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JP2981671B2 - Laser diode pumped solid state laser - Google Patents

Laser diode pumped solid state laser

Info

Publication number
JP2981671B2
JP2981671B2 JP2120350A JP12035090A JP2981671B2 JP 2981671 B2 JP2981671 B2 JP 2981671B2 JP 2120350 A JP2120350 A JP 2120350A JP 12035090 A JP12035090 A JP 12035090A JP 2981671 B2 JP2981671 B2 JP 2981671B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
solid
state laser
state
rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2120350A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0417379A (en
Inventor
洋二 岡崎
浩彰 日向
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP2120350A priority Critical patent/JP2981671B2/en
Publication of JPH0417379A publication Critical patent/JPH0417379A/en
Priority to US08/029,378 priority patent/US5341393A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2981671B2 publication Critical patent/JP2981671B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、固体レーザーロッドを半導体レーザー(レ
ーザーダイオード)によってポンピングするレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーに関し、特に詳細に
は、その固体レーザーロッド自身が光波長変換機能を有
し、固定レーザー発振ビームと別のレーザービームを和
周波に波長変換するようにしたレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーに関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser diode-pumped solid-state laser in which a solid-state laser rod is pumped by a semiconductor laser (laser diode), and more particularly, to the solid-state laser rod itself. The present invention relates to a laser-diode-pumped solid-state laser that has a wavelength conversion function and converts the wavelength of a fixed laser oscillation beam and another laser beam into a sum frequency.

(従来の技術) 例えばSPIE Vol.1104 p100 March 1989に記載されて
いるように、Nd(ネオジウム)等の希土類がドーピング
され、かつ光波長変換機能を有する固体レーザーロッド
として、Nd:COANP,Nd:PNP等が公知となっている。また
そのような固体レーザーロッドとして、同誌p132に記載
されているように、Nd:Li Nb O3,NYAB(NdxY1-xAl3(BO
34x=0.04〜0.08)等も公知であり、これらは、Self
−Frequency−Doubling Crystalと呼ばれている。
(Prior Art) As described in, for example, SPIE Vol. 1104 p100 March 1989, a solid-state laser rod doped with a rare earth such as Nd (neodymium) and having a light wavelength conversion function is formed of Nd: COANP, Nd: PNP and the like are known. As such solid-state laser rod, as described in the magazine p132, Nd: Li Nb O 3 , NYAB (Nd x Y 1-x Al 3 (BO
3) 4 x = 0.04~0.08), etc. are also known, which are, Self
-Frequency-Doubling Crystal.

これらを用いたレーザーダイオードポンピング固体レ
ーザーとしては、SPIE Vol.1104 p132 March 1989や、
レーザー研究Vol.17 No.12 p48(1989)に示されるよ
うに、NYAB結晶を用い、レーザーダイオードポンピング
によるその発振レーザビームの第2高調波を得るものが
知られている。またJ.Opt.Soc.Am Vol.3 p140(1986)
には、Nd:Mg O:Li Nb O3を波長0.60μmの色素レーザー
により励起し、その発振レーザービームの第2高調波を
得ることが示されている。
As laser diode pumped solid-state lasers using these, SPIE Vol. 1104 p132 March 1989,
As shown in Laser Research Vol. 17 No. 12 p48 (1989), it is known to use a NYAB crystal and obtain the second harmonic of the oscillated laser beam by laser diode pumping. Also, J.Opt.Soc.Am Vol.3 p140 (1986)
Discloses that Nd: Mg O: Li Nb O 3 is excited by a dye laser having a wavelength of 0.60 μm to obtain a second harmonic of an oscillation laser beam.

さらに、例えばSPIE Vol.1104 p13 March(1989)に
は、NdドープYAGレーザー固体ロッドとその共振器内
に、固体レーザー発振ビームを波長変換するKTP単結晶
を配し、それにより、固体レーザー発振ビームとポンピ
ング光との和周波を得ることが示されている。
Furthermore, for example, in SPIE Vol.1104 p13 March (1989), an Nd-doped YAG laser solid rod and a KTP single crystal that converts the wavelength of the solid laser oscillation beam are arranged in its resonator, and the solid laser oscillation beam It is shown that a sum frequency of the light and the pumping light is obtained.

