JPH0799357A - 半導体レーザ励起固体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ励起固体レーザ装置Info
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- JPH0799357A JPH0799357A JP24125393A JP24125393A JPH0799357A JP H0799357 A JPH0799357 A JP H0799357A JP 24125393 A JP24125393 A JP 24125393A JP 24125393 A JP24125393 A JP 24125393A JP H0799357 A JPH0799357 A JP H0799357A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザプリンタ装置などに用いられる波長可
変固体レーザを用いたＳＨＧ光源において、波長制御素
子と共振器ミラーを一体化することで小型化を実現し、
信頼性を向上すること。 【構成】 半導体レーザ１１は集光光学系１２により集
光され、レーザ結晶３１を励起する。励起されたレーザ
結晶であるＣｒ:ＬｉＳｒＡｌＦ6は共振器ミラー２１
（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）間で基本波４１を発生する。レー
ザ結晶３１の前方端面に形成された共振器ミラーＭ１
（２１−ａ）とＭ２（２１−ｂ）間にはレーザ結晶３１
と非線形光学結晶ＫＮｂＯ3３２が配置されている。光
軸は共振器ミラーＭ２（２１−ｂ）で折り曲げられて、
三角柱の波長分散プリズム３３を透過後波長分散プリズ
ム出射端面に形成された共振器ミラーＭ３（２１−ｃ）
により反射され共振器を形成する。
変固体レーザを用いたＳＨＧ光源において、波長制御素
子と共振器ミラーを一体化することで小型化を実現し、
信頼性を向上すること。 【構成】 半導体レーザ１１は集光光学系１２により集
光され、レーザ結晶３１を励起する。励起されたレーザ
結晶であるＣｒ:ＬｉＳｒＡｌＦ6は共振器ミラー２１
（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）間で基本波４１を発生する。レー
ザ結晶３１の前方端面に形成された共振器ミラーＭ１
（２１−ａ）とＭ２（２１−ｂ）間にはレーザ結晶３１
と非線形光学結晶ＫＮｂＯ3３２が配置されている。光
軸は共振器ミラーＭ２（２１−ｂ）で折り曲げられて、
三角柱の波長分散プリズム３３を透過後波長分散プリズ
ム出射端面に形成された共振器ミラーＭ３（２１−ｃ）
により反射され共振器を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光エレクトロニクス分
野、特に可視レーザ光源および可視レーザ光源を用いた
レーザプリンタ装置または光造形装置に関する。
野、特に可視レーザ光源および可視レーザ光源を用いた
レーザプリンタ装置または光造形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高度情報化時代の進展に伴い、光ディス
ク装置やレーザプリンタ装置などの光記録分野において
は記録密度向上や高速印刷の要求を満足するため、短波
長化への要求が高まっている。しかし製品化レベルで要
求の大きな波長域である青−緑領域を満足する光源とし
てはＨｅ−Ｃｄ（ヘリウムーカドミウム）レーザ装置や
Ａｒ（アルゴン）レーザ装置などのガスレーザ装置しか
なく、例えば光ディスク装置に搭載するには大型で消費
電力が大きく不向きであった。また、一部のレーザプリ
ンタ装置に搭載されているが、将来小型・低消費電力化
を進める上で障害となる可能性を有していた。これに対
して光第２高調波発生（ＳＨＧ；Second Harmonic Gene
ration）を用いることで短波長化する技術が提案され
た。ＳＨＧ光源の実用化技術の検討は半導体レーザの高
出力化と伴に進展した。その背景には従来のガスレーザ
のような放電を必要とせず小型、低消費電力化を実
現する可能性を有していた点、次に励起用半導体レーザ
の出力安定性および長寿命に依存したＳＨＧ光源の高い
信頼性（出力安定性、長寿命）にある。前記ガスレ
ーザと同等の出力波長を有するＳＨＧ光源として、例え
ば近赤外の半導体レーザ出力を第１の発振波すなわち基
本波とし、外部共振器で共振させて、その中に非線形光
学結晶であるＫＮ（KNbO3；ニオブ酸カリウム）を配置
することで第２の発振波すなわちＳＨ波である青色レー
ザ光を得る方法が提案されている（ダブリュー・ジェイ
・コズロフスキー、ダブリュー・レンス「ガリウム・ア
ルミニュウム・ヒ素半導体レーザの２倍波による４１ｍ
Ｗの青色光の発生」アプライド・フィジックス・レタ
ー、５６巻、２３号、２２９１頁、１９９０年；W.J.Ko
zlovsky and W.Lenth,"Generation of 41mW of blue ra
diation by frequency doubling of a GaAlAsdiode las
er",Appl.Phys.Lett.,vol.56,no.23,p2291,'90）。しか
