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JPH1041573A - レーザー発振装置 - Google Patents

レーザー発振装置

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Publication number
JPH1041573A
JPH1041573A JP20879996A JP20879996A JPH1041573A JP H1041573 A JPH1041573 A JP H1041573A JP 20879996 A JP20879996 A JP 20879996A JP 20879996 A JP20879996 A JP 20879996A JP H1041573 A JPH1041573 A JP H1041573A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
crystal
reflection film
laser crystal
light source
Prior art date
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Pending
Application number
JP20879996A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Momiuchi
正幸 籾内
Hiroshi Koizumi
浩 小泉
Masahiro Oishi
政裕 大石
Yoshiaki Goto
義明 後藤
Fumio Otomo
文夫 大友
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.)
Topcon Corp
Original Assignee
Topcon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Topcon Corp filed Critical Topcon Corp
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Priority to EP19970112240 priority patent/EP0820130B1/en
Priority to DE1997630917 priority patent/DE69730917T2/de
Publication of JPH1041573A publication Critical patent/JPH1041573A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/0602—Crystal lasers or glass lasers
    • H01S3/0604—Crystal lasers or glass lasers in the form of a plate or disc
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
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    • H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 本発明はレーザー発振装置に係わり、特に、
高能率な発振が可能なレーザー発振装置を提供すること
を目的とする。 ［構成］ 本発明は、光共振器を少なくともレーザー結
晶と出力ミラーとから構成し、レーザー光源が、光共振
器に対してポンピングし、光共振器に挿入された非線形
光学媒質が、高調波を発生させる様になっており、レー
ザー結晶のレーザー光源側の端面に形成された第１の誘
電体反射膜が、レーザー光源の励起光に対して高透過
（ＨＴ）になっており、レーザー結晶から生じる基本波
に対して高反射（ＨＲ）となっており、レーザー結晶の
出力ミラー側の端面に形成された第２の誘電体反射膜
が、レーザー結晶から生じる基本波に対して高透過（Ｈ
Ｔ）となっており、非線形光学結晶により得られる高調
波に対して高反射（ＨＲ）であると共に、レーザー光源
の励起光に対して高反射（ＨＲ）となる様になってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー発振装置
に係わり、特に、レーザー結晶のポンピング用レーザー
光源側の端面には、このポンピングレーザー光源の励起
光に対して高透過（ＨＴ）な第１の誘電体反射膜を形成
し、レーザー結晶の出力ミラー側の端面には、レーザー
光源の励起光に対して高反射（ＨＲ）となる様な第２の
誘電体反射膜を形成することにより、高能率な発振が可
能なレーザー発振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より測量、計測等の光応用分野で
は、小型で低消費電力のレーザー発振装置が必要とされ
ており、固体レーザー素子の吸収波長に発振波長を合わ
せた半導体レーザー（ＬＤ）や、波長可変レーザー等に
より固体レーザー素子を励起してレーザー光を発振させ
る固体レーザー装置が存在している。
【０００３】更に、レーザー結晶と出力ミラーとからな
る光共振器内に非線形光学結晶を配置して、レーザー結
晶で発生した基本波を効率的に波長変換し、第２高調波
