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JPH06283793A - Light wavelength converting device - Google Patents

Light wavelength converting device

Info

Publication number
JPH06283793A
JPH06283793A JP6650993A JP6650993A JPH06283793A JP H06283793 A JPH06283793 A JP H06283793A JP 6650993 A JP6650993 A JP 6650993A JP 6650993 A JP6650993 A JP 6650993A JP H06283793 A JPH06283793 A JP H06283793A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
laser
light
face
wavelength conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP6650993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoji Okazaki
洋二 岡崎
Akinori Harada
明憲 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP6650993A priority Critical patent/JPH06283793A/en
Publication of JPH06283793A publication Critical patent/JPH06283793A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To stabilize the oscillation wavelength of a semiconductor laser and provide a stable power wavelength converted wave by using a device which converts the wavelength of a laser beam generated by the semiconductor laser or a laser beam generated from solid-laser crystal pumped by the semiconductor laser. CONSTITUTION:A semiconductor laser 20 is arranged near the beam incident face 10a of a light wavelength converting element 10 with a slight space L in between so as to constitute an external resonator between the front face 20a of the semiconductor laser 20 and the beam incident face 10a. The light intensity of a rear outgoing beam 15R, which corresponds to the light intensity of a laser beam 15 as a fundamental wave, is detected by a photodetector 21. Based on the output S of the photodetector 21, the driving current I of the semiconductor laser 20 is controlled by a feedback control circuit 22 so as to match the oscillation frequency of the semiconductor laser 20 with the resonance frequency of the external resonator.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基本波を第2高調波等
に波長変換する光波長変換装置、特に詳細には、半導体
レーザーから発せられたレーザービームを光波長変換素
子により波長変換する光波長変換装置、および半導体レ
ーザーから発せられたレーザービームで固体レーザー結
晶をポンピングし、そこから発せられた固体レーザービ
ームを光波長変換素子により波長変換する光波長変換装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical wavelength converter for converting a fundamental wave into a second harmonic wave or the like, and more particularly to a wavelength conversion of a laser beam emitted from a semiconductor laser by an optical wavelength conversion element. The present invention relates to an optical wavelength conversion device and an optical wavelength conversion device that pumps a solid-state laser crystal with a laser beam emitted from a semiconductor laser and converts the wavelength of the solid-state laser beam emitted from the solid laser crystal with an optical wavelength conversion element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、非線形光学材料を利用して、
レーザー光を第2高調波等に波長変換(短波長化)する
試みが種々なされている。このようにして波長変換を行
なう光波長変換素子として具体的には、バルク結晶型の
ものや、光導波路型のもの等が知られている。またこの
種の光波長変換素子は、半導体レーザーと組み合わせて
用いられることが多い。
2. Description of the Related Art Conventionally, nonlinear optical materials have been used to
Various attempts have been made to convert the wavelength of laser light into a second harmonic wave (shorter wavelength). As a light wavelength conversion element that performs wavelength conversion in this manner, specifically, a bulk crystal type, an optical waveguide type, and the like are known. Further, this type of optical wavelength conversion element is often used in combination with a semiconductor laser.

【0003】一方、例えば特開昭62-189783 号公報に示
されるように、ネオジウム等の希土類が添加された固体
レーザー結晶を半導体レーザー(レーザーダイオード)
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も、例えば特
開平2-77181 号公報に示されるように、より短波長のレ
ーザー光を得るために、固体レーザービームを非線形光
学材料に通して第2高調波等に波長変換することが行な
われている。
On the other hand, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-189783, a solid-state laser crystal doped with a rare earth element such as neodymium is used as a semiconductor laser (laser diode).
Laser diode pumped solid-state lasers are known which are pumped by. Also in this type of laser diode pumped solid-state laser, as shown in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-77181, in order to obtain a laser beam having a shorter wavelength, the solid-state laser beam is passed through a nonlinear optical material to generate a second harmonic And so on.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のように半導体レ
ーザーを基本波光源、あるいはポンピング光源とした光
波長変換装置においては、半導体レーザーの発振波長が
経時変化するために、波長変換波の出力が不安定になる
ことがある。またこのような光波長変換装置において
は、半導体レーザーから発せられた後に光波長変換素子
あるいは固体レーザー結晶の端面で反射して半導体レー
ザーに戻る光の影響で半導体レーザーがモードホッピン
グを起こすことが多い。このモードホッピングが生じる
と、固体レーザービームの出力が不安定になり、ひいて
は波長変換波の出力が不安定になる。
As described above, in the optical wavelength converter using the semiconductor laser as the fundamental wave light source or the pumping light source, the output wavelength of the wavelength converted wave is changed because the oscillation wavelength of the semiconductor laser changes with time. May become unstable. In such an optical wavelength conversion device, the semiconductor laser often causes mode hopping under the influence of light emitted from the semiconductor laser and then reflected by the end surface of the optical wavelength conversion element or the solid laser crystal and returned to the semiconductor laser. . When this mode hopping occurs, the output of the solid-state laser beam becomes unstable, which in turn makes the output of the wavelength converted wave unstable.

