JPH0277181A - レーザーダイオードポンピング固体レーザー - Google Patents
レーザーダイオードポンピング固体レーザーInfo
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- JPH0277181A JPH0277181A JP63229415A JP22941588A JPH0277181A JP H0277181 A JPH0277181 A JP H0277181A JP 63229415 A JP63229415 A JP 63229415A JP 22941588 A JP22941588 A JP 22941588A JP H0277181 A JPH0277181 A JP H0277181A
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-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、固体レーザーロッドを半導体レーザー（レー
ザーダイオード）によってボンピングするレーザーダイ
オードポンピング固体レーザーに関し、特に詳細にはそ
の共振器内に配した光波長変換素子によって、固体レー
ザー発振ビームを波長変換するようにしたレーザーダイ
オードポンピング固体レーザーに関するものである。
ザーダイオード）によってボンピングするレーザーダイ
オードポンピング固体レーザーに関し、特に詳細にはそ
の共振器内に配した光波長変換素子によって、固体レー
ザー発振ビームを波長変換するようにしたレーザーダイ
オードポンピング固体レーザーに関するものである。
（従来の技術）
例えば特開昭６２−１８９７８３号公報に示されるよう
に、ネオジム等の希土類がドーピングされた固体レーザ
ーロッドを半導体レーザーによってボンピングするレー
ザーダイオードポンピング固体レーザーが公知となって
いる。この種のレーザーダイオードポンピング固体レー
ザーにおいては、より短波長のレーザー光を得るために
、その共振器内に、固体レーザー発振ビームを波長変換
する非線形光学材料のバルク単結晶を配設して、固体レ
ーザー発振ビームを第２高調波等に波長変換することも
行なわれている。
に、ネオジム等の希土類がドーピングされた固体レーザ
ーロッドを半導体レーザーによってボンピングするレー
ザーダイオードポンピング固体レーザーが公知となって
いる。この種のレーザーダイオードポンピング固体レー
ザーにおいては、より短波長のレーザー光を得るために
、その共振器内に、固体レーザー発振ビームを波長変換
する非線形光学材料のバルク単結晶を配設して、固体レ
ーザー発振ビームを第２高調波等に波長変換することも
行なわれている。
（発明が解決しようとする課題）
ところが、このような波長変換機能を備えた従来のレー
ザーダイオードポンピング固体レーザーにおいては、非
線形光学材料として、前記公報にも示されているように
、ＫＴＰ、Ｌ １Ｎｂ０３等の無機非線形光学材料を用
いていたため、波長変換効率が低いという問題が有った
。このように波長変換効率が低いと、当然エネルギー利
用効率が低くなるし、また、波長変換（短波長化）され
た高強度のレーザービームが必要な場合には、ボンピン
グ源として例えば２００ ｍＷ以上と極めて高出力の高
価な半導体レーザーが必要になる。そして、高出力の半
導体レーザーをルいると、そこからの発熱量も当然大き
くなるので、半導体レーザーの放熱、冷却のために大が
かりで高価な装置が必要になるという不都合も生じる。
ザーダイオードポンピング固体レーザーにおいては、非
線形光学材料として、前記公報にも示されているように
、ＫＴＰ、Ｌ １Ｎｂ０３等の無機非線形光学材料を用
いていたため、波長変換効率が低いという問題が有った
。このように波長変換効率が低いと、当然エネルギー利
用効率が低くなるし、また、波長変換（短波長化）され
た高強度のレーザービームが必要な場合には、ボンピン
グ源として例えば２００ ｍＷ以上と極めて高出力の高
価な半導体レーザーが必要になる。そして、高出力の半
導体レーザーをルいると、そこからの発熱量も当然大き
くなるので、半導体レーザーの放熱、冷却のために大が
かりで高価な装置が必要になるという不都合も生じる。
非線形光学材料のバルク単結晶として、光の通過長がよ
り長くなる大きな結晶を用いれば、上記波長変換効率を
向上させることができるが、そのような大きな結晶を形
成することは技術的にも困難であるし、また多大なコス
トを要することにもなる。
り長くなる大きな結晶を用いれば、上記波長変換効率を
向上させることができるが、そのような大きな結晶を形
成することは技術的にも困難であるし、また多大なコス
トを要することにもなる。
一方、非線形光学材料としてより大きな非線形光学定数
を有するものを用いることによって、波長変換効率を向
上させることも考えられる。無機の非線形光学材料で前
述のＫＴＰに比べれば比較的非線形光学定数が大きいも
のとしては、例えばＬ １Ｎｂ０３ 、ＢＮＮＢ、さら
には０ｐｔｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ、 １３
ｐｔａ’ｙ （１９８８）に示されるＫＮｂＯ３等
が挙げられるが、これらの無機非線形光学材料は、温度
変化によって位相整合角のズレが生じやすいので、ＫＴ
Ｐのように広い温度範囲に亘って安定した波長変換効率
を得ることは困難となっている。
を有するものを用いることによって、波長変換効率を向
上させることも考えられる。無機の非線形光学材料で前
述のＫＴＰに比べれば比較的非線形光学定数が大きいも
のとしては、例えばＬ １Ｎｂ０３ 、ＢＮＮＢ、さら
には０ｐｔｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ、 １３
ｐｔａ’ｙ （１９８８）に示されるＫＮｂＯ３等
が挙げられるが、これらの無機非線形光学材料は、温度
変化によって位相整合角のズレが生じやすいので、ＫＴ
Ｐのように広い温度範囲に亘って安定した波長変換効率
を得ることは困難となっている。
また、半導体レーザーによる固体レーザーの発振効率が
より高ければ、非線形光学材料に入射する固体レーザー
発振ビームの強度が高くなって、より高強度の波長変換
ビームを得ることが可能となる。しかし従来のレーザー
ダイオードポンピング固体レーザーにおいては一般にボ
ンピング源としてアレイレーザーを用いており、そのス
ペクトル線幅は１０ｎｍ程度もあるため、固体レーザー
の発振効率が低く、このことはエネルギー利用効率の低
下につながっていた。
より高ければ、非線形光学材料に入射する固体レーザー
発振ビームの強度が高くなって、より高強度の波長変換
ビームを得ることが可能となる。しかし従来のレーザー
ダイオードポンピング固体レーザーにおいては一般にボ
ンピング源としてアレイレーザーを用いており、そのス
ペクトル線幅は１０ｎｍ程度もあるため、固体レーザー
の発振効率が低く、このことはエネルギー利用効率の低
下につながっていた。
スペクトル線幅が小さい半導体レーザーとして、単一横
モード単一縦モード半導体レーザーが知られており（ス