(発明が解決しようとする課題) ところが、このような波長変換機能を備えた従来の固
体レーザーにおいては、非線形光学結晶,固体レーザー
ロッド,出力ミラー,発振レーザービームを縦モードシ
ングル化して波長変換波のパワーを安定させる機能を有
するエタロン板や、波長板等の光学素子が固別に配置さ
れ、かつ固別にレーザー用部品として加工、研磨、コー
トされていた。そのために、加工表面には発振レーザー
ビームの散乱および各コート膜による吸収,散乱,反射
等が生じてしまい、さらには各部品内部の吸収により共
振器内の内部ロスが数%以上と非常に大きなものとなっ
てしまっていた。これらの内部ロスは、部品点数が多け
れば多いほど増大する。そのため、共振器内の発振レー
ザーパワーが小さくなり、その結果、波長変換効率が低
下してしまうという問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in a conventional solid-state laser having such a wavelength conversion function, a nonlinear optical crystal, a solid-state laser rod, an output mirror, and an oscillating laser beam are longitudinally singulated into a single wavelength-converted wave. An optical element such as an etalon plate or a wavelength plate having a function of stabilizing the power of the laser is fixedly arranged and separately processed, polished, and coated as a laser component. For this reason, scattering of the oscillating laser beam and absorption, scattering, reflection, etc. by the respective coating films occur on the processing surface, and furthermore, the internal loss in the resonator is very large, several% or more due to the absorption inside each component. Had become something. These internal losses increase as the number of parts increases. Therefore, there is a problem that the oscillation laser power in the resonator is reduced, and as a result, the wavelength conversion efficiency is reduced.

また、上記の内部ロスが従来は数%と高かったため
に、固体レーザーのポンプ光源としては、高出力のアレ
イ・レーザーが一般に用いられている。すなわち、それ
により共振器内のロスをカバーして高出力の共振器内内
部パワーを得、波長変換効率を向上させるようにしてい
た。しかし従来のアレイ・レーザーでは、そのスペクト
ル線幅が数nmもあるために、固体レーザーの発振効率が
低く、このことは、エネルギーの利用効率の低下につな
がっていた。
In addition, since the above-mentioned internal loss is conventionally as high as several percent, a high-output array laser is generally used as a pump light source of a solid-state laser. That is, the loss in the resonator is thereby covered, and a high output internal power of the resonator is obtained, thereby improving the wavelength conversion efficiency. However, in the conventional array laser, the oscillation efficiency of the solid-state laser is low because its spectral line width is several nanometers, and this has led to a decrease in energy use efficiency.

特に、波長変換波のパワーを安定化するために共振器
内に挿入するエタロン板や波長板は、非常に内部ロスを
増大させるために、高出力なアレイ・レーザーもしくは
ブロードエリアレーザーを用いざるを得なかった。ま
た、これらの波長板やエタロン板の挿入ロスをなくすた
めに、それらを取り除いてしまうと、発振レーザービー
ムの第2高調波を得る場合は、非線形光学素子による発
振レーザービームの縦モード間のモード競合によりパワ
ーが不安定になるという問題点があった。
In particular, the etalon plate and wave plate inserted into the resonator to stabilize the power of the wavelength-converted wave must use a high-output array laser or broad-area laser to greatly increase the internal loss. I didn't get it. Also, if these wavelength plates and etalon plates are removed to eliminate the insertion loss, if the second harmonic of the oscillating laser beam is obtained, the mode between the longitudinal modes of the oscillating laser beam by the nonlinear optical element will be required. There was a problem that power became unstable due to competition.

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであ
り、波長変換効率が高く、そしてエネルギー利用効率が
良く、かつ波長交換波のパワーが安定するレーザーダイ
オードポンピング固体レーザーを提供することを目的と
するものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a laser diode-pumped solid-state laser having high wavelength conversion efficiency, high energy use efficiency, and stable wavelength-switched wave power. It is assumed that.

(課題を解決するための手段および作用) 本発明の第1のレーザーダイオードポンピング固体レ
ーザーは、前述したようにNd等の希土類がドーピングさ
れ、かつ光波長変換機能を有する固体レーザーロッド
を、半導体レーザーによってポンピングするレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーにおいて、 固体レーザーロッドの両端面を共振器ミラーとし、 それによる発振レーザービームと半導体レーザービー
ムとの和周波を取り出すことを特徴とするものである。
(Means and Actions for Solving the Problems) The first laser diode-pumped solid-state laser of the present invention comprises a solid-state laser rod doped with a rare-earth element such as Nd and having an optical wavelength conversion function as described above. In the solid-state laser pumped by a laser diode, both ends of the solid-state laser rod are used as resonator mirrors, and the sum frequency of the oscillating laser beam and the semiconductor laser beam is extracted.

