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JPH04241484A - Laser light generator - Google Patents

Laser light generator

Info

Publication number
JPH04241484A
JPH04241484A JP1579091A JP1579091A JPH04241484A JP H04241484 A JPH04241484 A JP H04241484A JP 1579091 A JP1579091 A JP 1579091A JP 1579091 A JP1579091 A JP 1579091A JP H04241484 A JPH04241484 A JP H04241484A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
laser medium
laser light
crystal element
medium
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.)
Withdrawn
Application number
JP1579091A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Kaneda
有史 金田
Michio Oka
美智雄 岡
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP1579091A priority Critical patent/JPH04241484A/en
Publication of JPH04241484A publication Critical patent/JPH04241484A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To generate laser light with much energy concentrated in a narrow divergence angle. CONSTITUTION:Pumping laser light output from a plurality of laser diodes 1a to 1d is applied to different positions of a laser medium 6. Thus heat lenses 6a to 6d are formed in the laser medium 6. Four laser light beams generated from the laser medium 6 are input to a non-linear optical crystal element, 9. Second harmonics of the same phase are generated from the nonlinear optical crystal element 9.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、狭い発散角の範囲に多
くのエネルギーが集中されたレーザ光を発生することが
できるレーザ光発生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser beam generator capable of generating a laser beam with a large amount of energy concentrated in a narrow divergence angle range.

【0002】0002

【従来の技術】本出願人は、特開平2−198441号
として非常にコンパクトな位相同期型固体レーザを提案
した。この提案においては、複数のレーザダイオードよ
り発生された複数のポンピング用レーザ光をレーザ媒質
の異なる位置に照射させる。そして、このレーザ媒質に
熱レンズを発生させ、この熱レンズ、レーザ媒質および
レーザ媒質の前後に配置されたミラーにより実質的に複
数のレーザ共振器を構成させる。これにより、レーザ媒
質から複数のレーザ光が発生される。
2. Description of the Related Art The present applicant proposed a very compact phase-locked solid-state laser in Japanese Patent Laid-Open No. 2-198441. In this proposal, a plurality of pumping laser beams generated by a plurality of laser diodes are irradiated onto different positions of a laser medium. Then, a thermal lens is generated in this laser medium, and a plurality of laser resonators are substantially constituted by this thermal lens, the laser medium, and mirrors arranged before and after the laser medium. As a result, a plurality of laser beams are generated from the laser medium.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先の提
案によるレーザ光発生装置は、レーザ媒質の隣り合う発
振領域が相互に逆位相で発振し易いことが実験の結果確
認された。その結果、例えば2つの発振領域にポンピン
グ用光を照射し、2本のレーザ光を発生させると、その
遠視野像は、図5に示すように双峰性のものになってし
まう。その結果、より強いエネルギーの光を狭い範囲に
集中したレーザ光を発生することができなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, as a result of experiments, it has been confirmed that in the laser light generating device proposed above, adjacent oscillation regions of the laser medium tend to oscillate in opposite phases to each other. As a result, for example, when two oscillation regions are irradiated with pumping light to generate two laser beams, the far-field pattern becomes bimodal as shown in FIG. 5. As a result, it has not been possible to generate laser light with stronger energy concentrated in a narrow range.

【0004】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、狭い発散角に強いエネルギーを集中したレ
ーザ光を発生することができるようにするものである。
The present invention has been made in view of the above situation, and it is an object of the present invention to make it possible to generate a laser beam with strong energy concentrated in a narrow divergence angle.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ光発生装
置は、少なくとも2本のポンピング用光を発生するポン
ピング用光源と、ポンピング用光源より発生されたポン
ピング用光の照射を一部に受け、熱レンズを形成してレ
ーザ光を発生するレーザ媒質と、レーザ媒質の前後に設
けられ、レーザ媒質より出力されたレーザ光の少なくと
も一部を反射し、熱レンズが形成されたレーザ媒質とと
もに共振器を形成するミラーと、共振器より出力された
少なくとも2つのレーザ光の第2高調波を発生する非線
形光学結晶素子とを備えることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A laser beam generating device of the present invention includes a pumping light source that generates at least two pumping lights, and a part that receives irradiation with the pumping light generated by the pumping light source. , a laser medium that forms a thermal lens and generates laser light, and a laser medium that is provided before and after the laser medium, reflects at least a part of the laser beam output from the laser medium, and resonates with the laser medium in which the thermal lens is formed. It is characterized by comprising a mirror forming a cavity, and a nonlinear optical crystal element that generates second harmonics of at least two laser beams output from the resonator.