ペクトル線幅は通常的０．１ｎｍ程度）、この単一横モ
ード単一縦モード半導体レーザーをペルチェ素子等で温
度調節してその発振波長を固体レーザーの吸収ピーク値
に合わせれば、固体レーザーの発振効率を高めることが
できる。
モード単一縦モード半導体レーザーが知られており（ス
ペクトル線幅は通常的０．１ｎｍ程度）、この単一横モ
ード単一縦モード半導体レーザーをペルチェ素子等で温
度調節してその発振波長を固体レーザーの吸収ピーク値
に合わせれば、固体レーザーの発振効率を高めることが
できる。
しかし現在提供されている単一横モード単一縦モード半
導体レーザーは、アレイレーザー等に比べれば低出力で
あるので、ある程度高強度の波長変換ビームを得るため
には、複数の単一横モード単一縦モード半導体レーザー
から出射したレーザービームを合波してボンピング光と
して使用せざるを得ない。そのようにすると、コストア
ップ、信頼性低下の問題が生じることになる。
導体レーザーは、アレイレーザー等に比べれば低出力で
あるので、ある程度高強度の波長変換ビームを得るため
には、複数の単一横モード単一縦モード半導体レーザー
から出射したレーザービームを合波してボンピング光と
して使用せざるを得ない。そのようにすると、コストア
ップ、信頼性低下の問題が生じることになる。
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり
、波長変換効率が高く、また温度変化に対する安定性も
高く、そしてエネルギー利用効率の良いレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザーを提供することを目的とす
るものである。
、波長変換効率が高く、また温度変化に対する安定性も
高く、そしてエネルギー利用効率の良いレーザーダイオ
ードポンピング固体レーザーを提供することを目的とす
るものである。
（課題を解決するための手段及び作用）本発明のレーザ
ーダイオードポンピング固体レーザーは、前述したよう
にネオジム等の希土類がドーピングされた固体レーザー
ロッドを半導体レーザーによっ”Ｃボンピングし、そし
てその共振器内に、固体レーザー発振ビームを波長変換
する非線形光学材料のバルク単結晶を備えたレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーにおいて、上記バルク
単結晶として、有機非線形光学材料のバルク単結晶が用
いられたことを特徴とするものである。
ーダイオードポンピング固体レーザーは、前述したよう
にネオジム等の希土類がドーピングされた固体レーザー
ロッドを半導体レーザーによっ”Ｃボンピングし、そし
てその共振器内に、固体レーザー発振ビームを波長変換
する非線形光学材料のバルク単結晶を備えたレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーにおいて、上記バルク
単結晶として、有機非線形光学材料のバルク単結晶が用
いられたことを特徴とするものである。
上記の有機非線形光学材料としては、例えば特開昭６０
−２５０３３４号公報等に示されるＭＮＡ （２−メチ
ル−４−ニトロアニリン） 、Ｊ、Ｏｐ、ｔ、Ｓｏｃ、
Ａｍ、Ｂ、に記載されているＮＰＰ （Ｎ−（４−ニト
ロフェニル）−Ｌ−プロリノール）、ＮＰＡＮ （Ｎ−
（４−ニトロフェニル）−Ｎ−メチルアミノアセトニト
リル） 、ＭＡＰ、ｍ−ＮＡ等を用いることができる。
−２５０３３４号公報等に示されるＭＮＡ （２−メチ
ル−４−ニトロアニリン） 、Ｊ、Ｏｐ、ｔ、Ｓｏｃ、
Ａｍ、Ｂ、に記載されているＮＰＰ （Ｎ−（４−ニト
ロフェニル）−Ｌ−プロリノール）、ＮＰＡＮ （Ｎ−
（４−ニトロフェニル）−Ｎ−メチルアミノアセトニト
リル） 、ＭＡＰ、ｍ−ＮＡ等を用いることができる。
これらのＭＮＡやＮＰＰ等の有機の非線形光学材料は、
ＬｉＮｂＯ３やＫＴＰ等の無機の非線形光学材料と比べ
ると、非線形光学定数が極めて大きいので、高い波長変
換効率を得ることができる。またこのような有機非線形
光学材料は、無機の非線形光学材料と比べると、誘電破
壊しきい値が大きい、光損傷が小さい等の長所も有して
いる。
ＬｉＮｂＯ３やＫＴＰ等の無機の非線形光学材料と比べ
ると、非線形光学定数が極めて大きいので、高い波長変
換効率を得ることができる。またこのような有機非線形
光学材料は、無機の非線形光学材料と比べると、誘電破
壊しきい値が大きい、光損傷が小さい等の長所も有して
いる。
また上記有機非線形光学材料として、下記の分子式
で示される非線形光学材料（３，５−ジメチル−１−（
４−ニトロフェニル）ピラゾール：以下ＰＲＡと称する
）を特に好適に用いることができる。
４−ニトロフェニル）ピラゾール：以下ＰＲＡと称する
）を特に好適に用いることができる。
このＰＲＡは特開昭８２−２１０４３２号公報に開示さ
れているものであり、極めて大きな非線形光学定数を有
することが分かっている。
れているものであり、極めて大きな非線形光学定数を有
することが分かっている。
一方、上述したような各種の有機非線形光学材料は、Ｋ
ＴＰと同じように、温度変化に対する位相整合角のズレ
量が非常に小さいものとなっている。すなわち、有機材
料の屈折率変化は主に体積膨張による屈折率低下である
ため、複屈折率の温度依存性は零に近くなり、その結果
位相整合角のズレがほとんど無くなるのである。
ＴＰと同じように、温度変化に対する位相整合角のズレ
量が非常に小さいものとなっている。すなわち、有機材
料の屈折率変化は主に体積膨張による屈折率低下である
ため、複屈折率の温度依存性は零に近くなり、その結果
位相整合角のズレがほとんど無くなるのである。
本発明のレーザーダイオードポンピング固体レーザーに
おいて、好ましくは、ボンピング用半導体レーザーとし
て、単一横モード単一縦モード半導体レーザーが用いら
れる。本発明においては上述のように波長変換効率が高
い有機非線形光学材料を用いて光波長変換を行なうので
、この非線形光学材料に入射させる基本波としての固体
レーザー発振ビームの強度が比較的低くても、十分高強
度の波長変換ビームを得ることができる。したがって、
前述したように現在のところ比較的低出力のものしか提
供されていない単一横モード単一縦モード半導体レーザ
ーをボンピング源として用いても、十分高強度の波長変
換ビームを得ることができる。先に述べた通り、スペク
トル線幅が小さいこの単一横モード単一縦モード半導体
レーザーを用いれば、固体レーザーの発振効率を高める
ことができ、よってエネルギー利用効率を向上させるこ
とができる。
おいて、好ましくは、ボンピング用半導体レーザーとし
て、単一横モード単一縦モード半導体レーザーが用いら
れる。本発明においては上述のように波長変換効率が高
い有機非線形光学材料を用いて光波長変換を行なうので
、この非線形光学材料に入射させる基本波としての固体
レーザー発振ビームの強度が比較的低くても、十分高強
度の波長変換ビームを得ることができる。したがって、
前述したように現在のところ比較的低出力のものしか提
供されていない単一横モード単一縦モード半導体レーザ
