CN107492779A - 激光装置及其制造方法 - Google Patents

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郑丽和
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Abstract

本发明提供一种激光装置及其制造方法，开发出一种在激光介质的端面接合透明传热构件时，两者间的热阻低且不对激光介质作用大的热应力的技术。在激光介质的端面形成反射特性调整膜，在该反射特性调整膜的表面形成与传热构件材质相同的层，将材质相同的层的表面和传热构件的端面在大致真空中进行活化，使活化后的面彼此在大致真空中接触。得到激光介质与传热构件之间的热阻低且不对激光介质作用大的热应力的激光装置。

Description

激光装置及其制造方法
技术领域
本说明书中，公开利用固体激光介质(即增益介质)的激光装置(包括激光激振器和激光放大器)及其制造方法。
背景技术
已知有当激发光入射时发光的固体材料。例如，Nd：YAG、Yb：YAG、Nd：YVO4、Yb：YVO4、Nd：(s-)FAP、Yb：(s-)FAP等的添加了稀土类元素的固体材料当激发光入射时发光。将该固体材料配置在激光谐振器之中时，从激光谐振器放出激光。在本说明书中，将使激发光入射而从激光谐振器放出激光的固体材料称为激光介质。而且，也已知有当激发光和输入光入射时放出将输入光放大后的光的固体材料。在本说明书中，这种固体材料也称为激光介质。
工作中的激光介质因发热而需要冷却。在美国专利第5,796,766号公报中公开了具备对激光介质进行冷却的功能的装置。在美国专利第5,796,766号公报的技术中，使激光介质为圆板状，向同样形成为圆板状的透明的传热构件进行传热。在本说明书中，将圆板状的激光介质的一方的平面称为第一端面，并将另一方的平面称为第二端面。在美国专利第5,796,766号公报的技术中，使圆板状的第一传热构件与圆板状的激光介质的第一端面接触，使圆板状的第二传热构件与圆板状的激光介质的第二端面接触，而从第一端面和第二端面这双方对激光介质进行冷却。
发明内容
在美国专利第5,796,766号公报中，为了使激光介质与传热构件接触，而介绍了(1)通过机械性的力预先使两构件接触的方法(在美国专利第5,796,766号公报中表述为optical contact)、(2)通过粘结材料将两构件粘结的方法、(3)通过环氧树脂将两构件固定的方法、(4)将两构件进行扩散接合(diffusion bonding)的方法。
根据本发明人的研究，在所述(1)至(3)的方法中，判明了激光介质与传热构件之间的热阻升高而无法对激光介质进行充分冷却的情况。即，判明了无法将从激光介质能够输出的激光强度增大至所需等级的情况。这是因为，在所述(1)中，接触面积不足，在所述(2)和(3)中，粘结剂或环氧树脂层成为热阻。根据所述(4)的方法，虽然能够充分降低激光介质与传热构件之间的热阻，但是由于在高温下进行接合的情况、激光介质与传热构件的热膨胀系数不同的情况，而对接合后的激光介质作用强的热应力，这使得激光介质的发光能力下降，使发出的光的特性变化成不期望的特性。
本说明书中，公开了激光介质与传热构件之间的热阻低，且不对接合后的激光介质作用强的热应力的技术。
(激光装置的制造方法)
在本方法中，制造一种激光装置，所述激光装置具备当激发光入射时发光的激光介质、导热率比激光介质高并使激发光透过(称为激发光一边维持强度一边通过的情况。以下相同)的传热构件，激光介质的端面与传热构件的端面接合。在本方法中，在激光介质和传热构件中的任一个构件的端面形成反射特性调整膜，在该反射特性调整膜的表面形成与激光介质和传热构件中的另一个构件材质相同的层，将“与另一个构件材质相同的层”的表面和“另一个构件”的端面在大致真空中进行活化，使活化后的面彼此在大致真空中接触。