し、前記ＳＨＧ光源において、ＫＮの波長許容幅（変換
効率が最大値の１／２以上である波長範囲）は１ｎｍ以
下と狭く、半導体レーザは戻り光などの外乱で発振波長
が数ｎｍ変動すると出力の不安定性を招くため光アイソ
レータを必要とした。これに対し半導体レーザ励起固体
レーザで前記近赤外半導体レーザど同等の出力波長の実
現が可能なレーザ結晶であるＬｉＳＡＦ（Cr:LiSrAl
F6；クロム添加のフッ化リチュウムストロンチュウムア
ルミニュウム）が提案された（ＵＳＰ４，８１１，３４
９）。前記ＬｉＳＡＦ結晶を用いた半導体レーザ励起固
体レーザ装置において、複屈折フィルタを用いた外部共
振器を結合する８６０〜９２０ｎｍの範囲で波長可変な
光源と、ＬｉＩＯ3（ヨウ素酸リチウム）を用いたＳＨ
Ｇについての報告がなされている。前者については、ク
ィ・ザング、ディ・ジェイ・ディクソン、ビィ・エイチ
・チャイ、ピィ・エヌ・キーン、「電気的にチューニン
グされた半導体レーザ励起Ｃｒ：ＬｉＳｒＡｌＦ6レー
ザ」オプティクス・レター、１７巻、１号、４３頁、１
９９２年；Qi Zhang, G.J.Dixon, B.H.Chai, P.N.Kea
n,"Electronically tuned diode-laser-pumped Cr:LiSr
AlF6 laser",Opt.Lett.,vol.17,no.1,p43,'92 を、後
者についてはフランソワ・バレンボワ、パトリック・ジ
ョルジュ、フランソワ・サリ、ジェラード・ロジェ、ア
ラン・ブルン、「Ｃｒ添加ＬｉＳｒＡｌＦ6レーザの内
部共振２倍波による波長可変の青色光源」アプライド・
フィジックス・レター、６１巻、２０号、２３８１頁、
１９９２年；Francois Balembois, Patrick Georges,
Francois Salin, Gerard Roger, and Alain Brun,"Tunable blue light source by intracavi
ty frequency doublingof a Cr-doped LiSrAlF6 lase
r",Appl.Phys.Lett.,vol.61,no.20,p2381,'92を参照さ
れたい。図４は波長可変固体レーザを用いた共振器構造
によるＳＨＧ光源を説明するための図である。励起光は
集光され、レーザ結晶３１を励起する。励起されたレー
ザ結晶３１は共振器ミラー（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）間で基
本波４１を発生する。共振器ミラーＭ１（２１−ａ），
Ｍ２（２１−ｂ）間にはレーザ結晶３１と非線形光学結
晶３２が配置されている。共振された基本波４１は非線
形光学結晶３２において一部ＳＨ波４２に変換されて共
振器ミラーＭ２（２１−ｂ）から出射される。このとき
ＳＨ波４２の出力すなわち非線形光学結晶３２の変換効
率は基本波４１の発振波長に依存して変化する。したが
って高い出力を得るためには波長制御を行う必要があ
る。このため共振器ミラーＭ２（２１−ｂ），Ｍ３（２
１−ｃ）間に波長制御素子３３である複屈折フィルタを
配置し波長制御を行なう。複屈折フィルタは一般的に厚
さの異なる水晶板を３枚張り合わせたものを用い、入射
面を基本波光軸に対しブルースター角に配置し、かつ波
長制御のため精密な回転調整機構を必要とする。また図
４に示したように一共振器中に全ての光学部品を配置し
ないのは次の理由による。第１に通常ＳＨ波の発生効率
を高めるため一つの共振器中でのビームウエスト径は小
さくとる。したがってビームウエスト以外でのビーム広
がりが大きくなり光路長の長い共振器を構成するのが困
難である。第２に複屈折フィルタなどの波長制御素子は
ビームの入射角により選択波長が異なる。したがって良
好な選択性を得るため複屈折フィルタの光路長を長くす
ると、ビーム断面において部分的な広がり角が異なり効
率の低下や波長制御性の劣下が起こる。この二つの理由
で折り曲げ型や共振器結合型などの波長制御素子をビー
ムウエストに配置するための共振器を構成していた。
ク装置やレーザプリンタ装置などの光記録分野において
は記録密度向上や高速印刷の要求を満足するため、短波
長化への要求が高まっている。しかし製品化レベルで要
求の大きな波長域である青−緑領域を満足する光源とし
てはＨｅ−Ｃｄ（ヘリウムーカドミウム）レーザ装置や
Ａｒ（アルゴン）レーザ装置などのガスレーザ装置しか
なく、例えば光ディスク装置に搭載するには大型で消費
電力が大きく不向きであった。また、一部のレーザプリ
ンタ装置に搭載されているが、将来小型・低消費電力化
を進める上で障害となる可能性を有していた。これに対
して光第２高調波発生（ＳＨＧ；Second Harmonic Gene
ration）を用いることで短波長化する技術が提案され
た。ＳＨＧ光源の実用化技術の検討は半導体レーザの高
出力化と伴に進展した。その背景には従来のガスレーザ
のような放電を必要とせず小型、低消費電力化を実
現する可能性を有していた点、次に励起用半導体レーザ
の出力安定性および長寿命に依存したＳＨＧ光源の高い
信頼性（出力安定性、長寿命）にある。前記ガスレ