ーをボンピング源として用いても、十分高強度の波長変
換ビームを得ることができる。先に述べた通り、スペク
トル線幅が小さいこの単一横モード単一縦モード半導体
レーザーを用いれば、固体レーザーの発振効率を高める
ことができ、よってエネルギー利用効率を向上させるこ
とができる。
（実 施 例）
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。
する。
第１図は、本発明の第１実施例によるレーザーダイオー
ドポンピング固体レーザー１０を示すものである。この
レーザーダイオードポンピング固体レーザー１０は、ボ
ンピング、光としてのレーザービーム１１を発する半導
体レーザー（フェーズドアレイレーザー）１２と、発散
光である上記レーザービーム１１を平行光化するコリメ
ーターレンズ１３と、平行光化されたレーザービーム１
１を集束させる集光レンズ１４と、ネオジム（Ｎｄ）が
ドーピングされた固体レーザーロッドとしてのＹＡＧ口
ッド（以下、Ｎｄ ： ＹＡＧロッドと称する） １５
と、このＮｄ ： ＹＡＧロッド１５の前方側（図中右
方側）に配された共振器１６と、この共振器１Ｂおよび
Ｎｄ：ＹＡＧロッド１５の間に配された光波長変換素子
１７とからなる。以上述べた各要素１２〜１７は、共通
の筐体（図示せず）にマウントされて一体化されている
。
ドポンピング固体レーザー１０を示すものである。この
レーザーダイオードポンピング固体レーザー１０は、ボ
ンピング、光としてのレーザービーム１１を発する半導
体レーザー（フェーズドアレイレーザー）１２と、発散
光である上記レーザービーム１１を平行光化するコリメ
ーターレンズ１３と、平行光化されたレーザービーム１
１を集束させる集光レンズ１４と、ネオジム（Ｎｄ）が
ドーピングされた固体レーザーロッドとしてのＹＡＧ口
ッド（以下、Ｎｄ ： ＹＡＧロッドと称する） １５
と、このＮｄ ： ＹＡＧロッド１５の前方側（図中右
方側）に配された共振器１６と、この共振器１Ｂおよび
Ｎｄ：ＹＡＧロッド１５の間に配された光波長変換素子
１７とからなる。以上述べた各要素１２〜１７は、共通
の筐体（図示せず）にマウントされて一体化されている
。
フェーズドアレイレーザー１２は、波長が８０９ｎｍの
レーザービーム１１を発するものが用いられている。一
方Ｎｄ：ＹＡＧロッド１５は、球面の一部をなす形状と
されたその後端面１５ａが、上記レーザービーム１１の
集束位置に有るように配置されており、この波長８０９
ｎｍのレーザービーム１１によってネオジム原子が励起
されることにより、波長１０８４ｎ ｍのレーザービー
ム１８を発する。上記Ｎｄ：ＹＡＧＣ１ｙド１５の後端
面１５ａには、波長８０９ｎｍのレーザービーム１１を
良好に透過させ、波長１１０６４ｎのレーザービーム１
８は良好に反射させるコーティングが施されている。一
方共振器１ＢのＮｄ：ＹＡＧロッド１５側の面ｌｅａも
球面の一部をなす形状とされ、その表面には、波長１０
８４ｎ ｍのレーザービーム１８は良好に反射させ、後
述する波長５３２ｎｍの第２高調波１８゛ は良好に透
過させるコーティングが施されている。したがって波長
１０Ｂ４ｎ ｍのレーザービーム１８は、上記共振器１
Ｂの面１８ａとロッド後端面１５ａとの間に閉じ込めら
れて、レーザー発振を引き起こす。このレーザービーム
１８は光波長変換素子１７に入射して、波長が１／２っ
まり５３２ｎｍの第２高調波１８°に波長変換される。
レーザービーム１１を発するものが用いられている。一
方Ｎｄ：ＹＡＧロッド１５は、球面の一部をなす形状と
されたその後端面１５ａが、上記レーザービーム１１の
集束位置に有るように配置されており、この波長８０９
ｎｍのレーザービーム１１によってネオジム原子が励起
されることにより、波長１０８４ｎ ｍのレーザービー
ム１８を発する。上記Ｎｄ：ＹＡＧＣ１ｙド１５の後端
面１５ａには、波長８０９ｎｍのレーザービーム１１を
良好に透過させ、波長１１０６４ｎのレーザービーム１
８は良好に反射させるコーティングが施されている。一
方共振器１ＢのＮｄ：ＹＡＧロッド１５側の面ｌｅａも
球面の一部をなす形状とされ、その表面には、波長１０
８４ｎ ｍのレーザービーム１８は良好に反射させ、後
述する波長５３２ｎｍの第２高調波１８゛ は良好に透
過させるコーティングが施されている。したがって波長
１０Ｂ４ｎ ｍのレーザービーム１８は、上記共振器１
Ｂの面１８ａとロッド後端面１５ａとの間に閉じ込めら
れて、レーザー発振を引き起こす。このレーザービーム
１８は光波長変換素子１７に入射して、波長が１／２っ
まり５３２ｎｍの第２高調波１８°に波長変換される。
以下、この光波長変換素子１７について詳しく説明する
。この光波長変換素子１７は、前述したＰＲＡのバルク
単結晶からなる。このＰＲＡの結晶構造を第２Ａ、２Ｂ
および２０図に示し、またそのバルク結晶構造を第３図
に、示す。この光波長変換素子１７は、通常のブリッジ
マン法により作成することができる。まず、融液状態の
ＰＲＡを適当な型に流し、次いで急冷させると、このＰ
ＲＡが多結晶化する。その後このＰＲＡを、その融点１
０２℃より高い温度（例えば１０５℃）に保たれた炉内
から、該融点より低い温度に保たれた炉外に徐々に引き
出すことにより、溶融状態のＰＲＡを炉外への引出し部
分から単結晶化させる。それにより、５０ｍｍ以上もの
長い範囲にわたって単結晶状態となり、結晶方位も一定
に揃ったＰＲＡが形成され、光波長変換素子１７を十分
に長くすることができる。周知のようにこの種の光波長
変換素子の波長変換効率は素子の長さの２乗に比例する
ので、光波長変換素子は長いほど実用的価値が高くなる
。
。この光波長変換素子１７は、前述したＰＲＡのバルク
単結晶からなる。このＰＲＡの結晶構造を第２Ａ、２Ｂ
および２０図に示し、またそのバルク結晶構造を第３図
に、示す。この光波長変換素子１７は、通常のブリッジ
マン法により作成することができる。まず、融液状態の
ＰＲＡを適当な型に流し、次いで急冷させると、このＰ
ＲＡが多結晶化する。その後このＰＲＡを、その融点１
０２℃より高い温度（例えば１０５℃）に保たれた炉内
から、該融点より低い温度に保たれた炉外に徐々に引き
出すことにより、溶融状態のＰＲＡを炉外への引出し部
分から単結晶化させる。それにより、５０ｍｍ以上もの
長い範囲にわたって単結晶状態となり、結晶方位も一定
に揃ったＰＲＡが形成され、光波長変換素子１７を十分
に長くすることができる。周知のようにこの種の光波長
変換素子の波長変換効率は素子の長さの２乗に比例する
ので、光波長変換素子は長いほど実用的価値が高くなる
。
以上述べたようにして形成したＰＲＡ単結晶を、光学軸
ＹとＺ軸（結晶軸ではｂ軸とａ軸）を含むＹ−２面でカ
ットし、Ｘ軸（結晶軸ではＣ軸）方向に厚さ５ｍｍに切
り出して、バルク単結晶型の光波長変換素子１７を形成
した。
ＹとＺ軸（結晶軸ではｂ軸とａ軸）を含むＹ−２面でカ
ットし、Ｘ軸（結晶軸ではＣ軸）方向に厚さ５ｍｍに切
り出して、バルク単結晶型の光波長変換素子１７を形成
した。
この光波長変換素子１７に対してレーザービーム１８は
、第１図図示の通り、その進行方向と２軸とが９０１１