（ＳＨＧ）等を得ることも行われている。例えば、レー
ザー結晶には、ＮｄをドープしたＮｄ：ＹＡＧや、Ｎ
ｄ：ＹＶＯ4 等が採用されており、非線形光学結晶に
は、ＫＴｉＯＰＯ4（ＫＴＰ）等を用いることができ
る。
【０００４】図４は、半導体レーザー励起による内部共
振器型高調波発振装置１００００の代表的構成である。
【０００５】内部共振器型高調波発振装置１００００
は、半導体レーザー９０００と、集光レンズ９１００
と、レーザー結晶９２００と、非線形光学結晶９３００
と、出力ミラー９４００とから構成されている。
【０００６】半導体レーザー９０００は、レーザー光を
発生させるためのものであり、基本波を発生させるポン
プ光発生装置として機能を有する。即ち、半導体レーザ
ー９０００から放射された励起光は、集光レンズ９１０
０により、レーザー結晶９２００に集光される。本従来
例の半導体レーザー９０００は、８０９ｎｍの波長で発
振している。
【０００７】また半導体レーザー９０００は、発光の波
長が、レーザー結晶９２００の吸収波長に概ね一致する
様に、温度制御が施されている。
【０００８】また、レーザー結晶９２００の偏光特性が
大きい場合には、一般的には、吸収効率の大きな結晶方
位を半導体レーザー９０００の偏光方向（ＴＥ）に合致
させている。更に、一軸性結晶であるＮｄ：ＹＶＯ4 で
は、ｃ軸（Ｚ軸）を半導体レーザー９０００の偏光方向
（ＴＥ）に合わせ、ａ軸を共振器軸方向に合致させる様
になっている。
【０００９】なお、本従来例のレーザー結晶９２００
は、１０６４ｎｍの基本波を発生させることができる。
【００１０】そして、レーザー結晶９２００の半導体レ
ーザー９０００側の端面には、第１の誘電体反射膜９５
１０が形成されている。この第１の誘電反射膜９５１０
は、半導体レーザー９０００の発振波長（８０９ｎｍ）
に対して高透過（ＨＴ）であり、レーザー結晶９２００
から生じる基本波（１０６４ｎｍ）、及び、非線形光学
結晶９３００により得られる高調波（５３２ｎｍ）に対
して高反射（ＨＲ）となる様な誘電体多層膜となってい
る。
【００１１】レーザー結晶９２００の出力ミラー９４０
０側の端面には、第２の誘電体反射膜９５２０が形成さ
れている。この第２の誘電体反射膜９５２０は、レーザ
ー結晶９２００から生じる基本波（１０６４ｎｍ）、及
び、非線形光学結晶９３００により得られる高調波（５
３２ｎｍ）に対して高透過（ＨＴ）となる様な誘電体多
層膜となっている。
【００１２】出力ミラー９４００は、レーザー結晶９２
００に対向する様に構成されており、出力ミラー９４０
０のレーザー結晶９２００側は、適宜の半径を有する凹
面球面境の形状に加工されており、第３の誘電体反射膜
９５３０が形成されている。この第３の誘電体反射膜９
５３０は、レーザー結晶９２００から生じる基本波（１
０６４ｎｍ）に対して高反射（ＨＲ）であり、非線形光
学結晶９３００により得られる高調波（５３２ｎｍ）に
対して高透過（ＨＴ）となる様な誘電体多層膜となって
いる。
【００１３】以上の様に、レーザー結晶９２００の第１
の誘電体反射膜９５１０と、出力ミラー９４００の第３
の誘電体反射膜９５３０とを組み合わせ、半導体レーザ
ー９０００からの光束を集光レンズ９１００を介してレ
ーザー結晶９２００にポンピングすると、レーザー結晶
９２００の第１の誘電体反射膜９５１０と、出力ミラー
９４００の第３の誘電体反射膜９５３０との間で光が往
復し、光を長時間閉じ込めることができるので、光を共
振させて増幅させることができる。
【００１４】そして、レーザー結晶９２００の第１の誘
電体反射膜９２１０と、出力ミラー９４００の第３の誘
電体反射膜９５３０との間の光共振器内に非線形光学媒
質９３００が挿入されている。
【００１５】非線形光学媒質９３００には、ＫＴＰ（Ｋ
ＴｉＯＰＯ4 リン酸チタニル カリウム）が採用されて
いるが、ＢＢＯ（βーＢａＢ2Ｏ4 β型ホウ酸リチウ
ム）、ＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ5 トリホウ酸リチウム）等を
使用することもでき、主に、１０６４ｎｍから５３２ｎ
ｍに変換される。
【００１６】更に非線形光学媒質９３００には、ＫＮｂ
Ｏ3（ニオブ酸カリウム）等も採用され、主に、９４６
ｎｍから４７３ｎｍに変換される。
【００１７】そして非線形光学媒質９３００には、Ｌｉ
ＴａＯ3 や、ＬｉＮｂＯ3 及びＬｉＴａＯ3 等の分極反
転型波長変換素子等を採用することもできる。
【００１８】最近においては、赤色以外のレーザー光の
必要性から、小型化の可能な半導体レーザー励起による
内部共振器型高調波発振装置が着目されている。例え
ば、測量機器では赤色レーザーより視認度の優れた緑色
が求められている。そして、通常測量機器では、機動性
から蓄電池により駆動される様になっている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
ー結晶９２００の励起効率は、半導体レーザー９０００
の励起光に対するレーザー結晶の吸収係数と結晶長とに
依存する。このため、吸収係数が大きければ短い結晶で
足り、逆に、吸収係数が小さければ、長い結晶を必要と
する。
【００２０】例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ（１ ａｔ％ Ｎ
ｄ）の８０９ｎｍにおける吸収係数は、約８ｃｍ-1であ
り、１ｍｍのＹＡＧでは５５％の励起光が吸収され、２