【0005】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、半導体レーザーの発振波長を安定化して、出力
の安定した波長変換波を得ることができる光波長変換装
置を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical wavelength conversion device capable of stabilizing the oscillation wavelength of a semiconductor laser and obtaining a wavelength-converted wave with stable output. It is what

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による第1の光波
長変換装置は、前述したように半導体レーザーと、この
半導体レーザーから発せられたレーザービームを波長変
換する光波長変換素子とからなる光波長変換装置におい
て、半導体レーザーが、その前方端面と光波長変換素子
の光入射端面との間で外部共振器を構成するように、こ
の光入射端面に対して微小間隔を置いて近接配置される
とともに、基本波としての上記レーザービームの光強度
を検出する光検出器と、この光検出器の出力に基づいて
半導体レーザーの駆動電流を、該半導体レーザーの発振
周波数(波長)が上記外部共振器の共振周波数(波長)
と一致するように制御する制御回路とが設けられたこと
を特徴とするものである。
A first optical wavelength conversion device according to the present invention is an optical device including a semiconductor laser and an optical wavelength conversion element for wavelength-converting a laser beam emitted from the semiconductor laser as described above. In the wavelength conversion device, the semiconductor laser is arranged in close proximity to the light incident end face with a minute gap so as to form an external resonator between the front end face and the light incident end face of the light wavelength conversion element. At the same time, a photodetector for detecting the light intensity of the laser beam as a fundamental wave, and a drive current for the semiconductor laser based on the output of the photodetector, and an oscillation frequency (wavelength) of the semiconductor laser for the external resonator are provided. Resonance frequency (wavelength)
And a control circuit for controlling so as to match with.

【0007】また本発明による第2の光波長変換装置
は、前述したように半導体レーザーと、この半導体レー
ザーによってポンピングされる固体レーザー結晶と、こ
の固体レーザー結晶から発せられたレーザービームを波
長変換する光波長変換素子とからなる光波長変換装置に
おいて、半導体レーザーが、その前方端面と上記固体レ
ーザー結晶の光入射端面との間で外部共振器を構成する
ように、この光入射端面に対して微小間隔を置いて近接
配置されるとともに、この半導体レーザーから発せられ
たポンピング光としてのレーザービームの光強度を検出
する光検出器と、この光検出器の出力に基づいて半導体
レーザーの駆動電流を、該半導体レーザーの発振周波数
が上記外部共振器の共振周波数と一致するように制御す
る制御回路とが設けられたことを特徴とするものであ
る。
The second optical wavelength converter according to the present invention wavelength-converts the semiconductor laser, the solid-state laser crystal pumped by the semiconductor laser, and the laser beam emitted from the solid-state laser crystal as described above. In a light wavelength conversion device including a light wavelength conversion element, a semiconductor laser is configured to have an external resonator between a front end face of the semiconductor laser and the light incidence end face of the solid-state laser crystal so as to be minute with respect to the light incidence end face. Along with being spaced apart, a photodetector that detects the light intensity of the laser beam as pumping light emitted from this semiconductor laser, and the drive current of the semiconductor laser based on the output of this photodetector, And a control circuit for controlling the oscillation frequency of the semiconductor laser to match the resonance frequency of the external resonator. It is characterized in that it was.

【0008】[0008]

【作用および発明の効果】半導体レーザーの駆動電流が
上記のように制御されると、その発振周波数(つまり波
長)が外部共振器の共振周波数(波長)にロックされ
る。この場合、周囲温度の変化等により外部共振器の共
振周波数が変化すると、半導体レーザーの発振周波数が
それに追随するように変化するが、この変化は僅かであ
ってモードが飛ぶほどのものではないので、モードホッ
ピングが抑えられる。
When the drive current of the semiconductor laser is controlled as described above, its oscillation frequency (that is, wavelength) is locked to the resonance frequency (wavelength) of the external resonator. In this case, when the resonance frequency of the external resonator changes due to changes in ambient temperature, the oscillation frequency of the semiconductor laser changes so as to follow it, but this change is slight and not enough to jump the mode. , Mode hopping is suppressed.