在此所说的活化是指形成包含悬空键的新生面的处理。例如，是指在大致真空中将Ar等的离子束或中性原子束向试样表面照射，将表面吸附的氧等除去，形成包含悬空键的新生面的处理。使活化后的面彼此在大致真空中接触时，产生基于原子间的相互作用的结合力。在本说明书中，将上述称为常温接合。大致真空是指如上所述，从表面除去氧等污染原子而形成新生面，且具备能够维持该新生面的真空度的环境。
在本方法中，可以在激光介质和传热构件中的任一方形成反射特性调整膜。在激光介质的端面形成反射特性调整膜的情况下，在该反射特性调整膜的表面形成与传热构件材质相同的层(以下称为传热构件同质层)，将传热构件同质层的表面和传热构件的端面在大致真空中进行活化，并使活化后的面彼此在大致真空中接触。其结果是，得到将激光介质、反射特性调整膜、传热构件同质层、传热构件层叠而成的结构。在传热构件的端面形成反射特性调整膜的情况下，在该反射特性调整膜的表面形成与激光介质材质相同的层(以下称为激光介质同质层)，将激光介质同质层的表面和激光介质的端面在大致真空中进行活化，使活化后的面彼此在大致真空中接触。其结果是，得到将传热构件、反射特性调整膜、激光介质同质层、激光介质层叠而成的结构。
在本说明书中，“激光介质的端面与传热构件的端面接合”这样的情况准确而言是指，激光介质的端面和传热构件的端面经由反射特性调整膜和传热构件同质层、或者经由反射特性调整膜和激光介质同质层进行接合。
(激光装置)
在本说明书中，也公开了如下的激光装置的新的结构：具备当激发光入射时发光的激光介质和导热率比激光介质高且激发光透过的传热构件，激光介质的端面与传热构件的端面接合。在该激光装置中，其特征在于，在传热构件与激光介质之间形成反射特性调整膜，在传热构件和激光介质中的任一个构件与反射特性调整膜之间介有与所述一个构件材质相同且结晶状态不同的层。本说明书中所说的激光装置包括激光激振器和激光放大器等。
该激光装置具备将激光介质、反射特性调整膜、传热构件同质层、传热构件层叠而成的结构，或者将传热构件、反射特性调整膜、激光介质同质层、激光介质层叠而成的结构。该结构能够通过上述的常温接合方法制造，但是并不局限于此。由于将相同材质的层彼此接合，因此通过低温度的(因此抑制了作用于激光介质的热应力的)扩散结合等也能够得到。
根据以上所述，能够将激光介质与传热构件之间的热阻抑制得较低，能够不对接合后的激光介质作用强的热应力。能得到产生在以往的装置中不能实现的高输出激光的激光装置。
(脉冲激光装置)
将本说明书记载的技术适用于脉冲激光装置时成为如下的结构。该激光装置依次配置有第一传热构件、激光介质、可饱和吸收体、第二传热构件，第一传热构件的第二端面(激光介质侧的端面)与激光介质的第一端面(第一传热构件侧的端面)接合，激光介质的第二端面(可饱和吸收体侧的端面)与可饱和吸收体的第一端面(激光介质侧的端面)接触，可饱和吸收体的第二端面(第二传热构件侧的端面)与第二传热构件的第一端面(可饱和吸收体侧的端面)接合。可饱和吸收体具备当从激光介质入射的光强度增大时吸收能力饱和的特性，作为Q开关进行工作。第一传热构件与激光介质相比导热率高，并使激发光透过。第二传热构件与可饱和吸收体相比导热率高，并使激光透过(称为激光维持强度地通过。以下相同)。在第一传热构件与激光介质之间形成第一反射特性调整膜，在可饱和吸收体与第二传热构件之间形成第二反射特性调整膜。在第一反射特性调整膜与第二反射特性调整膜之间能够实现脉冲激光谐振器。
在该脉冲激光装置中，在第一传热构件与激光介质之间、及可饱和吸收体与第二传热构件之间适用本说明书中公开的技术。其结果是，在第一传热构件和激光介质中的任一个构件与第一反射特性调整膜之间介有与所述一个构件材质相同且结晶状态不同的层。即，在第一传热构件与第一反射特性调整膜之间介有与第一传热构件材质相同且结晶状态不同的层，或者在激光介质与第一反射特性调整膜之间介有与激光介质材质相同且结晶状态不同的层。而且，在可饱和吸收体和第二传热构件中的任一个构件与第二反射特性调整膜之间介有与所述一个构件材质相同且结晶状态不同的层。即，在可饱和吸收体与第二反射特性调整膜之间介有与可饱和吸收体材质相同且结晶状态不同的层，或者在第二传热构件与第二反射特性调整膜之间介有与第二传热构件材质相同且结晶状态不同的层。