ｍｍの長さでは８０％が吸収される。従って、短い結晶
では、励起強度を向上させなければならない。
【００２１】従って、測量装置等に応用する場合には、
励起強度が制限されるので、小型で高能率な発振装置の
出現が強く望まれていた。
【００２２】更に、計測等に使用される場合には精度の
高い偏光が望まれており、共振器内部で波長変換される
高調波は直線偏光であるが、図５（ａ）に示す基本波の
偏光方向に対して、図５（ｂ）に示す様に４５度異なっ
ている。従って、レーザー結晶９２００のｃ軸（Ｚ軸）
に対して４５度傾いたまま、半導体レーザー９０００の
方向と、出力ミラー９４００の方向とに出力される。こ
のため、半導体レーザー９０００の方向に出力される高
調波は、レーザー結晶９２００の半導体レーザー９００
０側に形成された第１の誘電体反射膜９５１０で反射さ
れ、レーザー結晶９２００と非線形光学結晶９３００の
複屈折性による位相作用を受けて図５（ｃ）に示す様に
楕円偏光となってしまう。
【００２３】従って、出力ミラー９４００から出力され
る高調波は、図５（ｄ）に示す様に直線偏光と楕円偏光
の混合状態となり、もはや直線偏光とは言い難いという
問題点があった。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
案出されたもので、少なくともレーザー結晶と出力ミラ
ーとからなる光共振器と、この光共振器に対してポンピ
ングするためのレーザー光源とからなるレーザー発振装
置において、前記レーザー結晶の該レーザー光源側の端
面には、このレーザー光源の励起光に対して高透過（Ｈ
Ｔ）な第１の誘電体反射膜が形成されており、前記レー
ザー結晶の前記出力ミラー側の端面には、前記レーザー
光源の励起光に対して高反射（ＨＲ）な第２の誘電体反
射膜が形成されている。
【００２５】また本発明は、少なくともレーザー結晶と
出力ミラーとからなる光共振器と、この光共振器に対し
てポンピングするためのレーザー光源とからなるレーザ
ー発振装置において、前記レーザー結晶の該レーザー光
源側の端面には、このレーザー光源の励起光に対して高
透過（ＨＴ）であり、レーザー結晶から生じる基本波に
対して高反射（ＨＲ）となる様な第１の誘電体反射膜が
形成されており、前記レーザー結晶の前記出力ミラー側
の端面には、レーザー結晶から生じる基本波に対して高
透過（ＨＴ）であり、前記レーザー光源の励起光に対し
て高反射（ＨＲ）となる様な第２の誘電体反射膜が形成
されている。
【００２６】そして本発明は、少なくともレーザー結晶
と出力ミラーとからなる光共振器と、この光共振器に対
してポンピングするためのレーザー光源と、前記光共振
器に挿入され、高調波を発生させるための非線形光学媒
質とからなるレーザー発振装置において、前記レーザー
結晶の該レーザー光源側の端面には、このレーザー光源
の励起光に対して高透過（ＨＴ）であり、レーザー結晶
から生じる基本波に対して高反射（ＨＲ）となる様な第
１の誘電体反射膜が形成されており、前記レーザー結晶
の前記出力ミラー側の端面には、レーザー結晶から生じ
る基本波に対して高透過（ＨＴ）であり、非線形光学結
晶により得られる高調波に対して高反射（ＨＲ）である
と共に、前記レーザー光源の励起光に対して高反射（Ｈ
Ｒ）となる様な第２の誘電体反射膜が形成されている。
【００２７】また本発明の出力ミラーには、前記レーザ
ー結晶から生じる基本波に対して、反射率が２％〜１０
％（２％≦ＰＲ≦１０％）であり、非線形光学結晶によ
り得られる高調波に対して高透過（ＨＴ）となる様な第
３の誘電体反射膜を形成することもできる。
【００２８】更に本発明の第２の誘電体反射膜は、レー
ザー結晶から生じる基本波に対して高透過（ＨＴ）であ
ることに代えて、反射率が２％〜１０％（２％≦ＰＲ≦
１０％）を有する様に構成することもできる。
【００２９】そして本発明の第２の誘電体反射膜は、レ
ーザー結晶から生じる基本波に対して高透過（ＨＴ）で
あることに代えて、反射率が２％〜１０％（２％≦ＰＲ
≦１０％）を有する様に構成すると共に、第１の誘電体
反射膜が、レーザー結晶から生じる基本波に対して高反
射（ＨＲ）であることに代えて、反射率が２％〜１０％
（２％≦ＰＲ≦１０％）を有する様に構成することもで
きる。
【００３０】また本発明の第２の誘電体反射膜が、非線
形光学結晶により得られる高調波に対して高反射（Ｈ
Ｒ）とすることにより、直線偏光を出力する構成にする
こともできる。
【００３１】更に本発明の第１の誘電体反射膜は、低屈
折率物質であるＳｉＯ2 薄膜と、高屈折率物質であるＴ
ａ2 Ｏ5 薄膜とを交互に積層させた誘電体多層膜から構
成し、第２の誘電体反射膜は、低屈折率物質であるＳｉ
Ｏ2 薄膜と、高屈折率物質であるＺｒＯ2 薄膜とを交互
に積層させた誘電体多層膜から構成することもできる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以上の様に構成された本発明は、
光共振器を少なくともレーザー結晶と出力ミラーとから
構成し、レーザー光源が、レーザ結晶に対してポンピン
グし、レーザー結晶のレーザー光源側の端面に形成され
た第１の誘電体反射膜が、レーザー光源の励起光に対し
て高透過（ＨＴ）になっており、レーザー結晶の出力ミ
ラー側の端面に形成された第２の誘電体反射膜が、レー
ザー光源の励起光に対して高反射（ＨＲ）になってい
る。
【００３３】また本発明は、レーザー結晶の該レーザー
