【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザ装置か
ら射出されたレーザ光を固体レーザ媒体の側面から入射
して該固体レーザ媒体を励起することにより出力レーザ
光を得るようにした半導体レーザ側面励起固体レーザ装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a side surface of a semiconductor laser in which a laser beam emitted from a semiconductor laser device is incident on the side surface of a solid laser medium to excite the solid laser medium to obtain an output laser beam. The present invention relates to a pumped solid-state laser device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体レーザ装置から射出されたレーザ
光を固体レーザ媒体に該固体レーザ媒体の共振レーザ光
の入・出射面を除く側面から入射して該固体レーザ媒体
を励起することにより出力レーザ光を得るようにした半
導体レーザ側面励起固体レーザ装置としては、例えば、
文献［M.Arvind,D.Martin and R.Osterhage,High Power
and Solid State Laser II,SPIE vol.1040,pp.123-128,
1989 ］に開示された例が知られている。2. Description of the Related Art An output laser is produced by exciting laser light emitted from a semiconductor laser device into a solid-state laser medium from a side surface of the solid-state laser medium other than the entrance / exit surface of the resonant laser light to excite the solid-state laser medium. As a semiconductor laser side-pumped solid-state laser device for obtaining light, for example,
Reference [M.Arvind, D.Martin and R.Osterhage, High Power
and Solid State Laser II, SPIE vol.1040, pp.123-128,
1989] is known.
【０００３】図６は上記文献に開示された装置の構成を
示す図であり、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッド（直径１．５
ｍｍ、長さ２０ｍｍ）からなる固体レーザ媒体１００の
中心軸（＝光軸）と交わる端面（＝共振レーザ光の入・
出射面）１００ａ，１００ｂを除く側面１００ｃから、
出力１２Ｗの励起用半導体レーザアレイ装置２００より
射出された励起用レーザ光Ｌ0（波長；０．８１μｍ）
を入射して該固体レーザ媒体１を励起し、出力レーザ光
Ｌ1（波長；１．０６μｍ）を得るようにしたものであ
る。ここで、固体レーザ媒体１００の左方外側には、波
長１．０６μｍの共振レーザ光Ｌ1を９９．９％以上反
射する全反射ミラー４００が、固体レーザ媒体１００の
右方外側には波長１．０６μｍの共振レーザ光Ｌ1に対
する反射率が９５％の出力ミラー３００がともに光軸を
共通にしてそれぞれ配置され、レーザ共振器を構成する
ようになっている。なお、全反射ミラ−４００及び出力
ミラーともに曲率半径１０ｍの凹面を反射面としたもの
である。この従来の装置では、単一横モードで１．１４
Ｗの出力が得られ、その場合の励起光から出力レーザ光
への光ー光変換効率は９．５％であった。FIG. 6 is a view showing the arrangement of the apparatus disclosed in the above-mentioned document, which is an Nd: YAG laser rod (diameter 1.5).
mm, length 20 mm) of the solid-state laser medium 100, which intersects the central axis (= optical axis) of the solid-state laser medium 100 (= resonance laser beam entrance / exit).
From the side surface 100c excluding the exit surface) 100a and 100b,
Excitation laser light L0 (wavelength: 0.81 μm) emitted from the excitation semiconductor laser array device 200 having an output of 12 W
Is incident to excite the solid-state laser medium 1 to obtain output laser light L1 (wavelength: 1.06 μm). Here, a total reflection mirror 400 that reflects 99.9% or more of the resonance laser light L1 having a wavelength of 1.06 μm is provided on the left outer side of the solid-state laser medium 100, and a wavelength of 1 is provided on the right outer side of the solid-state laser medium 100. Output mirrors 300 having a reflectance of 95% with respect to the resonance laser beam L1 of 0.06 μm are arranged so that their optical axes are common to each other to form a laser resonator. The total reflection mirror 400 and the output mirror both have a concave surface with a radius of curvature of 10 m as a reflection surface. In this conventional device, 1.14 in single transverse mode
An output of W was obtained, and the light-to-light conversion efficiency from the excitation light to the output laser light in that case was 9.5%.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来の半導体レーザ側面励起固体レーザ装置において
も、出力パワーのより大きな装置が望まれる場合も少な
くない。出力パワーを上げるには、励起用半導体レーザ
装置の出力を上げて励起エネルギーを増大させるか、あ
るいは、励起光から出力レーザ光への光ー光変換効率を
増大させればよいが、これにはいずれも限界があり、上
述の従来例がその限界に近いものであった。By the way, in the conventional semiconductor laser side-pumped solid-state laser device as described above, a device having a larger output power is often desired. The output power can be increased by increasing the output of the pumping semiconductor laser device to increase the pumping energy, or by increasing the light-to-light conversion efficiency from the pumping light to the output laser light. All have limitations, and the above-mentioned conventional example is close to the limitation.
