DE69527830T2

DE69527830T2 - Wellenlängenstabilisierter Lichtquelle

Info

Publication number: DE69527830T2
Application number: DE69527830T
Authority: DE
Inventors: Kiyofumi Muro; Shiro Shichijyo
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 1994-11-14
Filing date: 1995-11-13
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2015-11-14
Also published as: EP0712183A2; CA2162811A1; CA2162811C; US5809048A; DE69527830D1; EP0712183B1; EP0712183A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend einen Halbleiterlaser zur Anregung und einen optischen Resonator, umfassend einen Feststofflaser und ein nicht lineares optisches Element, die vorzugsweise in Geräten mit optischen Scheiben, für optische Kommunikationsvorrichtungen und für verschiedene Messungen verwendet wird.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Bisher war eine Lichtquelle mit kurzer Wellenlänge erforderlich zur Verstärkung der Aufzeichnungs- und Reproduktionsdichte auf dem Gebiet von optischen Scheiben, Bildverarbeitung u. a. und z. B. wird durch Anwendung eines Halbleiterlasers als Anregungslichtquelle kurzwelliges Licht, wie grünes Licht oder blaues Licht, durch sehr wirksame Wellenlängenkonversion erhalten. Zur stabilen Informationsaufzeichnung und "wiedergäbe ist es erforderlich, daß die Intensitätsverteilung des austretenden (Output-) Lichts ein Gaußsches Profil hat, das austretende Licht nahezu bis zu der Brechungsgrenze kondensiert werden und stabile Outputs erhalten werden kann.
Z. B. kann, um eine kurzwellige Lichtquelle zur Erzeugung von Output-Licht zu erhalten, z. B. von einigen mW oder mehr, ein Verfahren zur Erzeugung von zweiten harmonischen Wellen oder Summenfrequenzwellen durch Einbringen des Laserlichts von dem Halbleiterlaser in das Wellenlängen umwandelnde Element, oder ein interner Resonatortyp, umfassend einen Halbleiterlaser zur Anregung und einen optischen Resonator, der im Inneren ein laseraktives Medium und ein nicht lineares optisches Element enthält, als geeignet angesehen werden. Insbesondere sind, wenn der Halbleiterlaser als Lichtquelle zum Anregen für einen zweiten harmonischen Generator (SHG) Laser vom internen Resonatortyp angewandt wird, die Stabilisierung der Wellenlänge und des Outputs sowie die Verstärkung der Effizienz der Umwandlung der Wellenlänge wichtig.
Fig. 25 ist ein schematisches Strukturdiagramm, das eine kurzwellige Lichtquelle von einem üblichen internen Resonatortyp zeigt. Das von einem Halbleiterlaser 1 ausgestrahlte Licht wird durch die Kollimatorlinse 2 in einen parallelen Strahl umgewandelt und durch eine Kondensatorlinse 3 auf ein Lasermedium 4, bestehend aus Nd:YVO&sub4; und anderem kondensiert. Auf der Oberfläche der Einfallsseite 4a des Lasermediums 4, ist eine Beschichtung aufgebracht, die so anti-reflektierend (AR) ist, daß eine Wellenlänge von 809 nm des Halbleiterlasers 1 austritt und eine hohe Reflexionsfähigkeit (HR) für eine Oszillations-Wellenlänge von 1064 nm des Lasermediums 4 hat. Ein Austrittsspiegel 6 mit einer HR-Beschichtung für eine Oszillations-Wellenlänge von 1064 nm und ein optischer Resonator 7 für die Grundwellenlänge von 1064 nm ist zusammengesetzt aus dem Austrittsspiegel 6 und der Endfläche 4a des Lasermediums 4. Im Inneren des optischen Resonators 7 ist ein nicht lineares optisches Kristall, wie KTP, angeordnet und die zweite harmonische Welle, deren Wellenlänge hier umgewandelt worden ist, wird von dem Austrittsspiegel 6 ausgestrahlt.
Bisher wurde als Anregungslichtquelle Art ein SHG Feststofflaser, ein Halbleiterlaser mit mehrfachem Längs- bzw. Longitudinalmodus angewandt. Der Halbleiterlaser mit mehrfachem Längsmodus hat nicht nur einen hohen Output, sondern hat auch einen weiten Bereich an Oszillations-Wellenlängen für die Breite des Absorptionsspektrums eines Lasermediums. Außerdem verändert sich durch die Temperaturveränderungen des Halbleiterlasers selbst oder durch Phasenänderungen des zurückgeworfenen Lichts die Spitzenstellung der Veränderungen des Längsmodus im Laufe der Zeit, und dadurch variiert die Stärke der Lichtabsorption in dem Lasermedium, was ein Grund dafür sein kann, daß eine Instabilität der Oszillations-Wellenlänge oder des Outputs des Lasermediums induziert wird.
Fig. 26 ist eine grafische Darstellung, die die Veränderungen des Spektrums im Falle einer leichten Veränderung des Abstandes von dem Halbleiterlaser zu der Stellung der Erzeugung des zurückgeworfenen Lichts zeigt. Die obere Kurve bezieht sich auf den Zustand vor der Verschiebung und die untere Kurve auf denjenigen nach der Verschiebung. Wie aus den beiden Kurven hervorgeht, werden viele Oszillationsspektren beobachtet, da die Oszillation in einem Mehrfachmodus stattfindet und das Oszillationsspektrum sich deutlich verändert, wenn die Stellung der Erzeugung des zurückgeworfenen Lichts leicht verändert wird. Daneben verändert sich das Oszillationsspektrum periodisch, wenn sich der Abstand um jeweils λ/2 (λ ist die Wellenlänge) verändert. Wenn z. B. ein YAG-Kristall als Lasermedium verwendet wird, ist die Veränderung des Spektrums mehr als 10 Å in der Breite des Absorptionsspektrums des YAG und als Ergebnis schwankt der Output des Feststofflasers deutlich.
In jüngster Zeit wurden Halbleiterlaser mit hohem Output und einem einzigen Längsmodus erreicht. Die Anwendung derartiger Halbleiterlaser als Anregungslichtquelle für einen Feststofflaser hat den Vorteil, daß die Absorptionseffizienz und Umwandlungseffizienz des Feststofflasers zunehmen, weil die Breite des Oszillationsspek- trums des Halbleiterlasers extrem eng ist, verglichen mit der Breite des Absorptionsspektrums des Feststofflasers.
In Fig. 25 hat jedoch die AR-Beschichtung, die auf die Endseite 4a des Lasermediums 4, wie Nd:YVO&sub4; oder ähnliches, aufgebracht ist, eine Durchlässigkeit von nur etwa T = 93% der Wellenlänge des Halbleiterlasers 1 und es wird zu dem Halbleiterlaser 1 zurückstarahlendes Licht gebildet, das den Oszillationsmodus des Halbleiterlasers 1 stören kann. Insbesondere wird, wenn ein Halbleiterlaser mit einem einzigen Längsmodus als Halbleiterlaser 1 angewandt wird, wenn Licht auf den Halbleiterlaser 1 zurückgeworfen wird, ein großer Sprung oder eine Vervielfachung des Längsmodus verursacht, und es wird eine größere Schwankung des Outputs hervorgerufen, verglichen mit der Anwendung eines Halbleiterlasers mit einem Mehrfachmodus.
Als Gegenmaßnahme gegen derartige Probleme wird zur Stabilisierung der Wellenlänge eines Halbleiterlasers mit einem einzigen Längsmodus mit einer kurzwelligen SHG-Lichtquelle unter Anwendung eines Beugungsgitters als äußerer Spiegel berichtet (japanische nicht geprüfte Patentanmeldung JPA 6-75261 (1994)). Der Output des Halbleiterlasers mit einem einzigen Längsmodus beträgt zur Zeit jedoch nur etwa 100 mW und ist nicht ausreichend zur Anregung eines Feststofflasers mit hohem Output. Folglich können durch Anwendung eines Halbleiterlasers mit einem breiten Mehrfachmodus-Bereich, wenn ein Halbleiterlaser mit einem Mehrfachmodus stabil in einem einzigen Längsmodus oszillieren kann, ein hoher Output und Stabilität der Wellenlängen erreicht werden, selbst im Falle daß der Halbleiterlaser mit Mehrfachmodus verwendet wird.
Fig. 27 ist ein schematisches Strukturdiagramm, das ein anderes Beispiel für eine übliche kurzwellige Lichtquelle zeigt. Das von einem Halbleiterlaser 1 ausgestrahlte Licht wird durch die Kollimatorlinse 2 in einen parallel gerichteten Strahl umgewandelt, geht durch einen Isolator 8 und wird durch eine Kondensatorlinse 3 in ein nicht lineares optisches Kristall 5, wie KTP, geführt, wo die Wellenlänge umgewandelt und eine zweite harmonische Welle ausgestrahlt wird.
Üblicherweise wird ein Anti-Reflexions (AR)-Beschichtung für eine Grundwelle auf die Oberflächen 5a, 5b des nicht linearen optischen Kristalls 5 aufgebracht, aber das führt zu nur 0,1% oder weniger zurückgeworfenem Licht, und in dem Halbleiterlaser 1 tritt ein Modussprung auf, Maßnahmen gegen das zurückgeworfenen Licht können umfassen: 1) Anwendung eines Isolators 8 zum Ausschalten von allem außer speziellem polarisiertem Licht, 2) Verstärkung der Wirksamkeit der AR-Beschichtung auf der Seite des einfallenden Lichts eines nicht linearen optischen Kristalls 5 und 3) Reflexion nach außerhalb der Achse durch Neigen des nicht linearen optischen Kristalls 5.
1) Da der Isolator 8 jedoch teuer und groß ist, ist eine Verkleinerung der gesamten Lichtquelle schwierig. Darüber hinaus ist der Isolator 8 nicht praktisch, da die Verschiebung der Wellenlänge aufgrund der Temperaturänderung des Halbleiterlasers 1 selbst nicht vermieden werden kann. 2) Eine Verstärkung der Wirksamkeit der AR- Beschichtung ist schwierig, im Hinblick auf die derzeitige Beschichtungs-Technologie. 3) Es kann erwartet werden, daß es in einem gewissen Maße als Methode zum Ausschalten des zurückgeworfenen Lichtes wirksam ist, den Isolator 8 anzuwenden und das nicht lineare optische Kristall 5 schief anzuordnen. Wenn jedoch der Strom es Halbleiterlasers 1 in Pulsen moduliert und direkt moduliert wird, ist die Oszillations- Wellenlänge nicht stabil und eine Schwankung der Oszillations-Wellenlänge wird bei jedem Puls beobachtet. Speziell im Falle der Umwandlung der Wellenlänge führt eine solche Schwankung der Oszillations-Wellenlänge zu einem Rauschen der SHG- Intensität. Folglich ist es bei der praktischen Anwendung erforderlich, mit hoher Geschwindigkeit unter Anwendung eines externen Modulators zu modulieren, während der Halbleiterlaser kontinuierlich oszilliert und CW-Licht (mit kontinuierlicher Wellenlänge) zu erzeugt, was zu einer Zunahme der Größe und der Kosten der Lichtquelle führt.
Auf dem Gebiet der optischen Kommunikation ist es erforderlich, daß der Halbleiterlaser immer stabil in einer einzigen Wellenlänge und einem einzigen Längsmodus oszilliert, ungeachtet Veränderungen der Umgebungstemperatur. Außerdem ist zur Anwendung bei Kommunikationen mit mehreren Wellenlängen o.ä. ein Laser mit variablen Wellenlängen erforderlich, der in der Lage ist, die Oszillations-Wellenlänge zu verändern.
Fig. 28A ist ein schematisches Strukturdiagramm, das ein Beispiel für eine Lichtquelle mit variabler Wellenlänge zeigt, bei der ein Halbleiterlaser vom Typ eines externen Resonators angewandt wird, und Fig. 28B ist eine teilweise perspektivische Ansicht. Das von einem Halbleiterlaser 1 ausgestrahlte Licht wird durch die Kollimatorlinse 2 zu einem parallelen Strahl geformt, und geht durch eine Phasenverschiebungs- Vorrichtung 9 unter Anwendung eines Flüssigkristalls hindurch, dringt durch ein Doppelbrechungsfilter 10, bestehend aus einem doppelbrechenden Element, wie LiNbO&sub3;, und einer Aufspaltvorrichtung für polarisiertes Licht, und wird von einem Autrittsspiegel 6, der den externen Resonator darstellt, ausgestrahlt. Es wird berichtet, daß durch Einstellen der an ein Flüssigkristall 9 angelegten Spannung die Wellenlänge kontinuierlich mit einer Einzelmodus-Oszillation abgetastet werden kann (J. R. Andrews, Optic Letters, 16, 732,1991).
Vom Gesichtspunkt des Outputs oder der Stabilität der Wellenlänge ist es realistisch, einen Halbleiterlaser mit einer hohen Energieausbeute mit einem Mehrfach- Längsmodus als Halbleiterlaser zur Anregung eines Feststofflasers anzuwenden, aber das Oszillationsspektrum verändert sich deutlich aufgrund der Wirkung von zurückgestrahltem Licht, und damit wird die Anregungseffizienz für den Feststofflaser verringert oder es treten Schwankungen der Effizienz im Laufe der Zeit auf.
Wie bei Vorrichtungen zur Umwandlung der Wellenlänge unter Anwendung einer LD, wie einer Einzelddurchgangs-SHG-Vorrichtung, ist die Stabilität der Wellenlänge des Halbleiterlasers ziemlich wichtig für die Stabilität der Output-Stärke. Da die Wellenlangentoleranz des nicht linearen Kristalls (typischerweise 1-3 Å) enger ist als der Längsmodus-Sprungbereich von LD (typischerweise -10 Å), zerstört die Veränderung der Wellenlänge die Umwandlungseffizienz des nicht linearen Kristalls in kritischer Weise.
Wie für LD-gepumpte Feststofflaser, wie Grundwellenlaser, Hohlraum-SHG, Summenfrequenz-Laser und Differnz-Frequenz-Laser verändert das Springen des Modus von Pump-LD die Stärke der Absorption, was Veränderungen der fundamentalen umlaufenden Energie hervorruft, was zu einer Schwankung der fundamentalen oder SHG- oder Summen- oder Differenz-Frequenz-Energieausbeute führt.
So ist die Stabilisierung der Wellenlänge von LD wesentlich für die Stabilisierung de Outputs von Wellenlängen-Umwandlungs-Vorrichtungen.
Beispiele für bekannte Laser finden sich in Applied Physics Letters, Bd. 63, Nr. 3, 19.07.1993, S. 299-301, XP000382577 Kitaoka, Y., et al.: "Stable and Efficient Green Light Generation by Intracavity Frequency Doublingof Nd:YVO&sub4; Lasers" und WO 90/04867.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein erstes Ziel der Erfindung, eine wellenlängenstabilisierte Lichtquelle zur Verfügung zu stellen mit einem Halbleiterlaser mit einem Mehrfach- Längsmodus, der über mehr als das Absorptionsspektrum eines Feststofflasers ausgedehnt ist, die in der Lage ist, in einem einzigen Längsmodus zu oszillieren, während der hohe Output, die geringe Größe, die überlegene Wirksamkeit und die ausgezeichnete Stabilität der Wellenlänge erhalten bleiben.
Die Erfindung liefert eine wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend:
einer Halbleiterlaser zum Oszillieren von Laserlicht;
ein Wellenlängen selektierendes Element mit einem solchen Durchlaßbereich (Bandpaß), daß die (spezifische) Durchlässigkeit für Licht spezieller Wellenlänge erhöht ist;
eine Reflexionsvorrichtung zum Aufbringen eines optischen Feedbacks (Rückstrahlung) auf den Halbleiterlaser durch das Wellenlängen selektierende Element und
ein Wellenlängen umwandelndes Element zum Umwandeln der Wellenlänge des Laserlichts, das nacheinander von dem Halbleiterlaser aus durch das Wellenlängen selektierende Element und die Reflexionsvorrichtung hindurchgeht,
wodurch die Oszillations-Wellenlänge des Halbleiterlasers innerhalb einer Wellenlängentoleranz des Wellenlängen umwandelnden Elements stabilisiert wird
Gemäß der Erfindung oszilliert der Halbleiterlaser durch Anwenden eines optischen Feedbacks auf den Halbleiterlaser das Wellenlängen selektierende Element mit einer speziellen Wellenlänge, die durch öas Wellenlängen selektierende Element angegeben wird, und folglich wird Laserlicht mit einem einzigen Längsmodus erhalten. Daher wird durch Stabilisieren der Oszillations-Wellenlänge des Halbleiterlasers innerhalb der Wellenlängentoleranz des Wellenlängen umwandelnden Elements das Output-Licht der zweiten harmonischen Welle oder Summen- oder Differenzfrequenz stabilisiert. Gelegentlich umfaßt die oben und unten erwähnte Reflexionsvorrichtung Gesamt- Reflexionsvorrichtungen, die 100% des einfallenden Lichts reflektieren und Teil- Reflexionsvorrichtungen, die teilweise 0 bis 100% des einfallenden Lichts reflektieren.
Die Erfindung liefert auch eine Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend
einer Halbleiterlaser zum Oszillieren von Anregungslicht,
ein Wellenlängen selektierendes Element mit einem solchen Durchlaßbereich, daß die Durchlässigkeit für Licht spezieller Wellenlänge erhöht ist;
eine Reflexionsvorrichtung zum Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den Halbleiterlaser durch das Wellenlängen selektierende Element und
einer optischen Resonator, der ein Lasermedium enthält, das durch das Anregungslicht angeregt wird, und ein nicht lineares optisches Element zur Umwandlung der Wellenlänge,
wobei die Oszillatons-Wellenlänge des Halbleiterlasers innerhalb des Absorptionsspektrums des Lasermediums stabilisiert ist.
Gemäß der Erfindung oszilliert der Halbleiterlaser durch Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den Halbleiterlaser durch das Wellenlängen selektierende Element mit einer bestimmten Wellenlänge, die bestimmt wird durch das Wellenlängen selektierende Element, und dadurch wird ein Laserlicht mit einem einzigen Längsmodus erhalten. Daher wird durch Stabilisieren der Oszillations-Wellenlänge des Halbleiterlasers innerhalb des Absorptionsspektrums des Lasermediums die Oszillation des Lasers durch das Lasermedium stabilisiert und das von dem nicht linearen optischen Element erzeugte kurzwellige Licht wird ebenfalls stabilisiert.