光源側の端面に形成された第１の誘電体反射膜が、レー
ザー光源の励起光に対して高透過（ＨＴ）になってお
り、レーザー結晶から生じる基本波に対して高反射（Ｈ
Ｒ）になっており、レーザー結晶の前記出力ミラー側の
端面に形成された第２の誘電体反射膜が、レーザー結晶
から生じる基本波に対して高透過（ＨＴ）になってお
り、レーザー光源の励起光に対して高反射（ＨＲ）とな
っている。
【００３４】更に本発明の出力ミラーに形成された第３
の誘電体反射膜が、レーザー結晶から生じる基本波に対
して、反射率が２％〜１０％（２％≦ＰＲ≦１０％）と
なる様にすることもできる。
【００３５】そして本発明は、光共振器を少なくともレ
ーザー結晶と出力ミラーとから構成し、レーザー光源
が、光共振器に対してポンピングし、光共振器に挿入さ
れた非線形光学媒質が、高調波を発生させる様になって
おり、レーザー結晶のレーザー光源側の端面に形成され
た第１の誘電体反射膜が、レーザー光源の励起光に対し
て高透過（ＨＴ）になっており、レーザー結晶から生じ
る基本波に対して高反射（ＨＲ）となっており、レーザ
ー結晶の出力ミラー側の端面に形成された第２の誘電体
反射膜が、レーザー結晶から生じる基本波に対して高透
過（ＨＴ）となっており、非線形光学結晶により得られ
る高調波に対して高反射（ＨＲ）であると共に、レーザ
ー光源の励起光に対して高反射（ＨＲ）となる様になっ
ている。
【００３６】また本発明の出力ミラーに形成された第３
の誘電体反射膜が、レーザー結晶から生じる基本波に対
して、反射率が２％〜１０％（２％≦ＰＲ≦１０％）と
なっており、非線形光学結晶により得られる高調波に対
して高透過（ＨＴ）となっている。
【００３７】更に本発明の第２の誘電体反射膜は、レー
ザー結晶から生じる基本波に対して高透過（ＨＴ）であ
ることに代えて、反射率が２％〜１０％（２％≦ＰＲ≦
１０％）を有する様にすることもできる。
【００３８】そして本発明の第２の誘電体反射膜は、レ
ーザー結晶から生じる基本波に対して高透過（ＨＴ）で
あることに代えて、反射率が２％〜１０％（２％≦ＰＲ
≦１０％）を有する様にすると共に、第１の誘電体反射
膜が、レーザー結晶から生じる基本波に対して高反射
（ＨＲ）であることに代えて、反射率が２％〜１０％
（２％≦ＰＲ≦１０％）を有する様にすることもでき
る。
【００３９】また本発明のレーザー光源の偏光方向（Ｔ
Ｅ）は、レーザー結晶のｃ軸（Ｚ軸）と平行となってお
り、第２の誘電体反射膜が、非線形光学結晶により得ら
れる高調波に対して高反射（ＨＲ）とすることにより、
直線偏光を出力することもできる。
【００４０】更に本発明の第１の誘電体反射膜は、低屈
折率物質であるＳｉＯ2 薄膜と、高屈折率物質であるＴ
ａ2 Ｏ5 薄膜とを交互に積層させた誘電体多層膜から構
成し、第２の誘電体反射膜は、低屈折率物質であるＳｉ
Ｏ2 薄膜と、高屈折率物質であるＺｒＯ2 薄膜とを交互
に積層させた誘電体多層膜から構成することもできる。
【００４１】
【実施例】
【００４２】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
【００４３】次に、上記レーザー発振装置１０００をレ
ーザ照射装置に応用した例を説明する。
【００４４】「第１実施例」
【００４５】図１は、半導体レーザー励起による内部共
振器型高調波発振装置１０００の構成を示すものであ
る。
【００４６】内部共振器型高調波発振装置１０００は、
半導体レーザー１００と、集光レンズ２００と、レーザ
ー結晶３００と、非線形光学結晶４００と、出力ミラー
５００とから構成されている。
【００４７】半導体レーザー１００は、レーザー光源に
該当するものであり、基本波を発生させるポンプ光発生
装置として機能を有する。本実施例の半導体レーザー１
００は、８０９ｎｍの波長の励起光を発振している。
【００４８】集光レンズ２００は、半導体レーザー１０
０で発振された励起光をレーザー結晶３００に集光させ
るためのものである。
【００４９】レーザー結晶３００は、基本波を発生させ
るためのもので、本実施例では、Ｎｄ：ＹＶＯ4 が採用
されており、１０６４ｎｍの基本波が発生する。レーザ
ー結晶３００は、Ｎｄ：ＹＶＯ4 に限ることなく、適宜
のレーザー結晶を採用することができる。
【００５０】そして、レーザー結晶３００の半導体レー
ザー１００側の端面には、第１の誘電体反射膜６１０が
形成されている。この第１の誘電体反射膜６１０は、半
導体レーザー１００の発振波長（８０９ｎｍ）に対して
高透過（ＨＴ）であり、レーザー結晶３００から生じる
基本波（１０６４ｎｍ）に対して高反射（ＨＲ）となる
様な誘電体多層膜となっている。
【００５１】本実施例の第１の誘電体反射膜６１０は、
低屈折率物質であるＳｉＯ2 薄膜と、高屈折率物質であ
るＴａ2 Ｏ5 薄膜とを交互に積層させた誘電体多層膜か
ら構成されている。
【００５２】第１の誘電体反射膜６１０の反射率特性を
示したものが、図２（ａ）である。
【００５３】レーザー結晶３００の出力ミラー５００側
の端面には、第２の誘電体反射膜６２０が形成されてい
る。この第２の誘電体反射膜６２０は、レーザー結晶３
００から生じる基本波（１０６４ｎｍ）に対して高透過
（ＨＴ）であり、非線形光学結晶４００により得られる
高調波（５３２ｎｍ）に対して高反射（ＨＲ）であると
共に、半導体レーザー１００の励起光（８０９ｎｍ）に
対して高反射（ＨＲ）となる様な誘電体多層膜となって
いる。
