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JP5614638B2 - Solid state laser - Google Patents

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JP5614638B2 JP2010191953A JP2010191953A JP5614638B2 JP 5614638 B2 JP5614638 B2 JP 5614638B2 JP 2010191953 A JP2010191953 A JP 2010191953A JP 2010191953 A JP2010191953 A JP 2010191953A JP 5614638 B2 JP5614638 B2 JP 5614638B2
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Description

本発明は、励起光源から出力される励起光に基づいてポンプ光を発生させ共振器で増幅して励起光とは波長の異なるレーザー光を出力する固体レーザーに関し、詳しくは、単一縦モード化されたポンプ光を発生可能な固体レーザーに関するものである。   The present invention relates to a solid-state laser that generates pump light based on pumping light output from a pumping light source, amplifies it by a resonator, and outputs laser light having a wavelength different from that of pumping light. The present invention relates to a solid-state laser that can generate pumped light.

従来より、励起光源から出力される励起光を、例えば、Nd:YVO(ネオジウム添加バナジン酸イットリウム)等からなるレーザー結晶に入力してポンプ光を発生させ、このポンプ光を共振器で増幅させて出力する固体レーザーが知られている。この種の固体レーザーは、一般的に、レーザー結晶と、このレーザー結晶を挟んで互いに対向して配置される反射鏡とで共振器を形成し、この共振器でポンプ光を増幅させて出力するように構成されている。そして、この種の共振器を有した固体レーザーにおいて、共振器によってポンプ光を共振させると、所定の周波数間隔で複数の縦モードが生じて(以下において、「縦マルチモード化」と言う。)、レーザー光の品質が低下してしまうので、この縦マルチモード化を抑える様々な改良が行われている。 Conventionally, pump light output from a pump light source is input to a laser crystal made of, for example, Nd: YVO 4 (neodymium-doped yttrium vanadate) to generate pump light, and the pump light is amplified by a resonator. Solid-state lasers that output in the past are known. In this type of solid-state laser, a resonator is generally formed by a laser crystal and reflecting mirrors arranged opposite to each other with the laser crystal interposed therebetween, and pump light is amplified and output by this resonator. It is configured as follows. In a solid-state laser having this type of resonator, when the pump light is resonated by the resonator, a plurality of longitudinal modes are generated at predetermined frequency intervals (hereinafter referred to as “vertical multimode conversion”). Since the quality of the laser beam deteriorates, various improvements for suppressing this vertical multimode have been made.

この種の縦マルチモード化を抑える改良が行われた固体レーザーとしては、例えば、特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載された固体レーザーは、レーザー結晶と、このレーザー結晶と対向して配置されレーザー結晶からのポンプ光を反射する共振器ミラーとを備え、この共振器ミラーとレーザー結晶とでポンプ光を共振させる共振器を形成し、この共振器内にエタロン板を設けることにより、ポンプ光を単一縦モード化する構成である。このように、特許文献1に記載された固体レーザーは、レーザー結晶と共振器ミラーとエタロン板とを設けて、単一縦モードのポンプ光を発生させている。   An example of a solid-state laser that has been improved to suppress this type of longitudinal multimode is described in Patent Document 1. The solid-state laser described in Patent Document 1 includes a laser crystal and a resonator mirror that is disposed so as to face the laser crystal and reflects pump light from the laser crystal, and is pumped by the resonator mirror and the laser crystal. In this configuration, a resonator for resonating light is formed, and an etalon plate is provided in the resonator, whereby pump light is converted into a single longitudinal mode. As described above, the solid-state laser described in Patent Document 1 includes a laser crystal, a resonator mirror, and an etalon plate, and generates single longitudinal mode pump light.

特開2002−314181号公報JP 2002-314181 A

しかしながら、特許文献1に記載された固体レーザーは、レーザー結晶と共振器ミラーに加えて、エタロン板を設ける構成であるため構造が複雑となり、小型化に向かないという問題があり、また、一般的に、ポンプ光を単一縦モード化するために、レーザー結晶及び共振器ミラーに対するエタロン板の傾きを調整する必要があり調整作業に時間が掛かるという問題もある。   However, the solid-state laser described in Patent Document 1 has a configuration in which an etalon plate is provided in addition to a laser crystal and a resonator mirror, so that the structure is complicated and there is a problem that it is not suitable for miniaturization. In addition, it is necessary to adjust the inclination of the etalon plate with respect to the laser crystal and the resonator mirror in order to make the pump light into a single longitudinal mode, and there is a problem that adjustment work takes time.

そこで、本発明は上記問題点に着目してなされたもので、構造が簡単で小型化に好適で、かつ、調整作業が簡素な構造で、単一縦モードのポンプ光を発生することができる固体レーザーを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made paying attention to the above problems, and can generate pump light in a single longitudinal mode with a structure that is simple and suitable for miniaturization and that has a simple adjustment work. An object is to provide a solid-state laser.

上記目的を達成するために、本発明の一態様による固体レーザーは、励起光によりポンプ光を発生するレーザー結晶と、レーザー結晶と離間して対向配置される共振器ミラーとで、前記ポンプ光を共振させる第1共振器と、前記第1共振器内にて、該第1共振器で共振させたポンプ光の一部を前記共振器ミラーの両端面間で共振させる第2共振器と、を 備え、前記レーザー結晶と共振器ミラーの配置位置を調整して前記第1共振器のゲインピ ーク周波数を第2共振器のゲインピーク周波数と一致させる構成としたものである。
また、上記目的を達成するために、本発明の別の態様による固体レーザーは、励起光に 基づいてポンプ光を発生させ共振器で増幅して前記励起光とは波長の異なるレーザー光を 出力する固体レーザーにおいて、前記励起光の入力により前記ポンプ光を発生するレーザ ー結晶と、前記励起光の光源と前記レーザー結晶との間に配置され、前記レーザー結晶で 発生したポンプ光を、前記レーザー結晶とは反対の端面で反射する共振器ミラーと、前記 レーザー結晶を挟んで前記共振器ミラーと離間して対向配置され、出力強度が所定の閾値 以上のポンプ光を、該ポンプ光とは波長の異なるシグナル光とアイドラ光とに変換し、外 部へ前記アイドラ光を出力する波長変換素子と、を備え、前記レーザー結晶から発生した 前記ポンプ光を共振させる第1共振器を、前記波長変換素子の前記レーザー結晶とは反対 側の端面と前記共振器ミラーの前記レーザー結晶とは反対の端面で形成し、前記第1共振 器で共振させたポンプ光の一部を共振させる第2共振器を、前記共振器ミラーの前記レー ザー結晶とは反対側の端面と前記共振器ミラーの前記レーザー結晶側の端面で形成し、前 記波長変換素子と前記共振器ミラーの配置位置を調整して前記第1共振器のゲインピーク 周波数を第2共振器のゲインピーク周波数と一致させる構成とし、前記第2共振器から出 力され、前記出力強度が所定の閾値以上の単一縦モードのポンプ光に基づいて、前記波長 変換素子から前記アイドラ光を外部へ出力する構成としたものである。
In order to achieve the above object, a solid-state laser according to an aspect of the present invention includes a laser crystal that generates pump light by excitation light , and a resonator mirror that is disposed opposite to the laser crystal so as to face the pump light. a first resonator for resonating at the first resonator, a second resonator for resonating portion of the pump light is resonated in the first resonator between end faces of the resonator mirror, the provided, in which a configuration for matching the laser crystal and the Geinpi over clock frequency of the first resonator arrangement position adjusted to the resonator mirror of the second resonator gain peak frequency.
In order to achieve the above object, a solid-state laser according to another aspect of the present invention generates pump light based on excitation light , amplifies it with a resonator, and outputs laser light having a wavelength different from that of the excitation light. in solid-state laser, a laser over the crystal that generates the pump light by an input of the excitation light, wherein arranged between the light source of the excitation light and the laser crystal, the pumping light generated in the laser crystal, the laser crystals And a resonator mirror that reflects on the opposite end face, and is disposed opposite to the resonator mirror with the laser crystal interposed therebetween , and pump light whose output intensity is a predetermined threshold value or more is a wavelength of the pump light. converted into a different signal light and the idler light, and a wavelength conversion element which outputs the idler light to the outside portion, a first for resonating the pump light generated from said laser crystal The oscillator, the the laser crystal formed in the end face opposite the end face opposite to said laser crystal of the resonator mirror, a portion of the pump light is resonated in the first resonator of the wavelength conversion element a second resonator for resonating the opposite side of the end face and the resonator mirror formed on the end face of the laser crystal side, the resonator mirror and the front Symbol wavelength converting element and the laser Heather crystal of the resonator mirrors the position adjustment to the a configuration to match the gain peak frequency of the second resonator gain peak frequency of the first resonator, are output from the second cavity, the output intensity is not smaller than a predetermined threshold value Based on single longitudinal mode pump light, the wavelength conversion element outputs the idler light to the outside.