Die Erfindung liefert auch eine wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend
einer ersten Halbleiterlaser zum Oszillieren von Anregungslicht,
einer zweiten Halbleiterlaser zum Oszillieren von Mischlicht,
ein Wellenlängen selektierendes Element mit einem solchen Durchlaßbereich, daß die spezifische Durchlässigkeit für Licht spezieller Wellenlänge erhöht ist;
einer optischen Resonator, enthaltend ein Lasermedium, das durch Anregungslicht angeregt wird, und ein nicht lineares optisches Element zum Umwandeln der Wellenlänge, und
eine Reflexionsvorrichtung zum Aufbringen des optischen Feedbacks auf den ersten und zweiten Halbleiterlaser durch das Wellenlängen selektierende Element.
Gemäß der Erfindung oszillieren der erste und zweite Halbleiterlaser durch Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den ersten und zweiten Halbleiterlaser durch das Wellenlängen selektierende Element mit einer bestimmten Wellenlänge, die bestimmt wird durch das Wellenlängen selektierende Element, und dadurch werden zwei Laserlichter mit jeweils einem einzigen Längsmodus erhalten, die sich in den Wellenlängen unterscheiden. Daher wird durch Stabilisieren der Oszillations-Wellenlängen des ersten und zweiten Halbleiterlasers auch das nicht lineare Licht, wie Summenfrequenz- Licht, das von dem nicht linearen optischen Element erzeugt wird, ebenfalls stabilisiert.
Die Erfindung liefert auch eine wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend
einer Halbleiterlaser zum Oszillieren von Anregungslicht,
ein Lasermedium zum Emittieren von Grundwellen-Laserlicht, nachdem es durch Licht einer vorbestimmten Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereichs des Anregungslichts angeregt wird,
einer optischen Resonator, enthaltend das Lasermedium,
ein Wellenlängen selektierendes Element, bestehend aus Polarisationsmittel und einem Doppelbrechungs-Element, wobei das Wellenlängen selektierende Element in erster Linie das Licht der vorbestimmten Wellenlänge des Anregungslichts hindurch läßt, und
ein Reflexionsmittel zum Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den Halbleiterlaser über das Wellenlängen selektierende Element.
Gemäß der Erfindung kann Anregungslicht mit einem einzigen Längsmodus erhalten werden, da der Halbleiterlaser mit einer speziellen Wellenlänge oszilliert, die durch das Wellenlängen selektierende Element bestimmt wird durch Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den Halbleiterlaser durch das Wellenlängen selektierende Element. Folglich wird die Wellenlänge des Grundwellen-Laserlichts, das in dem Lasermedium erzeugt wird, stabilisiert.
Die Erfindung liefert eine wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend
einer Halbleiterlaser zum Oszillieren von Laserlicht,
ein nicht lineares optisches Element zum Umwandeln eines Laserlichts einer vorbestimmten Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereichs des Laserlichts und Emittieren von kurzwelligem Laserlicht,
ein Wellenlängen selektierendes Element, bestehend aus Polarisationsmittel und einem Doppelbrechungs-Element, wobei das Wellenlängen selektierende Element in erster Linie das Licht der vorbestimmten Wellenlänge des Laserlichts hindurchläßt;
ein Reflexionsmittel zum Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den Halbleiterlaser durch das Wellenlängen selektierende Element.
Gemäß der Erfindung kann Laserlicht mit einem einzigen Längsmodus erhalten werden, da der Halbleiterlaser mit einer speziellen Wellenlänge oszilliert, die durch das Wellenlängen selektierende Element bestimmt wird, durch Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den Halbleiterlaser durch das Wellenlängen selektierende Element. Folglich wird die Wellenlänge des kurzelligen Laserlichts, das in dem nicht linearen Element erzeugt wird, stabilisiert.
Die Erfindung liefert eine wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend
einer Halbleiterlaser zum Oszillieren von Anregungslicht,
ein Lasermedium zum Emittieren von Grundwellen-Laserlicht, das durch Licht einer vorbestimmten Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereichs des Anregungslichts angeregt wird,
ein nicht lineares optisches Element zum Umwandeln des Grundwellen- Laserlichts und Emittieren von kurzwelligem Laserlicht,
einer optischen Resonator, umfassend das Lasermedium und das nicht lineares optische Element,
ein Wellenlängen selektierendes Element, bestehend aus Polarisationsmittel und einem Doppelbrechungs-Element, wobei das Wellenlängen selektierende Element in erster Linie das Licht der ersten vorbestimmten Wellenlänge des Laserlichts hindurchläßt,
ein Reflexionsmittel zum Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den Halbleiterlasier über das erste Wellenlängen selektierende Element.
Gemäß der Erfindung kann Laserlicht mit einem einzigen Längsmodus erhalten werden, da der Halbleiterlaser mit einer speziellen Wellenlänge oszilliert, die durch das Wellenlängen selektierende Element bestimmt wird, durch Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den Halbleiterlaser durch das Wellenlängen selektierende Element. Ferner werden sowohl die Wellenlänge des kurzwelligen Laserlichts, das in dem nichtlinearen Element erzeugt wird, als auch diejenige des Grundwellen-Laserlichts, das in dem Lasermedium erzeugt wird, stabilisiert.
Die Erfindung liefert auch eine wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend
einer ersten Halbleiterlaser zum Oszillieren von Anregungslicht,
einer zweiten Halbleiterlaser zum Oszillieren von Mischlicht,
ein Lasermedium zum Emittieren von Grundwellen-Laserlicht, wenn es durch Licht einer ersten vorbestimmten Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereichs des Anregungslichts angeregt wird,
ein nicht lineares optisches Element zum Emittieren von Laserlicht einer bestimmten Wellenlänge durch Mischen des Grundwellen-Laserlichts mit dem Mischlicht,
einer optischen Resonator, umfassend das Lasermedium und das nicht lineare optische Element,
ein Wellenlängen selektierendes Element, bestehend aus Polarisationsmittel und einem Doppelbrechungs-Element, wobei das erste Wellenlängen selektierende Element in erster Linie das Licht der vorbestimmten Wellenlänge des Anregungslichts hindurchläßt, und
Reflexionsmittel zum Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den ersten Halbleiterlaser durch das Wellenlängen selektierende Element.
Gemäß der Erfindung kann Anregungslicht mit einem einzigen Längsmodus erhalten werden, da der erste Halbleiterlaser mit einer speziellen Wellenlänge oszilliert, die durch das Wellenlängen selektierende Element bestimmt wird, durch Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den ersten Halbleiterlaser durch das Wellenlängen selektierende Element. Ferner wird die Wellenlänge des Grundwellen-Laserlichts, das in dem Lasermedium erzeugt worden ist, durch den ersten Halbleiterlaser angeregt. Folglich wird auch nicht lineares Laserlicht, wie Summenfrequenz-Licht und Differenzfrequenz-Licht das in dem nicht linearen optischen Element erzeugt wird, stabilisiert.
Die Erfindung liefert auch eine wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend
einer ersten Halbleiterlaser zum Oszillieren von Anregungslicht,
einer zweiten Halbleiterlaser zum Oszillieren von Mischlicht,
ein Lasermedium zum Emittieren von Grundwellen-Laserlicht, das durch Licht einer ersten vorbestimmten Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereichs des Anregungslichts angeregt wird,
ein nicht lineares optisches Element zum Emittieren von Laserlicht einer bestimmten Wellenlänge durch Mischen des Grundwellen-Laserlichts mit dem Mischlicht,
einer optischen Resonator, umfassend das Lasermedium und das nicht lineare optische Element,
ein Wellenlängen selektierendes Element, bestehend aus Polarisationsmittel und einem Doppelbrechungs-Element, wobei das Wellenlängen selektierende Element in erster Linie das Licht der vorbestimmten Wellenlänge des Anregungslichts hindurchläßt, und
Reflexionsmittel zum Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den zweiten Halbleiterlaser über das erste Wellenlängen selektierende Element.
Gemäß der Erfindung kann Mischlicht mit einem einzigen Längsmodus erhalten werden, da der zweite Halbleiterlaser mit einer speziellen Wellenlänge oszilliert, die durch das Wellenlängen selektierende Element bestimmt wird, durch Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den zweiten Halbleiterlaser durch das Wellenlängen selektierende Element. Folglich wird nicht lineares Laserlicht, wie Summenfrequenz-Licht und Differenzfrequenz-Licht, das in dem nicht linearen optischen Element erzeugt wird ebenfalls stabilisiert.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, daß eine Endseite des ersten Halbleiterlasers, von dem das Anregungslicht ausgeht, aneinanderstoßend mit einer Endseite eines, Lasermediums verbunden ist, auf das das Anregungslicht auftrifft. Durch einen solchen Aufbau, bei dem die Endseite, von der das Anregungslicht des ersten Halbleiterlasers ausgeht, aneinanderstoßend mit der Endseite des Lasermediums verbunden Ist, auf das das Anregungslicht auftrifft, wird der Abstrand zwischen den beiden Endseiten extrem klein. Z. B. beträgt, wenn eine Linse zum Kondensieren des Anregungslichts des Halbleiterlasers auf das Lasermedium zwischen die beiden Endseiten eingefügt wird, der Abstand zwischen den beiden Endseiten etwa 10 cm, während er im Falle der aufeinanderstoßenden Verbindung 100 um oder weniger beträgt. Je kleiner der Abstand ist, um so kleiner ist die Veränderung des Abstands aufgrund der thermischen Ausdehnung, die durch Temperaturveränderungen eines Tisches hervorgerufen wird, auf dem sich der Halbleiterlaser und das Lasermedium befinden. Als Ergebnis sind Phasenveränderungen zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Teil des von dem Halbleiterlaser ausgestrahlten Laserlichts von einer Oberfläche des Lasermediums reflektiert wird, und wieder auf den Halbleiterlaser zurückkehrt, zu vernachlässigen, selbst wenn sich die Umgebungstemperatur verändert hat. Folglich wird die Stabilität der Oszillations-Wellenlänge erhöht, um Intensitätsveränderungen des Grundwellen-Lasers in dem Resonator sehr gering zu machen. Da der Output des Summenfrequenz-Lasers dem Produkt aus der Grundwellen-Intensität in dem Resonator und der Intensität des Mischlichts proportional ist, wird die Stabilität des Outputs des Summenfrequenz-Lasers verbessert aufgrund der Stabilisierung der Intensität des Grundwellen-Lasers in dem Resonator.
Darüber hinaus werden, da die durch Grundwellen-Absorption eines nichtlinearen optischen Materials hervorgerufenen Temperaturänderungen, auf einem konstanten Weil bleiben und stabil sind, durch thermische Ausdehnung hervorgerufene Veränderungen der optischen Länge (= Länge · Brechungsindex) und Veränderungen des Brechungsindex ebenfalls klein. Folglich sind Veränderungen der optischen Länge des optischen Weges, den das von dem oszillierenden Halbleiterlaser ausgestrahlte Mischlicht durch das nicht lineare optische Material hindurchgeht, auf einer bestimmten Oberfläche reflektiert wird und wieder auf den Halbleiterlaser auftrifft, um Mischlicht zu oszillieren, verhältnismäßig klein und die Stabilität der Oszillations-Wellenlänge des Halbleiterlasers zum Oszillieren von Mischlicht wird erhöht, was dazu führt, daß der Output des Summenfrequenz-Lasers weiter stabilisiert wird, gemeinsam mit der Stabilität des oben erwähnten Grundwellen-Laserlichts.
Ferner führt das aufeinanderstoßende Verbinden des Halbleiterlasers für oszillierendes Anregungslicht mit dem Lasermedium zu einer Verringerung der Größe der Lichtquelle.
Die Erfindung liefert auch eine wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend
einer ersten Halbleiterlaser zum Oszillieren von Anregungslicht,
einer zweiten Halbleiterlaser zum Oszillieren von Mischlicht,
ein Lasermedium zum Emittieren von Grundwellen-Laserlicht, das durch Licht einer ersten vorbestimmten Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereichs des Anregungslichts angeregt wird,
ein nicht lineares optisches Element zum Emittieren von Laserlicht einer bestimmten Wellenlänge durch Mischen von Licht einer zweiten vorbestimmten Wellenlänge mit dem Wellenlängenbereich des Mischlichts und des Grundwellen-Laserlichts,
einer optischen Resonator, umfassend das Lasermedium und das nicht lineare optische Element,
ein erstes Wellenlängen selektierendes Element, bestehend aus Polarisationsmittel und e nem Doppelbrechungs-Element, wobei das erste Wellenlängen selektierende Element in erster Linie das Licht der ersten vorbestimmten Wellenlänge des Anregungslichts hindurchläßt,
ein erstes Reflexionsmittel zum Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den ersten Halbleiterlaser durch das erste Wellenlängen selektierende Element;
ein zweites Wellenlängen selektierendes Element, bestehend aus Polarisationsmittel und einem Doppelbrechungs-Element, wobei das zweite Wellenlängen selektierende Element in erster Linie das Licht der zweiten vorbestimmten Wellenlänge des Anregungslichts hindurchläßt, und
ein zweites Reflexionsmittel zum Aufbringen eines optischer Feedbacks auf den zweiten Halbleiterlaser über das zweite Wellenlängen selektierende Element.
Gemäß der Erfindung können Anregungslicht mit einem einzigen Längsmodus und Mischlicht mit einem einzigen Längsmodus erhalten werden, da der erste und zweite Halbleiterlaser mit jeweils speziellen Wellenlängen oszillieren, die durch das erste und zweite Wellenlängen selektierende Element bestimmt werden, durch Aufbringen eines optischen Feedbacks auf den ersten und zweiten Halbleiterlaser durch das erste und zweite Wellenlängen selektierende Element. Ferner wird die Wellenlänge des Grundwellen-Laserlichts, das in dem Lasermedium erzeugt worden ist, von dem ersten Halbleiterlaser angeregt. Folglich wird nicht lineares Laserlicht, wie Summenfrequenz- Licht und Differenzfrequenz-Licht das in dem nicht linearen optischen Element Umwandlungselement erzeugt wird, ebenfalls stabilisiert.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, daß die Polarisationsvorrichtung in dem Halbleiterlaser eingeschlossen ist, auf den das optische Feedback auftrifft. Dadurch kann allgemein eine Verringerung des Gewichts und der Größe der Vorrichtung erreicht werden.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, daß der Halbleiterlaser, auf den das optische Feedback auftrifft, eine Quantenquellen-Struktur aufweist.
Mit anderen Worten: Es macht den TM (transverse magnetic) Oszillationsmodus schwierig, daß ein kleiner Gewinn (geringe Verstärkung) der Polarisationskomponente (TM-Modus) in der senkrechten Richtung der aktiven Schicht in dem Halbleiterlaser mit einer Quantenquelle auftritt. Als Ergebnis dominiert nur das Auftreten von TE (transverse-electric) Oszillationsmodus und daher funktioniert der Halbleiterlaser entsprechend einem Polarisator in Richtung des TE-Modus.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, daß das Wellenlängen selektierende Element ein Doppelbrechungs-Filter nach Lyot ist, der ein Doppelbrechungs-Element und einen Polarisator umfaßt.
Das Wellenlängen selektierende Element ist nämlich ein Doppelbrechungs-Filter nach Lyot ist, der ein Doppelbrechungs-Element und einen Polarisator enthält, und dadurch kann leicht ein Filter mit einem steilen bzw. scharfen Durchlaßbereich erhalten werden.
Ferner ist, da die partielle Reflexionsvorrichtung eine reflektierende Oberflächen- Beschichtung ist, die auf der Oberfläche des optischen Elements gebildet ist, eine extra Vorrichtung wie ein partiell reflektierender Spiegel nicht erforderlich.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, daß das Wellenlängen selektierende Element ein Doppelbrechungs-Filter ist, dessen Doppelbrechungs-Element gegenüber der optischen Achse um einen Brewstar-Winkel geneigt ist.
Auch durch Anwendung eines Doppelbrechungs-Filters, bestehend aus einer Mehrzahl von Doppelbrechungs-Elementen, die sich in der Dicke unterscheiden und gegenüber der optischen Achse um einen Brewstar-Winkel geneigt sind, als Wellenlängen selektierendes Element, kann leicht ein Filter mit einem steilen Durchlaßbereich erhalten werden und das Abstimmen der Wellenlänge wird erleichtert. Ferner ist, da die partielle Reflexionsvorrichtung eine reflektierende Oberflächen-Beschichtung ist, die auf der Oberfläche des optischen Elements gebildet ist, eine extra Vorrichtung, wie den partiell reflektierender Spiegel, nicht erforderlich.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, daß das in dem Wellenlängen selektierenden Element verwendete Doppelbrechungs-Element ein Flüssigkristall ist.