【0006】[0006]

【作用】上記構成のレーザ光発生装置においては、複数
のポンピング用光により発生された複数のレーザ光が、
非線形光学結晶素子に入射され、第2高調波が発生され
る。その結果、同相のビーム、すなわち単峰性の遠視野
像を得ることが可能となる。
[Operation] In the laser beam generator having the above configuration, the plurality of laser beams generated by the plurality of pumping lights are
The light is incident on a nonlinear optical crystal element, and a second harmonic is generated. As a result, it becomes possible to obtain an in-phase beam, that is, a unimodal far-field image.

【0007】[0007]

【実施例】図1は、本発明のレーザ光発生装置の一実施
例の構成を示す図である。ポンピング用光源1は、レー
ザダイオード1a乃至1dにより構成されている。レー
ザダイオード1a乃至1dより発生されたポンピング用
のレーザ光は、光ファイバ2a乃至2dを介してカップ
ラ3に伝達される。カップラ3は、図2に示すように、
光ファイバ2a乃至2dを、この実施例の場合正方形の
4つの頂点の位置に配置する。カップラ3より出力され
た4本のレーザ光は、レンズ4により収束され、ミラー
5を介してレーザ媒質6の異なる位置に照射される。こ
れにより、レーザ媒質6(Nd:YAG)の内部には、
4本のレーザ光の照射に対応して、その照射部分が加熱
され4個の熱レンズ6a乃至6dが形成される。その結
果、レーザ媒質6の前後に配置したミラー5,7と4個
の熱レンズ6a乃至6dに対応して、共振器10の内部
に実質的に4個の共振部が形成されることになる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of a laser beam generator according to the present invention. The pumping light source 1 is composed of laser diodes 1a to 1d. Pumping laser beams generated by laser diodes 1a to 1d are transmitted to coupler 3 via optical fibers 2a to 2d. The coupler 3, as shown in FIG.
In this embodiment, the optical fibers 2a to 2d are arranged at four vertices of a square. The four laser beams output from the coupler 3 are converged by a lens 4 and irradiated to different positions of a laser medium 6 via a mirror 5. As a result, inside the laser medium 6 (Nd:YAG),
In response to the irradiation of the four laser beams, the irradiated portions are heated to form four thermal lenses 6a to 6d. As a result, four resonant parts are substantially formed inside the resonator 10 corresponding to the mirrors 5 and 7 and the four thermal lenses 6a to 6d arranged before and after the laser medium 6. .

【0008】すなわち、1本のポンピング用レーザ光が
照射された領域において、1本の基本モード発振レーザ
光が発生し、このレーザ光がミラー7において反射され
、熱レンズ6aを介してミラー5に照射される。そして
、ミラー5で反射されたレーザ光は再び熱レンズ6aを
介してミラー7に照射される。このようにしてレーザ光
がミラー5と7の間を往復し、強力なエネルギーを有す
るレーザ光が発生される。なお、このとき熱レンズ6a
とミラー7は実質的に凹面ミラーを形成する。
That is, in the region irradiated with one pumping laser beam, one fundamental mode oscillation laser beam is generated, and this laser beam is reflected by the mirror 7 and is transmitted to the mirror 5 via the thermal lens 6a. irradiated. Then, the laser beam reflected by the mirror 5 is again irradiated onto the mirror 7 via the thermal lens 6a. In this way, the laser beam reciprocates between the mirrors 5 and 7, and a laser beam with strong energy is generated. Note that at this time, the thermal lens 6a
and mirror 7 substantially form a concave mirror.

【0009】同様の動作が他の3つの領域においても行
われる。その結果、4本の強力なレーザ光が発生するこ
とになる。
Similar operations are performed in the other three areas. As a result, four powerful laser beams are generated.

