(57)【要約】【課題】  緑色のレーザ光を高効率に出力することができ小型化可能なレーザ装置を提供する。【解決手段】  レーザダイオード１２から出力された励起光λＰは、レンズ２１，２２、光ファイバ２３、レンズ２４，２５を経て、Ｎｄ:ＧｄＶＯ４からなるレーザ媒質３０に照射される。レーザ媒質３０に励起光λＰが照射されると、レーザ媒質３０から波長λ１の光が放出される。レーザ媒質３０の第１膜３１とミラー５３とは光共振器を構成しており、その光共振器の共振光路上にレーザ媒質３０が配置されていることから、レーザ媒質３０からは誘導放出光λ１が得られる。この誘導放出光λ１は、光共振器の共振光路上に配置されたＬＢＯからなる非線形光学素子４０に入射して、誘導放出光の波長λ１と異なる波長λ２の第２高調波が発生する。この非線形光学素子４０で発生した第２高調波λ２は、ミラー５２を透過して光共振器の外部へ出力される。【選択図】  図１
2006093627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光の入射により光を放出するＮｄイオン添加ＧｄＶＯ４からなるレーザ媒質と、
該レーザ媒質を共振光路上に有し、該レーザ媒質において誘導放出を起こさせる光共振器と、
前記光共振器の共振光路上に設けられ、前記レーザ媒質で放出される光を入力して、この入力光の波長と異なる波長の光を発生するＬｉＢ３Ｏ５からなる非線形光学素子と、
前記励起光を出力する励起光源と、
前記励起光源から出力された前記励起光を前記レーザ媒質に入射させる励起光学系と、
を備えることを特徴とするレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ装置は、光共振器内の共振光路上にレーザ媒質を有し、このレーザ媒質において誘導放出光を発生させることでレーザ発振する。また、レーザ装置は、非線形光学素子を含む場合には、レーザ媒質で放出される誘導放出光の波長と異なる波長の光を該非線形光学素子において発生させて出力することができる。
【０００３】
例えば、Ｎｄイオン添加ＹＶＯ４（Ｎｄ:ＹＶＯ４）からなるレーザ媒質を用いたレーザ装置が知られている（非特許文献１を参照）。このレーザ装置は、レーザ媒質中のＮｄイオンを励起し得る波長８０８ｎｍの励起光をレーザ媒質に照射して、このレーザ媒質において波長１０６４ｎｍの誘導放出光を発生させ、この誘導放出光を非線形光学素子に入射させて波長５３２ｎｍの第２高調波を発生させ、この波長５３２ｎｍのレーザ光を出力することができる。
【０００４】
このようなＮｄ:ＹＡＧまたはＮｄ:ＹＶＯ４をレーザ媒質として有するとともに非線形光学素子をも有するレーザ装置は波長５３２ｎｍ付近の緑色のレーザ光を出力することができ、例えばフェムト秒発振器であるＴｉサファイアレーザ光源に励起光を供給するための励起光源として用いられ得る。
【非特許文献１】"高出力グリーンレーザVerdiTM"、[online]、Coherent Inc.、［平成１６年９月１０日検索］、インターネット〈URL: http://www.coherent.co.jp/products/asscw/verdi_1.html〉
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の非特許文献１に記載されたレーザ装置は、レーザ媒質における非輻射遷移に因る発熱の量が大きいことから、冷却または放熱の為の機構が必要となって、大型のものとなる。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、緑色のレーザ光を高効率に出力することができ小型化可能なレーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るレーザ装置は、(1) 励起光の入射により光を放出するＮｄイオン添加ＧｄＶＯ４からなるレーザ媒質と、(2) 該レーザ媒質を共振光路上に有し、該レーザ媒質において誘導放出を起こさせる光共振器と、(3) 光共振器の共振光路上に設けられ、レーザ媒質で放出される光を入力して、この入力光の波長と異なる波長の光を発生するＬｉＢ３Ｏ５からなる非線形光学素子と、(4) 励起光を出力する励起光源と、(5) 励起光源から出力された励起光をレーザ媒質に入射させる励起光学系と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このレーザ装置は以下のように作用する。