【０００５】この発明は、上述の背景のもとでなされた
ものであり、比較的簡単な構成により、光ー光変換効率
を高めて高い出力パワーを得ることを可能にした半導体
レーザ側面励起固体レーザ装置を提供することを目的と
したものである。The present invention has been made under the above-mentioned background, and a semiconductor laser side-pumped solid-state device capable of enhancing light-to-light conversion efficiency and obtaining high output power with a relatively simple structure. It is intended to provide a laser device.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明は、 （１） 励起用半導体レーザ装置から射出された励起用
のレーザ光を、レーザ共振器内に配置された固体レーザ
媒体に該固体レーザ媒体の共振レーザ光の入・出射面を
除く側面から入射し、該固体レーザ媒体を励起して出力
レーザ光を得るようにした半導体レーザ側面励起固体レ
ーザ装置において、前記レーザ共振器間を進行するレー
ザ共振光が固体レーザ媒体内において通過するレーザ共
振光路を、励起光が入射する側面の近傍に形成させるよ
うにしたことを特徴とする構成とた。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides (1) a solid-state laser in which a laser beam for pumping emitted from a semiconductor laser device for pumping is arranged in a laser resonator. A semiconductor laser side-pumped solid-state laser device in which a resonant laser light of the solid-state laser medium is incident on a side surface of the solid-state laser medium excluding the entrance / exit surfaces to excite the solid-state laser medium to obtain output laser light. A laser resonance light path through which laser resonance light propagating between the devices passes in the solid-state laser medium is formed in the vicinity of a side surface on which the excitation light is incident.
【０００７】また、構成１の態様として、 （２） 構成１の半導体レーザ側面励起固体レーザ装置
において、前記固体レーザ媒体が、略長尺板状をなした
スラブレーザ媒体であって、その幅方向において互いに
対向する一対の第１側面と、厚さ方向において互いに対
向する一対の第２側面と、長手方向における両端部に形
成された端面とを有するものであり、このスラブレーザ
媒体の少なくとも一方の端部または端部側に共振レーザ
光を折り返す光反射部材を設けることにより、共振レー
ザ光が前記スラブレーザ媒体内を１往復以上するように
してその間に共振レーザ光が前記一対の第１側面の双方
の近傍を通過するような共振光路を形成させるととも
に、前記励起用レーザ光を前記第１側面から入射させる
ようにしたことを特徴とする構成とした。As a mode of the constitution 1, (2) In the semiconductor laser side-pumped solid-state laser device of the constitution 1, the solid-state laser medium is a slab laser medium having a substantially elongated plate shape, and the width direction thereof. At least one of the first side surfaces facing each other, a pair of second side surfaces facing each other in the thickness direction, and end surfaces formed at both ends in the longitudinal direction. By providing a light reflecting member that folds back the resonant laser light at the end portion or the end portion side, the resonant laser light makes one or more reciprocations in the slab laser medium, and the resonant laser light is generated between the pair of first side surfaces. A resonant optical path is formed so as to pass through both vicinity, and the excitation laser light is made incident from the first side surface. It was.
【０００８】さらに、この構成２の態様として、 （３） 構成２の半導体レーザ側面励起固体レーザ装置
において、前記第２側面及びその近傍に光反射部材を設
けて励起用レーザ光が第２側面から外部に射出されない
ようにしたことを特徴とする構成とした。Further, as an aspect of this constitution 2, (3) In the semiconductor laser side-pumped solid-state laser device of constitution 2, a light reflecting member is provided on the second side face and in the vicinity thereof so that the pumping laser light is emitted from the second side face. The structure is characterized in that it is not injected to the outside.
【０００９】[0009]
【作用】上述の構成１によれば、レーザ共振器間を進行
するレーザ共振光が固体レーザ媒体内において通過する
レーザ共振光路を、励起光が入射する側面の近傍に形成
させるようにしたことにより、励起光から出力レーザ光
への光ー光変換効率を著しく高めることが可能になり、
これにともなって出力パワーを高めることが可能にな
る。以下、この作用を説明する。According to the above configuration 1, the laser resonance light path through which the laser resonance light traveling between the laser resonators passes in the solid-state laser medium is formed near the side surface on which the excitation light is incident. , It becomes possible to significantly increase the light-to-light conversion efficiency from the excitation light to the output laser light,
Along with this, the output power can be increased. Hereinafter, this operation will be described.
【００１０】一般に、半導体レーザ励起固体レーザ装置
においては、励起光から出力レーザ光への光ー光変換効
率ηは、励起光が固体レーザ媒体内で有効に励起する領
域の体積である励起光モード体積と共振レーザ光が通過
する領域の体積であるレーザ発振モード体積との重なり
度ηMと、固体レーザ媒体の励起光に対する吸収効率η
absとの積に比例する。Generally, in a semiconductor laser pumped solid-state laser device, the light-to-light conversion efficiency η from pumping light to output laser light is a volume of a region where pumping light is effectively pumped in a solid-state laser medium. The degree of overlap ηM between the volume and the volume of the laser oscillation mode, which is the volume of the region through which the resonant laser light passes, and the absorption efficiency η for the excitation light of the solid-state laser medium
proportional to the product ofabs .