このような構成により、上記一態様による固体レーザーは、励起光によりポンプ光を発 生するレーザー結晶と、このレーザー結晶と離間して対向配置される共振器ミラーとで、 レーザー結晶で発生したポンプ光を共振させる第1共振器を構成した上、これらレーザー 結晶と共振器ミラーの配置位置を調整して、第1共振器のゲインピーク周波数と第1共振 器内の第2共振器のゲインピーク周波数を一致させている。
また、上記別の態様による固体レーザーは、共振器ミラーと、この共振器ミラーと離間 して対向配置される波長変換素子とで、レーザー結晶で発生したポンプ光を共振させる第 1共振器を構成した上、これら波長変換素子と共振器ミラーの配置位置を調整して、第1 共振器のゲインピーク周波数と第1共振器内の第2共振器のゲインピーク周波数を一致さ せている。
With this configuration, the solid-state laser according to the above one aspect, a laser crystal that occurs the pump light by the excitation light, in the resonator mirrors disposed to face each other apart from the the laser crystals, generated in the laser crystal pump The first resonator for resonating light is configured, and the arrangement positions of the laser crystal and the resonator mirror are adjusted to obtain the gain peak frequency of the first resonator and the gain peak of the second resonator in the first resonator . The frequencies are matched.
Further, the solid-state laser according to the above-described another aspect constitutes a first resonator that resonates pump light generated in a laser crystal by a resonator mirror and a wavelength conversion element that is disposed opposite to the resonator mirror. In addition, the arrangement positions of the wavelength conversion element and the resonator mirror are adjusted so that the gain peak frequency of the first resonator matches the gain peak frequency of the second resonator in the first resonator .

本願発明の固体レーザーによれば、レーザー結晶と共振器ミラーとにより、又は、波長 変換素子と共振器ミラーとにより、第1、第2共振器を構成して、単一縦モードのポンプ光を出力することができるため、エタロン板が不要となり、従来の固体レーザーと比べて、構造を簡略化することができ、また、共振器の長さを短くして小型化することができる。また、共振器を構成する部品数が少なくなるため、各部品間の傾き等の調整作業を従来の固体レーザーと比べて減らすことができる。そして、第1共振器のゲインピーク周波数 と第2共振器のゲインピーク周波数を一致させて単一縦モードのポンプ光を発生すること ができる。このようにして、構造が簡単で小型化に好適で、かつ、調整作業が簡素な構造で、単一縦モードのポンプ光を発生することができる固体レーザーを提供することができる。According to the solid-state laser of the present invention , the first and second resonators are configured by the laser crystal and the resonator mirror , or by the wavelength conversion element and the resonator mirror, and the pump light of the single longitudinal mode is generated. Since output is possible, an etalon plate is not required, the structure can be simplified as compared with a conventional solid-state laser, and the length of the resonator can be reduced and the size can be reduced. In addition, since the number of components constituting the resonator is reduced, the adjustment work such as the inclination between the components can be reduced as compared with the conventional solid-state laser. Then, the pump light in the single longitudinal mode can be generated by matching the gain peak frequency of the first resonator with the gain peak frequency of the second resonator . In this way, it is possible to provide a solid-state laser capable of generating pump light in a single longitudinal mode with a structure that is simple and suitable for miniaturization, and that has a simple adjustment work.

本発明に係る固体レーザーの第1実施形態の説明図で、(a)は概略構成図、(b)は本実施形態の固体レーザーにおける各区間でのレーザー光の主な波長の一例を示す説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing of 1st Embodiment of the solid-state laser which concerns on this invention, (a) is a schematic block diagram, (b) is description explaining an example of the main wavelengths of the laser beam in each area in the solid-state laser of this embodiment. FIG. 上記実施形態におけるレーザー結晶から出力されるポンプ光の周波数分布特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency distribution characteristic of the pump light output from the laser crystal in the said embodiment. 上記実施形態の各端面における各波長のレーザー光に対する反射率を示す図である。It is a figure which shows the reflectance with respect to the laser beam of each wavelength in each end surface of the said embodiment. 上記実施形態においてポンプ光が単一縦モード化する状況を説明する図で、(a)は第1共振器での縦マルチモード化、(b)は第2共振器での縦マルチモード化、(c)はポンプ光の単一縦モード化を示す概念図である。In the said embodiment, it is a figure explaining the condition where pump light turns into single longitudinal mode, (a) becomes longitudinal multimode in a 1st resonator, (b) becomes longitudinal multimode in a 2nd resonator, (C) is a conceptual diagram showing a single longitudinal mode of pump light. 上記実施形態の固体レーザーが単一縦モードのポンプ光を出力する動作について説明する動作フロー図である。It is an operation | movement flowchart explaining the operation | movement which the solid laser of the said embodiment outputs the pump light of a single longitudinal mode. 本発明に係る固体レーザーの第2実施形態の説明図で、(a)は概略構成図、(b)は本実施形態の固体レーザーにおける各区間でのレーザー光の主な波長の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing of 2nd Embodiment of the solid-state laser which concerns on this invention, (a) is a schematic block diagram, (b) is description which shows an example of the main wavelengths of the laser beam in each area in the solid-state laser of this embodiment. FIG. 上記実施形態の各端面における各波長のレーザー光に対する反射率を示す図である。It is a figure which shows the reflectance with respect to the laser beam of each wavelength in each end surface of the said embodiment. 本発明に係る固体レーザーの第3実施形態の説明図で、(a)は概略構成図、(b)は本実施形態の固体レーザーにおける各区間でのレーザー光の主な波長の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing of 3rd Embodiment of the solid-state laser which concerns on this invention, (a) is a schematic block diagram, (b) is description explaining an example of the main wavelengths of the laser beam in each area in the solid-state laser of this embodiment. FIG. 上記実施形態の各端面における各波長のレーザー光に対する反射率を示す図である。It is a figure which shows the reflectance with respect to the laser beam of each wavelength in each end surface of the said embodiment. 本発明に係る固体レーザーの第4実施形態の説明図で、(a)は概略構成図、(b)は本実施形態の固体レーザーにおける各区間でのレーザー光の主な波長の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing of 4th Embodiment of the solid-state laser which concerns on this invention, (a) is a schematic block diagram, (b) is description which shows an example of the main wavelengths of the laser beam in each area in the solid-state laser of this embodiment. FIG. 上記実施形態の各端面における各波長のレーザー光に対する反射率を示す図である。It is a figure which shows the reflectance with respect to the laser beam of each wavelength in each end surface of the said embodiment. 本発明に係る固体レーザーの第5実施形態の説明図で、(a)は概略構成図、(b)は本実施形態の固体レーザーにおける各区間でのレーザー光の主な波長の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing of 5th Embodiment of the solid-state laser which concerns on this invention, (a) is a schematic block diagram, (b) is description which shows an example of the main wavelengths of the laser beam in each area in the solid-state laser of this embodiment. FIG. 上記実施形態の各端面における各波長のレーザー光に対する反射率を示す図である。It is a figure which shows the reflectance with respect to the laser beam of each wavelength in each end surface of the said embodiment. 本発明に係る固体レーザーの第6実施形態の説明図で、(a)は概略構成図、(b)は本実施形態の固体レーザーにおける各区間でのレーザー光の主な波長の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing of 6th Embodiment of the solid-state laser which concerns on this invention, (a) is a schematic block diagram, (b) is description which shows an example of the main wavelengths of the laser beam in each area in the solid-state laser of this embodiment. FIG. 上記実施形態の各端面における各波長のレーザー光に対する反射率を示す図である。It is a figure which shows the reflectance with respect to the laser beam of each wavelength in each end surface of the said embodiment.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1(a)は、本発明に係る固体レーザー1の第1実施形態を示す概略構成図である。図1(b)は本実施形態における固体レーザー1の各区間でのレーザー光の主な波長の一例を示す説明図である。
図1(a)において、本実施形態の固体レーザー1は、励起光源2から出力される励起光により励起された後述するレーザー結晶4から発生するポンプ光を増幅して励起光とは波長の異なるレーザー光を出力するもので、励起光源2と、集光レンズ3と、レーザー結晶4と、共振器ミラー5とを備え、レーザー結晶4と共振器ミラー5とで第1共振器6を形成し、共振器ミラー5で第2共振器7を形成している。また、図1(a)において破線は励起光の光路を示し、点線は、ポンプ光の光路を示し、外部へポンプ光を出力している状況を示している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
Fig.1 (a) is a schematic block diagram which shows 1st Embodiment of the solid-state laser 1 which concerns on this invention. FIG.1 (b) is explanatory drawing which shows an example of the main wavelength of the laser beam in each area of the solid-state laser 1 in this embodiment.
In FIG. 1A, the solid-state laser 1 of this embodiment amplifies pump light generated from a laser crystal 4 to be described later excited by excitation light output from an excitation light source 2, and has a wavelength different from that of the excitation light. A laser beam is output and includes an excitation light source 2, a condenser lens 3, a laser crystal 4, and a resonator mirror 5. The laser resonator 4 and the resonator mirror 5 form a first resonator 6. The second resonator 7 is formed by the resonator mirror 5. Further, in FIG. 1A, the broken line indicates the optical path of the excitation light, and the dotted line indicates the optical path of the pump light, and indicates a situation in which the pump light is output to the outside.

上記励起光源2は、レーザー光を発生するものであり、例えば、市販のレーザー光源である。この励起光源2から出射されるレーザー光は、後述するレーザー結晶4を励起させる励起光となる。励起光源2から出射される励起光の波長(λ0)は、例えば、約808nmである。この約808nmの波長の励起光は、主に、図1(b)に示す区間に存在する。   The excitation light source 2 generates laser light and is, for example, a commercially available laser light source. The laser light emitted from the excitation light source 2 becomes excitation light for exciting a laser crystal 4 described later. The wavelength (λ0) of the excitation light emitted from the excitation light source 2 is, for example, about 808 nm. The excitation light having a wavelength of about 808 nm mainly exists in the section shown in FIG.

上記集光レンズ3は、図1(a)において破線で示すように、励起光源2から出射される励起光をレーザー結晶4のほぼ中心で集光するように構成されるレンズである。   The condensing lens 3 is a lens configured to condense the excitation light emitted from the excitation light source 2 at substantially the center of the laser crystal 4 as indicated by a broken line in FIG.

