JPH0758391A - 固体レーザ装置 - Google Patents
固体レーザ装置Info
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- JPH0758391A JPH0758391A JP22829093A JP22829093A JPH0758391A JP H0758391 A JPH0758391 A JP H0758391A JP 22829093 A JP22829093 A JP 22829093A JP 22829093 A JP22829093 A JP 22829093A JP H0758391 A JPH0758391 A JP H0758391A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｎｄ：ＹＶＯ4等の異方性結晶を固体レーザ
媒質として用いる場合に、ノイズの少ない高出力の第二
高調波光が安定に得られるように改良された固体レーザ
装置を提供する。 【構成】 一対のミラーからなる共振器と、該共振器中
に配置されたＮｄ：ＹＶＯ4結晶等の異方性固体レーザ
媒質と、該固体レーザ媒質を端面励起する励起光源とし
ての半導体レーザ素子と、波長変換素子としてのＫＴＰ
結晶とを備える固体レーザ装置に於て、固体レーザ媒質
のＫＴＰ結晶に対する方位が４５度となるように配置さ
れ、固体レーザ媒質のリタデーションを四分の一波長に
保つために固体レーザ媒質の温度調節を行う機構、およ
びＫＴＰ結晶のリタデーションを一波長または二分の一
波長付近に保つための温度調節機構とを備える。
媒質として用いる場合に、ノイズの少ない高出力の第二
高調波光が安定に得られるように改良された固体レーザ
装置を提供する。 【構成】 一対のミラーからなる共振器と、該共振器中
に配置されたＮｄ：ＹＶＯ4結晶等の異方性固体レーザ
媒質と、該固体レーザ媒質を端面励起する励起光源とし
ての半導体レーザ素子と、波長変換素子としてのＫＴＰ
結晶とを備える固体レーザ装置に於て、固体レーザ媒質
のＫＴＰ結晶に対する方位が４５度となるように配置さ
れ、固体レーザ媒質のリタデーションを四分の一波長に
保つために固体レーザ媒質の温度調節を行う機構、およ
びＫＴＰ結晶のリタデーションを一波長または二分の一
波長付近に保つための温度調節機構とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ素子が発
するレーザ光を励起光として固体レーザ媒質の端面に集
光し、それによって発生した基本波光を共振器内部に配
置された波長変換素子によって第二高調波光を発生させ
る（内部ＳＨＧ）型の固体レーザ装置に関するものであ
る。
するレーザ光を励起光として固体レーザ媒質の端面に集
光し、それによって発生した基本波光を共振器内部に配
置された波長変換素子によって第二高調波光を発生させ
る（内部ＳＨＧ）型の固体レーザ装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体レーザ媒質としてＮｄ：ＹＡ
Ｇ等の結晶を用い、これを共振器ミラーの間に配置し、
半導体レーザ光を固体レーザ媒質の端面に集光して励起
する形式の固体レーザがあり、これは希ガスランプなど
を励起光源に用いた固体レーザよりも手軽なレーザ光源
として知られている。特に、上記の共振器内にＫＴＰな
どの非線形光学結晶（ここでは第二高調波光を発生させ
る波長変換素子として働く）を挿入して得られる第二高
調波光は、光ディスクの短波長光源として有用である。
Ｇ等の結晶を用い、これを共振器ミラーの間に配置し、
半導体レーザ光を固体レーザ媒質の端面に集光して励起
する形式の固体レーザがあり、これは希ガスランプなど
を励起光源に用いた固体レーザよりも手軽なレーザ光源
として知られている。特に、上記の共振器内にＫＴＰな
どの非線形光学結晶（ここでは第二高調波光を発生させ
る波長変換素子として働く）を挿入して得られる第二高
調波光は、光ディスクの短波長光源として有用である。
【０００３】しかしながら、第二高調波光発生の際の和
周波結合による出力不安定性の問題があり、この問題を
解決するための様々な試みがなされている（特開平１−
２２０８７９号公報参照）。
周波結合による出力不安定性の問題があり、この問題を
解決するための様々な試みがなされている（特開平１−
２２０８７９号公報参照）。
【０００４】固体レーザ媒質としてＮｄ：ＹＶＯ4など
