JPH104233A - 波長変換レーザー - Google Patents

波長変換レーザー

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JPH104233A
JPH104233A JP8156736A JP15673696A JPH104233A JP H104233 A JPH104233 A JP H104233A JP 8156736 A JP8156736 A JP 8156736A JP 15673696 A JP15673696 A JP 15673696A JP H104233 A JPH104233 A JP H104233A
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JP
Japan
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crystal
longitudinal mode
single longitudinal
laser
wavelength conversion
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Application number
JP8156736A
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English (en)
Inventor
Takashi Adachi
貴志 足立
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Priority to DE69717913T priority patent/DE69717913T2/de
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Priority to US08/877,817 priority patent/US5978392A/en
Publication of JPH104233A publication Critical patent/JPH104233A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106Controlling 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
    • H01S3/108Controlling 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 using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H01S3/109Frequency multiplication, e.g. harmonic generation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体レーザー結晶を光によってポンピング
し、それにより発せられた固体レーザービームを、共振
器内に配した非線形光学結晶により波長変換するレーザ
ーにおいて、発振モードを安定して単一縦モード化す
る。 【解決手段】 非線形光学結晶として、MgO:LiN
bO3 結晶15等のタイプIの位相整合を果たすものを用
い、共振器内にエタロン16と、偏光制御素子として作用
するブリュースタ板17とを配して、それらにより発振モ
ードを単一縦モード化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長変換機能を備
えた固体レーザーに関し、特に詳細には、共振器内にエ
タロンとブリュースタ板とを配して、発振モードを単一
縦モード化するようにした波長変換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(Nd)が添加された固体レーザ
ー結晶を半導体レーザー等から発せられた光によってポ
ンピングする固体レーザーが公知となっている。またこ
の種の固体レーザーにおいては、より短波長のレーザー
ビームを得るために、その共振器内に非線形光学材料の
結晶(非線形光学結晶)を配置して、固体レーザービー
ムを第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】上述のような波長変換レーザーに対して
は、その他の種類のレーザー装置と同様に、縦モード競
合による出力変動を抑えるために、単一縦モードで発振
させたいという要求がある。
【0004】そのために従来より、固体レーザー媒質と
して、単一縦モード発振が得られやすいNd:YVO4
結晶(Ndが添加されたYVO4 結晶)を適用し、そし
て共振器内に配する非線形光学結晶としてタイプIの位
相整合を果たすものを用いるとともに、この共振器内に
エタロンを配設したものが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の波
長変換レーザーにおいて、YVO4 の異方性(π偏光と
σ偏光のゲインの差)を利用するだけでは、偏光制御は
不完全であり、特に励起パワーが高い場合はσ偏光が発
振して、多重縦モード化しやすくなっている。
【0006】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、発振モードを安定して単一縦モード化すること
ができる波長変換レーザーを提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による波長変換レ
ーザーは、前述したようにレーザー結晶を光によって励
起し、それによって発せられた固体レーザービームを共
振器内に配したタイプIの位相整合を果たす非線形光学
