(57)【要約】【課題】高出力が得られ、２波長の光軸合せが容易で而も高効率で周波数変換が可能であり、更に複数の波長のレーザビームを射出可能とした固体レーザ装置を提供する。【解決手段】第１光軸２０上に構成される第１共振器３０と、第２光軸２９上に構成される第２共振器３７と、前記第１共振器に励起光を入射させる第１の発光部２７と、前記第２共振器に励起光を入射させる第２の発光部３５とを有し、又前記第１光軸は分離光軸部と共有光軸部を有し、前記第２光軸は分離光軸部を有し、前記第１光軸、第２光軸は共有光軸部で重合し、前記第１光軸の分離光軸部上に設けられた第１固体レーザ媒質２３と、前記第２光軸の分離光軸部上に設けられた第２固体レーザ媒質３３と、前記共有光軸部に設けられた波長変換用光学部材２５と波長切替え手段とを有し、前記波長変換用光学部材は変換周波数の異なる複数の波長変換用光学結晶から成り、前記波長切替え手段はレーザビームが入射する波長変換用光学結晶を変更可能である。【選択図】        図１
2004172314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光軸上に構成される第１共振器と、第２光軸上に構成される第２共振器と、前記第１共振器に励起光を入射させる第１の発光部と、前記第２共振器に励起光を入射させる第２の発光部とを有し、又前記第１光軸は分離光軸部と共有光軸部を有し、前記第２光軸は分離光軸部を有し、前記第１光軸、第２光軸は共有光軸部で重合し、前記第１光軸の分離光軸部上に設けられた第１固体レーザ媒質と、前記第２光軸の分離光軸部上に設けられた第２固体レーザ媒質と、前記共有光軸部に設けられた波長変換用光学部材と波長切替え手段とを有し、前記波長変換用光学部材は変換周波数の異なる複数の波長変換用光学結晶から成り、前記波長切替え手段はレーザビームが入射する波長変換用光学結晶を変更可能であることを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項２】
前記第１共振器、前記第２共振器は凹面鏡、平面鏡を具備し、前記凹面鏡はそれぞれの分離光軸部上に設けられ、前記平面鏡は共有光軸部上に設けられた請求項１の固体レーザ装置。
【請求項３】
前記第１共振器に励起光を入射させる第１の発光部と前記第２共振器に励起光を入射させる第２の発光部とは独立して駆動可能である請求項１の固体レーザ装置。
【請求項４】
前記第１固体レーザ媒質、第２固体レーザ媒質はそれぞれ第１共振器、第２共振器の分離光軸部上の励起光の集光部分に設けられた請求項１の固体レーザ装置。
【請求項５】
前記波長変換用光学部材は共通光軸部分のビームウェスト部分に設けられた請求項１の固体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体レーザ装置、特に固体レーザ装置に係り、共振器により２波長で発振し共振器内で波長変換する固体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザからのレーザビームの周波数を変換するものとして内部共振型ＳＨＧ方式を用いたＬＤ励起固体レーザがある。
【０００３】
図９に於いて、１波長発振のＬＤ励起固体レーザの概略を説明する。
【０００４】
図９中、２は発光部、３は光共振部である。前記発光部２はＬＤ発光器４、集光レンズ５を具備し、更に前記光共振部３は誘電体反射膜７が形成されたレーザ結晶８、非線形光学媒質（ＮＬＯ）９、誘電体反射膜１１が形成された凹面鏡１２であり、前記光共振部３に於いてレーザビームをポンピングし、共振、増幅して出力している。尚、前記レーザ結晶８としては、Ｎｄ：ＹＶＯ４  、前記非線形光学媒質９としてはＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４    リン酸チタニルカリウム）が挙げられる。
【０００５】
更に説明すると以下の通りである。
【０００６】
レーザ光源１は、例えば波長８０９ｎｍのレーザビームを射出する為のものであり、半導体レーザである前記ＬＤ発光器４が使用されている。又、該ＬＤ発光器４が励起光を発生させるポンプ光発生装置としての機能を有する。尚、前記レーザ光源１は半導体レーザに限ることなく、レーザビームを生じさせることができれば、何れの光源手段をも採用することができる。
【０００７】
前記レーザ結晶８は光の増幅を行う為のものである。該レーザ結晶８には、発振線が１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＶＯ４  が使用される。その他、Ｎｄ３＋イオンをドープしたＹＡＧ（イットリウム  アルミニウム  ガーネット）等が採用され、ＹＡＧは、９４６ｎｍ、１０６４ｎｍ、１３１９ｎｍ等の発振線を有している。又、発振線が７００〜９００ｎｍのＴｉ（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）等を使用することができる。
【０００８】
前記レーザ結晶８の前記ＬＤ発光器４側には、第１の誘電体反射膜７が形成されている。該第１の誘電体反射膜７は、前記ＬＤ発光器４からのレーザビームに対して高透過であり、且つ前記レーザ結晶８の発振波長に対して高反射であると共に、ＳＨＧ（ＳＥＣＯＮＤ  ＨＡＲＭＯＮＩＣ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ）に対しても高反射となっている。