【００１１】ここで、図６に示される従来の装置は、図
７にその固体レーザ媒体１００の横断面図（ＶＩＩーＶ
ＩＩ線断面図）で示したように、共振レーザ光が進行す
る領域は固体レーザ媒体１００の中心部にある。すなわ
ち、レーザ発振モード体積を構成する領域は図の点線の
円形内になる。一方、側面１００ｃから入射した励起光
Ｌ0による励起強度分布は、側面１００ｃの近傍で最も
強く、中心に向かうにしたがって次第に弱くなる。すな
わち、励起光モード体積を構成する領域は図の斜線部分
となる。この図から明らかなように、励起光モード体積
とレーザ発振モード体積との重なり度ηMは極めて小さ
いことがわかる。この重なり度ηMを大きくするには、
ロッドタイプの固体レーザ媒体１００の代わりに、長尺
板状タイプのスラブレーザ媒体を用い、その厚さを薄く
形成して厚さ方向から励起光を入射させるという方法が
考えられるが、これによると、固体レーザ媒体に入射し
た励起光のうち吸収されずに反対側から透過してしまう
光量が多くなり、上記ロッドタイプに比較して吸収効率
ηabsが低下して結果的にηが低下することになる。Here, the conventional apparatus shown in FIG. 6 has a cross-sectional view (VII-V) of the solid-state laser medium 100 shown in FIG.
As shown in the sectional view taken along line II), the region where the resonant laser light travels is at the center of the solid-state laser medium 100. That is, the region forming the laser oscillation mode volume is within the circle of the dotted line in the figure. On the other hand, the excitation intensity distribution due to the excitation light L0 incident from the side surface 100c is the strongest in the vicinity of the side surface 100c and becomes gradually weaker toward the center. That is, the region forming the excitation light mode volume is the hatched portion in the figure. As is clear from this figure, the degree of overlap ηM between the pumping light mode volume and the laser oscillation mode volume is extremely small. To increase this degree of overlap ηM ,
A method is conceivable in which a long plate type slab laser medium is used instead of the rod type solid state laser medium 100, and the thickness thereof is made thin so that excitation light is made incident in the thickness direction. The amount of excitation light that has entered the solid-state laser medium that is not absorbed and passes through from the opposite side is large, and the absorption efficiency ηabs is lower than that of the above rod type, resulting in lower η. become.
【００１２】これに対して、構成１によれば、レーザ共
振器間を進行するレーザ共振光が固体レーザ媒体内にお
いて通過するレーザ共振光路を、励起光が入射する側面
の近傍に形成させるようにしたことにより、励起光モー
ド体積とレーザ発振モード体積との重なり度ηMを高く
維持できる同時に、励起光がこの重なり部分を通過した
後も固体レーザ媒体の重なり部分以外の部分に吸収され
るから吸収効率ηabsも十分高く維持できる。したがっ
て、励起光から出力レーザ光への光ー光変換効率を著し
く高めることが可能になり、これにともなって出力パワ
ーを著しく高めることが可能になる。しかも、励起光モ
ード体積とレーザ発振モード体積との重なり度ηMが高
いので、ビーム品質を良好に維持することも可能であ
る。On the other hand, according to the configuration 1, the laser resonant light path through which the laser resonant light traveling between the laser resonators passes within the solid-state laser medium is formed near the side surface on which the excitation light is incident. As a result, the degree of overlap ηM between the pumping light mode volume and the laser oscillation mode volume can be kept high, and at the same time, the pumping light is absorbed by the portion other than the overlapping portion of the solid-state laser medium even after passing through this overlapping portion. The absorption efficiency ηabs can also be maintained sufficiently high. Therefore, the light-to-light conversion efficiency from the excitation light to the output laser light can be remarkably increased, and accordingly, the output power can be remarkably increased. Moreover, since the degree of overlap ηM between the excitation light mode volume and the laser oscillation mode volume is high, it is possible to maintain good beam quality.
【００１３】また、構成２によれば、構成１で得られる
作用を最良に近い状態で行なわせることができる。Further, according to the configuration 2, the operation obtained by the configuration 1 can be performed in a state close to the best.
【００１４】さらに構成３によれば、第２側面からの励
起光の逃げを防止できるからさらに効率のよい発振が可
能となる。Further, according to the configuration 3, since the escape of the excitation light from the second side surface can be prevented, more efficient oscillation can be performed.
【００１５】[0015]
【実施例】第１実施例 図１はこの発明の第１実施例にかかる半導体レーザ側面
励起固体レーザ装置の構成を示す図、図２は図１におけ
るＩＩーＩＩ線断面図である。以下、これらの図面を参
照にしながら第１実施例を詳細に説明する。なお、この
実施例は、固体レーザ媒体としてスラブレーザ媒体を用
いた例である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTSFirst Embodiment FIG. 1 is a diagram showing the structure of a semiconductor laser side-pumped solid-state laser device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II--II in FIG. Hereinafter, the first embodiment will be described in detail with reference to these drawings. In this embodiment, a slab laser medium is used as the solid laser medium.
【００１６】図１において、符号１は固体レーザ媒体、
符号２ａ，２ｂは励起用半導体レーザ装置、符号３は出
力ミラー、符号４は全反射ミラーである。なお、出力ミ
ラー３と全反射ミラー４でレーザ共振器を構成してい
る。In FIG. 1, reference numeral 1 is a solid-state laser medium,
Reference numerals 2a and 2b are semiconductor laser devices for excitation, reference numeral 3 is an output mirror, and reference numeral 4 is a total reflection mirror. The output mirror 3 and the total reflection mirror 4 form a laser resonator.
