JPH10261825A - 半導体レーザ光整形光学系及び半導体レーザ励起固体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ光整形光学系及び半導体レーザ励起固体レーザ装置Info
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- JPH10261825A JPH10261825A JP6461997A JP6461997A JPH10261825A JP H10261825 A JPH10261825 A JP H10261825A JP 6461997 A JP6461997 A JP 6461997A JP 6461997 A JP6461997 A JP 6461997A JP H10261825 A JPH10261825 A JP H10261825A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高出力の半導体レーザ励起固体レーザ装置を
提供する。 【解決手段】 半導体レーザ１１から出た励起光を、ま
ずファースト軸用励起光整形光学系１２によって整形
し、次にスロー軸用励起光整形光学系１３によって整形
する。固体レーザ結晶１１の出力側端面（図の左側）か
ら励起する半導体レーザおよび励起光整形光学系は、共
振器光軸と励起光光軸で決まる平面（紙面）に対して、
励起光整形光学系スロー軸がほぼ垂直関係にある。同時
に、共振器光軸と励起光整形光学系光軸との開き角を、
共振器と励起系の光路が干渉しない程度で最も小さくす
る。
提供する。 【解決手段】 半導体レーザ１１から出た励起光を、ま
ずファースト軸用励起光整形光学系１２によって整形
し、次にスロー軸用励起光整形光学系１３によって整形
する。固体レーザ結晶１１の出力側端面（図の左側）か
ら励起する半導体レーザおよび励起光整形光学系は、共
振器光軸と励起光光軸で決まる平面（紙面）に対して、
励起光整形光学系スロー軸がほぼ垂直関係にある。同時
に、共振器光軸と励起光整形光学系光軸との開き角を、
共振器と励起系の光路が干渉しない程度で最も小さくす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザのビー
ム整形光学系と半導体レーザ励起固体レーザ装置に関
し、特に簡易な整形光学系を構成し、励起光のレーザ光
への変換する効率がよく、高出力の半導体レーザ励起固
体レーザに関する。
ム整形光学系と半導体レーザ励起固体レーザ装置に関
し、特に簡易な整形光学系を構成し、励起光のレーザ光
への変換する効率がよく、高出力の半導体レーザ励起固
体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置
として、例えば特開平４−１３７７７５号公報に記載さ
れたものがあり、その概略構成を図２１に示す。この装
置は、半導体レーザ１１、励起光整形光学系１４、固体
レーザ結晶２１、出力ミラー２２とから構成されてい
る。この装置では、数μｍ×数１００μｍの発光領域か
ら約４０度×約１０度の発散角で出力する半導体レーザ
光を、プリズムを含めたビーム整形光学系を通してから
固体レーザ結晶に照射させ励起している。
として、例えば特開平４−１３７７７５号公報に記載さ
れたものがあり、その概略構成を図２１に示す。この装
置は、半導体レーザ１１、励起光整形光学系１４、固体
レーザ結晶２１、出力ミラー２２とから構成されてい
る。この装置では、数μｍ×数１００μｍの発光領域か
ら約４０度×約１０度の発散角で出力する半導体レーザ
光を、プリズムを含めたビーム整形光学系を通してから
固体レーザ結晶に照射させ励起している。
【０００３】また高出力のレーザ光を得るために励起光
光源としてアレイ状半導体レーザを用いたものが特開平
４−２５５２８０号公報に記載さている。この半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置の励起光を固体レーザ結晶へ導
く整形光学系は、分布屈折率レンズをアレイ半導体レー
ザの各ストライプに対応して配列し、アレイ半導体レー
ザ出力を集光してコリメートするレンズアレイと、コリ
メートされた角ストライプ光をビーム整形するためのア
ナモルフィックプリズムと、各ストライプ光を一括して
集光して一箇所に重ね合わせるフォーカシングレンズと
から構成されている。
光源としてアレイ状半導体レーザを用いたものが特開平
４−２５５２８０号公報に記載さている。この半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置の励起光を固体レーザ結晶へ導
く整形光学系は、分布屈折率レンズをアレイ半導体レー
ザの各ストライプに対応して配列し、アレイ半導体レー
ザ出力を集光してコリメートするレンズアレイと、コリ
メートされた角ストライプ光をビーム整形するためのア
ナモルフィックプリズムと、各ストライプ光を一括して
集光して一箇所に重ね合わせるフォーカシングレンズと
から構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平４−
１３７７７５号公報半導体レーザ励起固体レーザ装置で
は、半導体レーザの発光領域がビーム整形光学系によっ
て固体レーザ結晶上に結像される。ここで、固体レーザ
結晶において励起光が効率良くレーザ光に変換されるた
めには、固体レーザ結晶内での励起光プロファイルが共
振器モードプロファイルと一致している方が良い。これ
らから、従来の装置では、半導体レーザからの励起光の
発散角の不均一性をプリズムを用いて修正し、縦横比の
小さい発光領域のレーザを用いている。しかしながら、
縦横比の小さい半導体レーザは最大出力が数Ｗ程度であ
るため、数十Ｗレベルの高出力の半導体レーザ励起固体
レーザ装置の実現が非常に難しい。
１３７７７５号公報半導体レーザ励起固体レーザ装置で
は、半導体レーザの発光領域がビーム整形光学系によっ
て固体レーザ結晶上に結像される。ここで、固体レーザ
結晶において励起光が効率良くレーザ光に変換されるた
