(57)【要約】      （修正有）【課題】装置の小型化を実現し、複数段階の波長変換を高い変換効率で高出力のレーザ光を得、さらに各段階の波長変換により得られたレーザ光を適切に取り出して活用できるレーザ発振装置を提供する。【解決手段】レーザダイオードにより出力されミラー１１を透過して入射された励起光によりＹＡＧ結晶２２を励起し、Ｑスイッチ２３によりパルス発振させて波長１μｍ帯レーザ光を生成する第１レーザ共振器と、第１レーザ共振器内の波長変換結晶４２により波長１μｍ帯レーザ光を互いに波長の異なる波長２μｍ帯第１レーザ光と波長２μｍ帯第２レーザ光とに変換する第１波長変換共振器と、第１波長変換共振器内に配置された波長変換結晶１０２により波長２μｍ帯第１レーザ光を互いに波長の異なる波長３μｍ帯レーザ光と波長４μｍ帯レーザ光とに変換して出力する第２波長変換共振器と、波長２μｍ帯第２レーザ光を共振させて出力する第２レーザ共振器とを備える。【選択図】図１
2010278289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置された第１ミラー及び第２ミラーと、前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間に配置された固体レーザ媒質及びＱスイッチとを有し、レーザダイオードにより出力され前記第１ミラーを透過して入射された励起光により前記固体レーザ媒質を励起し、前記Ｑスイッチによりパルス発振させて第１波長帯レーザ光を生成する第１レーザ共振器と、
互いに対向配置された第３ミラー及び第４ミラーと、前記第３ミラーと前記第４ミラーとの間で且つ前記第１レーザ共振器内に配置された第１非線形光学結晶とを有し、前記第１非線形光学結晶により前記第１波長帯レーザ光を互いに波長の異なる第２波長帯レーザ光と第３波長帯レーザ光とに変換する第１波長変換共振器と、
互いに対向配置された前記第２ミラー及び前記第４ミラーと、前記第２ミラーと前記第４ミラーとの間で且つ前記第１波長変換共振器内に配置された第２非線形光学結晶とを有し、前記第２非線形光学結晶により前記第２波長帯レーザ光を互いに波長の異なる第４波長帯レーザ光と第５波長帯レーザ光とに変換して出力する第２波長変換共振器と、
前記第３ミラーと、前記第１非線形光学結晶と、前記第１非線形光学結晶と前記第２ミラーとの間に設けられ前記第３波長帯レーザ光を全反射させて方向転換させる方向転換用ミラーと、前記方向転換用ミラーにより全反射された前記第３波長帯レーザ光を元の方向に部分反射させることにより前記第３ミラーとの間で前記第３波長帯レーザ光を共振させて出力させる第５ミラーとを有する第２レーザ共振器と、
を備えることを特徴とするレーザ発振装置。
【請求項２】
前記第２ミラーは、前記第１波長変換共振器内で且つ前記方向転換用ミラーと前記第２非線形光学結晶との間に配置され、前記第２波長帯レーザ光を透過させるとともに、前記第１波長帯レーザ光、前記第４波長帯レーザ光、及び前記第５波長帯レーザ光を全反射させることを特徴とする請求項１記載のレーザ発振装置。
【請求項３】
前記第３ミラーは、前記第１レーザ共振器内で且つ前記第１ミラーと前記第１非線形光学結晶との間に配置され、前記第１波長帯レーザ光を透過させるとともに前記第２波長帯レーザ光及び前記第３波長帯レーザ光を全反射させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ発振装置。
【請求項４】
前記第４ミラーは、前記第２波長帯レーザ光を全反射させるとともに前記第４波長帯レーザ光及び前記第５波長帯レーザ光を部分反射させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のレーザ発振装置。
【請求項５】