【0009】このようにして半導体レーザーのモードホ
ッピングが防止されれば、第1の装置においては光波長
変換素子での波長変換効率が安定し、また第2の装置に
おいては固体レーザービームの出力が安定して、その結
果、どちらの装置においても波長変換波出力が安定化さ
れる。
If the mode hopping of the semiconductor laser is prevented in this way, the wavelength conversion efficiency of the optical wavelength conversion element in the first device becomes stable, and the output of the solid laser beam in the second device becomes stable. Stable, and as a result, the wavelength converted wave output is stabilized in both devices.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図1と図2はそれぞれ、本発明の第1
実施例による光波長変換装置の側面形状と斜視形状を示
すものである。この光波長変換装置は、一例として光導
波路型の光波長変換素子10と、この光波長変換素子10に
より短波長化される基本波を発する半導体レーザー(レ
ーザーダイオード)20と、この半導体レーザー20の後方
出射光15Rを検出するフォトダイオード等の光検出器21
と、この光検出器21の出力Sが入力されるフィードバッ
ク制御回路22とを有している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on the embodiments shown in the drawings. 1 and 2 are respectively the first of the present invention.
3A and 3B are a side view and a perspective view of an optical wavelength conversion device according to an example. This optical wavelength conversion device is, for example, an optical waveguide type optical wavelength conversion element 10, a semiconductor laser (laser diode) 20 that emits a fundamental wave whose wavelength is shortened by the optical wavelength conversion element 10, and the semiconductor laser 20. Photodetector 21 such as a photodiode for detecting the rearward emitted light 15R
And a feedback control circuit 22 to which the output S of the photodetector 21 is input.

【0011】光波長変換素子10は、強誘電体の非線形光
学材料であるLiNbO3 (以下、LNと称する)の結
晶からなる基板11に周期ドメイン反転構造13が設けら
れ、そしてそのドメイン反転部の並び方向に延びるチャ
ンネル型光導波路12が形成されてなる。周期ドメイン反
転構造13は、LNの自発分極(ドメイン)を周期的に反
転させた構造である。この構造においては、ドメイン反
転部の周期Λを、 Λc=2π/{β(2ω)−2β(ω)} ……(1) ただしβ(2ω)は第2高調波の伝搬定数 2β(ω)は基本波の伝搬定数 で与えられるコヒーレント長Λcの整数倍になるように
設定することで、基本波と第2高調波との間で位相整合
(疑似位相整合)を取ることができる。
In the optical wavelength conversion element 10, a periodic domain inversion structure 13 is provided on a substrate 11 made of a crystal of LiNbO 3 (hereinafter, referred to as LN) which is a ferroelectric non-linear optical material, and the domain inversion portion is provided. A channel type optical waveguide 12 extending in the arranging direction is formed. The periodic domain inversion structure 13 is a structure in which the spontaneous polarization (domain) of LN is periodically inverted. In this structure, the period Λ of the domain inversion part is Λc = 2π / {β (2ω) -2β (ω)} (1) where β (2ω) is the propagation constant of the second harmonic 2β (ω) Is set to be an integral multiple of the coherent length Λc given by the propagation constant of the fundamental wave, whereby phase matching (pseudo phase matching) can be achieved between the fundamental wave and the second harmonic.

【0012】上記の周期ドメイン反転構造13は、単分極
化処理がなされたLN基板11に、一例として電子ビーム
描画装置により電子線を照射して所定の周期パターンを
描画する、等により形成することができる。なお本例で
は、LN基板11の長さは7mmである。
The above-mentioned periodic domain inversion structure 13 is formed by, for example, irradiating an electron beam with an electron beam drawing device to draw a predetermined periodic pattern on the LN substrate 11 that has been subjected to a single polarization process. You can In this example, the LN substrate 11 has a length of 7 mm.