ーザと同等の出力波長を有するＳＨＧ光源として、例え
ば近赤外の半導体レーザ出力を第１の発振波すなわち基
本波とし、外部共振器で共振させて、その中に非線形光
学結晶であるＫＮ（KNbO3；ニオブ酸カリウム）を配置
することで第２の発振波すなわちＳＨ波である青色レー
ザ光を得る方法が提案されている（ダブリュー・ジェイ
・コズロフスキー、ダブリュー・レンス「ガリウム・ア
ルミニュウム・ヒ素半導体レーザの２倍波による４１ｍ
Ｗの青色光の発生」アプライド・フィジックス・レタ
ー、５６巻、２３号、２２９１頁、１９９０年；W.J.Ko
zlovsky and W.Lenth,"Generation of 41mW of blue ra
diation by frequency doubling of a GaAlAsdiode las
er",Appl.Phys.Lett.,vol.56,no.23,p2291,'90）。しか
し、前記ＳＨＧ光源において、ＫＮの波長許容幅（変換
効率が最大値の１／２以上である波長範囲）は１ｎｍ以
下と狭く、半導体レーザは戻り光などの外乱で発振波長
が数ｎｍ変動すると出力の不安定性を招くため光アイソ
レータを必要とした。これに対し半導体レーザ励起固体
レーザで前記近赤外半導体レーザど同等の出力波長の実
現が可能なレーザ結晶であるＬｉＳＡＦ（Cr:LiSrAl
F6；クロム添加のフッ化リチュウムストロンチュウムア
ルミニュウム）が提案された（ＵＳＰ４，８１１，３４
９）。前記ＬｉＳＡＦ結晶を用いた半導体レーザ励起固
体レーザ装置において、複屈折フィルタを用いた外部共
振器を結合する８６０〜９２０ｎｍの範囲で波長可変な
光源と、ＬｉＩＯ3（ヨウ素酸リチウム）を用いたＳＨ
Ｇについての報告がなされている。前者については、ク
ィ・ザング、ディ・ジェイ・ディクソン、ビィ・エイチ
・チャイ、ピィ・エヌ・キーン、「電気的にチューニン
グされた半導体レーザ励起Ｃｒ：ＬｉＳｒＡｌＦ6レー
ザ」オプティクス・レター、１７巻、１号、４３頁、１
９９２年；Qi Zhang, G.J.Dixon, B.H.Chai, P.N.Kea
n,"Electronically tuned diode-laser-pumped Cr:LiSr
AlF6 laser",Opt.Lett.,vol.17,no.1,p43,'92 を、後
者についてはフランソワ・バレンボワ、パトリック・ジ
ョルジュ、フランソワ・サリ、ジェラード・ロジェ、ア
ラン・ブルン、「Ｃｒ添加ＬｉＳｒＡｌＦ6レーザの内
部共振２倍波による波長可変の青色光源」アプライド・
フィジックス・レター、６１巻、２０号、２３８１頁、
１９９２年；Francois Balembois, Patrick Georges,
Francois Salin, Gerard Roger, and Alain Brun,"Tunable blue light source by intracavi
ty frequency doublingof a Cr-doped LiSrAlF6 lase
r",Appl.Phys.Lett.,vol.61,no.20,p2381,'92を参照さ
れたい。図４は波長可変固体レーザを用いた共振器構造
によるＳＨＧ光源を説明するための図である。励起光は
集光され、レーザ結晶３１を励起する。励起されたレー
ザ結晶３１は共振器ミラー（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）間で基
本波４１を発生する。共振器ミラーＭ１（２１−ａ），
Ｍ２（２１−ｂ）間にはレーザ結晶３１と非線形光学結
晶３２が配置されている。共振された基本波４１は非線
形光学結晶３２において一部ＳＨ波４２に変換されて共
振器ミラーＭ２（２１−ｂ）から出射される。このとき
ＳＨ波４２の出力すなわち非線形光学結晶３２の変換効
率は基本波４１の発振波長に依存して変化する。したが
って高い出力を得るためには波長制御を行う必要があ
る。このため共振器ミラーＭ２（２１−ｂ），Ｍ３（２
１−ｃ）間に波長制御素子３３である複屈折フィルタを
配置し波長制御を行なう。複屈折フィルタは一般的に厚
さの異なる水晶板を３枚張り合わせたものを用い、入射
面を基本波光軸に対しブルースター角に配置し、かつ波
長制御のため精密な回転調整機構を必要とする。また図
４に示したように一共振器中に全ての光学部品を配置し
ないのは次の理由による。第１に通常ＳＨ波の発生効率
を高めるため一つの共振器中でのビームウエスト径は小
さくとる。したがってビームウエスト以外でのビーム広
がりが大きくなり光路長の長い共振器を構成するのが困
難である。第２に複屈折フィルタなどの波長制御素子は
ビームの入射角により選択波長が異なる。したがって良
好な選択性を得るため複屈折フィルタの光路長を長くす
ると、ビーム断面において部分的な広がり角が異なり効
率の低下や波長制御性の劣下が起こる。この二つの理由
で折り曲げ型や共振器結合型などの波長制御素子をビー
ムウエストに配置するための共振器を構成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に波長可変固体レ
ーザをＳＨＧ光源の基本波とする利点は二つある。第１
に基本波の波長可変範囲でＳＨ波の波長を可変とするこ
