JPH0482282A - Semiconductor laser exciting solid laser device and manufacture thereof - Google Patents
Semiconductor laser exciting solid laser device and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光ディスクの記録再生レーザプリンタもしく
はレーザ応用計測等に用いられる超小型の半導体レーザ
励起固体レーザ装置及びその製造方法に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an ultra-small semiconductor laser-excited solid-state laser device used in optical disc recording/reproducing laser printers, laser applied measurement, etc., and a method for manufacturing the same.
従来の技術
固体レーザ装置の励起には、従来、アークランプやフラ
ッシュランプなどが用いられてきたが、励起効率がよく
ないために、レーザ全体の効率は悪く、ランプやレーザ
媒質の放熱の点から、装置は大型にならざるを得なかっ
た。ところが近年、半導体レーザの高出力化に伴い、半
導体レーザを固体レーザの励起光源として用いる試みが
なされるようになってきた。半導体レーザを用いると、
固体レーザの吸収帯に波長を合わせることかでき、励起
効率は非常に良くなる。しかも余分なスペクトルの吸収
による発熱がないために放熱も楽になり、小型で高効率
の固体レーザが実現てきる。Conventional technology Conventionally, arc lamps and flash lamps have been used to excite solid-state laser devices, but because the excitation efficiency is poor, the efficiency of the entire laser is poor, and the heat dissipation of the lamp and laser medium is poor. , the equipment had to be larger. However, in recent years, with the increase in the output power of semiconductor lasers, attempts have been made to use semiconductor lasers as excitation light sources for solid-state lasers. Using a semiconductor laser,
The wavelength can be matched to the absorption band of the solid-state laser, resulting in extremely high pumping efficiency. Moreover, since there is no heat generation due to absorption of excess spectrum, heat dissipation becomes easier, making it possible to create compact and highly efficient solid-state lasers.
一方、ＫＴ ｉ ０ＰＯ４（ＫＴＰ）結晶などの非線形
光学結晶を用いて、固体レーザ光による赤外光を高調波
に変換して、緑色や青色の可視光レーザを得る方法も従
来から知られており、先述の半導体レーザ励起による固
体レーザ光の高調波を利用する試みもなされている。On the other hand, it has also been known to convert infrared light from a solid-state laser beam into harmonics using a nonlinear optical crystal such as a KT i 0PO4 (KTP) crystal to obtain a green or blue visible light laser. Attempts have also been made to utilize the harmonics of the solid-state laser beam excited by the semiconductor laser described above.
第４図に従来の半導体レーザ励起Ｙ Ａ Ｇレーザの一
部破断部を設けた斜視図を示す。これは、同一パッケー
ジ内にＹＡＧｌ：Ｎｄを含ませた固体レーザ媒質のロッ
ド（以後、Ｎｄ：ＹＡＧロッドと記す）１、非線形光学
結晶としてのＫＴＰ結晶２、励起光を収束させるセルフ
ォックレンズ４、励起光源となる半導体レーザチップ５
が収められている構造である。Ｙ Ａ Ｇレーザの共振
器は、Ｎｄ・’ｌ’ Ａ Ｇロット１の励起側端面ＩＡ
とＫＴＰ結晶２の出射側端面２Ｂの間で形成されており
、この共振器内にＫＴＰ結晶２が挿入された形になって
いる。FIG. 4 shows a partially cutaway perspective view of a conventional semiconductor laser pumped YAG laser. This includes a solid laser medium rod (hereinafter referred to as Nd:YAG rod) 1 containing YAGl:Nd in the same package, a KTP crystal 2 as a nonlinear optical crystal, a Selfoc lens 4 for converging excitation light, Semiconductor laser chip 5 serving as an excitation light source
It is a structure that houses. The resonator of the YAG laser is the excitation side end face IA of Nd・'l'AG lot 1.
and the output side end face 2B of the KTP crystal 2, and the KTP crystal 2 is inserted into this resonator.
