JPH07112084B2 - アレイ半導体レーザ励起固体レーザ装置 - Google Patents
アレイ半導体レーザ励起固体レーザ装置Info
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- JPH07112084B2 JPH07112084B2 JP2190499A JP19049990A JPH07112084B2 JP H07112084 B2 JPH07112084 B2 JP H07112084B2 JP 2190499 A JP2190499 A JP 2190499A JP 19049990 A JP19049990 A JP 19049990A JP H07112084 B2 JPH07112084 B2 JP H07112084B2
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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、励起光源としてのアレイ半導体レーザ出力を
高効率で光混合し固体レーザ素子を光励起するアレイ半
導体レーザ励起固体レーザ装置に関するものである。
高効率で光混合し固体レーザ素子を光励起するアレイ半
導体レーザ励起固体レーザ装置に関するものである。
［従来の技術］ 半導体レーザを励起光源として用いる固体レーザが、高
効率、長寿命、小型化が図れることから注目を集めてい
る。とりわけ、固体レーザの光軸方向から光励起する端
面励起方式（例えば特開昭58−52889号公報参照）で
は、固体レーザの発振モードに半導体レーザ出力光によ
る励起空間をうまくマッチングさせることにより、高効
率で基本横モード発振を実現できる。
効率、長寿命、小型化が図れることから注目を集めてい
る。とりわけ、固体レーザの光軸方向から光励起する端
面励起方式（例えば特開昭58−52889号公報参照）で
は、固体レーザの発振モードに半導体レーザ出力光によ
る励起空間をうまくマッチングさせることにより、高効
率で基本横モード発振を実現できる。
半導体レーザは、ビーム発散角が大きいため、集光系を
半導体レーザに近接して配置して集光する必要があり、
発振光の集光は容易ではない。
半導体レーザに近接して配置して集光する必要があり、
発振光の集光は容易ではない。
半導体レーザ励起固体レーザの高出力化のためには、励
起用の半導体レーザの高出力化が必要である。半導体レ
ーザは、ストライプ状の活性層からレーザ光を取り出す
が、単一のストライプからの出力には限界があるので、
さらに高出力化を図るには、複数のストライプを並べた
アレイ状にしなければならない。
起用の半導体レーザの高出力化が必要である。半導体レ
ーザは、ストライプ状の活性層からレーザ光を取り出す
が、単一のストライプからの出力には限界があるので、
さらに高出力化を図るには、複数のストライプを並べた
アレイ状にしなければならない。
［発明が解決しようとする課題］ このようなアレイ半導体レーザを励起光源として用いよ
うとすると、アレイの幅は長さ1cm程にわたるので、通
常のレンズ系を用いて複数のビームを一つのスポット状
に絞り込むことは到底できないため、励起効率のよい端
面励起方式は採用できず、側面励起方式にしか適用でき
なかった（例えば、特開平１−107587号公報参照）。
うとすると、アレイの幅は長さ1cm程にわたるので、通
常のレンズ系を用いて複数のビームを一つのスポット状
に絞り込むことは到底できないため、励起効率のよい端
面励起方式は採用できず、側面励起方式にしか適用でき
なかった（例えば、特開平１−107587号公報参照）。
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたもので、マルチ
ストライプのアレイ半導体レーザから出る発散角が大き
い複数のビームを固体レーザの発振の空間モードにマッ
チングするように集光し、効率よく固体レーザ出力光を
生起せしめる半導体レーザ励起固体レーザ装置を提供す
ることを目的とする。
ストライプのアレイ半導体レーザから出る発散角が大き
い複数のビームを固体レーザの発振の空間モードにマッ
チングするように集光し、効率よく固体レーザ出力光を
生起せしめる半導体レーザ励起固体レーザ装置を提供す
ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明のアレイ半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置においては、アレイ半導体レー
ザ出力を集光し固体レーザ素子を光励起する光結合器と
して、分布屈折率レンズをアレイ半導体レーザの各スト
ライプに対応して並べ、アレイ半導体レーザの各ストラ
イプ光を平行化するアレイ分布屈折率レンズと平行化さ
れた各ストライプ光を一括して集光して一箇所に重ね合
わせ、固体レーザ素子を端面励起するためのフォーカシ
ングレンズとして用いる非球面レンズとを配置した。
ーザ励起固体レーザ装置においては、アレイ半導体レー
ザ出力を集光し固体レーザ素子を光励起する光結合器と
して、分布屈折率レンズをアレイ半導体レーザの各スト
ライプに対応して並べ、アレイ半導体レーザの各ストラ
イプ光を平行化するアレイ分布屈折率レンズと平行化さ
れた各ストライプ光を一括して集光して一箇所に重ね合
わせ、固体レーザ素子を端面励起するためのフォーカシ
ングレンズとして用いる非球面レンズとを配置した。