【００１７】固体レーザ媒体１は、最大長２０ｍｍ、幅
３ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの長尺板状をなしたＮｄ：ＹＡ
Ｇスラブレーザ媒体であり、その発振波長は１．０６μ
ｍである。The solid-state laser medium 1 is a long plate Nd: YA having a maximum length of 20 mm, a width of 3 mm and a thickness of 1.5 mm.
It is a G slab laser medium and its oscillation wavelength is 1.06μ.
m.
【００１８】この固体レーザ媒体１は長手方向における
両端部に、それぞれ長手方向に直交する入・出射面１
ａ，１ｂと、この入・出射面１ａ，１ｂに対してそれぞ
れ所定の角度α（α＝４５°）をなす折返反射面１ｃ，
１ｄとを有している。This solid-state laser medium 1 has, at both ends in the longitudinal direction, an entrance / exit surface 1 orthogonal to the longitudinal direction.
a and 1b, and the return reflection surfaces 1c and 1c that form a predetermined angle α (α = 45 °) with respect to the input / output surfaces 1a and 1b, respectively.
1d and.
【００１９】また、長手方向に平行な４つの側面、すな
わち、幅方向において互いに対向しかつ平行な２つの側
面である励起光入射面１ｅ，１ｆ（第１側面）と、厚さ
方向において互いに対向しかつ平行な他の２つの側面で
ある冷却面１ｇ，１ｈ（図２参照；第２側面）とを有し
ている。Further, four side faces parallel to the longitudinal direction, that is, the excitation light incident faces 1e and 1f (first side faces) that are two side faces facing each other in the width direction and parallel to each other face each other in the thickness direction. And has two parallel side surfaces, namely, cooling surfaces 1g and 1h (see FIG. 2; second side surface).
【００２０】入・出射面１ａ，１ｂには波長１．０６μ
ｍの共振レーザ光Ｌ1に対して反射率が０．５％以下に
なる無反射コート５ａ，５ｂが形成され、折返反射面１
ｃ，１ｄには共振レーザ光Ｌ1に対して反射率が９９．
９％以上になる誘電体多層膜の全反射コート５ｃ，５ｄ
が形成されている。さらに、厚さ方向において互いに対
向する冷却面１ｇ，１ｈ（図２参照）には波長０．８１
μｍの励起光Ｌ0を９５％以上反射する金コート５ｇ，
５ｈが形成され、この金コート５ｇ，５ｈを介して冷却
装置６ａ，６ｂが取り付けられている。なお、この冷却
装置６ａ，６ｂはペルチェ素子や循環水冷却器等で構成
され、固体レーザ媒体１を２５°Ｃに保持するものであ
る。なお、金コート５ｇ，５ｈの代わりに、銀コート、
アルミコートあるいは誘電体多層膜を用いてもよく、さ
らには、独立した反射鏡を用いてもよい。A wavelength of 1.06 μm on the entrance / exit surfaces 1a and 1b.
The antireflection coatings 5a and 5b having a reflectance of 0.5% or less with respect to the resonant laser light L1 of m are formed, and the return reflection surface 1 is formed.
c, the 1d reflectance against resonant laser light L1 99.
9% or more dielectric multilayer film total reflection coating 5c, 5d
Are formed. Further, the cooling surfaces 1g and 1h (see FIG. 2) facing each other in the thickness direction have a wavelength of 0.81.
5 g of gold coat that reflects 95% or more of the excitation light L0 of μm,
5h is formed, and the cooling devices 6a and 6b are attached through the gold coats 5g and 5h. The cooling devices 6a and 6b are composed of Peltier elements, circulating water coolers, etc., and hold the solid-state laser medium 1 at 25 ° C. In addition, instead of the gold coat 5g and 5h, a silver coat,
An aluminum coat or a dielectric multilayer film may be used, and further an independent reflecting mirror may be used.
【００２１】固体レーザ媒体１の長手方向の両側にはレ
ーザ共振器を構成する出力ミラー３と全反射ミラー４と
が配置されている。出力ミラー３は、曲率半径１０ｍの
凹面を反射面とし、波長１．０６μｍの共振レーザ光Ｌ
1に対する反射率が９５％であり、入・出射面１ａに対
向する位置に配置されている。全反射ミラー４は、曲率
半径１０ｍの凹面を反射面とし、波長１．０６μｍの共
振レーザ光Ｌ1に対する反射率が９９．９％以上であ
り、入・出射面１ｂに対向する位置に配置されている。An output mirror 3 and a total reflection mirror 4 forming a laser resonator are arranged on both sides of the solid-state laser medium 1 in the longitudinal direction. The output mirror 3 has a concave surface with a radius of curvature of 10 m as a reflecting surface, and the resonance laser light L having a wavelength of 1.06 μm.
The reflectance with respect to1 is 95%, and it is arranged at a position facing the entrance / exit surface 1a. The total reflection mirror 4 has a concave surface with a radius of curvature of 10 m as a reflecting surface, has a reflectance of 99.9% or more for the resonant laser beam L1 having a wavelength of 1.06 μm, and is arranged at a position facing the input / output surface 1 b. ing.