前記方向転換用ミラーは、前記第１波長帯レーザ光と前記第２波長帯レーザ光とを透過させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のレーザ発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の非線形光学結晶により２段波長変換を行って所定の波長帯のレーザ光を出力するレーザ発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、波長１μｍ帯の赤外レーザからＯＰＯ（光パラメトリック発振）を利用して複数の非線形光学結晶による２段波長変換を行い、波長３μｍ帯及び波長４μｍ帯の赤外レーザを得るレーザ発振装置が知られている。このＯＰＯは、波長λｐの励起光から波長λｓと波長λｉとの２つの波長を発生する現象であり、これら波長λｓ、波長λｉの関係は、以下に示す（１）式で表される。
【０００３】
１／λｐ＝（１＋λｓ）＋（１／λｉ） …（１）
ここで、一般のＯＰＯによって生じる光のうち短波長の光はシグナル光（波長λｓ）と呼ばれており、長波長の光はアイドラ光（波長λｉ）と呼ばれている。これらのシグナル光及びアイドラ光の各波長の組み合わせは、ＯＰＯに用いる光学結晶の励起光に対する設置角度や温度、及びミラーの特性等に依存し、（１）を満たす限りにおいてかなりの自由度で波長選択が可能である。
【０００４】
上述したように、波長１μｍ帯の赤外レーザから波長３μｍ帯及び波長４μｍ帯の赤外レーザを得る場合においては、２段階の波長変換を行う必要がある。例えば第１段目のＯＰＯで波長２μｍ帯のレーザ光を発振して出力し、第２段目のＯＰＯで波長２μｍ帯のレーザ光を励起光として波長３μｍ帯及び波長４μｍ帯のレーザ光を発振する。
【０００５】
図２は、従来のレーザ発振装置の構成例を示すブロック図である。このレーザ発振装置は、図２に示すように、波長１μｍ帯の赤外レーザを発生させるためにＮｄ：ＹＡＧレーザを発振し、波長変換用の非線形光学結晶としてＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）及びＺＧＰ（ＺｎＧｅＰ２）を用いて２段階の波長変換を行うものである。
【０００６】
図２に示す従来のレーザ発振装置は、集光レンズ１、レーザ共振器２、集光レンズ３、波長変換共振器４、ミラー５，６、集光レンズ７、ファイバアンプ８、集光レンズ９、及び波長変換共振器１０により構成されている。ここで、レーザ共振器２は、波長１μｍ帯全反射ミラー２１、ＹＡＧ結晶２２、Ｑスイッチ２３、ブリュスタウィンドウ２４、及び波長１μｍ帯出力ミラー２５により構成されている。また、１段目の波長変換共振器４は、波長２μｍ帯全反射ミラー４１、波長変換結晶４２、及び波長２μｍ帯出力ミラー４３により構成されている。さらに、２段目の波長変換共振器１０は、波長３・４μｍ帯全反射ミラー１０１、波長変換結晶１０２、及び波長３・４μｍ帯出力ミラー１０３により構成されている。
【０００７】
次に、図２に示す従来のレーザ発振装置の作用について述べる。まず、レーザダイオード（ＬＤ）等の励起光源により出力された励起光が集光レンズ１を介してレーザ共振器２に入射される。入射された励起光は、レーザ共振器２においてＹＡＧ結晶２２のような固体レーザ媒質を励起して波長１μｍ帯の赤外レーザ光を出力し、さらにＱスイッチ２３のオン／オフによりパルス発振される。波長変換を行うレーザ光は、ある程度の強度を必要とするため、Ｑスイッチ２３により得られるジャイアントパルスがレーザ光の強度強化に寄与しうる。また、ブリュスタウィンドウ２４は、光軸に対してブリュスタ角の角度で配置され、Ｑスイッチ２３におけるパルス発振に適した直線偏光を生成する。
【０００８】
波長１μｍ帯全反射ミラー２１は、波長１μｍ帯のレーザ光に対して全反射である。また、波長１μｍ帯出力ミラー２５は、波長１μｍ帯のレーザ光に対して部分反射である。波長１μｍ帯の赤外レーザ光は、レーザ共振器２の波長１μｍ帯全反射ミラー２１と波長１μｍ帯出力ミラー２５との間で共振状態となり、一部が波長１μｍ帯出力ミラー２５から出力される。