とができる点である。第２に前述のように非線形光学結
晶の波長許容幅が狭く、基本波波長を制御することで最
大効率を確実に得ることができる点である。前記の波長
可変固体レーザを用いた内部共振型ＳＨＧ光源において
前述の複屈折フィルタなどの波長制御素子を用いるとブ
ルースター角調整や波長制御のための回転機構などの調
整機構を形成する必要があった。このため前述の半導体
レーザ励起ＳＨＧ光源の特長である小型化できる利点を
大きく損なう問題点があった。
ーザをＳＨＧ光源の基本波とする利点は二つある。第１
に基本波の波長可変範囲でＳＨ波の波長を可変とするこ
とができる点である。第２に前述のように非線形光学結
晶の波長許容幅が狭く、基本波波長を制御することで最
大効率を確実に得ることができる点である。前記の波長
可変固体レーザを用いた内部共振型ＳＨＧ光源において
前述の複屈折フィルタなどの波長制御素子を用いるとブ
ルースター角調整や波長制御のための回転機構などの調
整機構を形成する必要があった。このため前述の半導体
レーザ励起ＳＨＧ光源の特長である小型化できる利点を
大きく損なう問題点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では波長可変固体
レーザを用いた内部共振型ＳＨＧ光源において、波長制
御素子を工夫することで装置を小型にし、従来技術の問
題点を解決した。すなわち波長制御素子に用いた波長分
散プリズムに基本波の共振器ミラーを形成し、共振器ミ
ラーと波長制御素子を一体化した。波長可変固体レーザ
では励起されたレーザ結晶の自然発光の波長幅は波長可
変範囲の広さを持つ。また、本方法により波長可変固体
レーザを用いたＳＨＧ光源を実現するためには、共振器
ミラーの調整機構が備わっていれば良く、従来の装置に
必要であった波長制御素子の調整は不要となる。従来方
法と比較すると波長制御素子と共振器ミラーを一体化
することで部品点数を削減し、波長制御素子の調整機
構を省くことができた。したがって装置を小型化でき従
来の問題点を解決することができた。また、本発明は次
の具体的なはっきりとした特徴を記述している。 （１）半導体レーザと、前記半導体レーザにより励起さ
れるレーザ結晶と、前記レーザ結晶を含む共振器構造を
有し、前記共振器構造により発生される固体レーザ出力
の可変発振波長幅Δλが２０≦Δλ≦２００ｎｍである
半導体レーザ励起固体レーザ装置において、発振波長幅
Δλを１０ｎｍ以下に選択する共振器ミラーを用いて波
長制御する半導体レーザ励起固体レーザ装置を提案し
た。 （２）前記共振器ミラーは波長分散プリズムで、前記波
長分散プリズムの一面に前記固体レーザ出力の可変発振
波長において反射率が９５％以上の反射膜を形成した半
導体レーザ励起固体レーザ装置を提案した。 （３）前記共振器構造内に前記レーザ結晶による第１の
発振波を第２の発振波に変換する非線形光学結晶を有す
る半導体レーザ励起固体レーザ装置を提案した。 （４）前記レーザ結晶にＬｉＳＡＦ（Cr:LiSrAlF6；ク
ロム添加のフッ化リチュウ ムストロンチュウムア
ルミニュウム）を用いた半導体レーザ励起固体レー
ザ装置を提案した。 （５）前記非線形光学結晶としてＫＮを用いた半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置を提案した。 （６）前記非線形光学結晶としてＫＬＮ（KLiNbO3；ニ
オブ酸カリウムリチウム） を用いた半導体レーザ
励起固体レーザ装置を提案した。 （７）前記共振器構造をマウントするレーザ筐体を温度
制御する手段を有する半導体レーザ励起固体レーザ装置
を提案した。 （８）前記第２の発振波が第１の発振波の第２高調波で
ある半導体レーザ励起固体レーザ装置を提案した。 （９）前記半導体レーザの光軸と第２の発振波の光軸が
平行である半導体レーザ励起固体レーザ装置を提案し
た。 （１０）前述の半導体レーザ励起固体レーザ装置を用い
たレーザプリンタ装置または光造形装置を提案した。
レーザを用いた内部共振型ＳＨＧ光源において、波長制
御素子を工夫することで装置を小型にし、従来技術の問
題点を解決した。すなわち波長制御素子に用いた波長分
散プリズムに基本波の共振器ミラーを形成し、共振器ミ
ラーと波長制御素子を一体化した。波長可変固体レーザ
では励起されたレーザ結晶の自然発光の波長幅は波長可
変範囲の広さを持つ。また、本方法により波長可変固体
レーザを用いたＳＨＧ光源を実現するためには、共振器
ミラーの調整機構が備わっていれば良く、従来の装置に
必要であった波長制御素子の調整は不要となる。従来方
法と比較すると波長制御素子と共振器ミラーを一体化
することで部品点数を削減し、波長制御素子の調整機
構を省くことができた。したがって装置を小型化でき従
来の問題点を解決することができた。また、本発明は次
の具体的なはっきりとした特徴を記述している。 （１）半導体レーザと、前記半導体レーザにより励起さ
れるレーザ結晶と、前記レーザ結晶を含む共振器構造を
有し、前記共振器構造により発生される固体レーザ出力
の可変発振波長幅Δλが２０≦Δλ≦２００ｎｍである
半導体レーザ励起固体レーザ装置において、発振波長幅
Δλを１０ｎｍ以下に選択する共振器ミラーを用いて波
