JP2000349379A - Optic element and its forming method and/or solid laser - Google Patents
Optic element and its forming method and/or solid laserInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体レーザ媒質等
として用いられる単結晶の光学素子、およびその作成方
法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single-crystal optical element used as a solid-state laser medium or the like, and a method for producing the same.
【0002】また本発明は、単結晶の光学素子をレーザ
媒質として用いた固体レーザに関するものである。The present invention also relates to a solid-state laser using a single crystal optical element as a laser medium.
【0003】[0003]
【従来の技術】従来、Ra:RVO4 またはRVO
4 (RはYまたはGdであり、RaはNd、Er、T
m、Eu、Pr、Ho、Ce、Yb、Dy、Cr、Tb
のうちの1つまたは複数の組合せ)の単結晶をレーザ媒
質として用いた固体レーザが公知となっている。このよ
うなレーザ媒質は一般に、上記単結晶を平坦な光通過端
面を有する形に切り出し、その後切り出し面を鏡面に研
磨することによって作成されている。2. Description of the Related Art Conventionally, Ra: RVO 4 or RVO
4 (R is Y or Gd, Ra is Nd, Er, T
m, Eu, Pr, Ho, Ce, Yb, Dy, Cr, Tb
Solid-state lasers using a single crystal of one or more of the above) as a laser medium are known. Such a laser medium is generally produced by cutting the single crystal into a shape having a flat light-passing end face, and then polishing the cut face to a mirror surface.
【0004】そして従来、上記の単結晶は、そのa軸も
しくはc軸に垂直な面(つまり他のc軸やa軸と平行な
面)で切り出されて、レーザ媒質とされていた。例え
ば、励起光の直線偏光方向を、レーザ媒質のc軸の向き
と合わせるようにしたいわゆるc軸端面励起の固体レー
ザにおいては、上記単結晶を、そのa軸に垂直な面で切
り出して研磨したものをレーザ媒質として用いていた。[0004] Conventionally, the single crystal has been cut out on a plane perpendicular to its a-axis or c-axis (that is, a plane parallel to another c-axis or a-axis), and used as a laser medium. For example, in a so-called c-axis end-pumped solid-state laser in which the linear polarization direction of the excitation light is matched with the direction of the c-axis of the laser medium, the single crystal is cut out and polished at a plane perpendicular to the a-axis. Was used as a laser medium.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
レーザ媒質を用いる従来の固体レーザにおいては、レー
ザ媒質の光通過端面にキズが付きやすくてその得率が低
いことから、コストが高くなってしまうという問題が認
められていた。However, in the conventional solid-state laser using the above-mentioned laser medium, the cost is high because the light-passing end face of the laser medium is easily scratched and its yield is low. The problem of having been recognized.
【0006】そこで本発明は、レーザ媒質等として用い
られる上記単結晶からなる光学素子を、高い得率で作成
可能な方法を提供することを目的とするものである。Accordingly, an object of the present invention is to provide a method capable of producing an optical element made of the above-mentioned single crystal used as a laser medium or the like at a high yield.
【0007】また本発明は、高い得率で作成される光学
素子、およびその光学素子をレーザ媒質として用いるこ
とによりコストダウン可能な固体レーザを提供すること
を目的とするものである。Another object of the present invention is to provide an optical element produced at a high yield and a solid-state laser that can be reduced in cost by using the optical element as a laser medium.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明による光学素子の
作成方法は、前述したRa:RVO4 またはRVO
4 (RはYまたはGdであり、RaはNd、Er、T
m、Eu、Pr、Ho、Ce、Yb、Dy、Cr、Tb
のうちの1つまたは複数の組合せ)の単結晶を、平坦な
光通過端面を有する形に切り出して光学素子を作成する
方法において、前記単結晶を、そのa軸もしくはc軸に
垂直な面に対して0.5°以上、好ましくは0.5〜2
0°傾いた面で切り出し、その切り出し面を研磨して光
通過端面とすることを特徴とするものである。According to the present invention, there is provided an optical element comprising:
The creation method is Ra: RVO described above.4Or RVO
4(R is Y or Gd, Ra is Nd, Er, T
m, Eu, Pr, Ho, Ce, Yb, Dy, Cr, Tb
One or more combinations of the above)
Creating an optical element by cutting it into a shape with a light passing end face
In the method, the single crystal is placed on its a-axis or c-axis.
0.5 ° or more to a vertical plane, preferably 0.5 to 2
Cut out at a surface inclined at 0 °, polished the cut surface and light
It is characterized by being a passing end face.