Durch Anwendung eines Flüssigkristalls als Doppelbrechungs-Element, das in dem Wellenlängen selektierenden Element enthalten ist, wird nämlich die Steuerung der Doppelbrechungsrate durch eine angelegte Spannung vereinfacht sowie das Abstimmen der Wellenlänge erleichtert.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, daß das in dem Wellenlängen selektierenden Element verwendete Doppelbrechungs-Element ein Kristall ist bestehend aus nicht dotiertem YVC&sub4; oder KNbO&sub3;.
Durch Anwendung eines Kristalls, bestehend aus nicht dotiertem YVO&sub4; oder KNbO&sub3; als Doppelbrechungs-Element, das in dem Wellenlängen selektierenden Element enthalten ist, kann nämlich ein Filter mit sehr guter Wirksamkeit erhalten werden.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, daß das Lasermedium doppelbrechend ist und als Doppelbrechungs-Element des Wellenlängen selektierenden Elements angewandt wird.
Bei Anwendung eines doppelbrechenden Lasermediums als doppelbrechendes Element des Wellenlängen selektierenden Elements, kann das optische Element gemeinsam verwendet werden und die Größe kann insgesamt verringert werden.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, daß das nicht-lineare optische Element doppelbrechend ist und als Doppelbrechungs-Element des Wellenlängen selektierenden Elements angewandt wird.
Bei Anwendung eines doppelbrechenden nicht linearen optischen Elements als doppelbrechendes Element des Wellenlängen selektierenden Elements, kann das optische Element gemeinsam verwendet werden und die Größe kann insgesamt verringert werden.
Die Erfindung liefert eine wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend
einer Halbleiterlaser zum Oszillieren von Grund(wellen)licht,
ein Wellenlängen selektierendes Element mit einem solchen Durchlaßbereich, daß die Durchlässigkeit für Licht einer bestimmten Wellenlänge erhöht ist,
ein nicht lineares optisches Element zum Erzeugen von harmonischen Wellen durch Umwandeln der Wellenlänge einer Grundwelle, die durch das Wellenlängen selektierende Element hindurch gegangen ist, und
Grundwellen-Reflexionsmittel zum Reflektieren der Grundwelle, die durch das nicht lineare optische Element hindurch gegangen ist, und Aufbringen des optischen Feedbacks auf den Halbleiterlaser durch das Wellenlängen selektierende Element, und
Reflexionsmittel für die harmonische Welle zum Überlagern der harmonischen Wellen, die von dem nicht linearen Element erzeugt worden sind, in einer Richtung.
Ebenfalls nach der Erfindung oszilliert der Halbleiterlaser durch Auftreffen eines optischen Feedbacks auf den Halbleiterlaser durch das Wellenlängen selektierende Element mit einer speziellen Wellenlänge, die durch das Wellenlängen selektierende Element bestimmt wird, so daß Laserlicht eines einzigen Längsmodus erhalten wird. Darüber hinaus wird durch Überlagern der durch das nicht lineare optische Element erzeugten harmonischen Wellen in einer Richtung die optische Intensität der harmonischen Wellen zusätzlich erhöht, so daß die Effizienz der Umwandlung der harmonischen Wellen erhöht werden kann.
Das Prinzip der Erfindung wird unten beschrieben.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines doppelbrechenden Lyot-Filters zeigt. Dieser Doppelbrechungs-Filter ist aufgebaut durch Einsetzen eines doppelbrechenden Elements 22 zwischen zwei Polarisatoren 21 und 23 und die Polarisationsachsen 21a, 23a der Polarisatoren 21, 23 sind senkrecht über den optischen Achsen angeordnet und die Richtung der Hauptachse 22a des Doppelbrechungs- Elements 22 ist in einem Winkel von 45º gegenüber den Polarisationsachsen 21a, 23a geneigt was als Doppelbrechungs-Filter nach Lyot (Lyot und Oman) bekannt ist.
Bezüglich der Brechungsindizes des Doppelbrechungs-Elements 22 für normales Licht und extraordinäres Licht, als no bzw. ne bezeichnet, der Wellenlänge λ und der Dicke des Doppelbrechungs-Elements 22, als d bezeichnet, ist die Phasendifferenz Γ des normalen Lichts zu dem extraordinären Licht
Γ = (2π/λ)·(ne - no)·d
und die Durchlässigkeit T des gesamten Filters ist
J = (1/2)·cos²(Γ/2)
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel eines doppelbrechenden Lyot-Filters nach der Erfindung zeigt. Bei diesem Doppelbrechungs-Filter sind, um das Band der Filtercharakteristika einzuengen, N Doppelbrechungs-Elemente 22 mit einer Dicke, die sich nach und nach verdoppelt, d. h. d, 2d, 4d, 8d usw., angeordnet und in N Stufen in Serie über einem Polarisator 21 angeordnet, Zu diesem Zeitpunkt wird die Gesamt-Durchlässigkeit angegeben als
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein praktisches Beispiel für einen doppel brechenden Lyot-Filter zeigt. Dieser Doppelbrechungs-Filter ist aufgebaut durch Einsetzen eines Polarisators 24, wie einer polarisierenden Aufspaltvorrichtung für den (Licht)strahl, zwischen zwei Doppelbrechungs-Elemente 22 mit einer Dicke d1 von 1 mm und einer Dicke d2 von 2 mm, hergestellt aus nicht dotiertem VYO&sub4;-Kristall, und das aus den Halbleiterlaser 20 ausgestrahlte Licht geht durch den Doppelbrechungs- Filter hindurch und wird von einem äußeren Spiegel 25 reflektiert, geht erneut durch den Doppelbrechungs-Filter hindurch und wird als TE-Modus wieder auf den Halbleiterlaser 20 zurückgeführt und auf diese Weise wird ein optisches Feedback erreicht. Die Brechungsindizes des YVO&sub4;-Kristalls für normales Licht und für extraordinäres Licht mit einer Oszillations-Wellenlänge von 810 nm des Halbleiterlasers 20 sind no = 1,985 bzw. ne = 2,202,
Fig. 4 ist eine Grafik, die die Abhängigkeit der Menge an zu dem Halbleiterlaser 20 zurückgeführtem Licht von der Wellenlänge zeigt. Die ausgezogene Linie zeigt die Zwei-Wege-Durchlässigkeit des Doppelbrechungsfilters und die unterbrochene Linie zeigt die Gewinnkurve des Halbleiterlasers 20. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, tritt bei einer Wellenlänge von 808,6 nm und 814,2 nm ein steiler Durchlaßbereich mit einer Durchlässigkeit von etwa 1 auf. Daher ist unter Berücksichtigung der Gewinnkurve des Halbleiterlasers 20 eine Einzelmodus-Oszillation bei einer Wellenlänge von 808,6 nm zu erwarten.
Wenn ein Halbleiterlaser in einem Zustand mit hohem Output angewandt wird, durch Erhöhen des Injektionsstroms in den Halbleiterlaser kann die Oszillation sogar bei mehreren Wellenlängen in Intervallen einer Wellenlänge, abhängig von dem Zyklus des Durchlaßbereichs (Bandpaß-Zyklus) des Doppelbrechungs-Filters in anderen Stellungen neben dem Verstärkungszentrum durch eine Zunahme der Verstärkung erfolgen. In diesem Falle ist es erforderlich, den Bandpaß-Zyklus des Doppelbrechungs-Filters zu verlängern und so einzustellen, daß nur ein Peak des Bandpasses innerhalb der Verstärkungsbreite auftritt.
Fig. 4A und 4B zeigen den Unterschied der Bandpaß-Charakteristika in zwei Fällen, einem Fall, bei dem eine 1 mm dicke Platte aus nicht dotiertem YVO&sub4; und eine 2 mm dicke Platte aus nicht dotiertem YVO&sub4; kombiniert sind, und einen anderen Fall, bei dem eine 0,5 mm dicke Platte aus nicht dotiertem YVO&sub4; und eine 1 mm dicke Platte aus nicht dotiertem YVO&sub4; kombiniert sind. Wenn der Halbleiterlaser mit einem wesentlich höheren Strom angetrieben wird als ein Ozillations-Grenzwert, ist es möglich, daß bei der Kombination der 1 mm dicken Platte mit der 2 mm dicken Platte (Fig. 4A) Oszillation bei einer Wellenlänge eintritt, wie den Peaks P1 und P3, neben dem Peak 2 des Vertärkungszentrums. Wie in Fig. 4B gezeigt, wird, wenn die Dicke der Platten verringert wird (z. B. 0,5 mm bzw. 1,0 mm) der Bandpaß-Zyklus verlängert, was die Oszillation nur an dem Peak des Verstärkungszentrums möglich macht.
Fig. 5 und 6 sind Grafiken, die den Mechanismus der Wellenlängen-Stabilisierung eines Halbleiterlasers mit einem optischen Feedback erläutern. Zunächst ist in Fig. 5 bei ehern üblichen Halbleiterlaser die Abhängigkeit der optischen Abschwächung (Verlust) von der Wellenlänge gering und es wird angenommen, daß es ein nahezu konstanter Wert ist. Durch Erhöhen des Injektionsstroms in den Halbleiterlaser nehmen der Träger und die Verstärkung (Gewinn) zu und die Osziliation des Lasers beginnt in einem Wellenlängenbereich, in dem die Gewinnkurve die Verlustkurve übersteigt. In diesem Wellenlängenbereich kann eine Mehrzahl von Oszillations-Kurven bei jedem Längsmodus-Intervall auftreten, bestimmt durch die Länge des Resonators.
In Fig. 6 ist es, wenn nur das Licht eines speziellen Wellenlängenbereichs selektiv durch den Doppelbrechungs-Filter zurückgeführt wird, das gleiche, wie wenn die Reflektionsfähigkeit des Resonator-Spiegels gerade bei einer speziellen Wellenlänge erhöht wird, so daß der Verlust bei dieser speziellen Wellenlänge abrupt abnimmt. Daher übersteigt nur bei einer speziellen Wellenlänge die Gewinnkurve die Verlustkurve, so daß eine Einzelmodus-Oszillation oder Mehrfachmodus-Oszillation von mehreren Oszillationskurven realisiert werden kann.
Um solche Filtercharakteristika tatsächlich zu realisieren, sind die folgenden zwei Punkte wichtig. Es ist zunächst wichtig, die Stellungen der Peaks der Filtercharakteristika in jedem Zustand abzustimmen. Zu diesem Zweck muß wenn die Dicke des Doppelbrechungs-Elements in dem ersten Zustand als d bezeichnet wird, die Dicke des Doppel brechungs-Elements in dem zweiten Zustand genau auf 2d in der Ordnung der Wellenlängen eingestellt werden.
Fig. 7 ist eine Grafik, die die Wirkungen des Dicke-Fehlers jedes Doppelbrechungs-Elements 22 zeigt. Bei dieser Grafik zeigt, angenommen, daß nicht dotiertes YVO&sub4; als Doppelbrechungs-Element 22 in Fig. 3 verwendet wird, die ausgezogenen Kurve die Filtercharakteristika bei idealer Dicke mit einer Dicke des ersten Elements von 1 mm und des zweiten Elements von 2 mm und die Kurve mit einfacher Unterbrechung zeigt die Filtercharakteristika bei einer Dicke von 1 mm mehr als die ideale Dicke. Die unterbrochene Kurve gibt die Gewinnkurve für den Halbleiterlaser an. Wie aus der Grafik bekannt ist, werden, wenn die Dicke des zweiten Elements um etwa 1 um von 2d abweicht, die Filtercharakterisitika deutlich verschlechtert. Das ist der Fall weil die Peak- Wellenlänge der Filterkurve der ersten Stufe und die Peakstellung der zweiten Kurve voneinander abweichen. Daher ist es, um ein ideales Filtercharakteristikum zu erreichen, erforderlich, die Dicke des Doppelbrechungs-Elements 22 mit hoher Präzision einzustellen. Tatsächlich ist jedoch ein Polieren mit so hoher Genauigkeit schwierig und es ist eine Form von Abstimmungsmechanismus erforderlich.
Als ein derartiger Abstimmungsmechanismus sind eine Winkel- Abstimmungsmethode, bei der der Einfallswinkel durch Neigen des Doppelbrechungs- Elements 22 variiert wird, und eine Temperatur-Abstimmungsmethode, bei der die Temperatur des Doppelbrechungs-Elements 22 variiert wird, bekannt.
Bei der Aufstellung von Koordinaten, wie in Fig. 8 gezeigt, wobei die optische Achse auf der z-Achse (= a-Achse) angeordnet ist, und der Einfallswinkel des Lichts in der x-y-Ebene als θ bezeichnet wird, und der Winkel von der x-Achse (feste Achse) entlang der Polarisationsrichtung als φ bezeichnet wird, wird die Phasendifferenz wie folgt ausgedrückt.
Fig. 9 ist eine Grafik, die die Ergebnisse der Berechnung der Filtercharakteristika der ersten Stufe zeigt, wenn das Doppelbrechungs-Element 22 mit einer Dicke von 2 mm bestehend aus YVO&sub4;-Kristall, gegenüber der a-Achse geneigt ist. In Fig. 9 kann nahezu ein Zyklus durch Neigen um etwa 5º von dem senkrechten Einfallswinkel von θ = 0º verschoben werden und es hat sich gezeigt, daß das praktisch ausreichend ist.
Wenn die Achse der Lichtausbreitung mit der Hauptachse (im Falle des senkrechten Einfalls θ = 0º) zusammenfällt, wenn sie um die z-Achse gedreht wird, wird die Peak-Wellenform der Durchlässigkeits-Kurve des Filters nicht verschoben. Beim Eintritt durch leichtes Neigen des Kristalls (θ ≠ 0º) kann die Peak-Wellenlänge durch Drehen des Kristalls um die z-Achse verschoben werden.
Ein zweiter wichtiger Punkt ist die Auflösung wenn in einem engen Wellenlängenbereich gefiltert wird und um eine hohe Auflösung zu erhalten muß der einfallende Strahl zu einem parallelen Strahl geformt werden. Wie aus Fig. 9 hervorgeht, muß, um eine Auflösung von 1 Å zu erhalten, die Breite des Einfallswinkels innerhalb von etwa 1º gehalten werden.
Als derartiger Doppelbrechungs-Filter, der gegenüber einer Variation des Einfallswinkels nicht empfindlich ist, ist auch eine Konfiguration bekannt, wie sie in Fig. 10B gezeigt ist ("Optical Wave in Layered Media", P. Yeh Jhon & Willey 1988). In Fig. 10A ist ein Doppelbrechungs-Element 22 zwischen zwei Polarisatoren 21 angeordnet, was die gleiche Konfiguration ist wie in Fig. 1. In Fig. 10B werden anstelle von einem Doppelbrechungs-Element 22 mit einer Kristralldicke d, zwei Doppelbrechungs-Elemente 22a, 22b, bestehend aus einem Kristall mit der Dicke d/2 angewandt und die Achsen des kleinen Hauptbrechungsindex (feste Achsen) der Doppelbrechungs-Elemente 22a, 22b sind orthogonal angeordnet und eine λ/2 Platte (Halbwellenlängen-Platte) 26 ist zwischen den beiden Doppelbrechungs-Elementen 22a, 22b angeordnet und im Prinzip ist vorgesehen, die Abweichung des Winkels durch Auftrennen eines Doppelbrechungs- Elements 22 in zwei und Verändern der Polarisation auszuschalten.
Bei diesem Aufbau wird der Zusammenhang zwischen der Auflösung der Wellenlänge Δ λ1/2 und der Abweichung des Winkels θ des Strahls wie folgt ausgedrückt
Hierbei erhält man unter der Annahme, daß λ = 8100 Å, Δ λ1/2 = 0,5 Å, no = 1,985 und ne = 2,202 ist, θ = 4º und es wird eine hohe Auflösung bei einem verhältnismäßig hohen Divergenzwinkel erzielt.
Fig. 11 ist ein Strukturdiagramm, das ein anderes Beispiel für einen Doppelbrechungs-Filter zeigt. Als Grundkonstruktion eines Lyot-Filters sind ein Polarisator und ein Doppelbrechungs-Element erforderlich, aber wie in Fig. 11 gezeigt, kann der Polarisator weggelassen werden, wenn das Doppelbrechungs-Element in einem Brewster Neigungswinkel angewandt wird.
Allgemein wird, wenn der Brechungsindex des Materials als n bezeichnet wird und der Einfallswinkel als θi, für Licht, das mit einem Einfallswinkel von tan θi = n einlallt, die polarisierte Komponente (S-polarisiertes Licht) in der senkrechten Richtung (senkrecht zu der Ebene des Papiers) in der Einfallsebene teilweise reflektiert, aber die polarisierte Komponente (P polarisiertes Licht) die zu der Einfallsebene parallel ist, wird nicht reflektiert, sondern geht vollständig hindurch. Dieser Winkel wird als Brewster- Winkel bezeichnet. Unter Anwendung von nahezu diesem Winkel, ist es möglich, durch Polarisation eine Trennung herbeizuführen, wobei der Unterschied in der Durchlässigkeit für P polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht ausgenutzt wird, so daß der Polarisator weggelassen werden kann.
Fig. 12 ist eine Grafik, die den Zusammenhang zwischen Einfallswinkel auf das Doppelbrechungs-Element 22 und Durchlässigkeit zeigt. Bei dieser Grafik wird bei Verwendung von nicht dotiertem YVO&sub4; als Doppelbrechungs-Element 22 unter Berücksichtigung der Abhängigkeit des Winkels von dem Brechungsindex, die Abhängigkeit des Einfallswinkels von der Durchlässigkeit der Oberfläche für P polarisiertes Licht und S- polarisiertes. Licht berechnet. Nahe dem Einfallswinkel von 66º, wie in der Figur gezeigt, ist die Durchlässigkeit für P polarisiertes Licht maximal (100%) und die Durchlässigkeit für S-polarisiertes Licht beträgt gleichzeitig etwa 50%.
Bei der Konfiguration mit zwei Doppelbrechungs-Elementen 22, die wie in Fig. 11 gezeigt in einem Brewster-Winkel angeordnet sind, geht das Licht 8-mal durch die Oberflächen, die in dem Brewster-Winkel angeordnet sind, vorwärts und rückwärts von dem Halbleiterlaser durch den Doppelbrechungs-Filter zu dem Halbleiterlaser hindurch. Daher sind, da die Durchlässigkeit für das P-polarisierte Licht und das S-polarisierte Licht 0,3% bzw. 100% beträgt, die Werte für die Praxis ausreichend,