また、本発明の第2のレーザーダイオードポンピング
固体レーザーは、 上記と同様にNd等の希土類がドーピングされ、かつ光
波長変換機能を有する固体レーザーロッドを、半導体レ
ーザーによってポンピングするレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーにおいて、 固体レーザーロッドの一端面に、波長変換波のパワー
を安定化する機能を有するエタロンや波長板等の光学素
子を貼着して一体化し、 該光学素子の片面を固体レーザーの共振器ミラーとす
る一方、前記固体レーザーロッドの他端面をもう1つの
共振器ミラーとして共振器を構成し、 それによる発振レーザービームと半導体レーザービー
ムとの和周波を取り出うことを特徴とするものである。
Further, the second laser diode-pumped solid-state laser of the present invention is a laser diode-pumped solid-state laser in which a solid-state laser rod doped with a rare earth such as Nd and having a light wavelength conversion function is pumped by a semiconductor laser as described above. An optical element such as an etalon or a wavelength plate having a function of stabilizing the power of the wavelength-converted wave is attached to one end surface of the solid-state laser rod and integrated, and one side of the optical element is connected to a resonator mirror of the solid-state laser. On the other hand, a resonator is constituted by using the other end face of the solid-state laser rod as another resonator mirror, and a sum frequency of an oscillation laser beam and a semiconductor laser beam is extracted.

また、本発明の第3のレーザーダイオードポンピング
固体レーザーは、 上記と同様にNd等の希土類がドーピングされ、かつ光
波長変換機能を有する固体レーザーロッドを、半導体レ
ーザーによってポンピングするレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーにおいて、 波長変換波のパワーを安定化する機能を有するエタロ
ンや波長板等の光学素子を2つの固体レーザーロッドの
間に貼着して一体化し、 これら固体レーザーロッドの各外端面を共振器ミラー
とし、 それによる発振レーザービームと半導体レーザービー
ムとの和周波を取り出すことを特徴とするものである。
Further, the third laser diode pumped solid laser of the present invention is a laser diode pumped solid laser in which a solid laser rod doped with a rare earth such as Nd and having an optical wavelength conversion function is pumped by a semiconductor laser as described above. An optical element such as an etalon or a wave plate having a function of stabilizing the power of the wavelength-converted wave is adhered and integrated between two solid-state laser rods, and the outer end faces of these solid-state laser rods are used as resonator mirrors. It is characterized in that the sum frequency of the oscillation laser beam and the semiconductor laser beam is extracted.

また、本発明の第4のレーザーダイオードポンピング
固体レーザーは、 上記と同様にNd等の希土類がドーピングされ、かつ光
波長変換機能を有する固体レーザーロッドを、半導体レ
ーザーによってポンピングするレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーにおいて、 波長変換波のパワーを安定化する機能を有するエタロ
ンや波長板等の複数の光学素子を、1つもしくは複数の
固体レーザーロッドに貼着して一体化し、 これら光学部品のいずれかの端面を共振器ミラーとし
て共振器を構成し、 それによる発振レーザービームと半導体レーザービー
ムとの和周波を取り出すことを特徴とするものである。
Further, the fourth laser diode pumping solid laser of the present invention is a laser diode pumping solid laser in which a solid laser rod doped with a rare earth such as Nd and having a light wavelength conversion function is pumped by a semiconductor laser as described above. A plurality of optical elements such as an etalon and a wavelength plate having a function of stabilizing the power of the wavelength-converted wave are adhered to one or more solid-state laser rods to be integrated, and one of the end faces of these optical components is A resonator is configured as a resonator mirror, and a sum frequency of an oscillation laser beam and a semiconductor laser beam is extracted by the resonator.

上記固体レーザーロッドしては、通常のSelf−Freque
ncy−Doubling Crystalと呼ばれる材料、すなわち前述
のNYAB,Nd:Mg O:Li Nb O3,Nd:PNP等を用いることができ
る。またその他に、無機材料であるKTP,β−BBO,Li B2
O3,KNb O3,カルコパイライト系の半導体にNd等の希土類
をドープした波長変換用の非線形光学材料を用いること
も可能である。特にKTPは非線形光学定数が大きく、温
度許容範囲,角度許容範囲も大きいので、高い波長変換
効率を実現できる。
As the solid laser rod, a normal Self-Freque
material called ncy-Doubling Crystal, namely the aforementioned NYAB, Nd: Mg O: Li Nb O 3, Nd: it can be used PNP like. In addition, KTP, β-BBO, Li B 2
It is also possible to use a nonlinear optical material for wavelength conversion in which a rare earth element such as Nd is doped into O 3 , KNb O 3 or chalcopyrite semiconductor. Particularly, KTP has a large nonlinear optical constant and a large allowable temperature range and allowable angle range, so that high wavelength conversion efficiency can be realized.

