JPH10178227A - 波長変換レーザ装置 - Google Patents

波長変換レーザ装置

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JPH10178227A
JPH10178227A JP33802696A JP33802696A JPH10178227A JP H10178227 A JPH10178227 A JP H10178227A JP 33802696 A JP33802696 A JP 33802696A JP 33802696 A JP33802696 A JP 33802696A JP H10178227 A JPH10178227 A JP H10178227A
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JP
Japan
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harmonic
resonator
laser
wavelength conversion
conversion element
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Application number
JP33802696A
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English (en)
Inventor
Naoji Moriya
直司 森谷
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な構成のもとに、出力が安定した
第4高調波を発生することのできる波長変換レーザ装置
を提供する。 【解決手段】 第2高調波を発生する光共振器21内の
レーザ媒質4と波長変換素子5との間に、レーザ基本波
を透過し、第2高調波を選択的に反射するビームスプリ
ッタ11を配置し、そのビームスプリッタ11を共振器
ミラーの一つとしてリング共振器22を構成するととも
に、このリング共振器22の光軸上に波長変換素子8を
配置することで、レーザ装置全体を複合共振器(定在波
型)構造とすることなく、比較的簡単な構成のもとに第
4高調波を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長変換素子(非
線形光学結晶)を用いてレーザ基本波の第4高調波を得
る波長変換レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ装置の光共振器内に波長変換素子
を収容することにより、レーザ媒質から誘導放出される
基本波の第2高調波を光共振器内で発生させ、その第2
高調波を、第4高調波発生用の波長変換素子を含む共振
器内で共振させて第4高調波を得る波長変換レーザ装置
が知られている。
【0003】この種の第4高調波発生レーザ装置として
は、従来、図3に示すように、第2高調波発生(SH
G)レーザ装置101からの第2高調波を、4枚の共振
器ミラー102〜105で構成され内部に波長変換素子
106が配置されたリング共振器(進行波型共振器)1
07に入力し、このリング共振器107内で第2高調波
を共振させて第4高調波を得る構造のものがある。
【0004】また、図4に示すように、2枚のミラー2
03と206で構成される光共振器221内にレーザ媒
質204及び波長変換素子205を配置し、そのレーザ
媒質204を半導体レーザ201からの出力光で励起す
ることによって誘導放出される基本波を、光共振器22
1内で共振させて第2高調波を発生させ、この第2高調
波を、光共振器221と同軸上に配置した2枚のミラー
207,208と第4高調波発生用波長変換素子209
からなる定在波型共振器222内で共振させて第4高調
波を発生させる構造のレーザ装置もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した二
つの第4高調波発生レーザ装置によれば、次のような問
題がある。
【0006】まず、図3に示したレーザ装置では、第4
高調波を発生させるリング共振器に第2高調波を入力す
る際に、リング共振器のモードと入力される第2高調波
のモードを厳密に一致させないと入力効率が急激に低下
するという問題があり、このため、目的とするレーザ出
力を得るには精密なモード調整が必要で、その調整操作
が非常に難しくなる。
【0007】一方、図4に示したレーザ装置では、二つ
の定在波型共振器を組み合わせた複合共振器構造となる
ためレーザ出力が不安定になりやすい。すなわち、定在
波型共振器では多数縦モード発振となるため、その縦モ
ード間の競合により和周波が発生する等の原因によりレ
ーザ出力が不安定となりやすい。これを解消するには、
第2高調波を選択的に抽出する特別のモード選択機構
(例えばエタロン等)を設ける等の対策を講じる必要が
ある。
【0008】本発明の目的は、比較的簡単な構成のもと
に、出力が安定した第4高調波を得ることのできる波長
変換レーザ装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、実施の形態を表す図1を参照しつつ説明す
ると、本発明は、レーザ媒質4を含む光共振器21内に
波長変換素子(第2高調波発生用)5を収容して、その
レーザ媒質4から誘導放出される基本波の第2高調波を
光共振器21内で発生させ、この第2高調波を、第4高
調波発生用の波長変換素子を含む光共振器内で共振させ
て第4高調波を得るレーザ装置において、レーザ媒質4