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Andere und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher eins; der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, die zusammen mit den Zeichnungen zu sehen ist:
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für einen Lyot-Doppelbrechungs-Filter nach der Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel für einen Lyot- Doppelbrechungs-Filter nach der Erfindung zeigt.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein praktisches Beispiel für einen Lyot- Doppelbrechungs-Filter nach der Erfindung zeigt.
Fig. 4A und 4B sind Grafiken, die die Abhängigkeit der Stärke des Licht-Feedbacks zu einem Halbleiterlaser 20 von der Wellenlänge zeigen.
Fig. 5 ist eine Grafik, die den Mechanismus der Wellenlängen-Stabilisierung eines Halbleiterlasers mit optischem Feedback zeigt.
Fig. 6 ist eine Grafik, die den Mechanismus der Wellenlängen-Stabilisierungs eines Halbleiterlasers mit optischem Feedback zeigt.
Fig. 7 ist eine Grafik, die die Wirkung eines Dicke-Fehlers von Doppelbrechungs- Elementen 22 zeigt.
Fig. 8 ist ein Diagramm, das ein Koordinatensystem zeigt.
Fig. 9 ist eine Grafik, die die Ergebnisse der Berechnung von Einstufen Filtercharakteristika zeigt, wenn ein Doppelbrechungs-Element 22a mit einer Dicke von 2 mm, bestehend aus YVO&sub4;-Kristall gegen die x-Achse geneigt ist.
Fig. 10A ist eine Ansicht, die eine Konfiguration zeigt, bei der das Doppelbrechungs-Element 22 zwischen zwei Polarisatoren 21 angeordnet ist.
Fig. 10B ist eine Ansicht, die eine Konfiguration zeigt, bei der eine λ/2 Platte 25 zwischen zwei Doppelbrechungs-Elementen 22a, 22b, bestehend aus einem Kristall mit einer Dicke von d/2, angeordnet ist.
Fig. 11 ist ein Strukturdiagramm, das ein anderes Beispiel für einen Doppelbrechungs-Filter zeigt.
Fig. 12 ist eine Grafik, die den Zusammenhang zwischen dem Einfallswinkel auf das Doppelbrechungs-Element 22 und der Durchlässigkeit zeigt.
Fig. 13 ist ein Strukturdiagramm, das eine erste Ausführungsform nach der Erfindung zeigt.
Fig. 14 zeigt zwei Grafiken, die das Oszillationsspektrum des Halbleiterlasers 30 zeigen, wobei in der oberen Kurve ein optisches Feedback angewandt wurde und bei der unteren Kurve nicht.
Fig. 15A und 15B zeigen zwei Grafiken, die die Schwankungen des Outputs einer kurzwelligen Lichtquelle zeigen; Fig. 15A ist eine Grafik in dem Falle, wo ein optisches Feedback auf den Halbleiterlaser 30 aufgebracht wird und Fig. 15B ist eine Grafik bei der kein optisches Feedback aufgebracht wird.
Fig. 16 ist ein Strukturdiagramm, das eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Fig. 17 ist ein Strukturdiagramm, das eine dritte Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Fig. 18 ist ein Strukturdiagramm, das eine vierte Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Fig. 19 ist ein Strukturdiagramm, das eine fünfte Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Fig. 20 ist ein Strukturdiagramm, das eine sechste Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Fig. 21 ist ein Strukturdiagramm, das eine siebente Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Fig. 22A und 22B sind Grafiken, die das Oszillationsspektrum eines Halbleiterlasers zeigen.
Fig. 23A und 23B sind Grafiken, die SHG-Output-Charakteristika zeigen, Fig. 23A ist eine Grafik, in dem Fall, wo keine Output-Stabilisierung durchgeführt wurde und Fig. 23B ist eine Grafik, für den Fall, wo eine Output-Stabilisierung durchgeführt wurde.
Fig. 24 ist ein Strukturdiagramm, das eine neunte Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Fig. 25 ist ein schematisches Strukturdiagramm, das eine übliche kurzwellige Lichtquelle vom internen Resonatortyp zeigt.
Fig. 26 ist eine Grafik, die Spektrumsänderungen durch leichte Abweichung des Abstandes des Halbleiterlasers bis zu der Stelle der Erzeugung des zurückgestrahlten Lichts zeigt, wobei die obere Grafik vor der Abweichung und die untere nach der Abweichung ist.
Fig. 27 ist ein schematisches Strukturdiagramm, das noch ein weiteres Beispiel für eine übliche kurzwellige Lichtquelle zeigt.
Fig. 28A ist ein schematisches Strukturdiagramm, das ein Beispiel für eine wellenlangenvariable Lichtquelle unter Anwendung eines Halbleiterlasers vom externen Resonatortyp zeigt, und Fig. 28B ist eine teilweise perspektivische Ansicht davon.
Fig. 29 ist ein Strukturdiagramm, das eine zehnte Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Fig. 30 ist ein Strukturdiagramm, das eine elfte Ausführungsform der Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nun werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen beschrieben.