さらにNd:PNPに代表されるように、NPN(N−(4−
ニトロフェニル)−L−プロリノール),NPAN(N−
(4−ニトロフェニル)N−メチルアミノアセトニトリ
ル),特開昭62−210432号公報に開示されたPRA(3,5−
ジメチル−1−(4−ニトロフェニル)ピラゾール)等
の有機非線形光学材料に希土類をドープしたものも用い
ることができる。特にPRAは非線形光学定数が先のKTPよ
りも大きく、温度許容範囲が大きいので高い波長変換効
率を実現できる。
Furthermore, as represented by Nd: PNP, NPN (N- (4-
Nitrophenyl) -L-prolinol), NPAN (N-
(4-nitrophenyl) N-methylaminoacetonitrile), PRA (3,5-
A material obtained by doping an organic nonlinear optical material such as dimethyl-1- (4-nitrophenyl) pyrazole with a rare earth element can also be used. In particular, the PRA has a larger nonlinear optical constant than the KTP, and has a large allowable temperature range, so that a high wavelength conversion efficiency can be realized.

これらの固体レーザーロッドを用いてその両端面を共
振器とすることにより、部品点数が減り、加工研磨面お
よびコート面が2面のみとなり、かつレーザー発振ビー
ムの吸収媒体も1つとなり、大幅に内部ロスを低減させ
ることができる。その結果、発振レーザービームの内部
パワーが増大し、波長変換効率が大幅に向上する。ま
た、共振器長が数mmとなるために縦モード数が減少し、
ひいてはシングルモード化でき、非線形光学結晶を介し
た縦モード競合がなくなり、和周波のパワーを安定化す
ることができる。
By using these solid-state laser rods as resonators at both end surfaces, the number of parts is reduced, the number of processed and polished surfaces and the number of coated surfaces are only two, and the number of laser oscillation beam absorption media is also one. Internal loss can be reduced. As a result, the internal power of the oscillating laser beam increases, and the wavelength conversion efficiency is greatly improved. In addition, the number of longitudinal modes is reduced because the resonator length is several mm,
As a result, a single mode can be achieved, longitudinal mode competition via the nonlinear optical crystal is eliminated, and the power of the sum frequency can be stabilized.

また光学素子を固体レーザーロッドに一体化させるこ
とにより、強制的に和周波のパワーを安定化する場合に
おいても、入力ミラーおよび出力ミラーがなくなるため
に、その分の吸収,散乱,反射による発振レーザービー
ムの内部ロスが低減される。その結果、発振レーザービ
ームの内部パワーが増大し、波長変換効率が大幅に向上
する。そして、パワーの安定化も図ることも勿論可能と
なる。
In addition, even if the power of the sum frequency is forcibly stabilized by integrating the optical element into the solid-state laser rod, the input mirror and the output mirror are eliminated, so that the oscillation laser due to absorption, scattering, and reflection is removed. The internal loss of the beam is reduced. As a result, the internal power of the oscillating laser beam increases, and the wavelength conversion efficiency is greatly improved. And it is of course possible to stabilize the power.

また、半導体レーザービームと固体レーザー発振ビー
ムの和周波を発生させる場合の効率は、その半導体レー
ザービームのパワーレベルが低いために第2高調波の効
率より低く、実用的ではなかった。しかし本発明におい
ては、発振レーザービームの内部ロスが低減することで
その内部パワーが増大する結果、和周波発生の場合も高
効率化することが可能となる。
Further, the efficiency when a sum frequency of the semiconductor laser beam and the solid-state laser oscillation beam is generated is lower than the efficiency of the second harmonic because the power level of the semiconductor laser beam is low, and is not practical. However, in the present invention, the internal power of the oscillating laser beam is reduced by reducing its internal loss, and as a result, it is possible to increase the efficiency even in the case of sum frequency generation.

本発明のレーザーダイオードポンピング固体レーザー
において、好ましくは、ポンピング用半導体レーザーと
して単一横モード,単一縦モード半導体レーザーが用い
られる。本発明においては、前述のように内部ロスを極
端に小さくできるので、これらの半導体レーザーにより
少パワーでポンピングしても十分な波長変換効率が得ら
れる。さらに、これらの単一横モード,単一縦モード半
導体レーザー光は、スペクトル線幅が0.1nm以下と、前
述のブロードエリアレーザーやアレイ・レーザーよりも
狭いので、十分に固体レーザーに吸収され、固体レーザ
ーの発振効率を高めることができ、よってエネルギー利
用効率を向上させることができる。さらに、アレイ・レ
ーザーを用いる場合と異なり、回折限界まで集光できる
ので、ポンピング光と発振レーザー光とのモードマッチ
ングが向上し、その点からも発振効率を向上させること
ができる。さらに和周波発生の場合、アレイ・レーザー
光と発振レーザービームの和周波は、アレイ・レーザー
光のビームが回折限界ビームでないため良好に集光でき
ないという問題点があるが、上記単一縦モード,単一横
モードレーザーでは回折限界ビームを得ることが可能と
なり、十分良好に集光することができる。
In the laser diode pumped solid-state laser of the present invention, preferably, a single transverse mode, single longitudinal mode semiconductor laser is used as the semiconductor laser for pumping. In the present invention, since the internal loss can be extremely reduced as described above, sufficient wavelength conversion efficiency can be obtained even when pumping with a small power by using these semiconductor lasers. Furthermore, since these single transverse mode and single longitudinal mode semiconductor laser beams have a spectral line width of 0.1 nm or less, which is narrower than the above-mentioned broad area lasers and array lasers, they are sufficiently absorbed by solid-state lasers, The laser oscillation efficiency can be increased, and thus the energy use efficiency can be improved. Furthermore, unlike the case of using an array laser, the light can be focused to the diffraction limit, so that the mode matching between the pumping light and the oscillating laser light is improved, and from that point, the oscillation efficiency can be improved. In addition, in the case of sum frequency generation, the sum frequency of the array laser light and the oscillation laser beam cannot be focused well because the beam of the array laser light is not a diffraction-limited beam. With a single transverse mode laser, it is possible to obtain a diffraction limited beam, and it is possible to sufficiently focus light.