【0009】なお、この本発明による光学素子の作成方
法においては、前記単結晶を、その1つのa軸に垂直な
面をc軸周りに0.5°以上傾けた面で切り出すのが望
まししい。In the method of manufacturing an optical element according to the present invention, it is preferable that the single crystal is cut out from a plane perpendicular to the a-axis at an angle of 0.5 ° or more around the c-axis. New
【0010】また前記単結晶を、その1つのa軸に垂直
な面を別のa軸周りに0.5°以上傾けた面で切り出す
ようにしてもよい。[0010] The single crystal may be cut out from a plane perpendicular to one a-axis at an angle of 0.5 ° or more around another a-axis.
【0011】一方本発明による光学素子は、Ra:RV
O4 またはRVO4 (R、Raは上記と同様であ
り、例えばRはY、RaはNd等)の単結晶が、平坦な
光通過端面を有する形に加工されてなる光学素子におい
て、前記単結晶のa軸もしくはc軸に垂直な面に対して
0.5°以上、好ましくは0.5〜20°傾いた面を光
通過端面としていることを特徴とするものである。On the other hand, the optical element according to the present invention has Ra: RV
In an optical element formed by processing a single crystal of O 4 or RVO 4 (R and Ra are the same as described above, for example, R is Y and Ra is Nd) into a shape having a flat light-passing end face, It is characterized in that a plane inclined by 0.5 ° or more, preferably 0.5 to 20 ° with respect to a plane perpendicular to the a-axis or c-axis of the crystal is a light-passing end face.
【0012】なお、この本発明による光学素子において
は、前記単結晶の1つのa軸に垂直な面を、c軸周りに
0.5°以上傾けた面を光通過端面としているのが望ま
しい。また前記単結晶の1つのa軸に垂直な面を、別の
a軸周りに0.5°以上傾けた面を光通過端面としてい
てもよい。In the optical element according to the present invention, it is preferable that a plane perpendicular to the a-axis of one of the single crystals is inclined by 0.5 ° or more around the c-axis as a light passing end face. Further, a plane perpendicular to one a-axis of the single crystal may be inclined by 0.5 ° or more around another a-axis as a light passing end face.
【0013】一方本発明による固体レーザは、以上説明
した本発明による光学素子をレーザ媒質として用いたこ
とを特徴とするものである。On the other hand, a solid-state laser according to the present invention is characterized by using the above-described optical element according to the present invention as a laser medium.
【0014】この本発明による固体レーザのうち、特に
レーザ媒質を構成する光学素子が、単結晶の1つのa軸
に垂直な面をc軸周りに0.5°以上傾けた面を光通過
端面とするものである場合、レーザ媒質を励起する励起
光の直線偏光方向は、前記単結晶のc軸と平行な向きに
設定されるのが望ましい。In the solid-state laser according to the present invention, in particular, the optical element constituting the laser medium is such that a plane perpendicular to one a-axis of the single crystal is inclined at least 0.5 ° around the c-axis to a light-passing end face. In this case, it is desirable that the direction of linear polarization of the excitation light for exciting the laser medium is set in a direction parallel to the c-axis of the single crystal.
【0015】また、本発明による固体レーザのうち、特
にレーザ媒質を構成する光学素子が、単結晶の1つのa
軸に垂直な面を別のa軸周りに0.5°以上傾けた面を
光通過端面とするものである場合、レーザ媒質を励起す
る励起光の直線偏光方向は、前記単結晶の光通過端面に
含まれるa軸と直交する向きに設定されるのが望まし
い。In the solid-state laser according to the present invention, the optical element constituting the laser medium is preferably a single crystal a.
When the plane perpendicular to the axis is inclined by 0.5 ° or more around another a-axis as the light-passing end face, the linear polarization direction of the excitation light for exciting the laser medium is determined by the light passing through the single crystal. It is desirable to set the direction perpendicular to the a-axis included in the end face.
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明者の研究によると、従来の固体レ
ーザにおいてレーザ媒質の光通過端面にキズが付きやす
いという問題は、主に、切り出した後の単結晶を研磨加
工する際に単結晶の角が欠け、その欠けた結晶片によっ
て光通過端面が擦られることに起因していることが判っ
た。そして、この単結晶の角が欠けるという不具合は、
該単結晶が、劈開しやすい面、つまりa軸もしくはc軸
に垂直な面で切り出されていることから生じているもの
である。According to the study of the present inventor, the problem that the light passing end face of the laser medium is apt to be scratched in the conventional solid-state laser is mainly due to the fact that the single crystal after the cutting is polished. It was found that the corners were chipped, and the light-transmitting end face was rubbed by the chipped crystal pieces. And the defect that the corner of this single crystal is chipped,
This is due to the fact that the single crystal is cut along a plane that is easily cleaved, that is, a plane perpendicular to the a-axis or the c-axis.