【０００９】
レーザ共振器２により出力された波長１μｍ帯のレーザ光は、集光レンズ３を介して波長変換共振器４に入射される。波長変換共振器４は、ＫＴＰ結晶を波長変換結晶４２として利用し、波長１μｍ帯のレーザ光を励起光として、互いに異なる波長を有する２つのレーザ光（シグナル光、アイドラ光）を発生させる。これらのレーザ光は、いずれも波長２μｍ帯のレーザ光である。ここでは、シグナル光を波長２μｍ帯の第１レーザ光と呼び、アイドラ光を波長２μｍ帯の第２レーザ光と呼ぶことにする。波長２μｍ帯の第１レーザ光及び第２レーザ光は、波長変換共振器４の波長２μｍ帯全反射ミラー４１と波長２μｍ帯出力ミラー４３との間で発振し、一部が波長２μｍ帯出力ミラー４３から出力される。
【００１０】
波長変換共振器４により出力された波長２μｍ帯の第１レーザ光及び第２レーザ光は、ミラー５に対して入射される。このミラー５は、波長２μｍ帯の第１レーザ光を反射させるとともに、波長２μｍ帯の第２レーザ光を透過させるミラーである。したがって、ミラー５により波長２μｍ帯の第２レーザ光は取り出され、様々な用途に利用される。一方、ミラー５により反射された波長２μｍ帯の第１レーザ光は、ミラー６及び集光レンズ７を介してファイバアンプ８に入射される。
【００１１】
ファイバアンプ８は、波長２μｍ帯の第１レーザ光を増幅して出力する。ファイバアンプ８により出力された波長２μｍ帯の第１レーザ光は、集光レンズ９を介して波長変換共振器１０に入射される。
【００１２】
波長変換共振器１０は、ＺＧＰ結晶を波長変換結晶１０２として利用し、波長２μｍ帯の第１レーザ光を励起光として、波長３μｍ帯のレーザ光と波長４μｍ帯のレーザ光とを発生させる。波長３μｍ帯及び波長４μｍ帯のレーザ光は、波長変換共振器１０の波長３・４μｍ帯全反射ミラー１０１と波長３・４μｍ帯出力ミラー１０３との間で発振し、一部が波長３・４μｍ帯出力ミラー１０３から出力される。
【００１３】
以上のようにして、従来のレーザ発振装置は、波長３μｍ帯及び波長４μｍ帯の赤外レーザ光を得ることができる。ここで、波長変換後の出力レベルは、励起光の強さと各波長変換共振器における波長の変換効率とによって決定される。例えば、波長変換共振器４における波長変換の変換効率が２５％程度であり、波長変換共振器１０における波長変換効率が２０％程度であるとすると、２段の波長変換を行うことにより変換効率がその積となるため、導入された波長１μｍ帯のレーザ光から波長４μｍ帯のレーザ光を得る場合の全体の変換効率は、５％程度になってしまう。
【００１４】
波長１μｍ帯出力ミラー２５は、上述したようにレーザ共振器２内部で共振しているレーザ光の一部を外部に出力するため、出力されたレーザ光の強度はレーザ共振器２内部のレーザ光に比して弱いものとなる。そこで、波長変換の際の変換効率を高める方法として、共振器内（イントラキャビティ）波長変換が知られている。この方法は、１対のミラーからなるレーザ共振器内にＮｄ：ＹＡＧ等の固体レーザ媒質と非線形光学結晶素子とを配置した構造を採用することにより、レーザ共振器内の高いパワー密度を利用して波長変換を行い、高変換効率を実現するものである。
【００１５】
特許文献１には、所望の波長のレーザ光を得るための波長変換を行う場合に、変換効率を高めることで高出力のレーザ光を得る固体レーザ装置が記載されている。この固体レーザ装置は、イントラキャビティの構造を有しており、レーザ共振器内の強いレーザ光が非線形光学結晶を励起するため変換効率の高い波長変換を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−９３５６０号公報