以上のようにして本発明により、コンパクトかつ高効
率のレーザーダイオードポンピング固体レーザーが提供
されることになる。
As described above, according to the present invention, a compact and highly efficient laser diode pumped solid-state laser is provided.

(実 施 例) 以下、図面に示す実施例に基づいて、本発明を詳細に
説明する。
(Embodiment) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings.

第1図は、本発明の第1実施例によるレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザーを示すものである。このレ
ーザーダイオードポンピング固体レーザーにおいては、
ポンピング光としてのレーザービーム40を発するLD(フ
ェーズドアレイレーザー)41が用いられている。このLD
41は、波長804nmのレーザービーム40を発する。またコ
リメーターレンズ23と集光レンズ24との間にはビームス
プリッタ42が配され、このビームスプリッタ42には、も
う1つのLD(単一縦モードレーザー)43から発せられコ
リメーターレンズ44によって平行光とされた、波長830n
mのレーザービーム45が入射せしめられる。このレーザ
ービーム45はビームスプリッタ42により、ポンピング光
であるレーザービーム40と合波され、NYABロッド13に入
射される。なお、上記LD41、43は各々、ペルチェ素子14
と図示しない温調回路により、所定温度に温調される。
FIG. 1 shows a laser-pumped solid-state laser according to a first embodiment of the present invention. In this laser diode pumped solid-state laser,
An LD (phased array laser) 41 that emits a laser beam 40 as pumping light is used. This LD
41 emits a laser beam 40 with a wavelength of 804 nm. A beam splitter 42 is disposed between the collimator lens 23 and the condenser lens 24. The beam splitter 42 is collimated by another collimator lens 44 emitted from another LD (single longitudinal mode laser) 43. Wavelength 830n
m laser beam 45 is incident. The laser beam 45 is multiplexed with the laser beam 40 as pumping light by the beam splitter 42 and is incident on the NYAB rod 13. The LDs 41 and 43 are each a Peltier element 14
The temperature is controlled to a predetermined temperature by a temperature control circuit (not shown).

NYABロッド13に入射した波長λ=830nmのレーザー
ビーム45と、波長λ=1062nmのNYABロッド13の発振ビ
ーム46は、このNYABロッド13自身によって、波長λ
466nmの和周波47に波長変換される。なおNYABロッド13
は、TYPEIの角度位相整合が成立するようにカットされ
ている。
The laser beam 45 having a wavelength λ 1 = 830 nm incident on the NYAB rod 13 and the oscillation beam 46 of the NYAB rod 13 having a wavelength λ 2 = 1062 nm are converted by the NYAB rod 13 into a wavelength λ 3 =
The wavelength is converted to a sum frequency 47 of 466 nm. NYAB rod 13
Is cut so that TYPEI angular phase matching is established.

また、NYABロッド13の両端面13a、13bには、波長1062
nmに対する反射コートが施され、それにより、波長1062
nmの発振レーザービーム46が閉じ込められ、レーザー発
振するようになっている。また入射端面13aには、波長8
04nmと830nmに対するARコートが施され、出力端面13bに
は、波長466nmに対するARコートが施されている。
The NYAB rod 13 has a wavelength 1062 on both end surfaces 13a and 13b.
The reflective coating is applied to the
The oscillation laser beam 46 of nm is confined and oscillates. In addition, the wavelength 8
AR coating is applied to 04 nm and 830 nm, and an AR coating is applied to the output end face 13b for a wavelength of 466 nm.