【0017】そこで本発明の光学素子の作成方法のよう
に、素子材料の単結晶を、そのa軸もしくはc軸に垂直
な面に対して傾いた面で切り出すと、切り出し面が劈開
面とずれることから、単結晶の角が欠け難くなる。そう
であれば、切り出し後に単結晶を研磨加工する際に、欠
けた結晶片によって光通過端面が擦られることが起き難
くなり、この光通過端面にキズが付くことが防止され
る。したがってこの方法によれば、上記単結晶からなる
光学素子を高い得率で作成可能となる。Therefore, when a single crystal of an element material is cut out on a plane inclined with respect to a plane perpendicular to the a-axis or the c-axis, as in the method of manufacturing an optical element according to the present invention, the cut-out plane is shifted from the cleavage plane. Therefore, the corners of the single crystal are hardly chipped. In that case, when the single crystal is polished after cutting, the light passing end face is less likely to be rubbed by the missing crystal pieces, and the light passing end face is prevented from being scratched. Therefore, according to this method, an optical element made of the single crystal can be produced at a high yield.
【0018】上述のように高い得率で作成され得る光学
素子は、結果的に安価なものとなるから、この光学素子
をレーザ媒質として用いる本発明の固体レーザは、従来
装置と比べて低コストで製造可能なものとなる。As described above, an optical element which can be manufactured with a high yield is inexpensive as a result. Therefore, the solid-state laser of the present invention using this optical element as a laser medium has a lower cost than a conventional apparatus. It can be manufactured with.
【0019】なお光学素子の得率を上げる効果は、単結
晶の切り出し面を、そのa軸もしくはc軸に垂直な面に
対して少なくとも0.5°傾ければ明確に得られる。そ
して、この傾きの角度を0.5°よりも大きくするのに
従って得率も上昇するが、傾きが5°を超える辺りで得
率上昇の傾向は緩やかになり、また20°を超えると得
率上昇の効果は頭打ちとなる。The effect of increasing the yield of the optical element can be clearly obtained if the cut surface of the single crystal is inclined at least 0.5 ° with respect to the plane perpendicular to the a-axis or c-axis. The yield also increases as the angle of this inclination is made larger than 0.5 °, but the tendency of the increase in the yield decreases gradually when the inclination exceeds 5 °, and the yield increases when the inclination exceeds 20 °. The effect of the climb will level off.
【0020】この光学素子を固体レーザのレーザ媒質と
して用いる等の場合は、単結晶の切り出し面がそのa軸
もしくはc軸に垂直な面に対して傾いていると、発光効
率等の点で好ましくないこともあるので、得率上昇の効
果が頭打ちになることを考慮すれば、上記傾きの角度は
20°以下、より好ましくは5°以下に抑えるのが望ま
しい。In the case where this optical element is used as a laser medium of a solid-state laser or the like, it is preferable in terms of luminous efficiency and the like if the cut surface of the single crystal is inclined with respect to a plane perpendicular to the a-axis or c-axis. Considering that the effect of increasing the yield leveled off, the angle of the inclination is desirably suppressed to 20 ° or less, more preferably 5 ° or less.
【0021】そして本発明による固体レーザのうち、特
にレーザ媒質を構成する前記単結晶が、その1つのa軸
に垂直な面をc軸周りに0.5°以上傾けた面を光通過
端面とするものであって、このレーザ媒質を励起する励
起光の直線偏光方向が、単結晶のc軸と平行な向きに設
定されているものは、上記傾きの角度に左右されること
なく、通常のc軸端面励起の固体レーザと同様に、誘導
放出断面積や吸収係数の大きいc軸の効果をそのまま利
用できるので、効率低下等の問題を招くことはない。In the solid-state laser according to the present invention, in particular, the single crystal constituting the laser medium has a plane perpendicular to the a-axis inclined at least 0.5 ° around the c-axis as a light passing end face. And the linear polarization direction of the excitation light for exciting the laser medium is set in a direction parallel to the c-axis of the single crystal. As in the case of the solid-state laser pumped at the c-axis end face, the effect of the c-axis having a large stimulated emission cross-sectional area and a large absorption coefficient can be used as it is, so that there is no problem such as a decrease in efficiency.