上記レーザー結晶4は、励起光を入力するとポンプ光を発生するものである。本実施形態において、レーザー結晶4は、図1(a)に示すように、励起光源2と共振器ミラー5との間に配置されている。レーザー結晶4として使用する結晶は、例えば、Nd:YVO(ネオジウム添加バナジン酸イットリウム)であり、この場合、レーザー結晶4において、波長(λ0)が約808nmの励起光の入力により発生するポンプ光のゲインピークを示す波長(λp)は、例えば、約1064nmである。また、このレーザー結晶4から発生するポンプ光は、図2に示すように、レーザー結晶4のゲインピーク周波数fm1(波長約1064nm)を中心として広い周数帯域においてゲイン(出力強度)が分布する特性を示す。また、このゲインピーク周波数fm1(波長約1064nm)のポンプ光は、主に、図1(b)に示すように、後述する端面S1と端面S4間の区間と、端面S3と端面S4間の区間に存在する。 The laser crystal 4 generates pump light when excitation light is input. In the present embodiment, the laser crystal 4 is disposed between the excitation light source 2 and the resonator mirror 5 as shown in FIG. The crystal used as the laser crystal 4 is, for example, Nd: YVO 4 (neodymium-added yttrium vanadate), and in this case, the pump light generated in the laser crystal 4 by the input of excitation light having a wavelength (λ0) of about 808 nm. The wavelength (λp) indicating the gain peak is, for example, about 1064 nm. As shown in FIG. 2, the pump light generated from the laser crystal 4 has a characteristic in which gain (output intensity) is distributed in a wide frequency band around the gain peak frequency fm1 (wavelength of about 1064 nm) of the laser crystal 4. Indicates. Further, the pump light having the gain peak frequency fm1 (wavelength of about 1064 nm) mainly includes a section between an end face S1 and an end face S4, which will be described later, and a section between the end face S3 and the end face S4, as shown in FIG. Exists.

本実施形態において、レーザー結晶4は、共振器ミラー5とは反対側の端面S1を、励起光についてはほぼ透過(低反射)し、ポンプ光についてはほぼ反射(高反射)するように形成し、共振器ミラー側の端面S2を、ポンプ光についてはほぼ透過(低反射)するように形成している。例えば、端面S1及び端面S2における各波長のレーザー光に対する反射率を、各端面に適切なコーティングを施すことにより、後述する図3に示すように設定する。   In the present embodiment, the laser crystal 4 is formed such that the end surface S1 opposite to the resonator mirror 5 is substantially transmitted (low reflection) with respect to the excitation light and substantially reflected (high reflection) with respect to the pump light. The end face S2 on the resonator mirror side is formed so that the pump light is substantially transmitted (low reflection). For example, the reflectance for the laser light of each wavelength at the end face S1 and the end face S2 is set as shown in FIG. 3 to be described later by applying an appropriate coating to each end face.

上記共振器ミラー5は、レーザー結晶4と対向して配置され、レーザー結晶4で発生したポンプ光を、レーザー結晶4とは反対側の端面S4で反射するものであり、例えば、一般的なガラス等で形成されており、後述する第1共振器6及び第2共振器7用の反射鏡となるものである。本実施形態において、共振器ミラー5は、図1(a)に示すように、レーザー結晶4を挟んで励起光源2と対向して配置されている。   The resonator mirror 5 is disposed so as to face the laser crystal 4 and reflects the pump light generated by the laser crystal 4 at the end surface S4 opposite to the laser crystal 4, for example, a general glass Etc., and becomes a reflecting mirror for the first resonator 6 and the second resonator 7 which will be described later. In the present embodiment, the resonator mirror 5 is disposed to face the excitation light source 2 with the laser crystal 4 interposed therebetween, as shown in FIG.

本実施形態において、共振器ミラー5は、レーザー結晶4とは反対側の端面S4を、ポンプ光についてはほぼ反射(高反射)するように形成し、レーザー結晶4側の端面S3を、レーザー結晶4とは反対側の端面S4で反射されたポンプ光の一部が反射(部分反射)するように形成している。例えば、端面S3及び端面S4における各波長のレーザー光に対する反射率を、各端面に適切なコーティングを施すことにより、図3に示すように設定している。なお、図3において、ARは、低反射率(例えば、1%未満)、すなわち、対応する波長のレーザー光についてはほぼ透過させて、反射をほぼ防止することを示し、HRは、高反射率(例えば、95%以上100%未満)、すなわち、対応する波長のレーザー光についてはほぼ反射することを示し、PRは、低反射率と高反射率との間の反射率(例えば、数%)、すなわち、対応する波長のレーザー光については一部(例えば、数%)を反射(部分反射)することを示し、また、いずれの記載もない部分は、その端面では対応する波長のレーザー光に対するコーティングについては施されていないことを示している。   In this embodiment, the resonator mirror 5 is formed such that the end surface S4 on the side opposite to the laser crystal 4 is substantially reflected (highly reflected) with respect to the pump light, and the end surface S3 on the laser crystal 4 side is formed on the laser crystal. 4 is formed such that a part of the pump light reflected by the end surface S4 on the opposite side to 4 is reflected (partially reflected). For example, the reflectance with respect to the laser light of each wavelength at the end face S3 and the end face S4 is set as shown in FIG. 3 by applying an appropriate coating to each end face. In FIG. 3, AR indicates a low reflectance (for example, less than 1%), that is, indicates that laser light having a corresponding wavelength is substantially transmitted to substantially prevent reflection, and HR is a high reflectance. (For example, 95% or more and less than 100%), that is, indicates that the laser beam of the corresponding wavelength is almost reflected, and PR is a reflectance between the low reflectance and the high reflectance (for example, several%). That is, it indicates that a part (for example, several%) of the laser beam having the corresponding wavelength is reflected (partially reflected), and a part not described in the figure corresponds to the laser beam having the corresponding wavelength at the end face. The coating is not applied.

なお、本実施形態において、共振器ミラー5は、レーザー結晶4側の端面S3が平面形状、レーザー結晶4とは反対側の端面S4が凸面形状となるように形成されている。これにより、端面S4で反射するポンプ光を端面S1に向かって反射させることができる。したがって、ポンプ光を外部に漏らすことなく反射させることができるため、ポンプ光の効率的な共振を容易に行わせることができる。なお、共振器ミラー5は、レーザー結晶4側の端面S3が平面形状であり、レーザー結晶4とは反対側の端面S4が凸面形状であるものとしたが、これに限らず、端面S3及び端面S4共に平面形状であってもよい。この場合であっても、例えば、共振器ミラー5とレーザー結晶4との傾き等を精度良く調整することによって、ポンプ光を外部へ漏らすことなく反射させることができる。   In this embodiment, the resonator mirror 5 is formed so that the end surface S3 on the laser crystal 4 side has a planar shape and the end surface S4 on the opposite side to the laser crystal 4 has a convex shape. Thereby, the pump light reflected by the end surface S4 can be reflected toward the end surface S1. Therefore, since the pump light can be reflected without leaking to the outside, efficient resonance of the pump light can be easily performed. In the resonator mirror 5, the end surface S3 on the laser crystal 4 side has a planar shape, and the end surface S4 opposite to the laser crystal 4 has a convex shape. However, the present invention is not limited to this, and the end surface S3 and the end surface are not limited thereto. Both S4 may have a planar shape. Even in this case, the pump light can be reflected without leaking to the outside by, for example, adjusting the inclination of the resonator mirror 5 and the laser crystal 4 with high accuracy.

上記第1共振器6は、レーザー結晶4から発生したポンプ光を共振させるもので、レーザー結晶4の共振器ミラー5とは反対側の端面S1と共振器ミラー5のレーザー結晶4とは反対側の端面S4で形成されている。   The first resonator 6 resonates the pump light generated from the laser crystal 4, and the end surface S 1 of the laser crystal 4 opposite to the resonator mirror 5 and the laser crystal 4 of the resonator mirror 5 opposite to the laser crystal 4. The end surface S4 is formed.

一般的に、第1共振器6や第2共振器7のようなレーザー共振器における共振では、レーザー結晶のゲインピーク周波数fmを中心として所定の周波数間隔で複数の縦モードが存在(縦マルチモード化)する。また、上記周波数間隔は縦モード間隔(FSR:Free Spectral Renge)と呼ばれ、この縦モード間隔は、一般的に、光速をC、光路内の屈折率をn、共振器の共振器長をdとすると、以下の(1)式によって定まるものである。
FSR = C/(2nd) ・・・・・(1)
Generally, in resonance in a laser resonator such as the first resonator 6 or the second resonator 7, a plurality of longitudinal modes exist at predetermined frequency intervals around the gain peak frequency fm of the laser crystal (longitudinal multimode). ). The frequency interval is referred to as a longitudinal spectral interval (FSR). Generally, the longitudinal mode interval is C for the speed of light, n for the refractive index in the optical path, and d for the resonator length of the resonator. Then, it is determined by the following equation (1).
FSR = C / (2nd) (1)

図4(a)は、レーザー結晶4から出力されたポンプ光が第1共振器6において共振された時に、レーザー結晶4のゲインピーク周波数fm1(波長約1064nm)を中心として所定の周波数間隔で複数の縦モードが発生した状況を示している。なお、図4(a)、後述する図4(b)及び図4(c)においては、各縦モードは、図の簡略化のため一本の線で表したが、実際は図4(c)に破線で示すように線幅を有している。ここで、第1共振器6の、共振器長をd(図1(a)参照)、屈折率をnとすると、第1共振器6の縦モード間隔FSR1は、下記の(2)式によって定まる。
FSR1 = C/(2n) ・・・(2)
なお、dは、端面S1と端面S4間の距離であり、nは、端面S1〜端面S4内の材質によって複合的に定まる屈折率である。本実施形態においては、レーザー結晶4及び共振器ミラー5の厚みは、端面S2と端面S3間の距離に対して無視できるほど薄いため、第1共振器の屈折率nは、空気の屈折率とほぼ等しいとみなす。
FIG. 4A shows a plurality of pump light beams output from the laser crystal 4 at a predetermined frequency interval centered on the gain peak frequency fm1 (wavelength: about 1064 nm) of the laser crystal 4 when the first resonator 6 resonates. This shows the situation in which the vertical mode occurred. In FIG. 4 (a), FIG. 4 (b) and FIG. 4 (c), which will be described later, each longitudinal mode is represented by a single line for simplification of the drawing. Has a line width as indicated by a broken line. Here, when the resonator length of the first resonator 6 is d 1 (see FIG. 1A) and the refractive index is n 1 , the longitudinal mode interval FSR1 of the first resonator 6 is the following (2). Determined by the formula.
FSR1 = C / (2n 1 d 1 ) (2)
D 1 is the distance between the end surface S 1 and the end surface S 4, and n 1 is a refractive index that is determined in combination by the materials in the end surfaces S 1 to S 4. In the present embodiment, the thickness of the laser crystal 4 and the resonator mirror 5, thinner negligibly with respect to the distance between the end surface S2 and the end face S3, the refractive index n 1 of the first resonator, the refractive index of air Is almost equal.