【0013】一方、半導体レーザー20としては基本波長
λ1 =860nmのレーザービーム15を発する、単一縦
・横モードのものが用いられている。この半導体レーザ
ー20は取付部材23を介して光波長変換素子10に固定さ
れ、その前方端面20aと光波長変換素子10の光入射端面
10a(より具体的には光導波路12の端面)との間で外部
共振器を構成するように、この光入射端面10aに対して
微小間隔Lを置いて近接配置されている。なお本例で
は、上記間隔L=9μmである。
On the other hand, as the semiconductor laser 20, a single longitudinal / transverse mode laser emitting a laser beam 15 having a fundamental wavelength λ 1 = 860 nm is used. This semiconductor laser 20 is fixed to the light wavelength conversion element 10 via a mounting member 23, and its front end face 20a and the light incident end face of the light wavelength conversion device 10 are fixed.
10a (more specifically, the end face of the optical waveguide 12) is arranged in close proximity to the light incident end face 10a with a minute gap L so as to form an external resonator. In this example, the distance L is 9 μm.

【0014】半導体レーザー20から発せられたレーザー
ビーム15は、光入射端面10aから光導波路12内に入射す
る。光導波路12内を導波モードで進行するレーザービー
ム15は、非線形光学材料であるLNにより、波長λ2
λ1 /2=430nmの第2高調波16に波長変換され
る。この際、周期ドメイン反転構造13において、レーザ
ービーム15と第2高調波16との間で前述の疑似位相整合
が取られる。
The laser beam 15 emitted from the semiconductor laser 20 enters the optical waveguide 12 through the light incident end face 10a. The laser beam 15 traveling in the waveguide mode in the optical waveguide 12 has a wavelength λ 2 =
It is wavelength-converted into the second harmonic 16 of λ 1/2 = 430nm. At this time, in the periodic domain inversion structure 13, the above-mentioned quasi phase matching is achieved between the laser beam 15 and the second harmonic wave 16.

【0015】光波長変換素子10の光入射端面10aおよび
光出射端面10bには、波長860nmのレーザービーム
15および波長430nmの第2高調波16に対して下記の
特性となるコーティングが施されている。なおHRは高
反射(反射率99.9%以上)、ARは無反射(透過率99%
以上)を示す。
A laser beam having a wavelength of 860 nm is provided on the light incident end face 10a and the light emitting end face 10b of the light wavelength conversion element 10.
A coating having the following characteristics is applied to 15 and the second harmonic 16 having a wavelength of 430 nm. HR is highly reflective (reflectance 99.9% or more), AR is non-reflective (transmittance 99%).
Above).

【0016】 860nm 430nm 光入射端面10a − HR 光出射端面10b − AR したがって第2高調波16は、光出射端面10bから光波長
変換素子10外に出射する。またこの光出射端面10bから
出射する光には、基本波であるレーザービーム15も含ま
れるが、このレーザービーム15と第2高調波16はダイク
ロイックミラー等により分離させることができる。
860 nm 430 nm Light incident end face 10a-HR Light emitting end face 10b-AR Therefore, the second harmonic 16 is emitted from the light emitting end face 10b to the outside of the light wavelength conversion element 10. The light emitted from the light emitting end face 10b also includes the laser beam 15 that is the fundamental wave, but the laser beam 15 and the second harmonic wave 16 can be separated by a dichroic mirror or the like.

【0017】次に、第2高調波16の出力を安定させる点
について説明する。前述の光検出器21は、半導体レーザ
ー20の後方端面20bに対面する位置に配設され、半導体
レーザー20の後方出射光15Rの光強度Pを検出する。こ
の後方出射光15Rの光強度Pは、光波長変換素子10に入
射するレーザービーム15の光強度と対応している。そし
て該光検出器21の出力Sは、フィードバック制御回路22
に入力される。
Next, the point of stabilizing the output of the second harmonic wave 16 will be described. The photodetector 21 described above is arranged at a position facing the rear end face 20b of the semiconductor laser 20, and detects the light intensity P of the rear emission light 15R of the semiconductor laser 20. The light intensity P of the backward emitted light 15R corresponds to the light intensity of the laser beam 15 incident on the light wavelength conversion element 10. The output S of the photodetector 21 is the feedback control circuit 22.
Entered in.