このようにして、1Wの半導体レーザービーム40と、10
0mWの半導体レーザービーム45から、1mWの和周波47が得
られた。
In this way, the 1 W semiconductor laser beam 40 and 10
From the semiconductor laser beam 45 of 0 mW, a sum frequency 47 of 1 mW was obtained.

また、第2図に示す第2実施例のように、波長λ
804nmの半導体レーザービーム40によってポンピング
し、その半導体レーザービーム40と、NYABロッド13の波
長λ=1062nmの発振レーザービーム46との和周波48
(波長λ=459nm)を得ることもできる。
Further, as in the second embodiment shown in FIG. 2, the wavelength λ 1 =
Pumped by a semiconductor laser beam 40 of 804 nm, the sum frequency 48 of the semiconductor laser beam 40 and the oscillation laser beam 46 of the NYAB rod 13 having a wavelength λ 2 = 1062 nm
(Wavelength λ 3 = 459 nm).

以上、Self−Frequency−Doubling CrystalとしてNYA
B結晶を例にとって説明したが、本発明においては、そ
の他の結晶としてNd:Mg O:Li Nb O3やNd:KTP、Nd:PNP等
も同様にして用いることが可能である。これらの材料は
NYAB結晶より大きな非線形光学定数を有することがあ
り、したがってそれらを用いれば、さらに効率良く和周
波を得ることが可能となる。
As described above, NYA is a Self-Frequency-Doubling Crystal.
While the B crystal has been described as an example, in the present invention, Nd Other crystals: Mg O: Li Nb O 3 and Nd: KTP, Nd: can be used in the PNP and the like as well. These materials
In some cases, the NYAB crystal has a nonlinear optical constant larger than that of the NYAB crystal. Therefore, the sum frequency can be obtained more efficiently by using them.

なお、和周波のパワーを安定化させるためには、第3
図に示すようにNYABロッド端面13bにλ/4板等の波長板2
5を貼着したり、第4図に示すようにNYABロッド端面13b
にエタロン板22を貼着し、さらにその上に波長板25を貼
着する、等の構成を取ることができる。さらには第5図
に示すように、2つのNYABロッド13、13の間にエタロン
板22を貼着してそれら3要素を一体化したり、第6図に
示すように、2つのNYABロッド13、13の間にエタロン板
22を貼着するとともに、両NYABロッド13、13の外端面に
各々波長板25を貼着してそれら5要素を一体化する、と
いった構成を取ることもできる。
In order to stabilize the power of the sum frequency, the third
As shown in the figure, the wavelength plate 2 such as a λ / 4 plate is
5 and the NYAB rod end face 13b as shown in FIG.
The etalon plate 22 may be adhered to the first, and the wavelength plate 25 may be further adhered thereon. Further, as shown in FIG. 5, an etalon plate 22 is attached between the two NYAB rods 13 and 13 to integrate the three elements, or as shown in FIG. Etalon plate between 13
It is also possible to adopt a configuration in which the wavelength plate 25 is adhered to the outer end surfaces of the NYAB rods 13 and 13 and the five elements are integrated.

上記の各場合の共振器は、素子の両端面に第1実施例
と同様のコーティングを施すことによって、構成可能で
ある。
The resonator in each of the above cases can be configured by applying the same coating to both end faces of the element as in the first embodiment.

また以上の実施例では、Ndの発振ラインの1μm帯の
みで説明してきたが、本発明のレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーにおいてはその内部ロスを低減可能
であるので、Ndの発振ラインの0.9μm帯,1.3μm帯の
発振も可能となり、その発振ビームと半導体レーザービ
ームとの和周波を、効率良く得ることができる。
Further, in the above embodiments, only the 1 μm band of the Nd oscillation line has been described. However, in the laser diode pumped solid-state laser of the present invention, the internal loss can be reduced. Oscillation in the 1.3 μm band is also possible, and a sum frequency of the oscillation beam and the semiconductor laser beam can be efficiently obtained.

さらに、各実施例で説明した通り、パワーの安定化を
図るために、レーザー媒質の結晶を温調して縦モードホ
ップを抑制できるが、本発明の場合は、キャビティ長を
非常に短くできるので、温調も容易になり、周囲温度変
化によるパワーの不安定性を大幅に改善することが可能
となる。
Further, as described in each embodiment, in order to stabilize the power, the temperature of the crystal of the laser medium can be controlled to suppress the longitudinal mode hop, but in the case of the present invention, the cavity length can be extremely short, so that In addition, temperature control becomes easy, and power instability due to a change in ambient temperature can be greatly improved.