次に、このＹ Ａ Ｇレーザの動作を説明する。半導体
レーザ光は、セルフォックレンズ４てＮｄ：Ｙ Ａ Ｇ
ロッド１の端面ＩＡ上に集光され、Ｎｄ・Ｙ Ａ Ｇロ
ッド１を軸方向から励起している。そして、ＫＴＰ結晶
２で高調波に変換して可視光を出力している。Next, the operation of this YAG laser will be explained. Semiconductor laser light is transmitted through SELFOC lens 4 through Nd:YAG
The light is focused on the end face IA of the rod 1 and excites the Nd.YAG rod 1 from the axial direction. Then, the KTP crystal 2 converts it into harmonics and outputs visible light.
発明が解決しようとする課題
第４図で示した基本波の共振器内に非線形光学結晶のＫ
ＴＰ結晶２を挿入して第２高調波に変換する方式では、
共振器内にいくつかの基本波の縦モードが存在し、その
和周波がＫＴＰ結晶２内に生じるため、第２高調波が強
く変調されてノイズの原因になっている。特に光ディス
クにこの第２高調波を利用する際に大きな問題になって
いる。Problems to be Solved by the Invention The K of a nonlinear optical crystal is placed inside the fundamental wave resonator shown in
In the method of inserting TP crystal 2 and converting it to the second harmonic,
Several longitudinal modes of fundamental waves exist in the resonator, and the sum frequency thereof is generated in the KTP crystal 2, so that the second harmonic is strongly modulated, causing noise. In particular, this is a big problem when using this second harmonic in optical discs.
課題を解決するための手段
本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置は、ＫＴＰ結
晶、ブリュースタ板、Ｎｄ＋’１“ＡＧロッド、セルフ
でツクレンズ、半導体レーザチップの順に同一パッケー
シ内に収めた構造である。Means for Solving the Problems The semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present invention has a structure in which a KTP crystal, a Brewster plate, an Nd+'1"AG rod, a self-cleaning lens, and a semiconductor laser chip are housed in this order in the same package. .
作用
本発明によれば、共振器内にブリュースタ板を挿入する
ため、基本波が直線偏光され、第２高調波の出力を安定
させることができる。According to the present invention, since the Brewster plate is inserted into the resonator, the fundamental wave is linearly polarized, and the output of the second harmonic can be stabilized.
実施例
以下、本発明の一実施例について、図面を引用しながら
説明する。第１図に、本発明の半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の一部破断部を設けた斜視図を示す。この構造
は、同一パッケージ８内にＫＴＰ結晶２．ブリュースタ
板３．Ｎｄ・ＹＡＧロッド１．セルフォックレンズ４．
半導体レーザチップ５を順に収めたものである。この構
造を得る製造方法は、ベース７に固定されたステムに半
導体レーザチップ５を取り付け、ＫＴＰ結晶２とブリュ
ースタ板３とＮｄ：ＹＡＧロッド１及びセルフォックレ
ンズ４を収納した筒状のパッケージ８をベース７に取り
付けるものである。なお、６は出力を調整するためのＰ
ＩＮファトダイオードである。Ｎｃ（、ＹＡＧロッドｌ
は、ＹＡＧ中のＮｄの濃度が１．１％で、直径が３錘、
長さが５ｍの円柱状のものであり、ホルダー内に収めで
ある。EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a partially cutaway perspective view of a semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present invention. This structure includes two KTP crystals in the same package 8. Brewster board 3. Nd/YAG rod 1. SELFOC lens 4.
Semiconductor laser chips 5 are housed in order. The manufacturing method for obtaining this structure is to attach a semiconductor laser chip 5 to a stem fixed to a base 7, and to form a cylindrical package 8 containing a KTP crystal 2, a Brewster plate 3, an Nd:YAG rod 1, and a Selfoc lens 4. is attached to the base 7. In addition, 6 is P for adjusting the output.
IN is a fat diode. Nc (, YAG rod l
The Nd concentration in YAG is 1.1%, the diameter is 3 spindles,
It has a cylindrical shape with a length of 5 m, and is housed in a holder.
ブリュースタ板３は、−辺が３１Ｗｌ角、厚さか０．５
ｍｍの角柱状の石英板で軸方向に対してブリュースタ角
５５．６度傾けてホルダーに挿入しである。Brewster board 3 has a - side of 31Wl square and a thickness of about 0.5
A prismatic quartz plate having a diameter of 1 mm was inserted into the holder at a Brewster angle of 55.6 degrees with respect to the axial direction.