また、上記アレイ半導体レーザ励起固体レーザにおい
て、アレイ半導体レーザ部を厚さ方向に複数個重ねたア
レイ半導体レーザスタックとし、それに応じてアレイ分
布屈折率レンズ部を同じ数だけ重ねたアレイ分布屈折率
レンズスタックで置き換えた。
て、アレイ半導体レーザ部を厚さ方向に複数個重ねたア
レイ半導体レーザスタックとし、それに応じてアレイ分
布屈折率レンズ部を同じ数だけ重ねたアレイ分布屈折率
レンズスタックで置き換えた。
［作用］ 半導体レーザ励起固体レーザの横モードの特性は、端面
励起方式の場合、固体レーザ素子内の光励起空間の形状
で決まる。このため、基本横モードを得るためには、絞
った励起光の強度分布をなるべくガウス分布形状に近づ
け、固体レーザ素子内に一定の大きさのビームスポット
を安定的に作ることが望ましい。
励起方式の場合、固体レーザ素子内の光励起空間の形状
で決まる。このため、基本横モードを得るためには、絞
った励起光の強度分布をなるべくガウス分布形状に近づ
け、固体レーザ素子内に一定の大きさのビームスポット
を安定的に作ることが望ましい。
半導体レーザ励起固体レーザの光結合器として屈折率が
中心軸から外周面に向かって次第に減少して行く屈折率
分布を持つ光学ガラス体である分布屈折率レンズを用い
ると発散角の大きい半導体レーザ光を容易に集光するこ
とができる。この分布屈折率レンズを用いて各ストライ
プからのレーザ光を集光できることを利用し、アレイ半
導体レーザの各々のストライプからの出射光を、アレイ
分布屈折率レンズで集光し、球面収差を生じない非球面
レンズで全体光を一つのビームスポットに絞り込み、固
体レーザ素子を励起すれば、高品質の基本横モード光が
得られる。また、アレイ半導体レーザを厚さ方向に複数
個積み重ねたアレイ半導体レーザスタックとそれに応じ
たアレイ分布屈折率レンズスタックを用いれば、益々強
い励起光強度が得られる。
中心軸から外周面に向かって次第に減少して行く屈折率
分布を持つ光学ガラス体である分布屈折率レンズを用い
ると発散角の大きい半導体レーザ光を容易に集光するこ
とができる。この分布屈折率レンズを用いて各ストライ
プからのレーザ光を集光できることを利用し、アレイ半
導体レーザの各々のストライプからの出射光を、アレイ
分布屈折率レンズで集光し、球面収差を生じない非球面
レンズで全体光を一つのビームスポットに絞り込み、固
体レーザ素子を励起すれば、高品質の基本横モード光が
得られる。また、アレイ半導体レーザを厚さ方向に複数
個積み重ねたアレイ半導体レーザスタックとそれに応じ
たアレイ分布屈折率レンズスタックを用いれば、益々強
い励起光強度が得られる。
［実施例］ 本発明の特徴と利点をより一層明らかにするために、以
下、実施例に基づいて詳細に説明する。
下、実施例に基づいて詳細に説明する。
第１図は、アレイ半導体レーザ光を集光し、固体レーザ
素子を端面励起するアレイ半導体レーザ励起固体レーザ
装置の模式図である。第１図に示すごとく、固体レーザ
素子４としてNd:YAGを用い、一方の端面をダイクロイッ
クコーティング（Nd:YAGレーザ発振波長1064nmで高反射
（HR）、アレイ半導体レーザ光波長808nmで高透過（A
R））し、その面を励起面として、アウトプットミラー
５とで共振器を構成する。用いたアレイ半導体レーザ１
は、幅が100μｍの活性層ストライプ７が20本、500μｍ
間隔で配列したアレイからなる。集光レンズアレイとし
ての分布屈折率レンズアイレ２は幅500μｍの分布屈折
率レンズ20個からなり、20本のストライプからの出射光
の各々を集光し平行化する。20本のレーザビームを非球
面レンズ３でフォーカシングし、一箇所に重ね合わせ
て、Nd:YAGレーザロッドを端面励起する。このようにし
て端面励起したアレイ半導体レーザ励起固体レーザ装置
において、アレイ半導体レーザ光（波長808nm）出力で5
WでNd:YAGレーザ（波長1064nm）の基本横モード発振が
アウトプットミラー５を通して1.5Wの高出力で得られて
いる。
素子を端面励起するアレイ半導体レーザ励起固体レーザ
装置の模式図である。第１図に示すごとく、固体レーザ
素子４としてNd:YAGを用い、一方の端面をダイクロイッ
クコーティング（Nd:YAGレーザ発振波長1064nmで高反射
（HR）、アレイ半導体レーザ光波長808nmで高透過（A
R））し、その面を励起面として、アウトプットミラー
５とで共振器を構成する。用いたアレイ半導体レーザ１
は、幅が100μｍの活性層ストライプ７が20本、500μｍ
間隔で配列したアレイからなる。集光レンズアレイとし
ての分布屈折率レンズアイレ２は幅500μｍの分布屈折
率レンズ20個からなり、20本のストライプからの出射光
の各々を集光し平行化する。20本のレーザビームを非球
面レンズ３でフォーカシングし、一箇所に重ね合わせ
て、Nd:YAGレーザロッドを端面励起する。このようにし
て端面励起したアレイ半導体レーザ励起固体レーザ装置
において、アレイ半導体レーザ光（波長808nm）出力で5
WでNd:YAGレーザ（波長1064nm）の基本横モード発振が
アウトプットミラー５を通して1.5Wの高出力で得られて
いる。
第２図は、アレイ半導体レーザスタックの発振光を集光
し、固体レーザ素子を端面励起するアレイ半導体レーザ
励起固体レーザの模式図である。用いたアレイ半導体レ
ーザスタック８は、第１図の実施例に記載のアレイ半導
体レーザ１を厚さ方向に２個300μｍ間隔で重ねたもの
である。集光レンズアレイとしてのアレイ分布屈折率レ