【０００９】
前記凹面鏡１２は、前記レーザ結晶８に対向する様に構成されており、前記凹面鏡１２のレーザ結晶８側は、適宜の半径を有する凹面球面鏡の形状に加工されており、第２の誘電体反射膜１１が形成されている。該第２の誘電体反射膜１１は、前記レーザ結晶８の発振波長に対して高反射であり、ＳＨＧ（ＳＥＣＯＮＤ
ＨＡＲＭＯＮＩＣ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ）に対して高透過となっている。
【００１０】
以上の様に、前記レーザ結晶８の第１の誘電体反射膜７と、前記凹面鏡１２の第２の誘電体反射膜１１とを組合わせ、前記ＬＤ発光器４からのレーザビームを集光レンズ５を介して前記レーザ結晶８にポンピングさせると、該レーザ結晶８の第１の誘電体反射膜７と、前記第２の誘電体反射膜１１との間で光が往復し、光を長時間閉込めることができるので、光を共振させて増幅させることができる。
【００１１】
前記レーザ結晶８の第１の誘電体反射膜７と、前記凹面鏡１２とから構成された光共振器内に前記非線形光学媒質９が挿入されている。該非線形光学媒質９にレーザビームの様に強力なコヒーレント光が入射すると、光周波数を２倍にする第２次高調波が発生する。該第２次高調波（ＳＨＧ）発生は、ＳＥＣＯＮＤ  ＨＡＲＭＯＮＩＣ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮと呼ばれている。従って、前記レーザ光源１からは波長５３２ｎｍのレーザビームが射出される。
【００１２】
前記したレーザ光源１は前記非線形光学媒質９を、前記レーザ結晶８と凹面鏡１２とから構成された光共振器内に挿入しているので、内部型ＳＨＧと呼ばれており、変換出力は、励起光電力の２乗に比例するので、光共振器内の大きな光強度を直接利用できるという効果がある。
【００１３】
又、入射された基本周波のレーザビームを異なる２波長に発振し、和周波（Ｓｕｍ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｉｘｉｎｇ（ＳＦＭ））、差周波（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｉｘｉｎｇ（ＤＦＭ））を用いて更に異なる周波数に変換する固体レーザ装置がある。
【００１４】
斯かる固体レーザ装置について、図１０により説明する。尚、図１０に於いて、前記ＬＤ発光器４、集光レンズ５は省略してある。
【００１５】
前記ＬＤ発光器４側より凹面鏡１２、レーザ結晶８、第１平面反射鏡１４、非線形光学媒質９、第２平面反射鏡１５、第３平面反射鏡１６が配設されている。
【００１６】
前記凹面鏡１２は波長λｉ  （図示では８０９ｎｍ）に対して高透過であり、波長λ１  （図示では１３４２ｎｍ）、波長λ２  （図示では１０６４ｎｍ）に対して高反射、前記第１平面反射鏡１４はＳＨＧ（図示では波長λ３  ＝５９３ｎｍ）に対して高反射であり、波長λ１  、波長λ２  に対して高透過であり、前記第２平面反射鏡１５は波長λ３  、波長λ２  に対して高透過であり、波長λ１  に対して高反射であり、前記第３平面反射鏡１６は波長λ３  に対して高透過であり、波長λ２  に対しては高反射となっている。
【００１７】
前記凹面鏡１２を通して入射した励起光λｉ  はレーザ結晶（Ｎｄ：ＹＶＯ４  ）を励起し、自然放出光のうち波長λ１  とλ２  の光は前記凹面鏡１２と前記第２平面反射鏡１５間、及び前記凹面鏡１２と前記第３平面反射鏡１６間でポンピングして共振し、λ１  の波長が励起増幅され、又λ２  の波長が励起増幅され、更に両波長のレーザビームが前記非線形光学媒質９を透過することで、両波長の和周波λ３  が得られ、前記第３平面反射鏡１６を透過して射出される。
【００１８】
尚、和周波（ＳＦＭ）の場合、１／λ３  ＝１／λ１  ＋１／λ２  の関係がある。又、前記非線形光学媒質９を選択することで、差周波（ＤＦＭ）も得られ、この場合、１／λ３  ＝１／λ１  −１／λ２  の関係がある。（λ１  ＜λ２  とする）
【００１９】
和周波（ＳＦＭ）、差周波（ＤＦＭ）を発生させる上記した固体レーザ装置の周波数変換では、前記非線形光学媒質９を光共振器内部に配置することで、高効率で波長変換ができるという利点がある。
【００２０】
上記従来例としては、例えば非特許文献１に記載されたものがある。
【００２１】
【非特許文献１】
Ｆ．ｃｈｅｎ．ａｎｄ  Ｓ．Ｗ．Ｔｓａｉ  Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２７（２００２）３９７．
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
図１０で示した固体レーザ装置では、和周波（ＳＦＭ）、差周波（ＤＦＭ）を発生させ周波数変換を行っており、高効率で波長変換ができるという利点がある一方で下記の不具合がある。
【００２３】
前記レーザ結晶８に入力できるレーザビームは結晶の破壊閾値で励起入力制限を受ける為、高出力を得るのが難しい。
【００２４】