の異方性結晶を用いた場合には、Ｎｄ：ＹＡＧなどの等
方性結晶の媒質を用いた場合に比べ、和周波結合による
ノイズなどの出力不安定性の問題は軽減されるが、半導
体レーザの励起を高くして高出力の第二高調波光を得た
い場合には、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶の場合と同様に、和周波
結合を取り除くことが重要となる（特開平４−２８３９
７７号公報参照）。
の異方性結晶を用いた場合には、Ｎｄ：ＹＡＧなどの等
方性結晶の媒質を用いた場合に比べ、和周波結合による
ノイズなどの出力不安定性の問題は軽減されるが、半導
体レーザの励起を高くして高出力の第二高調波光を得た
い場合には、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶の場合と同様に、和周波
結合を取り除くことが重要となる（特開平４−２８３９
７７号公報参照）。
【０００５】和周波結合を解消する一手段として、非線
形光学結晶であるＫＴＰ結晶の基本波光に対するリタデ
ーションを一波長または二分の一波長に保つ方法があ
る。この方法によれば、固体レーザ媒質内部の基本波光
は直線偏光となるために高出力の光を得ることが可能で
ある。ＫＴＰ結晶などの複屈折性を持つ結晶は、屈折率
および結晶長が温度により変化するため、結晶温度を変
化させることによってリタデーションを変化させること
が可能である。しかしながら、ＫＴＰ結晶のリタデーシ
ョンを一波長変化させるのに要する温度変化は約３０゜
Ｃと比較的小さいため、所定のリタデーションに保つに
は、厳密な温度制御が必要である。所定のリタデーショ
ンに保つことができなかった場合には、和周波結合によ
る出力不安定性の問題が生じる。
形光学結晶であるＫＴＰ結晶の基本波光に対するリタデ
ーションを一波長または二分の一波長に保つ方法があ
る。この方法によれば、固体レーザ媒質内部の基本波光
は直線偏光となるために高出力の光を得ることが可能で
ある。ＫＴＰ結晶などの複屈折性を持つ結晶は、屈折率
および結晶長が温度により変化するため、結晶温度を変
化させることによってリタデーションを変化させること
が可能である。しかしながら、ＫＴＰ結晶のリタデーシ
ョンを一波長変化させるのに要する温度変化は約３０゜
Ｃと比較的小さいため、所定のリタデーションに保つに
は、厳密な温度制御が必要である。所定のリタデーショ
ンに保つことができなかった場合には、和周波結合によ
る出力不安定性の問題が生じる。
【０００６】Ｎｄ：ＹＶＯ4結晶の温度調節により、結
晶のリタデーション（常光・異常光間の光路長差）を四
分の一波長に保ち、さらにＮｄ：ＹＶＯ4結晶の方位を
ＫＴＰ結晶に対し４５度傾けることにより、和周波結合
による出力不安定性の問題を解決することができること
を、本願発明者は特願平５−１００２８９に於て示し
た。本発明に於ては、さらにＫＴＰ結晶のリタデーショ
ンが一波長または二分の一波長付近になるように温度制
御することにより、出力安定度を向上させることを狙い
としている。
晶のリタデーション（常光・異常光間の光路長差）を四
分の一波長に保ち、さらにＮｄ：ＹＶＯ4結晶の方位を
ＫＴＰ結晶に対し４５度傾けることにより、和周波結合
による出力不安定性の問題を解決することができること
を、本願発明者は特願平５−１００２８９に於て示し
た。本発明に於ては、さらにＫＴＰ結晶のリタデーショ
ンが一波長または二分の一波長付近になるように温度制
御することにより、出力安定度を向上させることを狙い
としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる状況
に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、Ｎｄ：
ＹＶＯ4等の異方性結晶を固体レーザ媒質として用いる
場合に、ノイズの少ない高出力の第二高調波光が安定に
得られるように改良された固体レーザ装置を提供すると
ころにある。
に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、Ｎｄ：
ＹＶＯ4等の異方性結晶を固体レーザ媒質として用いる
場合に、ノイズの少ない高出力の第二高調波光が安定に
得られるように改良された固体レーザ装置を提供すると
ころにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、一対のミラーからなる共振器と、該共振器