【0010】ミラー5は、ポンピング用のレーザ光を1
00%透過し、レーザ媒質6で発生されたレーザ光を1
00%反射するように形成されている。また、ミラー7
は、レーザ媒質6で発生されたレーザ光の数%乃至10
数%を透過し、残りの部分を反射するようになっている
[0010] The mirror 5 receives one laser beam for pumping.
00% transmission and the laser beam generated in the laser medium 6 is
It is formed to be 00% reflective. Also, mirror 7
is several percent to 10% of the laser light generated in the laser medium 6.
It allows a few percent of the light to pass through and reflects the rest.

【0011】ミラー7より出力された4本のレーザ光は
、必要に応じて挿入されるレンズ8を介して非線形光学
結晶素子9に入射される。上述したように、ミラー7よ
り出力された2本のレーザビームの遠視野像は、双峰性
となっている。すなわち、例えば垂直方向に配置された
2つのレーザ光に着目してみると、そのy軸を含む面内
(垂直面内)における遠視野像は図5に示すようになっ
ている。また、図中、水平方向に配置された2本のレー
ザ光に着目した場合においても、そのx軸を含む面内(
水平面内)における遠視野像は、やはり図5に示すよう
に双峰性となる。
The four laser beams output from the mirror 7 are incident on a nonlinear optical crystal element 9 via a lens 8 inserted as required. As described above, the far-field pattern of the two laser beams output from the mirror 7 is bimodal. That is, for example, when focusing on two laser beams arranged in the vertical direction, a far-field image in a plane including the y-axis (in a vertical plane) is as shown in FIG. In addition, even when focusing on the two laser beams arranged horizontally in the figure, within the plane including the x-axis (
The far-field image in the horizontal plane) is also bimodal as shown in FIG.

【0012】そこで本発明においては、図3に示すよう
に、共振器10より出射された4本のレーザ光La乃至
Ldは、例えばKTP(KTiOPO4)(光学軸を1
つ持つ1軸結晶)等よりなる非線形光学結晶素子9に入
射される。非線形光学結晶素子9は、入射されたレーザ
光の第2高調波を発生する。上述したように、共振器1
0より非線形光学結晶素子9に入射される垂直面内に配
置されたレーザ光LaとLbは逆相となっている(水平
面内に配置されたレーザ光LcとLdも同様)。その結
果、2つの発光領域の遠視野像は図5に示すように、双
峰性となる。これを式で表わすと、次のようになる。 exp(−(πψω0/λ)2)・sin(πψd/λ
Therefore, in the present invention, as shown in FIG.
The light is incident on a nonlinear optical crystal element 9 made of a uniaxial crystal (having a uniaxial crystal) or the like. The nonlinear optical crystal element 9 generates a second harmonic of the incident laser light. As mentioned above, resonator 1
The laser beams La and Lb arranged in the vertical plane, which are incident on the nonlinear optical crystal element 9 from zero, have opposite phases (the same applies to the laser beams Lc and Ld arranged in the horizontal plane). As a result, the far-field patterns of the two light-emitting regions become bimodal, as shown in FIG. Expressing this in a formula is as follows. exp(−(πψω0/λ)2)・sin(πψd/λ
)

【0013】ここで、ψ,ω0,dは、それぞれ次の
意味を表わしている。 ψ:発散角 ω0:発光領域の光ビームの大きさ d:2つの発光領域の距離
[0013] Here, ψ, ω0, and d each represent the following meanings. ψ: Divergence angle ω0: Size of light beam of light emitting area d: Distance between two light emitting areas

【0014】上式より明らかなように、上式の値は、ψ
=0で0となってしまう。
As is clear from the above equation, the value of the above equation is ψ
= 0, it becomes 0.

【0015】これに対して、非線形光学結晶素子9より
出射される第2高調波成分は、次式より明らかなように
同相となる。 sin2(θ+π)=(−sinθ)2=sin2θ
On the other hand, the second harmonic component emitted from the nonlinear optical crystal element 9 has the same phase as is clear from the following equation. sin2(θ+π)=(-sinθ)2=sin2θ


0016】その結果、2本のレーザ光LaとLb(Lc
とLdも同様)が干渉し、図4に示すような単峰性の遠
視野像が得られる。これは次式で表わされる。 exp(−(πψω0/λ)2)・cos(πψd/λ
[
As a result, two laser beams La and Lb (Lc
and Ld) interfere, and a unimodal far-field image as shown in FIG. 4 is obtained. This is expressed by the following formula. exp(−(πψω0/λ)2)・cos(πψd/λ
)

【0017】上式はψ=0で最大値となることは明ら
かである。
It is clear that the above equation has a maximum value when ψ=0.

