JPH05145150A - Solid state laser - Google Patents
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- JPH05145150A JPH05145150A JP33011491A JP33011491A JPH05145150A JP H05145150 A JPH05145150 A JP H05145150A JP 33011491 A JP33011491 A JP 33011491A JP 33011491 A JP33011491 A JP 33011491A JP H05145150 A JPH05145150 A JP H05145150A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、固体レーザに関し、特
に固体レーザ媒質を励起させる励起光のパワーおよびパ
ワー密度の向上を図るようにした固体レーザに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state laser, and more particularly to a solid-state laser designed to improve the power and power density of pumping light for pumping a solid-state laser medium.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の固体レーザは、半導体レーザ光を
励起光として出力する励起光学系と励起光学系からの励
起光によってレーザ共振を起こさせレーザ光を発するレ
ーザ共振器とから構成される。そして、従来、レーザ共
振器の固体レーザ媒質を励起させる半導体レーザの励起
光のパワーおよびパワー密度を上げるために次の（１）
乃至（４）などのようにしていた。2. Description of the Related Art A conventional solid-state laser is composed of an excitation optical system for outputting semiconductor laser light as excitation light and a laser resonator for causing laser resonance by the excitation light from the excitation optical system to emit laser light. Then, conventionally, in order to increase the power and power density of the excitation light of the semiconductor laser that excites the solid laser medium of the laser resonator, the following (1)
Or (4) and so on.
【０００３】（１）図１０に示すごとく、ニ分の一波長
板５を有する偏光ビームスプリッタ６でＰＳ合波を行な
っていた。なお、図１０は、従来の固体レーザの一例を
示す構成図である。同図において、出力光（Ｓ波）の波
長が同じ半導体レーザ（レーザダイオード）１、２から
の出力光をコリメータ３、４を介して偏光ビームスプリ
ッタ６へ送る。偏光ビームスプリッタ６は、コリメータ
３からニ分の一波長板５を介して入射する光（Ｐ波）と
コリメータ４からの光（Ｓ波）を合波して１つの光束と
して励起光を集光レンズ７ヘ出力する。集光レンズ７
は、偏光ビームスプリッタ６からの励起光をレーザ共振
器９の固体レーザ媒質１１内に集光させ固体レーザ媒質
１１を励起させる。ここに、半導体レーザ１、２とコリ
メータ３、４とニ分の一波長板５を有する偏光ビームス
プリッタ６と集光レンズ７は励起光学系８を構成する。
また、レーザミラー面１３を有するレーザミラー１０と
固体レーザ媒質１１とレーザミラー面１４を有するレー
ザミラー１２はレーザ共振器９を構成する。 （２）各半導体レーザからの励起光をコリメータ（コリ
メートレンズ）で平行光束とし、これらの平行光束を大
開口の集光レンズで図１０に示すようなレーザ共振器９
の固体レーザ媒質１１内に集光させ固体レーザ媒質１１
を励起させていた。 （３）図１０に示す集光レンズ７を通過した半導体レー
ザ１、２からの励起光を図１１に示すように光コネクタ
２１を介して光ファイバ２２に注入する。同様にして図
１１に示す如く多数の光ファイバ２２に半導体レーザか
らの励起光を注入する。これら多数の光ファイバ２２を
バンドル化する。これら多数の光ファイバ２２より光コ
ネクタ２３を介して多数の半導体レーザ（レーザダイオ
ード）１、２、１′、２′、・・・からの励起光を大開
口の集光レンズ２４に出射し、さらに集光レンズ２４で
レーザ共振器９の固体レーザ媒質１１内に集光させ固体
レーザ媒質１１を励起させていた。なお、図１１は、従
来の固体レーザの他の例を示す構成図である。同図にお
いて、図１０と同一又は相当部分には同符号を用いてい
る。ここに、半導体レーザ１′、２′は、出力光（Ｓ
波）の波長が同じである。また、半導体レーザ１、２、
１′、２′、・・・とコリメータ３、４とニ分の一波長
板５を有する偏光ビームスプリッタ６と集光レンズ７、
２４と光コネクタ２１、２３と光ファイバ２２は、励起
光学系２５を構成する。 （４）半導体レーザが発する光パワー又は光パワー密度
を上げていた。(1) As shown in FIG. 10, PS multiplexing is performed by a polarization beam splitter 6 having a half-wave plate 5. FIG. 10 is a block diagram showing an example of a conventional solid-state laser. In the figure, output light from semiconductor lasers (laser diodes) 1 and 2 having the same wavelength of output light (S wave) is sent to a polarization beam splitter 6 via collimators 3 and 4. The polarization beam splitter 6 combines the light (P-wave) incident from the collimator 3 through the half-wave plate 5 and the light (S-wave) from the collimator 4 to collect the excitation light as one light flux. Output to lens 7. Condenser lens 7
Excites the solid-state laser medium 11 by condensing the excitation light from the polarization beam splitter 6 into the solid-state laser medium 11 of the laser resonator 9. Here, the semiconductor lasers 1 and 2, the collimators 3 and 4, the polarization beam splitter 6 having the half-wave plate 5 and the condenser lens 7 form an excitation optical system 8.
The laser mirror 10 having the laser mirror surface 13, the solid-state laser medium 11, and the laser mirror 12 having the laser mirror surface 14 constitute the laser resonator 9. (2) The excitation light from each semiconductor laser is made into a parallel light beam by a collimator (collimator lens), and these parallel light beams are formed by a condenser lens having a large aperture as shown in FIG.
Solid-state laser medium 11
Was excited. (3) The excitation light from the semiconductor lasers 1 and 2 that has passed through the condenser lens 7 shown in FIG. 10 is injected into the optical fiber 22 via the optical connector 21 as shown in FIG. Similarly, as shown in FIG. 11, excitation light from a semiconductor laser is injected into a large number of optical fibers 22. These many optical fibers 22 are bundled. Excitation light from a large number of semiconductor lasers (laser diodes) 1, 2, 1 ', 2', ... is emitted from a large number of these optical fibers 22 through an optical connector 23 to a condenser lens 24 having a large aperture, Further, the solid-state laser medium 11 of the laser resonator 9 is condensed by the condenser lens 24 to excite the solid-state laser medium 11. FIG. 11 is a configuration diagram showing another example of the conventional solid-state laser. In the figure, the same reference numerals are used for the same or corresponding parts as in FIG. Here, the semiconductor lasers 1 ′ and 2 ′ output light (S
Waves) have the same wavelength. In addition, the semiconductor lasers 1, 2,
1 ′, 2 ′, ..., Collimators 3 and 4, and a polarization beam splitter 6 having a half-wave plate 5 and a condenser lens 7,
24, the optical connectors 21 and 23, and the optical fiber 22 form an excitation optical system 25. (4) The optical power or optical power density emitted by the semiconductor laser is increased.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の固体レーザでは、次のような問題があった。即
ち、上記（１）では、使用される半導体レーザとして、
２個が限界であり、また上記（２）では、コリメータの
物理的大きさから集光レンズが大型化し、また上記
（３）では、束ねた光ファイバ（ファイババンドル）の
断面が大きくなり、また上記（４）では、半導体レーザ
（レーザダイオード）の端面破壊や熱問題により半導体
レーザの発する光パワー、光パワー密度の上昇に限界が
あった。However, the above-mentioned conventional solid-state laser has the following problems. That is, in the above (1), as the semiconductor laser used,
There is a limit of two, and in (2) above, the condenser lens becomes large due to the physical size of the collimator, and in (3) above, the cross section of the bundled optical fiber (fiber bundle) becomes large, and In the above (4), there is a limit to the increase in the optical power and the optical power density emitted by the semiconductor laser due to the end face destruction of the semiconductor laser (laser diode) and thermal problems.
