JPH0793469B2 - Semiconductor laser pumped solid state laser device - Google Patents
Semiconductor laser pumped solid state laser deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体レーザにより固体レーザ媒質の励起を
行う固体レーザ装置に関するもので、特に半導体レーザ
からの励起光を固体レーザ媒質に導く手段に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state laser device that pumps a solid-state laser medium with a semiconductor laser, and more particularly to a means for guiding pumping light from the semiconductor laser to the solid-state laser medium.
第14図は、例えば1971年11月30日に交付された米国特許
第3624545号に開示されている半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の構成図であり、図において、1は固体レーザ
媒質、2は半導体レーザを多数ならべてアレー状にした
半導体レーザアレー、3は反射筒、4は高反射鏡、5は
出力結合鏡、6は高反射鏡4及び出力結合鏡5から形成
されたレーザ共振器の光軸、7はレーザ共振器モードで
ある。これは固体レーザ媒質1の吸収スペクトルにほぼ
一致した発光スペクトルを持つ半導体レーザを多数なら
べてアレー状にした半導体レーザアレー2からの出射光
を固体レーザ媒質1の励起に用いる所謂側面光励起の固
体レーザ装置である。FIG. 14 is a block diagram of a semiconductor laser pumped solid-state laser device disclosed in, for example, US Pat. No. 3,624,545 issued on Nov. 30, 1971, in which 1 is a solid-state laser medium and 2 is a semiconductor. A semiconductor laser array in which a large number of lasers are arranged in an array, 3 is a reflecting cylinder, 4 is a high-reflecting mirror, 5 is an output coupling mirror, 6 is an optical axis of a laser resonator formed from the high-reflecting mirror 4 and the output coupling mirror 5. , 7 are laser resonator modes. This is a so-called side-light pumped solid-state laser device in which light emitted from a semiconductor laser array 2 in which a large number of semiconductor lasers each having an emission spectrum that substantially matches the absorption spectrum of the solid-state laser medium 1 are arrayed is used to pump the solid-state laser medium 1. Is.
半導体レーザアレー2からの出射光は光軸6とほぼ直交
して固体レーザ媒質1の側面から入射し一部は吸収され
一部は透過して反射筒3で反射された後再び固体レーザ
媒質1に入射し、レーザ増幅が可能な励起領域を形成す
る。一方、レーザ共振器は高反射鏡4と出力結合鏡5と
で構成されており、レーザ共振器モード7が形成され
る。上記励起領域はレーザ共振器モード7のモード分布
との間にあまり関係なく固体レーザ媒質1のほぼ全体に
わたって形成される。レーザ発振モードはレーザ共振器
モード7の内での基本モードであるTEM00モードが望ま
しい。ここで、レーザ増幅が可能な励起領域とレーザ共
振器モード7との関係を説明するため、第14図における
固体レーザ媒質1を含む光軸6に垂直な断面図を第15図
に示す。図において、1〜7は上記第14図に示したもの
と同一のものであり、8は励起領域である。このように
半導体レーザアレー2からの出射光に伴う励起エネルギ
ーの多くはレーザ共振器モード7によって占められる領
域以外の固体レーザ媒質1の領域内に与えられるため、
レーザ発振モードの増幅に寄与しない部分が多くなり、
したがって励起効率が低くなるという問題点があった。Light emitted from the semiconductor laser array 2 is incident on the side surface of the solid-state laser medium 1 substantially orthogonal to the optical axis 6, part of which is absorbed, part of which is transmitted and reflected by the reflecting cylinder 3, and then again enters the solid-state laser medium 1. It forms an excitation region which is incident and can be laser-amplified. On the other hand, the laser resonator is composed of the high-reflecting mirror 4 and the output coupling mirror 5, and the laser resonator mode 7 is formed. The excitation region is formed over almost the entire solid-state laser medium 1 without much relation to the mode distribution of the laser resonator mode 7. The laser oscillation mode is preferably the TEM 00 mode which is the basic mode among the laser resonator modes 7. Here, in order to explain the relationship between the excitation region capable of laser amplification and the laser resonator mode 7, FIG. 15 shows a sectional view perpendicular to the optical axis 6 including the solid-state laser medium 1 in FIG. In the figure, 1 to 7 are the same as those shown in FIG. 14, and 8 is an excitation region. As described above, most of the excitation energy associated with the emitted light from the semiconductor laser array 2 is given to the region of the solid-state laser medium 1 other than the region occupied by the laser resonator mode 7,
There are many parts that do not contribute to the amplification of the laser oscillation mode,
Therefore, there is a problem that the excitation efficiency becomes low.
上記の励起領域8とレーザ発振モードの大きさもしくは
体積に大きな差があるという欠点を改善するため励起光
源である半導体レーザからの出射光をレーザ共振器の光
軸6と略平行になるように配置し、固体レーザ媒質1の
光軸6に略垂直な端面から励起するようにした所謂端面
光励起の固体レーザが1987年3月24日に交付された米国
特許第4653056号に開示されている。この構成図を第16
図に示す。図において、1〜7は上記第14図に示したも
のと同等のものであり、9は半導体レーザ、10はレン
ズ、11は励起光である。半導体レーザ9からの発散射出
光はレンズ10で集められた後収束光に変換され、高反射
鏡4を通過し固体レーザ媒質1の光軸6に略垂直な端面
の一方から固体レーザ媒質1内に導入される。励起効率
を高くするため、励起領域8をレーザ共振器モード7の
内で基本モードであるTEM00モードのモード体積にマッ
チングさせるようになっている。このように半導体レー
ザ9を用いる端面光励起の固体レーザでは励起領域8を
TEM00モードのモード体積にマッチングさせることが可
能であるため高い励起効率が得られる。しかしながら、
従来の半導体レーザではその出力が高々1W程度に限定さ
れていることが多く、また、より高出力の半導体レーザ
を励起光源として用いても所謂端面光励起の固体レーザ
では使用できるエネルギーに限度があるため固体レーザ
の出力が限定される。これに対して先に述べたように、
所謂側面光励起の固体レーザでは励起光源からのエネル
ギーをより多く固体レーザ媒質内に移入できるが、励起
領域とTEM00モードのモード体積のマッチングに問題が
ある。In order to improve the above-mentioned disadvantage that there is a large difference in the size or volume of the laser oscillation mode from the excitation region 8, the light emitted from the semiconductor laser, which is the excitation light source, is made substantially parallel to the optical axis 6 of the laser resonator. A so-called end-face-pumped solid-state laser, which is arranged and pumped from an end face substantially perpendicular to the optical axis 6 of the solid-state laser medium 1, is disclosed in U.S. Pat. No. 4653056 issued March 24, 1987. This block diagram is
Shown in the figure. In the figure, 1 to 7 are equivalent to those shown in FIG. 14, 9 is a semiconductor laser, 10 is a lens, and 11 is excitation light. The divergent emitted light from the semiconductor laser 9 is collected by a lens 10 and then converted into convergent light, which passes through the high-reflecting mirror 4 and the inside of the solid-state laser medium 1 from one end face substantially perpendicular to the optical axis 6 of the solid-state laser medium 1. Will be introduced to. In order to increase the pumping efficiency, the pumping region 8 is made to match the mode volume of the TEM 00 mode which is the fundamental mode in the laser resonator mode 7. As described above, in the solid-state laser of end-face light excitation using the semiconductor laser 9, the excitation region 8 is
Since it is possible to match the mode volume of the TEM 00 mode, high excitation efficiency can be obtained. However,
The output of conventional semiconductor lasers is often limited to about 1 W at most, and even if a higher-power semiconductor laser is used as the excitation light source, there is a limit to the energy that can be used in so-called edge-pumped solid-state lasers. The output of the solid-state laser is limited. On the other hand, as mentioned earlier,
In a so-called side-pumped solid-state laser, more energy from the pumping light source can be transferred into the solid-state laser medium, but there is a problem in matching the pumping region and the mode volume of the TEM 00 mode.
次に、上記の2例の欠点を改善するため励起光源である
半導体レーザアレーは側面光励起の配置構造とし、レー
ザ共振器の構成を変えて励起光源である半導体レーザア
レーからの光がレーザ共振器の光軸にほぼ一致するよう
にした構成の固体レーザが1987年12月1日に交付された
米国特許第4710940号に開示されている。この構成図を
第17図に示す。図において、4〜7,9は上記第14図及び
第16図に示したものと同等のものであり、12は台形状の
断面を有する固体レーザ媒質、13は固体レーザ媒質12の
第1の側面、14は固体レーザ媒質12の第2の側面、15は
固体レーザ媒質12の第1の端面、16は固体レーザ媒質12
の第2の端面である。なお、半導体レーザ9は第1の側
面13及び第2の側面14に対向してそれぞれ複数個配置さ
れている。第1の側面13及び第2の側面14には固体レー
ザの発振波長に対して高反射となるが励起光源である半
導体レーザ9の発振波長に対しては低反射となる誘電体
多層膜が形成されている。また、第1の端面15と第2の
端面16には固体レーザの発振波長に対して低反射となる
誘電体多層膜が形成されている。このような構成におい
て、レーザ共振器内のレーザ共振器モード7は第17図に
示すように第1の側面13及び第2の側面14で交互に反射
を繰り返しながら固体レーザ媒質12の中をジグザグに進
行する。一方、励起光源である半導体レーザ9からの出
射光はジグザグに進行するレーザ共振器モード7とその
光軸をほぼ一致させるよう、第1の側面13もしくは第2
の側面14に対して斜めから入射する。したがって、第15
図に示した端面光励起の固体レーザと同様に励起領域を
レーザ共振器モード7の内で基本モードであるTEM00モ
ードのモード体積にマッチングさせることができる。し
かしながら、第1の側面13及び第2の側面14に形成され
ている高反射の誘電体多層膜の反射率は製作精度等によ
り100%にすることはできず、せいぜい99.5%程度であ
り、各1回の反射につき0.5%の損失を受けるので、高
出力を得ようとして反射回数を増加させると損失もそれ
に応じて増加するという欠点がある。Next, in order to improve the drawbacks of the above two examples, the semiconductor laser array which is the pumping light source has a lateral optical pumping arrangement structure, and the light from the semiconductor laser array which is the pumping light source is changed by changing the configuration of the laser resonator. A solid-state laser of substantially axial alignment is disclosed in U.S. Pat. No. 4,710,940 issued Dec. 1, 1987. This block diagram is shown in FIG. In the figure, 4 to 7 and 9 are the same as those shown in FIGS. 14 and 16, 12 is a solid-state laser medium having a trapezoidal cross section, and 13 is a first solid-state laser medium 12. The side surface, 14 is the second side surface of the solid-state laser medium 12, 15 is the first end surface of the solid-state laser medium 12, and 16 is the solid-state laser medium 12.