【００５４】本実施例の第２の誘電体反射膜６２０は、
低屈折率物質であるＳｉＯ2 薄膜と、高屈折率物質であ
るＺｒＯ2 薄膜とを交互に積層させた誘電体多層膜から
構成されている。
【００５５】第２の誘電体反射膜６２０の反射率特性を
示したものが、図２（ｂ）である。
【００５６】半導体レーザー１００の励起光（８０９ｎ
ｍ）に対して高反射（ＨＲ）とすれば、励起光（８０９
ｎｍ）がレーザー結晶３００を通過し、非線形光学結晶
４００の端面等で吸収されることにより、非線形光学結
晶４００の温度上昇を招き、波長変換効率を低下させる
様なことがないという卓越した効果がある。
【００５７】更に、レーザー結晶３００を透過してきた
励起光（８０９ｎｍ）を、第２の誘電体反射膜６２０で
反射させることにより、再び、レーザー結晶３００に戻
すことができ、レーザー結晶３００に対する励起光（８
０９ｎｍ）の吸収効率を約２倍とすることができる。そ
して、非線形光学結晶４００の温度上昇による波長変換
効率を低下を防止し、高調波の発振効率を高めることが
できるという効果がある。
【００５８】出力ミラー５００は、レーザー結晶３００
に対向する様に構成されており、出力ミラー５００のレ
ーザー結晶３００側は、適宜の半径を有する凹面球面境
の形状に加工されており、第３の誘電体反射膜６３０が
形成されている。この第３の誘電体反射膜６３０は、レ
ーザー結晶３００から生じる基本波（１０６４ｎｍ）に
対して、反射率が２％〜１０％（２％≦ＰＲ≦１０％）
であり、非線形光学結晶４００により得られる高調波
（５３２ｎｍ）に対して高透過（ＨＴ）となる様な誘電
体多層膜となっている。
【００５９】以上の様に構成された内部共振器型高調波
発振装置１０００は、レーザー結晶３００の第１の誘電
体反射膜６１０と、出力ミラー５００の第３の誘電体反
射膜６３０を組み合わせ、半導体レーザー１００からの
光束を集光レンズ２００を介してレーザー結晶３００を
ポンピングすると、レーザー結晶３００の第１の誘電体
反射膜６１０と、出力ミラー５００の第３の誘電体反射
膜６３０との間で基本波が往復し、光を共振させて増幅
させることができる。
【００６０】そして、レーザー結晶３００の第２の誘電
体反射膜６２０と、出力ミラー５００の第３の誘電体反
射膜６３０との間の光共振器内に非線形光学媒質４００
が挿入されており、波長変換により生じた高調波が、出
力ミラー５００を透過して外部に出力される様になって
いる。
【００６１】本第１実施例の非線形光学媒質４００に
は、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 リン酸チタニル カリウ
ム）が採用されており、レーザー結晶３００で発生した
基本波（１０６４ｎｍ）を波長変換し、５３２ｎｍの高
調波を生成することができる。なお、非線形光学媒質４
００は、ＫＴＰに限ることなく、ＢＢＯ（βーＢａＢ2
Ｏ4 β型ホウ酸リチウム）、ＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ5 ト
リホウ酸リチウム）等を使用することもでき、主に、１
０６４ｎｍから５３２ｎｍに変換される。
【００６２】更に非線形光学媒質４００には、ＫＮｂＯ
3（ニオブ酸カリウム）等も採用され、主に、９４６ｎ
ｍから４７３ｎｍに変換される。
【００６３】また本実施例の非線形光学媒質４００の両
端部には、レーザー結晶３００から生じる基本波（１０
６４ｎｍ）、及び、非線形光学結晶４００により得られ
る高調波（５３２ｎｍ）とに対して高透過（ＨＴ）とな
る様に、無反射コーティング６４０、６４０が施されて
いる。
【００６４】次に、レーザー光の偏光方向について説明
する。
【００６５】半導体レーザー１００の偏光方向（ＴＥ）
は、吸収効率のよいレーザー結晶３００（Ｎｄ：ＹＶＯ
4 ）のｃ軸（Ｚ軸：入射されるレーザー光の光学軸に対
して鉛直方向）に平行となっている。レーザー結晶３０
０から生じる基本波（１０６４ｎｍ）は、共振器内で定
在波として存在するため、非線形光学結晶４００で波長
変換された高調波は、半導体レーザー１００方向と、出
力ミラー５００方向の両方に向かう様になっている。
【００６６】この高調波は、直線偏光となっており、レ
ーザー結晶３００（Ｎｄ：ＹＶＯ4）のｃ軸（Ｚ軸）方
向に対して４５度傾いている。このため高調波は、一軸
結晶であるレーザー結晶３００（Ｎｄ：ＹＶＯ4 ）を通
過すると、その位相板作用により楕円偏光に変換されて
しまう。
【００６７】本実施例では、レーザー結晶３００の出力
ミラー５００側の端面には、第２の誘電体反射膜６２０
が形成されており、この第２の誘電体反射膜６２０は、
非線形光学結晶４００により得られる高調波（５３２ｎ
ｍ）に対して高反射（ＨＲ）となっているため、高調波
は、レーザー結晶３００を通過することなく第２の誘電
体反射膜６２０で反射され、直線偏光を維持したまま、
出力ミラー５００に向かう様に構成されている。従っ
て、出力ミラー５００から出力される高調波は、直線偏
光となり、非線形光学結晶４００から生じた高調波の約
２倍の出力となる。
【００６８】「第２の誘電体反射膜６２０の第１変形
例」
【００６９】更に、レーザー結晶３００の出力ミラー５
００側の端面に形成された第２の誘電体反射膜６２０
は、非線形光学結晶４００により得られる高調波（５３
２ｎｍ）に対して高反射（ＨＲ）であり、レーザー結晶
３００から生じる基本波（１０６４ｎｍ）に対して所定
の反射率（反射率が２％〜１０％（２％≦ＰＲ≦１０
％））を有するとすると共に、半導体レーザー１００の
励起光（８０９ｎｍ）に対して高反射（ＨＲ）となる様
な誘電体多層膜に構成することもできる。
【００７０】レーザー結晶３００から生じる基本波（１
０６４ｎｍ）に対して所定の反射率（反射率が２％〜１
０％（２％≦ＰＲ≦１０％））とするものは、部分反射
（ＰＲ）コートと呼ばれるものである。
【００７１】この第２の誘電体反射膜６２０は、低屈折
率物質であるＳｉＯ2 薄膜と、高屈折率物質であるＺｒ
Ｏ2 薄膜とを交互に積層させた誘電体多層膜から構成す
ることができる。
【００７２】この時、レーザー結晶３００（Ｎｄ：ＹＶ
Ｏ4 ）は、レーザー結晶３００から生じる基本波（１０
６４ｎｍ）に対してエタロンとして働き、発振縦モード
を選択することができる。この結果、単一縦モードで直
線偏光の高調波を得たり、変動の少ない安定な直線偏光
の光出力を得ることができる。
【００７３】「第２の誘電体反射膜６２０の第２変形
例」
【００７４】そして第１変形例では、第２の誘電体反射
膜６２０が、非線形光学結晶４００により得られる高調
波（５３２ｎｍ）に対して高反射（ＨＲ）であると共
に、レーザー結晶３００から生じる基本波（１０６４ｎ
ｍ）に対して、所定の反射率（反射率が２％〜１０％
（２％≦ＰＲ≦１０％））を有する様に構成している
が、第２の誘電体反射膜６２０のみでなく、レーザー結
晶３００の半導体レーザー１００側の端面に形成された
第１の誘電体反射膜６１０にも、レーザー結晶３００か
ら生じる基本波（１０６４ｎｍ）に対して、所定の反射
率（反射率が２％〜１０％（２％≦ＰＲ≦１０％））を
有する様に構成することもできる。
【００７５】この時、レーザー結晶３００（Ｎｄ：ＹＶ
Ｏ4 ）は、レーザー結晶３００から生じる基本波（１０
６４ｎｍ）に対してエタロンとして働き、単一縦モード
で直線偏光の高調波を得たり、変動の少ない安定な直線
偏光の光出力を得ることができる。
【００７６】なお、第１実施例の第１の誘電体反射膜６
１０及び第２の誘電体反射膜６２０以外の構成、作用等
は、従来技術と同様であるから説明を省略する。
【００７７】また本明細書における高調波は、少なくと
も第２高調波を含む高調波を示すものである。
【００７８】「第２実施例」
【００７９】図３は、半導体レーザー励起によるレーザ
ー発振装置２０００の構成を示すものである。
【００８０】レーザー発振装置２０００は、半導体レー
ザー１００と、集光レンズ２００と、レーザー結晶３０
０と、出力ミラー５００とから構成されている。
【００８１】第１実施例の共振器には、非線形光学結晶
４００が挿入されており、高調波（５３２ｎｍ）を発生
させる様に構成されているが、第２実施例では、非線形
光学結晶４００が省略され、レーザー結晶３００から生
じる基本波（１０６４ｎｍ）が出力される様に構成され
ている。
【００８２】半導体レーザー１００は、８０９ｎｍの波
長の励起光を発振している。
【００８３】レーザー結晶３００は、基本波を発生させ
るためのもので、本第２実施例では、Ｎｄ：ＹＶＯ4 が
採用されており、１０６４ｎｍの基本波が発生してい
る。
【００８４】そして、レーザー結晶３００の半導体レー
ザー１００側の端面には、第１の誘電体反射膜６１０が
形成されている。この第１の誘電体反射膜６１０は、半
導体レーザー１００の発振波長（８０９ｎｍ）に対して
高透過（ＨＴ）であり、レーザー結晶３００から生じる
基本波（１０６４ｎｍ）に対して高反射（ＨＲ）となる
様な誘電体多層膜となっている。
【００８５】本実施例の第１の誘電体反射膜６１０は、
低屈折率物質であるＳｉＯ2 薄膜と、高屈折率物質であ
るＴａ2 Ｏ5 薄膜とを交互に積層させた誘電体多層膜か
ら構成されている。
【００８６】レーザー結晶３００の出力ミラー５００側
の端面には、第２の誘電体反射膜６２０が形成されてい
る。この第２の誘電体反射膜６２０は、レーザー結晶３
００から生じる基本波（１０６４ｎｍ）に対して高透過
（ＨＴ）であり、半導体レーザー１００の励起光（８０
９ｎｍ）に対して高反射（ＨＲ）となる様な誘電体多層
膜となっている。
【００８７】本実施例の第２の誘電体反射膜６２０は、
低屈折率物質であるＳｉＯ2 薄膜と、高屈折率物質であ
るＺｒＯ2 薄膜とを交互に積層させた誘電体多層膜から
構成されている。
【００８８】以上の様に構成された第２実施例は、レー
ザー結晶３００を透過してきた励起光（８０９ｎｍ）
を、第２の誘電体反射膜６２０で反射させることによ
り、再び、レーザー結晶３００に戻すことができ、レー
ザー結晶３００に対する励起光（８０９ｎｍ）の吸収効
率を約２倍とすることができるという効果がある。
【００８９】出力ミラー５００は、レーザー結晶３００
に対向する様に構成されており、出力ミラー５００のレ
ーザー結晶３００側は、適宜の半径を有する凹面球面境
の形状に加工されており、第３の誘電体反射膜６３０が
形成されている。この第３の誘電体反射膜６３０は、レ
ーザー結晶３００から生じる基本波（１０６４ｎｍ）に
対して、反射率が２％〜１０％（２％≦ＰＲ≦１０％）
となる様な誘電体多層膜となっている。
【００９０】以上の様に構成されたレーザー発振装置２
０００は、レーザー結晶３００の第１の誘電体反射膜６
１０と、出力ミラー５００の第３の誘電体反射膜６３０
を組み合わせ、半導体レーザー１００からの光束を集光
レンズ２００を介してレーザー結晶３００にポンピング
すると、レーザー結晶３００の第１の誘電体反射膜６１
０と、出力ミラー５００の第３の誘電体反射膜６３０と
の間で光が往復し、光を長時間閉じ込めることができる
ので、光を共振させて増幅させることができる。
【００９１】「第２の誘電体反射膜６２０の第３変形
例」
【００９２】更に、レーザー結晶３００の出力ミラー５
００側の端面に形成された第２の誘電体反射膜６２０
は、レーザー結晶３００から生じる基本波（１０６４ｎ
ｍ）に対して、所定の反射率（反射率が２％〜１０％
（２％≦ＰＲ≦１０％））とし、半導体レーザー１００
の励起光（８０９ｎｍ）に対して高反射（ＨＲ）となる
様な誘電体多層膜に構成することもできる。
【００９３】レーザー結晶３００から生じる基本波（１
０６４ｎｍ）に対して、反射率が２％〜１０％（２％≦
ＰＲ≦１０％）とするものは、部分反射（ＰＲ）コート
と呼ばれるものである。
【００９４】この第２の誘電体反射膜６２０は、低屈折
率物質であるＳｉＯ2 薄膜と、高屈折率物質であるＺｒ
Ｏ2 薄膜とを交互に積層させた誘電体多層膜から構成す
ることができる。
【００９５】この時、レーザー結晶３００（Ｎｄ：ＹＶ
Ｏ4 ）は、レーザー結晶３００から生じる基本波（１０
６４ｎｍ）に対してエタロンとして働き、発振縦モード
を選択することができる。この結果、単一縦モードで直
線偏光の高調波を得たり、変動の少ない安定な直線偏光
の光出力を得ることができる。
【００９６】「第２の誘電体反射膜６２０の第４変形
例」
【００９７】そして第３変形例では、第２の誘電体反射
膜６２０が、レーザー結晶３００から生じる基本波（１
０６４ｎｍ）に対して所定の反射率（反射率が２％〜１
０％（２％≦ＰＲ≦１０％））を有する様に構成してい
るが、第２の誘電体反射膜６２０のみでなく、レーザー
結晶３００の半導体レーザー１００側の端面に形成され
た第１の誘電体反射膜６１０にも、レーザー結晶３００
から生じる基本波（１０６４ｎｍ）に対して所定の反射
率（反射率が２％〜１０％（２％≦ＰＲ≦１０％））を
有する様に構成することもできる。
【００９８】この時、レーザー結晶３００（Ｎｄ：ＹＶ
Ｏ4 ）は、レーザー結晶３００から生じる基本波（１０
６４ｎｍ）に対してエタロンとして働き、単一縦モード
で直線偏光の高調波を得たり、変動の少ない安定な直線
偏光の光出力を得ることができる。
【００９９】なお、第２実施例の第１の誘電体反射膜６
１０及び第２の誘電体反射膜６２０以外の構成、作用等
は、従来技術と同様であり、第２実施例は、非線形光学
結晶４００が省略され、レーザー結晶３００から生じる
基本波が出力される様に構成されている以外は、第１実
施例と同様であるから説明を省略する。
【０１００】
【効果】以上の様に構成された本発明は、少なくともレ
ーザー結晶と出力ミラーとからなる光共振器と、この光
共振器に対してポンピングするためのレーザー光源とか
らなるレーザー発振装置において、前記レーザー結晶の
該レーザー光源側の端面には、このレーザー光源の励起
光に対して高透過（ＨＴ）であり、レーザー結晶から生
じる基本波に対して高反射（ＨＲ）となる様な第１の誘
電体反射膜が形成されており、前記レーザー結晶の前記
出力ミラー側の端面には、レーザー結晶から生じる基本
波に対して高透過（ＨＴ）であり、前記レーザー光源の
励起光に対して高反射（ＨＲ）となる様な第２の誘電体
反射膜が形成されているので、レーザー結晶を透過して
きた励起光を、第２の誘電体反射膜で反射させることに
より、再び、レーザー結晶に戻すことができ、レーザー
結晶に対する励起光の吸収効率を約２倍とすることがで
きるという効果がある。
【０１０１】そして本発明は、少なくともレーザー結晶
と出力ミラーとからなる光共振器と、この光共振器に対
してポンピングするためのレーザー光源と、前記光共振
器に挿入され、高調波を発生させるための非線形光学媒
質とからなるレーザー発振装置において、前記レーザー
結晶の該レーザー光源側の端面には、このレーザー光源
の励起光に対して高透過（ＨＴ）であり、レーザー結晶
から生じる基本波に対して高反射（ＨＲ）となる様な第
１の誘電体反射膜が形成されており、前記レーザー結晶
の前記出力ミラー側の端面には、レーザー結晶から生じ
る基本波に対して高透過（ＨＴ）であり、非線形光学結
晶により得られる高調波に対して高反射（ＨＲ）である
と共に、前記レーザー光源の励起光に対して高反射（Ｈ
Ｒ）となる様な第２の誘電体反射膜が形成されているの
で、励起光がレーザー結晶を通過し、非線形光学結晶の
端面等で吸収されて非線形光学結晶が温度上昇すること
を防止することができ、波長変換効率を低下を防止し、
高調波の発振効率を高めることができるという効果があ
る。
【０１０２】更に本発明の第１の誘電体反射膜や第２の
誘電体反射膜を、レーザー結晶から生じる基本波に対し
て高透過（ＨＴ）であることに代えて、反射率が２％〜
１０％（２％≦ＰＲ≦１０％））を有する様に構成する
こともできるので、レーザー結晶は、基本波に対してエ
タロンとして働き、発振縦モードを選択することができ
る。この結果、単一縦モードで直線偏光の高調波を得た
り、変動の少ない安定な直線偏光の光出力を得ることが
できるという効果がある。
【０１０３】また本発明の第２の誘電体反射膜が、非線
形光学結晶により得られる高調波に対して高反射（Ｈ
Ｒ）とすることにより、直線偏光を出力する構成にする
こともできるので、位相板作用により楕円偏光に変換さ
れてしまうことを防止することができるという卓越した
効果がある。
【０１０４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である内部共振器型高調波
発振装置１０００を説明する図である。
【図２】第１の誘電体反射膜６１０と第２の誘電体反射
膜６２０の反射率特性を示した図である。
【図３】本発明の第２実施例であるレーザー発振装置２
０００を説明する図である。
【図４】従来技術である内部共振器型高調波発振装置を
説明する図である。
【図５】共振器内の偏光状態を説明する図である・
【符号の説明】
１００００ 従来の内部共振器型高調波発振装置 １０００ 内部共振器型高調波発振装置 ２０００ レーザー発振装置 １００ レーザー光源 ２００ 集光レンズ ３００ レーザー結晶 ４００ 非線形光学媒質 ５００ 出力ミラー ６１０ 第１の誘電体反射膜 ６２０ 第２の誘電体反射膜 ６３０ 第３の誘電体反射膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 義明 東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社ト プコン内 (72)発明者 大友 文夫 東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社ト プコン内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくともレーザー結晶と出力ミラーと
    からなる光共振器と、この光共振器に対してポンピング
    するためのレーザー光源とからなるレーザー発振装置に
    おいて、前記レーザー結晶の該レーザー光源側の端面に
    は、このレーザー光源の励起光に対して高透過（ＨＴ）
    な第１の誘電体反射膜が形成されており、前記レーザー
    結晶の前記出力ミラー側の端面には、前記レーザー光源
    の励起光に対して高反射（ＨＲ）な第２の誘電体反射膜
    が形成されているレーザー発振装置。
  2. 【請求項２】 少なくともレーザー結晶と出力ミラーと
    からなる光共振器と、この光共振器に対してポンピング
    するためのレーザー光源とからなるレーザー発振装置に
    おいて、前記レーザー結晶の該レーザー光源側の端面に
    は、このレーザー光源の励起光に対して高透過（ＨＴ）
    であり、レーザー結晶から生じる基本波に対して高反射
    （ＨＲ）となる様な第１の誘電体反射膜が形成されてお
    り、前記レーザー結晶の前記出力ミラー側の端面には、
    レーザー結晶から生じる基本波に対して高透過（ＨＴ）
    であり、前記レーザー光源の励起光に対して高反射（Ｈ
    Ｒ）となる様な第２の誘電体反射膜が形成されているレ
    ーザー発振装置。
  3. 【請求項３】 少なくともレーザー結晶と出力ミラーと
    からなる光共振器と、この光共振器に対してポンピング
    するためのレーザー光源と、前記光共振器に挿入され、
    高調波を発生させるための非線形光学媒質とからなるレ
    ーザー発振装置において、前記レーザー結晶の該レーザ
    ー光源側の端面には、このレーザー光源の励起光に対し
    て高透過（ＨＴ）であり、レーザー結晶から生じる基本
    波に対して高反射（ＨＲ）となる様な第１の誘電体反射
    膜が形成されており、前記レーザー結晶の前記出力ミラ
    ー側の端面には、レーザー結晶から生じる基本波に対し
    て高透過（ＨＴ）であり、非線形光学結晶により得られ
    る高調波に対して高反射（ＨＲ）であると共に、前記レ
    ーザー光源の励起光に対して高反射（ＨＲ）となる様な
    第２の誘電体反射膜が形成されているレーザー発振装
    置。
  4. 【請求項４】 第２の誘電体反射膜が、レーザー結晶か
    ら生じる基本波に対して高透過（ＨＴ）であることに代
    えて、反射率が２％〜１０％（２％≦ＰＲ≦１０％）を
    有する様に構成されている請求項１〜３記載のレーザー
    発振装置。
  5. 【請求項５】 第２の誘電体反射膜が、レーザー結晶か
    ら生じる基本波に対して高透過（ＨＴ）であることに代
    えて、反射率が２％〜１０％（２％≦ＰＲ≦１０％）を
    有する様に構成すると共に、第１の誘電体反射膜が、レ
    ーザー結晶から生じる基本波に対して高反射（ＨＲ）で
    あることに代えて、反射率が２％〜１０％（２％≦ＰＲ
    ≦１０％）を有する様に構成されている請求項１〜４記
    載のレーザー発振装置。
  6. 【請求項６】 第２の誘電体反射膜が、非線形光学結晶
    により得られる高調波に対して高反射（ＨＲ）とするこ
    とにより、直線偏光を出力する請求項１〜５記載のレー
    ザー発振装置。
  7. 【請求項７】 第１の誘電体反射膜は、低屈折率物質で
    あるＳｉＯ2 薄膜と、高屈折率物質であるＴａ2 Ｏ5 薄
    膜とを交互に積層させた誘電体多層膜から構成し、第２
    の誘電反射膜は、低屈折率物質であるＳｉＯ2 薄膜と、
    高屈折率物質であるＺｒＯ2 薄膜とを交互に積層させた
    誘電体多層膜から構成されている請求項１〜６記載のレ
    ーザー発振装置。
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