(発明の効果) 以上詳細に説明した通り本発明のレーザーダイオード
ポンピング固体レーザーは、波長変換機能を有する固体
レーザーロッドを共振器とし、もしくは光学素子と上記
固体レーザーロッドを一体化させて共振器としたので、
内部ロスを減少させて内部パワーを増大させ、それによ
り波長変換効率を向上させて極めて高強度,高効率な短
波長レーザー光を得ることが可能となる。特に従来低効
率であった和周波発生を、高効率で実現可能となる。
(Effect of the Invention) As described in detail above, the laser diode pumped solid-state laser of the present invention uses a solid-state laser rod having a wavelength conversion function as a resonator, or integrates an optical element with the solid-state laser rod to form a resonator. Because
It is possible to increase the internal power by reducing the internal loss, thereby improving the wavelength conversion efficiency, and to obtain an extremely high-intensity and high-efficiency short-wavelength laser light. In particular, sum frequency generation, which was conventionally low in efficiency, can be realized with high efficiency.

そして本発明のレーザーダイオードポンピング固体レ
ーザーにおいては、上述のように波長変換効率が高くな
るので、現在のところ比較的出力が低い単一横モード,
単一縦モード半導体レーザーをポンピンク源として用い
ても、十分高強度の短波長レーザーを得ることが可能と
なる。こうして、単一横モード,単一縦モード半導体レ
ーザーをポンピンク源として用いれば、固体レーザーの
発振効率が高くなるので、この場合はエネルギー利用効
率が特に高くなる。
In the laser diode-pumped solid-state laser of the present invention, the wavelength conversion efficiency is increased as described above, so that the single transverse mode, which has a relatively low output at present,
Even if a single longitudinal mode semiconductor laser is used as a pumping source, it is possible to obtain a short-wavelength laser having sufficiently high intensity. Thus, if a single transverse mode or single longitudinal mode semiconductor laser is used as the pumping source, the oscillation efficiency of the solid-state laser is increased, and in this case, the energy use efficiency is particularly increased.

また、上記のように比較的低出力の半導体レーザーを
ポンピング源として用いても、十分高強度の短波長レー
ザーを得ることができるから、本発明のレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザーは従来装置と比べて、同一
光強度の和周波を得る場合は、より低出力で安価な半導
体レーザーを使用可能となり、前述の固体レーザーロッ
ドを共振器とすることによりコンパクト化および部品点
数の減少が可能であることとあいまって、低コストかつ
超コンパクトな固体レーザーが実現できる。
In addition, even if a relatively low-power semiconductor laser is used as a pumping source as described above, a sufficiently high-intensity short-wavelength laser can be obtained. When a sum frequency of the same light intensity is obtained, a semiconductor laser with lower output and lower cost can be used, and the above-mentioned solid-state laser rod can be used as a resonator to reduce the size and the number of parts. Therefore, a low-cost and ultra-compact solid-state laser can be realized.

さらに、本発明のレーザーダイオードポンピング固体
レーザーにより和周波を発生させる際に、従来困難とな
っていた回折限界までの集光も可能となる。
Furthermore, when a sum frequency is generated by the laser diode-pumped solid-state laser of the present invention, it is possible to focus light to the diffraction limit, which has been difficult in the past.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1および2図はそれぞれ、本発明の第1および2実施
例によるレーザーダイオードポンピング固体レーザーを
示す概略側面図、 第3、4、5および6図は、本発明における固体レーザ
ーロッドと光学素子との組合せ状態の例を示す概略側面
図である。 13……NYABロッド、13a、13b……ロッド端面 14……ペルチェ素子、22……エタロン板 23、44……コリメーターレンズ、24……集光レンズ 25……波長板、40、45……レーザービーム 41、43……半導体レーザー、46……固体レーザー発振ビ
ーム 42……ビームスプリッタ、47、48……和周波
1 and 2 are schematic side views showing laser diode pumped solid state lasers according to the first and second embodiments of the present invention, respectively. FIGS. 3, 4, 5 and 6 are solid state laser rods and optical elements according to the present invention. It is a schematic side view which shows the example of the combination state of. 13… NYAB rod, 13a, 13b… Rod end face 14… Peltier element, 22… Etalon plate 23, 44… Collimator lens, 24… Condenser lens 25 …… Wave plate, 40, 45… Laser beams 41, 43: Semiconductor laser, 46: Solid laser oscillation beam 42: Beam splitter, 47, 48: Sum frequency

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−62621(JP,A) 特開 昭64−28879(JP,A) 特開 平2−2194(JP,A) 特表 平3−505948(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/094 H01S 3/109 H01S 3/08 H01S 3/06 Continuation of the front page (56) References JP-A-64-62621 (JP, A) JP-A-64-28879 (JP, A) JP-A-2-2194 (JP, A) JP-A-3-505948 (JP) , A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01S 3/094 H01S 3/109 H01S 3/08 H01S 3/06