通过以上所述，能够将激光介质与第一传热构件之间的热阻抑制得较低，能够将可饱和吸收体与第二传热构件之间的热阻抑制得较低，能够不对接合后的激光介质作用强的热应力，能够不对接合后的可饱和吸收体作用强的热应力。激光介质的热量向与激光介质以原子级接合的第一传热构件高效地传热，从第一传热构件进一步传热。激光介质由第一传热构件高效地冷却。同样，可饱和吸收体的热量向与可饱和吸收体以原子级接合的第二传热构件高效地传热，从第二传热构件进一步传热。可饱和吸收体由第二传热构件高效地冷却。脉冲激光装置的发热部被高效地冷却，能够从脉冲激光装置输出的激光功率增大。
(多级激光装置)
有时需要将多个激光介质排列成直线状而成的多级的激光装置。将本说明书记载的技术适用于多级的放大装置时成为如下的结构。该多级放大装置具备多个传热构件和多个激光介质，各传热构件与各激光介质交替配置。激光介质当激发光入射时发光。传热构件与激光介质相比导热率高，对于激发光和激光是透明的(激发光和激光维持强度地通过)。该多级放大装置具备将激光介质、反射特性调整膜、传热构件同质层、传热构件层叠而成的结构，或者将传热构件、反射特性调整膜、激光介质同质层、激光介质层叠而成的结构。该多级激光装置可以使用于激光激振器。对于上述激光介质，能够使用当激发光和输入光(种光)入射时发出使输入光放大后的光的固体材料。由此得到多级的激光放大器。
在所述的多级激光装置中，优选距放出激光的端面近的激光介质的发光原子浓度比距激发光入射的端面近的激光介质的发光原子浓度高。
这种情况下，沿着激发光的行进进行观察时，成为如下关系：在由于激发光还未被吸收而在激发光强度高的区域中，通过发光原子浓度低的激光介质(因此吸收率低)，在作为激发光被吸收的结果而激发光强度下降的区域中，通过发光原子浓度高的激光介质(因此吸收率高)。在前者的区域中成为高强度×低吸收率，在后者的区域中成为低强度×高吸收率，其积的值被均匀化。当距激发光入射的端面近的激光介质的发光原子浓度低，距激发光入射的端面远的激光介质的发光原子浓度高时，多级配置的激光介质的温度被均匀化，最高温度下降。
(激发光多重反射式激光装置)
激光介质的长度(沿激发光的入射方向的长度)短，有时激光介质无法充分地吸收激发光。在从激发光的入射面至激光的射出面的距离短的薄板状的激光介质的情况下，产生激光介质无法充分地吸收激发光的问题。因此，已知有具备反射机构的激光装置，该反射机构对于从激发光的入射面侵入到激光介质中，并从由激光的射出面反射而从激发光的入射面向激光介质外放出的激发光(在本说明书中为了简便起见而称为由激光介质反射的激发光)进行反射，使该激发光再次朝向激光介质。在以往的装置中，为了对激光介质进行冷却，而在金属制的传热构件上固定薄板状的激光介质。在该装置的情况下，需要避免金属制传热构件与激发光反射机构的干涉，激光谐振器的谐振器长度变长。需要一种使用传热构件和激发光反射机构并缩短谐振器长度的技术。
根据本说明书记载的技术，能够将激发光透过的构件使用于传热构件，因此能够对于由激光介质反射而通过透明传热构件的激发光进行反射，使其再次通过透明传热构件而朝向激光介质。因此，可以采用对于由激光介质反射而通过透明传热构件的激发光进行反射，使其再次通过透明传热构件而朝向激光介质的激发光反射机构。由此能够缩短谐振器长度。
附图说明
图1示出实施例1的脉冲激光装置的侧视图。
图2示出实施例1的脉冲激光装置的分解立体图。
图3示出活化处理前的激光介质和传热构件。
图4示出活化处理中的激光介质和传热构件。
图5示出活化处理后的激光介质和传热构件。
图6示出使活化处理后的使激光介质与传热构件接触之后的状态。
图7示出实施例2的多级激光装置的侧视图。
图8示出实施例3的多重反射式激光装置的侧视图。
图9是多重反射的激发光的光路的从图8的IX方向观察的图。
图10是多重反射的激发光的光路的从侧方观察的图。
图11示出实施例4的多重反射式激光装置的侧视图。