ＫＴＰ結晶２は、−辺が３ｍｍ角で、長さが５Ｍの角柱
状であり、ホルダー内に収めである。励起用に発振波長
０．８０９μｍの半導体レーザチップ５を用い、光軸に
近い程屈折率が高いセルフォックレンズ４でＮｄ： Ｙ
ＡＧロッド１の端面ＩＡ上に発振光を集光させて軸励起
させている。共振器はＮｄ ： ＹＡＧロッド１の励起
側端面ＩＡとＫＴＰ結晶２の出射側端面２Ｂの間で形成
されており、励起側端面ＩＡは曲率半径１００ｍｍの凸
面ミラ、出射側端面２Ｂは平面ミラーになっている。The KTP crystal 2 has a prismatic shape with a negative side of 3 mm square and a length of 5 M, and is housed in a holder. A semiconductor laser chip 5 with an oscillation wavelength of 0.809 μm is used for excitation, and a Selfoc lens 4 whose refractive index is higher closer to the optical axis is used to perform Nd: Y
Oscillation light is focused on the end face IA of the AG rod 1 for axial excitation. The resonator is formed between the excitation side end face IA of the Nd: YAG rod 1 and the output side end face 2B of the KTP crystal 2, the excitation side end face IA is a convex mirror with a radius of curvature of 100 mm, and the output side end face 2B is a flat mirror. It has become.
ＫＴＰ結晶２はＹ Ａ Ｇレーザの共振器内に挿入され
る構造になっている。Ｎａ ： ＹＡＧロッド１゜ＫＴ
Ｐ結晶２の各面は、ＹＡＧレーザの基本波（１，０６μ
ｍ）、第２高調波（０，５３μｍ）、及び励起波（０，
８０９μｍ）に対して、表１に示すように多層コーティ
ングしである３表１かられかるようにＫＴＰ結晶２の出
射側端面２Ｂからは第２高調波（０，５３μｍ）のみが
出力される。The KTP crystal 2 has a structure that is inserted into a resonator of a YAG laser. Na: YAG rod 1°KT
Each surface of the P crystal 2 has a fundamental wave of YAG laser (1,06μ
m), second harmonic (0,53 μm), and excitation wave (0,
809 μm), as shown in Table 1, only the second harmonic (0.53 μm) is output from the output side end face 2B of the KTP crystal 2, as shown in Table 1.
（以 下 余 白）
表１
ＡＲ：無反射コーティング
ＨＲ：高反射コーティング
ＫＴＰ結晶２はＴＹＰＥＩ［の位相整合を用いるように
、すなわち第２高調波が出力される方向にカットしであ
る。ブリュースタ板３の挿入によりＹＡＧレーザの基本
波は直線偏光になるが、この方向とＫＴＰ結晶２の位相
整合がとれる方向と一致するように調整しである。第２
図（ａ）に、ブリュースタ板３を挿入したとき、第２図
（ｂ）にブリュースタ板３を挿入しないときの第２高調
波（０，５３μｍ）の出力変化をそれぞれトレースした
図を示す。この図かられかるように、ブリュースタ板３
を挿入することにより出力が安定化することがわかる。(Left below) Table 1 AR: Anti-reflection coating HR: High reflection coating The KTP crystal 2 is cut to use phase matching of TYPEI, that is, in the direction in which the second harmonic is output. By inserting the Brewster plate 3, the fundamental wave of the YAG laser becomes linearly polarized light, which is adjusted so that this direction coincides with the direction in which the phase matching of the KTP crystal 2 can be achieved. Second
Figure (a) shows traces of the output changes of the second harmonic (0.53 μm) when the Brewster plate 3 is inserted, and Figure 2 (b) when the Brewster plate 3 is not inserted. . As you can see from this figure, Brewster plate 3
It can be seen that the output is stabilized by inserting .
これにより、ブリュースタ板３の挿入より、ノイズを低
減することができた。This made it possible to reduce noise more than by inserting the Brewster plate 3.
第３図にブリュースタ板３を挿入したときの入出力特性
を示す。半導体レーザの駆動電流が５００ｍＡのとき最
大出力１０ｍＷの第２高調波（０，５３μｍ）を得た。FIG. 3 shows the input/output characteristics when the Brewster plate 3 is inserted. When the drive current of the semiconductor laser was 500 mA, a second harmonic (0.53 μm) with a maximum output of 10 mW was obtained.