長制御する半導体レーザ励起固体レーザ装置を提案し
た。 （２）前記共振器ミラーは波長分散プリズムで、前記波
長分散プリズムの一面に前記固体レーザ出力の可変発振
波長において反射率が９５％以上の反射膜を形成した半
導体レーザ励起固体レーザ装置を提案した。 （３）前記共振器構造内に前記レーザ結晶による第１の
発振波を第２の発振波に変換する非線形光学結晶を有す
る半導体レーザ励起固体レーザ装置を提案した。 （４）前記レーザ結晶にＬｉＳＡＦ（Cr:LiSrAlF6；ク
ロム添加のフッ化リチュウ ムストロンチュウムア
ルミニュウム）を用いた半導体レーザ励起固体レー
ザ装置を提案した。 （５）前記非線形光学結晶としてＫＮを用いた半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置を提案した。 （６）前記非線形光学結晶としてＫＬＮ（KLiNbO3；ニ
オブ酸カリウムリチウム） を用いた半導体レーザ
励起固体レーザ装置を提案した。 （７）前記共振器構造をマウントするレーザ筐体を温度
制御する手段を有する半導体レーザ励起固体レーザ装置
を提案した。 （８）前記第２の発振波が第１の発振波の第２高調波で
ある半導体レーザ励起固体レーザ装置を提案した。 （９）前記半導体レーザの光軸と第２の発振波の光軸が
平行である半導体レーザ励起固体レーザ装置を提案し
た。 （１０）前述の半導体レーザ励起固体レーザ装置を用い
たレーザプリンタ装置または光造形装置を提案した。
【０００５】（実施例１）図１は本発明の一実施例を説
明するための図である。半導体レーザ１１は集光光学系
１２により集光され、レーザ結晶３１を励起する。励起
されたレーザ結晶３１は共振器ミラー２１（Ｍ１，Ｍ
２，Ｍ３）間で基本波４１を発生する。レーザ結晶３１
の前方端面に形成された共振器ミラーＭ１（２１−ａ）
とＭ２（２１−ｂ）間にはレーザ結晶３１と非線形光学
結晶３２が配置されている。光軸は共振器ミラーＭ２
（２１−ｂ）で折り曲げられて、三角柱の波長分散プリ
ズム３３を透過後波長分散プリズム出射端面に形成され
た共振器ミラーＭ３（２１−ｃ）により反射され共振器
を形成する。共振された基本波４１は非線形光学結晶３
２において一部ＳＨ波４２に変換されて共振器ミラーＭ
２（２１−ｂ）から出射される。励起波長は６８０ｎ
ｍ、基本波波長は８６０ｎｍ、ＳＨ波波長は４３０ｎｍ
とした。本構成において励起ビームとＳＨ波４２出力は
平行となる。ここで共振器内において自然発光が波長分
散プリズム３３に入射した場合、異なる波長成分は波長
分散プリズム３３内部で異なる方向に進行する。また所
望の波長のビーム４１の進行方向に対して垂直に反射す
る共振器ミラーＭ３（２１−ｃ）を波長分散プリズム３
３の出射面に形成すれば、前記ビームは同一光軸を逆方
向に進行する。このとき他の波長成分に対しては前記共
振器ミラーＭ３（２１−ｃ）は垂直に位置しないので反
射光は進行方向と異なる方向に反射され共振が起こらな
い。したがって所望の波長の自然発光ビームのみ選択さ
れて共振条件を満足し、波長制御が可能となる。本発明
において１°の角度調整に対して２ｎｍの波長変化が対
応する波長分散プリズムを用いた。また、波長分散プリ
ズム３３の反射面は基本波波長において光軸と垂直なる
ように設計した。設計条件では基本波４１の発振波長は
中心が８６０ｎｍで波長幅ΔλはΔλ＜２ｎｍの波長制
御が可能とした。波長分散プリズム光軸方向の肉厚を調
整することによりΔλは１０ｎｍ以下で制御可能であ
る。励起用半導体レーザ１１は発振波長６８０ｎｍ、出
力５００ｍＷのブロードエリア型を用いた。集光光学系
１２にはアナモルフィックプリズムペアを用いて集光形
状の歪みを補正し、レーザ結晶３１中での基本波共振モ
ード４１との結合を良好に行うようにした。集光光学系
１２は全て励起波長において反射率５％以下となるよう
な無反射（以下単にＡＲ；Anti-Reflection）コーティ
ングを施した。レーザ結晶３１にはＣｒ添加量５．５％
のＬｉＳＡＦ結晶を用いた。結晶のサイズは３×３×１
ｍｍのものを用いた。結晶の前方端面には励起波長に対
して反射率５％以下のＡＲコーティング、基本波波長に
対して反射率９９％以上の全反射（以下単にＨＲ；High
-Reflection）コーティングを施し共振器ミラーＭ１
（２１−ａ）とした。レーザ結晶３１の後方端面には基
本波波長に対して反射率５％以下のＡＲコーティングを
施した。共振器ミラーＭ２（２１−ｂ）には基本波波長
に対しＭ１と同様のＨＲコーティングとＳＨ波４２波長
に対して反射率１５％以下のＡＲコーティングを施し
た。また、波長分散プリズム３３の入射面には基本波波
長に対して反射率５％以下のＡＲコーティングを施し、
反射面には反射率９９％以上のＨＲコーティングを施し
た。非線形光学結晶３２にはＫＮを用いた。サイズは３
×３×５のものを用い、基本波ビーム４１の進行方向が
ＫＮ結晶のａ軸方向となるように配置した。ＫＮ結晶の
両端面には基本波４１およびＳＨ波４２波長に対して反
射率５％以下のＡＲコーティングを施した。また、ＫＮ
結晶は２５℃±０．２に温度制御しＳＨＧの位相整合条
件を安定化させた。さらに各光学部品間の距離が熱的に