图12示出实施例5的多重反射式激光装置的侧视图。
具体实施方式
本说明书公开的技术解决下述(a)的课题，但在下述的实施例中，除此之外，还解决(b)～(d)的课题。解决各课题的每一个都是实用的技术。例如，如果即使未解决(a)的课题但也解决了(b)的课题，则其也是实用的技术。
(a)提供一种激光介质与传热构件之间的热阻低，不对接合后的激光介质作用强的热应力的技术。
(b)提供一种适合于脉冲激光装置的冷却技术。
(c)提供一种适合于将多个激光介质多级地排列成直线状而成的多级激光装置的冷却技术。
(d)提供一种并用使由激光介质反射的激发光再次朝向激光介质的激发光反射机构和传热构件且缩短谐振器长度的技术。
为了解决所述(b)的课题而实用的激光装置具备下述的结构。
依次配置有第一传热构件、激光介质、可饱和吸收体、第二传热构件。
所述第一传热构件的第二端面(激光介质侧的端面)与所述激光介质的第一端面(第一传热构件侧的端面)接合，所述激光介质的第二端面(可饱和吸收体侧的端面)与所述可饱和吸收体的第一端面(激光介质侧的端面)接触，所述可饱和吸收体的第二端面(第二传热构件侧的端面)与所述第二传热构件的第一端面(可饱和吸收体侧的端面)接合。
所述激光介质当激发光入射时发光。
当从所述激光介质入射的光强度增大时，所述可饱和吸收体的吸收能力饱和。
所述第一传热构件与所述激光介质相比导热率高，并使所述激发光透过。
所述第二传热构件与所述可饱和吸收体相比导热率高，并使激光透过。
在所述第一传热构件与所述激光介质之间形成第一反射特性调整膜。
在所述可饱和吸收体与所述第二传热构件之间形成第二反射特性调整膜。
通过所述第一反射特性调整膜、所述激光介质、所述可饱和吸收体、所述第二反射特性调整膜形成脉冲激光装置。
根据上述装置，激光介质的热量高效地向第一传热构件传热，从第一传热构件进一步传热。激光介质由第一传热构件高效地冷却。可饱和吸收体的热量高效地向第二传热构件传热，从第二传热构件进一步传热。可饱和吸收体由第二传热构件高效地冷却。脉冲激光装置的发热部高效地冷却，从脉冲激光装置能够输出的激光功率增大。
优选在第一传热构件和激光介质中的任一个构件与第一反射特性调整膜之间介有与所述一个构件材质相同且结晶状态不同的层，在可饱和吸收体和第二传热构件中的任一个构件与第二反射特性调整膜之间介有与所述一个构件材质相同且结晶状态不同的层，但并非不可或缺。
为了解决所述(c)的课题而实用的激光装置具备下述的结构。
具备多个传热构件和多个激光介质，各传热构件与各激光介质交替配置。
所述激光介质当激发光入射时发光。也可以当激发光和输入光(种光)入射时放射放大光。
所述传热构件与所述激光介质相比导热率高，并使激发光和激光透过。
在所述传热构件与所述激光介质之间形成反射特性调整膜。
根据该装置，传热构件与各激光介质的两端面接触，各激光介质从两端面被高效地冷却。
优选具备将激光介质、反射特性调整膜、传热构件同质层、传热构件层叠而成的结构，或者将传热构件、反射特性调整膜、激光介质同质层、激光介质层叠而成的结构，但并非不可或缺。
为了解决所述(d)的课题而实用的激光装置具备下述的结构。
具备激光介质、传热构件、激发光反射机构，传热构件的端面(激光介质侧的端面)与激光介质的端面(传热构件侧的端面)接合。
激光介质当激发光入射时发光。
传热构件与激光介质相比导热率高，并使激发光透过。
激发光反射机构对于由激光介质反射而通过传热构件的激发光进行反射，使其通过传热构件而朝向激光介质。
优选具备将激光介质、反射特性调整膜、传热构件同质层、传热构件层叠而成的结构，或者将传热构件、反射特性调整膜、激光介质同质层、激光介质层叠而成的结构，但是并非不可或缺。
【实施例】
(脉冲激光装置)
图1示出实施例1的脉冲激光装置的侧视图，图2示出其分解立体图。参照编号2表示第一传热构件，参照编号8表示激光介质，参照编号10表示可饱和吸收体，参照编号16表示第二传热构件。激光介质8当激发光输入时发光，经由第二传热构件16而放出脉冲激光。