めには、固体レーザ結晶内での励起光プロファイルが共
振器モードプロファイルと一致している方が良い。これ
らから、従来の装置では、半導体レーザからの励起光の
発散角の不均一性をプリズムを用いて修正し、縦横比の
小さい発光領域のレーザを用いている。しかしながら、
縦横比の小さい半導体レーザは最大出力が数Ｗ程度であ
るため、数十Ｗレベルの高出力の半導体レーザ励起固体
レーザ装置の実現が非常に難しい。
【０００５】またアレイ状半導体レーザを励起光源とし
て用いた半導体レーザ励起固体レーザ装置では、分布屈
折率レンズ、レンズアレイ、プリズム、フォーカシング
レンズを用いるので光学系が複雑になり、部品点数が多
くなっていた。
て用いた半導体レーザ励起固体レーザ装置では、分布屈
折率レンズ、レンズアレイ、プリズム、フォーカシング
レンズを用いるので光学系が複雑になり、部品点数が多
くなっていた。
【０００６】本発明の目的は、簡易な整形光学系で、励
起光をレーザ光に変換する効率がよく、高出力の半導体
レーザ励起固体レーザ装置を提供することにある。
起光をレーザ光に変換する効率がよく、高出力の半導体
レーザ励起固体レーザ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ光
整形光学系は、アレイ状半導体レーザと、半導体レーザ
の発光領域のファースト軸方向、スロー軸方向の順に別
々に整形し集光する整形光学系とを有することを特徴と
する。整形光学系はファースト軸用整形光学系とスロー
軸用整形光学系からなり、半導体レーザからファースト
軸用整形光学系までの距離とファースト軸用整形光学系
から集光面までの距離の比を、［ファースト軸方向の発
光領域長］：［ファースト軸方向の集光面上の結像光の
径］とし、半導体レーザからスロー軸用整形光学系まで
の距離とスロー軸用整形光学系から集光面までの距離の
比を［スロー軸方向の発光領域長］：［スロー軸方向の
集光面上の結像光の径］とすることを特徴とする。
整形光学系は、アレイ状半導体レーザと、半導体レーザ
の発光領域のファースト軸方向、スロー軸方向の順に別
々に整形し集光する整形光学系とを有することを特徴と
する。整形光学系はファースト軸用整形光学系とスロー
軸用整形光学系からなり、半導体レーザからファースト
軸用整形光学系までの距離とファースト軸用整形光学系
から集光面までの距離の比を、［ファースト軸方向の発
光領域長］：［ファースト軸方向の集光面上の結像光の
径］とし、半導体レーザからスロー軸用整形光学系まで
の距離とスロー軸用整形光学系から集光面までの距離の
比を［スロー軸方向の発光領域長］：［スロー軸方向の
集光面上の結像光の径］とすることを特徴とする。
【０００８】本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置
は、励起光を発生する半導体レーザと、励起光を半導体
レーザの発光領域のファースト軸方向、スロー軸方向の
順に別々に整形し固体レーザ結晶へと導く励起光整形光
学系と、励起光により励起される固体レーザ結晶と、固
体レーザ結晶を間に挟む固体レーザ共振器とを有するこ
とを特徴とする。
は、励起光を発生する半導体レーザと、励起光を半導体
レーザの発光領域のファースト軸方向、スロー軸方向の
順に別々に整形し固体レーザ結晶へと導く励起光整形光
学系と、励起光により励起される固体レーザ結晶と、固
体レーザ結晶を間に挟む固体レーザ共振器とを有するこ
とを特徴とする。
【０００９】固体レーザ共振器光軸と励起光光軸で決ま
る平面に対して、励起光整形光学系のスロー軸が垂直で
あることを特徴とする。また固体レーザ共振器は出力ミ
ラーと固体レーザ結晶に設けられた反射膜で構成される
ことを特徴とする。さらに半導体レーザ励起固体レーザ
装置はアクティブミラー型半導体レーザ励起固体レーザ
装置であることを特徴とする。
る平面に対して、励起光整形光学系のスロー軸が垂直で
あることを特徴とする。また固体レーザ共振器は出力ミ
ラーと固体レーザ結晶に設けられた反射膜で構成される
ことを特徴とする。さらに半導体レーザ励起固体レーザ
装置はアクティブミラー型半導体レーザ励起固体レーザ
装置であることを特徴とする。
【００１０】また励起光整形光学系はファースト軸用整
形光学系とスロー軸用整形光学系からなり、半導体レー
ザからファースト軸用整形光学系までの距離とファース
ト軸用整形光学系から固体レーザ結晶までの距離の比
を、［ファースト軸方向の発光領域長］：［ファースト
軸方向の固体レーザ結晶上の結像光の径］とし、半導体
レーザからスロー軸用整形光学系までの距離とスロー軸
用整形光学系から固体レーザ結晶までの距離の比を、
［スロー軸方向の発光領域長］：［スロー軸方向の固体
レーザ結晶上の結像光の径］とすることを特徴とする。
さらに励起光は共振器方向あるいは共振器方向に対して
斜め方向から入射することを特徴とする。また半導体レ
ーザ及び励起光整形光学系からなる励起手段を複数有
し、複数の励起手段により固体レーザ結晶を励起する。
形光学系とスロー軸用整形光学系からなり、半導体レー
ザからファースト軸用整形光学系までの距離とファース
ト軸用整形光学系から固体レーザ結晶までの距離の比
を、［ファースト軸方向の発光領域長］：［ファースト
軸方向の固体レーザ結晶上の結像光の径］とし、半導体
レーザからスロー軸用整形光学系までの距離とスロー軸
用整形光学系から固体レーザ結晶までの距離の比を、
［スロー軸方向の発光領域長］：［スロー軸方向の固体
レーザ結晶上の結像光の径］とすることを特徴とする。
さらに励起光は共振器方向あるいは共振器方向に対して
斜め方向から入射することを特徴とする。また半導体レ
ーザ及び励起光整形光学系からなる励起手段を複数有
し、複数の励起手段により固体レーザ結晶を励起する。
【００１１】
（第１の実施の形態）図１は、本発明の半導体レーザ光
整形光学系を示している。１１は励起用の半導体レー
ザ、１２、１３は励起光整形光学系、２１は固体レーザ
結晶である。図１は半導体レーザ、励起光整形光学系、
固体レーザ結晶を異なる方向から見た図であり、ファー
スト軸方向は、半導体レーザの発光領域の短軸（数μ
