CN107851953A - 平面波导型激光装置 - Google Patents

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Abstract

构成为具有：平面波导，其在由吸收激励光(5)的激光介质构成的芯体(1)的上表面(1a)及下表面(1b)接合有折射率小于该激光介质的包层(2)、(3)；激励光发生源(4)，其向芯体(1)的侧面(1c)、(1d)射出激励光(5)；以及激光高反射膜(6a)、(6b)，其形成于芯体(1)的侧面(1e)、(1f)，与芯体(1)的侧面(1e)、(1f)对应的包层(2)的侧面(2e)、(2f)的构造是一部分的表面凹陷的脊形构造(20)。由此，针对与波导层构造平行的方向即y轴方向也形成波导模式，能够抑制激光(11)的波面状态和传播方向的变化。

Description

平面波导型激光装置
技术领域
本发明涉及平面波导型激光装置，其通过在由激光介质构成的芯体内呈之字状传播激光，将激光放大。
背景技术
在下面的专利文献1中公开了平面波导型激光装置，其在由激光介质构成的芯体的四个侧面中的对置的两个侧面形成有反射激光的反射膜。
在该平面波导型激光装置中，入射到芯体内的激光一面在两个反射膜之间反复反射一面呈之字状传播，由此将激光放大。
另外，在下面的专利文献1中也公开了使形成有反射膜的两个侧面之间具有倾斜角的平面波导型激光装置。
在该平面波导型激光装置中，从激光的入射部入射的激光在芯体内呈之字状传播后折返反射，折返反射的激光在芯体内向相反方向呈之字状传播，由此从与入射部相同的位置射出激光。
在下面的专利文献1所公开的平面波导型激光装置中，能够延长激光在作为激光介质的芯体内的传播路径长度，因而能够实现高增益的激光的放大。
另外，在该平面波导型激光装置中，从作为激光介质的芯体的侧面入射激励光，因而能够提高激光和激励光的重叠，能够进行激光的高效率放大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第2003/0063884号说明书
发明内容
发明要解决的问题
以往的平面波导型激光装置是如上所述构成的，因而所入射的激励光被激光介质吸收，由此在芯体内产生热量，并沿着该激励光的传播方向产生温度分布。并且，在具有激励光的强度分布的情况下也产生温度分布。在产生该温度分布时将存在如下问题，由于热透镜效应，在芯体内产生折射率的分布，该折射率的分布对在芯体内传播的激光的光束传播状态产生影响。
即，在以往的平面波导型激光装置中，折射率不同的芯体和包层重叠，因而针对平面波导的厚度方向(与波导层构造垂直的方向)形成波导模式，在平面波导的厚度方向上能够以规定的传播模式传播激光。该传播模式能够通过适当设定芯体的厚度、芯体和包层的折射率差进行控制。
另一方面，关于与波导层构造平行的方向，不形成波导模式，所入射的激光直接在空间中传播。此时，激光受到热透镜效应等的影响，因而存在如下问题：激光的波面状态变化而产生光束质量的劣化，并且导致光束的传播方向变化。
本发明正是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于获得平面波导型激光装置，其针对与波导层构造平行的方向也形成波导模式，能够抑制激光的波面状态和传播方向的变化。
用于解决问题的手段
本发明的平面波导型激光装置具有：平面波导，在由吸收激励光的激光介质构成的芯体的上表面及下表面接合有折射率小于该激光介质的包层；激励光发生源，其向芯体的侧面射出激励光；以及激光反射膜，其形成于芯体的四个侧面中的与来自激励光发生源的激励光所射出到的侧面不同的两个对置的侧面，在平面波导的四个侧面中，与来自激励光发生源的激励光所射出到的侧面不同的两个对置的侧面中的至少一个侧面的构造是一部分的表面凹陷的脊形构造。
发明效果
根据本发明构成为，在平面波导的四个侧面中，与来自激励光发生源的激励光所射出到的侧面不同的两个对置的侧面中的至少一个侧面的构造是一部分的表面凹陷的脊形构造，因而具有如下效果：针对与波导层构造平行的方向也形成波导模式，能够抑制激光的波面状态和传播方向的变化。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的平面波导型激光装置的俯视图。