【０００５】本発明の目的は、このような従来の問題点
に鑑み、励起用光源の端面破壊や熱問題を起こさずに多
数の励起用光源を用いることができ、しかも集光レンズ
を大型化せずに、各励起用光源の出力光にもとづく励起
光のパワーおよびパワー密度を従来に比べきわめて高く
することができるようにした固体レーザを提供すること
にある。In view of the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to use a large number of pumping light sources without causing damage to the end face of the pumping light source and thermal problems, and to increase the size of the condenser lens. It is another object of the present invention to provide a solid-state laser capable of significantly increasing the power and power density of pumping light based on the output light of each pumping light source, as compared with the prior art.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の固体レ
ーザは、合波手段としてのダイクロイックミラー３５
（図１）；５７（図４）；８５、８８、９１、９４（図
６）を備えることを特徴とする。A solid-state laser as set forth in claim 1 is a dichroic mirror 35 as a combining means.
(FIG. 1); 57 (FIG. 4); 85, 88, 91, 94 (FIG. 6).
【０００７】請求項２に記載の固体レーザは、合波手段
としてのプリズム１１７を備えることを特徴とする。The solid-state laser described in claim 2 is characterized by including a prism 117 as a multiplexing means.
【０００８】[0008]
【作用】請求項１に記載の固体レーザにおいては、ダイ
クロイックミラー３５を用いて半導体レーザ３１、３２
からの異なる波長の光を合波し（図１）、またダイクロ
イックミラー５７を用いて半導体レーザ５１、５２；５
８、５９からの光を合波し（図４）、またダイクロイッ
クミラー８５、８８、９１、９４を用いて半導体レーザ
８１、８３、８６、８９、９２からの異なる波長の光を
合波し（図６）、励起光を１つの光束としてそれぞれレ
ーザ共振器４４（図１）、７２（図４）、１０２（図
６）に出力する。In the solid-state laser according to claim 1, the semiconductor lasers 31 and 32 are formed by using the dichroic mirror 35.
From the semiconductor lasers 51, 52; 5 using the dichroic mirror 57.
The light from the semiconductor lasers 81, 83, 86, 89 and 92 are combined by using the dichroic mirrors 85, 88, 91 and 94 (see FIG. 4). 6), the excitation light is output as one light flux to the laser resonators 44 (FIG. 1), 72 (FIG. 4) and 102 (FIG. 6), respectively.
【０００９】請求項２に記載の固体レーザにおいては、
プリズム１１７を用いて半導体レーザ１１１乃至１１３
からの異なる波長の光を合波し励起光を１つの光束とし
てレーザ共振器１２６に出力する（図８）。In the solid-state laser as set forth in claim 2,
The semiconductor lasers 111 to 113 are formed using the prism 117.
Lights having different wavelengths are combined and the excitation light is output as one light flux to the laser resonator 126 (FIG. 8).
【００１０】このようにすると、半導体レーザ３１、３
２；５１、５２、５８、５９；８１、８３、８６、８
９、９２の端面破壊や熱問題を起こさずに多数の半導体
レーザ３１、３２；５１、５２、５８、５９；８１、８
３、８６、８９、９２を用いることができ、しかも集光
レンズを大型化せずに、各半導体レーザ光を合波するこ
とにより励起光のパワーおよびパワー密度を従来に比べ
きわめて高くすることができる。In this way, the semiconductor lasers 31 and 3 are
2; 51, 52, 58, 59; 81, 83, 86, 8
A large number of semiconductor lasers 31, 32; 51, 52, 58, 59; 81, 8 without causing end face destruction and thermal problems of 9, 92.
3, 86, 89, and 92 can be used, and the power and power density of the excitation light can be made extremely higher than conventional by combining the semiconductor laser lights without increasing the size of the condenser lens. it can.
【００１１】[0011]
【実施例】次に本発明の実施例について図面を用いて以
下説明する。図１は、本発明による固体レーザの第１実
施例を示す構成図である。図１において、３１、３２は
それぞれ出力光の波長が異なる半導体レーザ（レーザダ
イオード）であって、これらの半導体レーザ３１、３２
の出力光はそれぞれコリメートレンズ３３、３４を介し
てダイクロイックミラー３５に入射する。ダイクロイッ
クミラー３５は、急峻な分光特性を持ち、コリメートレ
ンズ３３からの光を透過させ、コリメートレンズ３４か
らの光を反射させる。即ち、ダイクロイックミラー３５
は、半導体レザ３１、３２からの光を合波し、励起光を
１つの光束として、ビーム整形光学系３６、集光レンズ
３７を介してレーザ共振器４４の固体レーザ媒質３９内
に集光させ固体レーザ媒質３９を励起させる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a solid-state laser according to the present invention. In FIG. 1, reference numerals 31 and 32 denote semiconductor lasers (laser diodes) having different output light wavelengths, respectively.
The output light of is incident on the dichroic mirror 35 via the collimating lenses 33 and 34, respectively. The dichroic mirror 35 has a steep spectral characteristic, transmits the light from the collimator lens 33, and reflects the light from the collimator lens 34. That is, the dichroic mirror 35
Is to combine the lights from the semiconductor lasers 31 and 32 and to condense the excitation light as one light beam into the solid laser medium 39 of the laser resonator 44 via the beam shaping optical system 36 and the condenser lens 37. The solid-state laser medium 39 is excited.
【００１２】なお、励起光学系４３は、半導体レーザ３
１、３２と、コリメートレンズ３３、３４と、ダイクロ
イックミラー３５と、ビーム整形光学系３６と、集光レ
ンズ３７とから構成される。また、レーザ共振器４４
は、高反射ミラー面４１を有するレーザミラー３８と、
固体レーザ媒質３９と、出力ミラー面４２を有するレー
ザミラー４０とから構成される。The pumping optical system 43 is composed of the semiconductor laser 3
1, 32, collimator lenses 33 and 34, a dichroic mirror 35, a beam shaping optical system 36, and a condenser lens 37. In addition, the laser resonator 44
Is a laser mirror 38 having a highly reflective mirror surface 41,
It is composed of a solid-state laser medium 39 and a laser mirror 40 having an output mirror surface 42.
【００１３】固体レーザ媒質３９で励起された光は、レ
ーザミラー４０の出力ミラー面４２で反射され、更にレ
ーザミラー３８の高反射ミラー面４１で反射されて固体
レーザ媒質３９内に収束し、これにより励起された更に
高いエネルギーの光は、レーザミラー４０の出力ミラー
面４２で反射され、更にレーザミラー３８の高反射ミラ
ー面４１で反射され固体レーザ媒質３９を励起する。こ
のような動作（ポンピング動作）を繰り返すことで、高
出力のレーザ光をレーザミラー４０を介して出力する。The light excited by the solid-state laser medium 39 is reflected by the output mirror surface 42 of the laser mirror 40, further reflected by the high-reflecting mirror surface 41 of the laser mirror 38, and converged in the solid-state laser medium 39. The light of higher energy excited by is reflected by the output mirror surface 42 of the laser mirror 40 and further reflected by the high reflection mirror surface 41 of the laser mirror 38 to excite the solid-state laser medium 39. By repeating such an operation (pumping operation), high-power laser light is output through the laser mirror 40.
【００１４】なお、半導体レーザ３１と半導体レーザ３
２の各出力光の波長が著しく異なる場合は、必要に応じ
て集光レンズ３７は色消しレンズとする。また、固体レ
ーザ媒質３９は、通常複数の吸収帯を持ち、異方性結晶
の場合、偏光方向により吸収波長が異なることもある。
この場合は、半導体レーザ３１、３２の出力光の波長を
吸収波長に合わせる必要がある。The semiconductor laser 31 and the semiconductor laser 3
When the wavelengths of the respective output lights 2 are remarkably different, the condenser lens 37 is an achromatic lens if necessary. The solid-state laser medium 39 usually has a plurality of absorption bands, and in the case of an anisotropic crystal, the absorption wavelength may differ depending on the polarization direction.