励起光源から出力された励起光λＰは、励起光学系によりレーザ媒質（Ｎｄ: ＧｄＶＯ４）に入射されて、これにより、レーザ媒質から光が放出される。レーザ媒質が光共振器の共振光路上に配置されていることから、レーザ媒質からは誘導放出光λ１が得られる。この誘導放出光λ１は、光共振器の共振光路上に配置された非線形光学素子（ＬｉＢ３Ｏ５）に入射して、これにより、誘導放出光λ１の波長と異なる波長λ２の光が発生する。そして、この非線形光学素子で発生した光λ２は、光共振器の外部へ出力される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るレーザ装置は、緑色のレーザ光を高効率に出力することができ、しかも、小型化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るレーザ装置１の構成図である。この図に示されるレーザ装置１は、駆動回路１１、レーザダイオード１２、レンズ２１，２２、光ファイバ２３、レンズ２４，２５、レーザ媒質３０、非線形光学素子４０およびミラー５１〜５４を備えている。
【００１２】
レーザ媒質３０は、Ｎｄ:ＧｄＶＯ４からなるもので、活性元素であるＮｄイオンを励起し得る波長λＰ（８０８ｎｍ帯または８８０ｎｍ帯）の励起光が入射すると、その励起光λＰを吸収してＮｄイオンが励起され、その励起されたＮｄイオンがレーザ上準位からレーザ下準位へ遷移する際に波長λ１（１０６３ｎｍ）の光を放出する。
【００１３】
レーザ媒質３０の対向する２面のうち、一方の面に第１膜３１が形成され、他方の面に第２膜３２が形成されている。第１膜３１は、励起光波長λＰで透過率が高く、波長λ１で反射率が高い。第２膜３２は、励起光波長λＰで反射率が高く、波長λ１で透過率が高い。
【００１４】
非線形光学素子４０は、ＬｉＢ３Ｏ５（ＬＢＯ）からなるもので、レーザ媒質３０で放出される光λ１を入力して、この入力光の波長λ１と異なる波長λ２（５３１ｎｍ）の第２高調波を発生する。なお、非線形光学素子４０における波長変換は、高調波発生の他、和周波発生、差周波発生、パラメトリック発振、等のプロセスに拠ってもよい。非線形光学素子４０の両面には、波長λ１および波長λ２それぞれで透過率が高くなる膜が形成されている。
【００１５】
励起光源としてのレーザダイオード１２は、駆動回路１１から出力された駆動電流が供給されて、レーザ媒質３０中の活性元素Ｎｄイオンを励起し得る波長の励起光λＰを出力する。
【００１６】
レンズ２１，２２、光ファイバ２３およびレンズ２４，２５は、レーザダイオード１２から出力された励起光λＰをレーザ媒質３０に入射させる励起光学系を構成している。レンズ２１，２２は、レーザダイオード１２から発散して出力された励起光λＰを光ファイバ２３の第１端面２３ａに集光する。光ファイバ２３は、第１端面２３ａに入射した励起光λＰを導光して、その励起光λＰを第２端面２３ｂから外部へ出力する。レンズ２４，２５は、光ファイバ２３の第２端面２３ｂから発散して出力された励起光λＰを集光して、第１膜３１が形成された側からレーザ媒質３０に該励起光λＰを入射させる。
【００１７】
ミラー５１〜５３それぞれは、レーザ媒質３０で発生した光の波長λ１で反射率が高い。ミラー５２は、非線形光学素子４０で発生した第２高調波の波長λ２で透過率が高い。ミラー５１，５２それぞれは、反射面が凹面となっていて、入射した光を反射する際に集光することができる。レーザ媒質３０の第１膜３１とミラー５３とはファブリーペロー型の光共振器を構成しており、その光共振器の共振光路上に順に、レーザ媒質３０、ミラー５１、ミラー５２および非線形光学素子４０が配置されている。ミラー５４は、ミラー５２を透過して光共振器の外部へ出力された第２高調波λ２を反射させる。
【００１８】
このレーザ装置１は以下のように動作する。駆動回路１１から駆動電流がレーザダイオード１２に供給されると、そのレーザダイオード１２から励起光λＰが出力される。レーザダイオード１２から出力された励起光λＰは、レンズ２１，２２により光ファイバ２３の第１端面２３ａに集光され、第１端面２３ａから光ファイバ２３に入射して光ファイバ２３内を導光し、光ファイバ２３の第２端面２３ｂから外部へ出力される。光ファイバ２３の第２端面２３ｂから出力された励起光λＰは、レンズ２４，２５により集光され、第１膜３１を透過して、レーザ媒質３０に照射される。この励起光λＰは、第２膜３２により反射されて、レーザ媒質３０内を往復する。
【００１９】