【００２２】励起光入射面１ｅ，１ｆにそれぞれ対向す
る位置には、波長０．８１μｍの励起用レーザ光を出力
１５Ｗで発生する半導体レーザアレイ２ａ，２ｂが配置
されている。Semiconductor laser arrays 2a and 2b for generating excitation laser light having a wavelength of 0.81 .mu.m at an output of 15 W are arranged at positions facing the excitation light incident surfaces 1e and 1f, respectively.
【００２３】上述の構成において、冷却装置６ａ，６ｂ
によって固体レーザ媒体１を２５°Ｃに保持し、半導体
レーザ装置２ａ，２ｂによって固体レーザ媒体１に励起
用レーザ光Ｌ0を照射すると、レーザ共振器を構成する
出力ミラー３と全反射ミラー４との間にレーザ共振光路
が形成され、レーザ共振が起こる。すなわち、共振レー
ザ光Ｌ1は、入・出射面１ａ，１ｂから入・出射し、折
返反射面１ｃ，１ｄで全反射されて折り返され、固体レ
ーザ媒体１内を１．５往復する。その場合、入・出射面
１ａと折り返し反射面１ｄとの間、及び入・出射面１ｂ
と折り返し反射面１ｃとの間では共振レーザ光は励起光
入射面１ｅ，１ｆの近傍を該励起光入射面１ｅ，１ｆと
平行に進行する。これにより、図２に斜線で示したよう
に、共振レーザ光Ｌ1のモード体積と励起用レーザ光Ｌ
0とのモード体積との重なり度が極めて高くなる。In the above structure, the cooling devices 6a and 6b
When the solid-state laser medium 1 is held at 25 ° C. by the semiconductor laser device 2a, 2b and the solid-state laser medium 1 is irradiated with the excitation laser beam L0 by the semiconductor laser devices 2a and 2b, the output mirror 3 and the total reflection mirror 4 that form the laser resonator are formed. A laser resonance optical path is formed between them and laser resonance occurs. That is, the resonant laser light L1 enters and exits from the entrance / exit surfaces 1 a and 1 b, is totally reflected by the return reflection surfaces 1 c and 1 d, and is returned, and travels back and forth in the solid-state laser medium 1 for 1.5 times. In that case, between the entrance / exit surface 1a and the return reflection surface 1d, and between the entrance / exit surface 1b.
The resonant laser light travels in the vicinity of the excitation light incident surfaces 1e and 1f in parallel with the excitation light incident surfaces 1e and 1f between and the return reflection surface 1c. As a result, the mode volume of the resonant laser light L1 and the pumping laser light L1 are
The degree of overlap with0 and the mode volume becomes extremely high.
【００２４】また、固体レーザ媒体１に入射した励起光
Ｌ0は該固体レーザ媒体１内を幅方向に比較的長い距離
進行する間に十分に吸収される。さらに、固体レーザ媒
体１に入射した励起光Ｌ0のうちの一部は冷却面１ｇ，
１ｈの方向に進行して該面から外部に出射しようとする
が、金コート５ｇ，５ｈによって反射されて固体レーザ
媒体１内に戻され、該固体レーザ媒体１によって吸収さ
れる。したがって、固体レーザ媒体１に入射した励起用
レーザ光Ｌ0は無駄なく吸収されることになる。The excitation light L0 incident on the solid-state laser medium 1 is sufficiently absorbed while traveling in the solid-state laser medium 1 for a relatively long distance in the width direction. Further, a part of the excitation light L0 incident on the solid-state laser medium 1 is a cooling surface 1g,
Although it travels in the direction of 1 h and tries to be emitted from the surface to the outside, it is reflected by the gold coats 5 g and 5 h, returned to the inside of the solid-state laser medium 1, and absorbed by the solid-state laser medium 1. Therefore, the excitation laser light L0 incident on the solid-state laser medium 1 is absorbed without waste.
【００２５】以上の作用によって、上述の実施例では、
レーザ発振効率η＝２５％が得られ、励起用レーザ光の
パワーが３０Ｗのとき、７．５Ｗの発振レーザ光Ｌ1が
得られた。また、発振レーザ光Ｌ1のモードも極めて良
質なものであった。With the above operation, in the above embodiment,
The laser oscillation efficiency η = 25% was obtained, and when the power of the excitation laser light was 30 W, the oscillation laser light L1 of 7.5 W was obtained. Further, the mode of the oscillating laser beam L1 was also of extremely good quality.