参照编号6是第一反射特性调整膜，对于激发光为低反射率，对于激光为高反射率。参照编号12是第二反射特性调整膜，对于激光为中间的反射率。即，对激光的一部分进行反射而使其一部分透过。
激光介质8当激发光入射时发光。当从激光介质8入射的光强度增大时，可饱和吸收体10的吸收能力饱和而成为透明。即，当封闭入第一反射特性调整膜6与第二反射特性调整膜12之间的激光的强度增大时，可饱和吸收体10变化为透明，作为被动Q开关进行工作。经由第二传热构件16而放出脉冲激光。
图2示出脉冲激光装置的分解图。在激光介质8的端面(第一传热构件2侧的端面)形成第一反射特性调整膜6，在第一反射特性调整膜6的表面形成与第一传热构件2材质相同的层(称为第一传热构件同质层)4。同样，在可饱和吸收体10的端面(第二传热构件16侧的端面)形成第二反射特性调整膜12，在第二反射特性调整膜12的表面形成与第二传热构件16材质相同的层(称为第二传热构件同质层)14。
在本实施例中，激光介质8使用了包含1.1at.％的Nd的YAG。激光介质8呈直径为5mm且厚度为4mm的圆板形状。可饱和吸收体10使用了包含Cr4+的YAG。激发光4使用了808nm的光。得到了1064nm的脉冲激光。可饱和吸收体10也可以利用Cr-YAG以外的Q开关材料。也可以是LBO或水晶这样的非线性光学元件。
在本实施例中，通过涂敷电介质的多层膜而形成了第一反射特性调整膜6和第二反射特性调整膜12。第一传热构件2需要使808nm的激发光透过，在本实施例中使用了蓝宝石基板。第二传热构件16需要使1064nm的激光透过，在本实施例中使用了蓝宝石基板。
难以降低电介质多层膜(第一反射特性调整膜6、第二反射特性调整膜12)与蓝宝石基板之间的热阻，并且不对激光介质8作用大的热应力。在通过机械性的力预先使电介质多层膜与蓝宝石基板接触的方法中，接触面积不足，热阻不会下降。根据通过环氧等粘结材料进行粘结的方法，粘结剂的层提升了热阻。当将电介质多层膜与蓝宝石基板进行扩散接合时，虽然热阻下降，但是对激光介质8作用强的热应力。在本实施例中，为了避免此情况，将在端面形成有电介质多层膜(第一反射特性调整膜6)的激光介质8与蓝宝石基板(第一传热构件2)进行常温接合。而且，将在端面形成有电介质多层膜(第二反射特性调整膜12)的可饱和吸收体10与蓝宝石基板(第二传热构件16)进行常温接合。
图2的参照编号4是在第一反射特性调整膜(电介质多层膜)6的表面蒸镀的氧化铝膜，是与第一传热构件(蓝宝石)2材质相同的膜。参照编号14是在第二反射特性调整膜(电介质多层膜)12的表面蒸镀的氧化铝膜，是与第二传热构件(蓝宝石)16材质相同的膜。具有相同材质的第一传热构件(蓝宝石)2与氧化铝膜4通过后述的常温接合而牢固地接合。同样，具有相同材质的第二传热构件(蓝宝石)16与氧化铝膜14通过后述的常温接合而牢固地接合。
图3示出在端面形成有第一反射特性调整膜(电介质多层膜)6，在其表面形成有与第一传热构件2材质相同(氧化铝)的膜4的激光介质8的表面(准确而言为氧化铝膜4的表面)和第一传热构件(蓝宝石)2的表面。当两者处于大气中时，在表面吸附氧18等，即便使氧化铝膜4与蓝宝石基板2接触，两者也不会接合。
图4示出将氧化铝膜4和蓝宝石基板2放置在大致真空环境下，向两者的表面4a、2a照射Ar等的离子束20的情况。当向表面照射离子束20时，在表面吸附的氧等被除去，形成包含悬空键的新生面。图5示出形成有新生面的氧化铝膜4和蓝宝石基板2的表面4a、2a，原子键在表面露出。图6示出使原子键在表面露出的氧化铝膜4与蓝宝石基板2接触的状态，在氧化铝膜4和蓝宝石基板2产生基于原子间的相互作用的结合力，氧化铝膜4与蓝宝石基板2牢固地接合。氧化铝膜4与蓝宝石基板2之间的热阻低。而且，氧化铝膜4与蓝宝石基板2在常温下接合，因此也不会对激光介质8作用大的热应力。而且，氧化铝膜4与蓝宝石基板2的接合面的透明度极高，未观测到丝毫的模糊或丝毫的着色。在本实施例中，由于在激光介质8的表面蒸镀第一反射特性调整膜6，因此两者间的热阻低，由于在第一反射特性调整膜6的表面蒸镀与第一传热构件2材质相同的膜4，因此两者间的热阻低，由于在与第一传热构件2材质相同的膜4的表面常温接合第一传热构件2，因此两者间的热阻低。在本实施例中，激光介质8与第一传热构件2之间的热阻低。第一传热构件同质层4是与第一传热构件2材质相同且结晶状态不同的层。