Is the second end face of the. A plurality of semiconductor lasers 9 are arranged facing the first side surface 13 and the second side surface 14, respectively. Formed on the first side surface 13 and the second side surface 14 is a dielectric multilayer film having high reflection with respect to the oscillation wavelength of the solid-state laser but low reflection with respect to the oscillation wavelength of the semiconductor laser 9 as the excitation light source. Has been done. Further, on the first end face 15 and the second end face 16, a dielectric multilayer film having a low reflection with respect to the oscillation wavelength of the solid-state laser is formed. In such a configuration, the laser resonator mode 7 in the laser resonator zigzags in the solid laser medium 12 while being repeatedly reflected alternately on the first side surface 13 and the second side surface 14 as shown in FIG. Proceed to. On the other hand, the light emitted from the semiconductor laser 9, which is the excitation light source, is arranged on the first side surface 13 or the second side surface 13 so that the optical axis of the light emitted from the semiconductor laser 9 and the laser resonator mode 7 traveling in zigzag are substantially aligned.
Is obliquely incident on the side surface 14 of the. Therefore, the fifteenth
Similar to the edge-pumped solid-state laser shown in the figure, the pumping region can be matched to the mode volume of the TEM 00 mode which is the fundamental mode in the laser resonator mode 7. However, the reflectance of the highly reflective dielectric multilayer film formed on the first side surface 13 and the second side surface 14 cannot be 100% due to manufacturing precision and the like, and is about 99.5% at most. Since each reflection receives a loss of 0.5%, there is a disadvantage in that the loss increases correspondingly when the number of reflections is increased in order to obtain a high output.
さらに、上記第17図と同様の構成で励起光源である半導
体レーザを適当な間隔をもって並べた複数の半導体レー
ザで構成された半導体レーザアレーを備えた高効率モー
ド調和型固体レーザ装置がトーマス・マイケル・ベイア
により特開平1−122180に開示されている。この構成図
を第18図に示す。図において、1,4,5,13,14は上記第14
図及び第17図に示したものと同等のものであり、17は半
導体レーザ、18は適当な間隔をもって並べた複数の半導
体レーザ17で構成された半導体レーザアレー、19はファ
イバレンズ、20は第2の側面14に形成された第1の入射
端面、21は第2の側面14に形成された第2の入射端面で
ある。Further, a high-efficiency mode harmonic solid-state laser device equipped with a semiconductor laser array composed of a plurality of semiconductor lasers, which are semiconductor lasers as pumping light sources arranged at appropriate intervals in a configuration similar to that shown in FIG. It is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-122180 by Bayer. This block diagram is shown in FIG. In the figure, 1,4,5,13,14 are the above 14th
17 is a semiconductor laser, 18 is a semiconductor laser array composed of a plurality of semiconductor lasers 17 arranged at appropriate intervals, 19 is a fiber lens, and 20 is a second lens. Reference numeral 21 denotes a first incident end surface formed on the side surface 14, and reference numeral 21 denotes a second incident end surface formed on the second side surface 14.
次に動作について説明する。半導体レーザアレー18を構
成する半導体レーザ17からの出力光は一般に紙面に平行
な方向の広がり角に比べて紙面に垂直な方向の広がり角
が広い。そこでファイバレンズ19により紙面に垂直な方
向のみを平行光束としてそのビーム径が固体レーザの横
モードの大きさと調和するようにして固体レーザ媒質1
に入射させる。ここで半導体レーザアレー18からの出力
光の波長を固体レーザ媒質1の吸収帯に一致させておく
と半導体レーザアレー18からの出力光は固体レーザ媒質
1の中で伝搬するに従って指数関数的に吸収され固体レ
ーザの発振波長で利得を有する反転分布を形成する。こ
のときの反転分布はファイバレンズ19を通過した半導体
レーザアレー18からの出力光の空間分布を反映して半導
体レーザアレー18を構成する各半導体レーザ17の発光位
置で大きく、半導体レーザ17それぞれの間の位置で小さ
い。このような反転分布が形成された固体レーザ媒質1
内で、各半導体レーザ17の発光位置とほぼ一致する第1
の側面13の位置と、第1の側面13に対向する第2の側面
14で交互に反射するジグザグな光路をもってレーザ共振
器を形成するのに高反射鏡4,出力結合鏡5を配置する。
ここでは、半導体レーザアレー18からの出力光が入射す
る第18図の側面13は半導体レーザアレー18からの出力光
の波長に対しては無反射とし、固体レーザの発振波長に
対しては高反射となるダイクロイックコーティングを施
してある。第2の側面14には固体レーザの発振波長に対
して高反射コーティングを施し、一部、高反射鏡4,出力
結合鏡5にレーザ光が出力される部分である第1の入射
端面20と第2の入射端面21には固体レーザの発振波長に
対してほぼ無反射となるコーティングを施してある。こ
のようにレーザ共振器を構成することにより、半導体レ
ーザアレー18から射出された光のエネルギーを高効率で
レーザ発振モードに結合できる。したがって、半導体レ
ーザアレー18を構成する半導体レーザの数を増加させ、
ジグザグの反射回数を増加させることにより固体レーザ
の発振出力を増加させることができる。Next, the operation will be described. The output light from the semiconductor laser 17 that constitutes the semiconductor laser array 18 generally has a wider divergence angle in the direction perpendicular to the paper surface than the divergence angle in the direction parallel to the paper surface. Therefore, the solid-state laser medium 1 is formed by the fiber lens 19 so that only the direction perpendicular to the plane of the drawing is made into a parallel light beam, and its beam diameter is matched with the size of the transverse mode of the solid-state laser.
Incident on. If the wavelength of the output light from the semiconductor laser array 18 is made to coincide with the absorption band of the solid-state laser medium 1, the output light from the semiconductor laser array 18 is absorbed exponentially as it propagates in the solid-state laser medium 1. An inversion distribution having a gain at the oscillation wavelength of the laser is formed. The population inversion at this time is large at the light emitting position of each semiconductor laser 17 constituting the semiconductor laser array 18 reflecting the spatial distribution of the output light from the semiconductor laser array 18 that has passed through the fiber lens 19, and the position between the semiconductor lasers 17 is large. And small. Solid-state laser medium 1 in which such population inversion is formed
Within the first, the light emitting positions of the respective semiconductor lasers 17 almost coincide with the first
Position of the side surface 13 of the second side surface facing the first side surface 13
A high-reflecting mirror 4 and an output coupling mirror 5 are arranged to form a laser resonator having a zigzag optical path which is alternately reflected at 14.
Here, the side surface 13 of FIG. 18 on which the output light from the semiconductor laser array 18 is incident is non-reflective with respect to the wavelength of the output light from the semiconductor laser array 18, and is highly reflective with respect to the oscillation wavelength of the solid-state laser. It has a dichroic coating. The second side face 14 is provided with a high-reflection coating for the oscillation wavelength of the solid-state laser, and a part of the high-reflectance mirror 4 and the output coupling mirror 5 is the first incident end face 20 which is a part where the laser light is output. The second incident end face 21 is provided with a coating that is almost non-reflective with respect to the oscillation wavelength of the solid-state laser. By thus configuring the laser resonator, the energy of the light emitted from the semiconductor laser array 18 can be coupled to the laser oscillation mode with high efficiency. Therefore, the number of semiconductor lasers forming the semiconductor laser array 18 is increased,
The oscillation output of the solid-state laser can be increased by increasing the number of zigzag reflections.
以上説明したように第14図に示した側面光励起の従来装
置では半導体レーザアレー2からの出射光に伴う励起エ
ネルギーの多くはレーザ共振器モード7によって占めら
れる領域以外の固体レーザ媒質1の領域内に与えられる
ため、レーザ発振モードの増幅に寄与しない部分が多く
なり、励起効率が低いという問題点があった。As described above, in the conventional device for lateral light pumping shown in FIG. 14, most of the excitation energy accompanying the emitted light from the semiconductor laser array 2 is in the region of the solid laser medium 1 other than the region occupied by the laser resonator mode 7. Since it is given, there are many parts that do not contribute to the amplification of the laser oscillation mode, and there is a problem that the pumping efficiency is low.
また、第16図に示した端面光励起の従来装置では、半導
体レーザを用いる端面光励起の固体レーザは励起領域を
TEM00モード体積にマッチングさせることが可能である
ため高い励起効率が得られるが、しかしながら、その出
力がせいぜい1W程度に限定されていることが多く、ま
た、より高出力の半導体レーザを励起光源として用いて
も所謂端面光励起の固体レーザでは使用できるエネルギ
ーに限度があるため固体レーザの出力が限定され、高出
力を得ることができないという問題点があった。Further, in the conventional device for end-face photoexcitation shown in FIG. 16, a solid-state laser for end-face photoexcitation using a semiconductor laser has an excitation region.
High pumping efficiency can be obtained because it can be matched with TEM 00 mode volume.However, its output is often limited to about 1 W at most, and a semiconductor laser with higher output is used as a pumping light source. Even if it is used, there is a problem that the output of the solid-state laser is limited because the usable energy of the so-called end-face pumped solid-state laser is limited, and high output cannot be obtained.