In this case, it is necessary to match the wavelength of the output light of the semiconductor lasers 31 and 32 with the absorption wavelength.
【００１５】ここでは、半導体レーザ３１と半導体レー
ザ３２の各出力光の波長を、固体レーザ媒質３９の異な
る吸収帯と一致させるべく選択してある。従って、半導
体レーザ３１、３２の異なる波長の光を、ダイクロイッ
クミラー３５で合波し、その合波した励起光を、１つの
光束とし集光レンズ３７を介して固体レーザ媒質３９に
集光させる。励起光は、効率よく固体レーザ媒質３９に
吸収され、各吸収線を励起することになり、レーザ発振
を起こさせる。しかも、励起光は、各吸収線を同時に励
起することにより、固体レーザ出力を増加させることが
できる。Here, the wavelengths of the output lights of the semiconductor laser 31 and the semiconductor laser 32 are selected so as to match the different absorption bands of the solid-state laser medium 39. Therefore, the lights of different wavelengths of the semiconductor lasers 31 and 32 are combined by the dichroic mirror 35, and the combined excitation light is made into one light flux and condensed on the solid-state laser medium 39 via the condenser lens 37. The excitation light is efficiently absorbed by the solid-state laser medium 39 and excites each absorption line, causing laser oscillation. Moreover, the excitation light can increase the solid-state laser output by exciting each absorption line at the same time.
【００１６】次に具体例について図２、図３を用いて説
明する。なお、図２は、図１の固体レーザ媒質３９がＹ
3 Ａｌ5 Ｏ12（ＹＡＧ）：Ｎｄ3+である場合の１．０６
μｍけい光線に対する励起スペクトル（Ｎｄ濃度１ａｔ
％、試料の厚さ３ｍｍ）の一実施例を示す特性図であ
る。図３は、図１のダイクロイックミラー３５の一実施
例を示す特性図である。Next, a specific example will be described with reference to FIGS. Note that in FIG. 2, the solid-state laser medium 39 of FIG.
3 Al 5 O 12 (YAG): 1.06 when Nd 3+
Excitation spectrum for μm fluorescence (Nd concentration 1 at
%, Sample thickness 3 mm). FIG. 3 is a characteristic diagram showing an embodiment of the dichroic mirror 35 shown in FIG.
【００１７】例えば、固体レーザ媒質３９として図２に
示すような吸収帯を持つＮｄ：ＹＡＧの場合を考える。
この場合、半導体レーザ３１の出力光の波長を７５０ｎ
ｍとし、半導体レーザ３２の出力光の波長を８１０ｎｍ
とし、半導体レーザ３１の出力光で固体レーザ媒質３９
の７５０ｎｍ帯を、半導体レーザ３２の出力光で固体レ
ーザ媒質３９の８１０ｎｍ帯をそれぞれ同時に励起する
ことになる。このため、ダイクロイックミラー３５は、
半導体レーザ３１の出力光（波長７５０ｎｍ）を透過さ
せ、半導体レーザ３２の出力光（波長８１０ｎｍ）を反
射させるべく、図３に示すような特性を持つようにす
る。従って、半導体レーザ３１、３２の出力光をダイク
ロイックミラー３５で合波することで、励起光パワーお
よびパワー密度を上げることができる。Consider, for example, the case of Nd: YAG having an absorption band as shown in FIG. 2 as the solid-state laser medium 39.
In this case, the wavelength of the output light of the semiconductor laser 31 is set to 750n.
and the wavelength of the output light of the semiconductor laser 32 is 810 nm.
The output light of the semiconductor laser 31 is used as the solid-state laser medium 39.
The 750 nm band of the solid laser medium 39 is simultaneously excited by the output light of the semiconductor laser 32. Therefore, the dichroic mirror 35 is
In order to transmit the output light (wavelength 750 nm) of the semiconductor laser 31 and reflect the output light (wavelength 810 nm) of the semiconductor laser 32, the characteristics as shown in FIG. 3 are provided. Therefore, by combining the output lights of the semiconductor lasers 31 and 32 with the dichroic mirror 35, the pumping light power and the power density can be increased.
【００１８】図４は、本発明による固体レーザの第２実
施例を示す構成図である。図４において、半導体レーザ
（レーザダイオード）５１は出力光（Ｓ波：例えば波長
８１０ｎｍ）をコリメータ５３を介して偏光ビームスプ
リッタ５６へ出力する。また、半導体レーザ（レーザダ
イオード）５２は、出力光（Ｓ波：例えば波長８１０ｎ
ｍ）をコリメータ５４、二分の一波長板５５を介して偏
光ビームスプリッタ５６へ出力する。偏光ビームスプリ
ッタ５６は、コリメータ５３からの光（Ｓ波：例えば波
長８１０ｎｍ）と、二分の一波長板５５からの光（Ｐ
波：例えば波長８１０ｎｍ）とをＰＳ合波し、そのＰＳ
合波した光（例えば、８１０ｎｍ帯の２個の半導体レー
ザ５１、５２の出力光）をダイクロイックミラー５７へ
出力する。FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the solid-state laser according to the present invention. In FIG. 4, a semiconductor laser (laser diode) 51 outputs output light (S wave: wavelength 810 nm, for example) to a polarization beam splitter 56 via a collimator 53. Further, the semiconductor laser (laser diode) 52 outputs the output light (S wave: for example, wavelength 810n
m) is output to the polarization beam splitter 56 via the collimator 54 and the half-wave plate 55. The polarization beam splitter 56 includes light from the collimator 53 (S wave: wavelength of 810 nm, for example) and light from the half-wave plate 55 (P
Wave: For example, a wavelength of 810 nm)
The combined light (for example, the output light of the two semiconductor lasers 51 and 52 in the 810 nm band) is output to the dichroic mirror 57.
【００１９】一方、半導体レーザ（レーザダイオード）
５８は、出力光（Ｓ波：例えば波長７５０ｎｍ）をコリ
メータ６０を介して偏光ビームスプリッタ６３へ出力す
る。また、半導体レーザ（レーザダイオード）５９は、
出力光（Ｓ波：例えば波長７５０ｎｍ）をコリメータ６
１、二分の一波長板６２を介して偏光ビームスプリッタ
６３に出力する。偏光ビームスプリッタ６３は、コリメ
ータ６０からの光（Ｓ波：例えば波長７５０ｎｍ）と、
二分の一波長板６２からの光（Ｐ波：例えば波長７５０
ｎｍ）とをＰＳ合波し、そのＰＳ合波した光（例えば、
７５０ｎｍ帯の２個の半導体レーザ５８、５９の出力
光）をダイクロイックミラー５７へ出力する。On the other hand, a semiconductor laser (laser diode)
Reference numeral 58 outputs the output light (S wave: for example, wavelength 750 nm) to the polarization beam splitter 63 via the collimator 60. Further, the semiconductor laser (laser diode) 59 is
Output light (S wave: wavelength 750 nm, for example) is collimated by the collimator 6
The light is output to the polarization beam splitter 63 via the half-wave plate 62. The polarization beam splitter 63 receives light from the collimator 60 (S wave: wavelength of 750 nm, for example),
Light from the half-wave plate 62 (P wave: for example, wavelength 750
nm) and the PS multiplexed light (for example,
The output light of the two semiconductor lasers 58 and 59 in the 750 nm band) is output to the dichroic mirror 57.