結晶により波長変換する波長変換レーザーにおいて、レ
ーザー共振器内にエタロンと偏光制御素子として作用す
るブリュースタ板とが配され、それらにより発振モード
が単一縦モード化されたことを特徴とするものである。
【0008】
【発明の効果】本発明の波長変換レーザーにおいては、
上記のように共振器内にブリュースタ板を配したことに
より、偏光制御が極めて良好になされ、安定した単一縦
モード化の効果が得られる。
【0009】そして、このように安定した単一縦モード
化の効果が得られるので、温度調節の許容誤差が拡大
し、比較的簡単な低コストの温度調節手段が利用可能と
なる。さらに、こうして温度調節の許容誤差が拡大する
から、経時安定性も従来装置に比べて格段に向上し、長
時間に亘る単一縦モード発振が可能になる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の1つの実
施形態であるレーザーダイオード励起固体レーザーの側
面形状を示すものである。
【0011】このレーザーダイオードポンピング固体レ
ーザーは、励起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、発散光であるレーザービーム10を集
光する集光レンズ12と、ネオジウム(Nd)がドープさ
れた固体レーザー媒質であるYVO4 結晶(Nd:YV
4 結晶)13と、このNd:YVO4 結晶13の前方側
(半導体レーザー11と反対側)に配された共振器ミラー
14とを有している。
【0012】またNd:YVO4 結晶13と共振器ミラー
14との間には、Nd:YVO4 結晶13側から順にブリュ
ースタ板17、周期ドメイン反転構造を有する非線形光学
材料であるMgO:LiNbO3 (MgOがドープされ
たLiNbO3 )結晶15、エタロン16が配設されてい
る。
【0013】半導体レーザー11は、活性層幅が約50μm
のブロードエリアレーザーであり、中心波長809 nmの
レーザービーム10を発するものが用いられている。また
レーザービーム10の直線偏光方向は図中のβ方向に設定
されている。この半導体レーザー11は、ホルダ20に圧入
固定されている。
【0014】集光レンズ12は、一例として屈折率分布形
レンズ(商品名:セルフォックレンズ)からなる。この
集光レンズ12の片面は球面加工が施され、この球面側を
Nd:YVO4 結晶13に向けて、レンズの拡大率が0.8
〜1.0 倍になるようにして、上記ホルダ20の所定位置に
固定されている。Nd:YVO4 結晶13は厚さ1mmに
形成され、その入射端面から厚さ方向0.3 ±0.1 mmの
位置にレーザービーム10が収束するように位置調整され
ている。なお、半導体レーザー11および集光レンズ12が
取り付けられたホルダ20の部分を以下、励起部と称す
る。
【0015】また上記エタロン16は厚さ0.3 mmの石英
板からなり、光軸に対して45′傾けて配置されている。
ブリュースタ板17は、厚さ0.385mmの石英板からな
る。
【0016】Nd:YVO4 結晶13は、入射したレーザ
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1064nmの光を発する。Nd:YVO4
晶13の入射端面13aには、波長1064nmの光は良好に反
射させる(反射率99.9%以上)一方、波長809 nmの励
起用レーザービーム10は良好に透過させる(透過率93%
以上)コーティングが施されている。またこのNd:Y
VO4 結晶13の他の端面には、波長1064nmの光を良好
に透過させるコーティングが施されている。
【0017】一方共振器ミラー14のミラー面14aには、
波長1064nmの光は良好に反射させ(反射率99.9%以
上)、下記の波長532 nmの光は透過させる(透過率90
%以上)コーティングが施されている。
【0018】したがって、上記波長1064nmの光はそれ
に対する高反射面となっているNd:YVO4 結晶端面
13aとミラー面14aとの間に閉じ込められてレーザー発
振を引き起こし、波長1064nmのレーザービーム18が発
生する。このレーザービーム18はMgO:LiNbO3
結晶15により、タイプIの位相整合が取られた上で、波
長が1/2すなわち532 nmの第2高調波19に変換さ
れ、共振器ミラー14からは主にこの第2高調波19が出射
する。
【0019】なお本例において、Nd:YVO4 結晶13
としてはa軸カットのものが用いられ、その厚さは1m
mである。またMgO:LiNbO3 結晶15の長さは2
mm、共振器ミラー14の曲率半径は50mm、共振器を構
成するNd:YVO4 結晶端面13aとミラー面14aとの
間の距離は約11mmである。
【0020】また各結晶13、15の結晶軸は、図2に示す
ように、c軸がβ方向となるように配されている。そし
てMgO:LiNbO3 結晶15のドメイン反転部15aの
周期は約7.0 μmであり、半導体レーザー11が発するレ
ーザービーム10の中心波長が809 nmとなる温度で位相
整合するように構成されている。
【0021】偏光制御素子としてのブリュースタ板17
は、図2に示すように、固体レーザービーム18の入射角
が55.4°になるように配されている。波長1064nmの光
はβ方向に直線偏光した成分のみがこのブリュースタ板
17を透過するので、発振する532 nmの光もβ方向に偏
光する。
【0022】さらに、ブリュースタ板17の共振器ミラー
14側の端面17aには、532 nmの光は良好に反射させ
(反射率95%以上)、波長1064nmのレーザービーム18
は良好に透過させる(透過率99.8%以上)コーティング
が施されており、それにより、MgO:LiNbO3
晶15で発生してNd:YVO4 結晶13側に進行した波長
532 nmの光をブリュースタ板17で反射させて、共振器