さらに、第17図もしくは第18図に示した従来装置では以
下のような問題点があった。第1に、高効率な励起を実
現するために半導体レーザアレー18を構成する複数の半
導体レーザの設置位置とレーザ共振器を構成するジグザ
グ光路の反射位置を一致させる必要があり、高反射鏡4,
出力結合鏡5及び半導体レーザアレー18の相互の配置関
係を調整することが難しかった。第2に、固体レーザ媒
質1に施す高反射膜は誘電体多層膜で作成しているが、
多層膜での吸収や散乱、作成精度等により反射率を100
%にすることは困難であり、せいぜい99.5%程度であ
る。したがって、各1回の反射につき0.5%程度の損失
を有し、レーザ発振出力をふやすためジグザグ光路の反
射回数を増加させるとレーザ共振器内部の損失が増加す
るという不具合があった。第3に、ダイオードバー18か
らの出力光が入射する端面に対向する第1の入射端面20
と第2の入射端面21には、高反射鏡4と出力結合鏡5に
レーザ光を出力させるため固体レーザの発振波長に対し
て無反射コーティングを施す必要があり、第2の側面14
の高反射コーティング領域と上記無反射コーティング領
域とを分離して作製しなければならず、作製工程が多く
なるという課題があった。Further, the conventional device shown in FIG. 17 or FIG. 18 has the following problems. First, in order to realize highly efficient pumping, it is necessary to match the installation positions of a plurality of semiconductor lasers forming the semiconductor laser array 18 with the reflection positions of the zigzag optical path forming the laser resonator.
It was difficult to adjust the mutual positional relationship between the output coupling mirror 5 and the semiconductor laser array 18. Secondly, the high reflection film applied to the solid-state laser medium 1 is made of a dielectric multilayer film.
The reflectance is 100 due to the absorption and scattering in the multilayer film and the production accuracy.
It is difficult to adjust the percentage to 99.5% at best. Therefore, each reflection has a loss of about 0.5%, and if the number of reflections in the zigzag optical path is increased to increase the laser oscillation output, the loss inside the laser resonator increases. Third, the first incident end face 20 facing the end face on which the output light from the diode bar 18 is incident.
The second incident end face 21 must be coated with a non-reflective coating with respect to the oscillation wavelength of the solid-state laser in order to output the laser light to the high-reflecting mirror 4 and the output coupling mirror 5.
The high reflection coating region and the non-reflection coating region of 1 have to be separately produced, and there is a problem that the number of production steps increases.
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、側面光励起方式を用いているにもかかわら
ず、大きなエネルギーで固体レーザ媒質を励起でき、レ
ーザ発振モードのモード体積と励起領域とのマッチング
を良くした、高出力かつ高効率な半導体レーザ励起固体
レーザ装置を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and can pump a solid-state laser medium with a large amount of energy even though the lateral optical pumping method is used, and the mode volume and pumping region of the laser oscillation mode can be excited. It is an object of the present invention to obtain a high-power and high-efficiency semiconductor laser pumped solid-state laser device that is well matched with.
第1の発明に係る半導体レーザ励起固体レーザ装置は、
半導体レーザ9からの出射光をレーザ共振器モード7が
形成される方向に合わせるように回折して固体レーザ媒
質22中に入射させる回折格子(透過形回折格子24又は反
射形回折格子38)を備えたものである。A semiconductor laser pumped solid-state laser device according to the first invention is
A diffraction grating (transmission type diffraction grating 24 or reflection type diffraction grating 38) which diffracts the emitted light from the semiconductor laser 9 so as to match the direction in which the laser resonator mode 7 is formed and makes it enter the solid-state laser medium 22 is provided. It is a thing.
第2の発明に係る半導体レーザ励起固体レーザ装置は、
略平行な対向する側面を持ち、かつ上記側面の両側に無
反射コーティングが施された部分24a,24b,24c,24dと上
記側面に近接もしくは接触して設置された反射形回折格
子23a,23b,23c,23dを有する部分とが交互に少なくとも
1個以上配置され、かつ上記無反射コーティングが施さ
れた部分24a,24b,24c,24dに対向して上記反射形回折格
子23a,23b,23c,23dが配置された固体レーザ媒質22のブ
ロック22Bと、上記反射形回折格子23a,23b,23c,23dに対
向して配設された複数の半導体レーザ9で構成されてい
る少なくとも1個以上の半導体レーザアレー2a,2b,2c,2
dと、上記無反射コーティングが施された上記側面と上
記半導体レーザアレー2a,2b,2c,2dとの間に設置された
少なくとも1個以上のロッドレンズ27a,27b,27c,27dと
を備えたものである。A semiconductor laser pumped solid-state laser device according to the second invention is
Portions 24a, 24b, 24c, 24d having substantially parallel opposing side surfaces and having antireflection coating on both sides of the side surface and reflection type diffraction gratings 23a, 23b installed close to or in contact with the side surface. At least one or more portions having 23c, 23d are alternately arranged, and the reflection type diffraction gratings 23a, 23b, 23c, 23d are opposed to the portions 24a, 24b, 24c, 24d provided with the antireflection coating. At least one semiconductor laser array composed of a block 22B of the solid-state laser medium 22 in which is arranged and a plurality of semiconductor lasers 9 arranged to face the reflection type diffraction gratings 23a, 23b, 23c and 23d. 2a, 2b, 2c, 2
d, and at least one rod lens 27a, 27b, 27c, 27d installed between the side surface provided with the antireflection coating and the semiconductor laser array 2a, 2b, 2c, 2d. Is.
第1の発明に係る半導体レーザ励起固体レーザ装置で
は、上記回折格子が固体レーザ媒質22を励起する半導体
レーザ9からの入射光を回折させ、励起光の方向を変化
させる。したがって、固体レーザ媒質2内の励起光の方
向とレーザ共振器モード7が形成される方向とは、概略
同一方向に設定され、レーザ発振モード7のモード体積
と励起領域とのマッチングが良くなる。In the semiconductor laser pumped solid-state laser device according to the first invention, the diffraction grating diffracts the incident light from the semiconductor laser 9 that pumps the solid-state laser medium 22 and changes the direction of the pumped light. Therefore, the direction of the pumping light in the solid-state laser medium 2 and the direction in which the laser resonator mode 7 is formed are set substantially in the same direction, and the matching between the mode volume of the laser oscillation mode 7 and the pumping region is improved.
第2の発明に係る半導体レーザ励起固体レーザ装置で
は、反射形回折格子23a,2b,23c,23dが固体レーザ媒質22
を励起す半導体レーザ9からの入射光を回折させ、励起
光の伝搬方向を変化させる。したがって、固体レーザ媒
質22内の励起光の方向とレーザ共振器モード7が形成さ
れる方向とは概略同一方向に設定され、レーザ発振モー
ド7のモード体積と励起領域とのマッチングが良くな
る。In the semiconductor laser pumped solid-state laser device according to the second invention, the reflection type diffraction gratings 23a, 2b, 23c and 23d are the solid-state laser medium 22.
The incident light from the semiconductor laser 9 that excites the laser light is diffracted to change the propagation direction of the excitation light. Therefore, the direction of the pumping light in the solid-state laser medium 22 and the direction in which the laser resonator mode 7 is formed are set substantially in the same direction, and the matching between the mode volume of the laser oscillation mode 7 and the pumping region is improved.
以下、この発明の実施例を図について説明する。なお、
以下に示す第1の発明に係る実施例の構成の説明図で
は、説明を簡潔にするために固体レーザ媒質の形状が四
角柱で、四角柱の主軸方向がレーザ共振器の光軸方向と
なるようにレーザ共振器が構成されており、励起光源は
四角柱の側面の周囲から上記主軸に略垂直な方向に半導
体レーザの励起光が出射されるように設置されている場
合の例で説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition,
In the following explanatory view of the configuration of the embodiment according to the first invention, the shape of the solid-state laser medium is a quadrangular prism, and the principal axis direction of the quadratic prism is the optical axis direction of the laser resonator for the sake of simplicity. The laser resonator is configured as described above, and the excitation light source will be described as an example in which the excitation light of the semiconductor laser is emitted from the periphery of the side surface of the rectangular prism in a direction substantially perpendicular to the main axis. .
第1図はこの第1の発明の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の第1の実施例の構成図であり、2,4〜7,9は上記第
14図及び第16図に示したものと同一のものであり、22は
固体レーザ媒質、23は固体レーザ媒質22の第1の側面、
24は第1の側面23に形成された透過形回折格子、25は固
体レーザ媒質22の第1の面、26は固体レーザ媒質22の第
2の面、27は第1の側面23に対向する固体レーザ媒質22
の第2の側面、28は半導体レーザアレー2の半導体9の
出射光を固体レーザ媒質22中へ効率良く入射させるよう
に半導体レーザアレー2と回折格子24の間に配置された
ロッドレンズ、29は回折格子24による半導体レーザ9の
出射光の0次回折光、30は1次回折光、31は−1次回折
光である。なお、第1の面25と第2の面26には半導体レ
ーザアレー2からの励起光に対して高反射であるが固体
レーザの発振波長に対しては無反射である誘電体多層膜
のコーティングが形成されている。また、第2の側面27
には半導体レーザアレー2からの励起光に対して高反射
である誘電体多層膜のコーティングが形成されている。
ここでは半導体レーザアレー2は各々の反動体レーザ9
の接合面がレーザ共振器の光軸6にほぼ平行であり、互
いに間隔を置いて配置された複数の別個の半導体レーザ
9で構成されている。FIG. 1 is a block diagram of the first embodiment of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the first invention, in which 2,4 to 7,9 are the above-mentioned
14 is the same as that shown in FIGS. 14 and 16, 22 is a solid-state laser medium, 23 is a first side surface of the solid-state laser medium 22,
24 is a transmissive diffraction grating formed on the first side surface 23, 25 is the first surface of the solid-state laser medium 22, 26 is the second surface of the solid-state laser medium 22, and 27 is opposed to the first side surface 23. Solid-state laser medium 22
Is a rod lens disposed between the semiconductor laser array 2 and the diffraction grating 24 so that the emitted light of the semiconductor 9 of the semiconductor laser array 2 is efficiently incident into the solid-state laser medium 22, and 29 is a diffraction grating. The 0th order diffracted light of the light emitted from the semiconductor laser 9 by 24, 30 is the 1st order diffracted light, and 31 is the -1st order diffracted light. The first surface 25 and the second surface 26 are coated with a dielectric multilayer film which is highly reflective to the pumping light from the semiconductor laser array 2 but non-reflective to the oscillation wavelength of the solid-state laser. Has been formed. Also, the second side surface 27
Is coated with a dielectric multi-layer film that is highly reflective to the excitation light from the semiconductor laser array 2.
Here, the semiconductor laser array 2 includes each reaction body laser 9
The junction surface of is substantially parallel to the optical axis 6 of the laser resonator, and is composed of a plurality of separate semiconductor lasers 9 spaced apart from each other.
次に動作について説明する。Next, the operation will be described.