【0018】ここで、半導体レーザー20に供給される駆
動電流Iと、光検出器21が検出する後方出射光15Rの光
強度Pとの関係は、概ね図3に示すようなものとなる。
すなわち、レーザー発振するしきい値I0 以上の領域に
おいては、基本的に、駆動電流Iの増大にともなって光
強度Pが増大する。そして、駆動電流Iの変化にともな
って半導体レーザー20の発振周波数(波長)が変化し、
それが前記両端面10a、20aで構成される外部共振器の
共振周波数と一致すると、この外部共振器における光の
閉じ込めのために、光強度Pが低下する。つまり、図3
に矢印Dで示すように光強度Pが部分的に低下するとこ
ろで、半導体レーザー20の発振周波数が外部共振器の共
振周波数に一致するので、半導体レーザー駆動電流Iを
常にこの矢印Dの部分に保てば、半導体レーザー20の発
振周波数が外部共振器の共振周波数にロックされること
になる。
Here, the relationship between the drive current I supplied to the semiconductor laser 20 and the light intensity P of the rear emission light 15R detected by the photodetector 21 is approximately as shown in FIG.
That is, in the region of the laser oscillation threshold value I 0 or more, the light intensity P basically increases as the drive current I increases. The oscillation frequency (wavelength) of the semiconductor laser 20 changes as the drive current I changes,
When it coincides with the resonance frequency of the external resonator composed of the both end faces 10a and 20a, the light intensity P is lowered due to the confinement of light in the external resonator. That is, FIG.
When the light intensity P is partially reduced as indicated by the arrow D, the oscillation frequency of the semiconductor laser 20 matches the resonance frequency of the external resonator, so that the semiconductor laser drive current I is always kept in this arrow D portion. If so, the oscillation frequency of the semiconductor laser 20 is locked to the resonance frequency of the external resonator.

【0019】フィードバック制御回路22は、例えば図3
にI1 〜I2 で示す駆動電流範囲において、光検出器21
の出力Sが極小値を取るように半導体レーザー駆動電流
Iを制御する。このようなフィードバック制御がなされ
ることにより、半導体レーザー20の発振周波数が外部共
振器の共振周波数にロックされるので、基本波であるレ
ーザービーム15の波長が安定し、波長変換効率が一定化
して、出力の安定した第2高調波16が得られるようにな
る。本実施例では、半導体レーザー20の出力が100 mW
のとき、出力5mWの第2高調波16が得られた。
The feedback control circuit 22 is shown in FIG.
In the drive current range indicated by I 1 to I 2 in FIG.
The semiconductor laser drive current I is controlled so that the output S of the above-mentioned S has a minimum value. By performing such feedback control, the oscillation frequency of the semiconductor laser 20 is locked to the resonance frequency of the external resonator, so that the wavelength of the laser beam 15, which is the fundamental wave, becomes stable, and the wavelength conversion efficiency becomes constant. , The second harmonic 16 with stable output can be obtained. In this embodiment, the output of the semiconductor laser 20 is 100 mW
At that time, the second harmonic wave 16 having an output of 5 mW was obtained.

【0020】次に、図4を参照して本発明の第2実施例
について説明する。なおこの図4において、前記図1中
の要素と同等のものには同番号を付し、それらについて
の重複した説明は省略する(以下、同様)。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the same elements as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and duplicate description thereof will be omitted (the same applies hereinafter).

【0021】この第2実施例の装置においては、光波長
変換素子10から出射する光の光路に、波長860nmの
レーザービーム15は反射し、波長430nmの第2高調
波16は透過するダイクロイックミラー30が配されてお
り、そこで反射したレーザービーム15の光強度が光検出
器21によって検出される。この光検出器21の出力Sに基
づく半導体レーザー駆動電流Iの制御、および光波長変
換素子10と半導体レーザー20との配置関係は第1実施例
におけるのと同様であり、それによりこの場合も、第2
高調波16の出力が安定化される。
In the device of the second embodiment, the dichroic mirror 30 that reflects the laser beam 15 having a wavelength of 860 nm and transmits the second harmonic wave 16 having a wavelength of 430 nm in the optical path of the light emitted from the optical wavelength conversion element 10. Are arranged, and the light intensity of the laser beam 15 reflected there is detected by the photodetector 21. The control of the semiconductor laser drive current I based on the output S of the photodetector 21 and the positional relationship between the optical wavelength conversion element 10 and the semiconductor laser 20 are the same as those in the first embodiment. Second
The output of harmonic 16 is stabilized.

【0022】またこの第2実施例装置において光波長変
換素子10の両端面10a、10bに施されるコーティング
は、波長860nmのレーザービーム15および波長43
0nmの第2高調波16に対して下記の特性のものとされ
ている。
Further, the coating applied to both end faces 10a and 10b of the light wavelength conversion element 10 in the second embodiment is the laser beam 15 having a wavelength of 860 nm and the wavelength 43.
It has the following characteristics for the second harmonic 16 of 0 nm.

