特許ウォッチ

公開番号2025174854
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-28
出願番号2025033025
出願日2025-03-03
発明の名称半導体レーザ励起固体レーザ
出願人京セラSOC株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 26/00 20060101AFI20251120BHJP(光学)
要約【課題】半導体レーザ励起固体レーザにおいて、高出力と安定した動作を実現する。
【解決手段】Pr:YLF結晶等の固体レーザ結晶19と、このレーザ結晶19を励起する励起光Lを発する複数のLD11と、固体レーザ結晶19から発せられた光を共振させる共振器とを有してなるLD励起固体レーザ90において、LD11による励起光Lの発振波長を、固体レーザ結晶19の吸収ピーク波長と略一致させる、狭帯域バンドパスフィルター13等の波長制御手段を設ける。
【選択図】図25
特許請求の範囲【請求項１】
固体レーザ結晶と、
前記固体レーザ結晶を励起する励起光を発する半導体レーザと、
励起されて前記固体レーザ結晶から発せられた光を共振させる共振器と、
を有してなる半導体レーザ励起固体レーザにおいて、
前記固体レーザ結晶、前記半導体レーザおよび前記共振器の中の少なくとも１つが複数設けられ、
前記半導体レーザによる励起光の発振波長を、前記固体レーザ結晶の吸収ピーク波長と略一致させる波長制御手段が設けられた半導体レーザ励起固体レーザ。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記波長制御手段が、前記共振器内に配されて、共振させる光の波長を狭帯域化させるバンドパスフィルターから構成されている請求項１に記載の半導体レーザ励起固体レーザ。
【請求項３】
前記共振器がさらに、共振させる光の波長を選択する回折格子を含むものである請求項１または２に記載の半導体レーザ励起固体レーザ。
【請求項４】
前記共振器がさらに、共振させる光の波長を選択するＶＢＧ（Volume Bragg Grating）を含むものである請求項１または２に記載の半導体レーザ励起固体レーザ。
【請求項５】
前記共振器がさらに、共焦点光学系を含むものである請求項１または２に記載の半導体レーザ励起固体レーザ。
【請求項６】
前記波長制御手段を構成するために外部共振器が設けられ、
この外部共振器は、前記半導体レーザから発せられた励起光を前記固体レーザ結晶に向けて透過させると共に、該半導体レーザに向けて反射させる透過反射ミラーを有し、
この透過反射ミラーは、互いに接合された２枚のガラス板から形成されている請求項１または２に記載の半導体レーザ励起固体レーザ。
【請求項７】
前記２枚のガラス板は、オプティカルコンタクトで互いに接合されたものである請求項６に記載の半導体レーザ励起固体レーザ。
【請求項８】
前記２枚のガラス板は、各ガラス板周縁の近傍に金属メッキを形成し、それらの金属メッキ同士を加熱・溶接することにより互いに接合されたものである請求項６に記載の半導体レーザ励起固体レーザ。
【請求項９】
前記２枚のガラス板は、各ガラス板周縁の近傍に金属メッキおよび該金属メッキに重なる金属板を形成し、それらの金属メッキを介して前記金属板同士を加熱・溶接することにより互いに接合されたものである請求項６に記載の半導体レーザ励起固体レーザ。
【請求項１０】
前記２枚のガラス板は、各ガラス板周縁の近傍に配された低融点ガラスを溶融させることにより互いに接合されたものである請求項６に記載の半導体レーザ励起固体レーザ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザ励起固体レーザ、詳しくは、レーザ媒質としての固体レーザ結晶を、半導体レーザが発した励起光により励起してレーザ発振させる固体レーザに関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に詳細例が示されている通り、例えばＰｒ
３＋