图2是在沿着图1的A-A’线与纸面垂直的面内的剖视图。
图3是示出本发明的实施方式1的平面波导型激光装置的构成平面波导的芯体1及包层2的侧面1e、2e的立体图。
图4是示出被激光介质吸收的激励光功率、和作为激光介质的芯体1的温度及折射率的说明图。
图5是示出本发明的实施方式1的另一平面波导型激光装置的构成平面波导的芯体1及包层2的侧面1e、2e的立体图。
图6是示出本发明的实施方式1的另一平面波导型激光装置的构成平面波导的芯体1及包层2的侧面1e、2e的立体图。
图7是示出本发明的实施方式1的另一平面波导型激光装置的俯视图。
图8是示出本发明的实施方式1的另一平面波导型激光装置的俯视图。
图9是示出本发明的实施方式1的另一平面波导型激光装置的构成平面波导的芯体1及包层2的侧面1e、2e的立体图。
图10是示出本发明的实施方式2的平面波导型激光装置的俯视图。
图11是示出本发明的实施方式3的平面波导型激光装置的俯视图。
具体实施方式
下面，为了更详细地说明本发明，根据附图来说明用于实施本发明的方式。
实施方式1
图1是示出本发明的实施方式1的平面波导型激光装置的俯视图，图2是在沿着图1的A-A’线与纸面垂直的面内的剖视图。另外，图3是示出本发明的实施方式1的平面波导型激光装置的构成平面波导的芯体1及包层2的侧面1e、2e的立体图。
在图1～图3中，芯体1由吸收激励光5的激光介质形成，在芯体1的主面即上表面1a及下表面1b，接合有折射率小于该激光介质的包层2、3。
由该芯体1和包层2、3构成平面波导。
在此，作为激光介质的芯体1是在1个轴方向上厚度较薄的平板的形状。在图1～图3中，设芯体1的厚度方向为z轴，设芯体1的平面内的2个轴为x轴、y轴。
在图中，在芯体1中与x y平面平行的面是上表面1a及下表面1b，与z轴方向平行的四个面是侧面1c、1d、1e、1f。
在该实施方式1中，示出了芯体1的侧面1c、1d与芯体1的主面即上表面1a及下表面1b大致垂直的例子，但也可以是，芯体1的侧面1c、1d具有相对于芯体1的上表面1a及下表面1b倾斜的角度。在这种情况下，能够防止由于在芯体1的侧面1c、1d、1e、1f产生的巡回路径而形成的放大自发辐射光(ASE：Amplified Spontaneous Emission)和寄生振荡。
作为芯体1的激光介质，能够使用添加了Nd、Yb、Er、Tm、Ho等活性介质的晶体、陶瓷、玻璃等普通的固体激光材料。作为固体激光材料，按照进行激光振荡或放大的激光的波长选择合适的材料。
包层2的四个侧面中的侧面2e对应于芯体1的侧面1e，侧面2f对应于芯体1的侧面1f。
包层2接合于芯体1的上表面1a，包层3接合于芯体1的下表面1b，关于包层2、3与芯体1的上表面1a及下表面1b的接合，例如通过在芯体1上蒸镀以光学材料为原料的膜来进行，或者，通过借助光学接触或者扩散接合等使光学材料与芯体1光学接合来进行。
另外，包层2、3也可以接合于未图示的基板。并且，该基板也可以接合于未图示的散热器。该基板及散热器可以接合于包层2、3中任意一个包层的外侧，也可以接合于两个包层的外侧。这些接合优选使用导热率良好的接合材料。
激励光发生源4a是接近芯体1的侧面1c而配置的第1光源，激励光发生源4a向芯体1的侧面1c射出激励光5。
激励光发生源4b是接近芯体1的侧面1d而配置的第2光源，激励光发生源4b向芯体1的侧面1d射出激励光5。
作为激励光发生源4a、4b，例如能够使用排列设置多发射极半导体激光器、大范围LD(Laser Diode)或光纤输出LD的输出光纤而成的光源。根据需要，在激励光发生源4a、4b接合有冷却用的散热器，但在图1及图2中省略了这一点。
在激励光发生源4a、4b中，以使激励光5被封入在平面波导的内部而向y方向传播的方式，射出扩散角适当的激励光5。此时，激励光5的x轴方向的尺寸优选与作为激光介质的芯体1的x轴方向的尺寸大致相同。