【0022】一方、本発明による固体レーザのうち、特
にレーザ媒質を構成する前記単結晶が、その1つのa軸
に垂直な面を別のa軸周りに0.5°以上傾けた面を光
通過端面とするものであって、このレーザ媒質を励起す
る励起光の直線偏光方向が、前記単結晶の光通過端面に
含まれるa軸と直交する向きに設定されているものは、
励起光の直線偏光方向と一致するのは、前記1つのa軸
とc軸との合成成分となる。つまりこの場合は、誘導放
出断面積や吸収係数の大きいc軸の効果をより大きく確
保するためには、上記合成成分中のc軸成分をより大き
くする、つまり上記傾きの角度をより小さくすることが
必要となる。On the other hand, among the solid-state lasers according to the present invention, in particular, the single crystal constituting the laser medium has a surface perpendicular to one a-axis inclined by 0.5 ° or more around another a-axis. What is set as a passing end face, wherein the linear polarization direction of the excitation light for exciting the laser medium is set in a direction orthogonal to the a-axis included in the light passing end face of the single crystal,
The component that coincides with the linear polarization direction of the excitation light is a composite component of the one a-axis and the c-axis. In other words, in this case, in order to secure a greater effect of the c-axis having a large stimulated emission cross section or absorption coefficient, the c-axis component in the composite component should be made larger, that is, the inclination angle should be made smaller. Is required.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の1つの実
施形態による光学素子であるレーザ結晶10を示してお
り、また図2はこのレーザ結晶10を単結晶10Cから
切り出す様子を示している。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a laser crystal 10 which is an optical element according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows how the laser crystal 10 is cut from a single crystal 10C.
【0024】本例のレーザ結晶10は、一例としてNd
が3at%ドープされたYVO4結晶(Nd:YVO
4 結晶)であり、図2のようにNd:YVO4 の単
結晶10Cを、1つのa軸に垂直な面(図中斜線を付し
た面)を別のa軸周りに角度θ傾けた面で切り出し、そ
の切り出し面を研磨して光通過端面10aおよび10b
とすることにより作成される。なお従来の一軸性レーザ
結晶は、図2中の斜線を付した面等、a軸あるいはc軸
に垂直な面で単結晶を切り出して作成されていた。The laser crystal 10 of the present embodiment is, for example, Nd
Is a 3 at% doped YVO 4 crystal (Nd: YVO 4
As shown in FIG. 2, a single crystal 10C of Nd: YVO 4 is obtained by tilting a plane perpendicular to one a-axis (a plane shaded in the figure) by an angle θ around another a-axis. And the cut surfaces are polished and the light-passing end surfaces 10a and 10b
Is created. The conventional uniaxial laser crystal was prepared by cutting out a single crystal from a plane perpendicular to the a-axis or c-axis, such as a hatched surface in FIG.
【0025】本例では上記傾き角θを種々に設定して、
それぞれの場合のレーザ結晶10の得率を測定した。こ
こで、レーザ結晶10の形状は2.5mm×2.5m
m、光通過端面10aおよび10bの平面度はλ/1
0、平行度は30″、表面粗さは0.5nm(ナノメー
トル)rmsをそれぞれ規定値とした。また1つの傾き
角θについてそれぞれ10サンプルのレーザ結晶10を
作成し、各サンプルの両端面10a、10bについて
(つまり合計20面の)キズ発生状況を調べた。キズ発
生状況は、各サンプルの両光通過端面10a、10bの
中央部の直径1mmの円形範囲内を倍率100倍の暗視
野頭微鏡によって観察し、キズ発生が認められないもの
を合格品とした。In this embodiment, the inclination angle θ is set variously,
The yield of the laser crystal 10 in each case was measured. Here, the shape of the laser crystal 10 is 2.5 mm × 2.5 m
m, the flatness of the light passing end faces 10a and 10b is λ / 1
0, the parallelism was 30 ″, and the surface roughness was 0.5 nm (nanometers) rms. The laser crystal 10 of 10 samples was prepared for each tilt angle θ, and both end faces of each sample were prepared. The occurrence of flaws was examined for 10a and 10b (that is, a total of 20 surfaces) in a dark field with a magnification of 100 times within a circular area of 1 mm in diameter at the center of both light passing end faces 10a and 10b of each sample. The product was observed with a head microscope and no scratch was found.
【0026】研磨は、BK7のガラス基板に、切り出し
たNd:YVO4 およびヤトイガラス(BK7)をワ
ックスで貼り付け、片面ずつ両面を仕上げることにより
行なった。砂掛けは遊離砥粒(グリーンカーボン)で行
ない、面が出たところで、酸化セリウムを用いてピッチ
研磨を行なった。そしてこの研磨は、光通過端面10a
および10bの平面度、平行度および表面粗さが上記の
規定値を満たしたところで終了させた。The polishing a glass substrate of BK7, excised Nd: YVO 4 and Yatoigarasu the (BK7) affixed with wax was carried out by finishing the double-sided one surface at a time. Sanding was performed with free abrasive grains (green carbon), and when the surface came out, pitch polishing was performed using cerium oxide. This polishing is performed on the light passing end face 10a.