の角度をなし、またその入射方向がＸ軸からＹ軸側に１
５″傾く状態にして入射される。上述のようにしてレー
ザービーム１８を光波長変換素子１７に入射させること
により、基本波としてのこのレーザービーム１８と第２
高調波１８’ との間でタイプ■の位相整合が取られ、
光波長変換素子１７からはこれらのレーザービーム１８
と第２高調波１８°とが混合したビームが出射する。な
おこの位相整合については、後に詳しく説明する。共振
器１Ｂの面ｌｅａには前述した通りのコーティングが施
されているので、この共振器１Ｂからは、波長５３２ｎ
ｍの第２高調波１８′のみが取り出される。
、第１図図示の通り、その進行方向と２軸とが９０１１
の角度をなし、またその入射方向がＸ軸からＹ軸側に１
５″傾く状態にして入射される。上述のようにしてレー
ザービーム１８を光波長変換素子１７に入射させること
により、基本波としてのこのレーザービーム１８と第２
高調波１８’ との間でタイプ■の位相整合が取られ、
光波長変換素子１７からはこれらのレーザービーム１８
と第２高調波１８°とが混合したビームが出射する。な
おこの位相整合については、後に詳しく説明する。共振
器１Ｂの面ｌｅａには前述した通りのコーティングが施
されているので、この共振器１Ｂからは、波長５３２ｎ
ｍの第２高調波１８′のみが取り出される。
以上説明したＰＲＡからなる光波長変換素子１７におけ
る位相整合状態は、±ａｏ’ ｃを超える温度範囲にお
いて十分に安定していることが確認された。またこのＰ
ＲＡの性能指数は、前述したＫＴＰのそれの１００倍で
あり、よって光波長変換素子１７による波長変換効率は
十分に高いものとなる。
る位相整合状態は、±ａｏ’ ｃを超える温度範囲にお
いて十分に安定していることが確認された。またこのＰ
ＲＡの性能指数は、前述したＫＴＰのそれの１００倍で
あり、よって光波長変換素子１７による波長変換効率は
十分に高いものとなる。
例えば本実施例の装置において、ボンピング光であるレ
ーザービーム１１の出力を１００ ｍＷとしたとき、レ
ーザービーム１ｇ、第２高調波１８′の出力はそれぞれ
３０ｍＷ、約２０ｍ Ｗとなり、レーザービーム１１の
出力を２００ ｍＷとしたとき、レーザービーム１８、
第２高調波１ｇ’の出力はそれぞれ６０ ｍ Ｗ ｓ約
４０ｍ Ｗとなった。
ーザービーム１１の出力を１００ ｍＷとしたとき、レ
ーザービーム１ｇ、第２高調波１８′の出力はそれぞれ
３０ｍＷ、約２０ｍ Ｗとなり、レーザービーム１１の
出力を２００ ｍＷとしたとき、レーザービーム１８、
第２高調波１ｇ’の出力はそれぞれ６０ ｍ Ｗ ｓ約
４０ｍ Ｗとなった。
また先に述べた通り、有機非線形光学材料であるＰＲＡ
は、誘電破壊しきい値が高く、そして光損傷も小さいの
で、上述のように高出力のレーザーダイオードポンピン
グ固体レーザー１０が実現可能となる。
は、誘電破壊しきい値が高く、そして光損傷も小さいの
で、上述のように高出力のレーザーダイオードポンピン
グ固体レーザー１０が実現可能となる。
比較例として、第１図の装置において光波長変換素子１
７をＫＴＰのバルク結晶からなる光波長変換素子に代え
、その装置における第２高調波の発生を調べた。この場
合、ボンピング光であるレーザービーム１１の出力を１
００ ｍＷとしたとき、レーザービーム１８、第２高調
波１８’の出力はそれぞれ３０ｍＷ、約２．５ ｍＷと
なり、レーザービーム１１の出力を２００ ｍＷとした
とき、レーザービーム１８、第２高調波１８°の出力は
それぞれ８０ｍＷ、約１０ｍＷとなった。この場合の第
２高調波１８°の出力的２．５ｍＷ、約１０ｍ Ｗに比
べると、上記実施例における第２高調波１ｇ’の出力約
２０ｍＷ、約４０ｍＷは極めて大きな値となっており、
本発明によれば高い波長変換効率が得られることが裏付
けられた。
７をＫＴＰのバルク結晶からなる光波長変換素子に代え
、その装置における第２高調波の発生を調べた。この場
合、ボンピング光であるレーザービーム１１の出力を１
００ ｍＷとしたとき、レーザービーム１８、第２高調
波１８’の出力はそれぞれ３０ｍＷ、約２．５ ｍＷと
なり、レーザービーム１１の出力を２００ ｍＷとした
とき、レーザービーム１８、第２高調波１８°の出力は
それぞれ８０ｍＷ、約１０ｍＷとなった。この場合の第
２高調波１８°の出力的２．５ｍＷ、約１０ｍ Ｗに比
べると、上記実施例における第２高調波１ｇ’の出力約
２０ｍＷ、約４０ｍＷは極めて大きな値となっており、
本発明によれば高い波長変換効率が得られることが裏付
けられた。
ここで、基本波であるレーザービーム１８と第２高調波
１８° との位相整合について詳しく説明する。
１８° との位相整合について詳しく説明する。
このＰＲＡの結晶は斜方晶系をなし、魚群はｍｍ２であ
る。したがって非線形光学定数のテンソルは、 となる。ここでｄ３１は、第３図に示すように結晶軸ａ
ＳｂＳｃに対して定まる光学軸ｘＳｙ、ｚを考えたとき
、Ｘ方向に直線偏光した光（以下、Ｘ偏光という。Ｙ、
Ｚについても同様。）を基本波として入射させてＺ偏光
の第２高調波を取り出す場合の非線形光学定数で尚り、
同様にｄ３２はＹ偏光の基本波を入射させてＺ偏光の第
２高調波を取り出す場合の非線形光学定数、ｄ３３は２
偏光の基本波を入射させて２偏光の第２高調波を取り出
す場合の非線形光学定数、ｄ２４はＹとＺ偏光の基本波
を入射させてＹ偏光の第２高調波を取り出す場合の非線
形光学定数、（ｉｔｓはＸとＺ偏光の基本波を入射させ
てＸ偏光の第２高調波を取り出す場合の非線形光学定数
である。各非線形光学定数の大きさを下表に示す。
る。したがって非線形光学定数のテンソルは、 となる。ここでｄ３１は、第３図に示すように結晶軸ａ
ＳｂＳｃに対して定まる光学軸ｘＳｙ、ｚを考えたとき
、Ｘ方向に直線偏光した光（以下、Ｘ偏光という。Ｙ、
Ｚについても同様。）を基本波として入射させてＺ偏光
の第２高調波を取り出す場合の非線形光学定数で尚り、
同様にｄ３２はＹ偏光の基本波を入射させてＺ偏光の第
２高調波を取り出す場合の非線形光学定数、ｄ３３は２
偏光の基本波を入射させて２偏光の第２高調波を取り出
す場合の非線形光学定数、ｄ２４はＹとＺ偏光の基本波
を入射させてＹ偏光の第２高調波を取り出す場合の非線
形光学定数、（ｉｔｓはＸとＺ偏光の基本波を入射させ
てＸ偏光の第２高調波を取り出す場合の非線形光学定数
である。各非線形光学定数の大きさを下表に示す。
なお下の表において■はＸ線結晶構造解析による値、■
はＭａｒｋｅｒ Ｆｒｉｎｇｅ法による実測値であり、
単位は双方とも［ＸｌＯ’ ｅ ｓ ｕ］である。
はＭａｒｋｅｒ Ｆｒｉｎｇｅ法による実測値であり、
単位は双方とも［ＸｌＯ’ ｅ ｓ ｕ］である。
この値よりＬｉＮｂＯ３のｄ３１と性能指数を比較する
とＰＲＡのｄ３２は２６０倍となる。さらに、ＫＴＰの
ｄ−ｔｔ （実効非線形定数）と性能指数を比較する
とＰＲＡのｄ３２は約１００倍となる。
とＰＲＡのｄ３２は２６０倍となる。さらに、ＫＴＰの
ｄ−ｔｔ （実効非線形定数）と性能指数を比較する
とＰＲＡのｄ３２は約１００倍となる。
またＰＲＡは斜方晶系で２軸性結晶となっているので、
光の偏光面が光学軸であるＸ軸（結晶軸でＣ軸）方向で