【0023】 860nm 430nm 光入射端面10a 70%反射 99%反射 光出射端面10b 99.9%反射 95%透過 そこでこの第2実施例においては、光入射端面10aで反
射して半導体レーザー20へ戻るレーザービーム15の光量
が第1実施例に比べてより多くなって光フィードバック
がかかりやすくなるため、外部共振器の共振周波数に半
導体レーザー20の発振周波数がロックされる周波数領域
(ロッキングレンジ)がより広がるようになる。またこ
の構成においては、基本波であるレーザービーム15が光
波長変換素子10の両端面10a、10b間の光導波路12に閉
じ込められて共振し、そのパワーが増大するので、より
高出力の第2高調波16が得られるようになる。本実施例
では、半導体レーザー20の出力が100 mWのとき、出力
30mWの第2高調波16が得られた。
860 nm 430 nm light incident end face 10a 70% reflection 99% reflection light emission end face 10b 99.9% reflection 95% transmission Therefore, in the second embodiment, the laser beam 15 is reflected by the light incident end face 10a and returns to the semiconductor laser 20. Since the amount of light is larger than that in the first embodiment and optical feedback is easily applied, the frequency range (locking range) in which the oscillation frequency of the semiconductor laser 20 is locked to the resonance frequency of the external resonator is further expanded. Become. Further, in this configuration, the laser beam 15 which is the fundamental wave is confined in the optical waveguide 12 between the both end faces 10a and 10b of the optical wavelength conversion element 10 and resonates, and the power thereof is increased, so that the second output of higher output Harmonics 16 can be obtained. In this embodiment, when the output of the semiconductor laser 20 is 100 mW, the output
A second harmonic 16 of 30 mW was obtained.

【0024】次に、図5を参照して本発明の第3実施例
について説明する。この第3実施例の光波長変換装置
は、レーザーダイオードポンピング固体レーザーの共振
器内に光波長変換素子40が配されてなるものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The optical wavelength conversion device of the third embodiment comprises an optical wavelength conversion element 40 arranged in the resonator of a laser diode pumped solid-state laser.

【0025】すなわち、Nd(ネオジウム)がドープさ
れた固体レーザー結晶であるYAG結晶41に対して、ポ
ンピング光源としての半導体レーザー50は、その前方端
面50aがYAG結晶41の光入射端面41aと微小間隔Lを
置く状態で近接配置されている。そして、YAG結晶41
の前方側(図中右方)には、上記光入射端面41aととも
に固体レーザーの共振器を構成する共振器ミラー42が配
置され、この共振器ミラー42とYAG結晶41との間に光
波長変換素子40が配設されている。
That is, with respect to the YAG crystal 41 which is a solid-state laser crystal doped with Nd (neodymium), the semiconductor laser 50 as a pumping light source has a front end face 50a which is slightly spaced from the light incident end face 41a of the YAG crystal 41. They are placed close to each other with L placed. And YAG crystal 41
Is disposed on the front side (right side in the figure) of the solid-state laser together with the light incident end face 41a, and the wavelength conversion is performed between the resonator mirror 42 and the YAG crystal 41. An element 40 is provided.

【0026】光波長変換素子40は前述したLNのバルク
結晶からなり、そこには周期ドメイン反転構造13が形成
されている。一方半導体レーザー50としては、基本波長
809nmのレーザービーム51を発する単一縦・横モー
ドのものが用いられている。以上述べた要素40、41、4
2、50および、半導体レーザー50の後方出射光51Rを検
出する光検出器21は、共通のマウント52上に固定され、
図示しない温度調節手段によって所定温度に保たれる。
The light wavelength conversion element 40 is made of the above-mentioned LN bulk crystal, and the periodic domain inversion structure 13 is formed therein. On the other hand, as the semiconductor laser 50, one having a single longitudinal / transverse mode which emits a laser beam 51 having a fundamental wavelength of 809 nm is used. Elements 40, 41, 4 mentioned above
2, 50 and the photodetector 21 for detecting the rear emission light 51R of the semiconductor laser 50 are fixed on a common mount 52,
The temperature is maintained at a predetermined temperature by a temperature adjusting means (not shown).

【0027】YAG結晶41は、半導体レーザー50から発
せられた波長809nmのレーザービーム51によってN
d原子が励起され、波長λ1 =946nmのレーザービ
ーム53を発する。このレーザービーム53は光波長変換素
子40に入射して、波長λ2 =λ1 /2=473nmの第
2高調波54に波長変換される。この際、周期ドメイン反
転構造13において、レーザービーム53と第2高調波54と
の間で前述の疑似位相整合が取られる。
The YAG crystal 41 is irradiated with N by a laser beam 51 having a wavelength of 809 nm emitted from a semiconductor laser 50.
The d atoms are excited and emit a laser beam 53 having a wavelength λ 1 = 946 nm. The laser beam 53 is incident to the optical wavelength conversion element 40 is wavelength-converted into the wavelength λ 2 = λ 1/2 = second harmonic 54 of 473 nm. At this time, in the periodic domain inversion structure 13, the above-mentioned quasi-phase matching is established between the laser beam 53 and the second harmonic wave 54.