又、励起効率を上げるには波長λ１  の基本波と波長λ２  の基本波が同一光軸上となる必要があるが、前記凹面鏡１２、前記第２平面反射鏡１５、前記第３平面反射鏡１６が共通の光軸上に設けられているので、前記凹面鏡１２、前記第２平面反射鏡１５、前記第３平面反射鏡１６を調整して波長λ１  、波長λ２  の２つの光軸を完全に一致させることが困難である。
【００２５】
更に、非線形光学媒質９はレーザビームのエネルギ密度の高い部分（ビームウェスト）に設けられることが効率上求められる。ビームウェスト（ω）は下記の式１で求められ、波長λが異なると位置も異なる。従って、図１０に示される様に前記レーザ結晶８が波長λ１  、波長λ２  に対して共通に設けられると、前記非線形光学媒質９を波長λ１  、波長λ２  のビームウェストの位置とすることはできないので、励起効率が低下するという問題があった。
【００２６】
ω＝√｛λ√［Ｌ（Ｒ−Ｌ）］／π｝…（式１）
但し、Ｌは共振器長、Ｒは凹面鏡の曲率である。
【００２７】
更に、固体レーザ装置から発せられるレーザビームに複数の波長を要求される場合がある。例えば、固体レーザ装置が眼科医療装置に用いられる場合等では、治療により異なる波長が必要となる。上記した固体レーザ装置では出力されるレーザビームは短波長であり、複数の波長のレーザビームが要求される場合は対応できなかった。
【００２８】
本発明は斯かる実情に鑑み、高出力が得られ、２波長の光軸合せが容易で、而も高効率で周波数変換が可能であり、更に複数の波長のレーザビームを射出可能とした固体レーザ装置を提供するものである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１光軸上に構成される第１共振器と、第２光軸上に構成される第２共振器と、前記第１共振器に励起光を入射させる第１の発光部と、前記第２共振器に励起光を入射させる第２の発光部とを有し、又前記第１光軸は分離光軸部と共有光軸部を有し、前記第２光軸は分離光軸部を有し、前記第１光軸、第２光軸は共有光軸部で重合し、前記第１光軸の分離光軸部上に設けられた第１固体レーザ媒質と、前記第２光軸の分離光軸部上に設けられた第２固体レーザ媒質と、前記共有光軸部に設けられた波長変換用光学部材と波長切替え手段とを有し、前記波長変換用光学部材は変換周波数の異なる複数の波長変換用光学結晶から成り、前記波長切替え手段はレーザビームが入射する波長変換用光学結晶を変更可能である固体レーザ装置に係り、又前記第１共振器、前記第２共振器は凹面鏡、平面鏡を具備し、前記凹面鏡はそれぞれの分離光軸部上に設けられ、前記平面鏡は共有光軸部上に設けられた固体レーザ装置に係り、又前記第１共振器に励起光を入射させる第１の発光部と前記第２共振器に励起光を入射させる第２の発光部とは独立して駆動可能である固体レーザ装置に係り、又前記第１固体レーザ媒質、第２固体レーザ媒質はそれぞれ第１共振器、第２共振器の分離光軸部上の励起光の集光部分に設けられた固体レーザ装置に係るものであり、更に又波長変換用光学部材は共有光軸部分のビームウェスト部分に設けられた固体レーザ装置に係るものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００３１】
図１、図２は第１の実施の形態を示しており、第１光軸２０上に第１集光レンズユニット２１、第１凹面鏡２２、第１固体レーザ媒質（第１レーザ結晶）２３、中間鏡２４、非線形光学媒質（波長変換用光学部材（ＮＬＯ））２５、出力鏡２６を配設する。前記第１集光レンズユニット２１と対向してＬＤ発光器２７が配設され、該ＬＤ発光器２７は一列に配設された所要数のＬＤを有している。個々のＬＤから発せられるレーザビームは光ファイバ２８により束ねられ、結合されたレーザビームとして前記第１集光レンズユニット２１に入射される。
【００３２】
前記第１固体レーザ媒質２３と中間鏡２４との間で前記第１光軸２０と例えば９０°で交差する第２光軸２９上に第２集光レンズユニット３１、第２凹面鏡３２、第２固体レーザ媒質（第２レーザ結晶）３３を配設し、前記第１光軸２０と前記第２光軸２９とが交差する位置には波長分離板３４が配設される。前記第２光軸２９は前記波長分離板３４により屈曲され、該波長分離板３４と前記出力鏡２６との間を前記第１光軸２０と共用している。而して、前記波長変換用光学部材２５は前記第１光軸２０と第２光軸２９の共有光軸部に配置される。
【００３３】
前記第２集光レンズユニット３１と対向してＬＤ発光器３５が配設され、該ＬＤ発光器３５は一列配設された所要数のＬＤを有している。個々のＬＤから発せられるレーザビームは光ファイバ３６により束ねられ、結合されたレーザビームとして前記第２集光レンズユニット３１に入射される。
【００３４】
前記第１凹面鏡２２は励起光である波長λを高透過で、第１基本波の波長λ１  については高反射であり、前記中間鏡２４は波長λ１  、第２基本波の波長λ２  について高透過であり、波長変換光の波長λ３  ［（和周波（ＳＦＭ）或は差周波（ＤＦＭ）、又はＳＨＧ１  （λ１  ／２）、ＳＨＧ２  （λ２  ／２）］については高反射であり、前記出力鏡２６は波長λ１  、λ２  、については高反射であり、波長変換光の波長λ３  ［（和周波（ＳＦＭ）或は差周波（ＤＦＭ）、又はＳＨＧ１  （λ１  ／２）、ＳＨＧ２  （λ２  ／２）］については高透過である。以下は和周波（ＳＦＭ）について述べる。
【００３５】