ｍ）に平行な軸であり、スロー軸方向は、発光領域の長
軸（約１ｃｍ）に平行な軸である。図１に示すようにフ
ァースト軸方向からは半導体レーザの出射光が広角度
に、スロー軸方向からは狭角度に発散するように見え
る。
整形光学系を示している。１１は励起用の半導体レー
ザ、１２、１３は励起光整形光学系、２１は固体レーザ
結晶である。図１は半導体レーザ、励起光整形光学系、
固体レーザ結晶を異なる方向から見た図であり、ファー
スト軸方向は、半導体レーザの発光領域の短軸（数μ
ｍ）に平行な軸であり、スロー軸方向は、発光領域の長
軸（約１ｃｍ）に平行な軸である。図１に示すようにフ
ァースト軸方向からは半導体レーザの出射光が広角度
に、スロー軸方向からは狭角度に発散するように見え
る。
【００１２】本発明では固体レーザ装置の高出力化のた
め、励起用半導体レーザとして、出力が２０Ｗ以上で発
光領域が数μｍ×約１ｃｍのアレイ状の半導体レーザ
（バー型半導体レーザ）を用いている。このとき半導体
レーザからの励起光は、発散角がスロー軸方向に半値全
幅で約１０度、ファースト軸方向に半値全幅で約４０度
となる。このため本発明では励起光整形光学系を、発光
領域の約１ｃｍに平行な長軸（以下スロー軸）と発光領
域の数μｍに平行な短軸（以下ファースト軸）のそれぞ
れに対して別々に構成している。
め、励起用半導体レーザとして、出力が２０Ｗ以上で発
光領域が数μｍ×約１ｃｍのアレイ状の半導体レーザ
（バー型半導体レーザ）を用いている。このとき半導体
レーザからの励起光は、発散角がスロー軸方向に半値全
幅で約１０度、ファースト軸方向に半値全幅で約４０度
となる。このため本発明では励起光整形光学系を、発光
領域の約１ｃｍに平行な長軸（以下スロー軸）と発光領
域の数μｍに平行な短軸（以下ファースト軸）のそれぞ
れに対して別々に構成している。
【００１３】半導体レーザ１１から出た励起光は、まず
ファースト軸用励起光整形光学系１２によってビーム径
が拡がる前にファースト軸方向が整形される。このとき
スロー軸方向の光はファースト軸用励起光整形光学系１
２には整形されずにスロー軸用励起光整形光学系１３に
進む。ファースト軸用励起光整形光学系は［半導体レー
ザからファースト軸用整形光学系までの距離］と［ファ
ースト軸用整形光学系から固体レーザ結晶までの距離］
の比を［ファースト軸方向の発光領域長］対［ファース
ト軸方向の固体レーザ結晶上の結像光の径］の関係、す
なわち［数μｍ］対［約１ｍｍ］とすることで、ファー
スト軸方向の発光領域長数μｍからの励起光が固体レー
ザ結晶上に１ｍｍ程度の径で結像集光される。
ファースト軸用励起光整形光学系１２によってビーム径
が拡がる前にファースト軸方向が整形される。このとき
スロー軸方向の光はファースト軸用励起光整形光学系１
２には整形されずにスロー軸用励起光整形光学系１３に
進む。ファースト軸用励起光整形光学系は［半導体レー
ザからファースト軸用整形光学系までの距離］と［ファ
ースト軸用整形光学系から固体レーザ結晶までの距離］
の比を［ファースト軸方向の発光領域長］対［ファース
ト軸方向の固体レーザ結晶上の結像光の径］の関係、す
なわち［数μｍ］対［約１ｍｍ］とすることで、ファー
スト軸方向の発光領域長数μｍからの励起光が固体レー
ザ結晶上に１ｍｍ程度の径で結像集光される。
【００１４】次に半導体レーザからの励起光はファース
ト軸方向の整形光学系を通過した後、固体レーザ結晶近
くに配置したスロー軸用励起光整形光学系１３によって
スロー軸方向を整形され固体レーザ結晶２１に入射され
る。スロー軸方向の半導体レーザの励起光の発散角は１
０度程度と大きくはないが発光長が約１ｃｍと長いの
で、スロー軸用励起光整形光学系は［半導体レーザから
スロー軸用整形光学系までの距離］と［スロー軸用整形
光学系から固体レーザ結晶までの距離］の比を［スロー
軸方向の発光領域長］対［スロー軸方向の固体レーザ結
晶上の結像光の径］の関係、すなわち［約１ｃｍ］対
［約１ｍｍ］とすることで、固体レーザ結晶上に１ｍｍ
程度の径で結像集光させことができる。
ト軸方向の整形光学系を通過した後、固体レーザ結晶近
くに配置したスロー軸用励起光整形光学系１３によって
スロー軸方向を整形され固体レーザ結晶２１に入射され
る。スロー軸方向の半導体レーザの励起光の発散角は１
０度程度と大きくはないが発光長が約１ｃｍと長いの
で、スロー軸用励起光整形光学系は［半導体レーザから
スロー軸用整形光学系までの距離］と［スロー軸用整形
光学系から固体レーザ結晶までの距離］の比を［スロー
軸方向の発光領域長］対［スロー軸方向の固体レーザ結
晶上の結像光の径］の関係、すなわち［約１ｃｍ］対
［約１ｍｍ］とすることで、固体レーザ結晶上に１ｍｍ
程度の径で結像集光させことができる。
【００１５】以上のような構成とすることにより、出力
２０Ｗレベルのバー型半導体レーザからの励起光を固体
レーザ結晶に効率良く結像集光できるようになる。また
２０Ｗレベルの半導体レーザを複数用いて固体レーザ結
晶を励起することにより、数十Ｗレベルの高出力の半導
体レーザ励起固体レーザ装置が実現できるようになる。
２０Ｗレベルのバー型半導体レーザからの励起光を固体
レーザ結晶に効率良く結像集光できるようになる。また
２０Ｗレベルの半導体レーザを複数用いて固体レーザ結
晶を励起することにより、数十Ｗレベルの高出力の半導
体レーザ励起固体レーザ装置が実現できるようになる。
【００１６】（第２の実施の形態）固体レーザ結晶の面
に対して励起光を斜め方向から入射する場合、開き角が
大きくなると励起光プロファイルが共振モードプロファ
イルからずれるため、励起光が効率よくレーザ光に変換
されなくなる。したがって共振器光軸と励起光整形光学
系光軸との開き角を小さくすることが半導体レーザ励起
固体レーザ装置の高出力化にとって重要となってくる。
に対して励起光を斜め方向から入射する場合、開き角が
大きくなると励起光プロファイルが共振モードプロファ
イルからずれるため、励起光が効率よくレーザ光に変換
されなくなる。したがって共振器光軸と励起光整形光学
系光軸との開き角を小さくすることが半導体レーザ励起