【0018】図4に破線で示す特性は、単位発散角に含
まれる光強度が同じ大きさの発光領域を持つ単一のレー
ザあるいはインコーヒーレントに発光しているアレイの
場合を示している。実線で示した本願の場合と、この破
線の場合を比較して明らかなように、本願のレーザ光は
、より狭い範囲により強いエネルギーが集中しているこ
とがわかる。
The characteristic shown by the broken line in FIG. 4 shows the case of a single laser or an array that emits light incoherently, which has a light emitting region with the same size of light intensity included in a unit divergence angle. As is clear from comparing the case of the present application shown by the solid line and the case of this broken line, it can be seen that the laser beam of the present application has stronger energy concentrated in a narrower range.

【0019】勿論、水平面内または垂直面内の一方にお
いてのみ単峰性の特性が得られればよい場合においては
、レーザダイオード1を垂直面内または水平面内の一方
にのみ設ければよいことは明らかである。
Of course, if it is desired to obtain unimodal characteristics only in the horizontal plane or in the vertical plane, it is obvious that the laser diode 1 only needs to be provided in either the vertical plane or the horizontal plane. It is.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上の如く、本発明のレーザ光発生装置
によれば、共振器より出力された複数のレーザ光の第2
高調波を非線形光学結晶素子により発生させて、同相の
レーザ光にするようにしたので、狭い発散角に多くのエ
ネルギーを集中させたレーザ光を発生させることが可能
になる。
Effects of the Invention As described above, according to the laser beam generator of the present invention, the second
Since the harmonics are generated by a nonlinear optical crystal element and the laser beam is in the same phase, it is possible to generate a laser beam with a large amount of energy concentrated in a narrow divergence angle.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明のレーザ光発生装置の一実施例の構成を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of a laser beam generator of the present invention.

【図2】図1におけるカップラの正面図である。FIG. 2 is a front view of the coupler in FIG. 1.

【図3】図1における非線形光学結晶素子に入射される
レーザ光の位置関係を説明する図である。
3 is a diagram illustrating the positional relationship of laser beams incident on the nonlinear optical crystal element in FIG. 1. FIG.

【図4】図1の実施例における遠視野像を説明する図で
ある。
4 is a diagram illustrating a far-field image in the embodiment of FIG. 1. FIG.

【図5】従来のレーザ光発生装置の一例の遠視野像を説
明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a far-field image of an example of a conventional laser beam generation device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  レーザダイオード 2  光ファイバ 3  カップラ 4  レンズ 5,7  ミラー 6  レーザ媒質 6a乃至6d  熱レンズ 9  非線形光学結晶素子 10  共振器 1 Laser diode 2 Optical fiber 3 Coupler 4 Lens 5,7 Mirror 6 Laser medium 6a to 6d thermal lens 9 Nonlinear optical crystal element 10 Resonator

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  少なくとも2本のポンピング用光を発
生するポンピング用光源と、前記ポンピング用光源より
発生されたポンピング用光の照射を一部に受け、熱レン
ズを形成してレーザ光を発生するレーザ媒質と、前記レ
ーザ媒質の前後に設けられ、前記レーザ媒質より出力さ
れたレーザ光の少なくとも一部を反射し、前記熱レンズ
が形成された前記レーザ媒質とともに共振器を形成する
ミラーと、前記共振器より出力された少なくとも2つの
レーザ光の第2高調波を発生する非線形光学結晶素子と
を備えることを特徴とするレーザ光発生装置。
1. A pumping light source that generates at least two pumping lights, and a part of which is irradiated with the pumping light generated by the pumping light source to form a thermal lens and generate laser light. a laser medium, a mirror provided before and after the laser medium, which reflects at least a portion of the laser light output from the laser medium and forms a resonator together with the laser medium in which the thermal lens is formed; 1. A laser beam generator comprising: a nonlinear optical crystal element that generates second harmonics of at least two laser beams output from a resonator.
JP1579091A 1991-01-16 1991-01-16 Laser light generator Withdrawn JPH04241484A (en)

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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 19980514