在图1及图2的例子中，激励光发生源4a、4b接近芯体1的侧面1c、1d而配置，但也可以在激励光发生源4a、4b和芯体1的侧面1c、1d之间设置透镜等光学部件，由此使准直或会聚状态的激励光5入射到芯体1。
另外，也可以是，在芯体1的侧面1c、1d形成有使激励光5透射的反射防止膜。
另外，在图1及图2的例子中，激励光发生源4a、4b接近芯体1的侧面1c、1d而配置，但只要激励光发生源4a或激励光发生源4b任意一方接近芯体1的侧面1c或侧面1d而配置即可。
激光高反射膜6a是将在芯体1内传播的激光11反射的反射膜，形成于芯体1的侧面1e中的、从外部入射激光8的入射部以外的部分。在图1中，在图中的芯体1的侧面1e的右端设有入射部，激光8以入射方向9入射到芯体1内。
激光高反射膜6b是将在芯体1内传播的激光11反射的反射膜，形成于芯体1的侧面1f中的、射出激光11的出射部以外的部分。在图1中，在图中的芯体1的侧面1f的左端设有出射部，激光11以出射方向10射出到芯体1的外部。
激光高反射膜6a、6b例如通过蒸镀以光学材料为原料的膜(例如电介质的多层膜)而形成于芯体1的侧面1e、1f。
激光反射防止膜7a是使激光8透射的透射膜，形成于芯体1的侧面1e中的、从外部入射激光8的入射部。
激光反射防止膜7b是使激光8透射的透射膜，形成于芯体1的侧面1f中的、射出在芯体1内传播的激光11的出射部。
激光反射防止膜7a、7b例如通过蒸镀以光学材料为原料的膜(例如电介质的多层膜)而形成于芯体1的侧面1e、1f。
脊形构造20是构成平面波导的包层2的一部分的表面凹陷的构造。即，脊形构造20是与芯体1的侧面1e、1f对应的包层2的侧面2e、2f的一部分从芯体1的侧面1e、1f的面沿x轴方向后退的构造，在包层2的侧面2e、2f形成有凹凸。
通过形成脊形构造20，成为在平面波导的侧面的厚度局部变薄、平面波导的构造在y轴方向上参差不齐的构造，因而在与波导层构造平行的方向即y轴方向也形成有波导模式。该波导模式由脊形构造20的宽度和厚度等确定，在该实施方式1中被确定成与入射到芯体1内的激光11的传播模式一致。
在图3的例子中，在与芯体1的上表面1a接合的包层2的四个侧面中的与芯体1的侧面1e对应的侧面2e的一侧，包层2的一部分被去除，由此形成脊形构造20。
在图3中，在包层2的侧面2e形成有三个脊形构造20，但这只不过是一个例子，也可以形成有一个或两个脊形构造20、或者四个以上的脊形构造20。
下面，对动作进行说明。
激光8从外部以入射方向9入射到芯体1内。
从激励光发生源4a射出的激励光5从作为激光介质的芯体1的侧面1c入射，从激励光发生源4b射出的激励光5从作为激光介质的芯体1的侧面1d入射。
入射到芯体1内的激励光5一面被激光介质吸收一面沿y轴方向传播。
在芯体1内，激励光5被激光介质吸收，由此活性介质被激励而形成反转分布。通过形成反转分布，产生针对在芯体1内传播的激光11的增益。
通过该增益的产生，在芯体1内传播的激光11受到放大作用，因而芯体1的激光输出增加。
因此，如果准备激光种子光作为激光8，使该激光种子光入射到芯体1内而放大，则该实施方式1的平面波导型激光装置作为激光放大器进行动作。
并且，如果在平面波导型激光装置的激光光轴上以与该激光光轴垂直的方式配置将激光的一部分反射的未图示的输出镜，则该实施方式1的平面波导型激光装置作为激光振荡器进行动作。
因此，在后面的说明中，只要没有特别说明，平面波导型激光装置就适用于激光振荡器及激光放大器双方。
下面，说明从在芯体1的侧面1e形成的激光反射防止膜7a入射激光8后、在x y平面内传播的激光11的传播路径。
从激光反射防止膜7a入射的激光8以入射方向9所示的入射角度而入射。
因此，在芯体1内传播的激光11如图1所示到达芯体1的侧面1f。由于在芯体1的侧面1f形成有激光高反射膜6b，因而到达芯体1的侧面1f的激光11被芯体1的侧面1f反射。
被芯体1的侧面1f反射的激光11再次在芯体1内传播并到达芯体1的侧面1e。由于在芯体1的侧面1e形成有激光高反射膜6a，因而到达芯体1的侧面1e的激光11被芯体1的侧面1e反射。