上記第2共振器7は、第1共振器6で共振させたポンプ光の一部を共振させるもので、共振器ミラー5のレーザー結晶4側の端面S3と共振器ミラー5のレーザー結晶4とは反対側の端面S4で形成されている。   The second resonator 7 resonates a part of the pump light resonated by the first resonator 6, and the end face S 3 of the resonator mirror 5 on the laser crystal 4 side, the laser crystal 4 of the resonator mirror 5, and Is formed by the opposite end face S4.

図4(b)は、第1共振器6で共振されたポンプ光の一部が第2共振器7において共振された時に、ゲインピーク周波数fm2を中心として所定の周波数間隔で複数の縦モードが発生した状況を示している。この場合、第2共振器7の、共振器長をd(図1(a)参照)、屈折率をnとすると、第2共振器7の縦モード間隔FSR2は、以下の(3)式によって定まる。
FSR2 = C/(2n) ・・・(3)
なお、dは、共振器ミラー5の端面S3と端面S4間の厚みであり、dと比べて極めて小さな値であり、例えば、数百μmである。また、nは、共振器ミラー5の材質によって定まる値である。
FIG. 4B shows that when a part of the pump light resonated by the first resonator 6 is resonated by the second resonator 7, a plurality of longitudinal modes are generated at a predetermined frequency interval with the gain peak frequency fm2 as the center. Indicates the situation that occurred. In this case, when the resonator length of the second resonator 7 is d 2 (see FIG. 1A) and the refractive index is n 2 , the longitudinal mode interval FSR2 of the second resonator 7 is the following (3). Determined by the formula.
FSR2 = C / (2n 2 d 2 ) (3)
D 2 is the thickness between the end face S 3 and the end face S 4 of the resonator mirror 5, which is extremely small compared to d 1 , for example, several hundred μm. N 2 is a value determined by the material of the resonator mirror 5.

また、第2共振器7は、図4(a)及び図4(b)から分かるように、第2共振器7の縦モード間隔FSR2が、第1共振器6内で共振可能な周波数帯幅fwのほぼ半分の値(fw/2)より大きくなるように、屈折率n及び共振器長dを設定して製作されている。そして、このように製作された第2共振器7におけるゲインの一番高い縦モードの周波数(すなわち、ゲインピーク周波数fm2)と、第1共振器6におけるゲインの一番高い縦モードの周波数(ゲインピーク周波数fm1)とが一致するように、例えば、レーザー結晶4と共振器ミラー5の配置位置を調整して第1共振器6の共振器長dを修正することで、第1共振器6におけるゲインの一番高い縦モードの周波数fm1は微調整されている。 Further, as can be seen from FIGS. 4A and 4B, the second resonator 7 has a frequency band width in which the longitudinal mode interval FSR2 of the second resonator 7 can resonate within the first resonator 6. The refractive index n 2 and the resonator length d 2 are set so as to be larger than approximately half the value of fw (fw / 2). The frequency of the longitudinal mode with the highest gain in the second resonator 7 manufactured in this way (that is, the gain peak frequency fm2) and the frequency of the longitudinal mode with the highest gain in the first resonator 6 (gain as the peak frequency fm1) and coincides, for example, to modify the cavity length d 1 of the first resonator 6 by adjusting the position of the resonator mirror 5 and the laser crystal 4, the first resonator 6 The frequency fm1 of the longitudinal mode with the highest gain at is finely adjusted.

次に、このように構成された第1実施形態の固体レーザー1が外部へ単一縦モードのポンプ光を出力する動作について、図5に示す動作フロー図に沿って説明する。なお、図4(c)下方の模式図に示すように、第2共振器7の縦モード間隔FSR1は、第1共振器6内で共振可能な周波数帯幅fwのほぼ半分より大きくなるように予め製作され、第1共振器6おけるゲインの一番高い縦モードの周波数と、第2共振器7におけるゲインの一番高い縦モードの周波数とが一致するように第1共振器6の共振器長dが予め微調整されているものとして以下説明する。また、レーザー結晶4から出力されるポンプ光は、端面S3に向かって伝播し、その一部(数%)は、端面S3で反射し、端面S1に向かって伝播して増幅されるため、正確には第1共振器6及び第2共振器7以外に、端面S1と端面S3とで形成される共振器も存在するが、ポンプ光の単一縦モード化には直接寄与しない共振器であるため、以下の説明では、端面S1と端面S3間でのポンプ光の共振動作については説明を省略する。 Next, an operation in which the solid-state laser 1 according to the first embodiment configured as described above outputs pump light in a single longitudinal mode to the outside will be described with reference to an operation flowchart shown in FIG. As shown in the schematic diagram below FIG. 4C, the longitudinal mode interval FSR1 of the second resonator 7 is set to be larger than almost half of the frequency bandwidth fw that can resonate in the first resonator 6. The resonator of the first resonator 6 manufactured in advance so that the frequency of the longitudinal mode having the highest gain in the first resonator 6 and the frequency of the longitudinal mode having the highest gain in the second resonator 7 coincide with each other. hereinafter described as the length d 1 is finely adjusted in advance. Further, the pump light output from the laser crystal 4 propagates toward the end surface S3, and a part (several percent) of the pump light is reflected at the end surface S3 and propagates toward the end surface S1 to be amplified. In addition to the first resonator 6 and the second resonator 7, there is also a resonator formed by the end surface S1 and the end surface S3, but the resonator does not directly contribute to the conversion of the pump light into a single longitudinal mode. Therefore, in the following description, the description of the resonance operation of the pump light between the end surface S1 and the end surface S3 is omitted.

まず、図1(a)、(b)に示すように、励起光源2から波長λ0が約808nmの励起光を出力する(STEP1)。そして、集光レンズ3によりレーザー結晶4の中心に励起光を集光する(STEP2)。励起光は端面S1を透過してレーザー結晶4内に入力され、レーザー結晶4から、図2に示すように、ゲインピークを示す波長λpが約1064nmのポンプ光が出力される(STEP3)。そして、出力されたポンプ光は、端面S3に向かって伝播し、端面S3を透過したポンプ光は、端面S4に向かって共振器ミラー5内を伝播して、端面S4で反射される。そして、反射されたポンプ光は、端面S3に向かって伝播して増幅され、さらに、その増幅されたポンプ光のうち端面S3を透過したポンプ光は、端面S1に向かって伝播して増幅されて、端面S2を透過して、端面S1で反射される。このようにして、端面S1と端面S4で形成される第1共振器6でポンプ光を共振させると、図4(a)に示すように、複数の縦モードが発生する(STEP4)。また、上記STEP4において端面S4で反射され端面S1に向かって伝播するポンプ光(すなわち、第1共振器6で共振されたポンプ光)の一部(数%)は、端面S3で反射され、端面S4に向かって伝播して、端面S4で反射して、端面S3に向かって伝播して増幅される。このようにして、端面S3と端面S4で形成される第2共振器7により第1共振器6で共振されたポンプ光の一部を共振させると、図4(b)に示すように、複数の縦モードが発生する(STEP5)。上記STEP4及びSTEP5のように、ポンプ光を共振させた状態で、第1共振器6おけるゲインの一番高い縦モードの周波数と、第2共振器7におけるゲインの一番高い縦モードの周波数とが一致し、第2共振器7から、図4(c)に示すような、単一縦モードのポンプ光が、外部へ出力される。   First, as shown in FIGS. 1A and 1B, excitation light having a wavelength λ 0 of about 808 nm is output from the excitation light source 2 (STEP 1). Then, the excitation light is condensed at the center of the laser crystal 4 by the condenser lens 3 (STEP 2). The excitation light passes through the end face S1 and is input into the laser crystal 4, and as shown in FIG. 2, pump light having a wavelength λp indicating a gain peak of about 1064 nm is output from the laser crystal 4 (STEP 3). The output pump light propagates toward the end surface S3, and the pump light transmitted through the end surface S3 propagates through the resonator mirror 5 toward the end surface S4 and is reflected by the end surface S4. The reflected pump light propagates toward the end surface S3 and is amplified. Further, the pump light transmitted through the end surface S3 among the amplified pump light is propagated toward the end surface S1 and amplified. , Is transmitted through the end surface S2 and reflected by the end surface S1. In this way, when the pump light is resonated by the first resonator 6 formed by the end face S1 and the end face S4, a plurality of longitudinal modes are generated as shown in FIG. 4A (STEP 4). In STEP 4, a part (several percent) of the pump light reflected by the end face S4 and propagating toward the end face S1 (that is, pump light resonated by the first resonator 6) is reflected by the end face S3, and the end face It propagates toward S4, is reflected at the end face S4, propagates toward the end face S3, and is amplified. In this way, when part of the pump light resonated by the first resonator 6 is resonated by the second resonator 7 formed by the end surface S3 and the end surface S4, as shown in FIG. The vertical mode is generated (STEP 5). As in STEP 4 and STEP 5 described above, in the state where the pump light is resonated, the frequency of the longitudinal mode with the highest gain in the first resonator 6 and the frequency of the longitudinal mode with the highest gain in the second resonator 7 And the second resonator 7 outputs pump light of a single longitudinal mode as shown in FIG. 4C to the outside.