ンズスタック９は、アレイ分布屈折率レンズを上下の中
心軸間隔をアレイ半導体レーザスタック８の上下間隔30
0μｍに一致させ２個重ねたもので、40本のストライプ
からの出射光の各々を集光し平行化する。以下、第１図
と同様の方法で端面励起したアレイ半導体レーザ励起固
体レーザ装置において、アレイ半導体レーザ（波長808n
m）出力で10WでNd:YAGレーザ（波長1064nm）の基本横モ
ード発振が3Wの高出力で得られている。
し、固体レーザ素子を端面励起するアレイ半導体レーザ
励起固体レーザの模式図である。用いたアレイ半導体レ
ーザスタック８は、第１図の実施例に記載のアレイ半導
体レーザ１を厚さ方向に２個300μｍ間隔で重ねたもの
である。集光レンズアレイとしてのアレイ分布屈折率レ
ンズスタック９は、アレイ分布屈折率レンズを上下の中
心軸間隔をアレイ半導体レーザスタック８の上下間隔30
0μｍに一致させ２個重ねたもので、40本のストライプ
からの出射光の各々を集光し平行化する。以下、第１図
と同様の方法で端面励起したアレイ半導体レーザ励起固
体レーザ装置において、アレイ半導体レーザ（波長808n
m）出力で10WでNd:YAGレーザ（波長1064nm）の基本横モ
ード発振が3Wの高出力で得られている。
なお、本発明の実施例においては、固体レーザ素子とし
てNd:YAGレーザ素子を用いたが、もちろんこれに限るも
のではない。また、固体レーザ素子の変更に伴い、その
最大吸収波長に合わせた波長のアレイ半導体レーザを用
いることは言うまでもない。レンズおよび偏光ビームス
プリッタの両面には、アレイ半導体レーザ波長での無反
射コーティングがほどこされている。さらに、第２の実
施例におけるアレイ半導体レーザスタックおよびアレイ
屈折率レンズアレイスタックの段数は、２段に限るのも
ではない。
てNd:YAGレーザ素子を用いたが、もちろんこれに限るも
のではない。また、固体レーザ素子の変更に伴い、その
最大吸収波長に合わせた波長のアレイ半導体レーザを用
いることは言うまでもない。レンズおよび偏光ビームス
プリッタの両面には、アレイ半導体レーザ波長での無反
射コーティングがほどこされている。さらに、第２の実
施例におけるアレイ半導体レーザスタックおよびアレイ
屈折率レンズアレイスタックの段数は、２段に限るのも
ではない。
［発明の効果］ 以上説明したとおり、光結合器としてかかる構成をもつ
半導体レーザ励起固体レーザは、アレイ半導体レーザで
は困難であった端面励起を可能にし、効率が高くビーム
質のよい高出力の固体レーザを実現できる。
半導体レーザ励起固体レーザは、アレイ半導体レーザで
は困難であった端面励起を可能にし、効率が高くビーム
質のよい高出力の固体レーザを実現できる。
第１図は、アレイ半導体レーザ光を集光し、固体レーザ
素子を端面励起するアレイ半導体レーザ励起固体レーザ
装置の模式図、第２図は、アレイ半導体レーザスタック
の発振光を集光し、固体レーザ素子を端面励起するアレ
イ半導体レーザ励起固体レーザの模式図である。 図中． 1:アレイ半導体レーザ 2:アレイ分布屈折率レンズ 3:非球面レンズ 4:固体レーザ素子 5:アウトプットミラー 6:固体レーザ出力光 7:半導体レーザ活性層ストライプ 8:アレイ半導体レーザスタック 9:アレイ分布屈折率レンズスタック
素子を端面励起するアレイ半導体レーザ励起固体レーザ
装置の模式図、第２図は、アレイ半導体レーザスタック
の発振光を集光し、固体レーザ素子を端面励起するアレ
イ半導体レーザ励起固体レーザの模式図である。 図中． 1:アレイ半導体レーザ 2:アレイ分布屈折率レンズ 3:非球面レンズ 4:固体レーザ素子 5:アウトプットミラー 6:固体レーザ出力光 7:半導体レーザ活性層ストライプ 8:アレイ半導体レーザスタック 9:アレイ分布屈折率レンズスタック
Claims (2)
- 【請求項１】アレイ半導体レーザ光を集光し、固体レー
ザ素子を光励起するアレイ半導体レーザ励起固体レーザ
装置において、分布屈折率レンズをアレイ半導体レーザ
の各ストライプに対応して並べ、アレイ半導体レーザ出
力を集光して平行化するレンズアレイと、平行化された
各ストライプ光を一括して集光して一箇所に重ね合わ
せ、固体レーザ素子を端面励起するためのフォーカシン
グレンズとして用いる非球面レンズとから成る光結合器
を備えたことを特徴とするアレイ半導体レーザ励起固体
レーザ装置。 - 【請求項２】請求項（１）に記載のアレイ半導体レーザ
励起固体レーザ装置において、アレイ半導体レーザ部を
アレイ半導体レーザを厚さ方向に複数個重ねたアレイ半
導体レーザスタックとし、それに応じてアレイ分布屈折
率レンズ部を同じ数だけ同じ段間隔でアレイ分布屈折率
レンズを重ねたアレイ分布屈折率レンズスタックで置き
換えたことを特徴とするアレイ半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190499A JPH07112084B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | アレイ半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190499A JPH07112084B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | アレイ半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0478179A JPH0478179A (ja) | 1992-03-12 |