【0028】YAG結晶41の両端面41a、41bと、光波
長変換素子40の両端面40a、40bと、共振器ミラー42の
ミラー面42aには、波長809nmのレーザービーム5
1、波長946nmのレーザービーム53、および波長4
73nmの第2高調波54に対して下記の特性となるコー
ティングが施されている。
A laser beam 5 having a wavelength of 809 nm is provided on both end surfaces 41a and 41b of the YAG crystal 41, both end surfaces 40a and 40b of the optical wavelength conversion element 40, and the mirror surface 42a of the resonator mirror 42.
1, laser beam 53 with wavelength 946 nm, and wavelength 4
A coating having the following characteristics is applied to the second harmonic wave 54 of 73 nm.

【0029】 809nm 946nm 473nm 端 面41a AR HR − 端 面41b − AR HR 端 面40a − AR AR 端 面40b − AR AR ミラー面42a − HR AR したがって、基本波であるレーザービーム53は端面41a
とミラー面42aとの間に閉じ込められて共振し、パワー
が増大した状態で光波長変換素子40に入射するので、高
出力の第2高調波54が得られる。この第2高調波54は、
共振器ミラー42から出射する。
809 nm 946 nm 473 nm End face 41a AR HR-End face 41b-AR HR End face 40a-AR AR End face 40b-AR AR Mirror face 42a-HR AR Therefore, the laser beam 53 which is the fundamental wave is the end face 41a.
Between the mirror surface 42a and the mirror surface 42a to resonate and enter the optical wavelength conversion element 40 in a state where the power is increased, so that the second harmonic wave 54 of high output can be obtained. This second harmonic 54
The light is emitted from the resonator mirror 42.

【0030】上記の構成において半導体レーザー50は、
その前方端面50aとYAG結晶41の光入射端面41aとの
間で外部共振器を構成するように、この光入射端面41a
に対して微小間隔Lを置いて近接配置されている。本例
では、上記間隔L=50μmである。また、光検出器21の
出力Sに基づく半導体レーザー駆動電流Iの制御も第1
実施例におけるのと同様になされ、それによりこの場合
も、第2高調波54の出力が安定化される。
In the above structure, the semiconductor laser 50 is
The light incident end face 41a is formed so as to form an external resonator between the front end face 50a and the light incident end face 41a of the YAG crystal 41.
Are closely arranged with a minute gap L therebetween. In this example, the distance L is 50 μm. Further, the control of the semiconductor laser drive current I based on the output S of the photodetector 21 is also the first.
In the same way as in the embodiment, the output of the second harmonic 54 is again stabilized.

【0031】なお、本発明において用いられる非線形光
学材料は上述したLNに限られるものではなく、その他
例えば、LiTaO3 (LT)、MgO−LT、MgO
−LN、KNbO3 、KTP、BBO、LBO等も使用
可能である。
The non-linear optical material used in the present invention is not limited to the above-mentioned LN, but other materials such as LiTaO 3 (LT), MgO-LT and MgO are also used.
-LN, KNbO 3, KTP, BBO , can also be used LBO like.

【0032】また以上説明した実施例においては、基本
波と波長変換波との間で疑似位相整合が取られるように
なっているが、位相整合方法もこれに限られるものでは
なく、角度位相や温度位相整合等が取られるようにして
も構わない。
Further, in the embodiment described above, the quasi phase matching is performed between the fundamental wave and the wavelength converted wave, but the phase matching method is not limited to this, and the angular phase and The temperature phase matching may be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例による光波長変換装置を示
す概略側面図
FIG. 1 is a schematic side view showing an optical wavelength conversion device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記第1実施例装置の斜視図FIG. 2 is a perspective view of the device of the first embodiment.

【図3】上記第1実施例装置における半導体レーザー駆
動電流と、基本波光強度との関係を示すグラフ
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the semiconductor laser drive current and the fundamental wave light intensity in the device of the first embodiment.