このような構成により、第1共振器6、第2共振器7を構成するレーザー結晶4と共振器ミラー5とにより、単一縦モードのポンプ光を出力することができるため、エタロン板が必要であった従来の固体レーザーと比べて、構造を簡略化することができ、また、共振器の長さを短くして小型化することができる。また、共振器を構成する部品数が少なくなるため、各部品間の傾き等の調整作業を従来の固体レーザーと比べて減らすことができる。このようにして、構造が簡単で小型化に好適で、かつ、調整作業が簡素な構造で、単一縦モードのポンプ光を発生することができる固体レーザーを提供することができる。   With such a configuration, the laser crystal 4 and the resonator mirror 5 constituting the first resonator 6 and the second resonator 7 can output pump light in a single longitudinal mode, so an etalon plate is necessary. Compared with the conventional solid-state laser, the structure can be simplified, and the length of the resonator can be shortened to reduce the size. In addition, since the number of components constituting the resonator is reduced, the adjustment work such as the inclination between the components can be reduced as compared with the conventional solid-state laser. In this way, it is possible to provide a solid-state laser capable of generating pump light in a single longitudinal mode with a structure that is simple and suitable for miniaturization, and that has a simple adjustment work.

図6(a)は、本発明に係る固体レーザー1の第2実施形態を示す概略構成図で、破線は励起光の光路を示し、点線はポンプ光の光路を示し、外部へポンプ光を出力している状況を示している。また、図6(b)は、各区間で伝播するレーザー光の主な波長の一例を示す図である。なお、図1の第1実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。   FIG. 6A is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the solid-state laser 1 according to the present invention, in which a broken line indicates an optical path of excitation light, a dotted line indicates an optical path of pump light, and pump light is output to the outside. Shows the situation. FIG. 6B is a diagram illustrating an example of main wavelengths of laser light propagating in each section. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element same as 1st Embodiment of FIG. 1, description is abbreviate | omitted, and only a different part is demonstrated.

本実施形態において、レーザー結晶4は、図6(a)に示すように、共振器ミラー5を挟んで励起光源2と対向して配置されている。また、レーザー結晶4から出力されるゲインピーク周波数fm1(波長約1064nm)のポンプ光は、主に、図6(b)に示すように、端面S1と端面S4間の区間と、端面S3と端面S4間の区間に存在する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the laser crystal 4 is disposed so as to face the excitation light source 2 with the resonator mirror 5 interposed therebetween. Further, pump light having a gain peak frequency fm1 (wavelength of about 1064 nm) output from the laser crystal 4 mainly includes a section between the end face S1 and the end face S4, an end face S3, and an end face as shown in FIG. It exists in the section between S4.

本実施形態において、レーザー結晶4は、共振器ミラー5側の端面S2を、励起光及びポンプ光についてはほぼ透過(低反射)するように形成し、共振器ミラー5とは反対側の端面S1を、ポンプ光についてはほぼ反射(高反射)するように形成している。また、共振器ミラー5は、レーザー結晶4とは反対側の端面S4を、励起光についてはほぼ透過(低反射)し、ポンプ光についてはほぼ反射(高反射)するように形成し、レーザー結晶4側の端面S3を、励起光についてはほぼ透過(低反射)し、レーザー結晶4とは反対側の端面S4で反射されたポンプ光の一部が反射(部分反射)するように形成している。例えば、各端面(S1〜S4)における各波長のレーザー光に対する反射率を、各端面に適切なコーティングを施すことにより、図7に示すように設定している。なお、図7に示すAR、HR、PRは、図3において説明した反射率と同じ内容を示している。   In the present embodiment, the laser crystal 4 is formed such that the end face S2 on the side of the resonator mirror 5 is substantially transmitted (low reflection) with respect to the excitation light and the pump light, and the end face S1 on the side opposite to the resonator mirror 5 is formed. The pump light is formed so as to be substantially reflected (highly reflected). The resonator mirror 5 is formed so that the end surface S4 opposite to the laser crystal 4 is substantially transmitted (low reflection) with respect to the excitation light and substantially reflected (high reflection) with respect to the pump light. The end surface S3 on the 4 side is formed so that the excitation light is almost transmitted (low reflection), and a part of the pump light reflected by the end surface S4 opposite to the laser crystal 4 is reflected (partial reflection). Yes. For example, the reflectivity of each end face (S1 to S4) with respect to each wavelength of laser light is set as shown in FIG. 7 by applying an appropriate coating to each end face. Note that AR, HR, and PR shown in FIG. 7 indicate the same contents as the reflectance described in FIG.

なお、このように構成された第2実施形態の固体レーザー1が外部へ単一縦モードのポンプ光を出力する動作は、励起光がレーザー結晶4の端面S2側から入力されること以外については、第1実施形態と同じであるため説明を省略する。   The operation of the solid-state laser 1 of the second embodiment configured as described above outputting pump light in a single longitudinal mode to the outside is that the excitation light is input from the end surface S2 side of the laser crystal 4. Since it is the same as 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.

このような構成によって、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、レーザー結晶4と共振器ミラー5とにより、単一縦モードのポンプ光を出力することができるため、従来の固体レーザーと比べて構造を簡略化することができ、また、共振器の長さを短くして小型化することができる。さらに、各部品間の傾き等の調整作業を簡素化することもできる。   With this configuration, in the present embodiment as well, as in the first embodiment, the pump crystal of the single longitudinal mode can be output by the laser crystal 4 and the resonator mirror 5, so that the conventional solid-state laser can be output. The structure can be simplified compared to the above, and the length of the resonator can be shortened to reduce the size. Furthermore, it is possible to simplify the adjustment work such as the inclination between the components.

以下に、波長変換素子を設けて、例えば中赤外線領域の波長のアイドラ光を外部へ出力する構成例を説明する。
図8(a)は、本発明に係る固体レーザー1の第3実施形態を示す概略構成図であり、破線は励起光の光路を示し、点線は、励起光とは波長の異なるレーザー光の光路を示し、外部へアイドラ光を出力している状況を示している。また、図8(b)は、各区間で伝播するレーザー光の主な波長の一例を示す図である。なお、図1の第1実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
Hereinafter, a configuration example will be described in which a wavelength conversion element is provided and idler light having a wavelength in the middle infrared region, for example, is output to the outside.
FIG. 8A is a schematic configuration diagram illustrating a third embodiment of the solid-state laser 1 according to the present invention, in which a broken line indicates an optical path of excitation light, and a dotted line indicates an optical path of laser light having a wavelength different from that of the excitation light. This shows the situation where idler light is output to the outside. FIG. 8B is a diagram illustrating an example of main wavelengths of laser light propagating in each section. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element same as 1st Embodiment of FIG. 1, description is abbreviate | omitted, and only a different part is demonstrated.

本実施形態における固体レーザー1は、図8(a)に示すように、波長変換素子8をレーザー結晶4と共振器ミラー5との間に配置している。   In the solid-state laser 1 in the present embodiment, as shown in FIG. 8A, the wavelength conversion element 8 is disposed between the laser crystal 4 and the resonator mirror 5.

上記波長変換素子8は、出力強度が所定の閾値以上のポンプ光(波長λp)を入射するとそのポンプ光の一部を、ポンプ光とは波長の異なるシグナル光(波長λs)とアイドラ光(波長λi)とに変換する一般的なものであり、分極反転構造を有する強誘電体の結晶からなるものである。また、各波長の大小関係は、λp<λs<λiであり、下記の(4)式を満たしている。
1/λp=1/λs+1/λi ・・・・・(4)
When the pump light (wavelength λp) having an output intensity equal to or greater than a predetermined threshold is incident, the wavelength conversion element 8 converts part of the pump light into signal light (wavelength λs) and idler light (wavelength different from the pump light). λi), and is made of a ferroelectric crystal having a domain-inverted structure. Further, the magnitude relationship between the wavelengths is λp <λs <λi, which satisfies the following expression (4).
1 / λp = 1 / λs + 1 / λi (4)

本実施形態において、波長変換素子8は、例えば、分極反転構造を持つニオブ酸リチウムLiNbO(PPLN:Periodically−Poled LN)を用いる。この場合、波長変換素子8において、波長(λp)約1064nmのポンプ光から波長変換されるシグナル光の波長(λs)は、例えば、それぞれ約1384nmである。この約1384nmの波長のシグナルは、図8(b)に示すように、主に端面S5と端面S6間の区間に存在する。また、同様に、ポンプ光から波長変換されるアイドラ光の波長(λi)は、例えば、約4610nmである。この約4610nmの波長のアイドラ光は、図8(b)に示すように、波長変換素子8から発生し、端面S4に向かって伝播し、端面S4を透過して外部へ出力される。このように、波長変換素子8は、例えば、中赤外線領域の波長(3〜5μm)のレーザー光を出力する。 In this embodiment, the wavelength conversion element 8 uses, for example, lithium niobate LiNbO 3 (PPLN: Periodically-Poled LN) having a polarization inversion structure. In this case, in the wavelength conversion element 8, the wavelength (λs) of the signal light converted from the pump light having the wavelength (λp) of about 1064 nm is, for example, about 1384 nm. As shown in FIG. 8B, the signal having a wavelength of about 1384 nm mainly exists in a section between the end surface S5 and the end surface S6. Similarly, the wavelength (λi) of idler light that is wavelength-converted from pump light is, for example, about 4610 nm. As shown in FIG. 8B, the idler light having a wavelength of about 4610 nm is generated from the wavelength conversion element 8, propagates toward the end face S4, passes through the end face S4, and is output to the outside. Thus, the wavelength conversion element 8 outputs laser light having a wavelength in the mid-infrared region (3 to 5 μm), for example.