と波長変換素子(第2高調波発生用)5との間に、基本
波を透過し、第2高調波を選択的に反射するビームスプ
リッタ11を配置し、このビームスプリッタ11を共振
器ミラーの一つとしてリング共振器22を構成するとと
もに、そのリング共振器22の光軸上に、第4高調波を
発生する波長変換素子8を配置して、当該リング共振器
22内で第2高調波を共振させて第4高調波を発生する
ように構成したことによって特徴づけられる。
【0010】以上のように、本発明では、第2高調波を
発生する光共振器21内にビームスプリッタ11を配置
して、このビームスプリッタ11を、第4高調波発生用
のリング共振器22の共振器ミラーの1枚に利用してい
るので、レーザ装置全体が、定在波型共振器を組み合わ
せた複合共振器構造となることがなく、安定したレーザ
出力を得ることが可能になる。しかも、ビームスプリッ
タ11を、第2高調波を発生する光共振器21内のレー
ザ媒質4と波長変換素子5との間に配置しているので、
第2高調波のモードとリング共振器22のモードとを簡
単な調整により一致させることができる。
【0011】ここで、本発明に用いるビームスプリッタ
11を、図1に例示するように、その対向面11a,1
1bのうち、第2高調波の反射面11bでない側の面1
1aを、基本波の波長に対するブリュスタウインドウと
して利用するように構成すれば、第2高調波の波長に対
して特別のモード選択機構を設けることなく、縦モード
のシングルモード化をはかることができ、発振レーザの
コヒーレンスが向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の構成図であ
る。半導体レーザ1からの出力光は、コリメータレンズ
2a及びフォーカスレンズ2bを介してレーザ媒質4に
照射される。レーザ媒質4とフォーカスレンズ2bとの
間には、半導体レーザ1の出力波長を透過し、かつ、レ
ーザ媒質4から誘導放出される基本波及びその第2高調
波に対しては高い反射率をもつミラー3が配置されてい
る。またレーザ媒質4に対向して第2高調波出力ミラー
6が配置されており、この出力ミラー6を先のミラー3
との間で光共振器21が構成されている。
【0013】光共振器21の内部には、波長変換素子5
が収容されており、半導体レーザ1からの出力光でレー
ザ媒質4を励起することによって誘導放出された基本波
が、波長変換素子5に照射されることにより第2高調波
が生成される。
【0014】さて、この実施の形態では、第2高調波を
発生する光共振器21のレーザ媒質4と波長変換素子5
との間にビームスプリッタ11を配置して、このビーム
スプリッタ11を、リング共振器22の共振器ミラーの
一つとして利用する点に特徴がある。
【0015】そのビームスプリッタ11の波長変換素子
5側の面11bには、レーザ媒質4から誘導放出された
基本波を高効率で透過し、かつ、光共振器21で発生す
る第2高調波を高効率で反射する膜がコーティングされ
ている。一方、ビームスプリッタ11のレーザ媒質4側
の面11aにはコーティングが施されていないが、ブリ
ュスタウインドウとして利用されているため、レーザ媒
質4から誘導放出された基本波を高効率で透過する。ま
た、ブリュスタウインドウとして利用しない場合には、
上記目的のために、面11aには基本波を高効率で透過
する膜をコーティングすることになる。
【0016】そして、この実施の形態では、ビームスプ
リッタ11を、その片面11aが基本波の波長に対する
ブリュスタウインドウとして機能するような角度で傾
け、かつ、そのブリュスタウインドウがレーザ発振条件
を満たすような向きに配置しており、このようなビーム
スプリッタ11と、3枚の共振器ミラー9,10,1
2、オプティカルダイオード7、及び、第4高調波を発
生する波長変換素子8によって第4高調波発生用のリン
グ共振器22を構成している。
【0017】なお、オプティカルダイオード7は、リン
グ共振器22内の光を、一方向(図中矢印の方向)に規
制するための光学素子である。また、リング共振器22
を構成する共振器ミラー9,10,12のうち、ミラー
9及び10は、第2高調波と第4高調波の双方を高効率
で反射する。ミラー12は第2高調波を高効率で反射
し、第4高調波を高効率で透過する第4高調波出力ミラ
ーである。
【0018】以上の構造のレーザ装置では、レーザ媒質
4から誘導放出された基本波が光共振器21内で共振さ
れて第2高調波が発生し、この第2高調波が光共振器2
1の出力ミラー6を介して光共振器21の外部へと進行
し、その第2高調波が共振器ミラー12,9,10で反
射された後、ビームスプリッタ11に入射する。ここで
ビームスプリッタ11は第2高調波を高効率で反射する
ので、このリング共振器22内において第2高調波は、
図中の矢印の方向に向けて波長変換素子8を通過しなが
らリング状に進行してゆく。これにより第2高調波が共
振して第4高調波が発生し、その第4高調波(4ω)
が、光共振器21と対向して配置された共振器ミラー1
2を通じて外部に取り出される。
【0019】ここで、図1に示す実施の形態において
は、ビームスプリッタ11を、第2高調波を発生する光
共振器21内のレーザ媒質4と波長変換素子5との間に
配置しているので、第2高調波のモードとリング共振器
22のモードとを簡単な調整により一致させることがで
きる。しかもレーザ装置の全体構成が比較的簡単になる
とともに小型化を達成できる。また、ビームスプリッタ
11の片面11aを、基本波の波長に対するブリュスタ
ウインドウとして利用しているので、縦モードのシング
ルモード化をはかることができ、これにより発振レーザ