変化しないようにホルダ全体を温度制御した。本発明で
は各々単独の制御素子５１を用いたが、同一の制御素子
による温度制御も可能である。前記ＨＲコーティングの
反射率は９５％以上のものを用いればよく、特に９９％
以上とする必要はない。ＬｉＳＡＦの吸収の波長許容幅
は約１００ｎｍと広く励起用半導体レーザを温度制御素
子などを用いて波長制御しなかったが、最大吸収波長に
一致させるため制御しても良い。また、ＫＮの代わりに
ＫＬＮを用いても良い。
明するための図である。半導体レーザ１１は集光光学系
１２により集光され、レーザ結晶３１を励起する。励起
されたレーザ結晶３１は共振器ミラー２１（Ｍ１，Ｍ
２，Ｍ３）間で基本波４１を発生する。レーザ結晶３１
の前方端面に形成された共振器ミラーＭ１（２１−ａ）
とＭ２（２１−ｂ）間にはレーザ結晶３１と非線形光学
結晶３２が配置されている。光軸は共振器ミラーＭ２
（２１−ｂ）で折り曲げられて、三角柱の波長分散プリ
ズム３３を透過後波長分散プリズム出射端面に形成され
た共振器ミラーＭ３（２１−ｃ）により反射され共振器
を形成する。共振された基本波４１は非線形光学結晶３
２において一部ＳＨ波４２に変換されて共振器ミラーＭ
２（２１−ｂ）から出射される。励起波長は６８０ｎ
ｍ、基本波波長は８６０ｎｍ、ＳＨ波波長は４３０ｎｍ
とした。本構成において励起ビームとＳＨ波４２出力は
平行となる。ここで共振器内において自然発光が波長分
散プリズム３３に入射した場合、異なる波長成分は波長
分散プリズム３３内部で異なる方向に進行する。また所
望の波長のビーム４１の進行方向に対して垂直に反射す
る共振器ミラーＭ３（２１−ｃ）を波長分散プリズム３
３の出射面に形成すれば、前記ビームは同一光軸を逆方
向に進行する。このとき他の波長成分に対しては前記共
振器ミラーＭ３（２１−ｃ）は垂直に位置しないので反
射光は進行方向と異なる方向に反射され共振が起こらな
い。したがって所望の波長の自然発光ビームのみ選択さ
れて共振条件を満足し、波長制御が可能となる。本発明
において１°の角度調整に対して２ｎｍの波長変化が対
応する波長分散プリズムを用いた。また、波長分散プリ
ズム３３の反射面は基本波波長において光軸と垂直なる
ように設計した。設計条件では基本波４１の発振波長は
中心が８６０ｎｍで波長幅ΔλはΔλ＜２ｎｍの波長制
御が可能とした。波長分散プリズム光軸方向の肉厚を調
整することによりΔλは１０ｎｍ以下で制御可能であ
る。励起用半導体レーザ１１は発振波長６８０ｎｍ、出
力５００ｍＷのブロードエリア型を用いた。集光光学系
１２にはアナモルフィックプリズムペアを用いて集光形
状の歪みを補正し、レーザ結晶３１中での基本波共振モ
ード４１との結合を良好に行うようにした。集光光学系
１２は全て励起波長において反射率５％以下となるよう
な無反射（以下単にＡＲ；Anti-Reflection）コーティ
ングを施した。レーザ結晶３１にはＣｒ添加量５．５％
のＬｉＳＡＦ結晶を用いた。結晶のサイズは３×３×１
ｍｍのものを用いた。結晶の前方端面には励起波長に対
して反射率５％以下のＡＲコーティング、基本波波長に
対して反射率９９％以上の全反射（以下単にＨＲ；High
-Reflection）コーティングを施し共振器ミラーＭ１
（２１−ａ）とした。レーザ結晶３１の後方端面には基
本波波長に対して反射率５％以下のＡＲコーティングを
施した。共振器ミラーＭ２（２１−ｂ）には基本波波長
に対しＭ１と同様のＨＲコーティングとＳＨ波４２波長
に対して反射率１５％以下のＡＲコーティングを施し
た。また、波長分散プリズム３３の入射面には基本波波
長に対して反射率５％以下のＡＲコーティングを施し、
反射面には反射率９９％以上のＨＲコーティングを施し
た。非線形光学結晶３２にはＫＮを用いた。サイズは３
×３×５のものを用い、基本波ビーム４１の進行方向が
ＫＮ結晶のａ軸方向となるように配置した。ＫＮ結晶の
両端面には基本波４１およびＳＨ波４２波長に対して反
射率５％以下のＡＲコーティングを施した。また、ＫＮ
結晶は２５℃±０．２に温度制御しＳＨＧの位相整合条
件を安定化させた。さらに各光学部品間の距離が熱的に
変化しないようにホルダ全体を温度制御した。本発明で
は各々単独の制御素子５１を用いたが、同一の制御素子
による温度制御も可能である。前記ＨＲコーティングの
反射率は９５％以上のものを用いればよく、特に９９％
以上とする必要はない。ＬｉＳＡＦの吸収の波長許容幅
は約１００ｎｍと広く励起用半導体レーザを温度制御素
子などを用いて波長制御しなかったが、最大吸収波長に
一致させるため制御しても良い。また、ＫＮの代わりに
ＫＬＮを用いても良い。
【０００６】（実施例２）図２は本発明の一実施例を説
明するため図である。本実施例では各構成部品は順に、
半導体レーザ１１、集光光学系１２、共振器ミラーＭ１
（２１−ａ）、レーザ結晶３１、非線形光学結晶３２、
三角柱の波長分散プリズム３３、波長分散プリズム出射
端面に形成された共振器ミラーＭ２（２１−ｂ）、ＳＨ
波４２の出射角補正用プリズム３４となる。共振器ミラ
ーＭ１（２１−ａ）と共振器ミラーＭ２（２１−ｂ）に
より、基本波ビーム４１はＭ２側でビームウエストを形
成するように発振する。ここで実施例１と異なる点はコ