あるときの屈折率ｎ１と、このＸ軸に直角なＹ軸（結晶
軸でｂ軸）方向であるときの屈折率ｎｙ、およびＸＳ７
両軸に直角なＺ軸（結晶軸でａ軸）方向であるときの屈
折率ｎ、を有する。これらの屈折率ｎｍ 、ｎｙ 、ｎ
ｇの波長分散を第４図に示す。
光の偏光面が光学軸であるＸ軸（結晶軸でＣ軸）方向で
あるときの屈折率ｎ１と、このＸ軸に直角なＹ軸（結晶
軸でｂ軸）方向であるときの屈折率ｎｙ、およびＸＳ７
両軸に直角なＺ軸（結晶軸でａ軸）方向であるときの屈
折率ｎ、を有する。これらの屈折率ｎｍ 、ｎｙ 、ｎ
ｇの波長分散を第４図に示す。
常温での角度位相整合の下限波長は９５０ｎｍであるが
、バルク結晶の温度を変化させることにより、この下限
波長は５０ｎｍ程度変動する。それにより、本発明にお
いてＰＲＡを用いる場合は、光波長変換素子に入射させ
る基本波としての固体レーザー発振ビームの波長下限値
は９００ｎｍとする。
、バルク結晶の温度を変化させることにより、この下限
波長は５０ｎｍ程度変動する。それにより、本発明にお
いてＰＲＡを用いる場合は、光波長変換素子に入射させ
る基本波としての固体レーザー発振ビームの波長下限値
は９００ｎｍとする。
一方、基本波の波長が４０００ｎｍを超えるとＰＲＡ分
子の振動準位にかかり、ＰＲＡ分子による基本波の吸収
が生じると予想できる。それにより、本発明においてＰ
ＲＡを用いる場合は、基本波の波長上限値を４０００ｎ
ｍとする。
子の振動準位にかかり、ＰＲＡ分子による基本波の吸収
が生じると予想できる。それにより、本発明においてＰ
ＲＡを用いる場合は、基本波の波長上限値を４０００ｎ
ｍとする。
２軸性結晶における位相整合方法に関しては、Ｊ、 Ａ
ｐｐｌ 、 Ｐｈｙｓ 、Ｖｏｌ、 ５５． ｐ６５
（１９８４）のＹａｏ等による論文に詳細な記載がなさ
れている。
ｐｐｌ 、 Ｐｈｙｓ 、Ｖｏｌ、 ５５． ｐ６５
（１９８４）のＹａｏ等による論文に詳細な記載がなさ
れている。
すなわち、第９図に示すように、φを光の進行方向と結
晶の光学軸Ｚとのなす角度とし、θを光学軸Ｘ１Ｙを含
む面においてＸ軸からの光の進行方向の角度とする。こ
こで、任意の角度で入射したときの基本波および第２高
調波の屈折率をそれぞれｎｗ、ｎ２１ＩＪとし、各軸の
基本波および第２高調波の屈折率をそれぞれｎＸ Ｓｎ
Ｙ ＳｎＺ ｓ ｎＸ ｓｎ〒、ｎ２：とする。次に、 ｋｘ−ｓｉｎ φ” ｃｏｓ θ ｋｙ−ｓｉｎφ・Ｓｌｎθ に、−ｃｏｓφ としたとき、十
−ｕ ”’°
ｔｉ−ｚ ノ（。−）−２−（。￥ ） −２ 上記（１−１）および（１−２）式の解が位相整合条件
となる。
晶の光学軸Ｚとのなす角度とし、θを光学軸Ｘ１Ｙを含
む面においてＸ軸からの光の進行方向の角度とする。こ
こで、任意の角度で入射したときの基本波および第２高
調波の屈折率をそれぞれｎｗ、ｎ２１ＩＪとし、各軸の
基本波および第２高調波の屈折率をそれぞれｎＸ Ｓｎ
Ｙ ＳｎＺ ｓ ｎＸ ｓｎ〒、ｎ２：とする。次に、 ｋｘ−ｓｉｎ φ” ｃｏｓ θ ｋｙ−ｓｉｎφ・Ｓｌｎθ に、−ｃｏｓφ としたとき、十
−ｕ ”’°
ｔｉ−ｚ ノ（。−）−２−（。￥ ） −２ 上記（１−１）および（１−２）式の解が位相整合条件
となる。
−Ｂｒ −−ｋｘ２ （ｂ１＋０１ ）−ｋｙ２ （
ａｔ ＋ＣＩ ） −に２２ （ａｔ ＋ｂｔ ） Ｃ１＝ ｋ）（２ｂＩ Ｃ１＋ｋｙ２ａＩＣ１十ｋｚ
２ａｌ ｂｉ Ｂ２ ””−ｋＸ ２ （ｂ２ ＋ｃ２）−ｋｙ２ （
ａｚ ＋Ｃ２） ｋｚ ２ （ａ２＋ｂｚ ） Ｃ２−ｋｘ ２ｂｚ Ｃ２＋ｋｙ ２ａｚ Ｃ２＋ｋｚ
” ａｚ ｂ２ ８皿 −（ｎ’５）−２８２−（ｎ 〒） °２ｂｓ
＝ （ｎｆ ）−２ｂ２− （ｎ”ｙ ） −２Ｃｘ
＝ （ｎｆ ）−２Ｃｚ −（ｎｆ）−２とおいたとき
（１−１）および（１−２）式の解は、（復号はｉ−１
のとき＋、ｉ −２のとき−）となる。
ａｔ ＋ＣＩ ） −に２２ （ａｔ ＋ｂｔ ） Ｃ１＝ ｋ）（２ｂＩ Ｃ１＋ｋｙ２ａＩＣ１十ｋｚ
２ａｌ ｂｉ Ｂ２ ””−ｋＸ ２ （ｂ２ ＋ｃ２）−ｋｙ２ （
ａｚ ＋Ｃ２） ｋｚ ２ （ａ２＋ｂｚ ） Ｃ２−ｋｘ ２ｂｚ Ｃ２＋ｋｙ ２ａｚ Ｃ２＋ｋｚ
” ａｚ ｂ２ ８皿 −（ｎ’５）−２８２−（ｎ 〒） °２ｂｓ
＝ （ｎｆ ）−２ｂ２− （ｎ”ｙ ） −２Ｃｘ
＝ （ｎｆ ）−２Ｃｚ −（ｎｆ）−２とおいたとき
（１−１）および（１−２）式の解は、（復号はｉ−１
のとき＋、ｉ −２のとき−）となる。
タイプＩの位相整合条件は
ｎ４ＩＪ、 ２” ｎ２ａＪ、 ｌ −−
−−−−（１−３）タイプ■の位相整合条件は １／２（ｎｗ−１＋ ｎ’ 、 ２） ｗｍ ｎｅｍｌ
、。
−−−−（１−３）タイプ■の位相整合条件は １／２（ｎｗ−１＋ ｎ’ 、 ２） ｗｍ ｎｅｍｌ
、。
となる。
そこで、（１−３）式を満たす角度φとθとが存在する
ときに、タイプ■の位相整合が取れることになる。
ときに、タイプ■の位相整合が取れることになる。
ここで説明を簡単にするために、以下φ−１０＠の場合
について説明する。第４図に示されるようにＰＲＡにお
いては、上記の波長９００〜４０００ｎ ｍの領域で常
に、 ｎｇ ＜ｎｇ ＜ｎ。
について説明する。第４図に示されるようにＰＲＡにお
いては、上記の波長９００〜４０００ｎ ｍの領域で常
に、 ｎｇ ＜ｎｇ ＜ｎ。
となっている。したがってこの場合、前記Ｘ軸方向とＹ
軸方向の中間的な方向に偏光面を傾けて基本波を入射さ
せて、その場合の基本波に対する屈折率ｎ″：とｎ′：
の中間的な屈折率ｎｆ、を、第２高調波に対する屈折率
ｎ、と一致させれば、角度位相整合が取れることになる
。つまり ｎｆ−ｎ″：、 ・・・（１） とすればよい。ここで、ｘ−ｙ面上における光の進行方
向と光学軸Ｘとのなす角（Ｘ軸からＹ軸側へなす角）を
θとすると、 である。そこで、第４図より基本波波長−９５０ｎｍの
場合のｎｘ、”Ｗを求めるとそれぞれ１．５２１ 。
軸方向の中間的な方向に偏光面を傾けて基本波を入射さ
せて、その場合の基本波に対する屈折率ｎ″：とｎ′：
の中間的な屈折率ｎｆ、を、第２高調波に対する屈折率
ｎ、と一致させれば、角度位相整合が取れることになる
。つまり ｎｆ−ｎ″：、 ・・・（１） とすればよい。ここで、ｘ−ｙ面上における光の進行方
向と光学軸Ｘとのなす角（Ｘ軸からＹ軸側へなす角）を
θとすると、 である。そこで、第４図より基本波波長−９５０ｎｍの
場合のｎｘ、”Ｗを求めるとそれぞれ１．５２１ 。
１．７７５であり、またその１／２の波長４７５ｎｍに
対するｎ８を求めると１．７７５であるので、これらの
値で上記の（１）、（２式を満たすθを求めると、約０
＠となる。この場合のｎｏ：、ｎス、ｎｖ、およびｎｆ
の藺係を第５図に示す。
対するｎ８を求めると１．７７５であるので、これらの
値で上記の（１）、（２式を満たすθを求めると、約０
＠となる。この場合のｎｏ：、ｎス、ｎｖ、およびｎｆ
の藺係を第５図に示す。
一方第４図より、基本波波長−１２００ｎｍの場合のｎ
ｔ 、ｎ ｙはそれぞれ１．５１９．１．７８７であ
り、また波長ｔｉ００ｒ＋ｍに対するｎ、は１．７２５
であるので、これらの値で上記（１）、（２式を満たす