半導体レーザ9からの出射光は、紙面に垂直な方向に広
がり角度が紙面に平行な方向の広がり角度に比べて大き
いため、紙面に垂直な方向のみ屈折力をもつロッドレン
ズ28を通過させて平行光束にする。ロッドレンズ28を通
過した略平行光束は回折格子24に入射し0次回折光29、
1次回折光30、−1次回折光31、±2次回折光もしくは
それ以上の高次回折光を生じる。なお、0次回折光、±
2次回折光もしくはそれ以上の高次回折光を生じるかど
うかは回折格子24の格子ピッチと励起光源である半導体
レーザアレー2の出射光の波長λと固体レーザ媒質22の
屈折率n及び回折格子24の格子断面形状などによって決
定される。ここでは回折格子24の格子断面形状が矩形で
ある場合の例を示しているが必ずしもこれに限定されな
いのはいうまでもない。さらに、回折格子24と格子断面
形状が矩形であっても格子ピッチと格子深さを適当に選
べば0次回折光を抑制することができる。The emitted light from the semiconductor laser 9 spreads in the direction perpendicular to the paper surface and is larger than the spread angle in the direction parallel to the paper surface. Therefore, the light emitted from the semiconductor laser 9 passes through the rod lens 28 having a refractive power only in the direction perpendicular to the paper surface to be parallel. Make it a luminous flux. The substantially parallel light flux that has passed through the rod lens 28 enters the diffraction grating 24, and the 0th-order diffracted light 29,
First-order diffracted light 30, negative first-order diffracted light 31, ± second-order diffracted light or higher-order diffracted light is generated. In addition, 0th order diffracted light, ±
Whether the second-order diffracted light or higher-order diffracted light is generated is determined by the grating pitch of the diffraction grating 24, the wavelength λ of the emitted light of the semiconductor laser array 2 which is the excitation light source, the refractive index n of the solid-state laser medium 22, and the grating of the diffraction grating 24. It is determined by the cross-sectional shape and the like. Here, an example in which the grating cross-section of the diffraction grating 24 is rectangular is shown, but it goes without saying that it is not necessarily limited to this. Furthermore, even if the diffraction grating 24 and the grating cross-sectional shape are rectangular, the 0th-order diffracted light can be suppressed by appropriately selecting the grating pitch and the grating depth.
0次回折光29は光軸6に略垂直な方向でその強度が指数
関数的に減衰する吸収を受けながら固体レーザ媒質22を
伝搬し第2の側面27で反射し、再びその強度が指数関数
的に減衰する吸収を受けながら固体レーザ媒質22を伝搬
し励起領域を形成する。次に1次回折光30は回折格子24
の法線と次の(1)式で表される零でない角度θの方向
に進行する。ここでは回折格子24の格子ピッチdは角度
θが90゜に近い角度になるよう設定する。The 0th-order diffracted light 29 propagates through the solid-state laser medium 22 while being absorbed in the direction substantially perpendicular to the optical axis 6 while its intensity exponentially attenuates, is reflected by the second side face 27, and its intensity is exponential again. The laser beam propagates through the solid-state laser medium 22 while receiving absorption that attenuates to form an excitation region. Next, the first-order diffracted light 30 is transmitted to the diffraction grating 24.
And a non-zero angle θ represented by the following equation (1). Here, the grating pitch d of the diffraction grating 24 is set so that the angle θ is close to 90 °.
θ=SIN-1λ/nd (1) 上記のように格子ピッチdを設定しておくと、1次回折
光30は光軸6に略平行な方向でその強度が指数関数的に
減衰する吸収を受けながら固体レーザ媒質22を伝搬し第
1の面25で反射し、再びその強度が指数関数的に減衰す
る吸収を受けながら固体レーザ媒質22を伝播し励起領域
を形成する。次に−1次回折光31は回折格子24の法線に
対して1次回折光とほぼ対称となる方向に進行し、光軸
6に略平行な方向でその強度が指数関数的に減衰する吸
収を受けながら固体レーザ媒質22を伝搬し第1の面26で
反射し再びその強度が指数関数的に減衰する吸収を受け
ながら固体レーザ媒質22を伝搬し励起領域を形成する。
同様に半導体レーザアレー2を構成する複数の半導体レ
ーザ9の各々から出射された励起光も回折格子24によっ
て0次回折光、1次回折光、−1次回折光、±2次回折
光もしくはそれ以上の高次回折光を生じ固体レーザ媒質
22を伝搬することにより励起領域を形成する。したがっ
て、励起領域はこれらの回折光の重なり領域として形成
される。なお、ここでは回折格子24を0次回折光を抑制
する条件に設定しておく。θ = SIN −1 λ / nd (1) When the grating pitch d is set as described above, the first-order diffracted light 30 absorbs light whose intensity decreases exponentially in a direction substantially parallel to the optical axis 6. The light propagates through the solid-state laser medium 22 and is reflected by the first surface 25 while being received, and again propagates through the solid-state laser medium 22 to form an excitation region while being absorbed so that its intensity exponentially attenuates again. Next, the -1st-order diffracted light 31 travels in a direction that is substantially symmetrical to the 1st-order diffracted light with respect to the normal line of the diffraction grating 24, and absorbs its intensity exponentially decaying in a direction substantially parallel to the optical axis 6. While being received, it propagates through the solid-state laser medium 22, is reflected by the first surface 26, and again propagates through the solid-state laser medium 22 while receiving absorption whose intensity exponentially attenuates to form an excitation region.
Similarly, the pumping light emitted from each of the plurality of semiconductor lasers 9 forming the semiconductor laser array 2 is also diffracted by the diffraction grating 24 to be the 0th-order diffracted light, the 1st-order diffracted light, the -1st-order diffracted light, the ± 2nd-order diffracted light or higher-order diffracted light. Producing solid laser medium
Propagation of 22 forms an excitation region. Therefore, the excitation region is formed as an overlapping region of these diffracted lights. In addition, here, the diffraction grating 24 is set to a condition for suppressing the 0th-order diffracted light.
以上のように、1次回折光30もしくは−1次回折光31は
光軸6に略平行な方向に進行するので吸収長も長くと
れ、また、レーザ共振器モード7の固体レーザ媒質22に
おけるモード体積と一致させることができるので励起効
率を高くすることができる効果がある。As described above, since the first-order diffracted light 30 or the -1st-order diffracted light 31 travels in a direction substantially parallel to the optical axis 6, the absorption length can be long, and the mode volume in the solid laser medium 22 in the laser resonator mode 7 can be Since they can be matched, there is an effect that the excitation efficiency can be increased.
第2図は上記回折格子24における0次回折光29,1次回折
光30,−1次回折光31の関係、及び上記固体レーザ媒質
レーザ媒質22における励起領域8とレーザ共振器モード
7との関係を説明するための第1図の部分拡大図であ
り、第2図(a)は固体レーザ媒質22の一部分、第2図
(b)は第2図(a)の位置A−Aにおける断面図であ
る。第2図(b)の励起領域8とレーザ共振器モード7
との重なりからわかるように、回折格子24を用いた励起
領域8の形成手段は、励起光のポンプ体積をレーザ共振
器のモード体積に良く一致できる効果がある。ここでレ
ーザ共振器のモード体積は高反射鏡4と出力結合鏡5の
設置位置及び形状によって決定される。レーザ共振器モ
ード7の、TEM00モードは単峰でサイドローブがないの
で極めて有用であり望ましい。この回折格子24を用いた
励起領域の形成手段では、多数の半導体レーザを固体レ
ーザ媒質22の回折格子24が形成された側面に沿って配置
することができるので、励起される固体レーザ媒質22の
レーザ利得部分が大幅に増加させることができ、また、
励起領域8をレーザ共振器の所要のモード体積にマッチ
ングさせることによって高い励起効率を得ることができ
る。したがって、効率と利得の高い半導体レーザ励起固
体レーザ装置が得られる。FIG. 2 illustrates the relationship between the 0th-order diffracted light 29, the 1st-order diffracted light 30, and the -1st-order diffracted light 31 in the diffraction grating 24, and the relationship between the pumping region 8 and the laser resonator mode 7 in the solid-state laser medium laser medium 22. FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1 for doing so, FIG. 2 (a) is a part of the solid-state laser medium 22, and FIG. 2 (b) is a sectional view taken along the line AA in FIG. 2 (a). . Excitation region 8 and laser resonator mode 7 in FIG. 2 (b)
As can be seen from the overlap with, the means for forming the pumping region 8 using the diffraction grating 24 has the effect of making the pumping volume of the pumping light well match the mode volume of the laser resonator. Here, the mode volume of the laser resonator is determined by the installation positions and shapes of the high reflection mirror 4 and the output coupling mirror 5. The laser cavity mode 7, TEM 00 mode, is extremely useful and desirable because it is unimodal and has no side lobes. In the excitation region forming means using this diffraction grating 24, since a large number of semiconductor lasers can be arranged along the side surface of the solid-state laser medium 22 on which the diffraction grating 24 is formed, the excitation of the solid-state laser medium 22 The laser gain part can be greatly increased, and also
A high pumping efficiency can be obtained by matching the pumping region 8 to the required mode volume of the laser cavity. Therefore, a semiconductor laser pumped solid-state laser device having high efficiency and gain can be obtained.
第3図はこの第1の発明の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の第2の実施例の構成図であり、第2図と同様の半
導体レーザ励起固体レーザ装置の部分拡大図である。こ
の実施例では、回折格子24を固体レーザ媒質22の面に形
成せず、透過形回折格子32を固体レーザ媒質22の第1の
側面23に近接もしくは第1の側面23に接触させて配設し
たものである。ここで透過形回折格子32と固体レーザ媒
質22の間は屈折率の整合をとってある。FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the first invention, and is a partially enlarged view of the semiconductor laser pumped solid-state laser device similar to FIG. In this embodiment, the diffraction grating 24 is not formed on the surface of the solid-state laser medium 22, but the transmission-type diffraction grating 32 is arranged close to or in contact with the first side surface 23 of the solid-state laser medium 22. It was done. Here, the transmission type diffraction grating 32 and the solid-state laser medium 22 are matched in refractive index.