又、前記第２凹面鏡３２は、励起光λについては高透過で、第２基本波λ２  については高反射となっており、前記波長分離板３４は第１基本波λ１  については高透過で、第２基本波λ２  については高反射となっている。前記第１凹面鏡２２と前記出力鏡２６間で第１基本波λ１  の第１基本波用の第１共振器３０が構成され、前記第２凹面鏡３２と前記出力鏡２６間で第２基本波λ２  の第２基本波用の第２共振器３７が構成される。
【００３６】
前記第１凹面鏡２２の反射面と前記出力鏡２６の反射面との距離Ｌ１  と、前記第２凹面鏡３２の反射面と前記出力鏡２６の反射面との距離Ｌ２  は、前記第１共振器３０のビームウェストω１と前記第２共振器３７のビームウェストω２とが略等しくなる様に設定されている。
【００３７】
尚、式１より
ω１  ２  ＝λ１  ／π√Ｌ１  （Ｒ１  −Ｌ１  ）
ω２  ２  ＝λ２  ／π√Ｌ２  （Ｒ２  −Ｌ２  ）
ω１  とω２  が略同等とすると
λ１  ２  Ｌ１  （Ｒ１  −Ｌ１  ）＝λ２  ２  Ｌ２  （Ｒ２  −Ｌ２  ）
である。（Ｒ１  とＲ２  は凹面鏡２２，３２の曲率半径）
【００３８】
上記構成に於いて、前記ＬＤ発光器２７、ＬＤ発光器３５は励起光としてλ＝８０９ｎｍを射出し、前記第１固体レーザ媒質２３、第２固体レーザ媒質３３として１３４２ｎｍ、１０６４ｎｍの発振線を有するＮｄ：ＹＶＯ４  が使用され、又この場合、前記波長変換用光学部材２５としてＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４    リン酸チタニルカリウム）が使用される。
【００３９】
該波長変換用光学部材２５は複数の波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃ（図２では３種類）から構成され、それぞれ和周波ＳＦＭ（又は差周波ＤＦＭ）、ＳＨＧ１  （λ１  ／２）、ＳＨＧ２  （λ２  ／２）用に角度調整されている。
【００４０】
前記波長変換用光学部材２５は波長切替え手段１９に支持され、該波長切替え手段１９は前記波長変換用光学部材２５を共有光軸部に対して直角方向に変位可能であり、前記波長変換用光学結晶２５ａ、波長変換用光学結晶２５ｂ、波長変換用光学結晶２５ｃを個別に前記共有光軸部上に位置決め可能となっている。
【００４１】
尚、前記波長切替え手段１９は、光学的に光路を切替える様にしてもよい。
【００４２】
先ず、和周波変換用の波長変換用光学結晶２５ａが共有光軸部に挿入された状態を説明する。
【００４３】
前記ＬＤ発光器２７から射出されたレーザビームは前記光ファイバ２８を経て前記第１集光レンズユニット２１により前記固体レーザ媒質２３内に集光し、該第１凹面鏡２２と前記出力鏡２６間で第１基本波λ１  ＝１３４２ｎｍのレーザビームが発振される。又、前記ＬＤ発光器３５から射出されたレーザビームは前記光ファイバ３６を経て前記第２集光レンズユニット３１により前記第２固体レーザ媒質３３内に集光し前記波長分離板３４で反射され、前記第２凹面鏡３２と前記出力鏡２６間で第２基本波λ２  ＝１０６４ｎｍのレーザビームが発振される。
【００４４】
更に、第１基本波λ１  、第２基本波λ２  のレーザビームが前記波長変換用光学結晶２５ａを透過することで、５９３ｎｍの和周波が発生し、前記中間鏡２４に向かう波長５９３ｎｍのレーザビームは、前記中間鏡２４で反射され、前記出力鏡２６より波長５９３ｎｍのレーザビームとして射出される。
【００４５】
上記した固体レーザ装置の構成で、前記第１共振器３０と第２共振器３７とは前記中間鏡２４、波長変換用光学結晶２５ａ、出力鏡２６以外は分離した構成となっているので、前記ＬＤ発光器２７から前記第１共振器３０内に入射したレーザビームは図中では第１凹面鏡２２と波長分離板３４との間に集光点を形成し、この集光点が前記第１固体レーザ媒質２３内又は近傍となる位置に設けられる。又、同様に前記ＬＤ発光器３５から前記第２共振器３７に入射したレーザビームは図中では第２凹面鏡３２と波長分離板３４との間に集光点を形成し、この集光点が前記第２固体レーザ媒質３３内又は近傍となる位置に設けられる。
【００４６】
前記第１固体レーザ媒質２３、第２固体レーザ媒質３３の励起効率は、レーザビームのエネルギ密度、或は偏光方向に影響されるが、前記第１固体レーザ媒質２３、第２固体レーザ媒質３３の位置調整は個々に行えるので、最適な位置に設定でき、又偏光方向の調整についても、前記ＬＤ発光器２７、ＬＤ発光器３５それぞれ個別に行えるので、調整が容易である。又、光学部材の位置調整、例えば前記第１凹面鏡２２、第２凹面鏡３２の光軸合せについても、一方の調整が他方に影響しないので、一方の調整を完了した後、他方が調整できる等調整が容易である。更に、２つの励起光の偏光を平行或は直交させることが可能な為、前記波長変換用光学部材２５に制限はなく、全ての波長変換用光学結晶の使用が可能である。
【００４７】
又、前記第１光軸２０、第２光軸２９の共通部分を完全に合致させることが可能であり、又完全に合致させることで、前記波長変換用光学結晶２５ａの変換効率が向上する。
【００４８】
又、第１共振器と第２共振器とが同じ波長（λ１  ＝λ２  ）で発振する様にしてもよい。この場合、波長分離板３４は偏光分離板（Ｐ／Ｓ）を用いる。発振波長は例えばＮｄ：ＹＡＧなら１０６４ｎｍ（５３２ｎｍで緑）となる。