θを求めると、約２２″となる。同様にして、基本波の
波長が１２００ｎｍの場合と４０００ｎｍの場合とで、
その屈折率はほとんど変化しないので、上記（１）、（
２式を満たすθは必ず存在する。この場合のｎ（Ｆ、ｎ
ｉ、ｎＦおよびｎ２．ａＪの関係を第６図に示す。なお
このθの値は、ＰＲＡ結晶の温度に応じて３°程度変動
しつる。
ｔ 、ｎ ｙはそれぞれ１．５１９．１．７８７であ
り、また波長ｔｉ００ｒ＋ｍに対するｎ、は１．７２５
であるので、これらの値で上記（１）、（２式を満たす
θを求めると、約２２″となる。同様にして、基本波の
波長が１２００ｎｍの場合と４０００ｎｍの場合とで、
その屈折率はほとんど変化しないので、上記（１）、（
２式を満たすθは必ず存在する。この場合のｎ（Ｆ、ｎ
ｉ、ｎＦおよびｎ２．ａＪの関係を第６図に示す。なお
このθの値は、ＰＲＡ結晶の温度に応じて３°程度変動
しつる。
したがって、前述したようにＰＲＡ結晶温度による角度
位相整合の下限波長の変動を５０ｎｍ考慮して、基本波
の波長９００〜４０００ｎｍにおいて、タイプＩの位相
整合が取れる角度θが必ず存在する。
位相整合の下限波長の変動を５０ｎｍ考慮して、基本波
の波長９００〜４０００ｎｍにおいて、タイプＩの位相
整合が取れる角度θが必ず存在する。
同様にφ−９０＠たけてなく、ある特定の角度φにおい
ても、タイプ■の位相整合が取れる角度θ、φの組合せ
が、９００〜４０００ｎｍの基本波波長に対して存在す
ることになり、このような波長の基本波の第２高調波を
得ることが可能となる。
ても、タイプ■の位相整合が取れる角度θ、φの組合せ
が、９００〜４０００ｎｍの基本波波長に対して存在す
ることになり、このような波長の基本波の第２高調波を
得ることが可能となる。
前述した実施例における角度θ−１５＠は、前記（１）
および（２）式と、第４図に示した各屈折率ｎ８、ｎ、
、ｎ、の波長分散に基づいて、前述と同様にして求めた
値である。なおこの場合のｎ ｒ Ｓｎ ｒ。
および（２）式と、第４図に示した各屈折率ｎ８、ｎ、
、ｎ、の波長分散に基づいて、前述と同様にして求めた
値である。なおこの場合のｎ ｒ Ｓｎ ｒ。
ｎγ、およびｎ〒の関係を第７図に示す。
また、ＰＲＡの２００μｍの薄膜の透過スペクトルを第
８図に示すが、図示されるようにこのＰＲＡは、波長４
００ｎｍ近辺の光を多く吸収することがない。したがっ
て、このＰＲＡのバルク結晶を用いた光波長変換素子に
よれば、青色領域の第２高調波を効率良く発生させるこ
とができる。
８図に示すが、図示されるようにこのＰＲＡは、波長４
００ｎｍ近辺の光を多く吸収することがない。したがっ
て、このＰＲＡのバルク結晶を用いた光波長変換素子に
よれば、青色領域の第２高調波を効率良く発生させるこ
とができる。
次に、第１１図を参照して本発明の第２実施例について
説明する。なおこの第１１図において、前記第１図中の
要素と同等の要素には第１図中と同番号を付し、それら
についての説明は省略する。この第２実施例のレーザー
ダイオードポンピング固体レーザー２０は、第１実施例
の装置と比べると、ボンピング源としてフエーズドアレ
イレーザーエ２の代りに、単一横モード単一縦モード半
導体レーザー（単一スドライブレーザー）２２が用いら
れている点が異なっている。そしてこの単一横モード単
一縦モード半導体レーザー２２は、ヒートシンク２５が
固定されたベルチェ素子２６上に取り付けられている。
説明する。なおこの第１１図において、前記第１図中の
要素と同等の要素には第１図中と同番号を付し、それら
についての説明は省略する。この第２実施例のレーザー
ダイオードポンピング固体レーザー２０は、第１実施例
の装置と比べると、ボンピング源としてフエーズドアレ
イレーザーエ２の代りに、単一横モード単一縦モード半
導体レーザー（単一スドライブレーザー）２２が用いら
れている点が異なっている。そしてこの単一横モード単
一縦モード半導体レーザー２２は、ヒートシンク２５が
固定されたベルチェ素子２６上に取り付けられている。
このベルチェ素子２６は、温度制御回路２８によって駆
動される。一方、単一横モード単一縦モード半導体レー
ザー２２の温度は温度センサ２７によって検出され、そ
の温度検出信号は上記温度制御回路２８にフィードバッ
クされる。温度制御回路２８は、この温度検出信号が示
す温度に応じてベルチェ素子２Ｂの駆動を制御して、単
一横モード単一縦モード半導体レーザー２２の温度を正
確に所定値に維持する。なお図中の２９は電源である。
動される。一方、単一横モード単一縦モード半導体レー
ザー２２の温度は温度センサ２７によって検出され、そ
の温度検出信号は上記温度制御回路２８にフィードバッ
クされる。温度制御回路２８は、この温度検出信号が示
す温度に応じてベルチェ素子２Ｂの駆動を制御して、単
一横モード単一縦モード半導体レーザー２２の温度を正
確に所定値に維持する。なお図中の２９は電源である。
単一横モード単一縦モード半導体レーザー２２から発せ
られるレーザービーム２１のスペクトル線幅は例えばｌ
ｎｍ程度と十分に小さく、そして上記のようにして単一
横モード単一縦モード半導体レーザー２２を温度調節す
ることにより、その波長を正確にＮｄ：ＹＡＧｏッド１
５の吸収ピーク波長（８０９ｎｍ）に合わせることが可
能となる。それにより、ＹＡＧレーザ−（レーザービー
ム１８）の発振効率を高めることができる。
られるレーザービーム２１のスペクトル線幅は例えばｌ
ｎｍ程度と十分に小さく、そして上記のようにして単一
横モード単一縦モード半導体レーザー２２を温度調節す
ることにより、その波長を正確にＮｄ：ＹＡＧｏッド１
５の吸収ピーク波長（８０９ｎｍ）に合わせることが可
能となる。それにより、ＹＡＧレーザ−（レーザービー
ム１８）の発振効率を高めることができる。
本実施例の装置において、レーザービーム２１の出力を
３０ｍ Ｗとしたとき、レーザービームＩＢ、第２高調
波１８′の出力はそれぞれ１２ｍＷ、約４ｍＷとなり、
レーザービーム２１の出力を５０ｍＷとしたとき、レー
ザービーム１８、第２高調波１８゛ の出力はそれぞれ
２０ｍＷ、約１０ｍＷとなり、レーザービーム２１の出
力をｔｏｏ ｍＷとしたとき、レーザービーム１８、第
２高調波１８′ の出力はそれぞれ４０ｍＷ。
３０ｍ Ｗとしたとき、レーザービームＩＢ、第２高調
波１８′の出力はそれぞれ１２ｍＷ、約４ｍＷとなり、
レーザービーム２１の出力を５０ｍＷとしたとき、レー
ザービーム１８、第２高調波１８゛ の出力はそれぞれ
２０ｍＷ、約１０ｍＷとなり、レーザービーム２１の出
力をｔｏｏ ｍＷとしたとき、レーザービーム１８、第
２高調波１８′ の出力はそれぞれ４０ｍＷ。
約３０ｍ Ｗとなった。このように本装置においては、
ＹＡＧレーザーの発振効率は４０％であり、前述した第
１実施例におけるＹＡＧレーザーの発振効率（３０％）
と比べれば、明らかに高い値となっている。
ＹＡＧレーザーの発振効率は４０％であり、前述した第
１実施例におけるＹＡＧレーザーの発振効率（３０％）
と比べれば、明らかに高い値となっている。
以上、光波長変換素子としてＰＲＡのバルク単結晶から
なるものを用いたヌ施例について説明したが、本発明に