| JPH07112084B2 true JPH07112084B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=16259113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2190499A Expired - Fee Related JPH07112084B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | アレイ半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07112084B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100353256C (zh) * | 2003-04-18 | 2007-12-05 | 日本胜利株式会社 | 光源装置和使用该光源装置的投射型显示装置 |
| US11271371B2 (en) | 2020-01-02 | 2022-03-08 | Lextar Electronics Corporation | Light emitting device and light emitting module |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2087381C (en) * | 1992-01-18 | 1997-03-25 | Okie Tani | Magazine rack and positional adjustment system therefor |
| US5513201A (en) * | 1993-04-30 | 1996-04-30 | Nippon Steel Corporation | Optical path rotating device used with linear array laser diode and laser apparatus applied therewith |
| JP3081094B2 (ja) * | 1993-10-15 | 2000-08-28 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| KR20000014317A (ko) * | 1998-08-19 | 2000-03-06 | 구자홍 | 고출력 반도체 레이저 다이오드-어레이 구조 |
| JP4927051B2 (ja) * | 1998-11-12 | 2012-05-09 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ光出力装置および固体レーザロッド励起モジュール |
| US7046711B2 (en) * | 1999-06-11 | 2006-05-16 | High Q Laser Production Gmbh | High power and high gain saturation diode pumped laser means and diode array pumping device |
| JP2004046146A (ja) * | 2002-05-23 | 2004-02-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | 露光ヘッド |
| JP4391136B2 (ja) * | 2003-06-05 | 2009-12-24 | 株式会社目白ゲノッセン | 露光用照明装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5621125A (en) * | 1979-07-30 | 1981-02-27 | Fujitsu Ltd | Photomask |
| US4901330A (en) * | 1988-07-20 | 1990-02-13 | Amoco Corporation | Optically pumped laser |
| JPH02185082A (ja) * | 1989-01-12 | 1990-07-19 | Asahi Glass Co Ltd | レーザダイオート励起固体レーザ |
-
1990
- 1990-07-20 JP JP2190499A patent/JPH07112084B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100353256C (zh) * | 2003-04-18 | 2007-12-05 | 日本胜利株式会社 | 光源装置和使用该光源装置的投射型显示装置 |
| US11271371B2 (en) | 2020-01-02 | 2022-03-08 | Lextar Electronics Corporation | Light emitting device and light emitting module |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0478179A (ja) | 1992-03-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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