中に配置されたＮｄ：ＹＶＯ4結晶等の異方性固体レー
ザ媒質と、該固体レーザ媒質を端面励起する励起光源と
しての半導体レーザ素子と、波長変換素子としてのＫＴ
Ｐ結晶とを備える固体レーザ装置に於て、固体レーザ媒
質のＫＴＰ結晶に対する方位が４５度となるように配置
され、固体レーザ媒質のリタデーションを四分の一波長
に保つために固体レーザ媒質の温度調節を行う機構、お
よびＫＴＰ結晶のリタデーションを一波長または二分の
一波長付近に保つための温度調節機構とを備えたことを
特徴とする固体レーザ装置を提供することによって達成
される。特に、固体レーザ媒質の半導体レーザで励起さ
れる側の端面に共振器ミラーコーティングを施すと良
い。
明によれば、一対のミラーからなる共振器と、該共振器
中に配置されたＮｄ：ＹＶＯ4結晶等の異方性固体レー
ザ媒質と、該固体レーザ媒質を端面励起する励起光源と
しての半導体レーザ素子と、波長変換素子としてのＫＴ
Ｐ結晶とを備える固体レーザ装置に於て、固体レーザ媒
質のＫＴＰ結晶に対する方位が４５度となるように配置
され、固体レーザ媒質のリタデーションを四分の一波長
に保つために固体レーザ媒質の温度調節を行う機構、お
よびＫＴＰ結晶のリタデーションを一波長または二分の
一波長付近に保つための温度調節機構とを備えたことを
特徴とする固体レーザ装置を提供することによって達成
される。特に、固体レーザ媒質の半導体レーザで励起さ
れる側の端面に共振器ミラーコーティングを施すと良
い。
【０００９】
【作用】ここで、本発明の基礎となる理論計算を説明す
る。図６は、異方性結晶をレーザ媒質として備える、第
二高調波光を発生させるための半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の模式的構成図である。図６に於て、半導体レ
ーザ素子１から放射された励起光は、コリメートレンズ
２で平行光にされた後、集光レンズ３で固体レーザ媒質
５の端面上に集光され、固体レーザ媒質５を励起し、自
然放出光を生じさせる。
る。図６は、異方性結晶をレーザ媒質として備える、第
二高調波光を発生させるための半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の模式的構成図である。図６に於て、半導体レ
ーザ素子１から放射された励起光は、コリメートレンズ
２で平行光にされた後、集光レンズ３で固体レーザ媒質
５の端面上に集光され、固体レーザ媒質５を励起し、自
然放出光を生じさせる。
【００１０】固体レーザ媒質５から放射された自然放出
光は、ＫＴＰ結晶６を通ってＫＴＰ結晶６の出力側端面
に配置された共振器ミラー４ｂで反射され、もと来た光
路を逆に通って固体レーザ媒質５に戻り、ここで誘導放
出により増幅されつつ、固体レーザ媒質５の励起側端面
に施した共振器ミラー４ａにより反射され、共振器内を
循環する。このようにして共振器ミラー４ａ・４ｂがレ
ーザ発振の条件を満足すれば、レーザ発振を生じる。発
振した基本波レーザ光は、ＫＴＰ結晶６内で波長変換さ
れ、第二高調波光となり、出力ミラー４ｂから出力され
る。
光は、ＫＴＰ結晶６を通ってＫＴＰ結晶６の出力側端面
に配置された共振器ミラー４ｂで反射され、もと来た光
路を逆に通って固体レーザ媒質５に戻り、ここで誘導放
出により増幅されつつ、固体レーザ媒質５の励起側端面
に施した共振器ミラー４ａにより反射され、共振器内を
循環する。このようにして共振器ミラー４ａ・４ｂがレ
ーザ発振の条件を満足すれば、レーザ発振を生じる。発
振した基本波レーザ光は、ＫＴＰ結晶６内で波長変換さ
れ、第二高調波光となり、出力ミラー４ｂから出力され
る。
【００１１】出力ミラー４ｂで反射し、ＫＴＰ結晶６へ
入射する基本波光の偏光状態を調べるために公知のジョ
ーンズ行列を用いる。共振器内のレーザ光の偏光状態を
解析するために必要なジョーンズ行列は次式で表される
Ｃ（ξ）とＲ（α）とから構成される。
入射する基本波光の偏光状態を調べるために公知のジョ
ーンズ行列を用いる。共振器内のレーザ光の偏光状態を
解析するために必要なジョーンズ行列は次式で表される
Ｃ（ξ）とＲ（α）とから構成される。
【００１２】
【数１】
【００１３】
【数２】
【００１４】式（１）は、ある異方性物質を通過するこ
とにより、常光と異常光との間に相対的にξだけの位相
遅延（常光・異常光間の位相差）が生じることを表す行