固体レーザ装置の高出力化にとって重要となってくる。
【００１７】本発明は、励起用半導体レーザとして、出
力が２０Ｗ以上で発光領域が数μｍ×約１ｃｍのアレイ
状の半導体レーザ（バー型半導体レーザ）を用いるため
励起光整形光学系もスロー軸方向に形状が大きくなる。
また励起光整形光学系のスロー軸方向は固体レーザ結晶
近くに配置されるため、励起光整形光学系の配置によっ
て開き角が大きくなり励起光の効率的なレーザ光変換が
行えなくなる。
力が２０Ｗ以上で発光領域が数μｍ×約１ｃｍのアレイ
状の半導体レーザ（バー型半導体レーザ）を用いるため
励起光整形光学系もスロー軸方向に形状が大きくなる。
また励起光整形光学系のスロー軸方向は固体レーザ結晶
近くに配置されるため、励起光整形光学系の配置によっ
て開き角が大きくなり励起光の効率的なレーザ光変換が
行えなくなる。
【００１８】そこで本発明では、共振器光軸と励起光整
形光学系励起光光軸で決まる平面に対して、励起光整形
光学系のスロー軸がほぼ垂直関係にあるように配置する
ことにより、固体レーザ結晶の近くにあるスロー軸の整
形光学系と共振器光軸とが重なることなく、共振器光軸
と励起光整形光学系光軸との開き角を小さくしている。
形光学系励起光光軸で決まる平面に対して、励起光整形
光学系のスロー軸がほぼ垂直関係にあるように配置する
ことにより、固体レーザ結晶の近くにあるスロー軸の整
形光学系と共振器光軸とが重なることなく、共振器光軸
と励起光整形光学系光軸との開き角を小さくしている。
【００１９】この結果、励起光と発振光の結晶内でのプ
ロファイルのモードマッチングが上がり、効率良いレー
ザ発振を実現できる。また整形光学系のスロー軸の方向
の開き角が小さいため、この方向に複数個のバー型半導
体レーザと整形光学系を並べることができ、固体レーザ
結晶への励起強度を増加させることが可能になる。な
お、励起光整形光学系のスロー軸は半導体レーザの電界
偏光方向に平行である。
ロファイルのモードマッチングが上がり、効率良いレー
ザ発振を実現できる。また整形光学系のスロー軸の方向
の開き角が小さいため、この方向に複数個のバー型半導
体レーザと整形光学系を並べることができ、固体レーザ
結晶への励起強度を増加させることが可能になる。な
お、励起光整形光学系のスロー軸は半導体レーザの電界
偏光方向に平行である。
【００２０】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００２１】（第１の実施例）図２、図３、図６、図７
は第１の実施例であり、第１の実施の形態の励起光整形
光学系を用いた半導体レーザ励起固体レーザ装置の概略
図である。半導体レーザ励起固体レーザ装置は半導体レ
ーザ１１、ファースト軸用励起光整形光学系１２、スロ
ー軸用励起光整形光学系１３と、固体レーザ結晶２１お
よび出力ミラー２２とから構成されている。半導体レー
ザ１１は高出力に対応した発光領域が数μｍ×約１ｃｍ
のアレイ状で、出力が２０Ｗ以上の半導体レーザ（バー
型半導体レーザ）を用いている。固体レーザ結晶２１に
は励起された光を反射するための全反射コートが施され
ており、出力ミラー２２とで共振器を構成している。
は第１の実施例であり、第１の実施の形態の励起光整形
光学系を用いた半導体レーザ励起固体レーザ装置の概略
図である。半導体レーザ励起固体レーザ装置は半導体レ
ーザ１１、ファースト軸用励起光整形光学系１２、スロ
ー軸用励起光整形光学系１３と、固体レーザ結晶２１お
よび出力ミラー２２とから構成されている。半導体レー
ザ１１は高出力に対応した発光領域が数μｍ×約１ｃｍ
のアレイ状で、出力が２０Ｗ以上の半導体レーザ（バー
型半導体レーザ）を用いている。固体レーザ結晶２１に
は励起された光を反射するための全反射コートが施され
ており、出力ミラー２２とで共振器を構成している。
【００２２】半導体レーザ１１からの励起光は、それぞ
れの半導体レーザに対して配置した励起光整形光学系１
２、１３により整形される。励起光の整形は図１の場合
と同様である。そして整形後の各励起光は共振器方向に
対して斜め方向から固体レーザ結晶２１に照射される。
図３は固体レーザ結晶２１への励起光の入射方向が異な
る点以外は、図２の例と同じである。図３では共振器方
向から励起光を入射している。
れの半導体レーザに対して配置した励起光整形光学系１
２、１３により整形される。励起光の整形は図１の場合
と同様である。そして整形後の各励起光は共振器方向に
対して斜め方向から固体レーザ結晶２１に照射される。
図３は固体レーザ結晶２１への励起光の入射方向が異な
る点以外は、図２の例と同じである。図３では共振器方
向から励起光を入射している。
【００２３】図６、図７は出力ミラー２２と固体レーザ
結晶２１の全反射コートからなる共振器は図２、図３と
同じであり、固体レーザ結晶２１への励起光の入射の仕
方の様々な形態について示したものである。図６は共振
器方向及び斜め方向から固体レーザ結晶への励起光を入
射する例である。図６の３方向からの励起光のうち、い
ずれの励起光の組み合わせでも良く、２つの励起光だけ
用いてもよい。図７は共振器方向及び斜め方向から固体
レーザ結晶への励起光を入射する例であるが４つの励起
光のうち、組み合わせはどれでも良く、２あるいは３の
励起光だけの組み合わせでもよい。
結晶２１の全反射コートからなる共振器は図２、図３と
同じであり、固体レーザ結晶２１への励起光の入射の仕
方の様々な形態について示したものである。図６は共振
器方向及び斜め方向から固体レーザ結晶への励起光を入
射する例である。図６の３方向からの励起光のうち、い
ずれの励起光の組み合わせでも良く、２つの励起光だけ
用いてもよい。図７は共振器方向及び斜め方向から固体
レーザ結晶への励起光を入射する例であるが４つの励起
光のうち、組み合わせはどれでも良く、２あるいは３の
励起光だけの組み合わせでもよい。
【００２４】（第２の実施例）また図４、図５、図８は
第２の実施例を示す図であり、第１の実施の形態の励起
光整形光学系を用いた半導体レーザ励起固体レーザ装置
の概略図である。半導体レーザ励起固体レーザ装置は、
共振器の構成が前述のものと異なり、出力ミラー２２と