ーティング仕様であり、レーザ結晶３１の両端面に基本
波波長に対してＡＲ、Ｍ２（２１−ｂ）に基本波波長に
対してＨＲ、ＳＨ波長に対してＡＲコーティングを行
う。本構成において励起ビームとＳＨ波４２出力は平行
となるように前述のＳＨ出射角補正プリズムを設けた。
ＫＮおよび共振器の温度制御等は実施例１と同様であ
る。
明するため図である。本実施例では各構成部品は順に、
半導体レーザ１１、集光光学系１２、共振器ミラーＭ１
（２１−ａ）、レーザ結晶３１、非線形光学結晶３２、
三角柱の波長分散プリズム３３、波長分散プリズム出射
端面に形成された共振器ミラーＭ２（２１−ｂ）、ＳＨ
波４２の出射角補正用プリズム３４となる。共振器ミラ
ーＭ１（２１−ａ）と共振器ミラーＭ２（２１−ｂ）に
より、基本波ビーム４１はＭ２側でビームウエストを形
成するように発振する。ここで実施例１と異なる点はコ
ーティング仕様であり、レーザ結晶３１の両端面に基本
波波長に対してＡＲ、Ｍ２（２１−ｂ）に基本波波長に
対してＨＲ、ＳＨ波長に対してＡＲコーティングを行
う。本構成において励起ビームとＳＨ波４２出力は平行
となるように前述のＳＨ出射角補正プリズムを設けた。
ＫＮおよび共振器の温度制御等は実施例１と同様であ
る。
【０００７】（実施例３）図３は本発明の一実施例を説
明するための図である。実施例１または実施例２で説明
したＳＨＧ光源１００から出射されたＳＨ波４２は、音
響光学（以下単にＡＯ；Acousto-Optical）変調器２０
１、ビームエキスパンダ２０２、回転多面鏡２０３、ｆ
θレンズ２０４を通過し、感光ドラム２０５に集光され
る。ＡＯ変調器２０１は画像情報に応じてＳＨ波４２の
変調を行い、回転多面鏡２０３は水平（紙面内）方向に
走査する。この組合せで２次元情報は感光ドラム２０５
に部分的な電位差として記録される。感光ドラム２０５
は前記電位差に応じてトナーを付着して回転し、記録用
紙に情報を再生する。
明するための図である。実施例１または実施例２で説明
したＳＨＧ光源１００から出射されたＳＨ波４２は、音
響光学（以下単にＡＯ；Acousto-Optical）変調器２０
１、ビームエキスパンダ２０２、回転多面鏡２０３、ｆ
θレンズ２０４を通過し、感光ドラム２０５に集光され
る。ＡＯ変調器２０１は画像情報に応じてＳＨ波４２の
変調を行い、回転多面鏡２０３は水平（紙面内）方向に
走査する。この組合せで２次元情報は感光ドラム２０５
に部分的な電位差として記録される。感光ドラム２０５
は前記電位差に応じてトナーを付着して回転し、記録用
紙に情報を再生する。
【０００８】
【発明の効果】本発明により得られる効果は、ＳＨＧ光
源の組立において部品点数や調整機構の一部を省くこと
でレーザプリンタ装置および光造型装置などの光エレク
トロニクス装置に搭載可能な小型化を実現した点にあ
る。また、小型になり部品点数が減少したため、ＳＨＧ
光源の振動等に対する信頼性が高くなった。
源の組立において部品点数や調整機構の一部を省くこと
でレーザプリンタ装置および光造型装置などの光エレク
トロニクス装置に搭載可能な小型化を実現した点にあ
る。また、小型になり部品点数が減少したため、ＳＨＧ
光源の振動等に対する信頼性が高くなった。
【図１】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図４】波長可変固体レーザを用いた内部共振によるＳ
ＨＧ光源を説明するための図である。
ＨＧ光源を説明するための図である。
１１ 半導体レーザ、１２ 集光光学系、２１ 共振器
ミラー、３１ レーザ結晶、３２ 非線形光学結晶、３
３ 波長制御素子、３４ ＳＨ波出射角補正プリズム、
４１ 基本波、４２ ＳＨ波、５１ 温度制御素子、１
００ ＳＨＧ光源、２０１ ＡＯ変調器、２０２ ビー
ムエキスパンダ、２０３ 回転多面鏡、２０４ ｆθレ
ンズ、２０５ 感光ドラム
ミラー、３１ レーザ結晶、３２ 非線形光学結晶、３
３ 波長制御素子、３４ ＳＨ波出射角補正プリズム、
４１ 基本波、４２ ＳＨ波、５１ 温度制御素子、１
００ ＳＨＧ光源、２０１ ＡＯ変調器、２０２ ビー
ムエキスパンダ、２０３ 回転多面鏡、２０４ ｆθレ
ンズ、２０５ 感光ドラム
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/18
Claims (11)
- 【請求項１】 半導体レーザと、前記半導体レーザによ
り励起されるレーザ結晶と、前記レーザ結晶を含む共振
器構造を有し、前記共振器構造により発生される固体レ
ーザ出力の可変発振波長幅Δλが２０≦Δλ≦２００ｎ
ｍである半導体レーザ励起固体レーザ装置において、発
振波長幅Δλを１０ｎｍ以下に選択する共振器ミラーを
用いて波長制御することを特徴とする半導体レーザ励起
固体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記共振器ミラーは波長分散プリズム
で、前記波長分散プリズムの一面に前記固体レーザ出力
の可変発振波長において反射率が９５％以上の反射膜を
形成したことを特徴とする請求項１に記載の半導体レー
ザ励起固体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記共振器構造内に前記レーザ結晶によ