激光11通过反复被激光高反射膜6a、6b反射而呈之字状传播，如图1所示沿y轴方向行进。
激光11在作为激光介质的芯体1内传播的过程中被放大，在被激光高反射膜6a、6b数次反射后，到达芯体1的形成有激光反射防止膜7b的侧面1f。
由此，被放大的激光11透过激光反射防止膜7b，以出射方向10所示的出射角度射出到外部。
在此，将作为激光介质的芯体1在x y面内的y方向的宽度、x方向的长度、所入射的激光8的光束宽度、激光反射防止膜7a、7b的宽度设定成，使在芯体1内传播的激光11的光束重叠效率较高，使激光11的传播路径长度较长。
通常，在设定成使激光11的反射次数较多时，激光11的传播路径长度变长，能够得到较高的增益。
如图1所示，在一面通过激光高反射膜6a、6b反复反射一面传播激光11的结构中，能够取得较长的激光11的传播路径长度，因而能够得到高增益高输出的激光输出。
下面，说明在芯体1的厚度方向即x z面内的激光11的传播。
在芯体1和包层2、3之间存在折射率的差异，因而在芯体1的厚度方向即x z面内形成为将激光11封入芯体1内进行传播的波导。
激光11在波导中以被称为波导模式的特定的电磁场分布进行传播。
该波导模式由激光11的波长、芯体1和包层2、3之间的折射率差、芯体1的厚度确定。通常，在激光11的波长越长、折射率差越小、芯体1的厚度越薄时，能够进行波导的模式数越少。只有一个波导模式能够进行波导的波导被称为单模式波导。
在图1及图2所示的波导形状及激光传播路径中，激光11沿z轴方向以波导的波导模式进行传播，因而通过适当设计波导模式，能够改善所输出的激光的光束质量。并且，通过在z轴方向上将激光11封入，能够增大激光11的功率密度，因而能够进行高效率的激光的放大。
从激励光发生源4a、4b射出的激励光5从芯体1的侧面1c、1d入射。
在作为激光介质的芯体1中，由于与包层2、3的折射率差，而与激光11的情况相同地成为将激励光5封入芯体1内进行传播的波导。即，激励光5相对于z轴方向形成波导模式，一面被激光介质吸收一面沿y轴方向传播。
在此，设激励光5的入射功率为Ppin[W]、设激光介质对激励光5的吸收系数为αp[1/m]、设激励光5的入射端即芯体1的侧面1d的位置为原点、设y轴方向的传播长度为L，则激励光功率Pp(L)如下述的式(1)所示。
Pp(L)＝Ppin×exp-αp×L (1)
另外，在L～(L+ΔL)的区间ΔL中被吸收的激励光功率Ppabs(ΔL)如下述的式(2)所示。
Ppabs(ΔL)＝Pp(L)-Pp(L+ΔL) (2)
图4是示出被激光介质吸收的激励光功率、和作为激光介质的芯体1的温度及折射率的说明图。
在图1的结构中，从芯体1的两个侧面1c、1d入射激励光5，因而在y轴方向上被激光介质吸收的激励光功率成为如图4(a)所示的曲线的分布(激励光功率分布)。在y轴中，该曲线的左端的位置是芯体1的侧面1c的位置，右端的位置是芯体1的侧面1d的位置。
激光介质吸收激励光功率，由此激光介质成为激励状态，但在与激光11的受激发射无关的能级间的推移中作为热量而发射能量。因此，芯体1的温度根据被激光介质吸收的激励光功率而上升。
在y轴方向上，作为激光介质的芯体1的温度成为如图4(b)所示的曲线的分布(温度分布)。
作为激光介质的芯体1的温度变化，由此在激光介质中产生折射率的变化。
将基于温度T的折射率n的变化量表示为dn/dT，在折射率n的变化量dn/dT取正值的情况下，折射率n因温度上升而增加，在折射率n的变化量dn/dT取负值的情况下，折射率n因温度上升而减小。
在折射率n的变化量dn/dT是正值时，作为激光介质的芯体1的折射率成为如图4(c)所示的曲线的分布(激光介质折射率分布)。
这样，从激励光发生源4a、4b射出的激励光5入射到芯体1内，在芯体1内相对于y轴方向产生折射率的分布。
当激光11在如图1所示的光路中传播的情况下，激光11在产生折射率分布的激光介质中通过。