がドープされたＹＬＦ結晶（以下、Ｐｒ：ＹＬＦ結晶という）等の固体レーザ結晶を、半導体レーザ（レーザダイオード。以下、ＬＤという）が発した励起光により励起し、励起された固体レーザ結晶から発せられた光を共振器によって共振させるＬＤ励起固体レーザが従来知られている。なお固体レーザ結晶としては、特許文献２に示されているＮｄ
３＋
がドープされたＹＡＧ結晶（以下、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶という）等も適用可能である。
【０００３】
Ｐｒ：ＹＬＦ結晶は、波長４４２ｎｍ、４４４ｎｍ、４６９ｎｍ、４７９ｎｍの光を吸収し、波長４７９～７２０ｎｍでレーザ発振をさせることが可能であり、極めて魅力的なレーザ結晶である。しかしＰｒ：ＹＬＦ結晶は、その吸収波長幅が狭いので、半導体レーザ励起固体レーザに適用する場合は、励起用ＬＤの発振波長が吸収波長に一致し、さらに発振波長幅が０.５～１ｎｍ以下でないと、高出力で安定なレーザ発振ができない。なお、上記吸収波長や発振波長のことをより詳しく現実的に説明すれば、それらはいずれもピンポイント状に定まったものではなく、ある範囲に拡がった波形を有するものである。波長に具体的な数値を挙げている場合は、その波形におけるピーク波長（波形の中心波長であることも有る）を意味している。
【０００４】
ところが、Ｐｒ：ＹＬＦ結晶の吸収波長帯である４００ｎｍ帯の光を発振可能な励起用ＧａＮ系ＬＤは、市販品では５～１０ｎｍの発振波長バラツキがあり、上記吸収波長帯に合う発振波長のＬＤを選ぶと、歩留まりが数％となってしまう。元々ＬＤの単価が１０万円前後であることを考慮すると、ＬＤの価格だけで１００万円を超えることになる。そのため、実質工業的な量産生産を行うのは極めて困難である。また、その発振波長幅もＰｒ：ＹＬＦ結晶の吸収波長幅より広く約２ｎｍあるため、波長が一致していたとしても、吸収効率が低下するという問題もある。また、ＬＤは光出力や温度によりその発振波長が変動するという特性が有るので、その特性も含めてＬＤの発振波長をＰｒ：ＹＬＦ結晶の吸収波長に一致させて量産を行うことは極めて困難である。
【０００５】
非特許文献１には、ＬＤの発振波長がＰｒ：ＹＬＦ結晶の吸収波長と一致するようにＬＤを選別して使用することが示されている。しかし、そのようにＬＤを選別使用した場合でも、ＬＤの発振波長が温度に応じて変動してしまえば、安定した高出力のレーザ発振を実現することは不可能になる。
【０００６】
励起用ＬＤの発振波長をＰｒ：ＹＬＦ結晶の吸収波長と一致させる上では、ＬＤとして、発振波長域が比較的広いブロードエリアＬＤを用いることも考えられる。しかしブロードエリアＬＤは高出力ではあるものの、横モードがマルチモードであるため空間コヒーレントが悪いという難点がある。そこで、発振波長制御のための外部共振器を形成してＬＤへフィードバックしても、光学的な損失が多くなり、結局励起用ＬＤの発振波長を所望値に制御するのは困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００１－３６１７６号公報
特開２００１－３６１７５号公報
「応用物理」誌第８５巻第８５７～８５８頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、Ｐｒ：ＹＬＦ結晶等の固体レーザ結晶をＬＤによって励起するＬＤ励起固体レーザにおいて、高出力と安定した動作を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるＬＤ励起固体レーザは、
固体レーザ結晶と、
前記固体レーザ結晶を励起する励起光を発する半導体レーザと、
励起されて前記固体レーザ結晶から発せられた光を共振させる共振器と、
を有してなる半導体レーザ励起固体レーザにおいて、
前記固体レーザ結晶、前記半導体レーザおよび前記共振器の中の少なくとも１つが複数設けられ、
前記半導体レーザによる励起光の発振波長を、前記固体レーザ結晶の吸収ピーク波長と略一致させる波長制御手段が設けられたものである。
【００１０】
なお上記の波長制御手段として具体的には、上記共振器内に配されて、共振させる光の波長を狭帯域化させるバンドパスフィルターを用いることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許