【００２６】第２実施例 図３は本発明の第２実施例の構成を示す図である。この
実施例も基本的構成は上述の第１実施例と同じであり、
固体レーザ媒体２１として、寸法が上述の第１実施例の
固体レーザ媒体１と略同じＮｄ：ＹＡＧスラブレーザ媒
体を用いたものであるが、この実施例では、固体レーザ
媒体２１中に共振レーザ光Ｌ1が１往復するレーザ共振
光路を形成させるようにし、１往復する間に共振レーザ
光Ｌ1が励起光入射面２１ｅ，２１ｆの近傍を該励起光
入射面２１ｅ，２１ｆと平行に進行するようにしたもの
である。このため、長手方向の一方の端部に長手方向と
直交する入・出射面２１ａを形成し、他方の端部に長手
方向に対して４５°なし、かつ、互いに直交する２つの
折り返し反射面２１ｃ，２１ｄを形成したものである。
そして、レーザ共振器を構成する出力ミラー２３と全反
射ミラー２４とを入・出射面２１ａに対向するように外
部に配置し、かつ、出力ミラー２３が折り返し反射面２
１ｃと対向し、全反射ミラー２４が折り返し反射面２１
ｄと対向するように配置したものである。なお、入・出
射面２１ａには無反射コート２５ａが形成され、また、
折り返し反射面２１ｃ，２１ｄにはそれぞれ全反射コー
ト２５ｃ，２５ｄが形成されている。また、励起光入射
面２１ｅ，２１ｆにそれぞれ対向する位置には、波長
０．８１μｍの励起用レーザ光を出力１５Ｗで発生する
半導体レーザ装置２２ａ，２２ｂが配置されているとと
もに、図示しないが、厚さ方向において互いに対向する
１対の面には全反射膜が形成されているとともに、冷却
装置が設けられている点は上述の第１実施例と同じであ
る。Second Embodiment FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention. The basic structure of this embodiment is the same as that of the first embodiment,
As the solid-state laser medium 21, an Nd: YAG slab laser medium whose dimensions are substantially the same as those of the solid-state laser medium 1 of the above-described first embodiment is used. In this embodiment, however, the resonant laser light is included in the solid-state laser medium 21. L1 forms a laser resonance optical path that makes one reciprocation, and the resonance laser light L1 travels in the vicinity of the excitation light incident surfaces 21 e and 21 f in parallel with the excitation light incident surfaces 21 e and 21 f during one reciprocation. It is the one. Therefore, an entrance / exit surface 21a orthogonal to the longitudinal direction is formed at one end of the longitudinal direction, and two folded reflection surfaces 21c that are not inclined at 45 ° with respect to the longitudinal direction at the other end and are orthogonal to each other. , 21d are formed.
Then, the output mirror 23 and the total reflection mirror 24, which form the laser resonator, are arranged outside so as to face the input / output surface 21a, and the output mirror 23 turns the reflection surface 2 back.
1 c, the total reflection mirror 24 is turned back and the reflection surface 21
It is arranged so as to face d. A non-reflective coating 25a is formed on the entrance / exit surface 21a, and
Total reflection coatings 25c and 25d are formed on the return reflection surfaces 21c and 21d, respectively. Further, semiconductor laser devices 22a and 22b for generating excitation laser light having a wavelength of 0.81 μm at an output of 15 W are arranged at positions facing the excitation light incident surfaces 21e and 21f, respectively. As in the first embodiment, a total reflection film is formed on a pair of surfaces facing each other in the vertical direction and a cooling device is provided.
【００２７】この実施例においても、上述の第１実施例
とほぼ同様のレーザ発振効率が得られ、同様に発振レー
ザ光Ｌ1のモードも極めて良質なものであった。Also in this embodiment, a laser oscillation efficiency similar to that of the above-mentioned first embodiment was obtained, and similarly, the mode of the oscillated laser beam L1 was also of extremely high quality.
【００２８】第３実施例 図４は本発明の第３実施例の構成を示す図である。この
実施例は、上述の第２実施例における固体レーザ媒体２
１の他方の端部に２つの折り返し反射面２１ｃ，２１ｄ
を形成する代わりに、この端部に長手方向と直交する入
・出射面２１ｂを形成し、折り返し反射面２１ｃ，２１
ｄと同じ機能を担う直角プリズム３５をこの入・出射面
２１ｂに対向する位置に配置することにより、第２実施
例と同じ機能をおこなわせるようにしたものである。そ
の外の構成は上述の第２実施例と同じである。なお、図
において、符号２５ａ，２５ｂは無反射コートであり、
符号３５ｃ，３５ｄは全反射面である。Third Embodiment FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the third embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to the solid-state laser medium 2 in the second embodiment described above.
Two folded reflection surfaces 21c and 21d at the other end of
Instead of forming the light emitting / receiving surface, an input / output surface 21b orthogonal to the longitudinal direction is formed at this end portion, and the reflection reflection surfaces 21c, 21 are formed.
By arranging the right-angled prism 35 having the same function as that of d at a position facing the input / output surface 21b, the same function as that of the second embodiment can be performed. The other structure is the same as that of the second embodiment described above. In the figure, reference numerals 25a and 25b are non-reflective coatings,
Reference numerals 35c and 35d are total reflection surfaces.
【００２９】この実施例は、機能及び性能的には第２実
施例と同じであるが、固体レーザ媒体の形状を単純化で
きるので、装置を製作する上で有利となる。This embodiment is the same in function and performance as the second embodiment, but the shape of the solid-state laser medium can be simplified, which is advantageous in manufacturing the device.