The process was terminated when the flatness, parallelism, and surface roughness of Samples 10b and 10b satisfied the above specified values.
【0027】得率を測定した結果を、以下の(表1)お
よび図3に示す。これらに示されている通り、傾き角θ
を0.5°以上にすると得率が顕著に改善される。そし
て、この傾き角θを0.5°よりも大きくするのに従っ
て得率も上昇するが、5°を超えると得率上昇の傾向は
緩やかになり、また20°を超えると得率上昇の効果は
頭打ちとなる。The results of measuring the yield are shown in the following (Table 1) and FIG. As shown in these figures, the inclination angle θ
Is set to 0.5 ° or more, the yield is remarkably improved. As the inclination angle θ becomes larger than 0.5 °, the yield also increases. However, when the inclination angle θ exceeds 5 °, the tendency of the increase in the yield decreases, and when it exceeds 20 °, the effect of the increase in the yield increases. Will peak off.
【0028】[0028]
【表1】 次に、上記レーザ結晶10を用いた固体レーザについ
て、図4を参照して説明する。この固体レーザは、レー
ザ結晶10に加えて、該レーザ結晶10を励起するレー
ザビーム11を発する半導体レーザ12と、発散光であ
る上記レーザビーム11を集光する集光レンズ13aお
よび13bと、上記レーザ結晶10の前方側(図中右方
側)に配された共振器ミラー14とを有している。[Table 1] Next, a solid-state laser using the laser crystal 10 will be described with reference to FIG. This solid-state laser includes, in addition to a laser crystal 10, a semiconductor laser 12 that emits a laser beam 11 that excites the laser crystal 10, condensing lenses 13 a and 13 b that converge the laser beam 11 that is divergent light, A resonator mirror 14 disposed on the front side (right side in the figure) of the laser crystal 10.
【0029】半導体レーザ12としては、波長810n
mのレーザビーム11を発するものが用いられている。
レーザ結晶10は入射したレーザビーム11によってネ
オジウムイオンが励起されて、波長1064nmの光を
発する。The semiconductor laser 12 has a wavelength of 810 n.
One that emits m laser beams 11 is used.
The laser crystal 10 excites neodymium ions by the incident laser beam 11 and emits light having a wavelength of 1064 nm.
【0030】共振器ミラー14のミラー面14aには、
波長1064nmの光を99%の反射率で反射させるコ
ートが施されている。一方レーザ結晶10の光通過端面
(後方端面)10aには、波長810nmの励起用レー
ザビーム11は反射率3%未満で良好に透過させ、波長
1064nmの光は99.99%を超える反射率で良好
に反射させるコートが施されている。またレーザ結晶1
0の光通過端面(前方端面)10bには、波長1064
nmの光は反射率0.5%未満で良好に透過させるコー
トが施されている。On the mirror surface 14a of the resonator mirror 14,
A coat for reflecting light having a wavelength of 1064 nm at a reflectance of 99% is provided. On the other hand, an excitation laser beam 11 having a wavelength of 810 nm is transmitted well with a reflectance of less than 3% to a light passing end face (rear end face) 10a of the laser crystal 10, and a light having a wavelength of 1064 nm has a reflectance exceeding 99.99%. Coating that reflects well. Laser crystal 1
The light passing end face (front end face) 10b of the light emitting element 10 has a wavelength 1064.
A coat for transmitting light of nm with a reflectance of less than 0.5% and transmitting well is provided.
【0031】したがって、上記波長1064nmの光は
結晶端面10aとミラー面14aとの間で共振してレー
ザ発振を引き起こし、こうして発生した波長1064n
mの固体レーザビーム15は共振器ミラー14から共振
器外に出射する。以上のように本例では、レーザ結晶1
0と共振器ミラー14とにより、ファブリー・ペロー型
共振器が構成されている。Therefore, the light having the wavelength of 1064 nm resonates between the crystal end face 10a and the mirror face 14a to cause laser oscillation, and the thus generated wavelength 1064n
The m solid laser beam 15 is emitted from the resonator mirror 14 to the outside of the resonator. As described above, in this example, the laser crystal 1
The Fabry-Perot resonator is constituted by 0 and the resonator mirror 14.