【００４９】
上記した構成で前記第１固体レーザ媒質２３には前記ＬＤ発光器２７からのレーザビーム、前記第２固体レーザ媒質３３には前記ＬＤ発光器３５からのレーザビームが単独で入射するので、前記第１固体レーザ媒質２３、第２固体レーザ媒質３３に掛る負荷が少なく、又２組のＬＤ発光器２７、ＬＤ発光器３５からのレーザビームにより波長変換光が得られるので高出力となる。
【００５０】
次に、前記波長切替え手段１９により、前記波長変換用光学結晶２５ｂが共有光軸部に挿入され、ＳＨＧ１  （λ１  ／２）として６７１ｎｍのレーザビームを照射する場合を説明する。
【００５１】
前記ＬＤ発光器３５を停止して、前記ＬＤ発光器２７からの励起光λのみを入射させる。この場合、前記第１共振器３０のみが作用し、基本波λ１は前記波長変換用光学結晶２５ｂによりＳＨＧ１  （λ１  ／２）に波長変換され、射出される。
【００５２】
又、前記波長切替え手段１９により、前記波長変換用光学結晶２５ｃが共有光軸部に挿入され、ＳＨＧ２  （λ２  ／２）として５３２ｎｍのレーザビームを照射する場合を説明する。
【００５３】
前記ＬＤ発光器２７を停止して、前記ＬＤ発光器３５からの励起光λのみを入射させる。この場合、前記第２共振器３７のみが作用し、基本波λ２  は前記波長変換用光学結晶２５ｃによりＳＨＧ２  （λ２  ／２）に波長変換され、射出される。
【００５４】
而して、前記波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃの選択と、前記ＬＤ発光器２７、ＬＤ発光器３５の駆動の制御で３種類の波長のレーザビームを射出することができる。
【００５５】
尚、上記波長変換用光学部材２５としてはＫＴＰの他に、ＢＢＯ（β−ＢａＢ２  Ｏ４    β型ホウ酸リチウム）、ＬＢＯ（ＬｉＢ３  Ｏ５    トリホウ酸リチウム）、ＫＮｂＯ３  （ニオブ酸カリウム）等も採用される。
【００５６】
又、前記中間鏡２４、出力鏡２６を省略し、前記波長変換用光学結晶２５ａの図２中左端面に第１基本波の波長λ１  、第２基本波のλ２  については高透過であり、５９３ｎｍの和周波については高反射の反射膜を形成し、前記波長変換用光学結晶２５ａの右端面には波長λ１  ，λ２  については高反射であり、波長変換光の前記和周波（５９３ｎｍ）のλ３  については高透過の反射膜を形成する。
【００５７】
又、前記波長変換用光学結晶２５ｂの左端面に波長λ１  ，λ２  については高透過であり、６７１ｎｍのＳＨＧ１  については高反射の反射膜を形成し、前記波長変換用光学結晶２５ｂの右端面には波長λ１  、波長λ２  については高反射であり、ＳＨＧ１  （６７１ｎｍ）の波長λ３  については高透過の反射膜を形成する。
【００５８】
又、前記波長変換用光学結晶２５ｃについては左端に波長λ１  、波長λ２  については高透過であり、５３２ｎｍのＳＨＧ２  については高反射の反射膜を形成し、前記波長変換用光学結晶２５ｃ右端面には波長λ１  ，λ２  については高反射でありＳＨＧ２  （５３２ｎｍ）の波長λ３  については高透過の反射膜を形成する様にしてもよい。
【００５９】
前記波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃの両端面に上記した反射膜を形成することで、前記中間鏡２４、出力鏡２６を省略でき一層の小型化が可能となる。
【００６０】
図３は、第２の実施の形態を示している。図３中、図１、図２中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００６１】
第２共振器３７の第２固体レーザ媒質３３と波長分離板３４間にＱ−ｓｗ３９が配設される。該Ｑ−ｓｗ３９は過飽和吸収体（結晶体）から構成される。該Ｑ−ｓｗ３９は入射したレーザビームを過飽和吸収し、吸収量が所定レベルを越えるとレーザビームを射出するので、該Ｑ−ｓｗ３９はスイッチング作用を有している。従って、固体レーザ装置から射出されるレーザビームは前記Ｑ−ｓｗ３９のスイッチング作用により、パルス状に射出される。
【００６２】
尚、該Ｑ−ｓｗ３９の材質としては、例えばＣｒ：ＹＡＧ、ＡＯ（音響光学素子）等が挙げられる。
【００６３】
通常レーザ結晶の結晶端面は、励起による熱レンズ効果で凹面鏡作用を生じる。従って、前記第１凹面鏡２２、第２凹面鏡３２を省略し、第１固体レーザ媒質２３のＬＤ発光器２７側の端面、前記第２固体レーザ媒質３３のＬＤ発光器３５側の端面に共振器用反射面を形成してもよい。
【００６４】
図４に示す第３の実施の形態では、上記実施の形態中の第１凹面鏡２２、第２凹面鏡３２、中間鏡２４、出力鏡２６を省略した場合である。
【００６５】
ＬＤ発光器２７に対向して第１固体レーザ媒質２３を第１光軸２０上に配設し、波長分離板３４を挾んで波長変換用光学部材２５を配設する。該波長変換用光学部材２５は、前記第１光軸２０と直角方向に連設された波長変換用光学結晶２５ａ、波長変換用光学結晶２５ｂ、波長変換用光学結晶２５ｃから構成されている。又、前記ＬＤ発光器２７、第１固体レーザ媒質２３は前記第１光軸２０上に設けられ、前記波長変換用光学部材２５は後述する第２光軸２９との共有光軸部に設けられる。
【００６６】