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ネオジウム等の希土類がドーピングされ、
かつ光波長変換機能を有する固体レーザーロッドを、半
導体レーザーによってポンピングするレーザーダイオー
ドポンピング固体レーザーにおいて、 固体レーザーロッドの両端面を共振器ミラーとし、 それによる発振レーザービームと半導体レーザービーム
との和周波を取り出すことを特徴とするレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザー。
A rare earth element such as neodymium is doped,
In a laser diode pumped solid-state laser in which a solid-state laser rod having an optical wavelength conversion function is pumped by a semiconductor laser, both end faces of the solid-state laser rod are used as resonator mirrors, and the sum frequency of the oscillating laser beam and the semiconductor laser beam is adjusted. Laser diode pumping solid-state laser characterized by taking out.
【請求項2】ネオジウム等の希土類がドーピングされ、
かつ光波長変換機能を有する固体レーザーロッドを、半
導体レーザーによってポンピングするレーザーダイオー
ドポンピング固体レーザーにおいて、 固体レーザーロッドの一端面に、波長変換波のパワーを
安定化する機能を有するエタロンや波長板等の光学素子
を貼着して一体化し、 該光学素子の片面を固体レーザーの共振器ミラーとする
一方、前記固体レーザーロッドの他端面をもう1つの共
振器ミラーとして共振器を構成し、 それによる発振レーザービームと半導体レーザービーム
との和周波を取り出すことを特徴とするレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザー。
2. A rare earth element such as neodymium is doped,
In a laser diode pumping solid-state laser that pumps a solid-state laser rod having a light wavelength conversion function with a semiconductor laser, an etalon or a wave plate having a function of stabilizing the power of the wavelength-converted wave is provided on one end surface of the solid-state laser rod. An optical element is adhered and integrated, and one side of the optical element is used as a resonator mirror of a solid-state laser, and the other end of the solid-state laser rod is used as another resonator mirror to form a resonator. A laser-diode-pumped solid-state laser characterized by extracting a sum frequency of a laser beam and a semiconductor laser beam.
【請求項3】ネオジウム等の希土類がドーピングされ、
かつ光波長変換機能を有する固体レーザーロッドを、半
導体レーザーによってポンピングするレーザーダイオー
ドポンピング固体レーザーにおいて、 波長変換波のパワーを安定化する機能を有するエタロン
や波長板等の光学素子を2つの固体レーザーロッドの間
に貼着して一体化し、 これら固体レーザーロッドの各外端面を共振器ミラーと
し、 それによる発振レーザービームと半導体レーザービーム
との和周波を取り出すことを特徴とするレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザー。
3. A rare earth element such as neodymium is doped,
In a laser diode pumped solid-state laser that pumps a solid-state laser rod having an optical wavelength conversion function with a semiconductor laser, an optical element such as an etalon or a wave plate having a function of stabilizing the power of the wavelength-converted wave is used as two solid-state laser rods. A laser diode-pumped solid-state laser characterized in that the solid-state laser rods are integrated by bonding the outer end faces of these solid-state laser rods to resonator mirrors, thereby extracting a sum frequency of an oscillating laser beam and a semiconductor laser beam.
【請求項4】ネオジウム等の希土類がドーピングされ、
かつ光波長変換機能を有する固体レーザーロッドを、半
導体レーザーによってポンピングするレーザーダイオー
ドポンピング固体レーザーにおいて、 波長変換波のパワーを安定化する機能を有するエタロン
や波長板等の複数の光学素子を、1つもしくは複数の固
体レーザーロッドに貼着して一体化し、 これら光学部品のいずれかの端面を共振器ミラーとして
共振器を構成し、 それによる発振レーザービームと半導体レーザービーム
との和周波を取り出すことを特徴とするレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザー。
4. A rare earth element such as neodymium is doped,
In a laser diode pumped solid-state laser that pumps a solid-state laser rod having an optical wavelength conversion function with a semiconductor laser, a plurality of optical elements such as an etalon and a wave plate having a function of stabilizing the power of the wavelength-converted wave are provided. Alternatively, affixed to and integrated with a plurality of solid-state laser rods, one end face of these optical components is used as a resonator mirror to form a resonator, and the sum frequency of the oscillation laser beam and the semiconductor laser beam is extracted. Features laser diode pumped solid-state laser.
【請求項5】前記和周波を得るための半導体レーザーと
して、固体レーザーの共振器内にレーザービームを入射
させる半導体レーザーとは別のものを用いることを特徴
とする請求項1〜4いずれか1項記載のレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザー。
5. The semiconductor laser according to claim 1, wherein a semiconductor laser for obtaining a sum frequency is different from a semiconductor laser in which a laser beam is incident into a resonator of a solid-state laser. A laser diode-pumped solid-state laser as described in the item.
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