レーザ媒質３０に励起光λＰが照射されると、レーザ媒質３０から波長λ１の光が放出される。レーザ媒質３０の第１膜３１とミラー５３とは光共振器を構成しており、その光共振器の共振光路上にレーザ媒質３０が配置されていることから、レーザ媒質３０からは誘導放出光λ１が得られる。この誘導放出光λ１は、光共振器の共振光路上に配置された非線形光学素子４０に入射して、これにより、誘導放出光の波長λ１と異なる波長λ２の第２高調波が発生する。そして、この非線形光学素子４０で発生した第２高調波λ２は、ミラー５２を透過して光共振器の外部へ出力される。
【００２０】
このように本実施形態に係るレーザ装置１は、共振光路上にレーザ媒質３０および非線形光学素子４０を有し、レーザ媒質３０がＮｄ:ＧｄＶＯ４からなり、非線形光学素子４０がＬＢＯからなる。Ｎｄ:ＧｄＶＯ４は、誘導放出断面積が大きいので、共振光路に沿った厚さが小さくても、高効率に誘導放出光λ１を発生し得る。ＬＢＯは、誘導放出光λ１の入射パワーが大きくても安定している。したがって、このレーザ装置１は、緑色の波長λ２のレーザ光を高効率に出力することができる。また、Ｎｄ:ＧｄＶＯ４からなるレーザ媒質３０における非輻射遷移に因る発熱の量が小さいことから、冷却または放熱の為の機構が不要または簡略化可能であるので、レーザ装置１の小型化が可能である。
【００２１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、励起光源であるレーザダイオード１２から出力された励起光λＰをレーザ媒質３０に入射させる励起光学系は、上記実施形態では光ファイバ２３およびレンズ２１，２２，２４，２５を用いたものであったが、光ファイバを用いることなくレンズ系のみを用いてもよい。ただし、励起光学系が光ファイバを含む場合には、駆動回路１１および励起光源１２等を含む本体と、レーザ媒質３０および非線形光学素子４０等を含むヘッド部とを、可撓性を有する光ファイバ２３を介して接続することができるので、小型のヘッド部のみの移動によりレーザ光λ２の照射位置を容易に調整することができる。
【００２２】
また、励起光源であるレーザダイオード１２から出力された励起光λＰをレーザ媒質３０に入射させるときの方向は、上記実施形態では光共振器の共振光路と同一であったが、光共振器の共振光路に対して傾いていてもよく、光共振器の共振光路に対して垂直であってもよい。
【００２３】
また、光共振器のＱ値を変化させるＱスイッチ手段を更に備えていてもよい。この場合には、ピークパワーが大きいパルスレーザ発振を得ることができる。ここで、Ｑスイッチ手段は、例えば、可飽和吸収体、音響光学変調素子、電気光学変調素子、等である。
【実施例１】
【００２４】
次に、実施例について説明する。実施例のレーザ装置の構成は、図１に示されたものと同じである。Ｎｄ:ＧｄＶＯ４からなるレーザ媒質３０は、Ｎｄ添加量が０.５at.％であり、共振光路に沿った厚さが３ｍｍであった。光ファイバ２３により導光されレンズ２４，２５によりレーザ媒質３０に集光された励起光λＰのスポット径は３００μｍであった。光共振器は、Ｚタイプのものであって、共振光路長が１２０ｍｍであった。ミラー５１，５２それぞれの反射面の曲率半径は５００ｍｍであった。ＬＢＯからなる非線形光学素子４０は、共振光路に沿った厚さが１０ｍｍであって、タイプＩのものであり、光学軸の方位についてはθ＝９０度でありφ＝１１.４度であった。非線形光学素子４０の動作温度は２５.２℃（±０.１℃）であった。
【００２５】
このとき、レーザ媒質３０における励起光λＰと誘導放出光λ１とのオーバーラップが最適化されて励起効率が優れ、レーザ媒質３０における誘導放出光λ１のビーム半径は約２２０μｍであり、非線形光学素子４０における誘導放出光λ１のビーム半径は約１７０μｍであった。レーザ媒質３０は熱レンズ作用を奏していて、誘導放出光λ１のビーム半径は安定していた。また、励起光が連続光としてレーザダイオード１２から出力されてレーザ媒質３０に照射されたとき、得られた第２高調波λ２のパワーは５.３Ｗであり、励起光λＰのパワーに対する第２高調波λ２のパワーの効率は３１％であった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係るレーザ装置１の構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…レーザ装置、１１…駆動回路、１２…レーザダイオード、２１，２２…レンズ、２３…光ファイバ、２４，２５…レンズ、３０…レーザ媒質、３１…高反射膜、３２…低反射膜、４０…非線形光学素子、５１〜５４…ミラー。
【図１】
2006093627.tif 000003