発明の効果
本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置によれば、共
振器内にブリュースタ板を挿入するため、第２高調波の
出力が安定され、ノイズを低減させることができる。こ
れにより、低ノイズ出方の超小型グリーンレーザとして
光ディスクの記録再生、レーザプリンタ、レーザ応用計
測などに用いることにより大きな効果を発揮する。Effects of the Invention According to the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present invention, since a Brewster plate is inserted into the resonator, the output of the second harmonic is stabilized and noise can be reduced. As a result, it can be used as an ultra-compact green laser with low noise output for recording and reproducing optical discs, laser printers, laser applied measurements, etc., to great effect.
第１図は本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の斜
視図、第２図は本発明のレーザ装置の出力の時間変化を
トレースした図と従来構造のレーザ装置の出力の時間変
化をトレースした図、第３図は本発明のレーザ装置の駆
動電流に対する高調波出力を示す図、第４図は従来の半
導体レーザ励起固体レーザ装置の斜視図である。
１・・・・・・Ｎｄ ： ＹＡＧロッド、２・・・・・
・ＫＴＰ結晶、３・・・・・・ブリュースタ板、４・・
・・・・セルフォックレンズ、５・・・・・・半導体レ
ーザチップ、６・・・・・・ＰＩＮフォトダイオード、
７・・・・・・ベース、８・旧・・パッケージ。
代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はが１名Ｎ〜っマ杓
頃ト
第 ２
図
Ｔｉｍｅ（５０，ｉｚ ＳｅＣ／ｄ：ｖ）Ｔｉｒｎｅ
＜５０ｐ ｓｅｃ／ｄｒｖ）第
図
第
カFIG. 1 is a perspective view of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the present invention, and FIG. 2 is a diagram tracing the temporal change in output of the laser device of the present invention and a diagram tracing the temporal change in the output of a laser device with a conventional structure. , FIG. 3 is a diagram showing the harmonic output with respect to the driving current of the laser device of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view of a conventional semiconductor laser pumped solid-state laser device. 1...Nd: YAG rod, 2...
・KTP crystal, 3...Brewster plate, 4...
... Selfoc lens, 5 ... semiconductor laser chip, 6 ... PIN photodiode,
7...Base, 8.Old...Package. Name of agent: Patent attorney Shigetaka Awano (1 person) Time (50, iz SeC/d:v)Tirne
<50p sec/drv)
Claims (2)
質で構成される共振器と、レンズ並びに半導体レーザチ
ップを同一パッケージ内に順番に配列された半導体レー
ザ励起固体レーザ装置。(1) A semiconductor laser-excited solid-state laser device in which a resonator composed of a nonlinear optical crystal, a Brewster plate, and a solid-state laser medium, a lens, and a semiconductor laser chip are arranged in order in the same package.
非線形光学結晶とブリュースタ板と固体レーザ媒質で構
成される共振器と、レンズを収納した筒状のパッケージ
を取り付けることを特徴とする半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の製造方法。(2) On the stem to which the semiconductor laser chip is attached,
A method for manufacturing a semiconductor laser-excited solid-state laser device, characterized by attaching a resonator composed of a nonlinear optical crystal, a Brewster plate, and a solid-state laser medium, and a cylindrical package containing a lens.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19662390A JPH0482282A (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Semiconductor laser exciting solid laser device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19662390A JPH0482282A (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Semiconductor laser exciting solid laser device and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0482282A true JPH0482282A (en) | 1992-03-16 |
Family
ID=16360840
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP19662390A Pending JPH0482282A (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Semiconductor laser exciting solid laser device and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0482282A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996024883A1 (en) * | 1995-02-09 | 1996-08-15 | Hitachi Metals, Ltd. | Second harmonic generator and laser application apparatus |
-
1990
- 1990-07-24 JP JP19662390A patent/JPH0482282A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996024883A1 (en) * | 1995-02-09 | 1996-08-15 | Hitachi Metals, Ltd. | Second harmonic generator and laser application apparatus |
| US6047010A (en) * | 1995-02-09 | 2000-04-04 | Hitachi Metals, Ltd. | Second harmonic generator and laser applied units |
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