【００３０】第４実施例 図５は本発明の第５実施例の構成を示す図である。この
実施例は、この実施例も基本的構成は上述の第１実施例
と同じであるが、固体レーザ媒体４１として、幅寸法が
上述の第１実施例の固体レーザ媒体１より広い（幅；５
ｍｍ、長さ及び厚さは第１実施例とほぼ同じ）Ｎｄ：Ｙ
ＡＧスラブレーザ媒体を用い、固体レーザ媒体４１中に
共振レーザ光Ｌ1が２往復するレーザ共振光路を形成さ
せるようにし、２往復する間に共振レーザ光Ｌ1が励起
光入射面４１ｅ，４１ｆの近傍を該励起光入射面４１
ｅ，４１ｆと平行に進行するようにしたものである。Fourth Embodiment FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the basic structure of this embodiment is the same as that of the first embodiment described above, but the width dimension of the solid-state laser medium 41 is wider than that of the solid-state laser medium 1 of the first embodiment (width; 5
mm, length and thickness are almost the same as in the first embodiment) Nd: Y
Using AG slab laser medium, a solid-state laser medium resonant laser beam L1 in 41 so as to form the laser resonant optical path reciprocates twice, 2 while reciprocating the resonant laser light L1 pumping light incident surface 41e, of the 41f The vicinity of the excitation light incident surface 41
e, 41f so as to proceed in parallel.
【００３１】すなわち、図５に示されるように、固体レ
ーザ媒体４１の一方の入・出射面４１ａの側の外部に
は、レーザ共振器を構成する出力ミラー４３及び全反射
ミラー４４、並びに、折り返し反射ミラー４６が配置さ
れ、他方入・出射面４１ｂの側の外部には、折り返し反
射ミラー４５，４７が配置されている。この場合、出力
ミラー４３と折り返し反射ミラー４５、並びに、全反射
ミラー４４と折り返し反射ミラー４７とはそれぞれ固体
レーザ媒体４１を挾んで互いに対向するように配置さ
れ、かつ、互いの中心を結ぶ線が励起光入射面４１ｅ，
４１ｆの近傍に位置するように配置されている。そし
て、出力ミラー４３と全反射ミラー４４との間に折り返
し反射ミラー４６が配置されている。ここで、折り返し
反射ミラー４５，４６は、凹面鏡であるその反射面を、
平面鏡である折り返し反射ミラー４６の反射面に向くよ
うに、入・出射面４１ｂに対して所定の角度傾けて配置
されている。 したがって、レーザ共振光路は、出力ミ
ラー４３、折り返し反射ミラー４５，４６，４７及び全
反射ミラーをそれぞれ結ぶ線上に形成され、結局、固体
レーザ媒体４１中を共振レーザ光Ｌ1が２往復する光路
となる。そして、２往復する間に共振レーザ光Ｌ1が励
起光入射面４１ｅ，４１ｆの近傍を該励起光入射面４１
ｅ，４１ｆと平行に進行することになる。なお、図５に
おいて、符号４２ａ，４２ｂは励起用レーザ光Ｌ0を発
生する半導体レーザ装置である。その外の構成は上述の
各実施例とほぼ同じであるのでその説明は省略する。That is, as shown in FIG. 5, an output mirror 43 and a total reflection mirror 44, which form a laser resonator, and a folded portion are provided outside the one input / output surface 41a of the solid-state laser medium 41. A reflection mirror 46 is arranged, and folding reflection mirrors 45, 47 are arranged outside the other entrance / exit surface 41b. In this case, the output mirror 43 and the return reflection mirror 45, and the total reflection mirror 44 and the return reflection mirror 47 are arranged so as to face each other across the solid-state laser medium 41, and a line connecting the centers thereof is formed. Excitation light incident surface 41e,
It is arranged so as to be located near 41f. A return reflection mirror 46 is arranged between the output mirror 43 and the total reflection mirror 44. Here, the return reflection mirrors 45 and 46 have their reflecting surfaces, which are concave mirrors,
It is arranged at a predetermined angle with respect to the entrance / exit surface 41b so as to face the reflecting surface of the reflection mirror 46 which is a plane mirror. Therefore, the laser resonance optical path is formed on the line connecting the output mirror 43, the return reflection mirrors 45, 46, 47, and the total reflection mirror, respectively, and finally, the resonance laser light L1 makes two round trips in the solid laser medium 41. Become. Then, during two round trips, the resonant laser light L1 is generated near the excitation light incident surfaces 41e and 41f.
e, 41f will progress in parallel. In FIG. 5, reference numerals 42a and 42b denote semiconductor laser devices that generate the excitation laser light L0 . The rest of the configuration is almost the same as that of each of the above-mentioned embodiments, and therefore its explanation is omitted.
【００３２】この実施例によれば、上述の各実施例に比
較して固体レーザ媒体内において励起光を吸収させる距
離をより長くとることができるから励起効率をより向上
させることが可能となる。According to this embodiment, it is possible to increase the distance for absorbing the pumping light in the solid-state laser medium as compared with the above-mentioned embodiments, so that the pumping efficiency can be further improved.