【特許文献２】特開２００２−１３９７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図２に示す従来のレーザ発振装置は、上述したように各波長変換器における変換効率が低いため、２段の波長変換を行う場合に最終的に得られるレーザ光の強度が低く、実用的な強度のレーザ光を得るためには励起用の大型のレーザ光源が必要となる。さらに、ファイバアンプ８のような増幅手段も必要となるため、装置の大型化や高コスト化といった問題が生じる。
【００１８】
一方、特許文献１に記載の方法では、２段階の波長変換を行う際に、１段目の波長変換により得られたレーザ光を２段目の波長変換における励起光としてのみ使用しており、得られたレーザ光を他の用途に活用することができないという欠点を有する。したがって、この方法による固体レーザ装置は、特許文献２に記載の波長変換レーザ装置のように、波長変換により得られた波長の異なる複数のレーザ光を全て活用することができないという問題を有する。
【００１９】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、装置の小型化を実現するとともに、複数の非線形光学結晶により複数段階の波長変換を行い所定の波長帯のレーザ光を得る際に、高い変換効率で高出力のレーザ光を得られ、さらに各段階の波長変換により得られたレーザ光を適切に取り出して活用することができるレーザ発振装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係るレーザ発振装置は、上記課題を解決するために、互いに対向配置された第１ミラー及び第２ミラーと、前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間に配置された固体レーザ媒質及びＱスイッチとを有し、レーザダイオードにより出力され前記第１ミラーを透過して入射された励起光により前記固体レーザ媒質を励起し、前記Ｑスイッチによりパルス発振させて第１波長帯レーザ光を生成する第１レーザ共振器と、互いに対向配置された第３ミラー及び第４ミラーと、前記第３ミラーと前記第４ミラーとの間で且つ前記第１レーザ共振器内に配置された第１非線形光学結晶とを有し、第１非線形光学結晶により前記第１波長帯レーザ光を互いに波長の異なる第２波長帯レーザ光と第３波長帯レーザ光とに変換する第１波長変換共振器と、互いに対向配置された前記第２ミラー及び前記第４ミラーと、前記第２ミラーと前記第４ミラーとの間で且つ前記第１波長変換共振器内に配置された第２非線形光学結晶とを有し、前記第２非線形光学結晶により前記第２波長帯レーザ光を互いに波長の異なる第４波長帯レーザ光と第５波長帯レーザ光とに変換して出力する第２波長変換共振器と、前記第３ミラーと、前記第１非線形光学結晶と、前記第１非線形光学結晶と前記第２ミラーとの間に設けられ前記第３波長帯レーザ光を全反射させて方向転換させる方向転換用ミラーと、前記方向転換用ミラーにより全反射された前記第３波長帯レーザ光を元の方向に部分反射させることにより前記第３ミラーとの間で前記第３波長帯レーザ光を共振させて出力させる第５ミラーとを有する第２レーザ共振器とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、装置の小型化を実現するとともに、複数の非線形光学結晶により複数段階の波長変換を行い所定の波長帯のレーザ光を得る際に、高い変換効率で高出力のレーザ光を得られ、さらに各段階の波長変換により得られたレーザ光を適切に取り出して活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１の形態のレーザ発振装置の構成を示す図である。