全反射ミラー２３の共振器の間に固体レーザ結晶２１が
配置されている。各半導体レーザ１１からの励起光は、
それぞれの半導体レーザに対して配置した励起光整形光
学系１２、１３により整形される。そして、整形後の各
励起光は固体レーザ結晶２１へ共振器に対して斜め方向
から照射される。なお、励起光の入射方向は図８の４つ
のうちのいずれからでもよく、２あるいは３の励起光だ
けを用いてもよい。
第２の実施例を示す図であり、第１の実施の形態の励起
光整形光学系を用いた半導体レーザ励起固体レーザ装置
の概略図である。半導体レーザ励起固体レーザ装置は、
共振器の構成が前述のものと異なり、出力ミラー２２と
全反射ミラー２３の共振器の間に固体レーザ結晶２１が
配置されている。各半導体レーザ１１からの励起光は、
それぞれの半導体レーザに対して配置した励起光整形光
学系１２、１３により整形される。そして、整形後の各
励起光は固体レーザ結晶２１へ共振器に対して斜め方向
から照射される。なお、励起光の入射方向は図８の４つ
のうちのいずれからでもよく、２あるいは３の励起光だ
けを用いてもよい。
【００２５】（第３の実施例）図９、図１２、図１３、
図１４は第３の実施例を示す図であり、第２の実施の形
態の励起光整形光学系の配置を用いた半導体レーザ励起
固体レーザ装置の概略図である。半導体レーザ励起固体
レーザ装置は半導体レーザ１１、ファースト軸用励起光
整形光学系１２、スロー軸用励起光整形光学系１３と、
固体レーザ結晶２１および出力ミラー２２とから構成さ
れている。半導体レーザ１１は高出力に対応した発光領
域が数μｍ×約１ｃｍのアレイ状で、出力が２０Ｗ以上
の半導体レーザ（バー型半導体レーザ）を用いている。
固体レーザ結晶２１には励起された光を反射するための
全反射コートが施されており、出力ミラー２２とで共振
器を構成している。
図１４は第３の実施例を示す図であり、第２の実施の形
態の励起光整形光学系の配置を用いた半導体レーザ励起
固体レーザ装置の概略図である。半導体レーザ励起固体
レーザ装置は半導体レーザ１１、ファースト軸用励起光
整形光学系１２、スロー軸用励起光整形光学系１３と、
固体レーザ結晶２１および出力ミラー２２とから構成さ
れている。半導体レーザ１１は高出力に対応した発光領
域が数μｍ×約１ｃｍのアレイ状で、出力が２０Ｗ以上
の半導体レーザ（バー型半導体レーザ）を用いている。
固体レーザ結晶２１には励起された光を反射するための
全反射コートが施されており、出力ミラー２２とで共振
器を構成している。
【００２６】半導体レーザ１１からの励起光は、それぞ
れの半導体レーザに対して配置した励起光整形光学系１
２、１３により整形される。励起光の整形は図１の場合
と同様である。そして整形後の各励起光は共振器方向に
対して斜め方向から固体レーザ結晶２１に照射される。
れの半導体レーザに対して配置した励起光整形光学系１
２、１３により整形される。励起光の整形は図１の場合
と同様である。そして整形後の各励起光は共振器方向に
対して斜め方向から固体レーザ結晶２１に照射される。
【００２７】ここで半導体レーザ１１は、共振器光軸と
励起光光軸を含む平面（この場合は紙面と同じ）に対し
て、半導体レーザ１１におけるスロー軸がほぼ垂直とな
るように配置されている。半導体レーザ１１におけるス
ロー軸が共振器光軸と励起光光軸のいずれとも垂直とな
るように配置することにより、共振器光軸と励起光整形
光学系光軸との開き角を最も小さくできる。開き角を小
さくすることで励起光とレーザ光のカップリング効率を
上げることができる。
励起光光軸を含む平面（この場合は紙面と同じ）に対し
て、半導体レーザ１１におけるスロー軸がほぼ垂直とな
るように配置されている。半導体レーザ１１におけるス
ロー軸が共振器光軸と励起光光軸のいずれとも垂直とな
るように配置することにより、共振器光軸と励起光整形
光学系光軸との開き角を最も小さくできる。開き角を小
さくすることで励起光とレーザ光のカップリング効率を
上げることができる。
【００２８】図１２、図１３、図１４は出力ミラー２２
と固体レーザ結晶２１の全反射コートからなる共振器は
図９と同様であり、固体レーザ結晶２１への励起光の入
射の仕方の様々な形態について示したものである。図１
２、図１３は共振器方向及び斜め方向から固体レーザ結
晶への励起光を入射する例である。
と固体レーザ結晶２１の全反射コートからなる共振器は
図９と同様であり、固体レーザ結晶２１への励起光の入
射の仕方の様々な形態について示したものである。図１
２、図１３は共振器方向及び斜め方向から固体レーザ結
晶への励起光を入射する例である。
【００２９】なお図１２、図１３の３方向からの励起光
のうち、いずれの励起光の組み合わせでも良く、２つの
励起光だけ用いてもよい。同様に図１５の４つの励起光
のうち、組み合わせはどれでも良く、２あるいは３つの
励起光の組み合わせでもよい。
のうち、いずれの励起光の組み合わせでも良く、２つの
励起光だけ用いてもよい。同様に図１５の４つの励起光
のうち、組み合わせはどれでも良く、２あるいは３つの
励起光の組み合わせでもよい。
【００３０】（第４の実施例）次に図１０、図１１、図
１５は第４の実施例を示す図である。半導体レーザ励起
固体レーザ装置は、共振器の構成が前述のものと異な
り、出力ミラー２２と全反射ミラー２３の共振器の間に
固体レーザ結晶２１が配置されている。各半導体レーザ
１１からの励起光は、それぞれの半導体レーザに対して
配置した励起光整形光学系１２、１３により整形され
る。そして整形後の各励起光は固体レーザ結晶２１へ共
振器に対して斜め方向から照射される。
１５は第４の実施例を示す図である。半導体レーザ励起
固体レーザ装置は、共振器の構成が前述のものと異な
り、出力ミラー２２と全反射ミラー２３の共振器の間に
固体レーザ結晶２１が配置されている。各半導体レーザ
１１からの励起光は、それぞれの半導体レーザに対して
配置した励起光整形光学系１２、１３により整形され
る。そして整形後の各励起光は固体レーザ結晶２１へ共
振器に対して斜め方向から照射される。
【００３１】図１０、図１１、図１５の半導体レーザ１