前記第１固体レーザ媒質２３の前記ＬＤ発光器２７と対峙する面には励起光λが高透過で第１基本波λ１  について高反射の誘電体反射膜４０が形成され、前記第１固体レーザ媒質２３の反対峙面には前記第１基本波λ１  が高透過の膜４１が形成される。前記波長分離板３４は第１基本波λ１  は高透過で、第２基本波λ２  は高反射となっている。
【００６７】
又、前記波長変換用光学部材２５の前記ＬＤ発光器２７側の面には第１基本波λ１  を高透過で波長変換光λ３  について高反射の誘電体反射膜４２が形成され、前記波長変換用光学部材２５の反ＬＤ発光器２７側の面には第１基本波λ１  は高反射で波長変換光λ３  は高透過な誘電体反射膜４３が形成されている。
【００６８】
又、前記波長分離板３４は前記第１光軸２０と交差する第２光軸２９上に配設され、前記波長分離板３４に対向して第２固体レーザ媒質３３、ＬＤ発光器３５が配設されている。前記第２固体レーザ媒質３３の前記ＬＤ発光器３５と対峙する面には励起光λが高透過で第２基本波λ２  について高反射の誘電体反射膜４４が形成され、前記第２固体レーザ媒質３３の反ＬＤ発光器３５側の面には前記第２基本波λ２  が高透過の膜４５が形成される。
【００６９】
而して、前記誘電体反射膜４０と前記誘電体反射膜４３との間で第１共振器が構成され、前記誘電体反射膜４４と前記誘電体反射膜４３との間で第２共振器が構成される。又、前記波長変換用光学部材２５の波長変換用光学結晶２５ａ、波長変換用光学結晶２５ｂ、波長変換用光学結晶２５ｃは択一的に前記共有光軸部に挿入される。
【００７０】
尚、第３の実施の形態での作用については、図１、図２中で示した第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。第３の実施の形態では第１凹面鏡２２、第２凹面鏡３２、中間鏡２４、出力鏡２６を省略したので、固体レーザ装置の小型化が可能である。
【００７１】
又、図５は第３の実施の形態を用いた第４の実施の形態を示している。
【００７２】
図中、４６，４７，４８はそれぞれレーザビーム発光ユニットであり、図４で示した固体レーザ装置と同等の構成を有しており、それぞれ射出されるレーザビームはλａ  、λｂ  、λｃ  の波長を有している。
【００７３】
尚、前記レーザビームの波長λａ  、λｂ  、λｃ  は励起光λの選択、第１固体レーザ媒質２３、波長変換用光学部材２５を適宜選択することで、所要の波長が得られる。
【００７４】
第１レーザビーム発光ユニット４６から射出されるレーザビームは集光レンズ４９により集光され、光ファイバ５０に入射される。又、第２レーザビーム発光ユニット４７から射出されたレーザビームは集光レンズ５１により集光され、光ファイバ５２に入射され、又第３レーザビーム発光ユニット４８から射出されたレーザビームは集光レンズ５３により集光され、光ファイバ５４に入射される。前記光ファイバ５０、光ファイバ５２、光ファイバ５４は出力部分５５が所要長さ溶着されることで波長λａ  、λｂ  、λｃ  のレーザビームが結合され、同一光軸を有するレーザビームとして前記出力部分５５より射出される。
【００７５】
前記第１レーザビーム発光ユニット４６、第２レーザビーム発光ユニット４７、第３レーザビーム発光ユニット４８が全て駆動されている場合は、前記出力部分５５から射出されるレーザビームは波長λａ  、λｂ  、λｃ  の混合色となり、いずれか１つ、例えば前記第１レーザビーム発光ユニット４６のみが駆動されている場合は、波長λａ  の単色光となる。更に、レーザビーム発光ユニット４６，４７，４８は個々に３色のレーザビームを射出可能であるので、多数色のレーザビームを射出可能となる。
【００７６】
第４の実施の形態では複数の波長を効率よく、同一光軸で射出できるので、例えばプロジェクタの光源として利用できる。
【００７７】
尚、第４の実施の形態でレーザビームを同一光軸に結合する手段として光ファイバを使用したが、波長を分離反射、分離透過するミラーを使用してもよい。
【００７８】
図６は第５の実施の形態を示している。
【００７９】
図６中、図１中で示したものと同一のものには同符号を付している。
【００８０】
図１で示した第１の実施の形態では、第１共振器３０と第２共振器３７とをＴ字状に構成したが、第５の実施の形態では直線状に構成したものである。
【００８１】
同一光軸上に第１凹面鏡２２、第１固体レーザ媒質２３、第２共振器用反射鏡６０、波長変換用光学結晶２５、第１共振器用反射鏡６１、出力用波長分離板６２、第２固体レーザ媒質３３、第２凹面鏡３２が配設され、前記第１凹面鏡２２と前記第１共振器用反射鏡６１間で第１共振器３０が形成され、前記第２凹面鏡３２と前記第２共振器用反射鏡６０間で第２共振器３７が形成される。而して、前記第２共振器用反射鏡６０と第１共振器用反射鏡６１間は第１光軸２０と第２光軸２９の共有光軸部となっている。
【００８２】
第１集光レンズユニット２１と対向してＬＤ発光器２７が配設され、該ＬＤ発光器２７は一列に配設された所要数のＬＤを有している。個々のＬＤから発せられるレーザビームは光ファイバ２８により束ねられ、結合されたレーザビームとして前記第１集光レンズユニット２１に入射される。
【００８３】
第２集光レンズユニット３１と対向してＬＤ発光器３５が配設され、該ＬＤ発光器３５は一列に配設された所要数のＬＤを有している。個々のＬＤから発せられるレーザビームは光ファイバ３６により束ねられ、結合されたレーザビームとして前記第２集光レンズユニット３１に入射される。