第4図はこの第1の発明の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の第3の実施例の構成図であり、第2図と同様の半
導体レーサ励起固体レーザ装置の部分拡大図である。こ
の実施例では、固体レーザ媒質22の面に直接形成された
回折格子24と断面が円形のロッドレンズ28の代わりに、
断面が半月形でその平面部に透過形回折格子が形成され
ているロッドレンズ33を固体レーザ媒質22の第1の側面
23に近接もしくは第1の側面23に接触させて配設したも
のである。断面が半月形のロッドレンズ33は上記断面が
円形のロッドレンズ28と同様に紙面に垂直な方向のみ屈
折力をもち、半導体レーザ9からの出射光を平行光束に
する。なお、透過形回折格子が形成されているロッドレ
ンズ33と固体レーザ媒質22の間は屈折率の整合をとって
ある。FIG. 4 is a constitutional view of a third embodiment of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the first invention, and is a partially enlarged view of the semiconductor laser pumped solid-state laser device similar to FIG. In this embodiment, instead of the diffraction grating 24 formed directly on the surface of the solid-state laser medium 22 and the rod lens 28 having a circular cross section,
A rod lens 33 having a half-moon-shaped cross section and a transmission type diffraction grating formed on the flat surface is formed on the first side surface of the solid-state laser medium 22.
It is arranged close to 23 or in contact with the first side surface 23. Like the rod lens 28 having a circular cross section, the rod lens 33 having a semi-lunar cross section has a refracting power only in a direction perpendicular to the paper surface, and makes the light emitted from the semiconductor laser 9 a parallel light flux. The refractive index of the rod lens 33 on which the transmission diffraction grating is formed and the solid-state laser medium 22 are matched.
ここで、上記の第2及び第3の実施例においても回折格
子が第1の実施例と同様の作用をし、上記同様の効果が
得られる。Here, also in the above-mentioned second and third embodiments, the diffraction grating operates in the same manner as in the first embodiment, and the same effect as above can be obtained.
第5図はこの第1の発明の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の第4の実施例の構成図である。この実施例は、第
1図に示した第1の実施例において、固体レーザ媒質22
の第2の側面27にも回折格子34を形成し、第1の側面23
側と同様に円形のロッドレンズ35及び半導体レーザアレ
ー36を設けたものであり、周囲からより多くの励起光を
固体レーザ媒質22に注入するため一構成例を示すもので
ある。なお、その他の構成は第1の実施例と同一であ
り、37は回折格子24又は回折格子34の±1次回折光を示
す。FIG. 5 is a block diagram of a fourth embodiment of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the first invention. This embodiment is similar to the first embodiment shown in FIG.
The diffraction grating 34 is also formed on the second side face 27 of the
A circular rod lens 35 and a semiconductor laser array 36 are provided similarly to the side, and one configuration example is shown for injecting more excitation light into the solid-state laser medium 22 from the surroundings. The rest of the configuration is the same as that of the first embodiment, and 37 indicates the ± first-order diffracted light of the diffraction grating 24 or the diffraction grating 34.
また、上記第5図では固体レーザ媒質22の第1の側面23
と第2の側面27に回折格子24,34を形成する場合を示し
たが、さらに残る2側面に回折格子を形成して励起光を
注入する構成としても良い。Further, in FIG. 5 above, the first side surface 23 of the solid-state laser medium 22 is
Although the case where the diffraction gratings 24 and 34 are formed on the second side surface 27 is shown, the diffraction grating may be formed on the remaining two side surfaces to inject the excitation light.
なお、上記第5図に示した第4の実施例における回折格
子の形成において、上記第2及び第3の実施例の構成を
適用できることはいうまでもない。Needless to say, the structures of the second and third embodiments can be applied to the formation of the diffraction grating in the fourth embodiment shown in FIG.
以上の実施例では透過形回折格子を用いた半導体レーザ
励起固体レーザ装置の構成を示したが、次に反射形回折
格子を用いた半導体レーザ励起固体レーザ装置の実施例
の構成を示す。In the above embodiments, the structure of the semiconductor laser pumped solid-state laser device using the transmission type diffraction grating was shown. Next, the structure of the embodiment of the semiconductor laser pumped solid-state laser device using the reflection type diffraction grating is shown.
第6図は反射形回折格子を用いた第1の実施例の構成図
であり、上記第1図に示した第1の実施例に対応するも
のである。図において、38は固体レーザ媒質22の第1の
側面23に形成された反射形回折格子であり、半導体レー
ザアレー2からの励起光に対して高反射である誘電体多
層膜又は金属膜のコーティングが施されている。ロッド
レンズ28と半導体レーザアレー2は第2の側面27側に設
けられており、半導体レーザ9からの出射光はロッドレ
ンズ28で紙面に垂直な方向が平行光束に変換されて固体
レーザ媒質22に入射し、反射形回折格子38で回折された
励起領域8を形成する。なお、反射形回折格子38の格子
深さや格子ピッチは上記透過形回折格子の場合同様に0
次回折光を抑制する条件に設定しておく。FIG. 6 is a block diagram of the first embodiment using a reflection type diffraction grating, and corresponds to the first embodiment shown in FIG. In the figure, reference numeral 38 denotes a reflection type diffraction grating formed on the first side surface 23 of the solid-state laser medium 22, and a coating of a dielectric multilayer film or a metal film, which is highly reflective to the excitation light from the semiconductor laser array 2, is formed. It has been subjected. The rod lens 28 and the semiconductor laser array 2 are provided on the side of the second side surface 27, and the light emitted from the semiconductor laser 9 is converted into a parallel light beam in the direction perpendicular to the paper surface by the rod lens 28 and is incident on the solid-state laser medium 22. Then, the excitation region 8 diffracted by the reflection type diffraction grating 38 is formed. The grating depth and grating pitch of the reflection type diffraction grating 38 are 0 as in the case of the transmission type diffraction grating.
The condition is set to suppress the second-order diffracted light.
第7図は上記反射形回折格子38における0次回折光29,1
次回折光30,−1次回折光31の関係、及び上記固体レー
ザ媒質22における励起領域8とレーザ共振器モード7と
の関係を説明するための第6図の部分拡大図であり、第
7図(a)は固体レーザ媒質22の一部分、第7図(b)
は第7図(a)の位置A−Aにおける断面図である。第
7図(b)の励起領域8とレーザ共振器モード7との重
なりからわかるように、反射形回折格子38を用いた励起
領域8の形成手段は、励起光のポンプ体積をレーザ共振
器のモード体積に良く一致でき、上記透過形回折格子の
場合と同様に効率と利得の高い半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置が得られる効果がある。さらに、反射形回折格
子38では透過形回折格子の半分の格子溝の深さで同等の
回折作用が得られるので、回折格子の製作が容易にでき
る効果がある。FIG. 7 shows the 0th order diffracted light 29,1 in the reflection type diffraction grating 38.
FIG. 7 is a partially enlarged view of FIG. 6 for explaining the relationship between the 30th-order diffracted light 30 and the −1st-order diffracted light 31 and the relationship between the pumping region 8 and the laser resonator mode 7 in the solid-state laser medium 22, and FIG. a) is a part of the solid-state laser medium 22, FIG. 7 (b)
FIG. 7 is a sectional view taken along the line AA in FIG. As can be seen from the overlap between the pumping region 8 and the laser resonator mode 7 in FIG. 7 (b), the means for forming the pumping region 8 using the reflection type diffraction grating 38 is the pump volume of the pumping light of the laser resonator. There is an effect that a semiconductor laser pumped solid-state laser device that can match the mode volume well and has high efficiency and high gain can be obtained as in the case of the transmission type diffraction grating. Further, since the reflection type diffraction grating 38 can obtain the same diffraction action with the depth of the grating groove which is half that of the transmission type diffraction grating, there is an effect that the diffraction grating can be easily manufactured.
第8図は反射形回折格子を用いた第2の実施例の構成図
であり、上記第3図に示した第2の実施例に対応するも
のである。第7図と同様の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の部分拡大図である。この実施例では、反射形回折
格子38を固体レーザ媒質22の面に形成せず、固体レーザ
媒質22の第1の側面23に近接もしくは第1の側面23に接
触させて配設したものである。ここで、反射形回折格子
38と固体レーザ媒質22の間は屈折率の整合をとってあ
る。上記第2の実施例においても反射形回折格子38が第
1の実施例と同様の作用をし、上記同様の効果が得られ
る。FIG. 8 is a configuration diagram of a second embodiment using a reflection type diffraction grating, and corresponds to the second embodiment shown in FIG. FIG. 8 is a partially enlarged view of a semiconductor laser pumped solid-state laser device similar to FIG. 7. In this embodiment, the reflection type diffraction grating 38 is not formed on the surface of the solid-state laser medium 22, but is arranged close to or in contact with the first side surface 23 of the solid-state laser medium 22. . Where the reflective grating
The refractive index of the solid-state laser medium 22 and that of the solid-state laser medium 22 are matched. Also in the second embodiment, the reflection type diffraction grating 38 operates in the same manner as in the first embodiment, and the same effect as described above can be obtained.
以上の効果に付加するに、回折格子により半導体レーザ
からの出射光を固体レーザ媒質内のレーザ共振器モード
が形成される方向に合わせるように回折して上記固体レ
ーザ媒質中に入射させる手段によれば、各部の設定精度
をゆるくできる効果がある。In addition to the above effects, the diffraction grating diffracts the light emitted from the semiconductor laser so as to match the direction in which the laser resonator mode in the solid laser medium is formed, and makes the solid laser medium enter the solid laser medium. This has the effect of loosening the setting accuracy of each part.
なお、以上の説明においては固体レーザ媒質の形状が四
角柱で、四角柱の主軸方向がレーザ共振器の光軸方向と
なるようにレーザ共振器が構成されており、励起光源は
四角柱の側面の周囲から上記主軸に略垂直な方向に半導
体レーザの励起光が出射されるように設置されている場
合の例を示したが、この発明はこれに限るものではな
く、上記説明から明らかなように回折格子を用いること
により半導体レーザからの出射光を固体レーザ媒質内の
レーザ共振器モードが形成される方向に合わせるように
回折して上記固体レーザ媒質中に入射させ、励起光のポ
ンプ体積とレーザ共振器のモード体積との一致を図る構
成であればよいことはいうまでもない。In the above description, the shape of the solid-state laser medium is a quadrangular prism, the laser resonator is configured such that the principal axis direction of the quadrangular prism is the optical axis direction of the laser resonator, and the pumping light source is the side surface of the quadrangular prism. Although an example is shown in which the semiconductor laser is installed so as to be emitted from the periphery of the semiconductor laser in a direction substantially perpendicular to the main axis, the present invention is not limited to this, and as will be apparent from the above description. By using a diffraction grating for, the light emitted from the semiconductor laser is diffracted so as to be aligned with the direction in which the laser resonator mode is formed in the solid-state laser medium, and is incident on the solid-state laser medium. It goes without saying that any structure may be adopted as long as it matches the mode volume of the laser resonator.
