載の半導体レーザ励起固体レーザ装
置。(2) One of the resonators includes a laser medium between the semiconductor laser and the nonlinear optical material, and phase matching is achieved between each wavelength of the laser light generated in the laser medium and the wavelength-converted light thereof. Another of the resonators includes a laser medium between the nonlinear optical material and the output mirror, and the wavelength of the excitation light of the semiconductor laser and the laser beam generated in the laser medium 2. The semiconductor laser-excited solid-state laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser pumped solid-state laser device is arranged in a direction in which phase matching can be achieved by a mixing effect with the wavelength of the light. （３）前記共振器の１つは、レーザ媒質を含まず、前記
半導体レーザのレーザ光及びそれを非線形光学材料に直
接通して発生した波長変換光の各々の波長間で位相整合
がとれる方向に配置されており、 前記共振器のもう１つは、前記半導体レーザと前記非線
形光学材料との間にレーザ媒質を備え、前記レーザ媒質
で発生したレーザ光及びその波長変換光の各々の波長間
で位相整合がとれる方向に配置されている請求項１記載
の半導体レーザ励起固体レーザ装置。(3) One of the resonators does not include a laser medium, and is arranged in a direction in which phase matching can be achieved between each wavelength of the laser light of the semiconductor laser and the wavelength-converted light generated by directly passing it through a nonlinear optical material. Another of the resonators is provided with a laser medium between the semiconductor laser and the nonlinear optical material, and the other of the resonators includes a laser medium between the wavelengths of the laser light generated in the laser medium and the wavelength-converted light thereof. 2. The semiconductor laser-excited solid-state laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser pumped solid-state laser device is arranged in a direction that allows phase matching.