可饱和吸收体10、第二反射特性调整膜12、第二传热构件同质层14、第二传热构件16的关系也同样，第二传热构件同质层14与第二传热构件16被常温接合。在本实施例中，可饱和吸收体10与第二传热构件16之间的热阻低，对可饱和吸收体10也未作用大的热应力。过饱和吸收体与传热构件的接合面的透明度极高，未观测到丝毫的模糊或丝毫的着色。
需要说明的是，也可以将激光介质8与可饱和吸收体10之间进行常温接合。在激光介质8和可饱和吸收体10都是YAG，仅添加物质不同的情况下，两者为同质层，可以省略同质层形成工序而进行常温接合。而且，如图11所示，可以在两者间介有反射特性调整膜30。对反射特性调整膜30利用对于激发光为高反射率且对于激光为低反射率的膜。在激光介质28上形成反射特性调整膜30的情况下，在其表面形成可饱和吸收体同质层而与可饱和吸收体10进行常温接合。在可饱和吸收体10形成反射特性调整膜30的情况下，在其表面形成激光介质同质层而与激光介质28进行常温接合。
在图1和图2的实施例中，优选在第一传热构件2和第二传热构件16上直接或间接地连接未图示的散热装置。
在图1和图2的实施例中，在激光介质8的端面形成第一反射特性调整膜6和第一传热构件同质层4，并将其与第一传热构件2进行常温接合。也可以取代于此，在第一传热构件2的端面形成第一反射特性调整膜6和激光介质同质层，并将其与激光介质8进行常温接合。在后者的情况下，在第一反射特性调整膜6与激光介质8之间形成激光介质同质层。激光介质同质层是与激光介质8材质相同且结晶状态不同的层。同样，也可以在第二传热构件16的端面形成第二反射特性调整膜12和可饱和吸收体同质层，并将其与可饱和吸收体10进行常温接合。在后者的情况下，在第二反射特性调整膜12与可饱和吸收体10之间形成可饱和吸收体同质层。可饱和吸收体同质层是与可饱和吸收体10材质相同且结晶状态不同的层。
(多级激光装置)
图7示出实施例2的激光装置，示出将多个激光介质8排列成直线状而多级地放大的激光装置。各激光介质8当激发光入射时发光，将输入光(种光)的激光放大。在各激光介质8的两端面形成有对于激光调整成中间的反射率的膜6、12。
在相邻的激光介质8、8之间插入传热构件2。传热构件2与激光介质8相比导热率高，并使激发光、输入光、激光透过。
参照编号4、14是介于反射特性调整膜6、12与传热构件2之间的传热构件同质层，由于该同质膜的存在，而传热构件2与激光介质8进行常温接合。参照编号24是λ/4板。λ/4板24可以配置在图7的右端，也可以省略。在单路放大器的情况下，不需要λ/4板24。而且，也可以取代λ/4板24而利用法拉第转子。
传热构件2与激光介质8相比为大径。图7的装置收容于未图示的金属制的圆筒中使用。传热构件2的外周面成为与金属制圆筒的内周接触的关系。激光介质8的热量经由传热构件2向金属圆筒传热，高效地被冷却。
在图7中，激发光向左端面入射，但也可以从左右的两面入射。输入光还可以从左右端面中的任一方入射。
存在反射特性调整膜的最外表面与传热构件的材质相同的情况。例如，存在反射特性调整膜的最外表面为氧化铝且传热构件为蓝宝石的情况。或者，存在反射特性调整膜的最外表面为YAG且传热构件也为YAG的情况。根据添加物质的种类和量而YAG变化为各种特性，如果也能够使用于反射特性调整膜，则也能够使用于传热构件。这种情况下，反射特性调整膜的最外表面能够兼作为同质层。
对于图7的激光介质8，能够使用当激发光入射时发光的材料。在该情况下，能够形成为多级的激光激振器。
(激发光多重反射式激光装置)
图8示出实施例3的激光装置，对于由激光介质28反射的激发光进行反射而使其再次向激光介质28入射。激光介质28薄(激发光的沿平均的行进方向(x轴)的距离短)，激发光在激光介质28内仅进行一次往复的话未被充分吸收，因此将激发光进行多重反射。