【0032】ここで、レーザ結晶10は前述の通りにし
て切り出されたため、図1に詳しく示される通り、1つ
のa軸に垂直な面を別のa軸周りに角度θ(0.5°以
上)傾けた面を光通過端面10aおよび10bとするも
のとなっている。このようなレーザ結晶10に対して半
導体レーザ12は、励起光であるレーザビーム11の直
線偏光方向(図4中の矢印P方向)が、光通過端面10
aおよび10bに含まれるa軸と直交する向きに配され
ている。Here, since the laser crystal 10 has been cut out as described above, as shown in detail in FIG. 1, a plane perpendicular to one a-axis is angled around another a-axis by an angle θ (0.5 ° or more). ) The inclined surfaces are the light passing end surfaces 10a and 10b. With respect to such a laser crystal 10, the semiconductor laser 12 adjusts the linear polarization direction (the direction of the arrow P in FIG. 4) of the laser beam 11 as the excitation light to the light passing end face 10
They are arranged in a direction orthogonal to the a-axis included in a and 10b.
【0033】このような状態では、レーザビーム11の
直線偏光方向Pと一致するのは、前記1つのa軸とc軸
との合成成分となる。すなわち、直線偏光方向Pと一致
する向きのベクトルは、前記1つのa軸と一致する向き
のベクトルと、c軸と一致する向きのベクトルとにより
合成されるベクトルとなる。そこでこの場合は、誘導放
出断面積や吸収係数の大きいc軸の効果をより大きく確
保するためには、上記合成成分中のc軸成分をより大き
くする、つまり傾き角θをより小さくすることが必要と
なる。以上の点、および図3に示した得率向上の特性を
考慮すると、傾き角θは20°以下、より好ましくは5
°以下とするのが望ましい。In such a state, the component that coincides with the linear polarization direction P of the laser beam 11 is a composite component of the one a-axis and the c-axis. That is, the vector in the direction coinciding with the linear polarization direction P is a vector synthesized by the vector in the direction coincident with the one a-axis and the vector in the direction coincident with the c-axis. Therefore, in this case, in order to secure a greater effect of the c-axis having a large stimulated emission cross section or absorption coefficient, it is necessary to make the c-axis component in the composite component larger, that is, make the inclination angle θ smaller. Required. In consideration of the above points and the characteristic of the improvement of the yield shown in FIG. 3, the inclination angle θ is equal to or less than 20 °, more preferably 5 °.
° or less is desirable.
【0034】次に図5は、本発明の別の実施形態による
光学素子であるレーザ結晶20を示しており、また図6
はこのレーザ結晶20を単結晶20Cから切り出す様子
を示している。FIG. 5 shows a laser crystal 20 which is an optical element according to another embodiment of the present invention.
Shows a state in which the laser crystal 20 is cut out from the single crystal 20C.
【0035】本例のレーザ結晶20も、一例としてNd
が3at%ドープされたYVO4結晶(Nd:YVO
4 結晶)であり、図6のようにNd:YVO4 単結
晶20Cを、その1つのa軸に垂直な面(図中斜線を付
した面)をc軸周りに角度θ傾けた面で切り出し、その
切り出し面を研磨して光通過端面20aおよび20bと
することにより作成される。The laser crystal 20 of the present embodiment also has Nd
Is a 3 at% doped YVO 4 crystal (Nd: YVO 4
As shown in FIG. 6, an Nd: YVO 4 single crystal 20C is cut out from a plane perpendicular to the a-axis (the plane shaded in the figure) at an angle θ around the c-axis. Is formed by polishing the cut surface to form the light passing end surfaces 20a and 20b.
【0036】このレーザ結晶20について、傾き角θを
種々に設定してそれぞれの場合のレーザ結晶20の得率
を測定したが、その結果は前記(表1)および図3に示
したものと同様であった。With respect to the laser crystal 20, the inclination angle θ was set variously, and the yield of the laser crystal 20 was measured in each case. The results were the same as those shown in Table 1 and FIG. Met.
【0037】次に、上記レーザ結晶20を用いた固体レ
ーザについて、図7を参照して説明する。この固体レー
ザは図4に示したものと比較すると、レーザ結晶10に
代えて上記レーザ結晶20が用いられている点が基本的
に異なるものである。また、このレーザ結晶20が用い
られていることにより、レーザビーム11の直線偏光方
向Pとレーザ結晶の結晶軸の向きとの関係も、図4の固
体レーザにおけるものとは異なっている。Next, a solid-state laser using the laser crystal 20 will be described with reference to FIG. This solid-state laser is basically different from the one shown in FIG. 4 in that the laser crystal 20 is used instead of the laser crystal 10. Further, since the laser crystal 20 is used, the relationship between the linear polarization direction P of the laser beam 11 and the direction of the crystal axis of the laser crystal is different from that in the solid-state laser shown in FIG.