【００３３】なお、上述の一実施例では、固体レーザ媒
体としてＮｄ：ＹＡＧスラブを用いた例を掲げたが、こ
の固体レーザ媒体としては、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ｇｌ
ａｓｓ、Ｎｄ：ＹＶＯ4、Ｎｄ：ＧＧＧ、Ｎｄ：ＹＳＧ
Ｇ、ＮＹＡＢ、ＮＡＢ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＬＦ、
Ｅｒ：ｇｌａｓｓ等を用いてもよい。その場合には、各
レーザ媒体に応じてレーザ共振器等の条件を選定すべき
は勿論である。In the above-mentioned embodiment, the Nd: YAG slab is used as the solid-state laser medium, but the solid-state laser medium includes Nd: YLF and Nd: gl.
ass, Nd: YVO4 , Nd: GGG, Nd: YSG
G, NYAB, NAB, Er: YAG, Er: YLF,
Er: glass or the like may be used. In that case, it is needless to say that conditions such as a laser resonator should be selected according to each laser medium.
【００３４】また、励起用半導体レーザ装置も、半導体
レーザアレイのほかに、一般的なシングルストライブ半
導体レーザ装置のほかにも、ブロードエリア半導体レー
ザ、もしくは２次元スタックされた半導体レーザアレイ
等を用いることができる。As the pumping semiconductor laser device, in addition to the semiconductor laser array, in addition to a general single-stripe semiconductor laser device, a broad area semiconductor laser, a two-dimensionally stacked semiconductor laser array, or the like may be used. You can
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明にかかる半
導体レーザ側面励起固体レーザ装置は、レーザ共振器間
を進行するレーザ共振光が固体レーザ媒体内において通
過するレーザ共振光路を、励起光が入射する側面の近傍
に形成させるようにしたことにより、励起光モード体積
とレーザ発振モード体積との重なり度を高くすると同時
に、固体レーザ媒体の励起光に対する吸収効率を十分高
く維持することを可能にし、これによって励起光から出
力レーザ光への光ー光変換効率を高めて出力パワーを高
めることを可能にしたものである。As described above in detail, in the semiconductor laser side-pumped solid-state laser device according to the present invention, the pumping light is emitted through the laser resonance optical path through which the laser resonance light traveling between the laser resonators passes in the solid-state laser medium. It is possible to increase the degree of overlap between the pumping light mode volume and the laser oscillation mode volume while maintaining the absorption efficiency for the pumping light of the solid-state laser medium sufficiently high by forming it near the side surface on which the This makes it possible to increase the light-to-light conversion efficiency from the pumping light to the output laser light and increase the output power.
【図１】この発明の第１実施例にかかる半導体レーザ側
面励起固体レーザ装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a semiconductor laser side-pumped solid-state laser device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１のＩＩーＩＩ線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
【図３】この発明の第２実施例の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
【図４】この発明の第３実施例の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a third exemplary embodiment of the present invention.
【図５】この発明の第３実施例の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a third exemplary embodiment of the present invention.
【図６】従来例の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional example.
【図７】図６のＶＩＩーＶＩＩ線断面図である。7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG.
１，２１，４１…固体レーザ媒体、２ａ，２ｂ，２２
ａ，２２ｂ，４２ａ，４２ｂ…励起用半導体レーザ装
置、１ａ，１ｂ，２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ…入
・出射面、１ｃ，１ｄ，２１ｃ，２１ｄ，３５ｃ，３５
ｄ…全反射面、１ｅ，１ｆ，２１ｅ，２１ｆ，４１ｅ４
１ｆ…第１側面を構成する励起光入射面、１ｇ，１ｈ…
第２側面を構成する冷却面、５ｈ，５ｇ…反射部材を構
成する金コート。1, 21, 41 ... Solid-state laser medium, 2a, 2b, 22
a, 22b, 42a, 42b ... Excitation semiconductor laser device, 1a, 1b, 21a, 21b, 41a, 41b ... Entrance / exit surface, 1c, 1d, 21c, 21d, 35c, 35
d ... Total reflection surface, 1e, 1f, 21e, 21f, 41e4
1f ... Excitation light incident surface constituting the first side surface, 1g, 1h ...
Cooling surface constituting the second side surface, 5h, 5g ... Gold coat constituting the reflecting member.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25143291AJPH0590670A (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Semiconductor laser side surface excitaiton solid state laser apparatus |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25143291AJPH0590670A (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Semiconductor laser side surface excitaiton solid state laser apparatus |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590670Atrue JPH0590670A (en) | 1993-04-09 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25143291APendingJPH0590670A (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Semiconductor laser side surface excitaiton solid state laser apparatus |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0590670A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07193307A (en)* | 1993-11-05 | 1995-07-28 | Trw Inc | Solid laser source, method of removing influence of multiplerefraction and zigzag amplifier |
| WO2001080382A1 (en)* | 2000-04-18 | 2001-10-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Solid laser apparatus |
| JP2013089790A (en)* | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Mitsubishi Electric Corp | Planar waveguide laser device |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07193307A (en)* | 1993-11-05 | 1995-07-28 | Trw Inc | Solid laser source, method of removing influence of multiplerefraction and zigzag amplifier |
| WO2001080382A1 (en)* | 2000-04-18 | 2001-10-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Solid laser apparatus |
| US6721347B2 (en) | 2000-04-18 | 2004-04-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Solid state laser apparatus |
| JP2013089790A (en)* | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Mitsubishi Electric Corp | Planar waveguide laser device |
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