１の配置は前述の例と同様に、半導体レーザ１１におけ
るスロー軸が共振器光軸と励起光光軸で決まる平面（こ
の場合は紙面と同じ）に対して、励起光整形光学系のス
ロー軸がほぼ垂直関係にある。したがって共振器と励起
系の光路が干渉しない時の共振器光軸と励起光整形光学
系光軸との開き角が最も小さくでき、励起光とレーザ光
のカップリング効率を上げることができる。また図１５
の４つの励起光のうち、組み合わせはどれでも良く、２
あるいは３つの励起光の組み合わせでもよい。
１の配置は前述の例と同様に、半導体レーザ１１におけ
るスロー軸が共振器光軸と励起光光軸で決まる平面（こ
の場合は紙面と同じ）に対して、励起光整形光学系のス
ロー軸がほぼ垂直関係にある。したがって共振器と励起
系の光路が干渉しない時の共振器光軸と励起光整形光学
系光軸との開き角が最も小さくでき、励起光とレーザ光
のカップリング効率を上げることができる。また図１５
の４つの励起光のうち、組み合わせはどれでも良く、２
あるいは３つの励起光の組み合わせでもよい。
【００３２】（第５の実施例）図１６〜２０は第５の実
施例を示す図であり、第２の実施の形態をアクティブミ
ラー型の半導体レーザ励起固体レーザに適用した概略図
である。アクティブミラー型半導体レーザ励起固体レー
ザの基本的な構成を図１６に示す。半導体レーザ１１か
らの励起光はファースト軸用励起光整形光学系１２及び
スロー軸用励起光整形光学系１３を経て固体レーザ結晶
２１へと照射される。固体レーザ結晶２１の入射面と対
向する面にはレーザ波長を反射する全反射コートが施さ
れており、出力ミラー２２と全反射ミラー２３とで共振
器を形成しレーザ発振を行う。
施例を示す図であり、第２の実施の形態をアクティブミ
ラー型の半導体レーザ励起固体レーザに適用した概略図
である。アクティブミラー型半導体レーザ励起固体レー
ザの基本的な構成を図１６に示す。半導体レーザ１１か
らの励起光はファースト軸用励起光整形光学系１２及び
スロー軸用励起光整形光学系１３を経て固体レーザ結晶
２１へと照射される。固体レーザ結晶２１の入射面と対
向する面にはレーザ波長を反射する全反射コートが施さ
れており、出力ミラー２２と全反射ミラー２３とで共振
器を形成しレーザ発振を行う。
【００３３】図１６の例では半導体レーザ１１は、その
スロー軸方向が共振器光軸と励起光光軸で決まる平面
（この場合は紙面と同じ）に対して、ほぼ垂直となるよ
うに配置されている。したがって半導体レーザ１１を構
成するＬＤアレイの配列は紙面垂直方向となるため、励
起光整形光学系による共振器の光路への干渉をなくすこ
とができ、さらに共振器光軸と励起光整形光学系光軸と
の開き角が最も小さくでき、励起光とレーザ光のカップ
リング効率を上げることが出来る。
スロー軸方向が共振器光軸と励起光光軸で決まる平面
（この場合は紙面と同じ）に対して、ほぼ垂直となるよ
うに配置されている。したがって半導体レーザ１１を構
成するＬＤアレイの配列は紙面垂直方向となるため、励
起光整形光学系による共振器の光路への干渉をなくすこ
とができ、さらに共振器光軸と励起光整形光学系光軸と
の開き角が最も小さくでき、励起光とレーザ光のカップ
リング効率を上げることが出来る。
【００３４】図１７、図１８、図１９、図２０は励起光
を固体レーザ結晶２１の全反射面コート側からも入射す
る例であり、図１７と図１８および図１９と図２０の相
違点は、半導体レーザ１１がスロー軸方向からの入射
か、ファースト軸方向からの入射かである。なお、図１
９、２０の固体レーザ結晶１１のレーザ光に対する全反
射コート面（図の右側）から励起する２つの励起光のう
ち、どちらか一方の励起光だけでもよい。
を固体レーザ結晶２１の全反射面コート側からも入射す
る例であり、図１７と図１８および図１９と図２０の相
違点は、半導体レーザ１１がスロー軸方向からの入射
か、ファースト軸方向からの入射かである。なお、図１
９、２０の固体レーザ結晶１１のレーザ光に対する全反
射コート面（図の右側）から励起する２つの励起光のう
ち、どちらか一方の励起光だけでもよい。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アレイ
状半導体レーザの光を簡易なレンズ構成により集光面に
集光できる。また励起用に高出力なバー型半導体レーザ
を使うことが可能となり、数十Ｗレベルの高出力の半導
体レーザ励起固体レーザ装置を提供することができる。
さらに共振器光軸と励起光整形光学系光軸との開き角を
小さくできるので励起光をレーザ光に変換する効率がよ
い半導体レーザ励起固体レーザ装置を提供することがで
きる。
状半導体レーザの光を簡易なレンズ構成により集光面に
集光できる。また励起用に高出力なバー型半導体レーザ
を使うことが可能となり、数十Ｗレベルの高出力の半導
体レーザ励起固体レーザ装置を提供することができる。
さらに共振器光軸と励起光整形光学系光軸との開き角を
小さくできるので励起光をレーザ光に変換する効率がよ
い半導体レーザ励起固体レーザ装置を提供することがで
きる。
【図１】本発明の励起光整形光学系の構成図である。
【図２】第１の実施例を示す半導体レーザ励起固体レー
ザ装置の概略図である。
ザ装置の概略図である。
【図３】第１の実施例を示す半導体レーザ励起固体レー
ザ装置の概略図である。
ザ装置の概略図である。
【図４】第２の実施例を示す半導体レーザ励起固体レー
ザ装置の概略図である。
ザ装置の概略図である。
【図５】第２の実施例を示す半導体レーザ励起固体レー
ザ装置の概略図である。
ザ装置の概略図である。
【図６】第１の実施例を示す半導体レーザ励起固体レー
ザ装置の概略図である。
ザ装置の概略図である。
【図７】第１の実施例を示す半導体レーザ励起固体レー
ザ装置の概略図である。
ザ装置の概略図である。
【図８】第２の実施例を示す半導体レーザ励起固体レー
ザ装置の概略図である。
ザ装置の概略図である。
【図９】第３の実施例を示す半導体レーザ励起固体レー
ザ装置の概略図である。
ザ装置の概略図である。
【図１０】第４の実施例を示す半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の概略図である。