参照编号2是传热构件，对于808nm的激发光为透明。参照编号4是传热构件同质层，6是第一反射特性调整膜，28是激光介质(比实施例1和2的激光介质薄)，30是第二反射特性调整膜，32是输出耦合器。
第一反射特性调整膜6对于激发光为低反射率，对于激光为高反射率。第二反射特性调整膜30对于激发光为高反射率，对于激光为低反射率。
如图8所示，激发光通过激发光透过的传热构件2、激发光透过的传热构件同质层4、激发光透过的第一反射特性调整膜6而向激光介质28内侵入。在激光介质28内行进的激发光由第二反射特性调整膜30反射而在激光介质28内朝向左侧行进。在激光介质28内朝向左侧行进的激发光通过第一反射特性调整膜6向激光介质28外射出，在传热构件2内朝向左侧行进。激光介质28薄，在激光介质28内仅进行一次往复的话，通过激光介质28无法充分地吸收激发光。在传热构件2内朝向左侧行进的激发光b还能够利用。因此，在本实施例中，利用激发光反射机构，使激发光b再次朝向激光介质28。
图9是通过激发光反射机构而在传热构件2内反复通过的激发光的光路的从图8的IX方向观察的图。
圆形标记所示的数字表示在图8的传热构件2内朝向左侧行进的激发光的反射点。数字表示反射位置的顺序。图9的a示出从未图示的发光二极管得到的激发光，其他的字母示出由激光介质28或反射点反射的激发光的光路。例如示出如下情况：激发光a由激光介质28反射而在光路b中行进，由反射点2反射而在光路c中行进，由反射点3反射而在光路d中行进，由激光介质28反射而在光路e中行进，由反射点4反射而在光路f中行进。
图10是通过激发光反射机构在透明传热构件2内反复通过的激发光的光路的从侧方观察的图。其中，图10(A)示出图9的A-A面内的光路，图10(B)示出图9的B-B面内的光路。在图8的情况下，关于光路b而示出A-A面内的光路，关于光路d而重叠显示B-B面内的光路。
从图9和图10可知，在本实施例中，通过激发光反射机构，激发光向激光介质28到达6次(光路a、d、g、j、m、p)。虽说激光介质28薄，但在6次往复期间能吸收所需的量，放出所需的强度的激光。
在具备激发光反射机构的以往的激光装置中，传热构件2为金属，激发光未通过。因此，将激发光反射机构配置在图8的激光介质28的右侧。为此，需要避免输出耦合器32与激发光反射机构的干涉，无法缩短输出耦合器32与激光介质28之间的距离。输出耦合器32与激光介质28之间的距离会影响激光谐振器的谐振器长度。如果谐振器长度较长，则例如难以缩短脉冲激光的脉冲时间而使尖峰功率增大。根据本实施例，能够将激发光反射机构配置在图8的激光介质28的左侧，能够自由地设定输出耦合器32与激光介质28之间的距离。能够缩短脉冲激光的脉冲时间而使尖峰功率增大。
(第四实施例)
图11的实施例是兼具图8～图10的激发光反射机构和图1的Q开关的激发光多重反射式脉冲激光装置。关于说明过的现象，省略重复说明。在本实施例中，在激光介质28与可饱和吸收体10之间介有反射特性调整膜30。反射特性调整膜30利用对于激发光为高反射率且对于激光为低反射率的膜。而且，可以将激光介质28与可饱和吸收体10进行常温接合。这种情况下，在激光介质28和可饱和吸收体10中的任一方蒸镀反射特性调整膜30，将与激光介质28和可饱和吸收体10中的另一方材质相同的膜蒸镀于反射特性调整膜30的表面，将两者进行常温接合。其结果是，在反射特性调整膜30与激光介质28之间形成与激光介质28材质相同的层，或者在反射特性调整膜30与可饱和吸收体10之间形成与可饱和吸收体10材质相同的层。
(第五实施例)
图12的实施例具备图8～图10的激发光反射机构，在激光介质8的端面形成有兼作为反射特性调整膜和输出耦合器的膜34。由此，能够简化放出连续激光的激光装置的结构。在图12的情况下，可以在膜34的右端面接合未图示的传热构件。可以从两端面对激光介质28进行冷却。