また、この発明の固体レーザは広い範囲に及び固体レー
ザ材料例えばNd:YAG.Nd:GIassもしくはNd:YLFを用いる
ことができる。Further, the solid-state laser of the present invention can use a wide range of solid-state laser materials such as Nd: YAG.Nd: GIass or Nd: YLF.
さらに、この発明の固体レーザはレーザ共振器の最低次
モードであるTEM00モードのモード体積に励起領域をマ
ッチングでき、また小型にすることができるので周波数
逓倍の動作を行うのに適している。この実施例を第9図
に示す。図において、39はレーザ共振器内に挿入された
周波数逓倍器であり、基本数の1/2倍の波長のレーザ光
を発生し得る。Further, the solid-state laser of the present invention can match the pumping region with the mode volume of the TEM 00 mode, which is the lowest mode of the laser resonator, and can be downsized, which is suitable for frequency-doubling operation. This embodiment is shown in FIG. In the figure, reference numeral 39 denotes a frequency multiplier inserted in the laser resonator, which can generate a laser beam having a wavelength half the fundamental number.
また、この発明の固体レーザでは、第10図のようにレー
ザ共振器内にQ−スイッチ40を挿入すればパルス光を発
生させることができる。Further, in the solid-state laser of the present invention, pulsed light can be generated by inserting the Q-switch 40 in the laser resonator as shown in FIG.
次に第2の発明に係る実施例について説明する。なお、
以下に示す実施例の構成の説明図では、説明を簡単にす
るために固体レーザ媒質の形状が四角柱で、四角柱の主
軸方向がレーザ共振器の光軸方向となるようにレーザ共
振器が構成されており、励起光源は四角柱の側面の周囲
から上記主軸に略垂直な方向に半導体レーザの励起光が
射出されるように設置され、反射形回折格子、無反射コ
ーティング部分および半導体レーザアレーがそれぞれ4
つある場合の例で説明する。これらの数は4に限られな
いことは言うまでもない。Next, an embodiment according to the second invention will be described. In addition,
In the explanatory view of the configuration of the embodiment shown below, the shape of the solid-state laser medium is a quadrangular prism in order to simplify the description, and the laser resonator is arranged so that the principal axis direction of the quadrangular prism is the optical axis direction of the laser resonator. The pumping light source is installed so that the pumping light of the semiconductor laser is emitted from the periphery of the side surface of the rectangular prism in a direction substantially perpendicular to the main axis, and the reflection type diffraction grating, the antireflection coating part and the semiconductor laser array are arranged. 4 each
An example of the case where there are two will be described. It goes without saying that these numbers are not limited to four.
第11図はこの第2の発明に係る半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置の第1の実施例の構成図である。第11図におい
て、2a,2b,2c,2dは反射形回折格子23a,23b,23c,23dに対
向して配設された複数の半導体レーザ9で構成されてい
る半導体レーザアレーである。22Bは略平行な対向する
側面を持ち、かつ上記側面の両側に無反射コーティング
された部分24a,24b,24c,24dと上記側面に近接もしくは
接触して設置された反射形回折格子23a,23b,23c,23dを
有する部分とが交互に少なくとも1個以上配置され、か
つ上記無反射コーティングが施された部分24a,24b,24
c,,24dに対向反射形回折格子23a,23b,23c,23dが配置さ
れた固体レーザ媒質22のブロックである。27a,27b,27c,
27dは無反射コーティングが施された上記側面と半導体
レーザアレー2a,2b,2c,2dとの間に設置されたロッドレ
ンズである。28Lは0次回折光、29Lは1次回折光、30L
は−1次回折光、31は共振器内光学素子である。上記反
射形回折格子23a,23b,23c,23dは固体レーザ媒質22のブ
ロック22Bの表面に近接もしくは接触して配置されてお
りかつ上記無反射コーティングを施した部分24a,24b,24
c,24dに対向して配置されている。また、第1の面25と
第2の面26には上記半導体レーザアレー2からの励起光
に対して高反射であるが固体レーザの発振波長に対して
は略無反射である誘電体多層膜のコーティングが形成さ
れている。上記無反射コーティングを施した部分24a,24
b,24c,24dに対向して配置された上記半導体レーザアレ
ー2a,2b,2c,2dは励起光源を構成する。この半導体レー
ザアレー2a,2b,2c,2dはその長さ方向に沿って接合面が
ほぼ平行であり互いに間隔を置いて配置された複数の別
個の半導体レーザ9で構成されている。以下では上記半
導体レーザアレー2aと対を成す部分について説明する。
他の部分についても同様である。上記半導体レーザアレ
ー2aを構成している半導体レーザ9のうちの1つからの
出射光は紙面に垂直な方向の広がり角度が紙面に平行な
方向の広がり角度に比べて大きいため、紙面に垂直な方
向のみ屈折力をもつ上記ロッドレンズ27aを通過させて
平行光束にする。上記ロッドレンズ27aを通過した略平
行光束は上記反射形回折格子23aに入射し0次回折光28
L、1次回折光29L、−1次回折光30L、±2次回折光も
しくはそれ以上の高次回折光を生じる。0次回折光、±
2次回折光もしくはそれ以上の高回折光を生じるかどう
かは上記反射形回折格子23aの格子ピッチと上記励起光
源である半導体レーザアレー2aの出射光の波長λと固体
レーザ媒質22のブロック22Bの屈折率nおよび反射形回
折格子23aの格子断面形状などによって決定される。こ
こでは上記反射形回折格子23aの格子断面形状が矩形で
ある場合の例を記載しているが必ずしもこれに限定され
ないのはいうまでもない。上記反射形回折格子23aの格
子断面形状が矩形であっても格子ピッチと格子深さを適
当に選べば0次回折光を抑制することができる。上記0
次回折光28Lは光軸6に略垂直な方向でその強度が指数
関数的に減衰する吸収を受けながら固体レーザ媒質22の
ブロック22Bを伝搬し励起領域を形成する。つぎに1次
回折光29Lは上記反射形回折格子23aの垂線と前記第1式
で表される零でない角度θの方向に進行する。上記反射
形回折格子23aの格子ピッチdは上記角度θが出来るだ
け90゜に近い角度になるように設定される。FIG. 11 is a configuration diagram of a first embodiment of a semiconductor laser pumped solid-state laser device according to the second invention. In FIG. 11, reference numerals 2a, 2b, 2c and 2d denote semiconductor laser arrays composed of a plurality of semiconductor lasers 9 arranged to face the reflection type diffraction gratings 23a, 23b, 23c and 23d. 22B has substantially parallel opposing side surfaces, and the reflection type diffraction gratings 23a, 23b, which are installed in proximity to or in contact with the side surfaces and the portions 24a, 24b, 24c, 24d which are antireflection coated on both sides of the side surface. At least one or more portions having 23c, 23d are alternately arranged, and the portions 24a, 24b, 24 to which the above antireflection coating is applied
This is a block of the solid-state laser medium 22 in which opposed reflection type diffraction gratings 23a, 23b, 23c and 23d are arranged at c and 24d. 27a, 27b, 27c,
Reference numeral 27d denotes a rod lens installed between the above-mentioned side surface provided with the antireflection coating and the semiconductor laser arrays 2a, 2b, 2c and 2d. 28L is the 0th order diffracted light, 29L is the 1st order diffracted light, 30L
Is the −1st order diffracted light, and 31 is an intracavity optical element. The reflection type diffraction gratings 23a, 23b, 23c, 23d are arranged close to or in contact with the surface of the block 22B of the solid-state laser medium 22 and the portions 24a, 24b, 24 provided with the antireflection coating.
It is arranged opposite to c and 24d. The first surface 25 and the second surface 26 are made of a dielectric multilayer film which is highly reflective to the pumping light from the semiconductor laser array 2 but is substantially non-reflective to the oscillation wavelength of the solid-state laser. The coating is formed. Part 24a, 24 with anti-reflection coating
The semiconductor laser arrays 2a, 2b, 2c, 2d arranged so as to face b, 24c, 24d constitute an excitation light source. This semiconductor laser array 2a, 2b, 2c, 2d is composed of a plurality of separate semiconductor lasers 9 whose bonding surfaces are substantially parallel to each other along the length direction thereof and which are arranged at intervals. Hereinafter, a portion forming a pair with the semiconductor laser array 2a will be described.
The same applies to the other parts. Light emitted from one of the semiconductor lasers 9 constituting the semiconductor laser array 2a has a divergence angle in a direction perpendicular to the paper surface larger than a divergence angle in a direction parallel to the paper surface. Only the rod lens 27a having a refracting power is passed to form a parallel light beam. The substantially parallel light flux passing through the rod lens 27a is incident on the reflection type diffraction grating 23a and the 0th order diffracted light 28
L, 1st-order diffracted light 29L, -1st-order diffracted light 30L, ± 2nd-order diffracted light or higher-order diffracted light higher than that is generated. 0th order diffracted light, ±
Whether the second-order diffracted light or higher diffracted light is generated depends on the grating pitch of the reflection type diffraction grating 23a, the wavelength λ of the emitted light of the semiconductor laser array 2a which is the excitation light source, and the refractive index of the block 22B of the solid laser medium 22. n and the grating cross-sectional shape of the reflection type diffraction grating 23a. Here, an example in which the grating cross-sectional shape of the reflection type diffraction grating 23a is rectangular is described, but it goes without saying that it is not necessarily limited to this. Even if the reflection grating 23a has a rectangular cross section, the 0th order diffracted light can be suppressed by appropriately selecting the grating pitch and the grating depth. 0 above
The secondary diffracted light 28L propagates through the block 22B of the solid-state laser medium 22 and forms an excitation region while being absorbed in the direction substantially perpendicular to the optical axis 6 with its intensity being exponentially attenuated. Next, the first-order diffracted light 29L travels in the direction of the non-zero angle θ expressed by the first equation with the perpendicular of the reflection type diffraction grating 23a. The grating pitch d of the reflection type diffraction grating 23a is set so that the angle θ is as close to 90 ° as possible.