ーザ装置の概略図である。
【図１１】第４の実施例を示す半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の概略図である。
ーザ装置の概略図である。
【図１２】第３の実施例を示す半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の概略図である。
ーザ装置の概略図である。
【図１３】第３の実施例を示す半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の概略図である。
ーザ装置の概略図である。
【図１４】第３の実施例を示す半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の概略図である。
ーザ装置の概略図である。
【図１５】第４の実施例を示す半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の概略図である。
ーザ装置の概略図である。
【図１６】第５の実施例を示す半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の概略図である。
ーザ装置の概略図である。
【図１７】第５の実施例を示す半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の概略図である。
ーザ装置の概略図である。
【図１８】第５の実施例を示す半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の概略図である。
ーザ装置の概略図である。
【図１９】第５の実施例を示す半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の概略図である。
ーザ装置の概略図である。
【図２０】第５の実施例を示す半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の概略図である。
ーザ装置の概略図である。
【図２１】従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置の概
略図である。
略図である。
１１ 半導体レーザ １２ ファースト軸用励起光整形光学系 １３ スロー軸用励起光整形光学系 １４ 従来技術の励起光整形光学系 ２１ 固体レーザ結晶 ２２ 出力ミラー ２３ 全反射ミラー
Claims (10)
- 【請求項１】アレイ状半導体レーザと、半導体レーザの
発光領域のファースト軸方向、スロー軸方向の順に別々
に整形し集光する整形光学系とを有することを特徴とす
る半導体レーザ光整形光学系。 - 【請求項２】前記整形光学系はファースト軸用整形光学
系とスロー軸用整形光学系からなり、前記半導体レーザ
からファースト軸用整形光学系までの距離とファースト
軸用整形光学系から集光面までの距離の比を、［ファー
スト軸方向の発光領域長］：［ファースト軸方向の集光
面上の結像光の径］とし、前記半導体レーザからスロー
軸用整形光学系までの距離とスロー軸用整形光学系から
集光面までの距離の比を［スロー軸方向の発光領域
長］：［スロー軸方向の集光面上の結像光の径］とする
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ光整形光
学系。 - 【請求項３】励起光を発生するアレイ状半導体レーザ
と、前記励起光を半導体レーザの発光領域のファースト
軸方向、スロー軸方向の順に別々に整形し固体レーザ結
晶へと導く励起光整形光学系と、前記励起光により励起
される固体レーザ結晶と、前記固体レーザ結晶を間に挟
む固体レーザ共振器とを有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４】固体レーザ共振器光軸と励起光光軸で決ま
る平面に対して、励起光整形光学系のスロー軸が垂直で
あることを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ励起
固体レーザ装置。 - 【請求項５】前記固体レーザ共振器は出力ミラーと前記
固体レーザ結晶に設けられた反射膜で構成されることを
特徴とする請求項３または４記載の半導体レーザ励起固
体レーザ装置。 - 【請求項６】前記半導体レーザ励起固体レーザ装置はア
クティブミラー型半導体レーザ励起固体レーザ装置であ
ることを特徴とする請求項３または４記載の半導体レー
ザ励起固体レーザ装置。 - 【請求項７】前記励起光整形光学系はファースト軸用整
形光学系とスロー軸用整形光学系からなり、前記半導体
レーザからファースト軸用整形光学系までの距離とファ
ースト軸用整形光学系から固体レーザ結晶までの距離の
比を、［ファースト軸方向の発光領域長］：［ファース
ト軸方向の固体レーザ結晶上の結像光の径］とし、前記
半導体レーザからスロー軸用整形光学系までの距離とス
ロー軸用整形光学系から固体レーザ結晶までの距離の比
を［スロー軸方向の発光領域長］：［スロー軸方向の固
体レーザ結晶上の結像光の径］とすることを特徴とする
請求項３、４、５または６記載の半導体レーザ励起固体
レーザ装置。 - 【請求項８】前記励起光は共振器方向から入射すること
を特徴とする請求項３、４、５または７記載の半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置。 - 【請求項９】前記励起光は共振器方向に対して斜め方向
から入射することを特徴とする請求項２、３、４、５ま
たは６記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置。 - 【請求項１０】前記半導体レーザ及び励起光整形光学系
からなる励起手段を複数有し、前記複数の励起手段によ
り固体レーザ結晶を励起することを特徴とする請求項８