外に逃がすようにしている。このようにして、共振器ミ
ラー14側に進行する波長532 nmの第2高調波19のみを
出射させ、これら双方の532 nmの光が干渉して起こる
出力変化を抑制している。
【0023】一方エタロン16は、固体レーザーの発振モ
ードを単一縦モード化し、その光入出射端面には、波長
1064nmの光に対しては反射率24%、波長532 nmの光
に対しては反射率0.5 %以下となるARコートが施され
ている。なお以下では、Nd:YVO4 結晶13、Mg
O:LiNbO3 結晶15、エタロン16、ブリュースタ板
17および共振器ミラー14が取り付けられたブロック21の
部分を、共振器部と称する。
【0024】この共振器部および前述した励起部は、板
状のベースプレート30に接着されており、該ベースプレ
ート30およびペルチェ素子31を介してパッケージベース
32に接着固定されている。
【0025】なお共振器部に取り付けられたサーミスタ
33により共振器内の温度が検出され、温度制御回路(図
示せず)によりこの検出温度が所定の温度となるように
ペルチェ素子31の電流が調節されて、共振器内の温度が
所定温度に維持される。
【0026】ここで、ベースプレート30上の各要素の温
度は均一であるのが望ましく、そこでホルダ20、ブロッ
ク21およびベースプレート30はアルミニウム、銅または
これらの合金のように熱伝導率の高い材料から形成され
るのが望ましい。また、各部の接着固定も熱伝導率性接
着剤、半田等熱伝導率の高いものによってなされるのが
望ましいが、エポキシ接着剤等の一般的な接着剤でも、
接着層を10μm以下程度に薄くすれば、熱抵抗が小さく
なるので使用可能である。
【0027】本実施の形態においては、固体レーザービ
ーム18がブリュースタ板17の作用で偏光制御され、かつ
エタロン16の作用で単一縦モード化されるので、第2高
調波19も単一縦モード化される。つまり各結晶13および
15、ブリュースタ板17が図2のように配されていること
により、固体レーザービーム18は常にπ偏光(偏光の向
きがβ方向)で発振し、縦モードも単一のままに保たれ
る。
【0028】したがって、単一縦モードを維持できる温
度範囲が拡大し、経時安定性も従来装置に比べて格段に
向上する。さらに、励起パワーを高くしても、安定して
単一縦モード発振するようになる。
【0029】なお、ブリュースタ板17の波長532 nmの
光に対するコーティング仕様を変えれば(コーティング
無しでもよい)、MgO:LiNbO3 結晶15、エタロ
ン16およびブリュースタ板17の配置の順序は、上記のも
の以外とすることも可能である。
【0030】また、タイプIの位相整合を果たす非線形
光学結晶としては、上に述べた周期ドメイン反転構造を
有するMgO:LiNbO3 結晶15に限らず、その他、
周期ドメイン反転構造を持たないMgO:LiNbO3
や、さらにはLiTaO3 、β−BBO、LBO、Ba
2 NaNb5 15等の結晶も使用可能である。
【0031】また、このタイプIの位相整合を果たす非
線形光学結晶として周期ドメイン反転構造を有するもの
を用いる場合は、上記MgO:LiNbO3 結晶15の他
に、LiNbO3 結晶や、LiTaO3 結晶や、KTP
結晶に周期ドメイン反転構造を形成したもの等も使用可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による波長変換レーザーを
示す概略側面図
【図2】上記波長変換レーザーの要部を示す斜視図
【符号の説明】
10 レーザービーム(ポンピング光) 11 半導体レーザー 12 集光レンズ 13 Nd:YVO4 結晶 14 共振器ミラー 15 MgO:LiNbO3 結晶 16 エタロン 17 ブリュースタ板 18 固体レーザービーム(基本波) 19 第2高調波 20 ホルダ 21 ブロック 30 ベースプレート 31 ペルチェ素子 33 サーミスタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザー結晶を光によって励起し、それ
    によって発せられた固体レーザービームを共振器内に配
    したタイプIの位相整合を果たす非線形光学結晶により
    波長変換する波長変換レーザーにおいて、 共振器内にエタロンと偏光制御素子として作用するブリ
    ュースタ板とが配され、それらにより発振モードが単一
    縦モード化されたことを特徴とする波長変換レーザー。
  2. 【請求項2】 前記非線形光学結晶が周期ドメイン反転
    構造を有するものであることを特徴とする請求項1記載
    の波長変換レーザー。
  3. 【請求項3】 前記周期ドメイン反転構造を有する非線
    形光学結晶がMgO:LiNbO3 結晶であることを特
    徴とする請求項2記載の波長変換レーザー。
JP8156736A 1996-06-18 1996-06-18 波長変換レーザー Pending JPH104233A (ja)

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JP8156736A JPH104233A (ja) 1996-06-18 1996-06-18 波長変換レーザー
DE69717913T DE69717913T2 (de) 1996-06-18 1997-06-17 Laser zur Umwandlung optischer Wellenlängen
EP97109856A EP0814546B1 (en) 1996-06-18 1997-06-17 Wavelength-conversion laser
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Effective date: 20030826