【図２】従来のレーザ発振装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明のレーザ発振装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の実施例１のレーザ発振装置の構成を示す図である。図１を参照して、レーザ発振装置の構成を説明する。本実施例のレーザ発振装置は、図２で説明した従来のレーザ発振装置と同様に、波長１μｍ帯の赤外レーザを発生させるためにＮｄ：ＹＡＧレーザを発振し、波長変換用の非線形光学結晶としてＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）及びＺＧＰ（ＺｎＧｅＰ２）を用いて２段階の波長変換を行うものである。図１に示す本実施例のレーザ発振装置は、集光レンズ１、ミラー１１，１２，１３，１４，１５，１６、ＹＡＧ結晶２２、Ｑスイッチ２３、ブリュスタウィンドウ２４、波長変換結晶４２、及び波長変換結晶１０２により構成されている。
【００２５】
ミラー１１，１５、ＹＡＧ結晶２２、Ｑスイッチ２３、及びブリュスタウィンドウ２４により構成されるレーザ共振器は、本発明の第１レーザ共振器に対応し、レーザダイオードにより出力され集光レンズ１で集光されミラー１１を透過して入射された励起光により固体レーザ媒質であるＹＡＧ結晶２２を励起し、Ｑスイッチ２３によりパルス発振させて波長１μｍ帯レーザ光を生成する。ブリュスタウィンドウ２４は、光軸に対してブリュスタ角の角度で配置され、Ｑスイッチ２３におけるパルス発振に適した直線偏光を生成する。
【００２６】
ここで、ミラー１１は、本発明の第１ミラーに対応する。また、ミラー１５は、本発明の第２ミラーに対応する。ミラー１１とミラー１５とは、互いに対向配置されており、波長１μｍ帯レーザ光を共振させる。また、ＹＡＧ結晶２２、Ｑスイッチ２３、及びブリュスタウィンドウ２４は、図１に示すように、ミラー１１とミラー１５との間に配置されている。また、波長１μｍ帯レーザ光は、本発明の第１波長帯レーザ光に対応する。
【００２７】
次に、ミラー１２，１６、及び波長変換結晶４２により構成される波長変換共振器は、本発明の第１波長変換共振器に対応し、波長変換結晶４２により波長１μｍ帯レーザ光を互いに波長の異なる波長２μｍ帯第１レーザ光と波長２μｍ帯第２レーザ光とに変換する。
【００２８】
ここで、ミラー１２は、本発明の第３ミラーに対応する。また、ミラー１６は、本発明の第４ミラーに対応する。ミラー１２とミラー１６とは、互いに対向配置されており、波長２μｍ帯第１レーザ光を共振させる。また、波長変換結晶４２は、本発明の第１非線形光学結晶に対応し、図１に示すようにミラー１２とミラー１６との間で且つ第１レーザ共振器内に配置されている。この波長変換結晶４２は、ＫＴＰ結晶を利用した光パラメトリック発振器であり、パルス発振した波長１μｍ帯レーザ光を波長変換する。
【００２９】
また、波長２μｍ帯第１レーザ光は、本発明の第２波長帯レーザ光に対応する。さらに、波長２μｍ帯第２レーザ光は、本発明の第３波長帯レーザ光に対応する。また、ミラー１２は、第１レーザ共振器内で且つミラー１１と波長変換結晶４２との間に配置され、波長１μｍ帯レーザ光を透過させるとともに、波長２μｍ帯第１レーザ光及び波長２μｍ帯第２レーザ光を全反射させる。
【００３０】
次に、ミラー１５，１６、及び波長変換結晶１０２により構成される波長変換共振器は、本発明の第２波長変換共振器に対応し、波長変換結晶１０２により波長２μｍ帯第１レーザ光を互いに波長の異なる波長３μｍ帯レーザ光と波長４μｍ帯レーザ光とに変換して出力する。
【００３１】
ミラー１５とミラー１６とは、互いに対向配置されており、波長３μｍ帯レーザ光と波長４μｍ帯レーザ光とを共振させる。また、波長変換結晶１０２は、本発明の第２非線形光学結晶に対応し、図１に示すようにミラー１５とミラー１６との間で且つ第１波長変換共振器内に配置されている。この波長変換結晶１０２は、ＺＧＰ結晶を利用した光パラメトリック発振器であり、波長２μｍ帯第１レーザ光を波長変換する。
【００３２】