上記1次回折光29Lは光軸6に略平行な方向でその強度
が指数関数的に減衰する吸収を受けながら固体レーザ媒
質22のブロック22Bを伝搬し上記第2の面26で反射し再
びその強度が指数関数的に減衰する吸収を受けながら固
体レーザ媒質2のブロック22Bを伝搬し励起領域を形成
する。次に−1次回折光30Lは上記反射形回折格子23aの
垂線に対して1次回折光ほぼ対称になる方向に進行し、
光軸6に略平行な方向でその強度が指数関数的に減衰す
る吸収を受けながら固体レーザ媒質22のブロック22Bを
伝搬し上記反射形回折格子23bで回折し再びその強度が
指数関数的に減衰する吸収を受けながら固体レーザ媒質
22のブロック22Bを伝搬し励起領域を形成する。The first-order diffracted light 29L propagates through the block 22B of the solid-state laser medium 22 while being absorbed in the direction substantially parallel to the optical axis 6 such that its intensity exponentially attenuates, is reflected by the second surface 26, and is reflected again. Propagates through the block 22B of the solid-state laser medium 2 while receiving absorption that exponentially attenuates to form an excitation region. Next, the -1st-order diffracted light 30L travels in a direction in which the 1st-order diffracted light is almost symmetrical with respect to the perpendicular of the reflection type diffraction grating 23a,
The light propagates through the block 22B of the solid-state laser medium 22 and is diffracted by the reflection type diffraction grating 23b while being absorbed in the direction substantially parallel to the optical axis 6 so that the intensity exponentially attenuates again. Absorbing solid laser medium
Propagate through the block 22B of 22 to form an excitation region.
同様に上記半導体レーザアレー2aを構成する複数の別個
の半導体レーザ9の他の1つから出射された励起光も上
記反射形回折格子23aによって0次回折光、1次回折
光、−1次回折光、±2次回折光もしくはそれ以上の高
次回折光を生じ固体レーザ媒質22のブロック22Bを伝搬
することにより励起領域を形成する。励起領域はこれら
回折光の重なり領域として形成される。上記1次回折光
29Lもしくは−1次回折光30Lは光軸6に略平行な方向に
進行するので吸収長も長くとれ、またレーザ共振器モー
ド7の上記固体レーザ媒質22のブロック22Bにおけるモ
ード体積と略一致させることができるので励起効率を高
くすることができる効果がある。Similarly, the pumping light emitted from another one of the plurality of separate semiconductor lasers 9 constituting the semiconductor laser array 2a is also 0-order diffracted light, 1st-order diffracted light, -1st-order diffracted light, ± 2 by the reflection type diffraction grating 23a. An excitation region is formed by generating second-order diffracted light or higher-order diffracted light and propagating through the block 22B of the solid-state laser medium 22. The excitation region is formed as an overlapping region of these diffracted lights. First-order diffracted light
The 29L or -1st-order diffracted light 30L travels in a direction substantially parallel to the optical axis 6, so that the absorption length can be long, and the mode volume in the block 22B of the solid-state laser medium 22 in the laser resonator mode 7 can be made to substantially match. Therefore, there is an effect that the excitation efficiency can be increased.
第12図は、上記反射形回折格子23における0次回折光28
L、1次回折光29L、−1次回折光30Lの関係をより明ら
かにするための図と、上記固体レーザ媒質22のブロック
22Bにおける励起領域8とレーザ共振器モード7との関
係を示している。この反射形回折格子23を用いた励起領
域の形成手段の大きな利点は、励起光のポンプ体積とレ
ーザ共振器のモード体積に良く一致できる点にある。レ
ーザ共振器のモード体積は高反射鏡4と出力結合鏡5の
設置位置および形状によって決定される。レーザ共振器
モードの内、TEM00モードは単峰でサイドロープがない
ので極めて有用であり望ましい。この反射形回折格子23
を用いた励起領域の形成手段では、多数の半導体レーザ
を上記固体レーザ媒質22のブロック22Bの反射形回折格
子23が形成された側面に沿って配置することができるの
で、励起される固体レーザ媒質22のブロック22Bのレー
ザ利得部分を大幅に増加させることができまた励起領域
をレーザ共振器の所用のモード体積にマッチングさせる
ことによって高い励起効率を得ることができる。したが
って、効率と利得の高い構造が得られる。FIG. 12 shows the 0th order diffracted light 28 in the reflection type diffraction grating 23.
A diagram for clarifying the relationship between L, first-order diffracted light 29L, and -1st-order diffracted light 30L, and a block of the solid-state laser medium 22.
22 shows the relationship between the pumping region 8 and the laser resonator mode 7 at 22B. A great advantage of the pumping region forming means using the reflection type diffraction grating 23 is that the pumping volume of the pumping light and the mode volume of the laser resonator can be well matched. The mode volume of the laser resonator is determined by the installation positions and shapes of the high reflection mirror 4 and the output coupling mirror 5. Among the laser cavity modes, the TEM 00 mode is extremely useful and desirable because it has a single peak and no side rope. This reflective diffraction grating 23
In the means for forming the pumping region using, a large number of semiconductor lasers can be arranged along the side surface of the block 22B of the solid-state laser medium 22 on which the reflection type diffraction grating 23 is formed. The laser gain portion of block 22B of 22 can be significantly increased and high pumping efficiency can be obtained by matching the pumping region to the desired mode volume of the laser cavity. Therefore, a structure having high efficiency and high gain can be obtained.
第13図はこの第2の発明に関わる第2の実施例の構成を
示すものであって、上記固体レーザ媒質22のブロック22
Bとロッドレンズ27a,27b,27c,27dの間に波長板32a,32b,
32c,32dを配置したものである。たとえば上記固体レー
ザ媒質22のブロック22BがNd:YLFのように一軸性の結晶
で構成されている場合、上記半導体レーザアレー2a,2b,
2c,2dからの射出光の偏光方向により吸収関係が異なる
ため、吸収係数がより大きくなる方向に上記半導体レー
ザアレー2a,2b,2c,2dからの出射光の偏光方向を合わせ
るようにするため波長板32a,32b,32c,32dを配設したも
のである。FIG. 13 shows the configuration of the second embodiment relating to the second invention, and is a block 22 of the solid-state laser medium 22.
Wave plates 32a, 32b, between B and rod lenses 27a, 27b, 27c, 27d
32c and 32d are arranged. For example, when the block 22B of the solid-state laser medium 22 is composed of a uniaxial crystal like Nd: YLF, the semiconductor laser array 2a, 2b,
Since the absorption relationship differs depending on the polarization direction of the emitted light from 2c, 2d, the wavelength plate for adjusting the polarization direction of the emitted light from the semiconductor laser array 2a, 2b, 2c, 2d in the direction in which the absorption coefficient becomes larger. 32a, 32b, 32c, 32d are arranged.
本発明の固体レーザはレーザ共振器の最低次モードであ
るTEM00モードのモード体積に励起領域をマッチングで
き、また小型にすることができるので周波数逓倍の動作
を行うのに適している。レーザ共振器内に周波数逓倍器
を挿入し基本波の1/2倍の波長のレーザ光を発生し得
る。この逓倍器としては第11図の共振器内光学素子41で
表わされている。The solid-state laser of the present invention can match the pumping region with the mode volume of the TEM 00 mode, which is the lowest mode of the laser resonator, and can be made compact, so that it is suitable for frequency multiplication operation. A frequency multiplier can be inserted in the laser resonator to generate laser light having a wavelength half the fundamental wave. This multiplier is represented by the intracavity optical element 41 shown in FIG.
また、パルス光を発生させるためには第11図の共振器内
光学素子41としてQ−スイッチを用いれば良い。Further, in order to generate pulsed light, a Q-switch may be used as the intracavity optical element 41 of FIG.
以上のように第1の発明によれば、半導体レーザからの
出射光をレーザ共振器モードが形成される方向に合わせ
るように回折して固体レーザ媒質中に入射させる回折格
子を設けて構成したので、回折格子を用いることによる
励起領域が形成され、これにより多数の半導体レーザを
固体レーザ媒質の周囲に配置することが可能となり、励
起される固体レーザ媒質のレーザ利得部分を大幅に増加
させることができ、また、固体レーザ媒質内の励起光の
方向とレーザ共振器モードが形成される方向とを概略同
一方向に設定でき、励起領域をレーザ共振器の所要のモ
ード体積にマッチングさせることによって高い励起効率
を得ることができる。したがって、効率と利得の高い半
導体レーザ励起固体レーザ装置を提供できるという効果
が得られる。As described above, according to the first aspect of the invention, the diffraction grating which diffracts the emitted light from the semiconductor laser so as to match the direction in which the laser resonator mode is formed and makes it enter the solid-state laser medium is provided. , A pumping region is formed by using a diffraction grating, which makes it possible to arrange a large number of semiconductor lasers around the solid-state laser medium and to significantly increase the laser gain portion of the pumped solid-state laser medium. In addition, the direction of the pumping light in the solid-state laser medium and the direction in which the laser resonator mode is formed can be set to be approximately the same direction, and high pumping can be achieved by matching the pumping region with the required mode volume of the laser resonator. You can get efficiency. Therefore, it is possible to obtain the effect that a semiconductor laser pumped solid-state laser device having high efficiency and high gain can be provided.