列であり、式（２）は、角度αの回転による座標変換を
表す行列である。空間座標軸に対してαの方位をなして
配置された位相遅延ξの異方性物質を通過を表すジョー
ンズ行列は、Ｒ（−α）Ｃ（ξ）Ｒ（α）で表される。
とにより、常光と異常光との間に相対的にξだけの位相
遅延（常光・異常光間の位相差）が生じることを表す行
列であり、式（２）は、角度αの回転による座標変換を
表す行列である。空間座標軸に対してαの方位をなして
配置された位相遅延ξの異方性物質を通過を表すジョー
ンズ行列は、Ｒ（−α）Ｃ（ξ）Ｒ（α）で表される。
【００１５】固体レーザ媒質５の位相遅延をξ、その方
位をαとする。座標軸はタイプIIのＫＴＰ結晶６の常光
・異常光方向にとる。また、ＫＴＰ結晶６の位相遅延を
δとする。図６中の固体レーザ媒質５とＫＴＰ結晶６と
の間の位置における基本レーザ光の偏光状態は、式
（３）に示す１ラウンドトリップのジョーンズ行列の固
有ベクトルによって表される。
位をαとする。座標軸はタイプIIのＫＴＰ結晶６の常光
・異常光方向にとる。また、ＫＴＰ結晶６の位相遅延を
δとする。図６中の固体レーザ媒質５とＫＴＰ結晶６と
の間の位置における基本レーザ光の偏光状態は、式
（３）に示す１ラウンドトリップのジョーンズ行列の固
有ベクトルによって表される。
【００１６】
【数３】
【００１７】今、問題にしているのは、α＝４５゜の場
合であり、ジョーンズ行列は式（４）のようになる。
合であり、ジョーンズ行列は式（４）のようになる。
【００１８】
【数４】
【００１９】従って、基本波光の偏光状態は、次式の固
有電界ベクトルによって表される。
有電界ベクトルによって表される。
【００２０】
【数５】
【００２１】ここでω1、ω2は各固有偏光状態の発振角
周波数であり、一般にω1≠ω2である。実効非線形光学
定数をｄeffとすると、分極Ｐは式（５）となる。
周波数であり、一般にω1≠ω2である。実効非線形光学
定数をｄeffとすると、分極Ｐは式（５）となる。
【００２２】
【数６】
【００２３】第二高調波光強度ＩSHGは、分極Ｐの絶対
値の２乗の時間平均に比例するから、式（６）で与えら
れる。
値の２乗の時間平均に比例するから、式（６）で与えら
れる。
【００２４】
【数７】
【００２５】このように、発振角周波数ω1、ω2の固有
偏光強度の２乗の和として表される第一項のほかに、出
力不安定の原因である固有偏光同士の結合（和周波結
合）を表す第二項が現れる。第二項の係数を式（７）の
ようにＣSFGとおく。
偏光強度の２乗の和として表される第一項のほかに、出
力不安定の原因である固有偏光同士の結合（和周波結
合）を表す第二項が現れる。第二項の係数を式（７）の
ようにＣSFGとおく。
【００２６】
【数８】
【００２７】固体レーザ媒質とＫＴＰ結晶との位相遅延
ξ、δの関数としてＣSFGをプロットしたグラフを図７
に示す。固体レーザ媒質のリタデーションが四分の一波
長、すなわちξ＝π／２の場合には、ＫＴＰ結晶の位相
遅延δがいかなる値をとろうとも前記第二項の係数Ｃ
SFGは常に０になることが分かる。また、ＫＴＰ結晶の
リタデーションが一波長または二分の一波長の場合、す
なわちδ＝ｎπ（ｎは整数）の場合にもＣSFGは０とな
るが、δ＝ｎπの近辺では、ＣSFGの曲面は緩やかであ
ることが分かる。このことは、ＫＴＰ結晶のリタデーシ
ョンを一波長または二分の一波長付近に保つことによ
り、固体レーザ媒質のリタデーションが四分の一波長か
ら多少ずれても、和周波結合を抑制できることを示して
いる。
ξ、δの関数としてＣSFGをプロットしたグラフを図７
に示す。固体レーザ媒質のリタデーションが四分の一波
長、すなわちξ＝π／２の場合には、ＫＴＰ結晶の位相
遅延δがいかなる値をとろうとも前記第二項の係数Ｃ
SFGは常に０になることが分かる。また、ＫＴＰ結晶の
リタデーションが一波長または二分の一波長の場合、す
なわちδ＝ｎπ（ｎは整数）の場合にもＣSFGは０とな
るが、δ＝ｎπの近辺では、ＣSFGの曲面は緩やかであ
ることが分かる。このことは、ＫＴＰ結晶のリタデーシ
ョンを一波長または二分の一波長付近に保つことによ
り、固体レーザ媒質のリタデーションが四分の一波長か
ら多少ずれても、和周波結合を抑制できることを示して
いる。
【００２８】このように固体レーザ媒質のリタデーショ
ンを四分の一波長に保つことで和周波結合によるノイズ
を抑制することができ、さらにＫＴＰ結晶のリタデーシ