る第１の発振波を第２の発振波に変換する非線形光学結
晶を有することを特徴とする請求項１または２のいずれ
かの項に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置。 - 【請求項４】 前記レーザ結晶がＬｉＳＡＦ（Cr:LiSrA
lF6；クロム添加のフッ化リチュウムストロンチュウム
アルミニュウム）であることを特徴とする請求項１〜３
のいずれかの項に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装
置。 - 【請求項５】 前記非線形光学結晶がＫＮ（KNbO3；ニ
オブ酸カリウム）であることを特徴とする請求項１〜４
のいずれかの項に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装
置。 - 【請求項６】 前記非線形光学結晶がＫＬＮ（KLiNb
O3；ニオブ酸カリウムリチウム）であることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれかの項に記載の半導体レーザ励
起固体レーザ装置。 - 【請求項７】 前記共振器構造をマウントするレーザ筐
体を温度制御する手段を有することを特徴とする請求項
１〜６のいずれかの項に記載の半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置。 - 【請求項８】 前記第２の発振波が第１の発振波の第２
高調波であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか
の項に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置。 - 【請求項９】 前記半導体レーザの光軸と第２の発振波
の光軸が平行であることを特徴とする請求項１〜８のい
ずれかの項に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置。 - 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかの項に記載の
半導体レーザ励起固体レーザ装置を用いたことを特徴と
するレーザプリンタ装置。 - 【請求項１１】 請求項１〜９のいずれかの項に記載の
半導体レーザ励起固体レーザ装置を用いたことを特徴と
する光造形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24125393A JPH0799357A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24125393A JPH0799357A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799357A true JPH0799357A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17071494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24125393A Pending JPH0799357A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799357A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997021259A1 (fr) * | 1995-12-06 | 1997-06-12 | Hitachi Metals, Ltd. | Resonateur laser, dispositif laser, dispositif appliquant un laser, et procede pour faire osciller un faisceau laser |
| JP2002528921A (ja) * | 1998-10-26 | 2002-09-03 | コヒーレント・インク | キャビティー内の周波数変換された光学的ポンプ半導体レーザー |
-
1993
- 1993-09-28 JP JP24125393A patent/JPH0799357A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997021259A1 (fr) * | 1995-12-06 | 1997-06-12 | Hitachi Metals, Ltd. | Resonateur laser, dispositif laser, dispositif appliquant un laser, et procede pour faire osciller un faisceau laser |
| JP2002528921A (ja) * | 1998-10-26 | 2002-09-03 | コヒーレント・インク | キャビティー内の周波数変換された光学的ポンプ半導体レーザー |
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