のコヒーレンスが向上する。
【0020】なお、本発明の実施の形態に用いられるレ
ーザ媒質4としては、例えばNd:YAGまたはNd:YV
4 などが挙げられ、Nd:YAGを用いる場合、その固
体レーザ媒質から誘導放出される基本波を第2高調波に
変換する波長変換素子としては、温度に対して安定な非
線形光学結晶、例えばLBO(LiB3 5 )またはB
BO(β−BaB2 4 )などが挙げられる。また固体
レーザ媒質としてNd:YVO4 を用いる場合、基本波を
第2高調波に変換する波長変換素子にはKPT(KTi
OPO4 )などを用いる。
【0021】また、以上の実施の形態において、第4高
調波を発生させるリング共振器22を構成する共振器ミ
ラー9,10,12のうち、少なくとも一つのミラーに
ピエゾ素子等を利用した微小調整機構を設け、その調整
機構により、常に最適な共振条件を満たすように、ミラ
ーの傾き・ミラー間距離等を制御すれば、より安定した
第4高調波出力を得ることができる。
【0022】ここで、図1に示す実施の形態では、第2
高調波発生用の光共振器として、半導体レーザ1、レン
ズ2a,2b、共振器ミラー3,6、レーザ媒質4並び
に波長変換素子5を同一直線上に配置したもの(インラ
イン型配置)を用いた例を示したが、これに限られるこ
となく、例えば図2に示すように、レーザ媒質4と波長
変換素子5とが同一直線上に配置されない、他の定在波
型共振器を適用しても本発明は実施可能である。なお、
図2に示す構造の定在波型共振器を本発明に適用する場
合、リング共振器の共振器ミラーの1枚を構成するビー
ムスプリッタ13は、共振器ミラー14と波長変換素子
5との間に配置すればよい。
【0023】また、以上の実施の形態では、固体レーザ
媒質を用いたレーザ装置に、本発明を適用した例を示し
ているが、本発明はこれに限られることなく、気体ある
いは液体レーザ媒質を用いたレーザ装置にも適用可能で
ある。さらに、励起光源の種類・励起法についても、上
記した例に限られることなく、この種の波長変換レーザ
装置において一般に適用されている他の方式を採用して
も本発明は実施可能である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第2高調波を発生する光共振器内のレーザ媒質と波長変
換素子との間に、基本波を透過し、第2高調波を選択的
に反射するビームスプリッタを配置し、そのビームスプ
リッタを共振器ミラーの一つとしてリング共振器を構成
するとともに、このリング共振器の光軸上に波長変換素
子を配置して第4高調波を発生するように構成したか
ら、比較的簡単な構成のもとに第4高調波を得ることが
できる。しかもレーザ装置全体が定在波型共振器を組み
合わせた複合構造となることがないので、安定なレーザ
出力を得ることが可能になる。さらに、そのようなビー
ムスプリッタを、レーザ媒質と第2高調波発生用波長変
換素子との間に配置しているので、第2高調波のモード
とリング共振器のモードを比較的簡単な調整により一致
させることができる。
【0025】なお、本発明では、第2高調を発生する光
共振器内に配置するビームスプリッタを基本波のブリュ
スタウインドウとして利用することも可能で、このよう
な構成を採用すると、発振レーザのコヒーレンスが向上
して、レーザ出力が更に安定するという効果を達成でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の構成図
【図2】本発明の実施の形態に用いる第2高調波発生用
共振器の一例を示す図
【図3】第4高調波発生レーザ装置の構成例を示す図
【図4】第4高調波発生レーザ装置の他の構成例を示す
【符号の説明】
1 半導体レーザ 2a コリメータレンズ 2b フォーカスレンズ 3 ミラー 4 レーザ媒質 5 波長変換素子(第2高調波発生用) 6 第2高調波出力ミラー 7 オプティカルダイオード 8 波長変換素子(第4高調波発生用) 9,10 共振器ミラー 11 ビームスプリッタ 12 共振器ミラー(第4高調波出力用) 21 光共振器 22 リング共振器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ媒質を含む光共振器内に波長変換
    素子を収容して、そのレーザ媒質から誘導放出される基
    本波の第2高調波を光共振器内で発生させ、この第2高
    調波を、第4高調波発生用の波長変換素子を含む光共振
    器内で共振させて第4高調波を得るレーザ装置におい
    て、上記レーザ媒質と第2高調波発生用波長変換素子と
    の間に、基本波を透過し、第2高調波を選択的に反射す
    るビームスプリッタを配置し、このビームスプリッタを
    共振器ミラーの一つとしてリング共振器を構成するとと
    もに、そのリング共振器の光軸上に第4高調波を発生す
    る波長変換素子を配置して、当該リング共振器内で第2
    高調波を共振させて第4高調波を発生するように構成し
    たことを特徴とする波長変換レーザ装置。
  2. 【請求項2】 上記ビームスプリッタの対向面のうち第
    2高調波の反射面でない側の面を基本波の波長に対する
    ブリュスタウインドウとして利用することを特徴とする
    請求項1に記載の波長変換レーザ装置。
JP33802696A 1996-12-18 1996-12-18 波長変換レーザ装置 Pending JPH10178227A (ja)

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