ョンを一波長または二分の一波長付近に設定することで
光出力の安定度を向上できる。
ンを四分の一波長に保つことで和周波結合によるノイズ
を抑制することができ、さらにＫＴＰ結晶のリタデーシ
ョンを一波長または二分の一波長付近に設定することで
光出力の安定度を向上できる。
【００２９】一般に、異方性結晶のリタデーション（位
相遅延）は、温度Ｔ、結晶の長さＬ、波長λの関数であ
る。異方性結晶の位相遅延をΓとすると、Γは式（８）
のように表される。
相遅延）は、温度Ｔ、結晶の長さＬ、波長λの関数であ
る。異方性結晶の位相遅延をΓとすると、Γは式（８）
のように表される。
【００３０】
【数９】
【００３１】ただし、ｎo（λ、Ｔ）、ｎe（λ、Ｔ）
は、それぞれ常光、異常光の屈折率であり、波長λと温
度Ｔとの関数である。またｋは整数である。レーザ光源
の場合、単色光であるので波長λは定数と考えて良い。
さらに、結晶の長さＬが決まっている場合には、Γは温
度Ｔのみの関数となる。
は、それぞれ常光、異常光の屈折率であり、波長λと温
度Ｔとの関数である。またｋは整数である。レーザ光源
の場合、単色光であるので波長λは定数と考えて良い。
さらに、結晶の長さＬが決まっている場合には、Γは温
度Ｔのみの関数となる。
【００３２】図８は、固体レーザ媒質としての結晶の長
さ１ｍｍのＮｄ：ＹＶＯ4結晶について、リタデーショ
ンの温度依存性をグラフ化したものである。図８から、
Ｎｄ：ＹＶＯ4結晶の温度に対し、そのリタデーション
は単調な関数になっていることが分かる。すなわち、温
度を変えることでリタデーションを調節することができ
る。
さ１ｍｍのＮｄ：ＹＶＯ4結晶について、リタデーショ
ンの温度依存性をグラフ化したものである。図８から、
Ｎｄ：ＹＶＯ4結晶の温度に対し、そのリタデーション
は単調な関数になっていることが分かる。すなわち、温
度を変えることでリタデーションを調節することができ
る。
【００３３】以上のことから、任意の励起条件に於て、
温度によるリタデーション変化を利用してＮｄ：ＹＶＯ
4のリタデーションを制御し、これが四分の一波長とな
るようにし、かつ、Ｎｄ：ＹＶＯ4結晶の方位をＫＴＰ
結晶に対して４５度となるように配置すれば、ＫＴＰ結
晶のリタデーションδと無関係に低ノイズの第二高調波
光が安定に得られることが分かる。さらにＫＴＰ結晶の
リタデーションを一波長または二分の一波長付近に保つ
ことにより、Ｎｄ：ＹＶＯ4結晶のリタデーションの変
化に対する許容度を向上させることができる。そこで本
発明に於ては、固体レーザ媒質およびＫＴＰ結晶のリタ
デーションを制御するための温度調節機構を備えるもの
とした。
温度によるリタデーション変化を利用してＮｄ：ＹＶＯ
4のリタデーションを制御し、これが四分の一波長とな
るようにし、かつ、Ｎｄ：ＹＶＯ4結晶の方位をＫＴＰ
結晶に対して４５度となるように配置すれば、ＫＴＰ結
晶のリタデーションδと無関係に低ノイズの第二高調波
光が安定に得られることが分かる。さらにＫＴＰ結晶の
リタデーションを一波長または二分の一波長付近に保つ
ことにより、Ｎｄ：ＹＶＯ4結晶のリタデーションの変
化に対する許容度を向上させることができる。そこで本
発明に於ては、固体レーザ媒質およびＫＴＰ結晶のリタ
デーションを制御するための温度調節機構を備えるもの
とした。
【００３４】さらに、固体レーザ媒質の励起光側の端面
に共振器ミラーコーティングを施すことにより、構造を
単純化できる。
に共振器ミラーコーティングを施すことにより、構造を
単純化できる。
【００３５】
【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例
を参照して本発明の構成について詳細に説明する。
を参照して本発明の構成について詳細に説明する。
【００３６】図１は、本発明が適用された一実施例にお
ける固体レーザ装置の構成を示す模式的斜視図である。
本実施例での固体レーザ媒質５は、長さ１ｍｍでｙ軸に
垂直な面でカットされたＮｄ：ＹＶＯ4である。これに
は、温度調節装置として、ペルチェ素子７ａが付設され
ている。ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１から放射さ
れた励起光（波長８０９ｎｍ）は、コリメートレンズ２
で平行光にされた後、集光レンズ３で固体レーザ媒質５
の端面上に集光され、固体レーザ媒質５を励起し、自然
放出光（１０６４ｎｍ）を生じさせる。