おいてはその他の有機非線形光学材料、すなわち前述し
たＭＮＡやＮＰＰ、ＭＡＰ等のバルク単結晶からなる光
波長変換素子を用いることも勿論可能である。
なるものを用いたヌ施例について説明したが、本発明に
おいてはその他の有機非線形光学材料、すなわち前述し
たＭＮＡやＮＰＰ、ＭＡＰ等のバルク単結晶からなる光
波長変換素子を用いることも勿論可能である。
またボンピング源として単一横モード単一縦モード半導
体レーザーを用いる場合は、先に述べた単一ストライプ
レーザー２２に限らず、ＤＦＢレーザー、外部共振器レ
ーザー等を用いることもできる。
体レーザーを用いる場合は、先に述べた単一ストライプ
レーザー２２に限らず、ＤＦＢレーザー、外部共振器レ
ーザー等を用いることもできる。
（発明の効果）
以上詳細に説明した通り本発明のレーザーダイオードポ
ンピング固体レーザーは、固体レーザー発振ビームを波
長変換する光波長変換素子として、有機非線形光学材料
のバルク単結晶からなるものを用いたことにより、波長
変換効率が向上して極めて高強度の短波長レーザーを得
ることが可能となり、また温度安定性にも優れたものと
なり得る。
ンピング固体レーザーは、固体レーザー発振ビームを波
長変換する光波長変換素子として、有機非線形光学材料
のバルク単結晶からなるものを用いたことにより、波長
変換効率が向上して極めて高強度の短波長レーザーを得
ることが可能となり、また温度安定性にも優れたものと
なり得る。
そして本発明のレーザーダイオードポンピング固体レー
ザーにおいては、上述のように波長変換効率が高くなる
から、現在のところ比較的出力が低い単一横モード単一
縦モード半導体レーザーをボンピング源として用いても
、十分高強度の短波長レーザーを得ることが可能となる
。こうして単−横モード単一縦モード半導体レーザーを
ボンピング源として用いれば、固体レーザーの発振効率
が高くなるので、この場合はエネルギー利用効率が特に
高くなる。
ザーにおいては、上述のように波長変換効率が高くなる
から、現在のところ比較的出力が低い単一横モード単一
縦モード半導体レーザーをボンピング源として用いても
、十分高強度の短波長レーザーを得ることが可能となる
。こうして単−横モード単一縦モード半導体レーザーを
ボンピング源として用いれば、固体レーザーの発振効率
が高くなるので、この場合はエネルギー利用効率が特に
高くなる。
また、上記のように比較的低出力の半導体レーザーをボ
ンピング源として用いても、十分高強度の短波長レーザ
ーを得ることができるから、本発明のレーザーダイオー
ドポンピング固体レーザーは従来装置と比べて、同一強
度の波長変換ビームを得る場合は、より低出力で安価な
半導体レーザーを使用可能となり、コストダウンが実現
される。
ンピング源として用いても、十分高強度の短波長レーザ
ーを得ることができるから、本発明のレーザーダイオー
ドポンピング固体レーザーは従来装置と比べて、同一強
度の波長変換ビームを得る場合は、より低出力で安価な
半導体レーザーを使用可能となり、コストダウンが実現
される。
第１図は本発明の第１実施例を示す概略図、第２Ａ、２
Ｂおよび２０図はそれぞれ、本発明に用いられるＰＲＡ
のａ軸、ａ軸、ｂ軸方向の結晶構造図、 第３図は上記ＰＲＡのノリレフ結晶構造図、第４図は上
記ＰＲＡの屈折率の波長分散を示すグラフ、 第５．６および７図は、本発明に係わる基本波と第２高
調波の角度位相整合を説明する説明図、第８図は上記Ｐ
ＲＡの透過スペクトルを示すグラフ、 第９図は、本発明に係わる基本波進行方向と光学軸Ｚと
がなす角度φ、および基本波進行方向と光学軸Ｘとがな
す角度θを説明する説明図、第１Ｏ図は上記の角度φと
θとの組合せ例を示すグラフ、 第１１図は本発明の第２実施例を示す概略図である。 １０．２０・・・レーザーダイオードポンピング固体レ
ーザー １１．２１・・・レーザービーム（ポンピング光）１２
・・・フェーズドアレイレーザー １５・・・Ｎｄ ：ＹＡＧロッド １Ｂ・・・共振器１
７・・・光波長変換素子 １８・・・レーザービーム（ＹＡＧレーザ−）１８°・
・・第２高調波 ２２・・・単一横モード単一縦モード半導体レーザー
。 第１図 第３図 第４図 旅長（ｎ ｍ） ＠５図 ４ ｎ。 第６図 ２
１１１ １１２ ）Ｌ。 第７図 第８図 臘長（ｎｍ） ？ シ
Ｂおよび２０図はそれぞれ、本発明に用いられるＰＲＡ
のａ軸、ａ軸、ｂ軸方向の結晶構造図、 第３図は上記ＰＲＡのノリレフ結晶構造図、第４図は上
記ＰＲＡの屈折率の波長分散を示すグラフ、 第５．６および７図は、本発明に係わる基本波と第２高
調波の角度位相整合を説明する説明図、第８図は上記Ｐ
ＲＡの透過スペクトルを示すグラフ、 第９図は、本発明に係わる基本波進行方向と光学軸Ｚと
がなす角度φ、および基本波進行方向と光学軸Ｘとがな
す角度θを説明する説明図、第１Ｏ図は上記の角度φと
θとの組合せ例を示すグラフ、 第１１図は本発明の第２実施例を示す概略図である。 １０．２０・・・レーザーダイオードポンピング固体レ
ーザー １１．２１・・・レーザービーム（ポンピング光）１２
・・・フェーズドアレイレーザー １５・・・Ｎｄ ：ＹＡＧロッド １Ｂ・・・共振器１
７・・・光波長変換素子 １８・・・レーザービーム（ＹＡＧレーザ−）１８°・
・・第２高調波 ２２・・・単一横モード単一縦モード半導体レーザー
。 第１図 第３図 第４図 旅長（ｎ ｍ） ＠５図 ４ ｎ。 第６図 ２
１１１ １１２ ）Ｌ。 第７図 第８図 臘長（ｎｍ） ？ シ
Claims (4)
- （１）ネオジム等の希土類がドーピングされた固体レー
ザーロッドを半導体レーザーによってポンピングするレ
ーザーダイオードポンピング固体レーザーにおいて、 その共振器内に、固体レーザー発振ビームを波長変換す
る有機非線形光学材料のバルク単結晶が配設されている
ことを特徴とするレーザーダイオードポンピング固体レ
ーザー。 - （２）前記有機非線形光学材料として下記の分子式▲数
式、化学式、表等があります▼ で示される非線形光学材料のバルク単結晶が用いられて
いることを特徴とする請求項１記載のレーザーダイオー
ドポンピング固体レーザー。 - （３）前記固体レーザーとして波長９００〜４０００ｎ
ｍのレーザービームを発するものが用いられ、前記バル
ク単結晶が、タイプ I の角度位相整合を取ることによ
って、前記レーザービームの第２高調波を得るように配
設されていることを特徴とする請求項２記載のレーザー
ダイオードポンピング固体レーザー。 - （４）前記半導体レーザーとして単一横モード単一縦モ
ード半導体レーザーが用いられていることを特徴とする
請求項１、２または３記載のレーザーダイオードポンピ
ング固体レーザー。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63229415A JP2614753B2 (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