【００２０】ここで、ダイクロイックミラー５７は、例
えば図５に示すような波長特性となっている。なお、図
５はダイクロイックミラー５７の一実施例を示す波長特
性図である。従って、ダイクロイックミラー５７は、図
１と同様にして偏光ビームスプリッタ５６、６３からの
出力光を合波し、その合波した出力光（半導体レーザ５
１、５２、５８、５９の出力光）を、１つのビームとし
てビーム整形光学系６４、集光レンズ６５、レーザミラ
ー６６を介して固体レーザ媒質６７内に集光させ固体レ
ーザ媒質６７を励起させる。固体レーザ媒質６７は、例
えば、前述したように図２のような吸収帯を持つＮｄ：
ＹＡＧとする。Here, the dichroic mirror 57 has wavelength characteristics as shown in FIG. 5, for example. Note that FIG. 5 is a wavelength characteristic diagram showing an embodiment of the dichroic mirror 57. Therefore, the dichroic mirror 57 multiplexes the output light from the polarization beam splitters 56 and 63 in the same manner as in FIG. 1, and outputs the combined output light (semiconductor laser 5
The output lights of 1, 52, 58, and 59) are condensed as one beam into the solid-state laser medium 67 via the beam shaping optical system 64, the condenser lens 65, and the laser mirror 66 to excite the solid-state laser medium 67. .. The solid-state laser medium 67 has, for example, Nd: having an absorption band as shown in FIG.
YAG.
【００２１】なお、励起光学系７１は、半導体レーザ５
１、５２、５８、５９と、コリメータ５３、５４、６
０、６１と、二分の一波長板５５、６２と、偏光ビーム
スプリッタ５６、６３と、ダイクロイックミラー５７
と、ビーム整形光学系６４と、集光レンズ６５とから構
成される。また、レーザ共振器７２は、高反射ミラー面
６９を有するレーザミラー６６と、固体レーザ媒質６７
と、出力ミラー面７０を有するレーザミラー６８とから
構成される。レーザ共振器７２の動作については、図１
の場合と同様であるので説明を省略する。The pumping optical system 71 is composed of the semiconductor laser 5
1, 52, 58, 59 and collimators 53, 54, 6
0 and 61, half-wave plates 55 and 62, polarization beam splitters 56 and 63, and dichroic mirror 57.
And a beam shaping optical system 64 and a condenser lens 65. The laser resonator 72 includes a laser mirror 66 having a highly reflective mirror surface 69 and a solid-state laser medium 67.
And a laser mirror 68 having an output mirror surface 70. The operation of the laser resonator 72 is shown in FIG.
The description is omitted because it is the same as the case.
【００２２】図４から判かるように、偏光ビームスプリ
ッタ５６は、２個の半導体レーザ５１、５２をＰＳ合波
し、偏光ビームスプリッタ６３は、２個の半導体レーザ
５８、５９をＰＳ合波している。従って、ダイクロイッ
クミラー５７は４個の半導体レーザ５１、５２：５８、
５９の出力光を合波することになり、図１の場合に比
べ、励起光パワーおよびパワー密度を一層上げることが
できる。As can be seen from FIG. 4, the polarization beam splitter 56 PS-multiplexes the two semiconductor lasers 51 and 52, and the polarization beam splitter 63 PS-multiplexes the two semiconductor lasers 58 and 59. ing. Therefore, the dichroic mirror 57 has four semiconductor lasers 51, 52:58,
Since the output light of 59 is multiplexed, the pumping light power and power density can be further increased as compared with the case of FIG.
【００２３】なお、励起光学系７１は上記のような固体
レーザ、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ発振用のほか、レー
ザ共振器７２内のＳＨＧ発生レーザへの応用も可能であ
る。The pumping optical system 71 can be applied not only to the above-mentioned solid-state laser, for example, Nd: YAG laser oscillation, but also to an SHG generating laser in the laser resonator 72.
【００２４】図６は、本発明による固体レーザの第３実
施例を示す構成図である。図６において、励起光学系１
０１は半導体レーザ（レーザダイオード）８１、８３、
８６、８９、９２と、これらの半導体レーザ８１、８
３、８６、８９、９２の出力光（それぞれ異なる波長）
をそれぞれ平行光束として出力するコリメータ８２、８
４、８７、９０、９３と、コリメータ８２、８４からの
半導体レーザ８１、８３の出力光を合波するダイクロイ
ックミラー８５と、ダイクロイックミラー８５からの合
波光とコリメータ８７からの半導体レーザ８６の出力光
を合波するダイクロイックミラー８８と、ダイクロイッ
クミラー８８からの合波光とコリメータ９０からの半導
体レーザ８９の出力光を合波するダイクロイックミラー
９１と、ダイクロイックミラー９１からの合波光とコリ
メータ９３からの半導体レーザ９２の出力光を合波する
ダイクロイックミラー９４と、ダイクロイックミラー９
４の合波光を集光させる色消し集光レンズ９５とから構
成される。FIG. 6 is a block diagram showing a third embodiment of the solid-state laser according to the present invention. In FIG. 6, the excitation optical system 1
01 is a semiconductor laser (laser diode) 81, 83,
86, 89, 92 and these semiconductor lasers 81, 8
Output light of 3, 86, 89, 92 (each with different wavelength)
Collimators 82 and 8 for outputting as parallel light beams, respectively.
4, 87, 90, 93, the dichroic mirror 85 for multiplexing the output light of the semiconductor lasers 81, 83 from the collimators 82, 84, the combined light from the dichroic mirror 85 and the output light of the semiconductor laser 86 from the collimator 87. A dichroic mirror 88, a dichroic mirror 91 for multiplexing the combined light from the dichroic mirror 88 and the output light of the semiconductor laser 89 from the collimator 90, a combined light from the dichroic mirror 91 and a semiconductor laser from the collimator 93. Dichroic mirror 94 that combines the output light of 92 and dichroic mirror 9
The achromatic condensing lens 95 that condenses the combined light of No. 4 in FIG.
【００２５】なお、ダイクロイックミラー９４の後段に
更にダイクロイックミラーとコリメタと半導体レーザの
組み合わせを必要に応じて必要な個数、同様に接続する
ことができるが、図示省略してある。但し、ダイクロイ
ックミラーによる波長分離可能な場合に限る。It is to be noted that a necessary number of combinations of a dichroic mirror, a collimator and a semiconductor laser can be similarly connected after the dichroic mirror 94, but they are not shown. However, it is limited to the case where the wavelength can be separated by the dichroic mirror.
【００２６】また、レーザ共振器１０２は、高反射ミラ
ー面９９を有するレーザミラー９６と、固体レーザ媒質
９７と、出力ミラー面１００を有するレーザミラー９８
とから構成される。The laser resonator 102 has a laser mirror 96 having a highly reflective mirror surface 99, a solid-state laser medium 97, and a laser mirror 98 having an output mirror surface 100.
Composed of and.
【００２７】次に動作について図７を用いて説明する。
なお、図７は、図６のダイクロイックミラーの一実施例
を示す波長特性図であって、鎖線イはダイクロイックミ
ラー８５の波長特性を示し、一点鎖線ロはダイクロイッ
クミラー８８の波長特性を示し、二点鎖線ハはダイクロ
イックミラー９１の波長特性を示し、三点鎖線ニはダイ
クロイックミラー９４の波長特性を示す。図７から分か
るように後段のダイクロイックミラーほど波長の広帯域
化が必要となる。Next, the operation will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a wavelength characteristic diagram showing an embodiment of the dichroic mirror of FIG. 6, in which the dotted line a shows the wavelength characteristic of the dichroic mirror 85, the alternate long and short dash line B shows the wavelength characteristic of the dichroic mirror 88, and The dotted chain line C shows the wavelength characteristic of the dichroic mirror 91, and the three-dot chain line D shows the wavelength characteristic of the dichroic mirror 94. As can be seen from FIG. 7, it is necessary to broaden the wavelength band for the later dichroic mirror.
【００２８】半導体レーザ８１は、出力光（波長８１０
ｎｍ）をコリメータ８２を介してダイクロイックミラー
８５へ出力する。また、半導体レーザ８３は、出力光
（波長７９５ｎｍ）をコリメータ８４を介してダイクロ
イックミラー８５へ出力する。ダイクロイックミラー８
５の波長特性は、図７の鎖線イで示されるから、ダイク
ロイックミラー８５はコリメータ８２からの半導体レー
ザ８１の出力光（波長８１０ｎｍ）を透過させ、コリメ
ータ８４からの半導体レーザ８３の出力光（波長７９５
ｎｍ）を反射させる。即ち、ダイクロイックミラー８５
は、半導体レーザ８１、８３の出力光を合波してダイク
ロイックミラー８８へ出力する。The semiconductor laser 81 outputs the output light (wavelength 810
(nm) is output to the dichroic mirror 85 via the collimator 82. Further, the semiconductor laser 83 outputs the output light (wavelength 795 nm) to the dichroic mirror 85 via the collimator 84. Dichroic mirror 8
Since the wavelength characteristic of No. 5 is shown by the chain line a in FIG. 7, the dichroic mirror 85 transmits the output light (wavelength 810 nm) of the semiconductor laser 81 from the collimator 82 and the output light (wavelength of the semiconductor laser 83 from the collimator 84 795
nm) is reflected. That is, the dichroic mirror 85
Outputs the output lights of the semiconductor lasers 81 and 83 to the dichroic mirror 88 after combining them.
【００２９】ダイクロイックミラー８８の波長特性は図
７の一点鎖線ロで示されるから、ダイクロイックミラー
８８は、ダイクロイックミラー８５からの合波光（半導
体レーザ８１、８３の出力光）を透過させ、コリメータ
８７からの半導体レーザ８６の出力光（波長７６０ｎ
ｍ）を反射させる。即ち、ダイクロイックミラー８８
は、半導体レーザ８１、８３、８６の出力光を合波して
ダイクロイックミラー９１に出力する。Since the wavelength characteristic of the dichroic mirror 88 is shown by the alternate long and short dash line B in FIG. 7, the dichroic mirror 88 allows the combined light from the dichroic mirror 85 (the output light of the semiconductor lasers 81 and 83) to pass therethrough, and from the collimator 87. Output light of semiconductor laser 86 (wavelength 760n
m) is reflected. That is, the dichroic mirror 88
Outputs the light output from the semiconductor lasers 81, 83, 86 to the dichroic mirror 91.
【００３０】ダイクロイックミラー９１の波長特性は図
７の二点鎖線ハで示されるから、ダイクロイックミラー
９１は、ダイクロイックミラー８８からの合波光（半導
体レーザ８１、８３、８６の出力光）を透過させ、コリ
メータ９０からの半導体レーザ８９の出力光（波長７３
０ｎｍ）を反射させる。即ち、ダイクロイックミラー９
１は、半導体レーザ８１、８３、８６、８９の出力光を
合波してダイクロイックミラー９４に出力する。Since the wavelength characteristic of the dichroic mirror 91 is shown by the chain double-dashed line C in FIG. 7, the dichroic mirror 91 transmits the combined light from the dichroic mirror 88 (output light of the semiconductor lasers 81, 83, 86), Output light of the semiconductor laser 89 from the collimator 90 (wavelength 73
0 nm) is reflected. That is, the dichroic mirror 9
1 multiplexes the output lights of the semiconductor lasers 81, 83, 86, 89 and outputs them to the dichroic mirror 94.
【００３１】ダイクロイックミラー９４の波長特性は図
７の三点鎖線ニで示されるから、ダイクロイックミラー
９４は、ダイクロイックミラー９１からの合波光（半導
体レーザ８１、８３、８６、８９の出力光）を透過さ
せ、コリメータ９３からの半導体レーザ９２の出力光
（波長６８０ｎｍ）を反射させる。即ち、ダイクロイッ
クミラー９４は、半導体レーザ８１、８３、８６、８
９、９２の出力光を合波し、その合波した励起光を１つ
の光束として色消し集光レンズ９５へ出力する。Since the wavelength characteristic of the dichroic mirror 94 is shown by the three-dot chain line d in FIG. 7, the dichroic mirror 94 transmits the combined light (output light of the semiconductor lasers 81, 83, 86, 89) from the dichroic mirror 91. Then, the output light (wavelength 680 nm) of the semiconductor laser 92 from the collimator 93 is reflected. That is, the dichroic mirror 94 includes the semiconductor lasers 81, 83, 86, 8
The output lights of 9 and 92 are combined, and the combined excitation light is output as a light flux to the achromatic condenser lens 95.
【００３２】色消し集光レンズ９５は、合波した励起光
をレーザミラー９６を介して固体レーザ媒質９７内に集
光させ固体レーザ９７を励起させる。なお、レーザ共振
器１０２内の動作については、図１の場合と同様であ
る。The achromatic condensing lens 95 condenses the combined excitation light into the solid laser medium 97 via the laser mirror 96 and excites the solid laser 97. The operation inside the laser resonator 102 is the same as in the case of FIG.
【００３３】図６の励起光学系１０１においては、ダイ
クロイックミラー８５、８８、９１、９４を多段構成と
することにより、合波した半導体レーザ８１、８３、８
６、８９、９２の出力光を励起光とするので、励起光パ
ワーを飛躍的に上昇させることができる。In the pumping optical system 101 shown in FIG. 6, the dichroic mirrors 85, 88, 91 and 94 have a multi-stage structure so that the multiplexed semiconductor lasers 81, 83 and 8 can be obtained.
Since the output lights of 6, 89, and 92 are used as the excitation light, the excitation light power can be dramatically increased.
【００３４】特に、半導体レーザの短波長化とダイクロ
イックミラーの波長分離特性の向上により、図６の固体
レーザ媒質９７が、例えば図２のような吸収帯を持つＮ
ｄ：ＹＡＧの場合、多数の吸収線を別々の半導体レーザ
８１、８３、８６、８９、９２からの出力光により同時
に励起することができる。この場合、例えば、同じ７５
０ｎｍ帯の７３０ｎｍと７６０ｎｍ、同じ８１０ｎｍ帯
の７９５ｎｍと８１０ｎｍといった如く、同じ吸収帯の
広がりの中で、各吸収線を同時に励起させることができ
る。これにより、固体レーザ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザ）出
力を増加させることができる。Particularly, due to the shortening of the wavelength of the semiconductor laser and the improvement of the wavelength separation characteristic of the dichroic mirror, the solid-state laser medium 97 of FIG. 6 has an absorption band as shown in FIG.
In the case of d: YAG, a large number of absorption lines can be excited simultaneously by the output light from different semiconductor lasers 81, 83, 86, 89, 92. In this case, for example, the same 75
Each absorption line can be excited at the same time within the same broadening of the absorption band, such as 730 nm and 760 nm in the 0 nm band and 795 nm and 810 nm in the same 810 nm band. Thereby, the output of the solid-state laser (Nd: YAG laser) can be increased.