また、波長変換素子8は、レーザー結晶4側の端面S5を、ポンプ光についてはほぼ透過(低反射)し、シグナル光についてはほぼ反射(高反射)するように形成し、レーザー結晶4側とは反対側の端面S6を、ポンプ光についてはほぼ透過(低反射)し、シグナル光についてはほぼ反射(高反射)し、アイドラ光についてはほぼ透過(低反射)するように形成している。また、本実施形態において、共振器ミラー5は、レーザー結晶4側の端面S3及びレーザー結晶4とは反対側の端面S4を、アイドラ光についてはほぼ透過するように形成している。上記以外の各端面における各波長のレーザー光に対する反射及び透過の特性は、第1実施形態と同じであり、例えば、各端面(S1〜S6)における各波長のレーザー光に対する反射率を、各端面に適切なコーティングを施すことにより、図9に示すように設定している。なお、図9に示すAR、HR、PRは、図3において説明した反射率と同じ内容を示している。   The wavelength conversion element 8 is formed such that the end face S5 on the laser crystal 4 side is substantially transmitted (low reflection) with respect to the pump light and substantially reflected (high reflection) with respect to the signal light. The opposite end face S6 is formed so as to be substantially transmissive (low reflection) for pump light, substantially reflected (high reflection) for signal light, and substantially transmissive (low reflection) for idler light. In the present embodiment, the resonator mirror 5 is formed so that the idler light is almost transmitted through the end surface S3 on the laser crystal 4 side and the end surface S4 on the opposite side to the laser crystal 4. The reflection and transmission characteristics of each wavelength other than the above for the laser light of each wavelength are the same as in the first embodiment. For example, the reflectance for the laser light of each wavelength on each end surface (S1 to S6) By applying an appropriate coating, the setting is made as shown in FIG. Note that AR, HR, and PR shown in FIG. 9 indicate the same contents as the reflectance described in FIG.

次に、このように構成された第3実施形態の固体レーザー1が外部へアイドラ光を出力する動作について、例えば、波長変換素子8がニオブ酸リチウムLiNbO(PPLN:Periodically−Poled LN)であり、目標とするアイドラ光の波長が4610nmである場合を例として説明する。なお、第2共振器7から単一縦モードのポンプ光を発生させる動作については、第1実施形態と同じであるため説明を簡略化する。 Next, regarding the operation in which the solid-state laser 1 of the third embodiment configured as described above outputs idler light to the outside, for example, the wavelength conversion element 8 is lithium niobate LiNbO 3 (PPLN: Periodically-Poled LN). The case where the wavelength of the target idler light is 4610 nm will be described as an example. Note that the operation for generating pump light in a single longitudinal mode from the second resonator 7 is the same as that in the first embodiment, and therefore the description is simplified.

まず、図8(a),(b)に示すように、励起光源2からの励起光が、レーザー結晶4に入力され、レーザー結晶4からポンプ光が出力される。このレーザー結晶4から出力されるポンプ光の出力強度は、例えば、消費電力を抑制するため、波長変換素子8の発振閾値以下になるように励起光の出力値は抑制されている。そして、発振閾値以下の出力のポンプ光は、波長変換素子8を通過し、共振器ミラー5の端面S4に向かって伝播する。そして、ポンプ光は、端面S4で反射し、第1実施形態と同様にして、第1共振器6及び第2共振器7によって増幅されると共に、単一縦モード化される。例えば、レーザー結晶4から発生したポンプ光が端面S4で反射され、そのポンプ光のうち端面S3を透過したポンプ光が、端面S1に向かって伝播し、波長変換素子8を透過して、端面S1に到達して第1共振器内を一往復した時に、ポンプ光の出力強度が波長変換素子8の発振閾値以上に増幅される。次に、発振閾値以上の出力強度に増幅され、かつ、単一縦モード化されたポンプ光は、端面S1で反射され、波長変換素子8に入力され、波長変換素子8に基づいて決まる前記(4)式を満たす波長のシグナル光とアイドラ光とに変換される。そして、アイドラ光は端面S4を透過して外部へ出力される。さらに、シグナル光は端面S5と端面S6間で共振する。なお、上記においては、第1共振器4内をポンプ光が一往復した時にポンプ光の出力強度が波長変換素子8の発振閾値以上に増幅される場合について説明したが、これに限らず、発振閾値に達するまで複数回往復してもよい。   First, as shown in FIGS. 8A and 8B, excitation light from the excitation light source 2 is input to the laser crystal 4, and pump light is output from the laser crystal 4. The output value of the pump light is suppressed so that the output intensity of the pump light output from the laser crystal 4 is, for example, less than the oscillation threshold value of the wavelength conversion element 8 in order to suppress power consumption. Then, the pump light having an output below the oscillation threshold passes through the wavelength conversion element 8 and propagates toward the end face S4 of the resonator mirror 5. Then, the pump light is reflected by the end surface S4, and is amplified by the first resonator 6 and the second resonator 7 in the same manner as in the first embodiment, and is converted into a single longitudinal mode. For example, pump light generated from the laser crystal 4 is reflected by the end face S4, and among the pump light, pump light that has passed through the end face S3 propagates toward the end face S1, passes through the wavelength conversion element 8, and passes through the end face S1. , And the output intensity of the pump light is amplified to be equal to or greater than the oscillation threshold value of the wavelength conversion element 8. Next, the pump light amplified to an output intensity equal to or higher than the oscillation threshold and converted into a single longitudinal mode is reflected by the end face S1, is input to the wavelength conversion element 8, and is determined based on the wavelength conversion element 8 ( 4) Conversion into signal light and idler light having a wavelength satisfying the equation. The idler light passes through the end surface S4 and is output to the outside. Further, the signal light resonates between the end surface S5 and the end surface S6. In the above description, the case where the output intensity of the pump light is amplified to be equal to or higher than the oscillation threshold value of the wavelength conversion element 8 when the pump light reciprocates once in the first resonator 4 has been described. You may reciprocate multiple times until the threshold is reached.

このような構成により、一般的な波長変換素子8に単一縦モードのポンプ光を入力して、波長変換させることができるため、品質の高いアイドラ光を出力することができる。このようにして、第1実施形態と同様に構造が簡単で小型化に好適で、かつ、調整作業が簡素な構造で、単一縦モードのポンプ光を発生することができると共に、品質の高い、例えば、中赤外線領域の波長のレーザー光を出力することが可能な固体レーザーを提供することができる。また、第1共振器6によって、レーザー結晶4から出力されたポンプ光の強度を、波長変換素子8の発振閾値以上の出力に高めることができるため、励起光の出力を抑えて励起光源2を駆動させて消費電力を抑制することができる。さらに、本実施形態においては、波長変換素子8の端面S5と端面S6間でシグナル光を共振させることができるため、波長変換素子8の発振閾値を、従来から知られているように、シグナル光を共振させない場合と比べて小さくすることができるため、消費電力をさらに抑制することができる。   With such a configuration, it is possible to input single longitudinal mode pump light to the general wavelength conversion element 8 and perform wavelength conversion, so that high-quality idler light can be output. In this way, as in the first embodiment, the structure is simple, suitable for downsizing, and the adjustment work is simple, and pump light in a single longitudinal mode can be generated, and the quality is high. For example, it is possible to provide a solid-state laser capable of outputting laser light having a wavelength in the mid-infrared region. In addition, the first resonator 6 can increase the intensity of the pump light output from the laser crystal 4 to an output that is equal to or higher than the oscillation threshold value of the wavelength conversion element 8. Power consumption can be suppressed by driving. Further, in the present embodiment, since the signal light can resonate between the end face S5 and the end face S6 of the wavelength conversion element 8, the oscillation threshold of the wavelength conversion element 8 is set to the signal light as conventionally known. Therefore, power consumption can be further suppressed.

図10(a)は、本発明に係る固体レーザー1の第4実施形態を示す概略構成図であり、破線は励起光の光路を示し、点線は、励起光とは波長の異なるレーザー光の光路を示し、外部へアイドラ光を出力している状況を示している。また、図10(b)は、各区間で伝播するレーザー光の主な波長の一例を示す図である。なお、図8の第3実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。   FIG. 10A is a schematic configuration diagram showing a fourth embodiment of the solid-state laser 1 according to the present invention, where a broken line indicates an optical path of excitation light, and a dotted line indicates an optical path of laser light having a wavelength different from that of the excitation light. This shows the situation where idler light is output to the outside. FIG. 10B is a diagram illustrating an example of main wavelengths of laser light propagating in each section. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element same as 3rd Embodiment of FIG. 8, description is abbreviate | omitted, and only a different part is demonstrated.

