JPH06283794A - レーザーダイオードポンピング固体レーザー - Google Patents
レーザーダイオードポンピング固体レーザーInfo
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- JPH06283794A JPH06283794A JP5066510A JP6651093A JPH06283794A JP H06283794 A JPH06283794 A JP H06283794A JP 5066510 A JP5066510 A JP 5066510A JP 6651093 A JP6651093 A JP 6651093A JP H06283794 A JPH06283794 A JP H06283794A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
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- H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3544—Particular phase matching techniques
- G02F1/3548—Quasi phase matching [QPM], e.g. using a periodic domain inverted structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/094038—End pumping
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体レーザー媒質を半導体レーザーでポンピ
ングして得られたレーザービームを、非線形光学材料の
結晶に入射させて波長変換するレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーにおいて、高出力の波長変換波を得
る。 【構成】 非線形光学材料であるKN結晶15の波長変換
に利用される非線形光学定数をdIJ(I,J=1,2,
3)、Jに対応するKN結晶15の屈折率楕円体の主軸を
αとしたとき、半導体レーザー11から発せられるポンピ
ング光としてのレーザービーム10の直線偏光の向き(矢
印R方向)を、ポンピング光の入射方向から見て主軸α
(X軸およびY軸)と揃う向きに設定する。
ングして得られたレーザービームを、非線形光学材料の
結晶に入射させて波長変換するレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーにおいて、高出力の波長変換波を得
る。 【構成】 非線形光学材料であるKN結晶15の波長変換
に利用される非線形光学定数をdIJ(I,J=1,2,
3)、Jに対応するKN結晶15の屈折率楕円体の主軸を
αとしたとき、半導体レーザー11から発せられるポンピ
ング光としてのレーザービーム10の直線偏光の向き(矢
印R方向)を、ポンピング光の入射方向から見て主軸α
(X軸およびY軸)と揃う向きに設定する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体レーザー媒質を半
導体レーザー(レーザーダイオード)によってポンピン
グするレーザーダイオードポンピング固体レーザーに関
し、特に詳細には、固体レーザービームを非線形光学材
料の結晶に入射させて短波長化するようにしたレーザー
ダイオードポンピング固体レーザーに関するものであ
る。
導体レーザー(レーザーダイオード)によってポンピン
グするレーザーダイオードポンピング固体レーザーに関
し、特に詳細には、固体レーザービームを非線形光学材
料の結晶に入射させて短波長化するようにしたレーザー
ダイオードポンピング固体レーザーに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】例えば特開昭62-189783 号公報に示され
るように、ネオジウム等の希土類が添加された固体レー
ザー媒質を半導体レーザー(レーザーダイオード)によ
ってポンピングするレーザーダイオードポンピング固体
レーザーが公知となっている。この種のレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザーにおいては、より短波長の
レーザー光を得るために、例えば特開平4-318988号公報
に示されるように、固体レーザービームを非線形光学材
料の結晶に通して第2高調波等に波長変換することも広
く行なわれている。
るように、ネオジウム等の希土類が添加された固体レー
ザー媒質を半導体レーザー(レーザーダイオード)によ
ってポンピングするレーザーダイオードポンピング固体
レーザーが公知となっている。この種のレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザーにおいては、より短波長の
レーザー光を得るために、例えば特開平4-318988号公報
に示されるように、固体レーザービームを非線形光学材
料の結晶に通して第2高調波等に波長変換することも広
く行なわれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような波長変換機
能を備えた従来のレーザーダイオードポンピング固体レ
ーザーにおいては、十分に高出力の波長変換波が得られ
るとは言い難く、波長変換波のさらなる出力向上が望ま
れている。そこで本発明は、高出力の波長変換波が得ら
れるレーザーダイオードポンピング固体レーザーを提供
することを目的とするものである。
能を備えた従来のレーザーダイオードポンピング固体レ
ーザーにおいては、十分に高出力の波長変換波が得られ
るとは言い難く、波長変換波のさらなる出力向上が望ま
れている。そこで本発明は、高出力の波長変換波が得ら
れるレーザーダイオードポンピング固体レーザーを提供
することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーは、前述したように固
体レーザー媒質を半導体レーザーでポンピングして得ら
れた固体レーザービームを、非線形光学材料の結晶に入
射させて波長変換するレーザーダイオードポンピング固
体レーザーにおいて、非線形光学材料の結晶の波長変換
に利用される非線形光学定数をdIJ(I,J=1,2,
3)、Jに対応する非線形光学材料の光学軸をαとした
とき、半導体レーザーから発せられるポンピング光とし
てのレーザービームの直線偏光の向きが、ポンピング光
の入射方向から見て上記光学軸αと揃う向きに設定され
ていることを特徴とするものである。
イオードポンピング固体レーザーは、前述したように固
体レーザー媒質を半導体レーザーでポンピングして得ら
れた固体レーザービームを、非線形光学材料の結晶に入
射させて波長変換するレーザーダイオードポンピング固
体レーザーにおいて、非線形光学材料の結晶の波長変換
に利用される非線形光学定数をdIJ(I,J=1,2,
3)、Jに対応する非線形光学材料の光学軸をαとした
とき、半導体レーザーから発せられるポンピング光とし
てのレーザービームの直線偏光の向きが、ポンピング光
の入射方向から見て上記光学軸αと揃う向きに設定され
ていることを特徴とするものである。
【0005】ここで、上記Jに対応する非線形光学材料
の光学軸αについて詳しく説明する。図5の(1) に示す
ような非線形光学材料の結晶1を考え、またその非線形
光学定数d33が波長変換に利用されると仮定する。I,
Jの数字は、従来からこの分野で慣用されている通り、
それぞれがX、YあるいはZ軸に対応し、1がX軸、2
がY軸、3がZ軸を示している。そして非線形光学定数
dIJは、J方向に直線偏光した基本波を入射させてI方
向に直線偏光した波長変換波が取り出せる非線形光学定
数であり、例えば上記のd33はI=J=3で、図示のよ
うにZ軸方向に直線偏光した基本波2(その直線偏光の
向きを矢印Pで示す)を結晶1に入射させて、Z軸方向
に直線偏光した波長変換波3(その直線偏光の向きを矢
印Qで示す)が取り出せる非線形光学定数である。
の光学軸αについて詳しく説明する。図5の(1) に示す
ような非線形光学材料の結晶1を考え、またその非線形
光学定数d33が波長変換に利用されると仮定する。I,
Jの数字は、従来からこの分野で慣用されている通り、
それぞれがX、YあるいはZ軸に対応し、1がX軸、2
がY軸、3がZ軸を示している。そして非線形光学定数
dIJは、J方向に直線偏光した基本波を入射させてI方
向に直線偏光した波長変換波が取り出せる非線形光学定
数であり、例えば上記のd33はI=J=3で、図示のよ
うにZ軸方向に直線偏光した基本波2(その直線偏光の
向きを矢印Pで示す)を結晶1に入射させて、Z軸方向
に直線偏光した波長変換波3(その直線偏光の向きを矢
印Qで示す)が取り出せる非線形光学定数である。
【0006】つまりこの場合、Jに対応する非線形光学
材料の光学軸αはZ軸であり、固体レーザー媒質4に入
射するポンピング光5の入射方向から見て光学軸αと揃
う向きは、図中の矢印R方向である。本発明では、この
矢印R方向にポンピング光5の直線偏光の向きを設定す
るものである。
材料の光学軸αはZ軸であり、固体レーザー媒質4に入
射するポンピング光5の入射方向から見て光学軸αと揃
う向きは、図中の矢印R方向である。本発明では、この
矢印R方向にポンピング光5の直線偏光の向きを設定す
るものである。
【0007】一方、2つの非線形光学定数が波長変換に
利用されることもあり、それを図5の(2) に示す。ここ
では非線形光学定数d31およびd32が利用されるものと
仮定する。この場合基本波2は、矢印Pで示すその直線
偏光の向きが、X軸およびY軸方向の成分を有するよう
にして非線形光学材料の結晶1に入射せしめられ、Z軸
方向に直線偏光した波長変換波3が出射することにな
る。
利用されることもあり、それを図5の(2) に示す。ここ
では非線形光学定数d31およびd32が利用されるものと
仮定する。この場合基本波2は、矢印Pで示すその直線
偏光の向きが、X軸およびY軸方向の成分を有するよう
にして非線形光学材料の結晶1に入射せしめられ、Z軸
方向に直線偏光した波長変換波3が出射することにな
る。
【0008】つまりこの場合は、J=1および2である
から、Jに対応する非線形光学材料の光学軸αはX軸お
よびY軸となり、固体レーザー媒質4に入射するポンピ
ング光5の入射方向から見て光学軸αと揃う向きは、図
中の矢印R方向となる。
から、Jに対応する非線形光学材料の光学軸αはX軸お
よびY軸となり、固体レーザー媒質4に入射するポンピ
ング光5の入射方向から見て光学軸αと揃う向きは、図
中の矢印R方向となる。
【0009】
【作用および発明の効果】従来は、レーザーダイオード
ポンピング固体レーザーにおいて波長変換を行なう場
合、ポンピング光の直線偏光の向きは波長変換波出力に
関わるものではないと考えられ、したがって、この直線
偏光の向きを波長変換波の出力向上を図って所定方向に
設定するという技術思想は存在しなかった。
ポンピング固体レーザーにおいて波長変換を行なう場
合、ポンピング光の直線偏光の向きは波長変換波出力に
関わるものではないと考えられ、したがって、この直線
偏光の向きを波長変換波の出力向上を図って所定方向に
設定するという技術思想は存在しなかった。
【0010】しかし本発明者等の研究によると、ポンピ
ング光の直線偏光の向きを上述のように設定すると、固
体レーザーの励起効率、発振効率が向上し、その結果波
長変換波出力が確実に向上することが判明した。具体的
には、ポンピング光の直線偏光の向きが最も好ましくな
い状態にある場合と比べて、本発明によれば波長変換波
出力が約2倍に向上する例も認められた。
ング光の直線偏光の向きを上述のように設定すると、固
体レーザーの励起効率、発振効率が向上し、その結果波
長変換波出力が確実に向上することが判明した。具体的
には、ポンピング光の直線偏光の向きが最も好ましくな
い状態にある場合と比べて、本発明によれば波長変換波
出力が約2倍に向上する例も認められた。
【0011】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施例によるレ
ーザーダイオードポンピング固体レーザーを示すもので
ある。このレーザーダイオードポンピング固体レーザー
は、ポンピング光としてのレーザービーム10を発する半
導体レーザー11と、発散光である上記レーザービーム10
を集束させる例えばロッドレンズからなる集光レンズ12
と、ネオジウム(Nd)がドーピングされた固体レーザ
ー媒質であるYAG結晶(以下、Nd:YAG結晶と称
する)13と、このNd:YAG結晶13の前方側(図中右
方側)に配された共振器ミラー14とからなる。そしてN
d:YAG結晶13と共振器ミラー14との間には、非線形
光学材料であるKNbO3 (KN)の結晶15、およびエ
タロン16が配されている。以上述べた各要素は共通の筐
体(図示せず)にマウントされて一体化され、図示しな
い温調手段により所定温度に温調される。
詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施例によるレ
ーザーダイオードポンピング固体レーザーを示すもので
ある。このレーザーダイオードポンピング固体レーザー
は、ポンピング光としてのレーザービーム10を発する半
導体レーザー11と、発散光である上記レーザービーム10
を集束させる例えばロッドレンズからなる集光レンズ12
と、ネオジウム(Nd)がドーピングされた固体レーザ
ー媒質であるYAG結晶(以下、Nd:YAG結晶と称
する)13と、このNd:YAG結晶13の前方側(図中右
方側)に配された共振器ミラー14とからなる。そしてN
d:YAG結晶13と共振器ミラー14との間には、非線形
光学材料であるKNbO3 (KN)の結晶15、およびエ
タロン16が配されている。以上述べた各要素は共通の筐
体(図示せず)にマウントされて一体化され、図示しな
い温調手段により所定温度に温調される。
【0012】半導体レーザー11としては、波長λ1 =80
8 nmのレーザービーム10を発するものが用いられてい
る。一方Nd:YAG結晶13は、上記のレーザービーム
10によってネオジウム原子が励起されることにより、波
長λ2 =946 nmのレーザービーム21を発する。このレ
ーザービーム21はKN結晶15に入射して、波長λ3 =λ
2 /2=473 nmの第2高調波22に変換される。この第
2高調波22は、エタロン16の作用により単一縦モード化
される。
8 nmのレーザービーム10を発するものが用いられてい
る。一方Nd:YAG結晶13は、上記のレーザービーム
10によってネオジウム原子が励起されることにより、波
長λ2 =946 nmのレーザービーム21を発する。このレ
ーザービーム21はKN結晶15に入射して、波長λ3 =λ
2 /2=473 nmの第2高調波22に変換される。この第
2高調波22は、エタロン16の作用により単一縦モード化
される。
【0013】ここで、Nd:YAG結晶13の後側端面13
aおよび前側端面13b、KN結晶15の後側端面15aおよ
び前側端面15b、そして共振器ミラー14の凹面とされた
ミラー面14aには、波長λ1 =808 nm、λ2 =946 n
mおよびλ3 =473 nmに対して下記の特性となるコー
ティングが施されている。なおARは無反射(透過率99
%以上)、HRは高反射(反射率99.9%以上)を示す。
aおよび前側端面13b、KN結晶15の後側端面15aおよ
び前側端面15b、そして共振器ミラー14の凹面とされた
ミラー面14aには、波長λ1 =808 nm、λ2 =946 n
mおよびλ3 =473 nmに対して下記の特性となるコー
ティングが施されている。なおARは無反射(透過率99
%以上)、HRは高反射(反射率99.9%以上)を示す。
【0014】 808 nm 946 nm 473 nm 端 面13a AR HR − 端 面13b − AR HR 端 面15a − AR AR 端 面15b − AR AR ミラー面14 − HR AR 上記のようなコーティングが施されているために、レー
ザービーム21はNd:YAG結晶13の端面13aとミラー
面14aとの間で共振する。このようにレーザービーム21
は共振している状態でKN結晶15に入射するので、そこ
に十分良好に吸収され、それにより効率良く第2高調波
22が発生する。またこの第2高調波22は直接的に、ある
いはNd:YAG結晶13の端面13bで反対方向に反射し
て、共振器ミラー14を透過する。
ザービーム21はNd:YAG結晶13の端面13aとミラー
面14aとの間で共振する。このようにレーザービーム21
は共振している状態でKN結晶15に入射するので、そこ
に十分良好に吸収され、それにより効率良く第2高調波
22が発生する。またこの第2高調波22は直接的に、ある
いはNd:YAG結晶13の端面13bで反対方向に反射し
て、共振器ミラー14を透過する。
【0015】ここで本実施例では、KN結晶15の非線形
光学定数d31およびd32を利用するために、KN結晶15
はそのX軸およびY軸に対して光通過端面15a、15bが
角度をなす状態にカットされている。そして固体レーザ
ービーム21は、矢印Pで示すその直線偏光の向きがKN
結晶15のX軸およびY軸方向の成分を有するようにし
て、該KN結晶15に入射せしめられる。このようにした
とき、KN結晶15からはZ軸方向に直線偏光した第2高
調波22が出射する。
光学定数d31およびd32を利用するために、KN結晶15
はそのX軸およびY軸に対して光通過端面15a、15bが
角度をなす状態にカットされている。そして固体レーザ
ービーム21は、矢印Pで示すその直線偏光の向きがKN
結晶15のX軸およびY軸方向の成分を有するようにし
て、該KN結晶15に入射せしめられる。このようにした
とき、KN結晶15からはZ軸方向に直線偏光した第2高
調波22が出射する。
【0016】この場合は、波長変換に利用されるKN結
晶15の非線形光学定数をdIJとするとJ=1および2で
あるから、Jに対応するKN結晶15の光学軸αはX軸お
よびY軸である。そこで半導体レーザー11は、そこから
発せられるポンピング光としてのレーザービーム10の直
線偏光の向き(矢印R方向)が、そのNd:YAG結晶
13への入射方向から見て上記X軸およびY軸と揃う向き
に配設されている。このようにレーザービーム10の直線
偏光の向きを設定することにより、Nd:YAG結晶13
の励起効率および固体レーザービーム21の発振効率が向
上し、その結果、高出力の第2高調波22が得られるよう
になる。
晶15の非線形光学定数をdIJとするとJ=1および2で
あるから、Jに対応するKN結晶15の光学軸αはX軸お
よびY軸である。そこで半導体レーザー11は、そこから
発せられるポンピング光としてのレーザービーム10の直
線偏光の向き(矢印R方向)が、そのNd:YAG結晶
13への入射方向から見て上記X軸およびY軸と揃う向き
に配設されている。このようにレーザービーム10の直線
偏光の向きを設定することにより、Nd:YAG結晶13
の励起効率および固体レーザービーム21の発振効率が向
上し、その結果、高出力の第2高調波22が得られるよう
になる。
【0017】本発明による効果を確認するために、レー
ザービーム10の直線偏光の向きを第1実施例のそれに対
して90°回転させ、図1の紙面と直角な方向に設定した
ところ、第2高調波22の出力は第1実施例における出力
の約半分まで低下した。
ザービーム10の直線偏光の向きを第1実施例のそれに対
して90°回転させ、図1の紙面と直角な方向に設定した
ところ、第2高調波22の出力は第1実施例における出力
の約半分まで低下した。
【0018】次に、図2を参照して本発明の第2実施例
について説明する。なおこの図2において、図1中の要
素と同等の要素には同番号を付してあり、それらについ
ての重複した説明は省略する(以下、同様)。
について説明する。なおこの図2において、図1中の要
素と同等の要素には同番号を付してあり、それらについ
ての重複した説明は省略する(以下、同様)。
【0019】この第2実施例のレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーは第1実施例の装置と比較すると、
Nd:YAGの1064nmの発振に対して波長532 nmの
第2高調波を発生するもので、そしてKN結晶15の非線
形光学定数d31のみが利用される点が異なる。すなわち
KN結晶15はそのX軸およびZ軸に対して光通過端面15
a、15bが平行となる状態にカットされている。そして
固体レーザービーム21は、矢印Pで示すその直線偏光の
向きがKN結晶15のX軸方向と一致するようにして、該
KN結晶15に入射せしめられる。このようにしたとき、
KN結晶15からはZ軸方向に直線偏光した第2高調波22
が出射する。
ピング固体レーザーは第1実施例の装置と比較すると、
Nd:YAGの1064nmの発振に対して波長532 nmの
第2高調波を発生するもので、そしてKN結晶15の非線
形光学定数d31のみが利用される点が異なる。すなわち
KN結晶15はそのX軸およびZ軸に対して光通過端面15
a、15bが平行となる状態にカットされている。そして
固体レーザービーム21は、矢印Pで示すその直線偏光の
向きがKN結晶15のX軸方向と一致するようにして、該
KN結晶15に入射せしめられる。このようにしたとき、
KN結晶15からはZ軸方向に直線偏光した第2高調波22
が出射する。
【0020】この場合は、波長変換に利用されるKN結
晶15の非線形光学定数をdIJとするとJ=1であるか
ら、Jに対応するKN結晶15の光学軸αはX軸である。
そこで半導体レーザー11は、そこから発せられるポンピ
ング光としてのレーザービーム10の直線偏光の向き(矢
印R方向)が、そのNd:YAG結晶13への入射方向か
ら見て上記X軸と揃う向きに配設されている。このよう
にレーザービーム10の直線偏光の向きを設定することに
より、本実施例においてもNd:YAG結晶13の励起効
率および固体レーザービーム21の発振効率が向上し、そ
の結果、高出力の第2高調波22が得られるようになる。
晶15の非線形光学定数をdIJとするとJ=1であるか
ら、Jに対応するKN結晶15の光学軸αはX軸である。
そこで半導体レーザー11は、そこから発せられるポンピ
ング光としてのレーザービーム10の直線偏光の向き(矢
印R方向)が、そのNd:YAG結晶13への入射方向か
ら見て上記X軸と揃う向きに配設されている。このよう
にレーザービーム10の直線偏光の向きを設定することに
より、本実施例においてもNd:YAG結晶13の励起効
率および固体レーザービーム21の発振効率が向上し、そ
の結果、高出力の第2高調波22が得られるようになる。
【0021】次に、図3を参照して本発明の第3実施例
について説明する。この第3実施例においては、第1お
よび2実施例で用いられたKN結晶15に代えて、光波長
変換素子として、周期ドメイン反転構造17が形成された
強誘電体のLiNbO3 (LN)の結晶18が用いられて
いる。本実施例においてはLN結晶18の非線形光学定数
d33を利用するため、LN結晶18はそのY軸およびZ軸
に対して光通過端面18a、18bが平行となる状態にカッ
トされている。そして固体レーザービーム21は、矢印P
で示すその直線偏光の向きがLN結晶18のZ軸方向と一
致するようにして、該LN結晶18に入射せしめられる。
このようにしたとき、LN結晶18からはZ軸方向に直線
偏光した第2高調波22が出射する。
について説明する。この第3実施例においては、第1お
よび2実施例で用いられたKN結晶15に代えて、光波長
変換素子として、周期ドメイン反転構造17が形成された
強誘電体のLiNbO3 (LN)の結晶18が用いられて
いる。本実施例においてはLN結晶18の非線形光学定数
d33を利用するため、LN結晶18はそのY軸およびZ軸
に対して光通過端面18a、18bが平行となる状態にカッ
トされている。そして固体レーザービーム21は、矢印P
で示すその直線偏光の向きがLN結晶18のZ軸方向と一
致するようにして、該LN結晶18に入射せしめられる。
このようにしたとき、LN結晶18からはZ軸方向に直線
偏光した第2高調波22が出射する。
【0022】この場合は、波長変換に利用されるLN結
晶18の非線形光学定数をdIJとするとJ=3であるか
ら、Jに対応するLN結晶18の光学軸αはZ軸である。
そこで半導体レーザー11は、そこから発せられるポンピ
ング光としてのレーザービーム10の直線偏光の向き(矢
印R方向)が、そのNd:YAG結晶13への入射方向か
ら見て上記Z軸と揃う向きに配設されている。このよう
にレーザービーム10の直線偏光の向きを設定することに
より、本実施例においてもNd:YAG結晶13の励起効
率および固体レーザービーム21の発振効率が向上し、そ
の結果、高出力の第2高調波22が得られるようになる。
晶18の非線形光学定数をdIJとするとJ=3であるか
ら、Jに対応するLN結晶18の光学軸αはZ軸である。
そこで半導体レーザー11は、そこから発せられるポンピ
ング光としてのレーザービーム10の直線偏光の向き(矢
印R方向)が、そのNd:YAG結晶13への入射方向か
ら見て上記Z軸と揃う向きに配設されている。このよう
にレーザービーム10の直線偏光の向きを設定することに
より、本実施例においてもNd:YAG結晶13の励起効
率および固体レーザービーム21の発振効率が向上し、そ
の結果、高出力の第2高調波22が得られるようになる。
【0023】なお上記の周期ドメイン反転構造17は、L
N結晶18の自発分極を反転させたドメイン反転部が所定
の周期で繰り返すものであり、この周期ドメイン反転構
造17において、基本波である固体レーザービーム21と第
2高調波22との間で位相整合(いわゆる疑似位相整合)
が取られる。このような周期ドメイン反転構造17を形成
する強誘電体の非線形光学材料としては、その他例え
ば、LiTaO3 (LT)、MgO−LN、MgO−L
T等も使用可能である。
N結晶18の自発分極を反転させたドメイン反転部が所定
の周期で繰り返すものであり、この周期ドメイン反転構
造17において、基本波である固体レーザービーム21と第
2高調波22との間で位相整合(いわゆる疑似位相整合)
が取られる。このような周期ドメイン反転構造17を形成
する強誘電体の非線形光学材料としては、その他例え
ば、LiTaO3 (LT)、MgO−LN、MgO−L
T等も使用可能である。
【0024】次に、図4を参照して本発明の第4実施例
について説明する。本実施例においてNd:YAG結晶
13は、半導体レーザー11から発せられた波長λ1 =808
nmのレーザービーム10によってネオジウム原子が励起
されることにより、波長λ2=1064nmのレーザービー
ム31を発する。このレーザービーム31は第3実施例のも
のと同様のLN結晶18に入射して、波長λ3 =λ2 /2
=532 nmの第2高調波32に変換される。
について説明する。本実施例においてNd:YAG結晶
13は、半導体レーザー11から発せられた波長λ1 =808
nmのレーザービーム10によってネオジウム原子が励起
されることにより、波長λ2=1064nmのレーザービー
ム31を発する。このレーザービーム31は第3実施例のも
のと同様のLN結晶18に入射して、波長λ3 =λ2 /2
=532 nmの第2高調波32に変換される。
【0025】本実施例でも、第3実施例と同様にLN結
晶18の非線形光学定数d33が利用される。したがって、
LN結晶18のカット状態、その結晶方位と固体レーザー
ビーム31の直線偏光の向きとの関係、そしてLN結晶18
の結晶方位とポンピング光であるレーザービーム10の直
線偏光の向きとの関係は第3実施例と同様である。そこ
で本実施例においても、Nd:YAG結晶13の励起効率
および固体レーザービーム31の発振効率が向上し、その
結果、高出力の第2高調波32が得られるようになる。
晶18の非線形光学定数d33が利用される。したがって、
LN結晶18のカット状態、その結晶方位と固体レーザー
ビーム31の直線偏光の向きとの関係、そしてLN結晶18
の結晶方位とポンピング光であるレーザービーム10の直
線偏光の向きとの関係は第3実施例と同様である。そこ
で本実施例においても、Nd:YAG結晶13の励起効率
および固体レーザービーム31の発振効率が向上し、その
結果、高出力の第2高調波32が得られるようになる。
【0026】以上、第2高調波を発生させるレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーに本発明を適用した実
施例について説明したが、本発明はその他、和周波や差
周波等を発生させるレーザーダイオードポンピング固体
レーザーに対しても同様に適用可能である。また勿論な
がら、固体レーザー媒質、そのポンピング源、および非
線形光学材料等も、以上説明した以外のものが適宜使用
可能である。
イオードポンピング固体レーザーに本発明を適用した実
施例について説明したが、本発明はその他、和周波や差
周波等を発生させるレーザーダイオードポンピング固体
レーザーに対しても同様に適用可能である。また勿論な
がら、固体レーザー媒質、そのポンピング源、および非
線形光学材料等も、以上説明した以外のものが適宜使用
可能である。
【図1】本発明の第1実施例装置を示す概略側面図
【図2】本発明の第2実施例装置を示す概略側面図
【図3】本発明の第3実施例装置を示す概略側面図
【図4】本発明の第4実施例装置を示す概略側面図
【図5】本発明における非線形光学材料の結晶方位と、
ポンピング光の直線偏光の向きとの関係を示す説明図
ポンピング光の直線偏光の向きとの関係を示す説明図
1 非線形光学材料の結晶 2 基本波 3 波長変換波 4 固体レーザー媒質 5 ポンピング光 10 レーザービーム(ポンピング光) 11 半導体レーザー 13 Nd:YAG結晶 14 共振器ミラー 15 KN結晶 17 周期ドメイン反転構造 18 LN結晶 21、31 レーザービーム(固体レーザービーム) 22、32 第2高調波
【手続補正書】
【提出日】平成6年3月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーは、前述したように固
体レーザー媒質を半導体レーザーでポンピングして得ら
れた固体レーザービームを、非線形光学材料の結晶に入
射させて波長変換するレーザーダイオードポンピング固
体レーザーにおいて、非線形光学材料の結晶の波長変換
に利用される非線形光学定数をdIJ(I,J=1,2,
3)、Jに対応する非線形光学材料の屈折率楕円体の主
軸をαとしたとき、半導体レーザーから発せられるポン
ピング光としてのレーザービームの直線偏光の向きが、
ポンピング光の入射方向から見て上記主軸αと揃う向き
に設定されていることを特徴とするものである。
イオードポンピング固体レーザーは、前述したように固
体レーザー媒質を半導体レーザーでポンピングして得ら
れた固体レーザービームを、非線形光学材料の結晶に入
射させて波長変換するレーザーダイオードポンピング固
体レーザーにおいて、非線形光学材料の結晶の波長変換
に利用される非線形光学定数をdIJ(I,J=1,2,
3)、Jに対応する非線形光学材料の屈折率楕円体の主
軸をαとしたとき、半導体レーザーから発せられるポン
ピング光としてのレーザービームの直線偏光の向きが、
ポンピング光の入射方向から見て上記主軸αと揃う向き
に設定されていることを特徴とするものである。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】ここで、上記Jに対応する非線形光学材料
の屈折率楕円体の主軸αについて詳しく説明する。図5
の(1) に示すような非線形光学材料の結晶1を考え、ま
たその非線形光学定数d33が波長変換に利用されると仮
定する。I,Jの数字は、従来からこの分野で慣用され
ている通り、それぞれがX、YあるいはZ軸に対応し、
1がX軸、2がY軸、3がZ軸を示している。そして非
線形光学定数dIJは、J方向に直線偏光した基本波を入
射させてI方向に直線偏光した波長変換波が取り出せる
非線形光学定数であり、例えば上記のd33はI=J=3
で、図示のようにZ軸方向に直線偏光した基本波2(そ
の直線偏光の向きを矢印Pで示す)を結晶1に入射させ
て、Z軸方向に直線偏光した波長変換波3(その直線偏
光の向きを矢印Qで示す)が取り出せる非線形光学定数
である。
の屈折率楕円体の主軸αについて詳しく説明する。図5
の(1) に示すような非線形光学材料の結晶1を考え、ま
たその非線形光学定数d33が波長変換に利用されると仮
定する。I,Jの数字は、従来からこの分野で慣用され
ている通り、それぞれがX、YあるいはZ軸に対応し、
1がX軸、2がY軸、3がZ軸を示している。そして非
線形光学定数dIJは、J方向に直線偏光した基本波を入
射させてI方向に直線偏光した波長変換波が取り出せる
非線形光学定数であり、例えば上記のd33はI=J=3
で、図示のようにZ軸方向に直線偏光した基本波2(そ
の直線偏光の向きを矢印Pで示す)を結晶1に入射させ
て、Z軸方向に直線偏光した波長変換波3(その直線偏
光の向きを矢印Qで示す)が取り出せる非線形光学定数
である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】つまりこの場合、Jに対応する非線形光学
材料の屈折率楕円体の主軸αはZ軸であり、固体レーザ
ー媒質4に入射するポンピング光5の入射方向から見て
主軸αと揃う向きは、図中の矢印R方向である。本発明
では、この矢印R方向にポンピング光5の直線偏光の向
きを設定するものである。
材料の屈折率楕円体の主軸αはZ軸であり、固体レーザ
ー媒質4に入射するポンピング光5の入射方向から見て
主軸αと揃う向きは、図中の矢印R方向である。本発明
では、この矢印R方向にポンピング光5の直線偏光の向
きを設定するものである。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】つまりこの場合は、J=1および2である
から、Jに対応する非線形光学材料の屈折率楕円体の主
軸αはX軸およびY軸となり、固体レーザー媒質4に入
射するポンピング光5の入射方向から見て主軸αと揃う
向きは、図中の矢印R方向となる。
から、Jに対応する非線形光学材料の屈折率楕円体の主
軸αはX軸およびY軸となり、固体レーザー媒質4に入
射するポンピング光5の入射方向から見て主軸αと揃う
向きは、図中の矢印R方向となる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】半導体レーザー11としては、波長λ1 =80
8 nmのレーザービーム10を発するものが用いられてい
る。一方Nd:YAG結晶13は、上記のレーザービーム
10によってネオジウムイオンが励起されることにより、
波長λ2 =946 nmのレーザービーム21を発する。この
レーザービーム21はKN結晶15に入射して、波長λ3=
λ2 /2=473 nmの第2高調波22に変換される。なお
レーザービーム21は、エタロン16の作用により単一縦モ
ード化される。
8 nmのレーザービーム10を発するものが用いられてい
る。一方Nd:YAG結晶13は、上記のレーザービーム
10によってネオジウムイオンが励起されることにより、
波長λ2 =946 nmのレーザービーム21を発する。この
レーザービーム21はKN結晶15に入射して、波長λ3=
λ2 /2=473 nmの第2高調波22に変換される。なお
レーザービーム21は、エタロン16の作用により単一縦モ
ード化される。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】 808 nm 946 nm 473 nm 端 面13a AR HR − 端 面13b − AR HR 端 面15a − AR AR 端 面15b − AR AR ミラー面14 − HR AR 上記のようなコーティングが施されているために、レー
ザービーム21はNd:YAG結晶13の端面13aとミラー
面14aとの間で共振する。このようにレーザービーム21
は共振している状態でKN結晶15に入射するので、効率
良く第2高調波22が発生する。またこの第2高調波22は
直接的に、あるいはNd:YAG結晶13の端面13bで反
対方向に反射して、共振器ミラー14を透過する。
ザービーム21はNd:YAG結晶13の端面13aとミラー
面14aとの間で共振する。このようにレーザービーム21
は共振している状態でKN結晶15に入射するので、効率
良く第2高調波22が発生する。またこの第2高調波22は
直接的に、あるいはNd:YAG結晶13の端面13bで反
対方向に反射して、共振器ミラー14を透過する。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】この場合は、波長変換に利用されるKN結
晶15の非線形光学定数をdIJとするとJ=1および2で
あるから、Jに対応するKN結晶15の屈折率楕円体の主
軸αはX軸およびY軸である。そこで半導体レーザー11
は、そこから発せられるポンピング光としてのレーザー
ビーム10の直線偏光の向き(矢印R方向)が、そのN
d:YAG結晶13への入射方向から見て上記X軸および
Y軸と揃う向きに配設されている。このようにレーザー
ビーム10の直線偏光の向きを設定することにより、N
d:YAG結晶13の励起効率および固体レーザービーム
21の発振効率が向上し、その結果、高出力の第2高調波
22が得られるようになる。
晶15の非線形光学定数をdIJとするとJ=1および2で
あるから、Jに対応するKN結晶15の屈折率楕円体の主
軸αはX軸およびY軸である。そこで半導体レーザー11
は、そこから発せられるポンピング光としてのレーザー
ビーム10の直線偏光の向き(矢印R方向)が、そのN
d:YAG結晶13への入射方向から見て上記X軸および
Y軸と揃う向きに配設されている。このようにレーザー
ビーム10の直線偏光の向きを設定することにより、N
d:YAG結晶13の励起効率および固体レーザービーム
21の発振効率が向上し、その結果、高出力の第2高調波
22が得られるようになる。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】この場合は、波長変換に利用されるKN結
晶15の非線形光学定数をdIJとするとJ=1であるか
ら、Jに対応するKN結晶15の屈折率楕円体の主軸αは
X軸である。そこで半導体レーザー11は、そこから発せ
られるポンピング光としてのレーザービーム10の直線偏
光の向き(矢印R方向)が、そのNd:YAG結晶13へ
の入射方向から見て上記X軸と揃う向きに配設されてい
る。このようにレーザービーム10の直線偏光の向きを設
定することにより、本実施例においてもNd:YAG結
晶13の励起効率および固体レーザービーム21の発振効率
が向上し、その結果、高出力の第2高調波22が得られる
ようになる。
晶15の非線形光学定数をdIJとするとJ=1であるか
ら、Jに対応するKN結晶15の屈折率楕円体の主軸αは
X軸である。そこで半導体レーザー11は、そこから発せ
られるポンピング光としてのレーザービーム10の直線偏
光の向き(矢印R方向)が、そのNd:YAG結晶13へ
の入射方向から見て上記X軸と揃う向きに配設されてい
る。このようにレーザービーム10の直線偏光の向きを設
定することにより、本実施例においてもNd:YAG結
晶13の励起効率および固体レーザービーム21の発振効率
が向上し、その結果、高出力の第2高調波22が得られる
ようになる。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】次に、図3を参照して本発明の第3実施例
について説明する。この第3実施例においては、第1実
施例で用いられたKN結晶15に代えて、光波長変換素子
として、周期ドメイン反転構造17が形成された強誘電体
のLiNbO3 (LN)の結晶18が用いられている。本
実施例においてはLN結晶18の非線形光学定数d33を利
用するため、LN結晶18はそのY軸およびZ軸に対して
光通過端面18a、18bが平行となる状態にカットされて
いる。そして固体レーザービーム21は、矢印Pで示すそ
の直線偏光の向きがLN結晶18のZ軸方向と一致するよ
うにして、該LN結晶18に入射せしめられる。このよう
にしたとき、LN結晶18からはZ軸方向に直線偏光した
第2高調波22が出射する。
について説明する。この第3実施例においては、第1実
施例で用いられたKN結晶15に代えて、光波長変換素子
として、周期ドメイン反転構造17が形成された強誘電体
のLiNbO3 (LN)の結晶18が用いられている。本
実施例においてはLN結晶18の非線形光学定数d33を利
用するため、LN結晶18はそのY軸およびZ軸に対して
光通過端面18a、18bが平行となる状態にカットされて
いる。そして固体レーザービーム21は、矢印Pで示すそ
の直線偏光の向きがLN結晶18のZ軸方向と一致するよ
うにして、該LN結晶18に入射せしめられる。このよう
にしたとき、LN結晶18からはZ軸方向に直線偏光した
第2高調波22が出射する。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】この場合は、波長変換に利用されるLN結
晶18の非線形光学定数をdIJとするとJ=3であるか
ら、Jに対応するLN結晶18の屈折率楕円体の主軸αは
Z軸である。そこで半導体レーザー11は、そこから発せ
られるポンピング光としてのレーザービーム10の直線偏
光の向き(矢印R方向)が、そのNd:YAG結晶13へ