| US07/406,018 US5124999A (en) | 1988-09-13 | 1989-09-12 | Laser-diode-pumped solid-state laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63229415A JP2614753B2 (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0277181A true JPH0277181A (ja) | 1990-03-16 |
| JP2614753B2 JP2614753B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=16891869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63229415A Expired - Fee Related JP2614753B2 (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5124999A (ja) |
| JP (1) | JP2614753B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04296731A (ja) * | 1991-03-27 | 1992-10-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 短波長レーザ光源 |
| JPH05308165A (ja) * | 1992-04-01 | 1993-11-19 | Nec Corp | レーザダイオード励起固体レーザ |
| JP2007242974A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Shimadzu Corp | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
| JP2008145896A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Shimadzu Corp | 半導体レーザ励起固体レーザを用いたレーザポインタ |
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|---|---|---|---|---|
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| US5187714A (en) * | 1990-10-19 | 1993-02-16 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Laser-diode-pumped solid-state laser |
| JPH04255280A (ja) * | 1991-02-07 | 1992-09-10 | Nippon Steel Corp | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
| JP2849233B2 (ja) * | 1991-05-15 | 1999-01-20 | 富士写真フイルム株式会社 | バルク型共振器構造の光波長変換装置 |
| JPH04352483A (ja) * | 1991-05-30 | 1992-12-07 | Tosoh Corp | 全固体化波長可変パルスレーザー |
| JPH05173212A (ja) * | 1991-12-20 | 1993-07-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光波長変換モジュール |
| JPH05343770A (ja) * | 1992-06-10 | 1993-12-24 | Fuji Photo Film Co Ltd | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
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| KR950002068B1 (ko) * | 1992-11-25 | 1995-03-10 | 삼성전자주식회사 | 제2고조파 발생방법 및 그 장치 |
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| US4783151A (en) * | 1986-04-21 | 1988-11-08 | Hochst Celanese Corporation | Devices utilizing pendant quinodimethane-containing polymers |
| US4981613A (en) * | 1986-11-04 | 1991-01-01 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Laser light source |
| US4855376A (en) * | 1986-11-21 | 1989-08-08 | Hoechst Celanese Corp. | Side chain liquid crystalline polymers exhibiting nonlinear optical properties |
| US4884277A (en) * | 1988-02-18 | 1989-11-28 | Amoco Corporation | Frequency conversion of optical radiation |
| US4901330A (en) * | 1988-07-20 | 1990-02-13 | Amoco Corporation | Optically pumped laser |
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-
1988
- 1988-09-13 JP JP63229415A patent/JP2614753B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-09-12 US US07/406,018 patent/US5124999A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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| JP2008145896A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Shimadzu Corp | 半導体レーザ励起固体レーザを用いたレーザポインタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5124999A (en) | 1992-06-23 |
| JP2614753B2 (ja) | 1997-05-28 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |