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JP2000124533A - Solid laser equipment - Google Patents

Solid laser equipment

Info

Publication number
JP2000124533A
JP2000124533A JP30947398A JP30947398A JP2000124533A JP 2000124533 A JP2000124533 A JP 2000124533A JP 30947398 A JP30947398 A JP 30947398A JP 30947398 A JP30947398 A JP 30947398A JP 2000124533 A JP2000124533 A JP 2000124533A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
crystal
solid
resonator
transparent substrate
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.)
Pending
Application number
JP30947398A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Suzudo
剛 鈴▲ド▼
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh 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 Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP30947398A priority Critical patent/JP2000124533A/en
Publication of JP2000124533A publication Critical patent/JP2000124533A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は放熱性を向上させて、出力の安定した
小型の固体レーザー装置を提供する。 【解決手段】固体レーザー装置1は、半導体レーザー2
から出射されたレーザー光を集光光学系3で光学的透明
基板4を通してレーザー結晶5に入射させ、レーザー結
晶5がレーザー光の入射によって蛍光を発生して、レー
ザー共振器7内で誘導放出が起こってレーザー発振が発
生する。レーザー共振器7は、レーザー結晶5の入射側
の端面と非線形光学結晶6のレーザーの出射側の端面の
間で形成され、レーザー基本波を内部に閉じ込めて、高
効率の第2高調波を発生させる。そして、レーザー結晶
5は、そのレーザー光の入射側端面に光学的透明基板4
が、レーザー共振器7側端面に非線形光学結晶6がそれ
ぞれ接触・配置されているため、レーザー結晶5内で発
生した熱は、最も発熱の大きい部分から励起方向と平行
方向に効率よく放熱され、出力を安定させることができ
る。
(57) Abstract: The present invention provides a small-sized solid-state laser device with improved heat radiation and stable output. A solid-state laser device includes a semiconductor laser.
The laser light emitted from the laser light is made incident on the laser crystal 5 through the optical transparent substrate 4 by the condensing optical system 3, and the laser crystal 5 generates fluorescence by the incidence of the laser light, and stimulated emission occurs in the laser resonator 7. This causes laser oscillation. The laser resonator 7 is formed between the incident facet of the laser crystal 5 and the facet of the nonlinear optical crystal 6 on the laser emission side. The laser resonator 7 confines the laser fundamental wave inside and generates a second harmonic with high efficiency. Let it. The laser crystal 5 has an optically transparent substrate 4 on the end face of the laser beam incident side.
However, since the nonlinear optical crystal 6 is in contact with and arranged on the end face on the side of the laser resonator 7, heat generated in the laser crystal 5 is efficiently radiated from a portion having the largest heat generation in a direction parallel to the excitation direction, Output can be stabilized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体レーザー装置
に関し、詳細には、放熱性を向上させて、出力のより一
層安定した小型の固体レーザー装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state laser device, and more particularly, to a small-sized solid-state laser device having improved heat radiation and more stable output.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高出力半導体レーザーの低価格化
に伴って、半導体レーザー励起固体レーザーの研究開発
・商品化が盛んになってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, research and development and commercialization of semiconductor laser-excited solid-state lasers have been actively pursued along with the cost reduction of high-power semiconductor lasers.

【0003】半導体レーザー励起固体レーザーは、従来
のランプ励起レーザーと比較して、励起光源のスペクト
ル幅が狭いため、非常に高効率であり、また、励起光源
である半導体レーザーも小さく、小型化、高効率化に適
したレーザーである。また、半導体レーザー励起固体レ
ーザーは、高出力の室温連続発振、高品質ビームのレー
ザー発振などが可能であるとともに、エネルギーの蓄積
性、周波数の安定性に大変優れているという特徴を有し
ている。
The semiconductor laser pumped solid-state laser has a very high efficiency because the spectrum width of the pump light source is narrower than that of the conventional lamp pumped laser. A laser suitable for high efficiency. Semiconductor laser-excited solid-state lasers are capable of high-power continuous-wave oscillation at room temperature and high-quality laser oscillation, and are also extremely excellent in energy storage and frequency stability. .

【0004】そのため、小型高効率かつ高品質のレーザ
ー光源として期待が集まっており、また、固体レーザー
と非線形光学結晶を用いた波長変換技術も盛んに研究開
発・商品化が進んでいる。特に、固体レーザー基本波の
第2高調波発生は、固体レーザー基本波長の良好なビー
ム特性を損なうことなく波長のみを半分に変換できるこ
とから、将来のブルー・グリーンなどの可視光源とし
て、さらに、第4高調波発生による紫外線光源用励起光
源として期待され、研究・商品開発が盛んに行われてい
る。
For this reason, expectations have been gathered as a small, highly efficient and high-quality laser light source, and wavelength conversion technology using a solid-state laser and a non-linear optical crystal has been actively researched, developed and commercialized. In particular, since the second harmonic generation of the solid-state laser fundamental wave can convert only the wavelength to half without deteriorating the good beam characteristics of the solid-state laser fundamental wavelength, it can be used as a visible light source such as blue-green in the future. It is expected as an excitation light source for an ultraviolet light source by generation of four harmonics, and research and product development are being actively conducted.

【0005】これらのレーザー光源の用途は、加工、計
測、通信など多岐にわたっているが、光プリンター用光
源や光ピックアップ用光源などの光源においては、光源
としての安定性や高効率化、横モード品質などの高品質
化が要望されている。また、これらのレーザー光源の商
品化に関しては、デバイス製作コストや部品コストなど
を低減することによる低コスト化も要望されている。す
なわち、高効率化、高品質、かつ、低価格なレーザー光
源が商品として期待されており、このことから、従来か
ら種々の発明や研究がなされている。
The applications of these laser light sources are diverse, such as processing, measurement, and communication. However, in light sources such as light sources for optical printers and optical pickups, the stability and efficiency of the light source are improved, and the lateral mode quality is improved. There is a demand for higher quality. As for the commercialization of these laser light sources, there is also a demand for cost reduction by reducing device manufacturing costs and component costs. That is, a laser light source with high efficiency, high quality, and low price is expected as a commercial product, and various inventions and researches have been conventionally made.

【0006】例えば、特開平8−181374号公報に
は、出力の安定化を図ったレーザーダイオード励起固体
レーザーが提案されている。このレーザーダイオード励
起固体レーザーは、共振器から出射した固体レーザービ
ームの少なくとも一部の光強度を検出する光検出器と、
この光検出器の出力信号に基づいて前記レーザーダイオ
ードの駆動を制御するAPC回路と、前記共振器から出
射した固体レーザービームが前記光検出器に至るまでの
光路に配された光学部品を所定温度に保つ温度調節手段
とが設けられたことを特徴としている。すなわち、出力
安定化のために、APC(Automatic Power Control )
駆動を行うとともに、光学部品全体を温度調節機構を用
いて温度の安定化して、光学部品での温度不安定性によ
る出力不安定性を図って、レーザー出力の安定化を図っ
ている。そして、実施例に示されているように、レーザ
ー結晶の放熱をレーザー結晶の励起方向と直交する方向
で行っている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-181374 proposes a laser diode pumped solid-state laser whose output is stabilized. This laser diode pumped solid-state laser, a photodetector that detects the light intensity of at least a part of the solid-state laser beam emitted from the resonator,
An APC circuit that controls the driving of the laser diode based on the output signal of the photodetector; and an optical component disposed on an optical path from the solid-state laser beam emitted from the resonator to the photodetector, at a predetermined temperature. And temperature control means for maintaining the temperature. That is, to stabilize the output, APC (Automatic Power Control)
While driving, the temperature of the entire optical component is stabilized using a temperature control mechanism, and the output instability due to the temperature instability in the optical component is achieved, thereby stabilizing the laser output. Then, as shown in the embodiment, heat radiation of the laser crystal is performed in a direction orthogonal to the excitation direction of the laser crystal.

【0007】また、例えば、特開平9−64471号公
報には、レーザー媒質及び非線形光学素子を含む光共振
器と、前記レーザー媒質を励起するためのポンピング光
源とを備え、前記レーザー媒質で生じた基本波を非線形
光学素子によって第2高調波に変換して出力する固体レ
ーザー装置において、基本波が非線形光学素子を一度通
過するときに第2高調波に変換される効率が、基本波が
光共振器を1往復するときのロスの1/2以上であり、
かつ、上記非線形光学素子における波長変換効率の半値
波長全幅が、前記レーザー媒質の基本波に対応する自然
発光強度の半値波長全幅の1/2以上であることを特徴
とする固体レーザーが提案されている。この固体レーザ
ーは、レーザー基本波が非線形光学素子を一度通過する
ときに第2高調波に変換される効率が、共振器ロスの1
/2であり、かつ、非線形光学素子における波長変換効
率の半値波長全幅が、レーザー媒質の基本波に対応する
自然発光強度の半値波長全幅の1/2以上であるように
して、縦モードの単一化を図ってモード競合ノイズを抑
え、いわゆるグリーンプロブレムを解消して、出力の安
定化を図っている。そして、実施例に示されているよう
に、レーザー結晶の放熱をレーザー結晶の励起方向と直
交する方向で行っている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-64471 discloses an optical resonator including a laser medium and a nonlinear optical element, and a pumping light source for exciting the laser medium. In a solid-state laser device that converts a fundamental wave into a second harmonic by using a nonlinear optical element and outputs the fundamental wave, the efficiency with which the fundamental wave is converted into a second harmonic when passing through the nonlinear optical element once is determined by the optical resonance. More than half of the loss of one round trip of the vessel,
In addition, a solid-state laser has been proposed, wherein the full width at half maximum of the wavelength conversion efficiency in the nonlinear optical element is at least half the full width at half maximum of the natural emission intensity corresponding to the fundamental wave of the laser medium. I have. In this solid-state laser, the efficiency with which a laser fundamental wave is converted into a second harmonic when passing once through a nonlinear optical element is equal to one loss of the resonator loss.
/ 2, and the full width at half maximum of the wavelength conversion efficiency of the nonlinear optical element is equal to or more than 1/2 of the full width at half maximum of the natural emission intensity corresponding to the fundamental wave of the laser medium. The mode competition noise is suppressed by unification, so-called green problem is eliminated, and the output is stabilized. Then, as shown in the embodiment, heat radiation of the laser crystal is performed in a direction orthogonal to the excitation direction of the laser crystal.

【0008】さらに、特開平9−116216号公報に
は、レーザーダイオードが出力する励起光を共振器内に
設置された固体レーザー結晶に照射してこれを励起状態
とすることにより発振を行うレーザーダイオード励起固
体レーザー装置において、固体レーザー結晶及び共振器
を構成する全反射ミラー及び出力ミラーのそれぞれが異
なる保持部材によって保持され、固体レーザー結晶の保
持部材は熱伝導率の高い材質にて形成され、全反射ミラ
ー及び出力ミラーの保持部材は熱膨張係数の小さな材質
にて形成されていることを特徴とするレーザーダイオー
ド励起固体レーザー装置が提案されている。具体的に
は、出力を安定させるために、レーザー結晶やレーザー
共振器を構成する全反射ミラーと出力ミラーのそれぞれ
を異なる保持部材で保持させ、固体レーザー結晶保持部
材を、熱伝導率の高い材質で形成し、全反射ミラーと出
力ミラーの保持部材を熱膨張係数の小さな材質にて形成
している。また、実施例に示されているように、レーザ
ー結晶の放熱をレーザー結晶の励起方向と直交する方向
で行っている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-116216 discloses a laser diode which oscillates by irradiating a solid laser crystal provided in a resonator with excitation light output from a laser diode to make it excited. In the pumped solid-state laser device, each of the solid-state laser crystal and the total reflection mirror and the output mirror constituting the resonator is held by different holding members, and the holding member of the solid-state laser crystal is formed of a material having high thermal conductivity. A laser-diode-pumped solid-state laser device has been proposed in which the holding members of the reflection mirror and the output mirror are formed of a material having a small thermal expansion coefficient. Specifically, in order to stabilize the output, each of the total reflection mirror and the output mirror constituting the laser crystal or laser resonator is held by a different holding member, and the solid laser crystal holding member is made of a material having high thermal conductivity. The holding members for the total reflection mirror and the output mirror are made of a material having a small coefficient of thermal expansion. Further, as shown in the embodiment, heat radiation of the laser crystal is performed in a direction orthogonal to the excitation direction of the laser crystal.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平8−181374号公報記載のレーザーダイオード
励起固体レーザーにあっては、光学部品全体を温度調節
機構を用いて温度の安定化を図っており、具体的には、
その実施例で説明しているように、レーザー結晶の放熱
をレーザー結晶の励起方向と直交する方向に行っている
ため、レーザー結晶の励起部分での発熱が大きく、上記
方法では、レーザー結晶自体の熱分布やそれによる出力
不安定性を解消することができず、レーザー出力が不安
定化するという問題があった。また、部品点数も多く、
小型化、低価格化するうえで問題であった。
However, in the laser diode-pumped solid-state laser described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-181374, the temperature of the entire optical component is stabilized using a temperature control mechanism. In particular,
As described in the embodiment, since the heat radiation of the laser crystal is performed in the direction orthogonal to the excitation direction of the laser crystal, the heat generated in the excitation part of the laser crystal is large. There is a problem that the heat distribution and the output instability due to the heat distribution cannot be eliminated, and the laser output becomes unstable. In addition, the number of parts is large,
This was a problem in reducing the size and cost.

【0010】また、上記特開平9−64471号公報記
載の固体レーザーにあっても、レーザー結晶の放熱をレ
ーザー結晶の励起方向と直交する方向に行っているた
め、レーザー結晶自体の温度上昇や熱レンズ効果によ
り、出力が不安定化するという問題があった。また、励
起用半導体レーザーと光学部品を独立に温調したり、半
導体レーザーの集光光学系に大きなレンズを使用してい
るため、装置が大型化するとともに、コストが高くつく
という問題があった。
In the solid-state laser disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-64471, heat is radiated from the laser crystal in a direction perpendicular to the excitation direction of the laser crystal. There is a problem that the output becomes unstable due to the lens effect. In addition, the temperature of the semiconductor laser for excitation and the optical components are independently controlled, and a large lens is used for the condensing optical system of the semiconductor laser. .

【0011】さらに、特開平9−116216号公報記
載のレーザーダイオード励起固体レーザー装置にあって
も、レーザー結晶の放熱をレーザー結晶の励起方向と直
交する方向に行っているため、レーザー結晶自体の温度
上昇や熱レンズ効果により、出力が不安定化するという
問題があった。また、共振器ミラーを2枚使用したり、
半導体レーザーの集光光学系に大きなレンズを使用して
いるため、装置が大型化するとともに、コストが高くつ
くという問題があった。
Further, even in the laser diode-pumped solid-state laser device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-116216, since the heat is radiated from the laser crystal in a direction perpendicular to the laser crystal excitation direction, the temperature of the laser crystal itself is reduced. There has been a problem that the output becomes unstable due to the rise or the thermal lens effect. Also, using two resonator mirrors,
Since a large lens is used for the condensing optical system of the semiconductor laser, there is a problem that the apparatus becomes large and the cost is high.

【0012】そこで、請求項1記載の発明は、励起光源
から発せられた励起光が集光光学系を介して集光される
レーザー結晶の当該励起光の入射側端面に、光学的に透
明な透明基板を接触させ、当該レーザー結晶のレーザー
光の出射側の端面に非線形光学結晶を接触させることに
より、レーザー結晶と非線形光学結晶でレーザー共振器
を構成して、当該レーザー共振器で共振させてレーザー
光を出射させ、レーザー結晶の励起光入射部での発熱を
レーザー結晶の励起方向の両端面に接触された透明基板
と非線形光学結晶から効率的に放熱させて、出力を安定
化することのできる固体レーザー装置を提供することを
目的としている。
Therefore, according to the first aspect of the present invention, an optically transparent excitation light emitted from an excitation light source is provided on an incident side end face of a laser crystal where the excitation light is condensed via a condensing optical system. By contacting the transparent substrate and bringing the non-linear optical crystal into contact with the end face of the laser crystal on the emission side of the laser light, a laser resonator is constituted by the laser crystal and the non-linear optical crystal and resonated by the laser resonator. To stabilize the output by emitting laser light and efficiently radiating heat generated at the laser crystal excitation light incident part from the transparent substrate and the nonlinear optical crystal that are in contact with both ends of the laser crystal in the excitation direction. It is an object of the present invention to provide a solid-state laser device capable of performing the above.

【0013】請求項2記載の発明は、レーザー共振器
を、レーザー結晶の励起光の入射側の端面と非線形光学
結晶のレーザー光の出射側の端面を利用して形成するこ
とにより、レーザー共振器の長さを短くするとともに、
部品点数を削減し、出力を安定化することができるとと
もに、小型で安価な固体レーザー装置を提供することを
目的としている。
According to a second aspect of the present invention, a laser resonator is formed by utilizing an end face of a laser crystal on an incident side of excitation light and an end face of a nonlinear optical crystal on an emission side of a laser beam. While shortening the length of
It is an object of the present invention to provide a small and inexpensive solid-state laser device that can reduce the number of components and stabilize the output.

【0014】請求項3記載の発明は、非線形光学結晶の
光軸方向の長さを、有効結晶長の5分の1以下とするこ
とにより、非線形光学結晶の角度許容幅を5倍大きく
し、かつ、レーザー共振器内部の損失を1/25以下の
大きさにして、外部からの影響を1/100以下、すな
わち、2桁以下に抑えて、より一層出力を安定化させる
とともに、より一層小型で安価な固体レーザー装置を提
供することを目的としている。
According to a third aspect of the present invention, by setting the length of the nonlinear optical crystal in the optical axis direction to be 1/5 or less of the effective crystal length, the allowable angle width of the nonlinear optical crystal is increased by a factor of five. In addition, the internal loss of the laser resonator is reduced to 1/25 or less, and the external influence is suppressed to 1/100 or less, that is, 2 digits or less, so that the output is further stabilized and the size is further reduced. It is intended to provide a solid-state and inexpensive solid-state laser device.

【0015】請求項4記載の発明は、レーザー結晶の光
軸方向の長さを、励起光に対する吸収長の半分以下とす
ることにより、レーザー結晶内を励起光が複数回通過す
る構成とし、レーザー結晶の励起光の吸収効率を向上さ
せ、かつ、レーザー結晶での発熱を均一化して、放熱効
率を向上させるとともに、熱分布の発生を低減させ、出
力をより一層安定化させるとともに、より一層小型で安
価な固体レーザー装置を提供することを目的としてい
る。
According to a fourth aspect of the present invention, the length of the laser crystal in the optical axis direction is set to be equal to or less than half the absorption length of the excitation light, so that the excitation light passes through the laser crystal a plurality of times. Improves the absorption efficiency of the pumping light of the crystal, and evens out the heat generated by the laser crystal, thereby improving the heat radiation efficiency, reducing the generation of heat distribution, stabilizing the output, and reducing the size. It is intended to provide a solid-state and inexpensive solid-state laser device.

【0016】請求項5記載の発明は、励起光源として、
半導体レーザ光源を用いることにより、励起光源を小型
化するとともに、励起を効率的に行い、より一層小型で
かつより一層高効率な固体レーザー装置を提供すること
を目的としている。
According to a fifth aspect of the present invention, as the excitation light source,
An object of the present invention is to provide a solid-state laser device that is smaller and more efficient by using a semiconductor laser light source to reduce the size of the excitation light source and efficiently perform excitation.

【0017】請求項6記載の発明は、集光光学系とし
て、光学的に透明な所定の基板上に曲率形状の形成され
た光学素子を用いることにより、集光光学系を小型化す
るとともに、レーザー結晶を微小かつ円形に近いスポッ
ト径で励起して、横モード品質を改善し、より一層小型
で高効率な固体レーザー装置を提供することを目的とし
ている。
According to a sixth aspect of the present invention, an optical element having a curvature shape formed on a predetermined optically transparent substrate is used as a condensing optical system, so that the condensing optical system can be downsized. An object of the present invention is to provide a more compact solid-state laser device that excites a laser crystal with a small spot diameter close to a circle, improves transverse mode quality, and is more compact.

【0018】請求項7記載の発明は、集光光学系として
の光学素子を、透明基板に固着することにより、アライ
メントを容易にして、より一層安価な固体レーザー装置
を提供することを目的としている。
An object of the present invention is to provide an even more inexpensive solid-state laser device in which an optical element as a light-collecting optical system is fixed to a transparent substrate to facilitate alignment and further reduce the cost. .

【0019】請求項8記載の発明は、透明基板と非線形
光学結晶を、所定のケース内に収納するとともに、その
外周端部を当該ケース内側に接触させることにより、レ
ーザー結晶の励起光入射部での発熱をレーザー結晶の励
起方向の両端面に接触された透明基板と非線形光学結晶
からケースに効率的に放熱させ、出力をより一層安定化
することのできる固体レーザー装置を提供することを目
的としている。
According to the present invention, the transparent substrate and the nonlinear optical crystal are housed in a predetermined case, and the outer peripheral end of the transparent substrate and the nonlinear optical crystal are brought into contact with the inside of the case, so that the excitation light incident portion of the laser crystal can enter the case. The purpose of the present invention is to provide a solid-state laser device capable of efficiently radiating heat generated from a transparent substrate and a nonlinear optical crystal in contact with both end surfaces in the excitation direction of a laser crystal to a case and further stabilizing the output. I have.

【0020】請求項9記載の発明は、透明基板を、サフ
ァイア基板で形成することにより、励起光の透過率を9
9.9%以上として、熱伝導率をレーザー結晶の4〜1
0倍程度と大きくし、より一層放熱性を向上させるとと
もに、複屈折性を低下させて、より一層高効率で出力を
より一層安定化させることのできる固体レーザー装置を
提供することを目的としている。
According to a ninth aspect of the present invention, the transparent substrate is formed of a sapphire substrate so that the transmittance of the excitation light is 9%.
9.9% or more, the thermal conductivity of the laser crystal is 4 to 1
It is an object of the present invention to provide a solid-state laser device capable of increasing the heat radiation property to about 0 times, further improving the heat radiation property, lowering the birefringence property, and further stabilizing the output with higher efficiency. .

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明の固
体レーザー装置は、所定の励起光源から発せられた励起
光を、所定の集光光学系でレーザー共振器内に配設され
たレーザー結晶に集光して前記レーザー結晶を励起し、
前記レーザー共振器で共振させてレーザー光を出射する
固体レーザー装置において、前記レーザー結晶の前記励
起光の入射側の端面に光学的に透明な所定の透明基板を
接触させ、かつ、前記レーザー結晶の前記レーザー光の
出射側の端面に所定の非線形光学結晶を接触させること
により、上記目的を達成している。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a solid-state laser device, comprising: a pump light emitted from a predetermined excitation light source; Condensing on the crystal to excite the laser crystal,
In a solid-state laser device that resonates with the laser resonator and emits laser light, an optically transparent predetermined transparent substrate is brought into contact with an end surface of the laser crystal on the incident side of the excitation light, and The above object is achieved by bringing a predetermined nonlinear optical crystal into contact with the end face on the laser light emission side.

【0022】すなわち、固体レーザー装置は、レーザー
結晶に励起光を出射する励起光源と、レーザー結晶を内
蔵するレーザー共振器と、励起光源から出射された励起
光をレーザー結晶に集光させる集光光学系と、を備え、
レーザー結晶の励起光入射側端面に透明基板が接触さ
れ、レーザー結晶のレーザー光出射側端面に非線形光学
結晶が接触されている。
That is, a solid-state laser device includes an excitation light source for emitting excitation light to a laser crystal, a laser resonator having a built-in laser crystal, and condensing optics for condensing excitation light emitted from the excitation light source to the laser crystal. And a system,
The transparent substrate is in contact with the excitation light incident side end face of the laser crystal, and the nonlinear optical crystal is in contact with the laser light emission side end face of the laser crystal.

【0023】したがって、固体レーザー装置は、励起光
源から発光された励起光を集光光学系でレーザー共振器
内に配設されたレーザー結晶に入射させると、レーザー
結晶に添加されているイオンが励起光によって励起さ
れ、ある波長の蛍光が発光される。このとき、励起光の
強度を大きくしていくと、励起光の強度に応じて蛍光の
強度が大きくなり、レーザー共振器によって誘導放出が
始まり、さらに励起光の強度を強くしていくと、レーザ
ー発振が開始される。このとき、レーザー出力ミラーの
反射率をレーザー基本波に対して高く、第2高調波に対
して低く設定することにより、レーザー共振器中に配置
された非線形光学素子で変換された第2高調波を効率よ
く取り出すことができる。
Therefore, in a solid-state laser device, when excitation light emitted from an excitation light source is made incident on a laser crystal provided in a laser resonator by a condensing optical system, ions added to the laser crystal are excited. It is excited by light and emits fluorescence of a certain wavelength. At this time, if the intensity of the excitation light is increased, the intensity of the fluorescence is increased in accordance with the intensity of the excitation light, stimulated emission is started by the laser resonator, and if the intensity of the excitation light is further increased, the intensity of the laser is increased. Oscillation starts. At this time, by setting the reflectivity of the laser output mirror high for the laser fundamental wave and low for the second harmonic, the second harmonic converted by the nonlinear optical element arranged in the laser resonator is obtained. Can be taken out efficiently.

【0024】そして、固体レーザー装置は、レーザー結
晶の励起方向の両端面に透明基板と非線形光学結晶を接
触させているため、励起光によるレーザー結晶の発熱を
励起方向と平行方向であるレーザー結晶の両端面に接触
された透明基板と非線形光学結晶を介して効率的に放熱
させることができる。
In the solid-state laser device, since the transparent substrate and the non-linear optical crystal are in contact with both end faces in the excitation direction of the laser crystal, the heat generation of the laser crystal by the excitation light is caused by the laser crystal in a direction parallel to the excitation direction. Heat can be efficiently radiated through the transparent substrate and the nonlinear optical crystal that are in contact with both end surfaces.

【0025】このように、上記構成によれば、励起光源
から発せられた励起光が集光光学系を介して集光される
レーザー結晶の当該励起光の入射側端面に、光学的に透
明な透明基板を接触させ、当該レーザー結晶のレーザー
光の出射側の端面に非線形光学結晶を接触させているの
で、レーザー結晶と非線形光学結晶でレーザー共振器を
構成して、当該レーザー共振器で共振させてレーザー光
を出射することができ、レーザー結晶の励起光入射部で
の発熱をレーザー結晶の励起方向の両端面に接触された
透明基板と非線形光学結晶から効率的に放熱させて、出
力を安定化させることができる。
As described above, according to the above configuration, the optically transparent excitation light emitted from the excitation light source is formed on the incident side end face of the excitation light of the laser crystal which is condensed through the condensing optical system. Since the transparent substrate is brought into contact with the non-linear optical crystal at the end face of the laser crystal on the laser light emission side, a laser resonator is composed of the laser crystal and the non-linear optical crystal, and the laser resonator is caused to resonate. The laser beam can be emitted from the laser crystal, and the heat generated at the laser crystal excitation light incident part is efficiently radiated from the transparent substrate and the nonlinear optical crystal that are in contact with both ends in the laser crystal excitation direction, and the output is stabilized. Can be changed.

【0026】この場合、例えば、請求項2に記載するよ
うに、前記レーザー共振器は、前記レーザー結晶の前記
励起光の入射側の端面と前記非線形光学結晶の前記レー
ザー光の出射側の端面を利用して形成されていてもよ
い。
In this case, for example, as set forth in claim 2, the laser resonator is configured such that an end face of the laser crystal on the incident side of the excitation light and an end face of the nonlinear optical crystal on the emission side of the laser light. It may be formed by utilizing.

【0027】上記構成によれば、レーザー共振器を、レ
ーザー結晶の励起光の入射側の端面と非線形光学結晶の
レーザー光の出射側の端面を利用して形成しているの
で、レーザー共振器の長さを短くすることができるとと
もに、部品点数を削減することができ、出力を安定化す
ることができるとともに、固体レーザー装置を小型で安
価なものとすることができる。
According to the above configuration, the laser resonator is formed using the end face of the laser crystal on the incident side of the excitation light and the end face of the nonlinear optical crystal on the emission side of the laser light. The length can be shortened, the number of components can be reduced, the output can be stabilized, and the solid-state laser device can be made small and inexpensive.

【0028】また、例えば、請求項3に記載するよう
に、前記非線形光学結晶は、その光軸方向の長さが有効
結晶長の5分の1以下であってもよい。
Further, for example, as set forth in claim 3, the nonlinear optical crystal may have a length in the optical axis direction which is equal to or less than one fifth of an effective crystal length.

【0029】ここで、非線形光学結晶は、その光軸方向
の長さを有効結晶長の5分の1以下にしているが、有効
結晶長Leff は、次式で示される。
Here, the length of the nonlinear optical crystal in the direction of the optical axis is set to 1/5 or less of the effective crystal length. The effective crystal length Leff is expressed by the following equation.

【0030】Leff =2Ws /(ρ/21/2 ) なお、Ws は、非線形光学結晶中のビーム半径、ρは、
ウォークオフ角度である。
Leff = 2Ws / (ρ / 2 1/2 ) where Ws is the beam radius in the nonlinear optical crystal, and ρ is
The walk-off angle.

【0031】非線形光学結晶の光軸方向の長さを有効結
晶長の5分の1以下にすると、非線形光学結晶の角度許
容幅を5倍大きくでき、かつ、レーザー共振器内部の損
失を1/25以下の大きさにすることができ、外部から
の影響を1/100以下、すなわち、2桁以下に抑える
ことができる。
When the length of the nonlinear optical crystal in the direction of the optical axis is made not more than one fifth of the effective crystal length, the allowable angle width of the nonlinear optical crystal can be increased by a factor of five, and the loss inside the laser resonator can be reduced by 1 /. The size can be reduced to 25 or less, and the external influence can be suppressed to 1/100 or less, that is, 2 digits or less.

【0032】このように、上記構成によれば、非線形光
学結晶の光軸方向の長さを、有効結晶長の5分の1以下
としているので、固体レーザー装置の部品点数を削減し
つつ、レーザー共振器の共振器長を短くすることができ
るとともに、非線形光学結晶の角度許容幅を5倍大きく
することができ、かつ、レーザー共振器内部の損失を1
/25以下の大きさにすることができ、外部からの影響
を1/100以下、すなわち、2桁以下に抑えて、出力
をより一層安定化させることができるとともに、固体レ
ーザー装置をより一層小型で安価なものとすることがで
きる。
As described above, according to the above configuration, the length of the nonlinear optical crystal in the direction of the optical axis is set to 1/5 or less of the effective crystal length. The resonator length of the resonator can be shortened, the allowable angle width of the nonlinear optical crystal can be increased five times, and the loss inside the laser resonator can be reduced by one.
/ 25 or less, the external influence can be suppressed to 1/100 or less, that is, two digits or less, the output can be further stabilized, and the solid-state laser device can be further miniaturized. And inexpensive.

【0033】さらに、例えば、請求項4に記載するよう
に、前記レーザー結晶は、その光軸方向の長さが前記励
起光に対する吸収長の半分以下であってもよい。
Further, for example, the length of the laser crystal in the optical axis direction may be equal to or less than half of the absorption length for the excitation light.

【0034】上記構成によれば、レーザー結晶の光軸方
向の長さを、励起光に対する吸収長の半分以下としてい
るので、レーザー結晶内を励起光が複数回通過する構成
として、レーザー結晶の励起光の吸収効率を向上させる
ことができ、かつ、レーザー結晶での発熱を均一化し
て、放熱効率を向上させることができるとともに、熱分
布の発生を低減させることができ、固体レーザー装置を
出力がより一層安定したより一層小型で安価なものとす
ることができる。
According to the above configuration, the length of the laser crystal in the optical axis direction is set to be equal to or less than half of the absorption length of the excitation light, so that the excitation light passes through the laser crystal a plurality of times. The efficiency of light absorption can be improved, and the heat generated by the laser crystal can be made uniform, the heat radiation efficiency can be improved, and the occurrence of heat distribution can be reduced. It can be more stable, smaller and cheaper.

【0035】また、例えば、請求項5に記載するよう
に、前記励起光源は、半導体レーザ光源であってもよ
い。
Also, for example, the excitation light source may be a semiconductor laser light source.

【0036】上記構成によれば、励起光源として、半導
体レーザ光源を用いているので、励起光源を小型化する
ことができるとともに、励起を効率的に行うことがで
き、固体レーザー装置をより一層小型でかつより一層高
効率なものとすることができる。
According to the above configuration, since the semiconductor laser light source is used as the excitation light source, the excitation light source can be reduced in size, the excitation can be performed efficiently, and the solid-state laser device can be made more compact. And higher efficiency.

【0037】さらに、例えば、請求項6に記載するよう
に、前記集光光学系は、光学的に透明な所定の基板上に
曲率形状の形成された光学素子であってもよい。
Further, for example, the converging optical system may be an optical element having a curvature shape formed on a predetermined optically transparent substrate.

【0038】上記構成によれば、集光光学系として、光
学的に透明な所定の基板上に曲率形状の形成された光学
素子を用いているので、集光光学系を小型化することが
できるとともに、レーザー結晶を微小かつ円形に近いス
ポット径で励起して、横モード品質を改善することがで
き、固体レーザー装置をより一層小型で高効率なものと
することができる。
According to the above configuration, since the optical element having a curved shape formed on a predetermined optically transparent substrate is used as the light-collecting optical system, the light-collecting optical system can be downsized. At the same time, the laser crystal is excited with a small and nearly circular spot diameter, so that the transverse mode quality can be improved, and the solid-state laser device can be made smaller and more efficient.

【0039】また、例えば、請求項7に記載するよう
に、前記光学素子は、前記透明基板に固着されていても
よい。
Further, for example, the optical element may be fixed to the transparent substrate.

【0040】上記構成によれば、集光光学系としての光
学素子を、透明基板に固着しているので、アライメント
を容易にすることができ、固体レーザー装置をより一層
安価なものとすることができる。
According to the above configuration, since the optical element as the condensing optical system is fixed to the transparent substrate, alignment can be facilitated, and the solid-state laser device can be made more inexpensive. it can.

【0041】さらに、例えば、請求項8に記載するよう
に、前記透明基板と前記非線形光学結晶は、所定のケー
ス内に収納されているとともに、その外周端部が当該ケ
ース内側に接触していてもよい。
Further, for example, as described in claim 8, the transparent substrate and the nonlinear optical crystal are housed in a predetermined case, and the outer peripheral end thereof is in contact with the inside of the case. Is also good.

【0042】上記構成によれば、透明基板と非線形光学
結晶を、所定のケース内に収納するとともに、その外周
端部を当該ケース内側に接触させているので、レーザー
結晶の励起光入射部での発熱をレーザー結晶の励起方向
の両端面に接触された透明基板と非線形光学結晶からケ
ースに効率的に放熱させることができ、出力をより一層
安定化させることができる。
According to the above configuration, the transparent substrate and the nonlinear optical crystal are housed in the predetermined case, and the outer peripheral end thereof is in contact with the inside of the case. Heat can be efficiently radiated to the case from the transparent substrate and the nonlinear optical crystal that are in contact with both end faces in the excitation direction of the laser crystal, and the output can be further stabilized.

【0043】また、例えば、請求項9に記載するよう
に、前記透明基板は、サファイア基板であってもよい。
Also, for example, the transparent substrate may be a sapphire substrate.

【0044】上記構成によれば、透明基板を、サファイ
ア基板で形成しているので、励起光の透過率を99.9
%以上として、熱伝導率をレーザー結晶の4〜10倍程
度と大きくすることができ、より一層放熱性を向上させ
ることができるとともに、複屈折性を低下させて、固体
レーザー装置をより一層高効率で出力がより一層安定し
たものとすることができる。
According to the above configuration, since the transparent substrate is formed of the sapphire substrate, the transmittance of the excitation light is 99.9.
% Or more, the thermal conductivity can be increased to about 4 to 10 times that of the laser crystal, the heat dissipation can be further improved, and the birefringence is reduced, so that the solid-state laser device can be further improved. The output can be further stabilized with efficiency.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the embodiments described below are preferred embodiments of the present invention, and therefore, various technically preferable limitations are added. However, the scope of the present invention is not limited to the following description. The embodiments are not limited to these embodiments unless otherwise specified.

【0046】図1は、本発明の固体レーザー装置の第1
の実施の形態を適用した固体レーザー装置1の正面図で
ある。
FIG. 1 shows a first embodiment of the solid-state laser device according to the present invention.
1 is a front view of a solid-state laser device 1 to which the embodiment is applied.

【0047】図1において、固体レーザー装置1は、励
起光源としての半導体レーザー2、集光光学系3、光学
的透明基板4、レーザー結晶5及び非線形光学結晶6を
備えており、半導体レーザー2、集光光学系3、光学的
透明基板4、レーザー結晶5及び非線形光学結晶6の順
番で半導体レーザー2の出射する励起光としてのレーザ
ーの光軸方向に配列されている。
In FIG. 1, a solid-state laser device 1 includes a semiconductor laser 2 as an excitation light source, a condensing optical system 3, an optically transparent substrate 4, a laser crystal 5, and a nonlinear optical crystal 6. The condensing optical system 3, the optically transparent substrate 4, the laser crystal 5, and the nonlinear optical crystal 6 are arranged in this order in the optical axis direction of the laser as the excitation light emitted from the semiconductor laser 2.

【0048】半導体レーザー2は、中心波長が808n
m、出力が1W、発光径が1×100μmである。
The semiconductor laser 2 has a center wavelength of 808n.
m, the output is 1 W, and the emission diameter is 1 × 100 μm.

【0049】集光光学系3は、焦点距離が3mmの非球
面レンズを組み合わせることにより構成されている。集
光光学系3を構成している非球面レンズは、レーザー光
の波長808nmに対して透過率が99%のARコーテ
ィングが施されており、半導体レーザー2から出射され
たレーザー光を集光して光学的透明基板4を通してレー
ザー結晶5に入射させる。
The condenser optical system 3 is constituted by combining an aspheric lens having a focal length of 3 mm. The aspherical lens constituting the condensing optical system 3 is provided with an AR coating having a transmittance of 99% with respect to a wavelength of 808 nm of the laser light, and condenses the laser light emitted from the semiconductor laser 2. Then, the light is made to enter the laser crystal 5 through the optically transparent substrate 4.

【0050】光学的透明基板4は、サファイアで形成さ
れており、アパーチャサイズが5mm×5mmで、基板
厚さが0.5mmのサイズに形成されている。光学的透
明基板4は、レーザー光の入出射方向の両端面が誘電体
多層膜でコーティングされており、両端面ともにレーザ
ー波長である808nmに対して99.9%の透過率と
なっている。
The optically transparent substrate 4 is made of sapphire and has an aperture size of 5 mm × 5 mm and a substrate thickness of 0.5 mm. The optical transparent substrate 4 is coated with a dielectric multilayer film on both end faces in the direction of incidence and emission of laser light, and both end faces have a transmittance of 99.9% with respect to a laser wavelength of 808 nm.

【0051】レーザー結晶5は、その半導体レーザー2
側の端面に、光学透明基板4が接触された状態で光学的
に透明な接着剤により接着固定されており、その反対側
の端面、すなわち、レーザー光の出射側端面に、非線形
光学結晶6が接触された状態で光学的に透明な接着剤で
接着固定されている。このレーザー結晶5と非線形光学
結晶6は、レーザー結晶5と非線形光学結晶6のレーザ
ーの出射側の端面の間でレーザー共振器7を構成してお
り、レーザー共振器7は、レーザー結晶5と非線形光学
結晶6を内蔵した状態となっている。レーザー共振器7
は、端面励起型の構成となっており、レーザー光出力方
向と励起方向が同一方向となっている。
The laser crystal 5 has its semiconductor laser 2
A non-linear optical crystal 6 is adhered to the opposite end face, that is, the end face of the laser light emission side, by an optically transparent adhesive while being in contact with the optical transparent substrate 4. In the state of being in contact, it is adhesively fixed with an optically transparent adhesive. The laser crystal 5 and the non-linear optical crystal 6 form a laser resonator 7 between the laser emission side end faces of the laser crystal 5 and the non-linear optical crystal 6, and the laser resonator 7 is non-linear with the laser crystal 5. In this state, the optical crystal 6 is incorporated. Laser resonator 7
Has an end-pumped configuration, in which the laser light output direction and the excitation direction are the same.

【0052】レーザー結晶5は、ネオジウム(Nd)を
10%添加したNd:LSB(LaSc3(BO34
結晶であり、その結晶サイズは、アパーチャサイズが4
mm×4mmで、結晶長が1mmとなっている。レーザ
ー結晶5は、その両端面に誘電体多層膜コーティングが
施されており、半導体レーザー2による励起側端面が、
励起波長である808nmに対しての透過率が98%、
レーザー基本波である1062nmと第2高調波である
531nmに対しての反射率が99.9%となってお
り、非線形光学結晶6と接触している端面が、レーザー
基本波である1062nmと第2高調波である531n
mに対して、99.9%の透過率となっている。
The laser crystal 5 is made of Nd: LSB (LaSc 3 (BO 3 ) 4 ) containing 10% of neodymium (Nd).
A crystal having an aperture size of 4
mm × 4 mm, and the crystal length is 1 mm. The laser crystal 5 has a dielectric multi-layer coating on both end faces, and the end face on the excitation side by the semiconductor laser 2 is:
98% transmittance for the excitation wavelength of 808 nm,
The reflectivity with respect to 1062 nm which is the laser fundamental wave and 531 nm which is the second harmonic is 99.9%, and the end face in contact with the nonlinear optical crystal 6 is 1062 nm which is the laser fundamental wave. 531n which is 2 harmonics
With respect to m, the transmittance is 99.9%.

【0053】非線形光学結晶6は、KTP結晶が用いら
れており、結晶サイズは、アパーチャサイズが3mm×
3mmで、結晶長が1mmに形成されている。非線形光
学結晶6は、レーザー共振器7中の基本波スポットサイ
ズが約110μmであるため、その有効結晶長は69m
mであり、結晶のカット角度が、レーザー基本波である
1062nmに対してTypeII位相整合が可能なよう
に、θ=90度、φ=23.5度に形成されている。ま
た、非線形光学結晶6は、レーザー光の入出射方向の両
端面に誘電体多層膜がコーティングされており、レーザ
ー結晶5側の端面が、レーザー基本波である1062n
mと第2高調波である531nmに対して99.9%の
透過率となるようになっており、また、レーザー光出力
側の端面が、レーザー基本波である1062nmに対し
て反射率が99.9%に、第2高調波である631nm
に対して透過率が98%となるようになっている。
As the nonlinear optical crystal 6, a KTP crystal is used, and the crystal size is 3 mm × aperture size.
The crystal length is 3 mm and the crystal length is 1 mm. The nonlinear optical crystal 6 has an effective crystal length of 69 m because the fundamental wave spot size in the laser resonator 7 is about 110 μm.
m, and the cut angle of the crystal is set to θ = 90 degrees and φ = 23.5 degrees so that Type II phase matching can be performed with respect to the laser fundamental wave of 1062 nm. The non-linear optical crystal 6 is coated with a dielectric multilayer film on both end faces in the direction of incidence and emission of laser light, and the end face on the side of the laser crystal 5 has a laser fundamental wave of 1062n.
The transmittance is 99.9% for m and 531 nm, which is the second harmonic, and the end face on the laser light output side has a reflectance of 992 nm for the laser fundamental wave, 1062 nm. 2.9% to 631 nm which is the second harmonic
Is 98%.

【0054】次に、本実施の形態の作用を説明する。固
体レーザー装置1は、図1に破線で示すように、半導体
レーザー2からレーザー光を集光光学系3方向に出射
し、集光光学系3は、半導体レーザー2から入射された
レーザー光を光学的透明基板4を通してレーザー結晶5
に入射させる。
Next, the operation of the present embodiment will be described. The solid-state laser device 1 emits laser light from a semiconductor laser 2 in the direction of a condensing optical system 3 as shown by a broken line in FIG. Laser crystal 5 through transparent substrate 4
Incident on

【0055】レーザー結晶5は、レーザー光が入射され
ると、中心波長1062.5nmの蛍光を発生し、レー
ザー共振器7内で誘導放出が起こって、レーザー発振が
発生する。
When the laser beam is incident on the laser crystal 5, the laser crystal 5 generates fluorescence having a center wavelength of 1062.5 nm, stimulated emission occurs in the laser resonator 7, and laser oscillation occurs.

【0056】そして、レーザー共振器7は、上述のよう
に、レーザー基本波(1062.5nm)をレーザー共
振器7内で閉じ込めるように設定されているため、レー
ザー共振器7内には、高い強度のレーザー基本波が存在
することになる。そして、このレーザー共振器7は、レ
ーザー結晶5と非線形光学結晶6のレーザー光の出射側
の端面の間で構成されており、レーザー結晶5と非線形
光学結晶6を内蔵した状態となっている。したがって、
レーザー共振器7内に存在する高い強度のレーザー基本
波を利用して、高効率の第2高調波を発生させることが
でき、第2高調波を効率よく得ることができる。
Since the laser resonator 7 is set so as to confine the laser fundamental wave (1062.5 nm) in the laser resonator 7 as described above, the laser resonator 7 has a high intensity. Laser fundamental wave exists. The laser resonator 7 is formed between the laser crystal 5 and the end face of the nonlinear optical crystal 6 on the laser light emission side, and has the laser crystal 5 and the nonlinear optical crystal 6 incorporated therein. Therefore,
A high-efficiency second harmonic can be generated by using a high-intensity laser fundamental wave existing in the laser resonator 7, and the second harmonic can be obtained efficiently.

【0057】また、レーザー共振器7は、端面励起構成
となっており、レーザー結晶5の発熱は、励起波長と発
振波長のエネルギー差によって発生するが、励起部分の
中心からガウス分布のように温度勾配が発生する。この
レーザー結晶5内の温度勾配は、レーザー結晶5の熱伝
導によってある程度なだらかになるが、空気中においた
場合には、その放熱には限度があり、熱による屈折率分
布が発生して、レーザー共振器7の出力が不安定にな
る。
The laser resonator 7 has an end-pumped structure, and the heat generated by the laser crystal 5 is generated by the energy difference between the excitation wavelength and the oscillation wavelength. A gradient occurs. The temperature gradient in the laser crystal 5 becomes gentle to some extent due to the heat conduction of the laser crystal 5, but when the laser crystal 5 is placed in the air, its heat radiation is limited, and the refractive index distribution due to heat is generated. The output of the resonator 7 becomes unstable.

【0058】ところが、固体レーザー装置1は、レーザ
ー結晶5の励起側に光学的透明基板4を接触させて配置
するとともに、レーザー結晶5のレーザー共振器7側、
すなわち、レーザー光の出射側に非線形光学結晶6を接
触させて配置している。したがって、レーザー結晶5内
で発生した熱は、最も発熱の大きい部分より励起方向と
平行方向に効率よく放熱され、熱によるレーザー共振器
7の不安定性を緩和することができ、出力を安定させる
ことができる。
However, in the solid-state laser device 1, the optical transparent substrate 4 is disposed in contact with the excitation side of the laser crystal 5, and the laser resonator 5 side of the laser crystal 5 is
That is, the nonlinear optical crystal 6 is disposed in contact with the laser light emission side. Therefore, the heat generated in the laser crystal 5 is efficiently radiated in the direction parallel to the excitation direction from the portion that generates the most heat, so that the instability of the laser resonator 7 due to the heat can be reduced and the output can be stabilized. Can be.

【0059】さらに、非線形光学結晶6は、第2高調波
を発生させる場合、通常、使用上の使い良さと小型化を
図るために、結晶長を約5mmに形成しているが、固体
レーザー装置1は、非線形光学結晶6の結晶長を、有効
結晶長の1/5以下である1mmとしている。そして、
非線形光学結晶6の第2高調波への変換においては、結
晶角度の許容幅は、結晶長と反比例している。すなわ
ち、非線形光学結晶6は、結晶長5mmと結晶長1mm
の場合、その角度許容幅が5倍差があることになる。通
常、5mm程度のKTP結晶を用いた非線形光学結晶6
は、結晶角度の許容幅の狭さから、アライメントが必要
になるが、結晶長を1mmの長さにすると、レーザー結
晶5と接触させるだけで、効率よく第2高調波を得るこ
とができ、組立作業の作業性を向上させて、コストを低
減することができるる。
Further, when generating the second harmonic, the nonlinear optical crystal 6 is usually formed to have a crystal length of about 5 mm for ease of use and miniaturization. Reference numeral 1 indicates that the crystal length of the nonlinear optical crystal 6 is 1 mm, which is 1/5 or less of the effective crystal length. And
In the conversion of the nonlinear optical crystal 6 to the second harmonic, the allowable width of the crystal angle is inversely proportional to the crystal length. That is, the nonlinear optical crystal 6 has a crystal length of 5 mm and a crystal length of 1 mm.
In this case, the angle allowable width has a five-fold difference. Normally, a nonlinear optical crystal 6 using a KTP crystal of about 5 mm
It is necessary to perform alignment because the allowable width of the crystal angle is narrow, but when the crystal length is 1 mm, the second harmonic can be efficiently obtained only by contacting with the laser crystal 5, The workability of the assembling work can be improved, and the cost can be reduced.

【0060】また、第2高調波に変換された基本波は、
内部損失と同様の効果になり、基本波強度の減少を招
く。ところが、固体レーザー装置1は、非線形光学結晶
6の結晶長を有効結晶長の1/5以下の1mmとしてい
るため、内部損失を1/25にすることができ、不安定
性が1/100、すなわち、2桁以下に低下して、出力
を安定させることができる。
The fundamental wave converted to the second harmonic is
This has the same effect as the internal loss, and causes a decrease in the fundamental wave intensity. However, in the solid-state laser device 1, since the crystal length of the nonlinear optical crystal 6 is set to 1 mm which is 1/5 or less of the effective crystal length, the internal loss can be reduced to 1/25, and the instability is reduced to 1/100, that is, , The output can be reduced to two digits or less, and the output can be stabilized.

【0061】さらに、レーザー結晶5と非線形光学結晶
6で構成されるレーザー共振器7は、平行平板共振器と
なっており、共振器長が短いほどレーザー出力が安定化
するが、非線形光学結晶6が1mm以下に形成されてい
るため、レーザー出力を安定化させることができる。
Further, the laser resonator 7 composed of the laser crystal 5 and the nonlinear optical crystal 6 is a parallel plate resonator. The shorter the resonator length is, the more stable the laser output is. Is formed to 1 mm or less, so that the laser output can be stabilized.

【0062】図2は、本発明の固体レーザー装置の第2
の実施の形態を適用した固体レーザー装置10の正面図
である。
FIG. 2 shows a second embodiment of the solid-state laser device according to the present invention.
1 is a front view of a solid-state laser device 10 to which the embodiment of the present invention is applied.

【0063】図2において、固体レーザー装置10は、
励起光源としての半導体レーザー11、集光光学素子1
2、光学的透明基板13、レーザー結晶14及び非線形
光学結晶15を備えており、半導体レーザー11、集光
光学素子12、光学的透明基板13、レーザー結晶14
及び非線形光学結晶15の順番で半導体レーザー11の
出射する励起光としてのレーザーの光軸方向に配列され
ている。
In FIG. 2, the solid-state laser device 10
Semiconductor laser 11 as excitation light source, focusing optical element 1
2, comprising an optically transparent substrate 13, a laser crystal 14, and a nonlinear optical crystal 15, a semiconductor laser 11, a condensing optical element 12, an optically transparent substrate 13, and a laser crystal 14.
The laser light serving as the excitation light emitted from the semiconductor laser 11 is arranged in the order of the nonlinear optical crystal 15 in the optical axis direction of the laser.

【0064】半導体レーザー11は、中心波長が808
nm、出力が1W、発光径が1×100μmである。
The semiconductor laser 11 has a center wavelength of 808.
nm, the output was 1 W, and the emission diameter was 1 × 100 μm.

【0065】集光光学素子12は、厚さ550μmの石
英基板の両面に凸レンズ形状(曲率形状)を形成した微
小光学素子で形成されている。すなわち、集光光学素子
12は、そのレーザー光の入射面に、曲率半径50μm
×400μmのトーリックレンズが形成されて、曲率半
径の小さい方向にレーザー光の広がり角の大きい方向を
対応させており、そのレーザー光出射面に曲率半径40
0μmの円レンズが形成されている。また、集光光学素
子12は、その両面に誘電体多層膜により反射防止処理
が施されており、レーザー光の波長である808nmに
対して透過率が99%となるようになっている。集光光
学素子12は、光学的透明基板13に固着されており、
半導体レーザー11から出射されたレーザー光を集光し
て光学的透明基板13を通してレーザー結晶14に入射
させる。
The condensing optical element 12 is formed of a micro optical element having a convex lens shape (curvature shape) formed on both sides of a quartz substrate having a thickness of 550 μm. That is, the condensing optical element 12 has a curvature radius of 50 μm
A toric lens of × 400 μm is formed, and the direction in which the divergence angle of the laser beam is large corresponds to the direction in which the radius of curvature is small.
A 0 μm circular lens is formed. The light-collecting optical element 12 is subjected to anti-reflection treatment by a dielectric multilayer film on both surfaces thereof, so that the transmittance is 99% with respect to the wavelength of 808 nm of the laser light. The condensing optical element 12 is fixed to an optically transparent substrate 13,
Laser light emitted from the semiconductor laser 11 is condensed and made incident on the laser crystal 14 through the optically transparent substrate 13.

【0066】光学的透明基板13は、サファイアで形成
されており、アパーチャサイズが5mm×5mmで、基
板厚さが0.5mmのサイズに形成されている。光学的
透明基板13は、レーザー光の入出射方向の両端面が誘
電体多層膜でコーティングされており、両端面ともにレ
ーザー波長である808nmに対して99.9%の透過
率となっている。
The optically transparent substrate 13 is made of sapphire and has an aperture size of 5 mm × 5 mm and a thickness of 0.5 mm. The optically transparent substrate 13 is coated with a dielectric multilayer film on both end faces in the direction of incidence and emission of laser light, and both end faces have a transmittance of 99.9% with respect to a laser wavelength of 808 nm.

【0067】レーザー結晶14には、その半導体レーザ
ー11側の端面に接触された状態で、光学的に透明な接
着剤で接着されて光学透明基板4が配設されており、そ
の反対側の端面に、接触された状態で光学的に透明な接
着剤で接着されて非線形光学結晶15が配設されてい
る。このレーザー結晶14と非線形光学結晶15は、レ
ーザー結晶14と非線形光学結晶15のレーザーの出射
側の端面の間でレーザー共振器16を構成しており、レ
ーザー共振器16は、レーザー結晶14と非線形光学結
晶15を内蔵した状態となっている。
The laser crystal 14 is provided with an optically transparent substrate 4 which is adhered with an optically transparent adhesive while being in contact with the end face on the semiconductor laser 11 side. A non-linear optical crystal 15 is disposed in a state of being contacted with an optically transparent adhesive. The laser crystal 14 and the nonlinear optical crystal 15 form a laser resonator 16 between the laser emission side end faces of the laser crystal 14 and the nonlinear optical crystal 15, and the laser resonator 16 is nonlinear with the laser crystal 14. In this state, the optical crystal 15 is incorporated.

【0068】この固体レーザー装置1は、端面励起型の
構成となっており、レーザー光出力方向と励起方向が同
一方向になっている。
This solid-state laser device 1 is of an end-pumped type, and the laser beam output direction and the pumping direction are the same.

【0069】レーザー結晶14は、ネオジウム(Nd)
を10%添加したNd:LSB(LaSc3(B
34)結晶であり、その結晶サイズは、アパーチャサ
イズが4mm×4mmで、結晶長が吸収長である1mm
の半分以下の0.5mmとなっている。レーザー結晶1
4は、その両面に誘電体多層膜コーティングが施されて
おり、半導体レーザー11による励起側端面は、励起波
長である808nmに対しての透過率が98%、レーザ
ー基本波である1062nmと第2高調波である531
nmに対しての反射率が99.9%となっている。レー
ザー結晶14は、非線形光学結晶15と接触している端
面には、励起波長である808nmに対しての反射率を
99.9%に、レーザー基本波である1062nmと第
2高調波である531nmに対して99.9%の透過率
となるように誘電体多層膜コーティングが施されてい
る。
The laser crystal 14 is made of neodymium (Nd)
: 10% Nd: LSB (LaSc 3 (B
O 3 ) 4 ) crystal having an aperture size of 4 mm × 4 mm and a crystal length of 1 mm, which is an absorption length.
0.5 mm, which is half or less of the above. Laser crystal 1
Numeral 4 is coated with a dielectric multilayer film on both sides, and the end face on the excitation side of the semiconductor laser 11 has a transmittance of 98% for an excitation wavelength of 808 nm and a laser fundamental wave of 1062 nm, which is the second. 531 which is a harmonic
The reflectance with respect to nm is 99.9%. The end face of the laser crystal 14 that is in contact with the nonlinear optical crystal 15 has a reflectivity of 99.9% for an excitation wavelength of 808 nm, a laser fundamental wave of 1062 nm and a second harmonic of 531 nm. Is coated with a dielectric multilayer film so as to have a transmittance of 99.9%.

【0070】非線形光学結晶15は、KTP結晶が用い
られており、結晶サイズは、アパーチャサイズが3mm
×3mmで、結晶長が1mmに形成されている。非線形
光学結晶15は、レーザー共振器16中の基本波スポッ
トサイズが約110μmであるため、その有効結晶長は
69mmであり、結晶のカット角度が、レーザー基本波
である1062nmに対してTypeII位相整合が可能
なように、θ=90度、φ=23.5度に形成されてい
る。また、非線形光学結晶15は、レーザー光の入出射
方向の両端面に誘電体多層膜がコーティングされてお
り、レーザー結晶14側の端面が、レーザー基本波であ
る1062nmと第2高調波である531nmに対して
99.9%の透過率%となるようになっており、また、
レーザー光出力側の端面が、レーザー基本波である10
62nmに対して反射率が99.9%に、第2高調波で
ある631nmに対して透過率が98%となるようにな
っている。
The nonlinear optical crystal 15 uses a KTP crystal, and the crystal size is 3 mm.
× 3 mm and a crystal length of 1 mm. Since the nonlinear optical crystal 15 has a fundamental wave spot size of about 110 μm in the laser resonator 16, its effective crystal length is 69 mm, and the cut angle of the crystal is Type II phase matching with respect to the laser fundamental wave of 1062 nm. Are formed at θ = 90 degrees and φ = 23.5 degrees. The non-linear optical crystal 15 is coated with a dielectric multilayer film on both end faces in the direction of incidence and emission of laser light, and the end face on the side of the laser crystal 14 has 1062 nm as a laser fundamental wave and 531 nm as a second harmonic. And 99.9% of the transmittance%.
The end face on the laser light output side is the laser fundamental wave 10
The reflectance is 99.9% for 62 nm, and the transmittance is 98% for 631 nm, which is the second harmonic.

【0071】次に、本実施の形態の作用を説明する。固
体レーザー装置10は、図2に破線で示すように、半導
体レーザー11からレーザー光を集光光学素子12方向
に出射し、集光光学素子12は、半導体レーザー11か
ら入射されたレーザー光を光学的透明基板13を通して
レーザー結晶14に入射させる。
Next, the operation of the present embodiment will be described. The solid-state laser device 10 emits laser light from the semiconductor laser 11 in the direction of the condensing optical element 12 as shown by a broken line in FIG. The laser crystal 14 through the transparent substrate 13.

【0072】レーザー結晶14は、レーザー光が入射さ
れると、中心波長1062.5nmの蛍光を発生し、レ
ーザー共振器16内で誘導放出が起こって、レーザー発
振が発生する。
When laser light is incident on the laser crystal 14, the laser crystal 14 generates fluorescence having a center wavelength of 1062.5 nm, stimulated emission occurs in the laser resonator 16, and laser oscillation occurs.

【0073】そして、レーザー共振器16は、上述のよ
うに、レーザー基本波(1062.5nm)をレーザー
共振器16内で閉じ込めるように設定されているため、
レーザー共振器16内には、高い強度のレーザー基本波
が存在することになる。そして、このレーザー共振器1
6は、レーザー結晶14と非線形光学結晶15のレーザ
ー光の出射側の端面の間で構成されており、レーザー結
晶14と非線形光学結晶15を内蔵した状態となってい
る。したがって、レーザー共振器16内に存在する高い
強度のレーザー基本波を利用して、高効率の第2高調波
を発生させることができ、第2高調波を効率よく得るこ
とができる。
Since the laser resonator 16 is set to confine the laser fundamental wave (1062.5 nm) in the laser resonator 16 as described above,
A high-intensity laser fundamental wave exists in the laser resonator 16. And this laser resonator 1
Numeral 6 is formed between the laser crystal 14 and the end face of the nonlinear optical crystal 15 on the laser light emission side, and the laser crystal 14 and the nonlinear optical crystal 15 are incorporated therein. Therefore, a high-efficiency second harmonic can be generated by using a high-intensity laser fundamental wave existing in the laser resonator 16, and the second harmonic can be obtained efficiently.

【0074】また、レーザー共振器16は、端面励起構
成となっており、レーザー結晶14の発熱は、励起波長
と発振波長のエネルギー差によって発生するが、励起部
分の中心からガウス分布のように温度勾配が発生する。
このレーザー結晶14内の温度勾配は、レーザー結晶1
4の熱伝導によってある程度なだらかになるが、空気中
においた場合には、その放熱には限度があり、熱による
屈折率分布が発生して、レーザー共振器16の出力が不
安定になる。
The laser resonator 16 has an end-pumped configuration, and the heat generated by the laser crystal 14 is generated by the energy difference between the excitation wavelength and the oscillation wavelength. A gradient occurs.
The temperature gradient in the laser crystal 14 is
However, when it is placed in the air, its heat dissipation is limited, and a refractive index distribution due to the heat is generated, and the output of the laser resonator 16 becomes unstable.

【0075】ところが、固体レーザー装置10は、レー
ザー結晶14の励起側に光学的透明基板13を接触させ
て配置するとともに、レーザー結晶14のレーザー共振
器16側に非線形光学結晶15を接触させて配置してい
る。したがって、レーザー結晶14内で発生した熱は、
最も発熱の大きい部分より励起方向と平行方向に効率よ
く放熱され、熱によるレーザー共振器16の不安定性を
緩和することができ、出力を安定させることができる。
However, in the solid-state laser device 10, the optical transparent substrate 13 is placed in contact with the excitation side of the laser crystal 14, and the nonlinear optical crystal 15 is placed in contact with the laser resonator 16 side of the laser crystal 14. are doing. Therefore, the heat generated in the laser crystal 14 is
The heat is radiated efficiently in the direction parallel to the excitation direction from the portion that generates the most heat, so that the instability of the laser resonator 16 due to the heat can be reduced, and the output can be stabilized.

【0076】さらに、非線形光学結晶15は、第2高調
波を発生させる場合、通常、使用上の使い良さと小型化
を図るために、結晶長を約5mmに形成しているが、固
体レーザー装置10は、非線形光学結晶15の結晶長
を、有効結晶長の1/5以下である1mmとしている。
そして、非線形光学結晶15の第2高調波への変換にお
いては、結晶角度の許容幅は、結晶長と反比例してい
る。すなわち、非線形光学結晶15は、結晶長5mmと
結晶長1mmの場合、その角度許容幅が5倍差があるこ
とになる。通常、5mm程度のKTP結晶を用いた非線
形光学結晶15は、結晶角度の許容幅の狭さから、アラ
イメントが必要になるが、結晶長を1mmの長さにする
と、レーザー結晶14と接触させるだけで、効率よく第
2高調波を得ることができる。
Further, when generating the second harmonic, the nonlinear optical crystal 15 is usually formed to have a crystal length of about 5 mm in order to achieve ease of use and downsizing. Numeral 10 indicates that the crystal length of the nonlinear optical crystal 15 is 1 mm, which is 1/5 or less of the effective crystal length.
In the conversion of the nonlinear optical crystal 15 to the second harmonic, the allowable width of the crystal angle is inversely proportional to the crystal length. That is, when the nonlinear optical crystal 15 has a crystal length of 5 mm and a crystal length of 1 mm, there is a five-fold difference in the angle allowable width. Normally, a nonlinear optical crystal 15 using a KTP crystal of about 5 mm requires alignment due to the narrow allowable width of the crystal angle. However, when the crystal length is 1 mm, only the laser crystal 14 is brought into contact. Thus, the second harmonic can be efficiently obtained.

【0077】また、第2高調波に変換された基本波は、
内部損失と同様の効果になり、基本波強度の減少を招
く。ところが、固体レーザー装置10は、非線形光学結
晶15の結晶長を有効結晶長の1/5以下の1mmとし
ているため、内部損失を1/25にすることができ、不
安定性が1/100に低下して、出力を安定させること
ができる。
The fundamental wave converted to the second harmonic is
This has the same effect as the internal loss, and causes a decrease in the fundamental wave intensity. However, in the solid-state laser device 10, since the crystal length of the nonlinear optical crystal 15 is set to 1 mm which is 1/5 or less of the effective crystal length, the internal loss can be reduced to 1/25, and the instability is reduced to 1/100. Thus, the output can be stabilized.

【0078】さらに、レーザー結晶14と非線形光学結
晶15で構成されるレーザー共振器16は、平行平板共
振器となっており、共振器長が短いほどレーザー出力が
安定化するが、非線形光学結晶15が1mm以下に形成
されているため、レーザー出力を安定化させることがで
きる。
Further, the laser resonator 16 composed of the laser crystal 14 and the nonlinear optical crystal 15 is a parallel plate resonator. The shorter the resonator length is, the more the laser output is stabilized. Is formed to 1 mm or less, so that the laser output can be stabilized.

【0079】また、固体レーザー装置10は、レーザー
結晶14の結晶厚さを0.5mmとしている。すなわ
ち、励起光(レーザー光)の吸収に関しては、0.5m
mでは励起光を十分吸収することはできないが、レーザ
ー結晶14の両端面に上述のような仕様の誘電体多層膜
をコーティングしているため、励起光(レーザー光)を
レーザー結晶14を2回通過させることができ、励起光
に対して充分な通過距離を与えることができる。また、
レーザー結晶14の結晶厚さを0.5mmとしているた
め、結晶中の励起光(レーザー光)による発熱の分布を
より一層均一なものとすることができ、両端面からの放
熱をより一層効果的に行うことができる。さらに、レー
ザー結晶14の結晶厚さを0.5mmとすることで、レ
ーザー共振器16の共振器長を短くすることができ、出
力をさらに安定化させることができる。
In the solid-state laser device 10, the laser crystal 14 has a crystal thickness of 0.5 mm. That is, the absorption of the excitation light (laser light) is 0.5 m
m cannot sufficiently absorb the excitation light, but since both end faces of the laser crystal 14 are coated with the dielectric multilayer film having the above-described specifications, the excitation light (laser light) is applied to the laser crystal 14 twice. The excitation light can be passed, and a sufficient passage distance can be given to the excitation light. Also,
Since the crystal thickness of the laser crystal 14 is 0.5 mm, the distribution of heat generated by the excitation light (laser light) in the crystal can be made more uniform, and the heat radiation from both end surfaces can be made more effective. Can be done. Further, by setting the crystal thickness of the laser crystal 14 to 0.5 mm, the resonator length of the laser resonator 16 can be shortened, and the output can be further stabilized.

【0080】さらに、固体レーザー装置10は、集光光
学素子12として微小光学素子を使用しているので、固
体レーザー装置10自体を小型化することができ、ま
た、集光光学素子12を光学的透明基板13に固着させ
ているため、位置合わせ等の組立工程を省略して、コス
トを低減することができる。
Further, since the solid-state laser device 10 uses a micro optical element as the condensing optical element 12, the solid-state laser apparatus 10 itself can be reduced in size, and Since it is fixed to the transparent substrate 13, assembly steps such as alignment can be omitted, and costs can be reduced.

【0081】また、集光光学素子12は、そのレーザー
光の入射面に、曲率半径50μm×400μmのトーリ
ックレンズが形成されて、曲率半径の小さい方向にレー
ザー光の広がり角の大きい方向を対応させており、その
レーザー光出射面に曲率半径400μmの円レンズが形
成されているため、励起光である半導体レーザ11から
のレーザー光をレーザー結晶14領域で半径120μm
程度のより円形に近いスポット形状で励起することがで
き、出力光も円形に近くして、横モード品質をより一層
向上させることができる。
The condensing optical element 12 has a toric lens having a radius of curvature of 50 μm × 400 μm formed on the incident surface of the laser beam so that the direction of the small radius of curvature corresponds to the direction of the large divergence angle of the laser beam. Since a circular lens having a radius of curvature of 400 μm is formed on the laser light emitting surface, the laser light from the semiconductor laser 11 serving as the excitation light is emitted to the laser crystal 14 region at a radius of 120 μm.
Excitation can be performed with a spot shape that is almost circular, and the output light can also be made close to circular, so that the transverse mode quality can be further improved.

【0082】図3は、本発明の固体レーザー装置の第3
の実施の形態を適用した固体レーザー装置20の正面断
面図である。
FIG. 3 shows a third embodiment of the solid-state laser device according to the present invention.
FIG. 2 is a front sectional view of a solid-state laser device 20 to which the embodiment is applied.

【0083】なお、本実施の形態は、上記第2の実施の
形態の固体レーザー装置10をケース内に収納して放熱
性を向上させたものであり、本実施の形態の説明におい
ては、上記第2の実施の形態と同様の構成部分には、同
一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
In the present embodiment, the solid-state laser device 10 of the second embodiment is housed in a case to improve heat dissipation. In the description of the present embodiment, The same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0084】図3において、固体レーザー装置20は、
光学部品用ケース21内に半導体レーザ用ケース22が
着脱可能に収納され、これら光学部品用ケース21及び
半導体レーザ用ケース22は、熱伝導率の良好な部材、
例えば、銅により形成されている。
In FIG. 3, the solid-state laser device 20 is
A semiconductor laser case 22 is detachably housed in the optical component case 21. The optical component case 21 and the semiconductor laser case 22 are members having good thermal conductivity.
For example, it is formed of copper.

【0085】半導体レーザケース22内には、第2の実
施の形態と同様の半導体レーザ11が配設されており、
光学部品用ケース21の内方向にレーザー光を出射す
る。
In the semiconductor laser case 22, the same semiconductor laser 11 as in the second embodiment is provided.
The laser light is emitted inward of the optical component case 21.

【0086】光学部品用ケース21内には、集光光学素
子12、光学的透明基板13、レーザー結晶14及び非
線形光学結晶23が、この順番で半導体レーザー11の
出射するレーザーの光軸方向に配列されており、集光光
学素子12、光学的透明基板13及びレーザー結晶14
は、上記第2の実施の形態と同様のものである。
In the optical component case 21, the condensing optical element 12, the optically transparent substrate 13, the laser crystal 14, and the nonlinear optical crystal 23 are arranged in this order in the optical axis direction of the laser emitted from the semiconductor laser 11. And a condensing optical element 12, an optically transparent substrate 13, and a laser crystal 14.
Is similar to that of the second embodiment.

【0087】非線形光学結晶23は、そのアパーチャサ
イズが5mm×5mmであること以外は、上記第1の実
施の形態の非線形光学結晶15と同様であって、レーザ
ー結晶14と非線形光学結晶23は、レーザー結晶14
と非線形光学結晶23のレーザー光の出射側の端面の間
でレーザー共振器24を構成しており、レーザー共振器
24は、レーザー結晶14と非線形光学結晶23を内蔵
した状態となっている。
The nonlinear optical crystal 23 is the same as the nonlinear optical crystal 15 of the first embodiment except that the aperture size is 5 mm × 5 mm. The laser crystal 14 and the nonlinear optical crystal 23 Laser crystal 14
A laser resonator 24 is formed between the laser light and the end face of the nonlinear optical crystal 23 on the laser light emission side. The laser resonator 24 has the laser crystal 14 and the nonlinear optical crystal 23 built therein.

【0088】光学部品用ケース21は、その内面に光学
的透明基板13と非線形光学結晶23の外周端部の挿入
される保持溝が形成されており、光学的透明基板13と
非線形光学結晶23は、その外周端部がこの保持溝に挿
入されて、熱伝導率の大きい接着剤で接着固定されてい
る。
The optical component case 21 has, on its inner surface, a holding groove into which the optical transparent substrate 13 and the non-linear optical crystal 23 are inserted at the outer peripheral end. The outer peripheral end is inserted into the holding groove, and is fixed with an adhesive having high thermal conductivity.

【0089】そして、上述のように、集光光学素子12
が光学的透明基板13に固着されており、レーザー結晶
14のレーザー光の入射側端面に光学的透明基板13が
接着固定されて、レーザー結晶14のレーザー光の出射
側端面に非線形光学結晶23が接着固定されているた
め、集光光学素子12、光学的透明基板13、レーザー
結晶14及び非線形光学結晶23は、光学的透明基板1
3と非線形光学結晶23が光学部品用ケース21に保持
されることにより、適切に光学部品用ケース21内に保
持されている。
Then, as described above, the condensing optical element 12
Is fixed to the optical transparent substrate 13, the optical transparent substrate 13 is bonded and fixed to the laser light incident side end face of the laser crystal 14, and the nonlinear optical crystal 23 is fixed to the laser light emission side end face of the laser crystal 14. Since they are bonded and fixed, the condensing optical element 12, the optically transparent substrate 13, the laser crystal 14, and the nonlinear optical crystal 23 are
3 and the nonlinear optical crystal 23 are appropriately held in the optical component case 21 by being held in the optical component case 21.

【0090】また、半導体レーザ用ケース22は、光学
部品用ケース21内に収納されているため、半導体レー
ザ11と半導体レーザ11から出射されたレーザー光を
レーザー結晶14に導入する集光光学素子12とを適切
にアライメントすることができる。
Since the semiconductor laser case 22 is housed in the optical component case 21, the semiconductor laser 11 and the condensing optical element 12 for introducing the laser light emitted from the semiconductor laser 11 into the laser crystal 14. Can be properly aligned.

【0091】そして、光学部品用ケース21は、ベルチ
ェ素子25を介して放熱板26上に配設されており、ベ
ルチェ素子25への通電制御により、精密に温度調整さ
れる。
The optical component case 21 is disposed on the heat radiating plate 26 via the Peltier element 25, and the temperature is precisely adjusted by controlling the power supply to the Peltier element 25.

【0092】次に、本実施の形態の作用を説明する。固
体レーザー装置20は、第2の実施の形態と同様に、図
3に破線で示すように、半導体レーザー11からレーザ
ー光を集光光学素子12方向に出射し、集光光学素子1
2は、半導体レーザー11から入射されたレーザー光を
光学的透明基板13を通してレーザー結晶14に入射さ
せる。
Next, the operation of the present embodiment will be described. The solid-state laser device 20 emits laser light from the semiconductor laser 11 in the direction of the condensing optical element 12 as shown by a broken line in FIG.
2 makes the laser beam incident from the semiconductor laser 11 incident on the laser crystal 14 through the optically transparent substrate 13.

【0093】レーザー結晶14は、レーザー光が入射さ
れると、中心波長1062.5nmの蛍光を発生し、レ
ーザー共振器16内で誘導放出が起こって、レーザー発
振が発生する。
When the laser beam enters, the laser crystal 14 generates fluorescence having a center wavelength of 1062.5 nm, stimulated emission occurs in the laser resonator 16, and laser oscillation occurs.

【0094】そして、レーザー共振器24は、上述のよ
うに、レーザー基本波(1062.5nm)をレーザー
共振器24内で閉じ込めるように設定されているため、
レーザー共振器24内には、高い強度のレーザー基本波
が存在することになる。そして、このレーザー共振器2
4は、レーザー結晶14と非線形光学結晶23のレーザ
ー光の出射側の端面の間で構成されており、レーザー結
晶14と非線形光学結晶23を内蔵した状態となってい
る。したがって、レーザー共振器24内に存在する高い
強度のレーザー基本波を利用して、高効率の第2高調波
を発生させることができ、第2高調波を効率よく得るこ
とができる。
Since the laser resonator 24 is set so as to confine the laser fundamental wave (1062.5 nm) in the laser resonator 24 as described above,
A high-intensity laser fundamental wave exists in the laser resonator 24. And this laser resonator 2
Numeral 4 is formed between the laser crystal 14 and the end face of the nonlinear optical crystal 23 on the laser light emission side, and the laser crystal 14 and the nonlinear optical crystal 23 are incorporated therein. Therefore, a high-efficiency second harmonic can be generated using a high-intensity laser fundamental wave existing in the laser resonator 24, and the second harmonic can be obtained efficiently.

【0095】また、固体レーザー装置20は、レーザー
結晶14の励起側に光学的透明基板13を接触させて配
置するとともに、レーザー結晶14のレーザー共振器2
4側に非線形光学結晶23を接触させて配置している。
したがって、レーザー結晶14内で発生した熱は、最も
発熱の大きい部分より励起方向と平行方向に効率よく放
熱され、熱によるレーザー共振器24の不安定性を緩和
することができ、出力を安定させることができる。
The solid-state laser device 20 has the optical transparent substrate 13 placed in contact with the excitation side of the laser crystal 14 and the laser resonator 2 of the laser crystal 14.
The non-linear optical crystal 23 is arranged in contact with the four sides.
Therefore, the heat generated in the laser crystal 14 is efficiently radiated in the direction parallel to the excitation direction from the portion generating the most heat, so that the instability of the laser resonator 24 due to the heat can be reduced and the output can be stabilized. Can be.

【0096】さらに、固体レーザー装置20は、非線形
光学結晶23の結晶長を、有効結晶長の1/5以下であ
る1mmとしているため、非線形光学結晶23をレーザ
ー結晶14と接触させるだけで、効率よく第2高調波を
得ることができる。
Further, since the solid-state laser device 20 sets the crystal length of the nonlinear optical crystal 23 to 1 mm, which is 1/5 or less of the effective crystal length, the efficiency can be improved simply by bringing the nonlinear optical crystal 23 into contact with the laser crystal 14. The second harmonic can be obtained well.

【0097】また、固体レーザー装置1は、非線形光学
結晶23の結晶長を有効結晶長の1/5以下の1mmと
しているため、内部損失を1/25にすることができ、
不安定性が1/100に低下して、出力を安定させるこ
とができる。
Further, in the solid-state laser device 1, since the crystal length of the nonlinear optical crystal 23 is set to 1 mm which is 1/5 or less of the effective crystal length, the internal loss can be reduced to 1/25.
The instability is reduced to 1/100, and the output can be stabilized.

【0098】さらに、レーザー結晶14と非線形光学結
晶23で構成されるレーザー共振器24は、平行平板共
振器となっており、共振器長が短いほどレーザー出力が
安定化するが、非線形光学結晶23が1mm以下に形成
されているため、レーザー出力を安定化させることがで
きる。
Further, the laser resonator 24 composed of the laser crystal 14 and the nonlinear optical crystal 23 is a parallel plate resonator. The shorter the resonator length, the more the laser output is stabilized. Is formed to 1 mm or less, so that the laser output can be stabilized.

【0099】また、固体レーザー装置20は、レーザー
結晶14の結晶厚さを0.5mmとするとともに、その
両端面に上述のような仕様の誘電体多層膜をコーティン
グしているため、励起光(レーザー光)をレーザー結晶
14を2回通過させることができ、励起光(レーザー
光)に対して充分な通過距離を与えることができる。ま
た、レーザー結晶14の結晶厚さを0.5mmとしてい
るため、結晶中の励起光(レーザー光)による発熱の分
布をより一層均一なものとすることができ、両端面から
の放熱をより一層効果的に行うことができる。さらに、
レーザー結晶14の結晶厚さを0.5mmとすること
で、レーザー共振器24の共振器長を短くすることがで
き、出力をさらに安定化させることができる。
In the solid-state laser device 20, since the thickness of the laser crystal 14 is set to 0.5 mm, and both end surfaces thereof are coated with a dielectric multilayer film having the above-described specifications, the excitation light ( (Laser light) can be passed twice through the laser crystal 14, and a sufficient passage distance can be given to the excitation light (laser light). Further, since the crystal thickness of the laser crystal 14 is 0.5 mm, the distribution of heat generated by the excitation light (laser light) in the crystal can be made more uniform, and the heat radiation from both end faces can be further reduced. It can be done effectively. further,
By setting the crystal thickness of the laser crystal 14 to 0.5 mm, the resonator length of the laser resonator 24 can be shortened, and the output can be further stabilized.

【0100】さらに、固体レーザー装置20は、集光光
学素子12として微小光学素子を使用しているので、固
体レーザー装置20自体を小型化することができ、ま
た、集光光学素子12を光学的透明基板13に固着させ
ているため、位置合わせ等の組立工程を省略して、コス
トを低減することができる。
Further, since the solid-state laser device 20 uses a micro optical element as the condensing optical element 12, the solid-state laser device 20 itself can be reduced in size, and Since it is fixed to the transparent substrate 13, assembly steps such as alignment can be omitted, and costs can be reduced.

【0101】また、集光光学素子12は、そのレーザー
光の入射面に、曲率半径50μm×400μmのトーリ
ックレンズが形成されて、曲率半径の小さい方向にレー
ザー光の広がり角の大きい方向を対応させており、その
レーザー光出射面に曲率半径400μmの円レンズが形
成されているため、励起光(レーザー光)をレーザー結
晶14領域で半径120μm程度のより円形に近いスポ
ット形状で励起することができ、出力光も円形に近くし
て、横モード品質をより一層向上させることができる。
The condensing optical element 12 has a toric lens having a radius of curvature of 50 μm × 400 μm formed on the laser light incident surface so that a direction with a small radius of curvature corresponds to a direction with a large divergence angle of the laser beam. Since a circular lens having a radius of curvature of 400 μm is formed on the laser light emission surface, the excitation light (laser light) can be excited in the laser crystal 14 region in a spot shape closer to a circular shape with a radius of about 120 μm. The output light is also close to a circle, so that the transverse mode quality can be further improved.

【0102】さらに、半導体レーザ用ケース22を、光
学部品用ケース21内に収納しているため、半導体レー
ザ11と半導体レーザ11から出射されたレーザー光を
レーザー結晶14に導入する集光光学素子12とを適切
にアライメントすることができる。
Furthermore, since the semiconductor laser case 22 is housed in the optical component case 21, the semiconductor laser 11 and the condensing optical element 12 for introducing the laser light emitted from the semiconductor laser 11 into the laser crystal 14. Can be properly aligned.

【0103】また、固体レーザー装置20は、熱伝導率
が高く温度勾配の起こりにくい銅等で構成された光学部
品用ケース21に光学的透明基板13と非線形光学結晶
23の外周端部が保持される状態で保持収納されている
ため、レーザー結晶14での発熱をより一層効率的に放
熱させることができ、出力をより一層安定させることが
できる。
Further, in the solid-state laser device 20, the outer peripheral edges of the optically transparent substrate 13 and the nonlinear optical crystal 23 are held in an optical component case 21 made of copper or the like which has a high thermal conductivity and does not easily cause a temperature gradient. The heat generated in the laser crystal 14 can be more efficiently radiated, and the output can be further stabilized.

【0104】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
The invention made by the present inventor has been specifically described based on the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. It goes without saying that it is possible.

【0105】例えば、上記第2及び第3の実施の形態に
おいては、集光光学素子12を石英基板を用いている
が、集光光学素子12の材質としては、石英基板に限る
ものではなく、光学的に透明な基板であれば、適宜の材
料を用いることができ、例えば、サファイア基板、合成
石英等を用いることができる。また、集光光学素子12
の曲率半径や基板厚み等も任意に設定することができ
る。
For example, in the second and third embodiments, the condenser optical element 12 is a quartz substrate, but the material of the condenser optical element 12 is not limited to the quartz substrate. As long as the substrate is optically transparent, an appropriate material can be used. For example, a sapphire substrate, synthetic quartz, or the like can be used. Further, the condensing optical element 12
Can be arbitrarily set.

【0106】また、上記各実施の形態においては、レー
ザー結晶5及びレーザー結晶14として、Nd:LSB
を用いているが、他のレーザー結晶、例えば、Nd:Y
AG、Nd:YVO4 、あるいは、Yb:YAG等を用
いてもよい。
In each of the above embodiments, Nd: LSB is used as laser crystal 5 and laser crystal 14.
Is used, but other laser crystals, for example, Nd: Y
AG, Nd: YVO 4 , or Yb: YAG may be used.

【0107】さらに、上記各実施の形態においては、非
線形光学結晶6、非線形光学結晶15及び非線形光学結
晶23として、KTP結晶を用いているが、他の材料、
例えば、BBO結晶、CLBO結晶、LBO結晶、ある
いは、KN結晶等のレーザー基本波に対して位相整合が
可能な材料であれば、適宜用いることができる。
In each of the above embodiments, the KTP crystal is used as the nonlinear optical crystal 6, the nonlinear optical crystal 15, and the nonlinear optical crystal 23.
For example, a material such as a BBO crystal, a CLBO crystal, an LBO crystal, or a KN crystal that can be phase-matched to a laser fundamental wave can be used as appropriate.

【0108】また、上記各実施の形態においては、光学
的透明基板4及び光学的透明基板13として、サファイ
ア結晶を用いているが、他の材料、例えば、YAG結晶
やLSB結晶等の光学的に透明な材料を適宜用いること
ができる。
In each of the above embodiments, the sapphire crystal is used as the optically transparent substrate 4 and the optically transparent substrate 13. However, other materials such as YAG crystal and LSB crystal are used. A transparent material can be used as appropriate.

【0109】さらに、半導体レーザ2及び半導体レーザ
11も、上記各実施の形態で用いたものに限るものでは
ない。
Further, the semiconductor laser 2 and the semiconductor laser 11 are not limited to those used in the above embodiments.

【0110】[0110]

【発明の効果】請求項1記載の発明の固体レーザー装置
によれば、励起光源から発せられた励起光が集光光学系
を介して集光されるレーザー結晶の当該励起光の入射側
端面に、光学的に透明な透明基板を接触させ、当該レー
ザー結晶のレーザー光の出射側の端面に非線形光学結晶
を接触させているので、レーザー結晶と非線形光学結晶
でレーザー共振器を構成して、当該レーザー共振器で共
振させてレーザー光を出射することができ、レーザー結
晶の励起光入射部での発熱をレーザー結晶の励起方向の
両端面に接触された透明基板と非線形光学結晶から効率
的に放熱させて、出力を安定化させることができる。
According to the solid-state laser device of the first aspect of the present invention, the excitation light emitted from the excitation light source is condensed via the condensing optical system on the incident end face of the excitation light of the laser crystal. Since an optically transparent transparent substrate is brought into contact with the non-linear optical crystal at the end face of the laser crystal on the laser light emission side, a laser resonator is composed of the laser crystal and the non-linear optical crystal. The laser light can be emitted by resonating with the laser resonator, and the heat generated at the laser crystal excitation light incidence part is efficiently radiated from the transparent substrate and the nonlinear optical crystal that are in contact with both ends of the laser crystal in the excitation direction. Thus, the output can be stabilized.

【0111】請求項2記載の発明の固体レーザー装置に
よれば、レーザー共振器を、レーザー結晶の励起光の入
射側の端面と非線形光学結晶のレーザー光の出射側の端
面を利用して形成しているので、レーザー共振器の長さ
を短くすることができるとともに、部品点数を削減する
ことができ、出力を安定化することができるとともに、
固体レーザー装置を小型で安価なものとすることができ
る。
According to the solid-state laser device of the second aspect of the present invention, the laser resonator is formed by using the end face of the excitation light of the laser crystal on the incident side and the end face of the nonlinear optical crystal on the emission side of the laser light. Therefore, the length of the laser resonator can be shortened, the number of parts can be reduced, and the output can be stabilized.
The solid-state laser device can be small and inexpensive.

【0112】請求項3記載の発明の固体レーザー装置に
よれば、非線形光学結晶の光軸方向の長さを、有効結晶
長の5分の1以下としているので、固体レーザー装置の
部品点数を削減しつつ、レーザー共振器の共振器長を短
くすることができるとともに、非線形光学結晶の角度許
容幅を5倍大きくすることができ、かつ、レーザー共振
器内部の損失を1/25以下の大きさにすることがで
き、外部からの影響を1/100以下、すなわち、2桁
以下に抑えて、出力をより一層安定化させることができ
るとともに、固体レーザー装置をより一層小型で安価な
ものとすることができる。
According to the solid-state laser device of the third aspect of the present invention, the length of the nonlinear optical crystal in the optical axis direction is set to 1/5 or less of the effective crystal length, so that the number of parts of the solid-state laser device is reduced. In addition, the length of the laser resonator can be shortened, the allowable angle width of the nonlinear optical crystal can be increased five times, and the loss inside the laser resonator can be reduced to 1/25 or less. The external influence can be suppressed to 1/100 or less, that is, two digits or less, the output can be further stabilized, and the solid-state laser device can be made more compact and inexpensive. be able to.

【0113】請求項4記載の発明の固体レーザー装置に
よれば、レーザー結晶の光軸方向の長さを、励起光に対
する吸収長の半分以下としているので、レーザー結晶内
を励起光が複数回通過する構成として、レーザー結晶の
励起光の吸収効率を向上させることができ、かつ、レー
ザー結晶での発熱を均一化して、放熱効率を向上させる
ことができるとともに、熱分布の発生を低減させること
ができ、固体レーザー装置を出力がより一層安定したよ
り一層小型で安価なものとすることができる。
According to the solid-state laser device of the fourth aspect of the present invention, the length of the laser crystal in the optical axis direction is less than half the absorption length of the excitation light, so that the excitation light passes through the laser crystal a plurality of times. As a configuration, it is possible to improve the absorption efficiency of the excitation light of the laser crystal, to make the heat generation in the laser crystal uniform, to improve the heat radiation efficiency, and to reduce the occurrence of heat distribution. As a result, the solid-state laser device can be made more compact and inexpensive with more stable output.

【0114】請求項5記載の発明の固体レーザー装置に
よれば、励起光源として、半導体レーザ光源を用いてい
るので、励起光源を小型化することができるとともに、
励起を効率的に行うことができ、固体レーザー装置をよ
り一層小型でかつより一層高効率なものとすることがで
きる。
According to the solid-state laser device of the fifth aspect of the present invention, since the semiconductor laser light source is used as the excitation light source, the excitation light source can be downsized.
Excitation can be performed efficiently, and the solid-state laser device can be made smaller and more efficient.

【0115】請求項6記載の発明の固体レーザー装置に
よれば、集光光学系として、光学的に透明な所定の基板
上に曲率形状の形成された光学素子を用いているので、
集光光学系を小型化することができるとともに、レーザ
ー結晶を微小かつ円形に近いスポット径で励起して、横
モード品質を改善することができ、固体レーザー装置を
より一層小型で高効率なものとすることができる。
According to the solid-state laser device of the sixth aspect of the present invention, an optical element having a curved shape formed on a predetermined optically transparent substrate is used as a focusing optical system.
A compact and highly efficient solid-state laser device that can reduce the size of the condensing optical system and improve the transverse mode quality by exciting the laser crystal with a small and nearly circular spot diameter. It can be.

【0116】請求項7記載の発明の固体レーザー装置に
よれば、集光光学系としての光学素子を、透明基板に固
着しているので、アライメントを容易にすることがで
き、固体レーザー装置をより一層安価なものとすること
ができる。
According to the solid-state laser device of the present invention, since the optical element as the light-collecting optical system is fixed to the transparent substrate, alignment can be facilitated, and the solid-state laser device can be further improved. It can be cheaper.

【0117】請求項8記載の発明の固体レーザー装置に
よれば、透明基板と非線形光学結晶を、所定のケース内
に収納するとともに、その外周端部を当該ケース内側に
接触させているので、レーザー結晶の励起光入射部での
発熱をレーザー結晶の励起方向の両端面に接触された透
明基板と非線形光学結晶からケースに効率的に放熱させ
ることができ、出力をより一層安定化させることができ
る。
According to the solid-state laser device of the present invention, the transparent substrate and the nonlinear optical crystal are housed in a predetermined case, and the outer peripheral end thereof is in contact with the inside of the case. Heat generated in the excitation light incident portion of the crystal can be efficiently radiated to the case from the transparent substrate and the nonlinear optical crystal that are in contact with both end surfaces in the excitation direction of the laser crystal, and the output can be further stabilized. .

【0118】請求項9記載の発明の固体レーザー装置に
よれば、透明基板を、サファイア基板で形成しているの
で、励起光の透過率を99.9%以上として、熱伝導率
をレーザー結晶の4〜10倍程度と大きくすることがで
き、より一層放熱性を向上させることができるととも
に、複屈折性を低下させて、固体レーザー装置をより一
層高効率で出力がより一層安定したものとすることがで
きる。
According to the ninth aspect of the present invention, since the transparent substrate is formed of a sapphire substrate, the transmittance of the excitation light is set to 99.9% or more and the thermal conductivity of the laser crystal is increased. It can be increased to about 4 to 10 times, and the heat radiation can be further improved, and the birefringence is reduced, so that the solid-state laser device has higher efficiency and more stable output. be able to.

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

【図1】本発明の固体レーザー装置の第1の実施の形態
を適用した固体レーザー装置の正面図。
FIG. 1 is a front view of a solid-state laser device to which a first embodiment of a solid-state laser device according to the present invention is applied.

【図2】本発明の固体レーザー装置の第2の実施の形態
を適用した固体レーザー装置の正面図。
FIG. 2 is a front view of a solid-state laser device to which a second embodiment of the solid-state laser device according to the present invention is applied.

【図3】本発明の固体レーザー装置の第3の実施の形態
を適用した固体レーザー装置の正面断面図。
FIG. 3 is a front sectional view of a solid-state laser device to which a third embodiment of the solid-state laser device according to the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固体レーザー装置 2 半導体レーザー 3 集光光学系 4 光学的透明基板 5 レーザー結晶 6 非線形光学結晶 7 レーザー共振器 10 固体レーザー装置 11 半導体レーザー 12 集光光学素子 13 光学的透明基板 14 レーザー結晶 15 非線形光学結晶 16 レーザー共振器 20 固体レーザー装置 21 光学部品用ケース 22 半導体レーザ用ケース 23 非線形光学結晶 24 レーザー共振器 25 ベルチェ素子 26 放熱板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid-state laser apparatus 2 Semiconductor laser 3 Condensing optical system 4 Optically transparent substrate 5 Laser crystal 6 Nonlinear optical crystal 7 Laser resonator 10 Solid-state laser apparatus 11 Semiconductor laser 12 Condensing optical element 13 Optically transparent substrate 14 Laser crystal 15 Non-linear Optical crystal 16 Laser resonator 20 Solid-state laser device 21 Optical component case 22 Semiconductor laser case 23 Nonlinear optical crystal 24 Laser resonator 25 Peltier element 26 Heat sink

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定の励起光源から発せられた励起光を、
所定の集光光学系でレーザー共振器内に配設されたレー
ザー結晶に集光して前記レーザー結晶を励起し、前記レ
ーザー共振器で共振させてレーザー光を出射する固体レ
ーザー装置において、前記レーザー結晶の前記励起光の
入射側の端面に光学的に透明な所定の透明基板を接触さ
せ、かつ、前記レーザー結晶の前記レーザー光の出射側
の端面に所定の非線形光学結晶を接触させたことを特徴
とする固体レーザー装置。
1. An excitation light emitted from a predetermined excitation light source,
In a solid-state laser device that converges on a laser crystal disposed in a laser resonator with a predetermined condensing optical system to excite the laser crystal and resonates with the laser resonator to emit laser light, A predetermined optically transparent substrate is brought into contact with an end face of the crystal on the incident side of the excitation light, and a predetermined nonlinear optical crystal is brought into contact with an end face of the laser crystal on the emission side of the laser light. Characterized solid-state laser device.
【請求項2】前記レーザー共振器は、前記レーザー結晶
の前記励起光の入射側の端面と前記非線形光学結晶の前
記レーザー光の出射側の端面を利用して形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の固体レーザー装置。
2. The laser resonator according to claim 1, wherein the laser resonator is formed using an end face of the laser crystal on an incident side of the excitation light and an end face of the nonlinear optical crystal on an emission side of the laser light. The solid-state laser device according to claim 1.
【請求項3】前記非線形光学結晶は、その光軸方向の長
さが有効結晶長の5分の1以下であることを特徴とする
請求項1または請求項2記載の固体レーザー装置。
3. The solid-state laser device according to claim 1, wherein the length of the nonlinear optical crystal in the optical axis direction is one fifth or less of the effective crystal length.
【請求項4】前記レーザー結晶は、その光軸方向の長さ
が前記励起光に対する吸収長の半分以下であることを特
徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の固体
レーザー装置。
4. The solid-state laser device according to claim 1, wherein the length of the laser crystal in the optical axis direction is not more than half of the absorption length of the excitation light. .
【請求項5】前記励起光源は、半導体レーザ光源である
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記
載の固体レーザー装置。
5. The solid-state laser device according to claim 1, wherein said excitation light source is a semiconductor laser light source.
【請求項6】前記集光光学系は、光学的に透明な所定の
基板上に曲率形状の形成された光学素子であることを特
徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の固体
レーザー装置。
6. The optical system according to claim 1, wherein the condensing optical system is an optical element having a curvature shape formed on a predetermined optically transparent substrate. Solid laser device.
【請求項7】前記光学素子は、前記透明基板に固着され
ていることを特徴とする請求項6記載の固体レーザー装
置。
7. The solid-state laser device according to claim 6, wherein said optical element is fixed to said transparent substrate.
【請求項8】前記透明基板と前記非線形光学結晶は、所
定のケース内に収納されているとともに、その外周端部
が当該ケース内側に接触していることを特徴とする請求
項1から請求項7のいずれかに記載の固体レーザー装
置。
8. The apparatus according to claim 1, wherein the transparent substrate and the nonlinear optical crystal are housed in a predetermined case, and an outer peripheral end thereof is in contact with the inside of the case. 8. The solid-state laser device according to any one of 7.
【請求項9】前記透明基板は、サファイア基板であるこ
とを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載
の固体レーザー装置。
9. The solid-state laser device according to claim 1, wherein said transparent substrate is a sapphire substrate.
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