また、波長３μｍ帯レーザ光は、本発明の第４波長帯レーザ光に対応する。さらに、波長４μｍ帯レーザ光は、本発明の第５波長帯レーザ光に対応する。また、ミラー１６は、波長２μｍ帯第１レーザ光を全反射させるとともに、波長３μｍ帯レーザ光及び波長４μｍ帯レーザ光を部分反射させる。
【００３３】
ミラー１２，１３，１４、及び波長変換結晶４２により構成されるレーザ共振器は、本発明の第２レーザ共振器に対応する。ここで、ミラー１３は、本発明の方向転換用ミラーに対応し、波長変換結晶４２とミラー１５との間に設けられ、波長２μｍ帯第２レーザ光を全反射させて方向転換させる。また、ミラー１３は、波長１μｍ帯レーザ光と波長２μｍ帯第１レーザ光とを透過させる。
【００３４】
さらに、ミラー１４は、本発明の第５ミラーに対応し、ミラー１３により全反射された波長２μｍ帯第２レーザ光を元の方向に部分反射させることによりミラー１２との間で波長２μｍ帯第２レーザ光を共振させるとともに、その一部を出力させる。
【００３５】
ミラー１５は、第１波長変換共振器内で且つミラー１３と波長変換結晶１０２との間に配置され、波長２μｍ帯第１レーザ光を透過させるとともに、波長１μｍ帯レーザ光、波長３μｍ帯レーザ光、及び波長４μｍ帯レーザ光を全反射させる。ここで詳述すると、図２で説明した従来のレーザ発振装置におけるレーザ共振器２の波長１μｍ帯出力ミラー２５は、波長１μｍ帯レーザ光を出力する必要があったため、波長１μｍ帯レーザ光を部分反射し、一部を出力するミラーである必要があった。これに対し、本実施例のレーザ発振装置におけるミラー１５は、第１レーザ共振器の外部に波長１μｍ帯レーザ光を出力する必要が無いため、波長１μｍ帯レーザ光を全反射させるという特徴を有する。
【００３６】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。まず、レーザダイオード（ＬＤ）等の励起光源により出力された励起光が集光レンズ１を介して第１レーザ共振器に入射される。ミラー１１を全透過して入射された励起光は、ミラー１１とミラー１５との間で構成された第１レーザ共振器において固体レーザ媒質（ＹＡＧ結晶２２）を励起して波長１μｍ帯レーザ光を発生し、さらにＱスイッチ２３のオン／オフによりパルス発振される。また、ブリュスタウィンドウ２４は、Ｑスイッチ２３におけるパルス発振に適した直線偏光を生成する。
【００３７】
この波長１μｍ帯レーザ光は、ミラー１１とミラー１５とにより全反射され、第１レーザ共振器内で共振状態となる。出力が増加した波長１μｍ帯レーザ光は、第１波長変換共振器の波長変換結晶４２により、互いに波長の異なる波長２μｍ帯第１レーザ光と波長２μｍ帯第２レーザ光とに変換される。図２で説明した従来のレーザ発振装置と異なり、本実施例のレーザ発振装置は、波長変換結晶４２を第１レーザ共振器内に有するイントラキャビティ構造を備えているため、強度の強い波長１μｍ帯レーザ光に対して変換効率の高い波長変換を行うことになる。
【００３８】
波長２μｍ帯第１レーザ光は、ミラー１２とミラー１６とにより全反射され、第１波長変換共振器内で共振状態となる。一方、波長２μｍ帯第２レーザ光は、第２レーザ共振器内で共振状態となる。すなわち、波長２μｍ帯第２レーザ光は、ミラー１３を介してミラー１２とミラー１４との間で反射されることにより共振状態となり、一部がミラー１４から出力される。
【００３９】
次に、波長２μｍ帯第１レーザ光は、第２波長変換共振器の波長変換結晶１０２により、互いに波長の異なる波長３μｍ帯レーザ光と波長４μｍ帯レーザ光とに変換される。図２で説明した従来のレーザ発振装置と異なり、本実施例のレーザ発振装置は、波長変換結晶１０２を第１波長変換共振器内に備えているため、強度の強い波長２μｍ帯第１レーザ光に対して変換効率の高い波長変換を行うことになる。
【００４０】
波長３μｍ帯レーザ光と波長４μｍ帯レーザ光は、ミラー１５とミラー１６とにより全反射され、第２波長変換共振器内で共振状態となり、ミラー１６から一部が出力される。