【００８４】
前記第１凹面鏡２２は励起光λを高透過で、第１基本波λ１  については高反射であり、前記第２共振器用反射鏡６０は第１基本波λ１  について高透過で、第２基本波λ２  については高反射であると共に波長変換光λ３  （和周波（ＳＦＭ）或は差周波（ＤＦＭ）、以下は和周波（ＳＦＭ）について述べる）についても高反射となっている。前記第１共振器用反射鏡６１は第１基本波λ１  については高反射であり、第２基本波λ２  、波長変換光λ３  については高透過である。
【００８５】
前記出力用波長分離板６２は第１基本波λ１  、第２基本波λ２  については高透過であり、波長変換光λ３  については高反射となっている。前記第２凹面鏡３２は、励起光λについては高透過で、第２基本波のλ２  については高反射となっている。
【００８６】
上記構成に於いて、前記ＬＤ発光器２７、ＬＤ発光器３５は励起光としてλ＝８０９ｎｍを射出し、前記第１固体レーザ媒質２３、第２固体レーザ媒質３３として１３４２ｎｍ、１０６４ｎｍの発振線を有するＮｄ：ＹＶＯ４  が使用され、又前記波長変換用光学結晶２５としてＫＴＰが使用される。
【００８７】
前記波長変換用光学部材２５は波長切替え手段１９に支持され、該波長切替え手段１９は前記波長変換用光学部材２５を共有光軸部に対して直角方向に変位可能であり、波長変換用光学結晶２５ａ、波長変換用光学結晶２５ｂ、波長変換用光学結晶２５ｃを個別に前記共有光軸部上に位置決め可能となっている。
【００８８】
前記第１凹面鏡２２の反射面と前記第１共振器用反射鏡６１の反射面との距離Ｌ１  と、前記第２凹面鏡３２の反射面と前記第２共振器用反射鏡６０の反射面との距離Ｌ２  は、第１共振器のビームウェストω１  と第２共振器ビームウェストω２  が略等しくなるように設定される。
【００８９】
式１より    λ１  ２  Ｌ１  （Ｒ１  −Ｌ１  ）＝λ２  ２  Ｌ２  （Ｒ２  −Ｌ２  ）（式２）
Ｒ１  ，Ｒ２  は凹面鏡２２，３２の曲率半径である。
【００９０】
而して、前記波長変換用光学結晶２５ａ、波長変換用光学結晶２５ｂ、波長変換用光学結晶２５ｃを選択し、前記ＬＤ発光器２７、前記ＬＤ発光器３５の駆動の選択の組合わせで、和周波５９３ｎｍのレーザビーム、ＳＨＧ１  （λ１  ／２）の６７１ｎｍのレーザビーム、ＳＨＧ２  （λ２  ／２）の５３２ｎｍのレーザビームが前記出力用波長分離板６４に反射されて出力される。
【００９１】
上記した固体レーザ装置の構成で、前記第１共振器３０と第２共振器３７とは光学的に前記波長変換用光学結晶２５以外は分離した構成となっているので、前記ＬＤ発光器２７から前記第１共振器３０内に入射したレーザビームは、図中では第１凹面鏡２２と第２共振器用反射鏡６０との間に集光点を形成し、この集光点が前記第１固体レーザ媒質２３内又は近傍となる位置に設けられる。又、同様に前記ＬＤ発光器３５から前記第２共振器３７に入射したレーザビームは図中では第２凹面鏡３２と出力用波長分離板６２との間に集光点を形成し、前記第２固体レーザ媒質３３内又は近傍となる位置に設けられる。
【００９２】
前記第１固体レーザ媒質２３、第２固体レーザ媒質３３の位置調整は個々に行えるので、最適な位置に設定でき、又偏光方向の調整についても、前記ＬＤ発光器２７、ＬＤ発光器３５それぞれ個別に行えるので、調整が容易である。又、光学部材の位置調整、例えば前記第１凹面鏡２２、第２凹面鏡３２の光軸合せについても、一方の調整が他方に影響しないので、一方の調整を完了した後、他方が調整できる等調整が容易である。更に、２つの励起光の偏光を平行或は直交させることが可能な為、前記波長変換用光学結晶に制限はなく、全ての波長変換用光学結晶の使用が可能である。
【００９３】
本実施の形態に於いても、前記第１光軸２０、第２光軸２９の共通部分を完全に合致させることが可能であり、又完全に合致させることで、波長変換用光学結晶の変換効率が向上する。
【００９４】
図７、図８は第６の実施の形態を示し、第５の実施の形態に於ける反射面を、第１固体レーザ媒質２３、波長変換用光学部材２５、第２固体レーザ媒質３３に直接形成し、第２共振器用反射鏡６０、第１共振器用反射鏡６１を省略したものである。図７、図８中、図４中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００９５】
同一光軸上にＬＤ発光器２７に第１固体レーザ媒質２３を対向して配設し、該第１固体レーザ媒質２３に波長変換用光学結晶２５を連設し、出力用波長分離板６２を挾んで第２固体レーザ媒質３３を配設し、該第２固体レーザ媒質３３に対向してＬＤ発光器３５が設けられている。
【００９６】
前記第１固体レーザ媒質２３の前記ＬＤ発光器２７と対峙する面には励起光λが高透過で第１基本波λ１  について高反射の誘電体反射膜４０が形成され、前記第１固体レーザ媒質２３の前記ＬＤ発光器２７との反対峙面には前記第１基本波λ１  が高透過で、第２基本波λ２  、波長変換光λ３  が高反射の誘電体反射膜６６が形成される。尚、該誘電体反射膜６６は前記波長変換用光学結晶２５の第１固体レーザ媒質２３に対峙する面に形成されてもよい。
【００９７】