また、第2の発明によれば、略平行な対向する側面を持
ち、かつ上記側面の両側に無反射コーティングが施され
た部分と上記側面に近接もしくは接触して設置された反
射形回折格子を有する部分とが交互に少なくとも1個以
上配設され、かつ上記無反射コーティングが施された部
分に対向して上記反射形回折格子が配置された固体レー
ザ媒質のブロックと、上記反射形改正格子に対向して配
設された複数の半導体レーザで構成されている少なくと
も1個以上の半導体レーザアレーと、上記無反射コーテ
ィングが施された上記側面と上記半導体レーザアレーと
の間に設置された少なくとも1個以上のロッドレンズと
を設けて構成したので、固体レーザ媒質のブロックの略
平行な一対の側面に近接して設置された反射形回折格子
を用いることによる励起領域が形成され、これにより多
数の半導体レーザを、固体レーザ媒質のブロックの回折
格子が形成された側面に沿って配置することが可能とな
り、励起される固体レーザ媒質のブロックのレーザ利得
部分を大幅に増加させることができ、また、励起領域を
レーザ共振器の所用のモード体積にマッチングさせるこ
とによって高い励起効率を得ることができる。したがっ
て、効率と利得が更に高い構造が得られるとともに装置
が安価にでき、また、レーザ光出力の設定を幅広く精度
良く行なえる半導体レーザ励起固体レーザ装置を提供で
きるという効果が得られる。According to the second aspect of the present invention, there is provided a reflection type diffraction grating, which has substantially parallel opposing side surfaces and which is provided on both sides of the side surface with anti-reflection coating and close to or in contact with the side surface. A solid laser medium block in which at least one portion having the reflection grating is disposed alternately, and the reflection type diffraction grating is arranged so as to face the portion provided with the antireflection coating; At least one or more semiconductor laser array composed of a plurality of semiconductor lasers arranged to face each other, and at least one or more installed between the side surface provided with the antireflection coating and the semiconductor laser array. Since it is configured by using the rod lens of the solid laser medium, it is possible to use a reflection type diffraction grating installed close to a pair of substantially parallel side surfaces of the block of the solid-state laser medium. A pumping region is formed, which allows a large number of semiconductor lasers to be arranged along the side surface of the block of the solid-state laser medium on which the diffraction grating is formed. It can be significantly increased and high pumping efficiency can be obtained by matching the pumping region to the desired mode volume of the laser cavity. Therefore, it is possible to obtain a structure in which the efficiency and the gain are higher, the device can be made inexpensive, and the semiconductor laser pumped solid-state laser device that can set the laser light output widely and accurately can be provided.
第1図はこの第1の発明の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の第1の実施例の構成図、第2図は第1図の部分拡
大図、第3図はこの第1の発明の半導体レーザ励起固体
レーザ装置の第2の実施例の構成の説明図、第4図はこ
の第1の発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の第3
の実施例の構成の説明図、第5図はこの第1の発明の半
導体レーザ励起固体レーザ装置の第4の実施例の構成
図、第6図は反射形回折格子を用いた上記第1の実施例
の構成図、第7図は第6図の部分拡大図、第8図は反射
形回折格子を用いた上記第2の実施例の構成の説明図、
第9図は周波数逓倍の動作を行う場合の構成図、第10図
はパルス光を発生の動作を行う構成図、第11図はこの第
2の発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の第1の実
施例の構成図、第12図はこの第1の実施例において回折
格子の作用を説明するための構成図、第13図はこの第2
の発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成図、第
14図は従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置の構成
図、第15図は固体レーザ媒質を含む光軸に垂直な断面
図、第16図は従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置の
構成図、第17図は従来の半導体レーザ励起固体レーザ装
置の構成の説明図、第18図は従来の半導体レーザ励起固
体レーザ装置の構成の説明図である。 2,2a〜2d……半導体レーザアレー、7……レーザ共振器
モード、9……半導体レーザ、22……固体レーザ媒質、
22B……固体レーザ媒質のブロック、23a〜23d,38……反
射形回折格子、24,32……透過形回折格子、24a〜24d…
…無反射コーティングが施された部分、27a〜27d,28…
…ロッドレンズ、32a〜32d……波長板。FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a semiconductor laser pumped solid-state laser device of the first invention, FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1, and FIG. 3 is a semiconductor laser of the first invention. FIG. 4 is an explanatory view of the configuration of a second embodiment of the pumping solid-state laser device, and FIG. 4 is a third view of the semiconductor laser pumping solid-state laser device of the first invention.
5 is a configuration diagram of a semiconductor laser pumped solid-state laser device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic view of the first embodiment using a reflection type diffraction grating. FIG. 7 is a partially enlarged view of FIG. 6, and FIG. 8 is an explanatory view of the configuration of the second embodiment using a reflection type diffraction grating.
FIG. 9 is a block diagram of the case of performing frequency multiplication operation, FIG. 10 is a block diagram of the operation of generating pulsed light, and FIG. 11 is a first diagram of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the second invention. FIG. 12 is a constitutional view of an embodiment, FIG. 12 is a constitutional view for explaining the action of the diffraction grating in the first embodiment, and FIG.
Of the semiconductor laser pumped solid-state laser device of the invention of FIG.
FIG. 14 is a block diagram of a conventional semiconductor laser pumped solid-state laser device, FIG. 15 is a sectional view perpendicular to the optical axis containing a solid-state laser medium, FIG. 16 is a block diagram of a conventional semiconductor laser-pumped solid-state laser device, and FIG. FIG. 18 is an explanatory diagram of the configuration of a conventional semiconductor laser pumped solid state laser device, and FIG. 18 is an explanatory diagram of the configuration of a conventional semiconductor laser pumped solid state laser device. 2,2a to 2d ... Semiconductor laser array, 7 ... Laser resonator mode, 9 ... Semiconductor laser, 22 ... Solid laser medium,
22B ... Block of solid-state laser medium, 23a-23d, 38 ... Reflective diffraction grating, 24, 32 ... Transmission diffraction grating, 24a-24d ...
… No reflection coating, 27a ~ 27d, 28…
… Rod lens, 32a ~ 32d …… Wave plate.
Claims (4)
半導体レーザの出射光を受け増幅させるための固体レー
ザ媒質と、この固体レーザ媒質を含みレーザ共振器モー
ドを形成するように設置されたレーザ共振器構成手段と
を備え、上記半導体レーザからの出射光で上記固体レー
ザ媒質を周囲から励起して増幅されたレーザ光を送出す
る半導体レーザ励起固体レーザ装置において、上記半導
体レーザからの出射光を上記レーザ共振器モードが形成
される方向に合わせるように回折して上記固体レーザ媒
質中に入射させる回折格子を設けたことを特徴とする半
導体レーザ励起固体レーザ装置。1. A semiconductor laser that emits laser light, a solid-state laser medium for receiving and amplifying the emitted light of the semiconductor laser, and a laser that includes the solid-state laser medium and is arranged to form a laser resonator mode. In the semiconductor laser pumped solid-state laser device, which comprises a resonator forming means and sends out amplified laser light by exciting the solid-state laser medium from the surroundings with the light emitted from the semiconductor laser, the emitted light from the semiconductor laser is A semiconductor laser pumped solid-state laser device comprising a diffraction grating which is diffracted so as to match the direction in which the laser resonator mode is formed and is incident on the solid-state laser medium.
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体レーザ
励起固体レーザ装置。2. The semiconductor laser pumped solid-state laser device according to claim 1, wherein the diffraction grating is a reflection type diffraction grating.
半導体レーザの出射光を受け増幅させるための固体レー
ザ媒質と、この固体レーザ媒質を含みレーザ共振器モー
ドを形成するように設置されたレーザ共振器構成手段と
を備え、上記半導体レーザからの出射光で上記固体レー
ザ媒質を周囲から励起して増幅されたレーザ光を送出す
る半導体レーザ励起固体レーザ装置において、 略平行な対向する側面を持ち、かつ上記側面の両側に無
反射コーティングが施された部分と上記側面に近接もし
くは接触して設置された反射形回折格子を有する部分と
が交互に少なくとも1個以上配置され、かつ上記無反射
コーティングが施された部分に対向して上記反射形回折
格子が配置された固体レーザ媒質のブロックと、 上記反射形回折格子に対向して配設された複数の半導体
レーザで構成されている少なくとも1個以上の半導体レ
ーザアレーと、 上記無反射コーティングが施された上記側面と上記半導
体レーザアレーとの間に設置された少なくとも1個以上
のロッドレンズとを設けたことを特徴とする半導体レー
ザ励起固体レーザ装置。3. A semiconductor laser that emits a laser beam, a solid-state laser medium for receiving and amplifying the emitted light of the semiconductor laser, and a laser that includes the solid-state laser medium and is arranged to form a laser resonator mode. In a semiconductor laser pumped solid-state laser device that includes a resonator forming means and pumps the amplified laser light by exciting the solid-state laser medium from the surroundings with the emitted light from the semiconductor laser, And at least one or more portions each provided with an antireflection coating on both sides of the side surface and portions each having a reflection type diffraction grating installed close to or in contact with the side surface, and the antireflection coating. A block of the solid-state laser medium in which the reflection type diffraction grating is arranged so as to face the portion provided with At least one semiconductor laser array composed of a plurality of semiconductor lasers provided, and at least one rod lens provided between the side surface provided with the antireflection coating and the semiconductor laser array. A semiconductor laser pumped solid-state laser device comprising:
記ロッドレンズとの間に、吸収係数がより大きくなる方
向に上記半導体レーザアレーからの出射光の偏光方向を
合わせるようにするための少なくとも1個以上の波長板
を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の
半導体レーザ励起固体レーザ装置。4. At least one unit for aligning the polarization direction of the light emitted from the semiconductor laser array between the side surface of the block of the solid-state laser medium and the rod lens so that the absorption coefficient becomes larger. A semiconductor laser pumped solid-state laser device according to claim 3, wherein the above-mentioned wave plate is provided.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/618,427 US5091915A (en) | 1989-12-25 | 1990-11-27 | Semiconductor laser excited solid laser device |
| DE4042566A DE4042566C2 (en) | 1989-12-25 | 1990-12-12 | Solid state laser |
| DE4039682A DE4039682C2 (en) | 1989-12-25 | 1990-12-12 | Solid state laser that is transversely excited by the light emitted by semiconductor lasers |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-335585 | 1989-12-25 | ||
| JP33558589 | 1989-12-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03224282A JPH03224282A (en) | 1991-10-03 |
| JPH0793469B2 true JPH0793469B2 (en) | 1995-10-09 |
Family
ID=18290231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25632290A Expired - Fee Related JPH0793469B2 (en) | 1989-12-25 | 1990-09-26 | Semiconductor laser pumped solid state laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0793469B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5854865A (en) * | 1995-12-07 | 1998-12-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and apparatus for side pumping an optical fiber |
-
1990
- 1990-09-26 JP JP25632290A patent/JPH0793469B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03224282A (en) | 1991-10-03 |
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|---|---|---|---|
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