本実施形態において、波長変換素子8は、図10(a)に示すように、共振器ミラー5を挟んでレーザー結晶4と対向して配置されている。なお、本実施形態の場合、第3実施形態における共振器ミラー5のように、端面S5及び端面S6にアイドラ光に対して低反射のコーティングを施す必要はなく、各端面(S1〜S6)における各波長のレーザー光に対する反射率は、図11に示すように設定されている。   In the present embodiment, the wavelength conversion element 8 is disposed so as to face the laser crystal 4 with the resonator mirror 5 interposed therebetween, as shown in FIG. In the case of the present embodiment, unlike the resonator mirror 5 in the third embodiment, it is not necessary to apply a low-reflective coating to the end surface S5 and the end surface S6 on the end surfaces (S1 to S6). The reflectance with respect to the laser light of each wavelength is set as shown in FIG.

このような構成によっても、単一縦モードのポンプ光を波長変換素子8に入力して波長変換させることができるため、第3実施形態と同様に、構造が簡単で小型化に好適で、かつ、調整作業が簡素な構造で、単一縦モードのポンプ光を発生することができると共に、品質の高いアイドラ光を出力することが可能な固体レーザーを提供することができる。また、第3実施形態と同様に、第1共振器6によってポンプ光を増幅し、端面S5と端面S6とでシグナル光を増幅することにより、励起光の出力を抑えて励起光源2を駆動させて消費電力を抑制することができる。   Even with such a configuration, the pump light in a single longitudinal mode can be input to the wavelength conversion element 8 for wavelength conversion. Therefore, as in the third embodiment, the structure is simple and suitable for downsizing, and A solid laser capable of generating pump light in a single longitudinal mode with a simple adjustment work and capable of outputting high-quality idler light can be provided. Similarly to the third embodiment, the pump light is amplified by the first resonator 6 and the signal light is amplified by the end face S5 and the end face S6, thereby suppressing the output of the excitation light and driving the excitation light source 2. Power consumption can be suppressed.

図12(a)は、本発明に係る固体レーザー1の第5実施形態を示す概略構成図であり、破線は励起光の光路を示し、点線は、励起光とは波長の異なるレーザー光の光路を示し、外部へアイドラ光を出力している状況を示している。また、図12(b)は、各区間で伝播するレーザー光の主な波長の一例を示す図である。なお、図6の第2実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。   FIG. 12A is a schematic configuration diagram showing a fifth embodiment of the solid-state laser 1 according to the present invention, in which a broken line indicates an optical path of excitation light, and a dotted line indicates an optical path of laser light having a wavelength different from that of the excitation light. This shows the situation where idler light is output to the outside. FIG. 12B is a diagram illustrating an example of main wavelengths of laser light propagating in each section. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element same as 2nd Embodiment of FIG. 6, description is abbreviate | omitted, and only a different part is demonstrated.

本実施形態において、波長変換素子8は、図12(a)に示すように、レーザー結晶4を挟んで共振器ミラー5と対向して配置されている。また、各端面(S1〜S6)における各波長のレーザー光に対する反射率は、図13に示すように設定されている。   In this embodiment, as shown in FIG. 12A, the wavelength conversion element 8 is disposed to face the resonator mirror 5 with the laser crystal 4 interposed therebetween. Moreover, the reflectance with respect to the laser beam of each wavelength in each end surface (S1-S6) is set as shown in FIG.

このような構成によっても、構造が簡素で小型化に好適で、かつ、調整作業が簡素な構造で、単一縦モードのポンプ光を発生することができると共に、品質の高いアイドラ光を出力することが可能な固体レーザーを提供することができる。また、第3実施形態と同様に、励起光の出力を抑えて励起光源2を駆動させて消費電力を抑制することができる。   Even with such a configuration, the structure is simple, suitable for downsizing, and the adjustment work is simple, and pump light in a single longitudinal mode can be generated, and high-quality idler light is output. It is possible to provide a solid-state laser capable. Further, similarly to the third embodiment, it is possible to suppress the power consumption by driving the excitation light source 2 while suppressing the output of the excitation light.

図14(a)は、本発明に係る固体レーザー1の第6実施形態を示す概略構成図であり、破線は励起光の光路を示し、点線は、励起光とは波長の異なるレーザー光の光路を示し、外部へアイドラ光を出力している状況を示している。また、図14(b)は、各区間で伝播するレーザー光の主な波長の一例を示す図である。なお、図12の第5実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。   FIG. 14A is a schematic configuration diagram showing a sixth embodiment of the solid-state laser 1 according to the present invention, in which a broken line indicates an optical path of excitation light, and a dotted line indicates an optical path of laser light having a wavelength different from that of the excitation light. This shows the situation where idler light is output to the outside. FIG. 14B is a diagram illustrating an example of main wavelengths of laser light propagating in each section. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element same as 5th Embodiment of FIG. 12, description is abbreviate | omitted, and only a different part is demonstrated.

本実施形態において、波長変換素子8は、図14(a)に示すように、レーザー結晶4を挟んで共振器ミラー5と対向して配置されている。   In this embodiment, as shown in FIG. 14A, the wavelength conversion element 8 is disposed to face the resonator mirror 5 with the laser crystal 4 interposed therebetween.

本実施形態において、第1共振器6は、波長変換素子8のレーザー結晶とは反対側の端面S6と共振器ミラー5のレーザー結晶4とは反対の端面S4で形成している。   In the present embodiment, the first resonator 6 is formed by an end surface S6 opposite to the laser crystal of the wavelength conversion element 8 and an end surface S4 opposite to the laser crystal 4 of the resonator mirror 5.

また、本実施形態の場合、レーザー結晶4は、共振器ミラー5とは反対側の端面S1を、ポンプ光についてはほぼ透過(低反射)するように形成している。また、波長変換素子8は、レーザー結晶4側とは反対側の端面S6を、ポンプ光についてはほぼ反射(高反射)するように形成している。上記以外の各端面における各波長のレーザー光に対する反射及び透過の特性は、第5実施形態と同じであり、例えば、各端面(S1〜S6)における各波長のレーザー光に対する反射率を、各端面に適切なコーティングを施すことにより、図15に示すように設定している。   In the case of the present embodiment, the laser crystal 4 is formed so that the end face S1 opposite to the resonator mirror 5 is substantially transmitted (low reflection) with respect to the pump light. Further, the wavelength conversion element 8 is formed such that the end surface S6 opposite to the laser crystal 4 side is substantially reflected (highly reflected) with respect to the pump light. The reflection and transmission characteristics with respect to laser light of each wavelength at each end face other than the above are the same as those of the fifth embodiment. For example, the reflectance with respect to laser light of each wavelength at each end face (S1 to S6) By applying an appropriate coating, the setting is made as shown in FIG.

このような構成によっても、構造が簡素で小型化に好適で、かつ、調整作業が簡素な構造で、単一縦モードのポンプ光を発生することができると共に、品質の高いアイドラ光を出力することが可能な固体レーザーを提供することができる。また、第3実施形態と同様に、励起光の出力を抑えて励起光源2を駆動させて消費電力を抑制することができる。   Even with such a configuration, the structure is simple, suitable for downsizing, and the adjustment work is simple, and pump light in a single longitudinal mode can be generated, and high-quality idler light is output. It is possible to provide a solid-state laser capable. Further, similarly to the third embodiment, it is possible to suppress the power consumption by driving the excitation light source 2 while suppressing the output of the excitation light.

なお、以上全ての実施形態において、レーザー結晶4は、励起光の入力側とは反対側の端面、すなわち、第1,第3,第4実施形態においては端面S2を、第2,第5,第6実施形態においては端面S1を、励起光についてはほぼ反射(高反射)するように、適切なコーティング(反射率HR)を施してもよい。励起光が、レーザー結晶4の励起光の入力側とは反対側の端面をほぼ透過する場合は、レーザー結晶4の厚みが、ポンプ光を発生させるのに必要十分な光路長と等しくなるようにしなければならないが、上記のように端面S1又は端面S2に励起光に対して高反射のコーティングを施して励起光を反射させる場合は、例えば、励起光がレーザー結晶の端面S1と端面S2間を一往復する距離が、ポンプ光を発生させるのに必要十分な光路長と等しくなるようにすればよい。したがって、上記のようにコーティングすることにより、レーザー結晶4の厚みを薄くすることができるため、第1共振器6の共振器長dを短くして、さらに、固体レーザー1を小型化することができる。 In all the embodiments described above, the laser crystal 4 has the end surface opposite to the excitation light input side, that is, the end surface S2 in the first, third, and fourth embodiments. In the sixth embodiment, an appropriate coating (reflectance HR) may be applied to the end surface S1 so that the excitation light is substantially reflected (highly reflected). When the excitation light is substantially transmitted through the end surface of the laser crystal 4 opposite to the input side of the excitation light, the thickness of the laser crystal 4 is set equal to the optical path length necessary and sufficient to generate the pump light. However, when the excitation light is reflected by applying a highly reflective coating to the end face S1 or end face S2 as described above, for example, the excitation light passes between the end face S1 and the end face S2 of the laser crystal. The distance for one round trip may be equal to the optical path length necessary and sufficient for generating pump light. Accordingly, by coating as described above, it is possible to reduce the thickness of the laser crystal 4, to shorten the resonator length d 1 of the first resonator 6, further reducing the size of the solid-state laser 1 Can do.

また、上記第3〜第6実施形態においては、シグナル光は、端面S6で反射し、波長変換素子8の端面S5と端面S6間で共振する場合で説明したが、これに限らず、シグナル光は、端面S6を透過するようにしてもよい。この場合であっても、単一縦モードのポンプ光に基づき、品質の高いアイドラ光を外部へ出力することは可能である。   In the third to sixth embodiments, the signal light is reflected by the end face S6 and resonates between the end face S5 and the end face S6 of the wavelength conversion element 8. However, the present invention is not limited to this. May pass through the end surface S6. Even in this case, high-quality idler light can be output to the outside based on pump light in a single longitudinal mode.