(Ausführungsform 1)

Fig. 13 ist ein Strukturdiagramm, das eine erste Ausführungsform nach der Erfindung zeigt. Diese kurzwellige Lichtquelle besteht aus einem Halbleiterlaser zur Anregung, einem Feststofflaser vom Typ eines internen Resonators, enthaltend ein Lasermedium und SHG-Kristall und anderes.
Die kurzwellige Lichtquelle umfaßt einen Halbleiterlaser 30 (SLD-322XT von Sony) zum Pumpen eines Lasermediums 61, einen Doppelbrechungs-Filter 40 zum Steuern und Stabilisieren der Wellenlänge durch Anwenden eines optischen Feedbacks, um nur Licht einer bestimmten Wellenlänge auf den Halbleiterlaser 30 zurückzuführen, Linsensysteme 33, 34 (F-L20 von Newport) zum Fokussieren des Pumplichts 32, und einen optischen Resonator 60, enthaltend ein Lasermedium 61, bestehend aus Nd:YAG (Yttrium/Aluminium-Granat) das mit 1% Nd dotiert ist, und ein nicht lineares optisches Element 62, das aus KNbO&sub3; besteht. Die Oberfläche 61b des Lasermediums 61 und die Oberfläche 62a des nicht linearen optischen Elements 62 stehen miteinander in Kontakt.
Der Halbleiterlaser 30 zum Pumpen ist auf einem Peltier-Element 31 befestigt und ist durch einen Temperatur-Steuerungskreis (nicht gezeigt) auf eine spezielle Temperatur stabilisiert. Das als nicht lineares optisches Element 62 verwendete KNbO&sub3; hat einen a-b-Schnitt (θ = 90º, φ = 60º) und ist in einem Winkel angeordnet, um der Phasenanpassung vom Typ I bei einer Wellenlänge von 946 nm zu entsprechen.
Der Doppelbrechungs-Filter 40 besteht aus einem Filter vom Lyot-Typ umfassend ein Doppelbrechungs-Element 41, das gebildet ist aus nicht dotiertem YVO&sub4; mit einer Dicke von 2 mm, einem Polarisator 42, wie einer polarisierenden Spaltvorrichtung für den Lichtstrahl, und einem Doppelbrechungs-Element 43, das gebildet ist aus nichtdotiertem YVO&sub4; mit einer Dicke von 4 mm.
Auf der Oberfläche der Kollimatorlinse 33, der Kondensatorlinse 34 und Teilen 41 bis 43 des Doppelbrechungs-Filters 40 ist eine anti-reflektierende (AR) Beschichtung für eine Oszillations-Wellenlänge von 809 nm des Anregungs-Halbleiterlasers 30 aufgebracht. Daneben ist auf der Oberfläche 43b des Doppelbrechungs-Elements 43, das dem optischen Resonator 60 gegenüber steht, eine partielle Reflexions-Beschichtung aufgebracht, so daß die Reflexionsfähigkeit bei einer Wellenlänge von 809 nm 20% sein kann. Daher geht das Pumplicht 32 von dem Halbleiterlaser 30 durch den Doppelbrechungs-Filter 40 und wird auf der Oberfläche 43b des Doppelbrechungs-Elements 43 teilweise reflektiert und bildet eine Rückstrahlung 35 und geht ferner durch den Doppelbrechungs-Filter 40 und nur eine spezielle Wellenlänge wird wieder auf den Halbleiterlaser 30 zurückgestrahlt. Folglich wird der Output des Pumplichts 32 kaum verändert und eine Laser-Oszillation nahe einem Einzelmodus bei einer speziellen Wellenlänge wird erreicht.
Die Oberfläche 61a des Lasermediums 61 ist so beschichtet, daß das Reflexionsfähigkeit bei 946 nm Oszillations-Wellenlänge des Lasermediums 61 99,9% betragen kann und daß die Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 809 nm des Pumplichts 32 95% oder mehr betragen kann. Der Austrittsspiegel 63 hat eine Reflexionsfähigkeit von 99,9% oder mehr bei einer Wellenlänge von 946 nm und hat eine Durchlässigkeit von 80% bei der zweiten harmonischen Welle mit einer Wellenlänge von 473 nm. So ist der optische Resonator 60 für eine Wellenlänge von 946 nm zusammengesetzt aus der Oberfläche 61a des Lasermediums 61 und dem Austrittsspiegel 63.
Darüber hinaus ist auf der Oberfläche 61b des Lasermediums 61, die dem nicht linearen optischen Element 62 gegenübersteht, und beiden Oberflächen 62a, 62b des nicht linearen optischen Elements 62 eine anti-reflektierende (AR) Beschichtung aufgebracht, so daß die Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 946 nm 99,9% oder mehr betragen kann.
Die Arbeitsweise wird im folgenden beschrieben. Die Richtung der Polarisation des Pumplichts 32, das von dem Halbleiterlaser 30 ausgestrahlt wird, fällt mit der senkrechten Richtung der optischen Achse innerhalb des Papierebene zusammen. Wenn das Pumplicht 32 durch die Linse 34 fokussiert wird und in das Lasermedium 61 eintritt, entsteht eine umgekehrte Verteilung in dem Lasermedium 61 und eine Laser-Oszillation bei einer Wellenlänge von 946 nm tritt in dem optischen Resonator 60 ein. Wenn das oszillierende Licht mit einer Wellenlänge von 946 nm durch das nicht lineare optische Kristall 62 hindurchgeht, wird die Wellenlänge umgewandelt unter Bildung einer zweiten harmonischen Welle mit einer Wellenlänge von 473 nm, die aus dem Austrittsspiegel 63 nach außen ausgestrahlt wird.
Der Halbleiter 30 zur Anregung oszilliert in dem Mehrfachmodus bei einer Wellenlängenbreite von etwa 15 Å ohne den Doppelbrechungs-Filter 40, d. h. in dem sogenannten freien Zustand aber oszilliert nahezu in einem Einzelmodus mit einer Wellenlängenbreite von etwa 1,5 Å wenn ein optisches Feedback mit dem zurückgestrahlten Licht 35 durchgeführt wird.
Fig. 14 zeigt Grafiken, die ein Oszillationsspektrum eines Halbleiterlasers 30 zeigen, wobei sich die obere Kurve auf den Fall bezieht, bei dem ein optisches Feedback angewandt wurde und die untere Kurve sich auf den Fall bezieht, bei dem kein optisches Feedback angewandt wurde. Wenn Feedback angewandt wird, springt das Oszillationsspektrum des Halbleiterlasers 30 nicht stark in Bezug auf die Phasenänderung des zurückgestrahlten Lichts 35, die durch thermische Ausdehnung oder anderes hervorgerufen wird, und es springt nur in einem sehr nahe angrenzenden äußeren Resonanzmodus der innerhalb einer Wellenlängenbreite von 1,5 Å liegt. Daher ist er außerordentlich schmal, verglichen mit der Breite der Absorptionslinie von 10 Å des YAG des Lasermediums 61, und die Absorptionseffizienz verändert sich kaum so daß der Feststofflaser stabil oszilliert.
Fig. 15A und 15B sind Grafiken, die Schwankungen des Outputs einer kurzwelligen Lichtquelle zeigen; Fig. 15A ist eine Grafik in dem Falle, wo ein optisches Feedback auf den Halbleiterlaser 30 angewandt wird und Fig. 15B ist eine Grafik in dem Falle, wo kein optisches Feedback angewandt wird. In Fig. 15A tritt nahezu keine Schwankung in dem Output der zweiten harmonischen Welle bei einer Wellenlänge von 473 nm auf und das ist ein in der Praxis tolerierbarer Wert, und wenn das Lasermedium 61 bei 400 mW angeregt wird, wird kurzwelliges Licht mit einem Output von 5 mW stabil bei einer Wellenlänge von 473 nm erhalten. In Fig. 15B verändert sich andererseits der Output der zweiten harmonischen Welle stufenweise stark und es werden Schwankungen des Outputs aufgrund eines Modussprungs des Halbleiterlasers 30 beobachtet.
Bei der ersten Ausführungsform ist das Reflexionsmittel für das optische Feedback auf der Endseite 43b des Doppelbrechungs-Filters angeordnet. Das Reflexionsmittel kann auch auf der Seite 61a des Lasermediums 61 angeordnet sein, statt auf der Seite 43b.

(Ausführungsform 2)

Fig. 16 ist ein Strukturdiagramm, das eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt. Diese kurzwellige Lichtquelle ist die gleiche wie in Fig. 13, bestehend im wesentlichen aus einem Halbleiterlaser zur Anregung und einem Feststofflaser vom internen Resonatortyp, enthaltend ein Lasermedium und ein SHG-Kristall. Wie bei Fig. 10 erläutert, ist es vorgesehen, eine hohe Auflösung der Wellenlängen zu erreichen während die Abhängigkeit des Einfallswinkels auf dem Doppelbrechungs-Filter gelockert wird. Bei dieser Ausführungsform sind die gleichen Elemente wie bei der ersten Ausführungsform gezeigt mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und doppelte Erläuterungen werden weggelassen.
Anstelle des zweiten Doppelbrechungs-Elements 43, das in Fig. 13 gezeigt ist, ist eine λ/2-Platte 45 zwischen zwei Doppelbrechungs-Elementen 44, 46 mit halber Dicke angeordnet. Auf der Seitenoberfläche 46b des optischen Resonators des Doppelbrechungs-Elements 46 ist eine teilweise reflektierende Beschichtung aufgebracht, so daß die Reflexionsfähigkeit des Halbleiterlasers 30 bei einer Oszillations-Wellenlänge von 809 nm 20% betragen kann und ein optisches Feedback wird auf den Halbleiterlaser 30 aufgebracht.
Bei diesem Aufbau wird, obwohl die Anzahl der Teile des Doppelbrechungs- Filters 40 leicht erhöht ist, die zulässige Abweichung des Einfallswinkels erhöht, mit dem Ergebnis, daß eine außerordentlich hohe Auflösung der Wellenlängen ermöglicht wird. Folglich wird die Wellenlängenstabilität des Pumplichts 32 von dem Halbleiterlaser 30 außergewöhnlich verstärkt.
Nebenbei kann das Reflexionsmittel für das optische Feedback bei der zweiten Ausführungsform auf der Seite 61a des Lasermediums angeordnet sein, statt auf der Endfläche 46b.

(Ausführungsform 3)

Fig. 17 ist ein Strukturdiagramm, das eine dritte Ausführungsform der Erfindung zeigt. Diese kurzwellige Lichtquelle ist die gleiche wie in Fig. 13, bestehend im wesentlichen aus einem Halbleiterlaser zur Anregung und einem Feststofflaser vom internen Resonatortyp, enthaltend ein Lasermedium und ein SHG-Kristall. Wie bei Fig. 11 erläutert, wird der Polarisator 42 weggelassen durch Neigen der beiden Doppelbrechungs-Element 41, 43 in einem Brewster-Winkel. Bei dieser Ausführungsform sind die gleichen Elemente wie bei der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und doppelte Erläuterungen werden weggelassen.
In Fig. 17 werden als Doppelbrechungs-Elemente 41, 43 2 mm und 4 mm dicke nicht dotierte YVO&sub4;-Kristalle verwendet, die in einem Neigungswinkel von etwa 65º von der senkrechten Einfallsrichtung in einem Brewster-Winkel angeordnet sind. Um eine gegenseitige Interferenzwirkung zu vermeiden, wird der Abstand zwischen den beiden Doppelbrechungs-Elementen 41, 43 auf 1 mm oder mehr eingestellt.
Das von dem Halbleiterlaser 30 emittierte Pumplicht 32 mit einer Wellenlänge von 809 nm geht durch die Doppelbrechungs-Elemente 41, 43 hindurch und wird auf dem Lasermedium 61 durch die Kondensatorlinse 34 kondensiert. Die Oberfläche 61a der Einfallsseite des Lasermediums 61 hat ein optisches Charakteristikum einer Reflexionsfähigkeit von 5% bei einer Wellenlänge von 809 nm und ein Teil des Pumplichts 32 wird als Rückstrahlungslicht 35 reflektiert und geht durch die Doppelbrechungs- Elemente 43, 41 und wird als TE-Modus wieder zu der aktiven Schicht des Halbleiterlasers 30 zurückgeführt.
Bei diesem Aufbau kann, da der Polarisator 42 weggelassen wird, durch Neigen der Doppelbrechungs-Elemente 41, 43 in einem Brewster-Winkel die Anzahl der Teile verringert werden, während das Filtercharakteristikum erhalten bleibt.

(Ausführungsform 4)

Fig. 18 ist ein Strukturdiagramm, das eine vierte Ausführungsform der Erfindung zeigt. Diese kurzwellige Lichtquelle ist so gestaltet, daß sie zweite harmonische Wellen durch direkte Umwandlung erzeugt, indem das Laserlicht 32 eines Einzelmodus Halbleiterlasers 30 durch ein nicht lineares optisches Kristall 62 hindurchgeht. Als Doppelbrechungs-Element zum Aufbau des Doppelbrechungs-Filters 40 wird üblicherweise das nicht lineare optische Element 62 angewandt. Bei dieser Ausführungsform sind die gleichen Elemente wie bei der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und doppelte Erläuterungen werden weggelassen.
Das von dem Halbleiterlaser 30 (SLD-7033 von Sony), der in einem Einfachmodus mit einer Wellenlänge von 860 nm oszilliert, emittierte Licht 32 wird durch die Kollimatorlinse 11 zu einem parallelen Strahl und die Form des Strahls wird weiter durch ein Paar von zylindrischen Linsen 36, 37 zu einer Kreisform geformt und tritt in den nicht linearen optischen Kristall 62 ein, der einen Teil des Doppelbrechungs-Filters 40 bildet.
Als Doppelbrechungs-Material 41 wird ein 1 mm dickes nicht dotiertes YVO&sub4;- Kristall verwendet. Das Doppelbrechungs-Material 41 zeigt unterschiedliche Brechungsindizes auf zwei Polarisationsachsen, die orthogonal zu der optischen Achse sind, und dient als Doppelbrechungs-Element des Doppelbrechungs-Filters 40.
Als nicht lineares optisches Element 62 wird ein Schnitt der a-Achse eines KNbO&sub3;-Kristalls mit einer Kristallänge von 5 mm angewandt und die Oberfläche 62a der Einfallsseite hat eine anti-reflektierende (AR) Beschichtung für eine Wellenlänge von 860 nm und die Oberfläche 62b der Austrittsseite hat eine teilweise reflektierende Beschichtung, so daß bei einer Wellenlänge von 860 nm 20% reflektiert werden. Das nicht lineare optische Element 62 ist ein Wellenlängen umwandelndes Element und dient auch als Doppelbrechungs-Element des Doppelbrechungs-Filters 40 durch Eintritt bei leichter Neigung der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts von der b-Achse.
Zwischen dem Doppelbrechungs-Material 41 und dem nicht linearen optischen Element 62 sind der Polarisator 42 und die Kondensatorlinse 34 angeordnet. Das durch das Doppelbrechungs-Material 41 und den Polarisator 42 hindurchgehende Licht wird durch die Kondensatorlinse 34 kondensiert, so daß der Strahlgürtel auf der Oberfläche 62b des nicht linearen optischen Elements 62 angeordnet werden kann.
Auf diese Weise wird der Doppelbrechungs-Filter 40, umfassend das Doppelbrechungs-Material 41, den Polarisator 42 und das nicht lineare optische Element 62, aufgebaut. Das durch den Doppelbrechungs-Filter 40 hindurchgehende Licht 32 wird teilweise durch die Oberfläche 62b der Austrittsseite des nicht linearen optischen Elements 62 reflektiert und wird Rückstrahlungslicht 35 und geht erneut durch den Doppelbrechungs-Filter 40 hindurch und nur Licht einer speziellen Wellenlänge wird als TE-Modus zu dem Halbleiterlaser 30 zurückgeführt, wodurch ein optisches Feedback angewandt wird. Als Ergebnis wird die Laser-Oszillation des Halbleiterlasers 30 in dem Einfachmodus stabilisiert und daher können die Wellenlänge und der Output der zweiten harmonischen Wellen, die von dem nicht linearen optischen Kristall 62 abgegeben werden, stabilisiert werden.

(Ausführungsform 5)

Fig. 19 ist ein Strukturdiagramm, das eine fünfte Ausführungsform der Erfindung zeigt. Diese kurzwellige Lichtquelle ist die gleiche wie in Fig. 13, bestehend im wesentlichen aus einem Halbleiterlaser zur Anregung und einem Feststofflaser vom internen Resonatortyp, enthaltend ein Lasermedium und ein SHG-Kristall. Es ist ein Beispiel für eine Anwendung zur Stabilisierung einer grünen Lichtquell und das Lasermedium 61 wird gleichzeitig als Doppelbrechungs-Element zum Aufbau des Doppelbrechungs- Filters 40 angewandt.
Die kurzwellige Lichtquelle umfaßt hauptsächlich einen Halbleiterlaser 30 (SLD- 322XT von Sony) zum Pumpen eines Lasermediums 61, einen Doppelbrechungs-Filter 40 zum Steuern und Stabilisieren der Wellenlänge durch Anwenden eines optischen Feedbacks, um nur Licht einer bestimmten Wellenlänge auf den Halbleiterlaser 30 zurückzuführen, Linsensysteme 33, 34 (F-L20 von Newport) zum Fokussieren des Pumplichts 32, und einen optischen Resonator 60, gebildet aus einem Lasermedium 61, bestehend aus Nd:YVO&sub4;, das mit 1% Nd dotiert ist, und ein nicht lineares optisches Element 62, das aus KTP (Kalium-titanyl-phosphat) besteht, und die Oberfläche 61b des Lasermediums 61 und die Oberfläche 62a des nicht linearen optischen Elements 62 stehen miteinander in Kontakt.
Der Halbleiterlaser 30 zum Pumpen ist auf einem Peltier-Element 31 befestigt und ist durch einen Temperatur-Steuerungskreis (nicht gezeigt) auf eine spezielle Temperatur stabilisiert.
Der Doppelbrechungs-Filter 40 hat die Struktur eines Lyot-Filters und besteht aus einem 1 mm dicken Doppelbrechungs-Element 41, bestehend aus nicht dotiertem YVO&sub4;, einem Polarisator 42, der in einem Winkel φ gegen die senkrechte Richtung über der optischen Achse geneigt ist, und einem 0,5 mm dicken Lasermedium 61, bestehend aus Nd:YVO&sub4;.
Nahe dem Zentrum der Oberfläche 61a des Lasermediums 61 ist auf der Einfallsseite durch Feinbearbeitungstechnologie unter Anwendung von Photolithographie eine sehr kleine konvexe kugelförmige Oberfläche 61c gebildet, und ihr Öffnungsradius beträgt 80 um und der Krümmungsradius beträgt 12 mm. Das Lasermedium 61 fungiert als Doppelbrechungs-Element des Doppelbrechungs-Filters 40 durch leichtes Neigen der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts gegenüber der c-Achse.
Auf den Oberflächen der Kollimatorlinse 33, einer Kondensatorlinse 34 und Teilen 41 und 42 eines Doppelbrechungs-Filters 40 ist eine anti-reflektierende (AR) Beschichtung für eine Oszillations-Wellenlänge von 809 nm des Halbleiterlasers 30 aufgebracht. Außerdem ist auf der Oberfläche 61b des Lasermediums 61, die dem nicht linearen optischen Element 62 gegenüberliegt, eine teilweise reflektierende Beschichtung aufgebracht, so daß die Durchlässigkeit T für Licht mit einer Wellenlänge von 1064 nm 99,9% oder mehr beträgt, und auf die Oberfläche 61b, so daß die Reflexionsfähigkeit für Licht mit einer Wellenlänge von 809 nm 20% beträgt. Daher geht das Pumplicht 32 mit einer Wellenlänge von 809 nm von dem Halbleiterlaser 30 durch den Doppelbrechungs-Filter 40 und wird teilweise auf der Oberfläche 61b des Lasermediums 61 reflektiert unter Bildung von Rückstrahlungslicht 35 und geht ferner durch den Doppelbrechungs-Filter 40 und nur Licht einer speziellen Wellenlänge wird in den Halbleiterlaser 30 zurückgeführt. Folglich wird der Output des Pumplichts 32 aufgrund des optischen Feedbacks kaum verändert und es wird eine Laser-Oszillation nahe einem Einzelmodus bei einer speziellen Wellenlänge erreicht.
Die Oberfläche 61a des Lasermediums 61 ist so beschichtet, daß die Reflexionsfähigkeit bei einer Oszillations-Wellenlänge von 1064 nm des Lasesrmediums 61 99,9% betragen kann und die Durchlässigkeit für eine Wellenlänge von 809 nm des Pumplichts 32 98% betragen kann.
Außerdem wird für eine sichere Steuerung der Wellenlänge durch ein geringeres Feedback der Halbleiterlaser mit einer anti-reflektierenden Beschichtung verwendet, so daß die Reflexionsfähigkeit der Vorderseite des Anregungs-Halbleiterlasers 30 zur Anregung etwa R = 0,1% betragen kann.
Andererseits ist das in dem nicht linearen optischen Element 62 verwendete KTP-Kristall ein Kristall, das in einem Winkel von θ = 90º gegenüber der z-Achse geschnitten ist und in einer Richtung von φ = 23,8º gegenüber der x-Achse mit einer Kristalldicke von 3 mm. Bei diesem Schnittwinkel ist eine Phasenanpassung vom Typ 2 für die Wellenlänge von 1064 nm möglich.
Die Oberfläche 62a der Einfallsseite des nicht linearen optischen Elements 62 hat eine anti-reflektierende Beschichtung mit einer Durchlässigkeit von 99,9% für eine Wellenlänge von 1064 nm und eine Wellenlänge von 809 nm und die Oberfläche 62b der Austrittsseite hat eine Beschichtung mit einer Reflexionsfähigkeit von 99,98% für eine Wellenlänge von 1064 nm und eine Durchlässigkeit von 95% für Wellenlänge von 532 nm der zweiten harmonischen Welle. So wirkt die sehr kleine kugelförmige Oberfläche 61c, die auf der Oberfläche 61a des Lasermediums 61 gebildet ist, als Konkavspiegel, und die Oberfläche 62b der Austrittsseite des nicht linearen optischen Elements 62 dient als ebener Spiegel, dadurch wird der optische Resonator 60 für eine Wellenlänge von 1064 nm aufgebaut.
Die Arbeitsweise wird im folgenden beschrieben. Die Richtung der Polarisation des Pumplichts 32, das von dem Halbleiterlaser 30 ausgestrahlt wird, fällt mit der y- Achse zusammen. Wenn das Pumplicht 32, das durch den Doppelbrechungs-Filter 40 hindurchgeht, durch die Linse 34 fokussiert wird und durch die sehr kleine kugelförmige Oberfläche 61c hindurchgeht, um in das Lasermedium 61 einzutreten, entsteht eine umgekehrte Verteilung (Population) in dem Lasermedium 61 und eine Laser-Oszillation bei einer Wellenlänge von 1064 nm tritt in dem optischen Resonator 60 ein. Wenn das oszillierende Licht mit einer Wellenlänge von 1064 nm durch das nicht lineare optische Kristall 62 hindurchgeht, wird die Wellenlänge umgewandelt unter Bildung einer zweiten harmonischen Welle außerhalb mit einer Wellenlänge von 532 nm,
Bei einem solchen Aufbau kann, da die Laser-Oszillation des Halbleiterlasers 30 zur Anregung durch optisches Feedback des Pumplichts 32 stabilisiert wird, grünes Licht mit einem Output von 50 mW stabil erreicht werden. Außerdem kann durch gemeinsame Anwendung des Lasermediums 61 als Teil des Doppelbrechungs-Filters 40 die Anzahl der Teile verringert werden.

(Ausführungsform 6)

Fig. 20 ist ein Strukturdiagramm, das eine sechste Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die kurzwellige Lichtquelle umfaßt im wesentlichen zwei Halbleiterlaser zur Anregung und zum Mischen eine Feststofflasers vom internen Resonatortyp, enthaltend ein Lasermedium und ein nicht lineares optisches Kristall. Es ist ein Beispiel für eine Anwendung zur Stabilisierung einer blauen Lichtquell durch Summenfrequenz- Erzeugung.
Die kurzwellige Lichtquelle umfaßt einen Halbleiterlaser 30 zur Anregung (SLD- 322XT von Sony) zum Ausstrahlen von Pumplicht 32 mit einer Wellenlänge von 809 nm zum Anregen des Lasermediums 61, einen Halbleiterlaser 70 zum Mischen (TOLD9150 von Toshiba) zum Ausstrahlen von Mischlicht 72 mit einer Wellenlänge von 694 nm, einen Doppelbrechungs-Filter 40, 48 zum Stabilisieren der Wellenlängen der Halbleiterlaser 30 und 70, Linsensysteme 33, 34 73 bis 76 zum Fokussieren des Pumplichts 32 oder Mischlichts 72, und einen optischen Resonator 60, gebildet aus dem Lasermedium 61, bestehend aus Nd:YVO&sub4;, das mit 1% Nd dotiert ist, und das nicht lineare optische Element 62, das aus KNbO&sub3; besteht, und die Oberfläche 61b der Austrittsseite des Lasermediums 61 und die Oberfläche 62a der Eintrittsseite des nicht linearen optischen Elements 62 stehen miteinander in Kontakt.
Der Halbleiterlaser 30 zum Pumpen ist auf einem Peltier-Element 31 befestigt und ist durch einen Temperatur-Steuerungskreis (nicht gezeigt) auf eine spezielle Temperatur stabilisiert.
Nahe dem Zentrum der Oberfläche 61a des Lasermediums 61 ist auf der Einfailsseite durch Feinbearbeitungstechnologie unter Anwendung von Photolithographie eine sehr kleine konvexe kugelförmige Oberfläche 61c gebildet, und ihr Öffnungradius beträgt 80 um und der Krümmungsradius beträgt 12 mm.
Die Oberfläche 61a des Lasermediums 61 ist so beschichtet, daß sie eine Reflexionsfähigkeit von 99,9% für eine Oszillations-Wellenlänge des Lasermediums 61 von 1064 nm und eine Durchlässigkeit von 95% oder mehr bei einer Wellenlänge von 809 nm des Pumplichts 32 und einer Wellenlänge von 694 nm des Mischlichts 72 hat. Die Oberfläche 61b des Lasermediums 61, die dem nicht linearen optischen Element 62 gegenüberliegt, ist so beschichtet, daß sie eine Durchlässigkeit T von 99,9% oder mehr bei einer Wellenlänge von 1064 nm hat und eine Durchlässigkeit von 95% oder mehr bei einer Wellenlänge von 694 nm.
Andererseits ist das für das nicht linearen optischen Element 62 verwendete KNbO&sub3;-Kristall ein sogenanntes x-Achsen Kristall, das in einem Winkel von θ = 90º gegenüber der z-Achse geschnitten ist und in einer Richtung von φ = 0º gegenüber der x- Achse mit einer Kristalldicke von 5 mm. Dieses nicht lineare optische Element 62 ist auf einem Peltier-Element 31 befestigt und die Phasenabstimmung wird durch eine Temperaturabstimmung möglich.
Die Oberfläche 62a der Einfallsseite des nicht linearen optischen Elements 62 ist so beschichtet, daß sie eine Durchlässigkeit von 99,9% bei einer Wellenlänge von 1064 nm hat. Die Oberfläche 62b der Austrittsseite hat eine optische Beschichtung mit einer Reflexionsfähigkeit von 99,98% bei einer Wellenlänge von 1064 nm und eine Durchlässigkeit von 95% bei einer Wellenlänge von 420 nm des Summenfrequenz-Lichts. So wirkt die sehr kleine kugelförmige Oberfläche 61c, die auf der Oberfläche 61a des Lasermediums. 61 gebildet ist, als Konkavspiegel, und die Oberfläche 62b der Austrittsseite des nicht linearen optischen Elements 62 dient als ebener Spiegel, dadurch wird der optische Resonator 60 für eine Wellenlänge von 1064 nm aufgebaut
Andererseits wird Mischlicht 72 mit einer Wellenlänge von 694 nm, das von dem Halbleiterlaser 70 (TOLD9150 von Toshiba) ausgestrahlt wird, durch die Kollimatorlinse 73 zu einem parallelen Strahl geformt und wird weiter durch ein Paar von zylindrischen Linsen 74, 75 zu einer Kreisform geformt und geht durch eine Linse 76 zur Einstellung der Position des Fokus hindurch und wird von einer polarisierenden Strahl-Aufspaltvorrichtung 47 reflektiert, wodurch es mit der optischen Achse des Pumplichts 32 koaxial wird.
Die Doppelbrechungs-Filter 40, 48 werden im folgenden beschrieben. Der Doppelbrechungs-Filter 40 zur Stabilisierung der Wellenlänge des Halbleiterlasers 30 zur Anregung besteht aus einem 2 mm dicken Doppelbrechungs-Element 41, das aus nicht dotiertem YVO&sub4;-Kristall hergestellt ist, einer polarisierenden Strahl-Aufspaltvorrichtung 47 und einem 4 mm dicken Doppelbrechungs-Element 43, das aus nicht dotiertem YVO&sub4;-Kristall hergestellt ist. Der Doppelbrechungs-Filter 48 zur Stabilisierung der Wellenlänge des Halbleiterlasers 70 zum Mischen besteht aus einem 0,5 mm dicken Doppelbrechungs-Element 41, das aus nicht dotiertem YVO&sub4;-Kristall hergestellt ist, einer polarisierenden Strahl-Aufspaltvorrichtung 47 und dem Doppelbrechungs-Element 43. Daher sind die polarisierende Strahl-Aufspaltvorrichtung 47 und das Doppelbrechungs- Element 43 für die beiden Doppelbrechungs-Filter 40, 48 gemeinsam.
Die Oberfläche der Austrittsseite 43b des Doppelbrechungs-Elements 43 hat eine teilweise reflektierende Beschichtung, so daß sie eine Reflexionsfähigkeit von 20% bei einer Wellenlänge von 694 nm und 809 nm hat. Daher geht das Pumplicht 32 von dem Halbleiterlaser 30 durch den Doppelbrechungs-Filter 40 hindurch und wird teilweise von der Oberfläche 43b der Austrittsseite des Doppelbrechungs-Elements 43 reflektiert und geht erneut durch den Doppelbrechungs-Filter 40 hindurch, wodurch ein optisches Feedback auf den Halbleiterlaser 30 angewandt wird so daß die Wellenlänge des Halbleiterlasers 30 stabilisiert werden kann. Andererseits geht das Mischlicht 72 von dem Halbleiterlaser 70 durch den Doppelbrechungs-Filter 48 hindurch und wird teilweise von der Oberfläche 43b der Austrittsseite des Doppelbrechungs-Elements 43 reflektiert und geht erneut durch den Doppelbrechungs-Filter 48 hindurch, wodurch ein optisches Feedback auf den Halbleiterlaser 70 angewandt wird so daß die Wellenlänge des Halbleiterlasers 70 stabilisiert werden kann.
Das Reflexionsmittel für das optische Feedback für Mischlicht kann auch auf einer Seite 61a des Lasermediums oder der Seite 62b des nicht linearen optischen Elements 62 angeordnet sein, statt auf der Endseite 43b des Doppelbrechungs-Filters.
Wenn z. B. der Output aus dem Halbleiterlaser 30 zur Anregung 400 mW beträgt, und der Output aus dem Halbleiterlaser 70 zum Mischen 30 mW, kann blaues Licht mit einer Wellenlänge von 420 nm stabil erhalten werden bei einem Output von 10 mW als Summenfrequenz-Licht.

(Ausführungsform 7)

Fig. 21 ist ein Strukturdiagramm, das eine siebente Ausführungsform der Erfindung zeigt und es ist vorgesehen, daß die Wellenlänge eines Einzelmodus-Halbleiterlaser-Lichts direkt durch ein nicht lineares optisches Kristall mit hoher Effizienz umgewandelt wird und die Oszillations-Wellenlänge des Halbleiterlasers stabilisiert.
Das Prinzip der Arbeitsweise wird im folgenden beschrieben. Das Grundwellenlicht 32, das von einem Einzelmodus-Halbleiterlaser 70 emittiert wird, wird durch eine Kollimatorlinse 33 zu einem parallelen Strahl geformt und geht durch einen Doppelbrechungs-Filter 40 hindurch und tritt über eine Kondensatorlinse 34 in ein nicht lineares optisches Kristall 62 ein. Das Grundwellenlicht 32, das durch das nicht lineare optische Kristall 62 hindurchgeht, wird durch einen Reflexionsspiegel 80 reflektiert und wieder in das nicht lineare optische Kristall 62 zurückgeführt und geht erneut durch den Doppelbrechungs-Filter 40 hindurch, so daß nur eine spezielle Wellenlänge als optisches Feedback auf den Halbleiterlaser 70 gelangt. Als Ergebnis kann der Halbleiterlaser 70 mit einer stabilen spezifischen Wellenlänge oszillieren. Hierbei ist der Reflexionsspiegel 80 ein Spiegel für eine totale Reflexion der Grundwelle und der harmonischen Welle.
Gleichzeitig wird die zweite harmonische Welle sowohl nach rechts als auch nach links von dem nicht linearen optischen Kristall 62 emittiert, aber die nach rechts emittierte zweite harmonische Welle wird durch den Reflexionsspiegel 80 reflektiert und wird durch die zweite harmonische Welle überlagert, die nach links emittiert wird, dadurch entsteht ein 4-mal größerer Output, der von der polarisierenden Strahl- Aufspaltvorrichtung 42 nach unten emittiert wird. Üblicherweise wird die zweite harmonische Welle in einer speziellen Phasenbeziehung zu der Phase der Grundwelle erzeugt und, wenn man annimmt, daß keine Veränderung der relativen Phasenbeziehung zwischen der Grundwelle und der zweiten harmonischen Welle auf dem Reflexionsspiegel 80 eintritt, löschen die zweiten harmonischen Wellen einander aus. Daher ist es erwünscht einen Reflexionsspiegel anzuwenden, der mit einem solchen Reflexionsphasen-Unterschieden hergestellt und eingestellt ist, so daß sie sich nicht gegenseitig auslöschen können.
Unter Anwendung einer Einzelmodus-Diode (SDL-5430-C von SDL) mit einer Wellenlänge von 860 nm und einem Output von 200 mW als Halbleiterlaser 70, 2 mm und 5 mm dickem nicht dotierten YVO&sub4; als Doppelbrechungs-platten 41, 43 und KNbO&sub3;-Kristallen mit einem a-Achsenschnitt mit einer Kristallänge von 10 mm als nicht lineare optische Kristalle 62 konnte blaues Licht mit einer Wellenlänge von 430 nm mit 1 mW Output bei einem Input von 200 mW stabil erhalten werden.

(Ausführungsform 8)

Wenn jedoch das optische Feedback durch einen Doppelbrechungs-Filter durchgeführt wird, können drei Oszillations-Spekrallinien auftreten, wenn der Output des Halbleiterlasers 150 mW übersteigt (Fig. 22A). Aus diesem Grunde wurden die Dicke und Anzahl der Doppelbrechungs-Platten verändert, es wurden nämlich drei Doppelbrechungs-Platten mit Dicken von 0,5 mm, 2,0 mm bzw. 5 mm angewandt und als Ergebnis trat eine Einzelmodus-Oszillation selbst bei 200 mW ein (Fig. 22B) und es wurde ein Output von 1 mW mit hoher Reproduzierbarkeit stabil erreicht.
Fig. 23B und 23A zeigen SHG-Output-Charakteristika für den Fall, daß eine Output-Stabilisierung durchgeführt wurde und für den Fall, daß keine Output-Stabilisierung durchgeführt wurde. Wie aus Fig. 23A hervorgeht, verändert sich der SHG-Output deutlich jedesmal wenn die Oszillations-Wellenlänge des Halbleiterlasers springt aufgrund von Veränderungen der Raumtemperatur usw. Andererseits wurden, wie aus Fig. 23B zu ersehen, wenn eine Wellenlängenstabilisierung in Bezug auf Doppelbrechungs-Filter durchgeführt wurde, die Veränderungen des Outputs über zwei Stunden oder mehr auf 2% oder weniger beschränkt, woraus hervorgeht, daß die Maßnahme zur Wellenlängenstabilisierung sehr effektiv ist.

(Ausführungsform 9)

Fig. 24 ist ein Strukturdiagramm, das eine neunte Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die kurzwellige Lichtquelle ist ähnlich derjenigen der siebenten Ausführungsform und vorgesehen, den Output zu erhöhen durch hin und zurück Reflektieren des Grundwellenlichts von einem Einzelmodus-Halbleiterlaser zu dem nicht linearen optischen Kristall und Überlagern des emittierten kurzwelligen Lichts. Die Endseiten 62a, 62b des nicht linearen optischen Kristalls 62 sind kugelförmig bearbeitet, so daß sie monolithisch sind und stctt nach der Seite des Halbleiterlasers 70 als Austrittsrichtung hin zu emittieren, wird durch Rückfalten des Lichts der zweiten harmonischen Welle nach vorn, die zweite harmonische Welle nach vom emittiert.
Unter-Anwendung von KNbO&sub3;-Kristall mit einem a-Achsen-Schnitt von 10 mm Kristallänge als nicht lineares optisches Kristall 62 wird durch kugelförmiges Bearbeiten beider Endseiten eine kugelförmige Oberfläche mit einem Krümmungsradius von r = 15 nm gebildet. Die Endseite 62a auf der Einfallsseite hat eine optische Beschichtung, so daß die Reflexionsfähigkeit für eine Wellenlänge von 430 nm 99,9% beträgt und die Durchlässigkeit für eine Wellenlänge von 860 nm 95%. Auf der Endseite 62b auf der Austrittsseite ist eine optische Beschichtung aufgebracht, so daß die Reflexionsfähigkeit für eine Wellenlänge von 860 nm 99,9% beträgt und die Durchlässigkeit für eine Wellenlänge von 430 nm 95%.
Das Prinzip der Arbeitsweise wird im folgenden beschrieben. Das Grundwellenlicht 32, das von dem Einzelmodus-Halbleiterlaser 70 emittiert wird, wird durch eine Kollimatorlinse 33 zu einem parallelen Strahl geformt und geht durch einen Doppelbrechungs-Filter 40 hindurch und tritt über eine Kondensatorlinse 34 in das nicht lineare optische Kristall 62 ein und erzeugt dadurch eine zweite harmonische Welle nach rechts. Das Grundwellenlicht 32, das von der Endseite 62b des nicht linearen optischen Kristalls 62 auf der Austrittsseite reflektiert wird, geht erneut durch das nicht lineare optische Kristall 62 hindurch und erzeugt eine zweite harmonische Welle, die nach links gerichtet ist. Die linke Grundwelle 32 geht erneut durch den Doppelbrechungs-Filter 40 hindurch und nur eine spezielle Wellenlänge wird als optisches Feedback auf den Halbleiterlaser 70 zurückgeführt. Als Ergebnis kann der Halbleiterlaser 70 stabil mit einer spezifischen Wellenlänge oszillieren.
Gleichzeitig wird die zweite harmonische Welle von dem nicht linearen optischen Kristall 62 sowohl nach rechts als auch nach links emittiert und die nach links gebildete zweite harmonische Welle wird von der Endseite 62a des nicht linearen optischen Kristalls 62 auf der Eintrittsseite reflektiert und wird durch die zweite harmonische Welle überlagert, die nach rechts emittiert wird, und der 4-mal größere Output wird von der Endseite 62b an der Austrittsseite emittiert.
Unter Anwendung einer Einzelmodus-Diode (SDL-5430-C von SDL) mit einer Wellenlänge von 860 nm und einem Output von 200 mW als Halbleiterlaser 70, 2 mm und 5 mm dicken Platten aus nicht dotiertem YVO&sub4; als Doppelbrechungs-Platten 41, 43 und KNbO&sub3;-Kristall mit einem a-Achsenschnitt mit einer Kristallänge von 10 mm als nicht lineares optisches Kristall 62 konnte blaues Licht mit einer Wellenlänge von 430 mit 1 mW Output bei einem Input von 200 mW stabil erhalten werden.

(Ausführungsform 10)

Eine zehnte Ausführungsform nach der Erfindung ist in Fig. 29 gezeigt. Die kurzwellige Lichtquelle, die eine Vereinfachung der ersten Ausführungsform ist, umfaßt einen Halbleiterlaser zur Anregung und einen Feststofflaser vom internen Resonatortyp, umfassend ein Lasermedium und ein SHG-Kristall. Doppelte Erläuterungen werden weggelassen. Die Ausführungsform ist ein Beispiel, das zeigt, daß ein Doppelbrechungs-Element und ein Polarisator als Komponente in dem Falle weggelassen werden können, wenn eine Laser-Diode (LD) von einem solchen Typ angewandt, wird, daß eine Quantenquelle in aktiver Schicht gebildet wird als Halbleiterlaser zur Anregung eines Feststofflasers. Da hier eine geringe Verstärkung der Polarisationskomponente(TM- Modus) in der senkrechten Richtung zu der aktiven Schicht in dem Quantenquellen- Halbleiterlaser auftritt, tritt keine Oszillation im TM-Modus ein und daher ist eine solche LD äquivalent einer solchen mit einem Polarisator der Richtung des TM-Modus auf der Output-Oberfläche. Folglich reicht es, selbst wenn kein Polarisator vorgesehen ist, aus, nur eine Doppelbrechungs-Platte als Doppelbrechungs-Element zu verwenden. Diese Ausführungsform ist ein Beispiel für die Verwendung nur eines 0,25 mm dicken nicht dotierten Doppelbrechungs-Elements 41.
Das Prinzip der Arbeitsweise wird im folgenden beschrieben. Pumplicht 32, das von dem Halbleiterlaser 30 ausgestrahlt wird, geht durch das Doppelbrechungs- Element 41 hindurch und führt zum Oszillieren des YAG-Kristalls 61. Das Pumplicht wird teilweise auf der Endseite 61a des YAG-Kristalls reflektiert, geht wieder durch das Doppelbrechungs-Element 41 und kehrt wieder zu dem Halbleiterlaser 30 zurück. Der Halbleiterlaser 30 wird als LD mit einem Polarisator angesehen und ein starkes Feedback kann nur mit einer vorbestimmten Wellenlänge (Wellenlängen-Filterung) angewandt werden Folglich ist es möglich, daß der Halbleiterlaser 30 nur bei einer vorbestimmten Wellenlänge oszilliert, wodurch eine Verringerung der Zzahl und Größe der Teile als auch eine Output-Stabilisierung möglich werden.

(Ausführungsform 11)

Fig. 13 zeigt ein Beispiel für die Erzeugung von blauem Licht mit einer Wellenlänge von 418 nm durch Mischen von Licht mit einer Wellenlänge von 1064 nm und 690 nm durch einen LD-Anregungslaser, der eine Summenfrequenz erzeugt, nach der Erfindung.
Dies ist ein Beispiel für eine Lichtquelle nach der Erfindung wobei eine Verringerung der Größe des Elements und Verbesserung der Stabilisierung erreicht werden durch aufeinanderstoßendes Verbinden des Feststofflasermediums 20 mit der LD 10 zur Anregung, während die Wellenlängenstabilisierung der Einzelmodus-LD zum Mischen durch einen Doppelbrechungs-Filter erreicht wird.
Der LD-Anregungs-Summenfrequenz-Laser umfaßt den Halbleiterlaser 10 zur Anregung, der das Laser aktivierende Medium 20 pumpt, und den optischen Resonator 25, umfassend das Lasermedium 20, bestehend aus Nd:YVO&sub4;, wobei Nd 1% dotiert ist als Feststofflasermedium, den 90º Reflexionsspiegel 24 das nicht lineare optische Element 21, das aus einem x-Achsen KNbO&sub3; besteht, und den Austrittsspiegel 22.
Der Halbleiterlaser 10 zur Anregung ist aneinanderstoßend mit dem Feststofflasermedium 20 verbunden. Es wurde die LD zur Anregung mit einer Streifenbreite von 50 mm mit einem Output von 500 mW angewandt.
Die Oberfläche 20a des Lasermediums 20 ist so beschichtet, daß die Reflexionsfähigkeit bei einer Oszillations-Wellenlänge von 1064 nm des Lasermediums 20 99,9% sein kann und daß die Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 809 nm des Pumplichts 95% oder mehr betragen kann.
Die Oberfläche des 90º Reflexionsspiegels 24 ist so beschichtet, daß die Reflexionsfähigkeit bei einer Wellenlänge von 1064 nm 99,9% sein kann bei einem Einfallswinkel von 45º und die Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 690 nm 95% sein kann. Die Oberfläche 20b des Lasermediums 20 auf Seite des nicht linearen optischen Elements ist so beschichtet, daß die Durchlässigkeit für eine Oszillations-Wellenlänge von 1064 nm 99,9% oder mehr betragen kann. Die Oberfläche des Austrittsspiegels 22 ist so beschichtet, daß die Reflexionsfähigkeit bei einer Wellenlänge von 1064 nm und einer Wellenlänge von 690 nm 99,9% bzw. 70% betragen kann und daß die Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 418 nm 95% sein kann.
Eine umgekehrte Population wird in dem Lasermedium 20 gebildet durch Pumpen von Licht, das von dem Halbleiterlaser 10 ausgestrahlt wird, und es tritt eine Laser- Oszillation bei einer Wellenlänge von 1064 im Falle von Nd:YVO&sub4; ein. Das Oszillations- Laserlicht tritt in dem Resonator 26, bestehend aus der Seite 20a und dem Austrittsspiegel 22, in Resonanz.
Andererseits wurde ein Halbleiterlaserlicht 30 mit einer Wellenlänge von 690 nm mit einem Output von 30 mW (TOLD9150 von Toshiba) als Lichtquelle zum Mischen angewandt. Das Laserlicht geht durch die Kondensatorlinse 32 und ein Wellenlängen selektierendes Element 44, bestehend aus den Doppelbrechungs-Platten 41, 43 und dem Polarisator 42, hindurch, wird so kondensiert, daß es einen Gürtel (waist) auf der Fläche 21a bildet, und tritt in das nicht lineare optische Element 21 ein. Als Doppelbrechungs-Platten 41, 43 werden 0,5 mm und 4 mm dicke Platten aus nicht dotiertem YVO&sub4; verwendet.
Das Mischlicht, das durch das nicht lineare optische Kristall 21 hindurchgegangen ist, wird durch den Austrittsspiegel 22 teilweise reflektiert, geht erneut über den gleichen Weg, geht weder durch das Wellenlängen selektierende Element 44 hindurch und wird wieder in den Halbleiterlaser 30 zurückgeführte Die Stabilisierung der Wellenlänge der Misch-LD wird durch das Wellenlängen selektierende Element 44 durchgerührt.
Die Ausführungsform ist so angeordnet, daß beide Polarisationsrichtungen von Laserlicht mit einer Wellenlänge von 1064 nm und Grundwellenlicht mit einer Wellenlänge von 690 nm, das von außen in den Resonator zugeführt wird, verlaufen entlang der b-Achse des KNbO&sub3; und das Output-Licht, das sich mischt, und das Summenfrequenz-Licht dessen Wellenlänge auf 418 nm umgewandelt wird, in der Polarisationsrichtung der c-Achse erhalten wird.
Die Temperatur jedes optischen Elements wird durch ein Peltier-Element 5 gesteuert. Das erzeugte Summenfrequenzlicht 50 mit einer Wellenlänge von 418 nm tritt aus dem Autrittsspiegel 22 aus.
Die Oszillations-Wellenlänge der LD zur Anregung wurde stabilisiert durch aneinanderstoßendes Verbinden des Feststofflasermediums mit der LD 10 zur Anregung, mit dem Ergebnis, daß die Intensität der Grundwelle in dem Resonator stabilisiert wurde. Ferner konnte jedes Element in der Größe verringert werden, um auf dem selben Peltier-Element 5 angeordnet zu werden, und als Ergebnis konnte die Temperatur jedes Elements so gesteuert werden, daß sie konstant war. Folglich war es möglich, 10 mW Summenfrequenz-Outputs stabil zu erhalten.
Bei den obigen Ausführungsformen sind als Halbleiterlaser 30 zur Anregung eines Feststofflasers Beispiele gezeigt durch Festlegen einer zentralen Wellenlänge von 809 nm des Absorptionsspektrums von Nd:YAG oder Nd:YVO&sub4;, aber die Abstimmungswellenlänge kann frei festgelegt werden durch Drehen mit einem Winkel, Temperatur oder elektrisches Feld der beiden Doppelbrechungs-Elemente, die Wellenlängen selektierende Elemente sind. Daher können als andere Lasermedien z. B. LiSrF, LiCaF, YLF (LiYF&sub4;), NAB (NdAl&sub3;(BO&sub3;)&sub4;), KNP, NYAB (NdxY1-xAl&sub3;(BO&sub3;)&sub4;), NPP (NdP&sub5;O&sub1;&sub4;) und GGG (Gd&sub3;Ga&sub5;O&sub1;&sub2;) verwendet werden.
Bei dem Einzelmodus-Halbleiterlaser bei der vierten Ausführungsform wird ein Beispiel der Anwendung einer Wellenlänge von 860 nm, die in der Lage ist, die Wellenlänge mit x-Achsen KNbO&sub3; des nicht linearen optischen Kristalls umzuwandeln, erläutert, aber es ist auch möglich, mit einer Wellenlänge zu arbeiten, die in der Lage ist, die Wellenlänge durch ein anderes anorganisches nicht lineares optisches Kristallmaterial, wie KAP (KAsPO&sub4;), BBO (β-BaB&sub2;O&sub2;), LBO (LiB&sub3;O&sub5;), LiNbO&sub3; und LiTaO&sub3;, umzuwandeln. Oder als Wellenlängen umwandelndes Element für den Einzelmodus- Halbleiterlaser ist ein Beispiel des Eintritts in das nicht lineare optische Kristall über einen Weg gezeigt, aber es ist auch auf ein Verfahren zum Umwandeln in eine kurze Wellenlänge anwendbar durch Leiten in einen Wellenlängen umwandelnden Hohlleiter, wie einen die Polarisation umkehrenden Hohlleiter.
Bei den obigen Ausführungsformen ist es auch möglich, daß zur Stabilisierung des Grundwellenlasers kein nicht lineares optisches Material in dem optischen Resonator enthalten ist.
Der bei den Ausführungsformen verwendete Halbleiterlaser ist ein üblicher Halbleiterlaser mit einer Fabry-Perot-Struktur mit einer Reflexionsfähigkeit der Rückseite von 95% und einer Reflexionsfähigkeit der Vorderseite von etwa 4%, aber zur sicheren Steuerung der Wellenlänge mit einer geringeren Menge an zurückgestrahltem Licht ist es bevorzugt, einen AR beschichteten Halbleiterlaser mit einer Reflexionsfähigkeit der Vorderseite zu verwenden, die auf etwa 0,1% verringert ist.
Bei den obigen Ausführungsformen kann die Erfindung auch auf den Halbleiterlaser als Quelle für Anregungslicht vom Fasertyp angewandt werden durch Umwandlung nach oben, unter Anwendung einer Fluorid-Faser, die mit Seltenen Erdmetallen, wie Ho, Er, Tm, Sm und Nd, dotiert ist.
Eine Reflexions-Beschichtung als reflektierendes Mittel kann auf die Vorderseite des Elements aufgebracht werden oder ein Reflexionsspiegel kann getrennt verwendet werden.
Die angegebenen Ausführungsformen sollen in jeder Beziehung als erläuternd und nicht als einschränkend angesehen werden; der Umfang der Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.

Claims

1. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend

einer Halbleiterlaser (30, 70) zur Emission von Laserlicht;

ein Wellenlängen selektierendes Element (40) mit einem solchen Durchlaßbereich (Bandpaß), daß die spezifische Durchlässigkeit für Licht spezieller Wellenlänge verhältnismäßig hoch ist;

eine Reflexionsvorrichtung (43b, 61a, 62b, 80) zum Aufbringen einer optischen Rückstrahlung auf den Halbleiterlaser (30, 70) durch das Wellenlängen selektierende Element (40) und

ein Wellenlängen umwandelndes Element (62) zum Umwandeln (Anpassen) der Wellenlänge des Laserlichts,

wobei das Wellenlängen selektierende Element sich in dem optischen Weg von dem Halbleiterlaser zu der Reflexionsvorrichtung befindet, wodurch die Oszillations-Wellenlänge des Halbleiterlasers (30, 70) innerhalb einer Wellenlängentoleranz des Wellenlängen umwandelnden Elements (62) stabilisiert wird.

2. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei das Wellenlängen umwandelnde Element umfaßt:

einer optischen Resonator (60), enthaltend ein Lasermedium (61), das durch Anregungslicht angeregt wird, und ein nicht lineares optisches Element (62) zur Umwandlung der Wellenlänge, und

wobei die Oszillations-Wellenlänge des Halbleiterlasers (30) innerhalb des Absorptionsspektrums des Lasermediums (61) stabilisiert wird,

3. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach Anspruch 2, umfassend ferner:

einer zweiten Halbleiterlaser (72) zum oszillierenden Mischen von Licht, und wobei die Reflexionsvorrichtung (43b) eine optische Rückstrahlung auch auf den zweiten Halbleiterlaser (72) über das Wellenlängen selektierende Element (40) aufbringt.

4. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei das Wellenlängen umwandelnde Element umfaßt:

ein Lasermedium (61) zum Emittieren von Grundwellen-Laserlicht (Laserlicht der ersten Harmonischen Grundschwingung), wenn es durch Licht einer vorbestimmten Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereichs des Anregungslichts angeregt wird,

einer optischen Resonator (60), enthaltend das Lasermedium, und wobei

das Wellenlängen selektierende Element (40) Polarisationsmittel (42) und ein Doppelbrechungs-Element (41, 43, 44, 46) umfaßt, wobei das Wellenlängen selektierende Element eine verhältnismäßig hohe Durchlässigkeit bei einer vorbestimmten Wellenlänge des Anregungslichts hat.

5. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach Anspruch 4, umfassend ferner

ein nicht lineares optisches Element (62), das in dem optischen Resonator (60) enthalten ist, zum Umwandeln der Wellenlänge des Grundwellen-Laserlichts und Emittieren von kurzwelligem Laserlicht.

6. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach Anspruch 4, umfassend ferner

einer zweiten Halbleiterlaser (72) zum Emittieren von Mischlicht und

ein nicht lineares optisches Element, das in dem optischen Resonator (60) enthalten ist, zum Emittieren von Laserlicht einer bestimmten Wellenlänge durch Mischen des Grundwellen-Laserlichts mit dem Mischlicht.

7. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei das die Wellenlänge umwandelnde Element ein nicht lineares optisches Element (62) zum Umwandeln der Wellenlänge eines Laserlichts einer vorbestimmten Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereichs des Laserlichts und Emittieren von kurzwelligem Laserlicht umfaßt und

das Wellenlängen selektierende Element (40), Polarisationsmittel (42) und ein Doppelbrechungs-Element (41, 43, 44, 46) umfaßt, wobei das Wellenlängen selektierende Element in erster Linie das Laserlicht der vorbestimmten Wellenlänge des Laserlichts hindurchläßt.

8. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend

einer ersten Halbleiterlaser (30, 10) zum Emittieren von Anregungslicht,

einer zweiten Halbleiterlaser (70, 30) zum Emittieren von Mischlicht,

ein Lasermedium (61, 20) zum Emittieren von Grundwellen Laserlicht, wenn es durch Licht einer vorbestimmten Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereichs des Anregungslichts angeregt wird,

ein nicht lineares optisches Element (62, 21) zum Emittieren von Laserlicht einer bestimmten Wellenlänge durch Mischen des Grundwellen-Laserlichts mit dem Mischlicht,

einer optischen Resonator (60, 25), enthaltend das Lasermedium (61. 20) und das nicht lineare optische Element (62, 21),

ein Wellenlängen selektierendes Element (48, 44), bestehend aus einem Polarisationsmittel (47, 42) und einem Doppelbrechungs-Element (44, 43), wobei das Wellenlängen selektierende Element in erster Linie das Licht der vorbestimmten Wellenlänge des Mischlichts hindurchläßt, und

eine Reflexionsvorrichtung (43b, 22) zum Aufbringen einer optischer Rückstrahlung auf den zweiten Halbleiterlaser (70, 30) über das Wellenlängen selektierende Element (48, 44).

9. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend

einer ersten Halbleiterlaser (30) zum Oszillieren von Anregungslicht,

einer zweiten Halbleiterlaser (70) zum Oszillieren von Mischlicht,

ein Lasermedium (61) zum Emittieren von Grundwellen-Laserlicht, wenn es durch Licht einer ersten vorbestimmten Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereichs des Anregungslichts angeregt wird,

ein nicht lineares optisches Element (62) zum Emittieren von Laserlicht einer bestimmten Wellenlänge durch Mischen von Licht einer zweiten vorbestimmten Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereichs des Mischlichts mit dem Grundwellen- Laserlicht,

einer optischen Resonator (60), enthaltend das Lasermedium (61) und das nicht lineares optische Element (62),

ein erstes Wellenlängen selektierendes Element (40), bestehend aus Polarisationsmittel (47) und einem Doppelbrechungs-Element (41, 43), wobei das erste Wellenlängen selektierende Element in erster Linie das Licht der ersten vorbestimmten Wellenlänge des Anregungslichts hindurchläßt,

ein erstes Reflexionsmittel (43b) zum Aufbringen einer optischer Rückstrahlung auf den ersten Halbleiterlaser (30) über das erste Wellenlängen selektierende Element (40),

ein zweites Wellenlängen selektierendes Element (48), bestehend aus Polarisationsmittel (47) und einem Doppelbrechungs-Element (44, 43), wobei das zweite Wellenlängen selektierende Element in erster Linie das Licht der zweiten vorbestimmten Wellenlänge des Mischlichts hindurchläßt,

eine zweite Reflexionsvorrichtung (43b) zum Aufbringen einer optischer Rückstrahlung auf den zweiten Halbleiterlaser (70) durch das zweite Wellenlängen selektierende Element (48).

10. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das Polarisationsmittel (42, 47) in dem Halbleiterlaser (30, 70) enthalten ist, auf den die optische Rückstrahlung aufgebracht wird.

11. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach Anspruch 10, wobei der Halbleiterlaser (30, 70), auf den die optische Rückstrahlung aufgebracht wird, eine Quantenquellen-Struktur aufweist.

12. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Wellenlängen selektierende Element (40, 48) ein Doppelbrechungsfilter nach Lyot ist, enthaltend ein Doppelbrechungs-Element (41, 43, 44, 46) und einen Polarisator (42, 47).

13. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das Wellenlängen selektierende Element (40, 48) ein Doppelbrechungsfilter ist, dessen Doppelbrechungs-Element (41, 43, 44, 46) gegenüber der optischen Achse um einen Brewster-Winkel geneigt ist.

14. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das Doppelbrechungs-Element (41, 43, 44, 46), das in dem Wellenlängen selektierenden Element verwendet wird, ein Flüssigkristall ist.

15. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das, Doppelbrechungs-Element (41, 43, 44, 46), das in dem Wellenlängen selektierenden Element verwendet wird, ein Kristall ist, bestehend aus nicht-dotiertem YVO&sub4; oder KNbO&sub3;.

16. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach einem der Ansprüche 4, 6, 7 oder 9, wobei das Lasermedium (61) doppelbrechend ist und als Doppelbrechungs-Element (41, 43) des Wellenlängen selektierenden Elements (40, 48) verwendet wird.

17. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei das nicht lineare optische Element (62) doppelbrechend ist und als Doppelbrechungs-Element (41, 43, 44, 46) des Wellenlängen selektierenden Elements (40, 48) verwendet wird.

18. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle, umfassend

einer ersten Halbleiterlaser (30) zum Oszillieren von Grundwellenlicht,

ein Wellenlängen selektierendes Element (44) mit einem solchen Durchlaßbereich, daß die spezifische Durchlässigkeit für Licht spezieller Wellenlänge erhöht ist;

ein nicht lineares optisches Element (21) zur Erzeugung von harmonischen Wellen durch Umwandeln der Wellenlänge einer Grundwelle, die durch das Wellenlängen selektierende Element (44) hindurchgegangen ist, und

ein Grundwellen- Reflexionsvorrichtung (22) zum Reflektieren der durch das nicht-lineare Element (21) hindurchgegangenen Grundwelle und Aufbringen der optischen Rückstrahlung auf den Halbleiterlaser (30) durch das Wellenlängen selektierende Element (44) und

Reflexionsmittel für die harmonische Welle zur Überlagerung der von dem nicht inearen optischen Element (21) erzeugten harmonischen Wellen in einer Richtung.

19. Wellenlängenstabilisierte Lichtquelle nach Anspruch 8, wobei eine Endseite des ersten Halbleiterlasers (10) von dem das Anregungslicht ausgeht, mit einer Endseite von Lasermedium (20), auf die das Anregungslicht auftrifft, aneinanderstoßend verbunden ist.