【００３５】図６では、色消し集光レンズ９５を用いて
いるのは、次の理由による。即ち、ダイクロイックミラ
ー９４の出力である合波光は、半導体レーザ８１、８
３、８６、８９、９２の異なる各波長の光を合波したも
のであるから、この合波光を単なる集光レンズで集光す
ると、波長の違いにより色収差が発生し、集光スポット
が大きくなったり、集光位置が変わる。この集光位置の
移動は、コリメータ８２８４、８７、９０、９３の移動
によって対応することができる。しかし、集光レンズの
集光性能の劣化（波面収差の増大）を防ぐには、集光レ
ンズを広帯域の波長に対する色消しレンズとして対応す
る必要がある。そこで、単なる集光レンズとせずに、色
消し集光レンズ９５とした。In FIG. 6, the achromatic condenser lens 95 is used for the following reason. That is, the combined light output from the dichroic mirror 94 is the semiconductor lasers 81 and 8
Since light of different wavelengths of 3, 86, 89, and 92 is combined, if the combined light is condensed by a simple condenser lens, chromatic aberration occurs due to the difference in wavelength and the condensed spot becomes large. Or the focus position changes. This movement of the focus position can be dealt with by movement of the collimators 8284, 87, 90, 93. However, in order to prevent deterioration of the condensing performance of the condensing lens (increase of wavefront aberration), it is necessary to deal with the condensing lens as an achromatic lens for wavelengths in a wide band. Therefore, an achromatic condenser lens 95 is used instead of a simple condenser lens.
【００３６】また、固体レーザ媒質９７として、Ｎｄ：
ＹＬＦのように非等方的な固体レーザ材料で、励起光の
偏光により吸収波長が若干異なるものを用いる場合や、
更にこの吸収波長の偏光依存性が大きいものを用いる場
合には、多数のダイクロイックミラーを図６のように接
続するなどして多数の半導体レーザの異なる波長（偏光
による吸収波長と同じ波長）の出力光を合波するように
して偏光による吸収波長に対処することができる。As the solid-state laser medium 97, Nd:
When using an anisotropic solid-state laser material such as YLF, which has a slightly different absorption wavelength depending on the polarization of the excitation light,
Further, in the case of using one having a large polarization dependency of the absorption wavelength, a plurality of dichroic mirrors are connected as shown in FIG. 6 to output the different wavelengths of the semiconductor lasers (the same wavelength as the absorption wavelength due to the polarization). It is possible to deal with the absorption wavelength due to the polarization by multiplexing the light.
【００３７】図８は、本発明による固体レーザの第４の
実施例を示す構成図である。図８において、１１１乃至
１１３は、固体レーザ媒質１２１を励起させるための半
導体レーザ（レーザダイオード）であって、半導体レー
ザ１１１乃至１１３はそれぞれ異なる波長の、固体レー
ザ媒質１２１の励起光を出力するものである。FIG. 8 is a block diagram showing a fourth embodiment of the solid-state laser according to the present invention. In FIG. 8, 111 to 113 are semiconductor lasers (laser diodes) for exciting the solid-state laser medium 121, and the semiconductor lasers 111 to 113 output pumping light of the solid-state laser medium 121 having different wavelengths. Is.
【００３８】ここで、半導体レーザ１１１乃至１１３の
うち、半導体レーザ１１１の出力光の波長は最も長く、
半導体レーザ１１３の出力光の波長は最も短くなるよう
に設定される。また、半導体レーザ１１１乃至１１３か
らの励起光の波長は、固体レーザ媒質１２１の吸収線の
波長に対応させてある。また、半導体レーザ１１１乃至
１１３の出力光の波長は、近接する波長であれば、同一
波長帯でも異なる波長帯でもよい。ここでは、３つの半
導体レーザ１１１乃至１１３の場合を示したが、物理的
にスペースがあれば、多数の半導体レーザを設けてもよ
い。また、特に半導体レーザ１１１乃至１１３からの広
帯域に亘る波長の光でもよいように、後述するコリメー
タ１１４乃至１１６や集光レンズ１１９により色収差の
補正を行なっている。Here, of the semiconductor lasers 111 to 113, the wavelength of the output light of the semiconductor laser 111 is the longest,
The wavelength of the output light of the semiconductor laser 113 is set to be the shortest. The wavelength of the excitation light from the semiconductor lasers 111 to 113 corresponds to the wavelength of the absorption line of the solid laser medium 121. The wavelengths of the output lights of the semiconductor lasers 111 to 113 may be the same wavelength band or different wavelength bands as long as the wavelengths are close to each other. Although three semiconductor lasers 111 to 113 are shown here, a large number of semiconductor lasers may be provided if there is a physical space. In addition, chromatic aberration is corrected by collimators 114 to 116 and a condenser lens 119, which will be described later, so that light having a wavelength over a wide band from the semiconductor lasers 111 to 113 may be used.
【００３９】コリメータ１１４至１１６は、半導体レー
ザ１１１乃至１１３からの光を平行光束にするものであ
る。ただし、コリメータ１１４乃至１１６は、半導体レ
ーザ１１１乃至１１３からの広帯域に亘る波長の光でも
結像系全体として収差を最小化できるように、集光レン
ズ１１９単独で予想される色収差の全部又は一部（ここ
では、全部）を補正できるように構成してある。Collimators 114 to 116 are for collimating the light beams from the semiconductor lasers 111 to 113. However, the collimators 114 to 116 all or part of the chromatic aberration expected by the condensing lens 119 alone so that the aberrations of the entire imaging system can be minimized even with the light of the wavelengths from the semiconductor lasers 111 to 113 over a wide band. It is configured so that (here, all) can be corrected.
【００４０】１１７は、コリメータ１１４乃至１１６か
らの光を合波して集光レンズ１１９に出射するプリズム
である。プリズム１１７の代わりにそのほかの分散利用
部品を用いてもよい。プリズム１１７の入射面１１８に
は反射防止膜がコートされている。Reference numeral 117 is a prism that combines the lights from the collimators 114 to 116 and outputs the combined lights to the condenser lens 119. Instead of the prism 117, other distributed use components may be used. The incident surface 118 of the prism 117 is coated with an antireflection film.
【００４１】なお、プリズム１１７は、入射面１１８に
反射防止膜がコートされ、かつ内部で光の吸収がないこ
とが望ましい。しかし、各コリメータ１１４乃至１１６
からプリズム１１７を通過する光束の反射しうる面は、
プリズム１１７の入射面１１８、後面１２７と、集光レ
ンズ１１９およびレーザ共振器１２６の固体レーザ媒質
１２１に至る経路であり、ダイクロイックミラーを多段
構成する図６の場合に比べ反射面数および透過体の数が
少なくて済む。従って、プリズム１１７自体の透過性能
に多少欠点があっても、プリズム１１７の材料を適宜選
ぶことにより全体の透過率を容易に高くすることができ
る。It is desirable that the incident surface 118 of the prism 117 is coated with an antireflection film and that light is not absorbed inside. However, each collimator 114 to 116
The surface from which the light flux passing through the prism 117 can be reflected is
It is a path to the incident surface 118 and the rear surface 127 of the prism 117, the condenser lens 119 and the solid-state laser medium 121 of the laser resonator 126, and the number of reflection surfaces and the number of transmissive bodies are different from those in the case of FIG. 6 in which the dichroic mirror is configured in multiple stages. The number is small. Therefore, even if the transmission performance of the prism 117 itself has some drawbacks, the overall transmittance can be easily increased by appropriately selecting the material of the prism 117.
【００４２】集光レンズ１１９は、プリズム１１７から
の光を、レーザミラー１２０を介して固体レーザ媒質１
２１内に集光させるものである。プリズム１１７で合波
される光の波長帯域が狭い場合は、集光レンズ１１９の
集光性能の劣化を防ぐべく集光レンズ１１９を色消しに
する。また、プリズム１１７で合波される光の波長帯域
が広い場合は、集光レンズ１１９単独で補正しうる色収
差には限度があるので、ここでは半導体レーザ１１１乃
至１１３からの出力光の波長のうち、いくつかの波長に
対しては集光レンズ１１９を低収差に構成し、残りの波
長に対してはコリメータ１１４乃至１１６を集光レンズ
１１９で予想される色収差を補正するように構成する。The condenser lens 119 passes the light from the prism 117 through the laser mirror 120 to the solid-state laser medium 1.
The light is condensed within 21. When the wavelength band of the light combined by the prism 117 is narrow, the condenser lens 119 is achromatic to prevent deterioration of the condenser performance of the condenser lens 119. Further, when the wavelength band of the light combined by the prism 117 is wide, there is a limit to the chromatic aberration that can be corrected by the condenser lens 119 alone, so here, among the wavelengths of the output light from the semiconductor lasers 111 to 113, The condensing lens 119 is configured to have a low aberration for some wavelengths, and the collimators 114 to 116 are configured to correct the chromatic aberration expected in the condensing lens 119 for the remaining wavelengths.
【００４３】ここに、半導体レーザ１１１乃至１１３と
コリメータ１１４乃至１１６とプリズム１１７と集光レ
ンズ１１９は、励起光学系１２３を構成する。Here, the semiconductor lasers 111 to 113, the collimators 114 to 116, the prism 117, and the condenser lens 119 form an excitation optical system 123.
【００４４】レーザミラー１２０の凹面１２４側はレー
ザミラー面となっており、レーザミラー１２２の平面１
２５側はレーザミラー面となっている。固体レーザ媒質
１２１で励起された光は、レーザミラー１２２の平面１
２５側のレーザミラー面で反射され、更にレーザミラー
１２０の凹面１２４側のレーザミラー面で反射されて固
体レーザ媒質１２１内に収束し、これにより励起された
更に高いエネルギーの光は、レーザミラ１２２の平面１
２５側のレーザミラー面で反射され、更にレーザミラー
１２０の凹面１２４側のレーザミラー面で反射され固体
レーザ媒質１２１を励起する。このような動作（ポンピ
ング動作）を繰り返すことで、高出力のレーザ光をレー
ザミラー１２２を介して出力するようになっている。こ
こに、レーザミラー１２０、１２２と固体レーザ媒質１
２１は、レーザ共振器１２６を構成する。The concave surface 124 side of the laser mirror 120 is a laser mirror surface, and the plane 1 of the laser mirror 122 is
The 25 side is a laser mirror surface. The light excited by the solid-state laser medium 121 is reflected by the plane 1 of the laser mirror 122.
The light having a higher energy reflected by the laser mirror surface on the side of 25, further reflected by the laser mirror surface on the side of the concave surface 124 of the laser mirror 120 and converged in the solid laser medium 121, the light of higher energy excited by the laser mirror 122. Plane 1
The solid-state laser medium 121 is excited by being reflected by the laser mirror surface on the 25 side and further reflected by the laser mirror surface on the concave surface 124 side of the laser mirror 120. By repeating such an operation (pumping operation), a high-power laser beam is output via the laser mirror 122. Here, the laser mirrors 120 and 122 and the solid-state laser medium 1 are provided.
21 constitutes a laser resonator 126.
【００４５】以上のように構成すると、半導体レーザ１
１１乃至１１３からの、固体レーザ媒質１２１の励起光
をコリメータ１１４乃至１１６を介してプリズム１１７
で合波し、その合波した光束を更に集光レンズ１１９で
レーザ共振器１２６の固体レーザ媒質１２１内の発振領
域内に集光させ（絞り込み）、ポンピング動作を行ない
横モード制御性がよく効率の高いレーザ発振を行なう。With the above configuration, the semiconductor laser 1
The excitation light of the solid-state laser medium 121 from 11 to 113 is passed through the collimators 114 to 116 to the prism 117.
, And the combined light flux is further condensed by the condenser lens 119 into the oscillation region of the solid-state laser medium 121 of the laser resonator 126 (narrowing down), and the pumping operation is performed to achieve good transverse mode controllability and efficiency. Laser oscillation of high.
【００４６】このようにすると、プリズム１１７で合波
される光の波長帯域が広い場合でも、励起光学系１２
３、従って集光レンズ１１９の集光性能の劣化を防止で
きる。また、コリメータ１１４乃至１１６で、集光レン
ズ１１９単独で予想される色収差の全部を補正する構成
としたので、半導体レーザ１１１乃至１１３からの光の
広帯域に亘る多数の波長に対しても、結像系全体として
の収差を最小化することができ、励起光を固体レーザ媒
質１２１内に高い光密度で集光させることができる。ま
た、プリズム１１７で多波長合波による場合、固体レー
ザ媒質１２１の複数のレーザ吸収線を同時に励起させる
ことができ、高密度性を生かすことができる。これによ
り、高出力のレーザ光を取出すことができる。In this way, even if the wavelength band of the light combined by the prism 117 is wide, the excitation optical system 12
Therefore, deterioration of the light collecting performance of the light collecting lens 119 can be prevented. Further, since the collimators 114 to 116 are configured to correct all the chromatic aberrations expected by the condenser lens 119 alone, the light from the semiconductor lasers 111 to 113 can be imaged even over a large number of wavelengths in a wide band. The aberration of the entire system can be minimized, and the excitation light can be condensed in the solid-state laser medium 121 with high light density. In addition, when multi-wavelength multiplexing is performed by the prism 117, a plurality of laser absorption lines of the solid-state laser medium 121 can be excited at the same time, and high density can be utilized. This makes it possible to extract high-power laser light.
【００４７】また、１個のプリズム１１７で３個の半導
体レーザ１１１乃至１１３に限らず多数の半導体レーザ
の波長の異なる励起光を一度に合波することで、プリズ
ム１１７を１つの励起光源として用いることができ、多
数のダイクロイックミラーを用いる場合（図６）に比べ
部品点数が少なくて済み透過率の低下を防止できる。Further, the prism 117 is used as one pumping light source by combining pumping lights of different wavelengths of not only the three semiconductor lasers 111 to 113 but also a large number of semiconductor lasers at one time with one prism 117. Therefore, the number of parts is smaller than that in the case of using a large number of dichroic mirrors (FIG. 6), and the reduction of the transmittance can be prevented.
【００４８】次にプリズム１１７によるビーム整形につ
いて図９を用いて説明する。なお、図９は図８のプリズ
ム１１７によるビーム整形の説明図である。図９（Ａ）
はプリズム１１７部分の側面図、図９（Ｂ）はプリズム
１１７部分の平面図である。Next, the beam shaping by the prism 117 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram of beam shaping by the prism 117 of FIG. FIG. 9 (A)
Is a side view of the prism 117 portion, and FIG. 9B is a plan view of the prism 117 portion.
【００４９】一般にビームがプリズム１１７を通過する
ことで、ビームの縦横比が変わる。このため、半導体レ
ーザ１１１乃至１１３のようなもともとビーム強度の縦
横比率の異なる励起用光源では、図９に示すごとくプリ
ズム１１７に入るビームの入射角θ1 と出射角θ2 を変
えてやることで、そのビームの縦横比を適当な方向に変
えることができる。ここに、図９（Ａ）の面内で、ビー
ム幅ｗv は、θ1 ＞θ2 では増加し、θ1 ＜θ2 では減
少する。従って、、２方向のビーム幅が、ｗH＞ｗV
（ｗH ：水平方向のビーム幅、ｗV ：垂直方向のビーム
幅）なるビームにおいて、θ1 ＞θ2 として、図９
（Ａ）のようにプリズム１１７を通過させれば、ｗv が
増加し、ｗv ／ｗH は、プリズム１１７に入射する前よ
りも１に近づけることができ、集光性能をよくすること
が可能である。Generally, when the beam passes through the prism 117, the aspect ratio of the beam changes. For this reason, in the case of the excitation light sources such as the semiconductor lasers 111 to 113 which originally have different aspect ratios of the beam intensity, the incident angle θ 1 and the emission angle θ 2 of the beam entering the prism 117 are changed as shown in FIG. , The aspect ratio of the beam can be changed in an appropriate direction. Here, in the plane of FIG. 9A, the beam width w v increases when θ 1 > θ 2 and decreases when θ 1 <θ 2 . Therefore, the beam width in two directions is w H > w V
In the beam (w H : horizontal beam width, w V : vertical beam width), θ 1 > θ 2 and FIG.