前記波長変換用光学結晶２５の前記出力用波長分離板６２に面する側には膜６４が形成され、該膜６４は前記第１基本波λ１  、第２基本波λ２  、波長変換光λ３  が高透過となっている。又、前記出力用波長分離板６２は前記第１基本波λ１  、第２基本波λ２  が高透過で、波長変換光λ３  が高反射となっている。前記第２固体レーザ媒質３３の前記出力用波長分離板６２に面する側には誘電体反射膜６５が形成され、前記ＬＤ発光器３５に対峙する面には誘電体反射膜４４が形成され、前記誘電体反射膜６５は前記第２基本波λ２  が高透過で、第１基本波λ１  が高反射となっており、前記誘電体反射膜４４は励起光λが高透過で第２基本波λ２  が高反射となっている。
【００９８】
而して、前記誘電体反射膜４０と前記誘電体反射膜６５との間で第１共振器が構成され、前記誘電体反射膜４４と前記誘電体反射膜６６との間で第２共振器が構成される。
【００９９】
尚、第６の実施の形態での作用については、図１中で示した第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。第６の実施の形態では第１凹面鏡２２、第２凹面鏡３２、第２共振器用反射鏡２４、第１共振器用反射鏡２６を省略したので、固体レーザ装置の小型化が可能である。
【０１００】
尚、前記第１固体レーザ媒質２３と前記波長変換用光学結晶２５とを連設する場合、いずれか一方、例えば波長変換用光学結晶２５の周囲に蒸着により膜を形成すれば前記第１固体レーザ媒質２３と波長変換用光学結晶２５を密着させて設けても該波長変換用光学結晶２５と前記第１固体レーザ媒質２３間に光学的間隙を形成することができる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、第１光軸上に構成される第１共振器と、第２光軸上に構成される第２共振器と、前記第１共振器に励起光を入射させる第１の発光部と、前記第２共振器に励起光を入射させる第２の発光部とを有し、又前記第１光軸は分離光軸部と共有光軸部を有し、前記第２光軸は分離光軸部を有し、前記第１光軸、第２光軸は共有光軸部で重合し、前記第１光軸の分離光軸部上に設けられた第１固体レーザ媒質と、前記第２光軸の分離光軸部上に設けられた第２固体レーザ媒質と、前記共有光軸部に設けられた波長変換用光学部材と波長切替え手段とを有し、前記波長変換用光学部材は変換周波数の異なる複数の波長変換用光学結晶から成り、前記波長切替え手段はレーザビームが入射する波長変換用光学結晶を変更可能であるので、複数の波長のレーザビームを射出可能であり、又第１共振器と、第２共振器それぞれに個別に励起光を入射でき、高出力が得られ、第１共振器、第２共振器の光軸が分離しているので、２波長の光軸合せが容易である。
【０１０２】
又、前記第１固体レーザ媒質、第２固体レーザ媒質はそれぞれ第１共振器、第２共振器の分離光軸上の励起光の集光部分に設けられたので、高効率で励起が可能であり、又光軸合せが容易にでき、第１共振器と第２共振器の共通部分にそれぞれの基本波のビームウェストが形成され、波長変換用光学結晶を置くことにより、高効率で周波数変換が可能である等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す要部概略構成図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す要部概略構成図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す要部概略構成図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態を示す概略構成図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態を示す要部概略平面図である。
【図８】同前実施の形態を示す要部概略正面図である。
【図９】従来例の概略構成図である。
【図１０】他の従来例の概略構成図である。
【符号の説明】
１９        波長切替え手段
２０        第１光軸
２２        第１凹面鏡
２３        第１固体レーザ媒質
２５        波長変換用光学部材
２６        出力鏡
２７        ＬＤ発光器
２８        光ファイバ
２９        第２光軸
３０        第１共振器
３２        第２凹面鏡
３３        第２固体レーザ媒質
３５        ＬＤ発光器
３６        光ファイバ
３７        第２共振器
４０        誘電体反射膜
４３        誘電体反射膜
４４        誘電体反射膜
６０        第２共振器用反射鏡
６１        第１共振器用反射鏡
６２        出力用波長分離板
６５        誘電体反射膜
６６        誘電体反射膜
【図１】
2004172314.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004172314.tif 000009
【図８】
2004172314.tif 000010
【図９】
2004172314.tif 000011
【図１０】
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