【0038】すなわち、レーザ結晶20は前述の通りに
して切り出されたため、図5に詳しく示される通り、1
つのa軸に垂直な面をc軸周りに角度θ(0.5°以
上)傾けた面を光通過端面20aおよび20bとするも
のとなっている。このようなレーザ結晶20に対して半
導体レーザ12は、励起光であるレーザビーム11の直
線偏光方向(図7中の矢印P方向)が、c軸と平行とな
る向きに配されている。That is, since the laser crystal 20 was cut out as described above, as shown in detail in FIG.
The planes perpendicular to the two a-axes are inclined about the c-axis by an angle θ (0.5 ° or more), and are defined as the light passing end faces 20a and 20b. With respect to such a laser crystal 20, the semiconductor laser 12 is arranged such that the linear polarization direction (the direction of the arrow P in FIG. 7) of the laser beam 11 as the excitation light is parallel to the c-axis.
【0039】このように、レーザビーム11の直線偏光
方向Pとc軸の向きが一致していれば、上記傾きの角度
θに左右されることなく、通常のc軸端面励起の固体レ
ーザと同様に、誘導放出断面積や吸収係数の大きいc軸
の効果をそのまま利用できるので、効率低下等の問題を
招くことはない。As described above, if the linear polarization direction P of the laser beam 11 and the direction of the c-axis coincide with each other, the solid-state laser excited by the normal c-axis end face is not affected by the inclination angle θ. In addition, since the effect of the c-axis having a large stimulated emission cross-sectional area and a large absorption coefficient can be used as it is, there is no problem such as a decrease in efficiency.
【0040】なお、以上説明した本発明による効果は、
単結晶の切り出し面を、そのa軸もしくはc軸に垂直な
面に対して、上記実施形態におけるのとは異なる方向に
0.5°以上傾けても同様に得ることができる。The effect of the present invention described above is as follows.
A single crystal can be similarly obtained by inclining the cut plane of the single crystal by 0.5 ° or more with respect to a plane perpendicular to the a-axis or the c-axis in a direction different from that in the above embodiment.
【0041】また本発明は、以上説明したNdがドープ
されたYVO4 結晶に限らず、その他の無ドープの単
結晶や、Nd以外がドープされた単結晶を切り出して光
学素子を作成する場合にも同様に適用可能であり、そし
てそれらの場合も同様の効果を奏するものである。[0041] The present invention is explained above the Nd is not limited to doped YVO 4 crystal, other single crystal or undoped, if the non-Nd creates an optical element cut out single crystal doped Are similarly applicable, and in those cases, a similar effect can be obtained.
【0042】以上、レーザ結晶を作成する場合の実施形
態について説明したが、本発明の光学素子の作成方法は
レーザ結晶を作成する場合に限らず、その他の光学素子
を作成する場合にも適用可能であり、そして同様の効果
を奏するものである。Although the embodiment in which a laser crystal is formed has been described above, the method of forming an optical element of the present invention is not limited to the case of forming a laser crystal, but is applicable to the case of forming other optical elements. And have a similar effect.
【図1】本発明の光学素子の一実施形態を示す斜視図FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an optical element of the present invention.
【図2】上記光学素子を単結晶から切り出す様子を説明
する概略図FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a state in which the optical element is cut out of a single crystal.
【図3】本発明の光学素子の作成方法による得率を示す
グラフFIG. 3 is a graph showing the yield obtained by the method for producing an optical element of the present invention.
【図4】上記光学素子をレーザ結晶として用いた固体レ
ーザを示す斜視図FIG. 4 is a perspective view showing a solid-state laser using the optical element as a laser crystal.
【図5】本発明の光学素子の別の実施形態を示す斜視図FIG. 5 is a perspective view showing another embodiment of the optical element of the present invention.
【図6】図5の光学素子を単結晶から切り出す様子を説
明する概略図FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a state in which the optical element of FIG. 5 is cut out of a single crystal.
【図7】図5の光学素子をレーザ結晶として用いた固体
レーザを示す斜視図FIG. 7 is a perspective view showing a solid-state laser using the optical element of FIG. 5 as a laser crystal.