【図4】本発明の第2実施例による光波長変換装置を示
す概略側面図
FIG. 4 is a schematic side view showing an optical wavelength conversion device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施例による光波長変換装置を示
す概略側面図
FIG. 5 is a schematic side view showing an optical wavelength conversion device according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 導波路型光波長変換素子 10a、10b、40a、40b 光波長変換素子の端面 11 LN基板 12 チャンネル型光導波路 13 周期ドメイン反転構造 15 レーザービーム(基本波) 16、54 第2高調波 20、50 半導体レーザー 20a、50a 半導体レーザーの前方端面 21 光検出器 22 フィードバック制御回路 30 ダイクロイックミラー 40 バルク結晶型光波長変換素子 41 YAG結晶 41a、41b YAG結晶の端面 42 共振器ミラー 51 レーザービーム(ポンピング光) 53 固体レーザービーム(基本波) 10 Waveguide type optical wavelength conversion element 10a, 10b, 40a, 40b End facet of optical wavelength conversion element 11 LN substrate 12 Channel type optical waveguide 13 Periodic domain inversion structure 15 Laser beam (fundamental wave) 16, 54 Second harmonic 20, 50 semiconductor laser 20a, 50a front end face of semiconductor laser 21 photodetector 22 feedback control circuit 30 dichroic mirror 40 bulk crystal type optical wavelength conversion element 41 YAG crystal 41a, 41b end face of YAG crystal 42 resonator mirror 51 laser beam (pumping light) ) 53 Solid-state laser beam (fundamental wave)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体レーザーと、 この半導体レーザーから発せられたレーザービームを波
長変換する光波長変換素子とからなる光波長変換装置に
おいて、 前記半導体レーザーが、その前方端面と前記光波長変換
素子の光入射端面との間で外部共振器を構成するよう
に、この光入射端面に対して微小間隔を置いて近接配置
されるとともに、 基本波としての前記レーザービームの光強度を検出する
光検出器と、 この光検出器の出力に基づいて前記半導体レーザーの駆
動電流を、該半導体レーザーの発振周波数が前記外部共
振器の共振周波数と一致するように制御する制御回路と
が設けられたことを特徴とする光波長変換装置。
1. An optical wavelength conversion device comprising a semiconductor laser and an optical wavelength conversion element for converting the wavelength of a laser beam emitted from the semiconductor laser, wherein the semiconductor laser includes a front end face of the semiconductor laser and the optical wavelength conversion element. A photodetector that is arranged close to the light-incident end face with a minute gap so as to form an external resonator with the light-incident end face, and that detects the light intensity of the laser beam as the fundamental wave. And a control circuit for controlling the drive current of the semiconductor laser based on the output of the photodetector so that the oscillation frequency of the semiconductor laser matches the resonance frequency of the external resonator. Optical wavelength converter.
【請求項2】 半導体レーザーと、 この半導体レーザーによってポンピングされる固体レー
ザー結晶と、 この固体レーザー結晶から発せられたレーザービームを
波長変換する光波長変換素子とからなる光波長変換装置
において、 前記半導体レーザーが、その前方端面と前記固体レーザ
ー結晶の光入射端面との間で外部共振器を構成するよう
に、この光入射端面に対して微小間隔を置いて近接配置
されるとともに、 この半導体レーザーから発せられたポンピング光として
のレーザービームの光強度を検出する光検出器と、 この光検出器の出力に基づいて前記半導体レーザーの駆
動電流を、該半導体レーザーの発振周波数が前記外部共
振器の共振周波数と一致するように制御する制御回路と
が設けられたことを特徴とする光波長変換装置。
2. An optical wavelength conversion device comprising a semiconductor laser, a solid-state laser crystal pumped by the semiconductor laser, and an optical wavelength conversion element for wavelength-converting a laser beam emitted from the solid-state laser crystal, wherein the semiconductor comprises: The laser is arranged in close proximity to the light-incident end face with a small distance so as to form an external resonator between the front end face and the light-incident end face of the solid-state laser crystal. A photodetector for detecting the light intensity of the laser beam as the emitted pumping light, and a drive current of the semiconductor laser based on the output of the photodetector, the oscillation frequency of the semiconductor laser being the resonance frequency of the external resonator. An optical wavelength conversion device, comprising: a control circuit for controlling so as to match the frequency.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009031278A1 (en) * 2007-09-03 2009-03-12 Panasonic Corporation Wavelength converter, image display, and machining apparatus

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WO2009031278A1 (en) * 2007-09-03 2009-03-12 Panasonic Corporation Wavelength converter, image display, and machining apparatus
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