ける固体レーザ装置の構成を示す模式的斜視図である。
本実施例での固体レーザ媒質５は、長さ１ｍｍでｙ軸に
垂直な面でカットされたＮｄ：ＹＶＯ4である。これに
は、温度調節装置として、ペルチェ素子７ａが付設され
ている。ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１から放射さ
れた励起光（波長８０９ｎｍ）は、コリメートレンズ２
で平行光にされた後、集光レンズ３で固体レーザ媒質５
の端面上に集光され、固体レーザ媒質５を励起し、自然
放出光（１０６４ｎｍ）を生じさせる。
【００３７】固体レーザ媒質５から放射された自然放出
光は、ＫＴＰ結晶６を通ってＫＴＰ結晶６の出力側端面
に配置された共振器ミラー４ｂで反射され、もと来た光
路を逆に通って固体レーザ媒質５に戻り、ここで誘導放
出により増幅されつつ、固体レーザ媒質５の励起側端面
に施した共振器ミラー４ａにより反射され、共振器内を
循環する。このようにして共振器ミラー４ａ・４ｂがレ
ーザ発振の条件を満足すれば、レーザ発振を生じる。発
振した基本波レーザ光は、ＫＴＰ結晶６内で波長変換さ
れ、第二高調波光（５３２ｎｍ）となり、出力ミラー４
ｂから出力される。ＫＴＰ結晶６にも、温度調節装置と
して、ペルチェ素子７ｂが付設されている。
光は、ＫＴＰ結晶６を通ってＫＴＰ結晶６の出力側端面
に配置された共振器ミラー４ｂで反射され、もと来た光
路を逆に通って固体レーザ媒質５に戻り、ここで誘導放
出により増幅されつつ、固体レーザ媒質５の励起側端面
に施した共振器ミラー４ａにより反射され、共振器内を
循環する。このようにして共振器ミラー４ａ・４ｂがレ
ーザ発振の条件を満足すれば、レーザ発振を生じる。発
振した基本波レーザ光は、ＫＴＰ結晶６内で波長変換さ
れ、第二高調波光（５３２ｎｍ）となり、出力ミラー４
ｂから出力される。ＫＴＰ結晶６にも、温度調節装置と
して、ペルチェ素子７ｂが付設されている。
【００３８】固体レーザ媒質５のリタデーションが四分
の一波長になる温度を求めるために、図２に示す測定系
によってリタデーション測定を行った。プローブ光とし
て半導体レーザ励起ＹＡＧレーザの波長１０６４ｎｍの
光を用いた。図２に於て、プローブ光は第１のポーララ
イザー８ａを通過後、直線偏光となって固体レーザ媒質
５へ入射する。そして、共振器ミラーである励起側の端
面４ａで反射され、反射ミラー９を経て第２のポーララ
イザー８ｂへ入射する。
の一波長になる温度を求めるために、図２に示す測定系
によってリタデーション測定を行った。プローブ光とし
て半導体レーザ励起ＹＡＧレーザの波長１０６４ｎｍの
光を用いた。図２に於て、プローブ光は第１のポーララ
イザー８ａを通過後、直線偏光となって固体レーザ媒質
５へ入射する。そして、共振器ミラーである励起側の端
面４ａで反射され、反射ミラー９を経て第２のポーララ
イザー８ｂへ入射する。
【００３９】第２のポーラライザー８ｂを通過後のプロ
ーブ光の強度は、パワーメーター１０によって観測され
る。２つのポーラライザー８ａ・８ｂは、直交ニコルの
状態であり、固体レーザ媒質５の位相遅延ξが０（リタ
デーションが一波長）の時にはプローブ光は第２のポー
ラライザー８ｂを通過後消光する。第２のポーラライザ
ー８ｂを通過後のプローブ光の強度は、図３に示すよう
に、リタデーションによって周期的に変化し、特に固体
レーザ媒質５のリタデーションが四分の一波長になると
ころで最大になる。
ーブ光の強度は、パワーメーター１０によって観測され
る。２つのポーラライザー８ａ・８ｂは、直交ニコルの
状態であり、固体レーザ媒質５の位相遅延ξが０（リタ
デーションが一波長）の時にはプローブ光は第２のポー
ラライザー８ｂを通過後消光する。第２のポーラライザ
ー８ｂを通過後のプローブ光の強度は、図３に示すよう
に、リタデーションによって周期的に変化し、特に固体
レーザ媒質５のリタデーションが四分の一波長になると
ころで最大になる。
【００４０】半導体レーザで励起している時は、励起し
ていない時に比べて励起時に発生する熱による昇温分だ
け曲線が低温側へずれている。本実施例に用いた固体レ
ーザ媒質であるＮｄ：ＹＶＯ4結晶のリタデーションが
四分の一波長になる温度（四分の一波長温度）は、約６
２℃であった。
ていない時に比べて励起時に発生する熱による昇温分だ
け曲線が低温側へずれている。本実施例に用いた固体レ
ーザ媒質であるＮｄ：ＹＶＯ4結晶のリタデーションが
四分の一波長になる温度（四分の一波長温度）は、約６
２℃であった。
【００４１】同様に、ＫＴＰ結晶６のリタデーションが
一波長または二分の一波長になる温度を求めるために、
図４に示す測定系によりリタデーション測定を行った。
Ｎｄ：ＹＶＯ4結晶の場合と異なり、ＫＴＰ結晶は高反
射コートが施されていないので、直交ニコルに配置され
た第１及び第２のポーラライザー８ａ・８ｂの間にＫＴ
Ｐ結晶６を置き、第２のポーラライザー８ｂからの透過
光の強度をパワーメーター１０によって観測することに
より、ＫＴＰ結晶のリタデーションを測定することがで
きる。透過光はＫＴＰ結晶６のリタデーションが一波長
のときに消光し、二分の一波長のときに最大となる。
一波長または二分の一波長になる温度を求めるために、
図４に示す測定系によりリタデーション測定を行った。
Ｎｄ：ＹＶＯ4結晶の場合と異なり、ＫＴＰ結晶は高反
射コートが施されていないので、直交ニコルに配置され
た第１及び第２のポーラライザー８ａ・８ｂの間にＫＴ
Ｐ結晶６を置き、第２のポーラライザー８ｂからの透過
光の強度をパワーメーター１０によって観測することに
より、ＫＴＰ結晶のリタデーションを測定することがで
きる。透過光はＫＴＰ結晶６のリタデーションが一波長
のときに消光し、二分の一波長のときに最大となる。
【００４２】図５に透過光強度の温度による変化を測定
した結果を示す。リタデーションを一波長変化させるの
に必要な温度変化は約３０℃と比較的小さい。
した結果を示す。リタデーションを一波長変化させるの
に必要な温度変化は約３０℃と比較的小さい。
【００４３】ＫＴＰ結晶６に対するＮｄ：ＹＶＯ4結晶
の方位を４５度とし、ペルチェ素子７ａにてＮｄ：ＹＶ
Ｏ4結晶の温度を０．１℃の精度で四分の一波長温度に
保つことで、低ノイズで高出力のビーム品質のよい緑色
光が得られた。さらに、同様に第２のペルチェ素子７ｂ
の温度制御により、０．１℃の精度内でＫＴＰ結晶のリ
タデーションを一波長、または二分の一波長付近に保つ
ことで、出力の安定化が可能になった。特にＫＴＰ結晶
のリタデーションがちょうど一波長あるいは二分の一波
長に一致したときには、Ｎｄ：ＹＶＯ4結晶中での基本
波光の偏光はｘ軸に平行な直線偏光となるため、高出力
で安定な光出力が得られた。
の方位を４５度とし、ペルチェ素子７ａにてＮｄ：ＹＶ
Ｏ4結晶の温度を０．１℃の精度で四分の一波長温度に
保つことで、低ノイズで高出力のビーム品質のよい緑色
光が得られた。さらに、同様に第２のペルチェ素子７ｂ
の温度制御により、０．１℃の精度内でＫＴＰ結晶のリ
タデーションを一波長、または二分の一波長付近に保つ
ことで、出力の安定化が可能になった。特にＫＴＰ結晶
のリタデーションがちょうど一波長あるいは二分の一波
長に一致したときには、Ｎｄ：ＹＶＯ4結晶中での基本
波光の偏光はｘ軸に平行な直線偏光となるため、高出力
で安定な光出力が得られた。
【００４４】なお、本実施例においては、固体レーザ媒
質としてＮｄ：ＹＶＯ4結晶を用いたが、これに限るも
のではなく、異方性媒質であれば他の媒質でも良い。ま
た、固体レーザ媒質５とＫＴＰ結晶６の温度調節装置と
して、それぞれペルチェ素子７ａ・７ｂを用いたが、こ
れはヒーターでも良い。
質としてＮｄ：ＹＶＯ4結晶を用いたが、これに限るも
のではなく、異方性媒質であれば他の媒質でも良い。ま
た、固体レーザ媒質５とＫＴＰ結晶６の温度調節装置と
して、それぞれペルチェ素子７ａ・７ｂを用いたが、こ
れはヒーターでも良い。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による固体
レーザ装置によれば、異方性結晶をレーザ媒質として用
いる場合に低ノイズで安定な第二高調波光を得ることが
できる。
レーザ装置によれば、異方性結晶をレーザ媒質として用
いる場合に低ノイズで安定な第二高調波光を得ることが
できる。
【図１】本発明の一実施例を示す模式的斜視図。
【図２】実施例に於ける異方性固体レーザ媒質のリタデ
ーションを測定するための測定系の構成図。
ーションを測定するための測定系の構成図。
【図３】実施例に於ける異方性固体レーザ媒質のリタデ
ーション測定での温度と出力との関係を示すグラフ。
ーション測定での温度と出力との関係を示すグラフ。
【図４】実施例に於ける非線形光学結晶であるＫＴＰ結
晶のリタデーションを測定するための測定系の構成図。
晶のリタデーションを測定するための測定系の構成図。
【図５】実施例に於ける非線形光学結晶であるＫＴＰ結
晶のリタデーション測定での温度と出力との関係を示す
グラフ。
晶のリタデーション測定での温度と出力との関係を示す
グラフ。
【図６】従来法の異方性固体レーザ媒質を用いた第二高
調波光を発生させるための半導体レーザ励起固体レーザ
装置の模式的構成図。
調波光を発生させるための半導体レーザ励起固体レーザ
装置の模式的構成図。
【図７】和周波結合項の係数ＣSFGと、異方性固体レー
ザ媒質の位相遅延ξおよびＫＴＰ結晶の位相遅延δとの
関係を示すグラフ。
ザ媒質の位相遅延ξおよびＫＴＰ結晶の位相遅延δとの
関係を示すグラフ。
【図８】異方性結晶の温度とリタデーションとの関係を
示すグラフ。
示すグラフ。
１ 半導体レーザ素子 ２ コリメートレンズ ３ 集光レンズ ４ａ 第１の共振器ミラー ４ｂ 第２の共振器ミラー ５ 異方性固体レーザ媒質 ６ ＫＴＰ結晶 ７ａ 第１の温度調節機構 ７ｂ 第２の温度調節機構 ８ａ 第１のポーラライザー ８ｂ 第２のポーラライザー ９ 反射ミラー １０ パワーメーター
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/109 8934−4Ｍ
Claims (2)
- 【請求項１】 一対のミラーからなる共振器と、該共振
器中に配置された異方性固体レーザ媒質と、該固体レー
ザ媒質を端面励起する励起光源としての半導体レーザ素
子と、波長変換素子としてのＫＴＰ結晶とを備える固体
レーザ装置に於て、 前記固体レーザ媒質の基本波光に対するリタデーション
が四分の一波長になるように温度調節する機構、および
ＫＴＰ結晶の基本波光に対するリタデーションを一波長
または二分の一波長付近に保つための温度調節機構を備
え、前記ＫＴＰ結晶の異常光方向の方位に対する前記固
体レーザ媒質の方位が４５度の角度をなして配置された
ことを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記固体レーザ媒質の前記半導体レーザ
素子によって励起される側の端面に共振器ミラーコーテ
ィングを施したことを特徴とする請求項１に記載の固体
レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22829093A JPH0758391A (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | 固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22829093A JPH0758391A (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | 固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0758391A true JPH0758391A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=16874155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22829093A Withdrawn JPH0758391A (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | 固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0758391A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100764424B1 (ko) * | 2006-08-30 | 2007-10-05 | 삼성전기주식회사 | 파장변환 레이저 장치 및 이에 사용되는 비선형 광학결정 |
-
1993
- 1993-08-20 JP JP22829093A patent/JPH0758391A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100764424B1 (ko) * | 2006-08-30 | 2007-10-05 | 삼성전기주식회사 | 파장변환 레이저 장치 및 이에 사용되는 비선형 광학결정 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001031 |