10 レーザ結晶 10a、10b レーザ結晶の光通過端面 11 レーザビーム(励起光) 12 半導体レーザ 13a、13b 集光レンズ 14 共振器ミラー 20 レーザ結晶 20a、20b レーザ結晶の光通過端面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser crystal 10a, 10b Light transmission end face of laser crystal 11 Laser beam (excitation light) 12 Semiconductor laser 13a, 13b Condensing lens 14 Resonator mirror 20 Laser crystal 20a, 20b Light transmission end face of laser crystal
Claims (12)
はYまたはGdであり、RaはNd、Er、Tm、E
u、Pr、Ho、Ce、Yb、Dy、Cr、Tbのうち
の1つまたは複数の組合せ)の単結晶を、平坦な光通過
端面を有する形に切り出して光学素子を作成する方法に
おいて、 前記単結晶を、そのa軸もしくはc軸に垂直な面に対し
て0.5°以上傾いた面で切り出し、 その切り出し面を研磨して光通過端面とすることを特徴
とする光学素子の作成方法。1. Ra: RVO 4 or RVO 4 (R
Is Y or Gd, and Ra is Nd, Er, Tm, E
a single crystal of u, Pr, Ho, Ce, Yb, Dy, Cr, or Tb), and cutting out the single crystal into a shape having a flat light-passing end face to form an optical element. A method for producing an optical element, comprising: cutting a single crystal at a plane inclined by 0.5 ° or more with respect to a plane perpendicular to the a-axis or the c-axis, and polishing the cut surface to a light-passing end face. .
面をc軸周りに0.5°以上傾けた面で切り出すことを
特徴とする請求項1記載の光学素子の作成方法。2. The method for producing an optical element according to claim 1, wherein the single crystal is cut out from a plane perpendicular to the a-axis at an angle of 0.5 ° or more around the c-axis.
面を別のa軸周りに0.5°以上傾けた面で切り出すこ
とを特徴とする請求項1記載の光学素子の作成方法。3. The optical element according to claim 1, wherein a plane perpendicular to one a-axis is cut out from the single crystal by a plane inclined at least 0.5 ° around another a-axis. Method.
垂直な面に対して0.5〜20°傾いた面で切り出すこ
とを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載の光学
素子の作成方法。4. The single crystal according to claim 1, wherein the single crystal is cut at a plane inclined by 0.5 to 20 ° with respect to a plane perpendicular to the a-axis or the c-axis. How to make an optical element.
はYまたはGdであり、RaはNd、Er、Tm、E
u、Pr、Ho、Ce、Yb、Dy、Cr、Tbのうち
の1つまたは複数の組合せ)の単結晶が、平坦な光通過
端面を有する形に加工されてなる光学素子において、 前記単結晶のa軸もしくはc軸に垂直な面に対して0.
5°以上傾いた面を光通過端面とするものであることを
特徴とする光学素子。5. Ra: RVO 4 or RVO 4 (R
Is Y or Gd, and Ra is Nd, Er, Tm, E
u, Pr, Ho, Ce, Yb, Dy, Cr, or Tb) or a single crystal thereof is processed into a shape having a flat light-passing end face. 0 with respect to a plane perpendicular to the a-axis or c-axis of
An optical element characterized in that a surface inclined by 5 ° or more is used as a light passing end surface.
c軸周りに0.5°以上傾けた面を光通過端面とするも
のであることを特徴とする請求項5記載の光学素子。6. A plane perpendicular to one a-axis of the single crystal,
6. The optical element according to claim 5, wherein a surface inclined by 0.5 ° or more around the c axis is a light passing end surface.
別のa軸周りに0.5°以上傾けた面を光通過端面とす
るものであることを特徴とする請求項5記載の光学素
子。7. A plane perpendicular to one a-axis of the single crystal,
6. The optical element according to claim 5, wherein a surface inclined by 0.5 [deg.] Or more around another a axis is a light passing end surface.
面に対して0.5〜20°傾いた面を光通過端面とする
ものであることを特徴とする請求項5から7いずれか1
項記載の光学素子。8. A light passing end face which is inclined by 0.5 to 20 ° with respect to a plane perpendicular to the a-axis or c-axis of the single crystal. Or 1
Item 6. The optical element according to item 1.
あることを特徴とする請求項5から8いずれか1項記載
の光学素子。9. The optical element according to claim 5, wherein said Ra is Y and said Ra is Nd.
学素子をレーザ媒質として用いたことを特徴とする固体
レーザ。10. A solid-state laser using the optical element according to claim 5 as a laser medium.
として用い、このレーザ媒質を励起する励起光の直線偏
光方向が、前記単結晶のc軸と平行な向きに設定されて
いることを特徴とする固体レーザ。11. The optical element according to claim 6, wherein a linear polarization direction of excitation light for exciting the laser medium is set in a direction parallel to a c-axis of the single crystal. Solid-state laser.
として用い、 このレーザ媒質を励起する励起光の直線偏光方向が、前
記単結晶の光通過端面に含まれるa軸と直交する向きに
設定されていることを特徴とする固体レーザ。12. The optical element according to claim 7, which is used as a laser medium, wherein the direction of linear polarization of the excitation light for exciting the laser medium is set to a direction orthogonal to the a-axis included in the light passing end face of the single crystal. A solid-state laser.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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- 2000-03-30 JP JP2000092826A patent/JP2000349379A/en active Pending
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