または９記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6461997A JP3060986B2 (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 半導体レーザ光整形光学系及び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 |
|---|---|---|---|
| JP6461997A JP3060986B2 (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 半導体レーザ光整形光学系及び半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10261825A true JPH10261825A (ja) | 1998-09-29 |
| JP3060986B2 JP3060986B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=13263466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6461997A Expired - Fee Related JP3060986B2 (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 半導体レーザ光整形光学系及び半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3060986B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003061085A1 (de) * | 2002-01-16 | 2003-07-24 | Lumera Laser Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur optischen anregung von laseraktiven kristallen mit polarisationsabhängiger absorption. |
| WO2007013608A1 (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | レーザ光源およびディスプレイ装置 |
| JP2013545280A (ja) * | 2010-10-14 | 2013-12-19 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 内燃機関用レーザ点火装置および当該レーザ点火装置の動作方法 |
| JP2014187227A (ja) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | Ricoh Co Ltd | レーザ発振装置及びレーザ加工機 |
| JP2017151449A (ja) * | 2017-03-28 | 2017-08-31 | ソニー株式会社 | 照明光学系および画像表示装置 |
-
1997
- 1997-03-18 JP JP6461997A patent/JP3060986B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003061085A1 (de) * | 2002-01-16 | 2003-07-24 | Lumera Laser Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur optischen anregung von laseraktiven kristallen mit polarisationsabhängiger absorption. |
| US7203211B2 (en) | 2002-01-16 | 2007-04-10 | Lumera Laser Gmbh | Device and method for the optically exciting laser-active crystals with polarization-dependent absorption |
| WO2007013608A1 (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | レーザ光源およびディスプレイ装置 |
| JPWO2007013608A1 (ja) * | 2005-07-28 | 2009-02-12 | パナソニック株式会社 | レーザ光源およびディスプレイ装置 |
| US7907646B2 (en) | 2005-07-28 | 2011-03-15 | Panasonic Corporation | Laser light source and display device |
| JP2013545280A (ja) * | 2010-10-14 | 2013-12-19 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 内燃機関用レーザ点火装置および当該レーザ点火装置の動作方法 |
| US9651017B2 (en) | 2010-10-14 | 2017-05-16 | Robert Bosch Gmbh | Laser ignition device for an internal combustion engine and operating method therefor |
| JP2014187227A (ja) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | Ricoh Co Ltd | レーザ発振装置及びレーザ加工機 |
| JP2017151449A (ja) * | 2017-03-28 | 2017-08-31 | ソニー株式会社 | 照明光学系および画像表示装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3060986B2 (ja) | 2000-07-10 |
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