As shown in (A), when passing through the prism 117, w v increases, and w v / w H can be closer to 1 than before it enters the prism 117, which improves the light collecting performance. It is possible.
【００５０】本発明は、本実施例に限定されることな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の応用および
変形が考えられる。例えば、図１、図４、図６、図８の
集光レンズ３７、６５、色消し集光レンズ９５ 、プリ
ズム１１７の各出力を図１１の如く光ファイバに通し
（必要に応じ更に集光レンズより）レーザ共振器４４、
７２、１０２、１２６へ出力するようにしてもよい。The present invention is not limited to this embodiment, and various applications and modifications are conceivable without departing from the gist of the present invention. For example, the respective outputs of the condenser lenses 37 and 65, the achromatic condenser lens 95, and the prism 117 of FIGS. 1, 4, 6, and 8 are passed through an optical fiber as shown in FIG. Laser cavity 44,
You may make it output to 72, 102, 126.
【００５１】[0051]
【発明の効果】上述したように本発明によれば、次のよ
うな効果が得られる。 （１）ダイクロイックミラーやプリズムを用いて、多数
の励起用光源からの出力光を合波して励起光を１つの光
束とすることで、固体レーザ又はそれを基にしたＳＨＧ
グリーンレーザの励起光パワーおよびパワー密度を従来
に比べ極めて高くすることができ、高出力のレーザ光を
取出すことができる。 （２）固体レーザの吸収波長やその偏光依存性に合わせ
た多数の励起用光源の出力光をダイクロイックミラーや
プリズムを用いて合波できるので、励起光パワーおよび
パワー密度を従来に比べ極めて高くすることができ、し
かも異なる波長の吸収線を同時に励起することができ高
出力のレーザ光を取出すことができる。 （３）プリズムの場合は１個で、ダイクロイックミラー
に比べ、多数の励起用光源の出力光を合波できると共
に、透過体数が少なくて済むことより透過率の減少が極
めて少ない。 （４）従来のように励起用光源の端面破壊や熱問題を起
こさずに多数の励起用光源を用いることができ、しかも
レーザ共振器へ励起光を集光させるための集光レンズを
大型化せずに済む。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) A solid-state laser or an SHG based on the solid-state laser by using a dichroic mirror or a prism to combine the output lights from a large number of pumping light sources into a single light beam.
The excitation light power and power density of the green laser can be made extremely higher than in the conventional case, and high-power laser light can be extracted. (2) Since the output light of a large number of pumping light sources according to the absorption wavelength of the solid-state laser and its polarization dependence can be combined using a dichroic mirror or prism, the pumping light power and power density can be made extremely higher than in the past. In addition, absorption lines of different wavelengths can be excited at the same time, and high-power laser light can be extracted. (3) The number of prisms is one, and compared with a dichroic mirror, output lights of a large number of excitation light sources can be combined, and the decrease in transmittance is extremely small because the number of transmitters is small. (4) A large number of pumping light sources can be used without causing the end face destruction and heat problems of the pumping light source as in the conventional case, and the condenser lens for focusing the pumping light on the laser resonator is enlarged. You don't have to.
【図１】本発明による固体レーザの第１実施例を示す構
成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a solid-state laser according to the present invention.
【図２】図１の固体レーザ媒質３９の励起スペクトルの
一実施例を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing an example of an excitation spectrum of the solid-state laser medium 39 of FIG.
【図３】図１のダイクロイックミラー３５の一実施例を
示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing an embodiment of the dichroic mirror 35 shown in FIG.
【図４】本発明による固体レーザの第２実施例を示す構
成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the solid-state laser according to the present invention.
【図５】図４のダイクロイックミラー５７の一実施例を
示す波長特性図である。5 is a wavelength characteristic diagram showing an embodiment of the dichroic mirror 57 of FIG.
【図６】本発明による固体レーザの第３実施例を示す構
成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a third embodiment of the solid-state laser according to the present invention.
【図７】図６の各ダイクロイックミラーの一実施例を示
す波長特性図である。7 is a wavelength characteristic diagram showing an example of each dichroic mirror in FIG.
【図８】本発明による固体レーザの第４の実施例を示す
構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the solid-state laser according to the present invention.
【図９】図８のプリズム１１７によるビーム整形の説明
図である。9 is an explanatory diagram of beam shaping by the prism 117 of FIG.
【図１０】従来の固体レーザの一例を示す構成図であ
る。FIG. 10 is a configuration diagram showing an example of a conventional solid-state laser.
【図１１】従来の固体レーザの他の例を示す構成図であ
る。FIG. 11 is a configuration diagram showing another example of a conventional solid-state laser.
３１、３２、５１、５２、５８、５９ 半導体レーザ ３５、５７、８５、８８、９１、９４ ダイクロイック
ミラー ４３、７１、１０１、１２３ 励起光学系 ４４、７２、１０２、１２６ レーザ共振器 ８１、８３、８６、８９、９２、１１１、１１２、１１
３ 半導体レーザ １１７ プリズム31, 32, 51, 52, 58, 59 Semiconductor laser 35, 57, 85, 88, 91, 94 Dichroic mirror 43, 71, 101, 123 Excitation optical system 44, 72, 102, 126 Laser resonator 81, 83, 86, 89, 92, 111, 112, 11
3 Semiconductor laser 117 Prism
Claims (2)
源からの出力光を合波して励起光を１つの光束として出
力する合波手段とを有する励起光学系と、前記励起光学
系からの励起光によってレーザ共振を起こさせ高出力レ
ーザ光を発するレーザ共振器とを有する固体レーザにお
いて、 前記合波手段として、ダイクロイックミラーを用いてな
ることを特徴とする固体レーザ。1. An excitation optical system having a plurality of excitation light sources and a combining means for combining output lights from the plurality of excitation light sources and outputting the excitation light as one light flux, and the excitation optical system. A solid-state laser having a laser resonator that emits high-power laser light by causing laser resonance with excitation light from the solid-state laser, wherein a dichroic mirror is used as the combining unit.
源からの出力光を合波して励起光を１つの光束として出
力する合波手段とを有する励起光学系と、前記励起光学
系からの励起光によってレーザ共振を起こさせ高出力レ
ーザ光を発するレーザ共振器とを有する固体レーザにお
いて、 前記合波手段として、プリズムを用いてなることを特徴
とする固体レーザ。2. An excitation optical system having a plurality of excitation light sources and a combining means for combining the output light from the plurality of excitation light sources and outputting the excitation light as one light flux, and the excitation optical system. A solid-state laser having a laser resonator that emits high-power laser light by causing laser resonance by pumping light from the solid-state laser, wherein a prism is used as the combining unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33011491A JPH05145150A (en) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | Solid state laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33011491A JPH05145150A (en) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | Solid state laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05145150A true JPH05145150A (en) | 1993-06-11 |
Family
ID=18228957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33011491A Pending JPH05145150A (en) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | Solid state laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05145150A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1991
- 1991-11-19 JP JP33011491A patent/JPH05145150A/en active Pending
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