1・・・固体レーザー
2・・・励起光源
4・・・レーザー結晶
5・・・共振器ミラー
6・・・第1共振器
7・・・第2共振器
8・・・波長変換素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid laser 2 ... Excitation light source 4 ... Laser crystal 5 ... Resonator mirror 6 ... 1st resonator 7 ... 2nd resonator 8 ... Wavelength conversion element

Claims (10)

励起光によりポンプ光を発生するレーザー結晶と、レーザー結晶と離間して対向配置される共振器ミラーとで、前記ポンプ光を共振させる第1共振器と、
前記第1共振器内にて、該第1共振器で共振させたポンプ光の一部を前記共振器ミラー の両端面間で共振させる第2共振器と、を備え、
前記レーザー結晶と共振器ミラーの配置位置を調整して前記第1共振器のゲインピーク 周波数を第2共振器のゲインピーク周波数と一致させた、固体レーザー。
A first resonator that resonates the pump light with a laser crystal that generates pump light by excitation light , and a resonator mirror that is disposed opposite to the laser crystal ;
In said first resonator comprises a second resonator for resonating portion of the pump light is resonated in the first resonator between end faces of the resonator mirrors, and
A solid-state laser in which the arrangement positions of the laser crystal and the resonator mirror are adjusted so that the gain peak frequency of the first resonator matches the gain peak frequency of the second resonator .
前記レーザー結晶は、前記励起光の光源と前記共振器ミラーとの間に配置され、前記共振器ミラーとは反対側の端面を、前記励起光についてはほぼ透過し、前記ポンプ光についてはほぼ反射するように形成し、前記共振器ミラー側の端面を、前記ポンプ光についてはほぼ透過するように形成し、
前記共振器ミラーは、前記レーザー結晶とは反対側の端面を、前記ポンプ光についてはほぼ反射するように形成し、前記レーザー結晶側の端面を、前記レーザー結晶とは反対側の端面で反射されたポンプ光の一部が反射するように形成したことを特徴とする請求項1に記載の固体レーザー。
The laser crystal is disposed between the light source of the excitation light and the resonator mirror, and substantially transmits the excitation light and substantially reflects the pump light through the end surface opposite to the resonator mirror. And forming the end face on the resonator mirror side so as to substantially transmit the pump light,
The resonator mirror has an end face opposite to the laser crystal formed so as to substantially reflect the pump light, and the end face on the laser crystal side is reflected by an end face opposite to the laser crystal. 2. The solid laser according to claim 1, wherein a part of the pump light is reflected.
前記レーザー結晶は、前記共振器ミラーを挟んで前記励起光の光源と対向して配置され、前記共振器ミラー側の端面を、前記励起光及び前記ポンプ光についてはほぼ透過するように形成し、前記共振器ミラーとは反対側の端面を、前記ポンプ光についてはほぼ反射するように形成し、
前記共振器ミラーは、前記レーザー結晶とは反対側の端面を、前記励起光についてはほぼ透過し、前記ポンプ光についてはほぼ反射するように形成し、前記レーザー結晶側の端面を、前記励起光についてはほぼ透過し、前記レーザー結晶とは反対側の端面で反射されたポンプ光の一部は反射するように形成したことを特徴とする請求項1に記載の固体レーザー。
The laser crystal is disposed to face the light source of the excitation light with the resonator mirror interposed therebetween, and the end surface on the resonator mirror side is formed so as to substantially transmit the excitation light and the pump light, An end surface opposite to the resonator mirror is formed so as to substantially reflect the pump light,
The resonator mirror is formed such that an end surface opposite to the laser crystal is substantially transmitted with respect to the excitation light and substantially reflected with respect to the pump light, and an end surface on the laser crystal side is formed with the excitation light. The solid laser according to claim 1, wherein a part of the pump light which is substantially transmitted and is reflected by the end surface opposite to the laser crystal is reflected.
前記レーザー結晶と前記共振器ミラーとの間に配置され、出力強度が所定の閾値以上のポンプ光を、該ポンプ光とは波長の異なるシグナル光とアイドラ光とに変換する波長変換素子を有し、前記共振器ミラーのレーザー結晶側の端面及び前記共振器ミラーのレーザー結晶とは反対側の端面を前記アイドラ光についてはほぼ透過するように形成し、外部へ前記アイドラ光を出力することを特徴とする請求項2に記載の固体レーザー。  A wavelength conversion element that is disposed between the laser crystal and the resonator mirror and converts pump light having an output intensity equal to or greater than a predetermined threshold into signal light and idler light having different wavelengths from the pump light; The end face of the resonator mirror on the laser crystal side and the end face on the opposite side of the resonator mirror from the laser crystal are formed so as to substantially transmit the idler light, and the idler light is output to the outside. The solid-state laser according to claim 2. 前記共振器ミラーを挟んで前記レーザー結晶と対向して配置され、出力強度が所定の閾値以上のポンプ光を、該ポンプ光とは波長の異なるシグナル光とアイドラ光とに変換する波長変換素子を有し、外部へ前記アイドラ光を出力することを特徴とする請求項2に記載の固体レーザー。  A wavelength conversion element that is disposed opposite to the laser crystal with the resonator mirror interposed therebetween and converts pump light having an output intensity equal to or greater than a predetermined threshold into signal light and idler light having a wavelength different from that of the pump light. The solid-state laser according to claim 2, wherein the idler light is output to the outside. 前記レーザー結晶を挟んで前記共振器ミラーと対向して配置され、出力強度が所定の閾値以上のポンプ光を、該ポンプ光とは波長の異なるシグナル光とアイドラ光とに変換する波長変換素子を有し、外部へ前記アイドラ光を出力することを特徴とする請求項3に記載の固体レーザー。  A wavelength conversion element that is disposed opposite to the resonator mirror with the laser crystal interposed therebetween and converts pump light having an output intensity equal to or higher than a predetermined threshold into signal light and idler light having a wavelength different from that of the pump light. The solid-state laser according to claim 3, wherein the idler light is output to the outside. 励起光に基づいてポンプ光を発生させ共振器で増幅して前記励起光とは波長の異なるレーザー光を出力する固体レーザーにおいて、
前記励起光の入力により前記ポンプ光を発生するレーザー結晶と、
前記励起光の光源と前記レーザー結晶との間に配置され、前記レーザー結晶で発生したポンプ光を、前記レーザー結晶とは反対の端面で反射する共振器ミラーと、
前記レーザー結晶を挟んで前記共振器ミラーと離間して対向配置され、出力強度が所定の閾値以上のポンプ光を、該ポンプ光とは波長の異なるシグナル光とアイドラ光とに変換し、外部へ前記アイドラ光を出力する波長変換素子と、
を備え、
前記レーザー結晶から発生した前記ポンプ光を共振させる第1共振器を、前記波長変換素子の前記レーザー結晶とは反対側の端面と前記共振器ミラーの前記レーザー結晶とは反対の端面で形成し、
前記第1共振器で共振させたポンプ光の一部を共振させる第2共振器を、前記共振器ミラーの前記レーザー結晶とは反対側の端面と前記共振器ミラーの前記レーザー結晶側の端面で形成し、
前記波長変換素子と前記共振器ミラーの配置位置を調整して前記第1共振器のゲインピ ーク周波数を第2共振器のゲインピーク周波数と一致させる構成とし、前記第2共振器から出力され、前記出力強度が所定の閾値以上の単一縦モードのポンプ光に基づいて、前記波長変換素子から前記アイドラ光を外部へ出力することを特徴とする固体レーザー。
In a solid-state laser that generates pump light based on excitation light , amplifies it with a resonator, and outputs laser light having a wavelength different from that of the excitation light,
A laser crystal that generates the pump light by the input of the excitation light; and
A resonator mirror disposed between the light source of the excitation light and the laser crystal, and reflecting pump light generated by the laser crystal at an end surface opposite to the laser crystal;
Disposed facing apart from the resonator mirror across the laser crystal, the pumping light output intensity is above a predetermined threshold value, the said pump light is converted into a different signal light and the idler light wavelength, to the outside A wavelength conversion element that outputs the idler light;
With
Forming a first resonator for resonating the pump light generated from the laser crystal with an end surface of the wavelength conversion element opposite to the laser crystal and an end surface of the resonator mirror opposite to the laser crystal;
A second resonator for resonating a part of the pump light resonated by the first resonator is formed on an end surface of the resonator mirror opposite to the laser crystal and an end surface of the resonator mirror on the laser crystal side. Forming,
A configuration to match with the wavelength converting element and the resonator arrangement position of the mirror adjustment to the second resonator Geinpi over clock frequency of the first resonator gain peak frequency, output from the second cavity, A solid-state laser characterized in that the idler light is output from the wavelength conversion element to the outside based on pump light in a single longitudinal mode whose output intensity is a predetermined threshold value or more.
前記波長変換素子は、前記レーザー結晶側の端面とレーザー結晶側とは反対側の端面とで前記シグナル光を共振させることを特徴とする請求項〜7のいずれか1つに記載の固体レーザー。8. The solid-state laser according to claim 4 , wherein the wavelength conversion element causes the signal light to resonate between an end surface on the laser crystal side and an end surface opposite to the laser crystal side. . 前記レーザー結晶は、前記励起光の入力側とは反対側の端面を、前記励起光についてはほぼ反射するように形成したことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の固体レーザー。  9. The solid according to claim 1, wherein the laser crystal has an end surface opposite to an input side of the excitation light so as to substantially reflect the excitation light. laser. 前記共振器ミラーは、前記レーザー結晶側の端面が平面形状であり、前記レーザー結晶とは反対側の端面が凸面形状であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の固体レーザー。  10. The resonator mirror according to claim 1, wherein an end face on the laser crystal side has a planar shape, and an end face on the opposite side to the laser crystal has a convex shape. Solid laser.
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