【００４１】
以上のようにして、本実施例のレーザ発振装置は、波長２μｍ帯第２レーザ光、波長３μｍ帯レーザ光、及び波長４μｍ帯レーザ光を得ることができる。
【００４２】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係るレーザ発振装置によれば、装置の小型化を実現するとともに、複数の非線形光学結晶により複数段階の波長変換を行い所定の波長帯のレーザ光を得る際に、高い変換効率で高出力のレーザ光を得られ、さらに各段階の波長変換により得られたレーザ光を適切に取り出して活用することができる。
【００４３】
すなわち、本実施例のレーザ発振装置は、波長１μｍ帯レーザ光を増幅する手段や、波長２μｍ帯レーザ光を増幅する手段を用いる必要が無いため、装置の小型化に寄与しうるという利点を有する。例えば、図２に示す従来のレーザ発振装置は、波長変換共振器４の波長２μｍ帯出力ミラー４３からレーザ光が出力される際にレーザ強度が落ちてしまうため、波長変換共振器１０に入射される手前に増幅手段であるファイバアンプ８を必要としている。しかしながら、本実施例のレーザ発振装置は、波長変換結晶１０２を第１波長変換共振器内に備えているため、図２に示す従来のレーザ発振装置のようなファイバアンプ８が不要であり、装置の小型化、低コスト化に貢献しうる。
【００４４】
また、各波長変換共振器において高い変換効率で波長変換を行い、高出力のレーザ光を得ることができる。波長変換結晶４２が第１レーザ共振器内に備えられた構成（イントラキャビティ）であるため、第１レーザ共振器内の強度の強い波長１μｍ帯レーザ光に対して波長変換を行うことができ、第１波長変換共振器における波長変換の変換効率は、例えば４０％といった高い値となる。また、波長変換結晶１０２が第１波長変換共振器内に備えられた構成（イントラキャビティ）であるため、第１波長変換共振器内の強度の強い波長２μｍ帯第１レーザ光に対して波長変換を行うことができ、第２波長変換共振器における波長変換の変換効率は、例えば６０％といった高い値となる。２段の波長変換を行う際の変換効率はその積となるため、導入された波長１μｍ帯のレーザ光から波長４μｍ帯のレーザ光を得る場合の全体の変換効率は、従来のレーザ発振装置に比して格段に良いものとなる。したがって、励起用の大型のレーザ光源といったものも不要となり、装置の小型化や低コスト化に貢献しうる。
【００４５】
さらに、本実施例のレーザ発振装置は、第２レーザ共振器を備えることにより、波長２μｍ帯第２レーザ光を取り出すことができるため、波長２μｍ帯第２レーザ光、波長３μｍ帯レーザ光、及び波長４μｍ帯レーザ光を得ることができ、各段階の波長変換により得られたレーザ光を活用することができるという利点を有する。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係るレーザ発振装置は、レーザ光の波長を変換して複数波長の赤外レーザ光を出力するレーザ発振装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１      集光レンズ
２      レーザ共振器
３      集光レンズ
４      波長変換共振器
５，６  ミラー
７      集光レンズ
８      ファイバアンプ
９      集光レンズ
１０    波長変換共振器
１１，１２，１３，１４，１５，１６  ミラー
２１    波長１μｍ帯全反射ミラー
２２    ＹＡＧ結晶
２３    Ｑスイッチ
２４    ブリュスタウィンドウ
【図１】
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【図２】
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