本发明人研究了激光激振器的高输出化技术，激光强度也成为50GW/cm2以上。当成为这样的高强度时，将激光介质冷却的传热构件与激光介质的接合技术极为重要，已知的接合技术中高输出化受到制约。已知的接合技术中，产生由于激光介质的冷却效率不充分而激光介质被破坏这样的问题、由于作用于激光介质的应力而发光效率下降这样的问题、或在激光介质与传热构件之间产生模糊或着色并由于该模糊等而激光被吸收、接合面过热这样的问题，这些成为对于高输出化的障碍。根据本说明书记载的技术，能解决这些问题解决，能够实现激光装置的进一步的高输出化。
以上，详细地说明了本发明的具体例，但是它们只不过是例示，没有对权利要求书进行限定。权利要求书记载的技术包括对于以上例示的具体例进行了各种变形、变更的情况。本说明书或附图说明的技术要素是单独或者通过各种组合而发挥技术上的实用性的技术，没有限定为申请时权利要求记载的组合。而且，本说明书或附图例示的技术可同时实现多个目的，实现其中的一个目的的技术自身具有技术上的实用性。

Claims (8)

1.一种激光装置的制造方法，所述激光装置具备当激发光入射时发光的激光介质、导热率比所述激光介质高并使所述激发光透过的传热构件，所述激光介质的端面与所述传热构件的端面接合，其中，
在所述激光介质和所述传热构件中的任一个构件的端面形成反射特性调整膜，在该反射特性调整膜的表面形成与所述激光介质和所述传热构件中的另一个构件材质相同的层，
将所述材质相同的层的表面和所述另一个构件的端面在大致真空中进行活化，
使活化后的面彼此在大致真空中接触。
2.一种激光装置，具备当激发光入射时发光的激光介质、导热率比所述激光介质高并使所述激发光透过的传热构件，所述激光介质的端面与所述传热构件的端面接合，其中，
在所述传热构件与所述激光介质之间形成有反射特性调整膜，
在所述传热构件和所述激光介质中的任一个构件与所述反射特性调整膜之间介有与所述一个构件材质相同且结晶状态不同的层。
3.根据权利要求2所述的激光装置，其中，
所述激光装置依次配置有第一传热构件、激光介质、可饱和吸收体、第二传热构件，
所述第一传热构件的第二端面与所述激光介质的第一端面接合，所述激光介质的第二端面与所述可饱和吸收体的第一端面接触，所述可饱和吸收体的第二端面与所述第二传热构件的第一端面接合，
当从所述激光介质入射的光强度增大时，所述可饱和吸收体的吸收能力饱和，
所述第一传热构件与所述激光介质相比导热率高并使所述激发光透过，
所述第二传热构件与所述可饱和吸收体相比导热率高并使激光透过，
在所述第一传热构件与所述激光介质之间形成第一反射特性调整膜，
在所述可饱和吸收体与所述第二传热构件之间形成第二反射特性调整膜，
在所述第一传热构件和所述激光介质中的任一个构件与所述第一反射特性调整膜之间介有与所述第一传热构件和所述激光介质中的所述一个构件材质相同且结晶状态不同的层，
在所述可饱和吸收体和所述第二传热构件中的任一个构件与所述第二反射特性调整膜之间介有与所述可饱和吸收体和所述第二传热构件中的所述一个构件材质相同且结晶状态不同的层。
4.根据权利要求2所述的激光装置，其中，
所述激光装置具备多个传热构件和多个激光介质，各传热构件与各激光介质交替配置，
所述激光介质当激发光入射时发出激光，
所述传热构件与所述激光介质相比导热率高，并使所述激发光和激光透过。
5.根据权利要求4所述的激光装置，其中，
所述激光介质当激发光和输入光入射时发出使输入光放大后的光。
6.根据权利要求5所述的激光装置，其中，
激发光的入射方向与激光的发光方向为相同方向，
激发光的入射方向与输入光的入射方向为相反方向。
7.根据权利要求4或5所述的激光装置，其中，
距所述激发光入射的端面近的激光介质的发光原子浓度低，距所述激发光入射的端面远的激光介质的发光原子浓度高。
8.根据权利要求2所述的激光装置，其中，
所述激光装置具备激光介质、传热构件、激发光反射机构，
所述激发光反射机构对由所述激光介质反射而通过所述传热构件的激发光进行反射，使其通过所述传热构件而朝向所述激光介质。
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