の入射方向から見て上記Z軸と揃う向きに配設されてい
る。このようにレーザービーム10の直線偏光の向きを設
定することにより、本実施例においてもNd:YAG結
晶13の励起効率および固体レーザービーム21の発振効率
が向上し、その結果、高出力の第2高調波22が得られる
ようになる。
晶18の非線形光学定数をdIJとするとJ=3であるか
ら、Jに対応するLN結晶18の屈折率楕円体の主軸αは
Z軸である。そこで半導体レーザー11は、そこから発せ
られるポンピング光としてのレーザービーム10の直線偏
光の向き(矢印R方向)が、そのNd:YAG結晶13へ
の入射方向から見て上記Z軸と揃う向きに配設されてい
る。このようにレーザービーム10の直線偏光の向きを設
定することにより、本実施例においてもNd:YAG結
晶13の励起効率および固体レーザービーム21の発振効率
が向上し、その結果、高出力の第2高調波22が得られる
ようになる。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】次に、図4を参照して本発明の第4実施例
について説明する。本実施例においてNd:YAG結晶
13は、半導体レーザー11から発せられた波長λ1 =808
nmのレーザービーム10によってネオジウムイオンが励
起されることにより、波長λ2 =1064nmのレーザービ
ーム31を発する。このレーザービーム31は第3実施例の
ものと同様のLN結晶18に入射して、波長λ3 =λ2 /
2=532 nmの第2高調波32に変換される。
について説明する。本実施例においてNd:YAG結晶
13は、半導体レーザー11から発せられた波長λ1 =808
nmのレーザービーム10によってネオジウムイオンが励
起されることにより、波長λ2 =1064nmのレーザービ
ーム31を発する。このレーザービーム31は第3実施例の
ものと同様のLN結晶18に入射して、波長λ3 =λ2 /
2=532 nmの第2高調波32に変換される。
Claims (1)
- 【請求項1】 固体レーザー媒質を半導体レーザーでポ
ンピングして得られた固体レーザービームを、非線形光
学材料の結晶に入射させて波長変換するレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザーにおいて、 前記非線形光学材料の結晶の波長変換に利用される非線
形光学定数をdIJ(I,J=1,2,3)、Jに対応す
る非線形光学材料の光学軸をαとしたとき、前記半導体
レーザーから発せられるポンピング光としてのレーザー
ビームの直線偏光の向きが、ポンピング光の入射方向か
ら見て前記光学軸αと揃う向きに設定されていることを
特徴とするレーザーダイオードポンピング固体レーザ
ー。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5066510A JPH06283794A (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
US08/217,175 US5497388A (en) | 1993-03-25 | 1994-03-24 | Laser diode pumped solid laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5066510A JPH06283794A (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06283794A true JPH06283794A (ja) | 1994-10-07 |
Family
ID=13317916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5066510A Pending JPH06283794A (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5497388A (ja) |
JP (1) | JPH06283794A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100818492B1 (ko) * | 2006-09-11 | 2008-04-01 | 삼성전기주식회사 | 펌핑 레이저 다이오드를 이용한 dpss 레이저 장치 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08125254A (ja) * | 1994-10-20 | 1996-05-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 波長変換固体レーザー |
JPH1084155A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Ricoh Co Ltd | 固体レーザ装置 |
JPH1041573A (ja) * | 1996-07-19 | 1998-02-13 | Topcon Corp | レーザー発振装置 |
JPH1126857A (ja) * | 1997-07-02 | 1999-01-29 | Fuji Photo Film Co Ltd | レーザーダイオード励起固体レーザー装置および放射線画像読取装置 |
US5946338A (en) * | 1998-07-29 | 1999-08-31 | Uniphase Corporation | Decoupled intracavity laser alignment |
US5991318A (en) † | 1998-10-26 | 1999-11-23 | Coherent, Inc. | Intracavity frequency-converted optically-pumped semiconductor laser |
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