激光11沿z轴方向以波导的波导模式传播，因而不受折射率分布的影响，但在x y平面内，以所入射的激光11的空间模式传播，因而在y z平面的激光11的光束截面内，折射率根据光束的区域而不同。
在这种情况下，例如在激光11从激光反射防止膜7a去往芯体1的侧面1f的光路中，朝向激光11的行进方向，右侧的折射率大，左侧的折射率小。
这样，在激光11的光束截面内，根据光束的区域而产生折射率的差异，激光11具有在折射率越大时越弯折的性质，因而在x y平面内激光11的波面曲率产生变化(像差)，传播模式变化。并且，激光11的行进方向(在x y平面内的传播角度)变化。
因此，当在基于反射路径的较长路径中传播的过程中，激光11的传播模式及行进方向变化较大，存在不能得到稳定的动作的问题。
因此，在该实施方式1中，在与芯体1的侧面1e、1f对应的包层2的侧面2e、2f形成脊形构造20。
脊形构造20如图3所示是平面波导的构造在y轴方向上参差不齐的构造。
如图1所示，形成为如下构造：在与芯体1的上表面1a接合的包层2的四个侧面中的、与芯体1的侧面1e、1f对应的侧面2e、2f中，仅在由反射激光11的芯体1的侧面1e、1f的区域及该区域的附近区域构成的区域(下面称为“激光反射区域”)的上部具有包层2，在该激光反射区域以外的区域中包层2被去除。即，形成为如下构造：在与芯体1的侧面1e、1f对应的包层2的侧面2e、2f中，在激光反射区域的上部，面与芯体1的侧面1e、1f的面一致。另一方面，在激光反射区域以外的区域的上部，包层2的侧面2e、2f的面从芯体1的侧面1e、1f的面沿x轴方向后退。因此，成为包层2的侧面2e、2f的一部分的表面凹陷的构造。
通过形成脊形构造20，针对y轴方向，在包层2被去除的激光反射区域以外的区域中，实际的折射率小于激光反射区域。因此，在y轴方向上也形成波导模式。由此，能够在z轴方向和y轴方向这两个方向上以波导模式传播激光11。
入射到芯体1内的激光11中的、波面曲率变化而高次模式化的成分和激光11的行进方向(在x y平面内的传播角度)变化的成分，在入射到形成有脊形构造20的部分时产生损失。
即，在通过脊形构造20形成的波导模式中不能结合的成分成为放射模式而不能传播，波面曲率变化而高次模式化的成分和行进方向变化的成分成为在由脊形构造20形成的波导模式中不能结合的成分，因而成为放射模式而不能传播。因此，在入射到形成有脊形构造20的部分时产生损失。
由此，针对激光11，不仅在z轴方向而且在y轴方向也能够使传播模式低次模式化(高光束质量化)。并且，能够固定激光11的反射位置，能够使激光11的传播方向稳定。
在图3中示出了通过将包层2的一部分去除来形成脊形构造20的例子。即，通过在激光反射区域以外的区域的上部去除包层2，形成脊形构造20。但是，脊形构造20不限于此。
例如，也可以是如图5所示的脊形构造20：不将激光反射区域以外的区域的上部的包层2完全去除，而是使激光反射区域以外的区域的上部的包层2的厚度比激光反射区域的上部的包层2的厚度薄。
另外，脊形构造20也可以是将构成平面波导的包层2及芯体1的一部分去除的构造。例如，也可以是如图6所示的脊形构造20：将激光反射区域以外的区域的上部的包层2完全去除，并且使激光反射区域以外的区域中的芯体1的厚度比激光反射区域中的芯体1的厚度薄。
由脊形构造20形成的波导模式能够利用脊形构造20的形状进行控制，因而只要设计脊形构造20，以得到期望的传播模式作为激光的传播模式即可。
并且，脊形构造20能够通过研磨、切割、蚀刻等加工而形成，因而在将包层2、3与作为激光介质的芯体1接合而形成平面波导后，也能够适用脊形构造20。
并且，脊形构造20仅形成于平面波导的侧面，因而容易加工。关于脊形构造20的加工方法，考虑加工精度和针对激光11的散射损失等选择适当的方法。
脊形构造20是形成于平面波导的侧面的一部分的构造，因而针对入射到芯体1内的激励光5的传播的影响较小。
在从芯体1的侧面1c、1d入射激励光5的结构中，能够将输出较大的激励光5引导到芯体1内，因而能够增大激励密度，能够进行高增益的放大。
如以上所明确的那样，根据该实施方式1，具有如下效果：由于与芯体1的侧面1e、1f对应的包层2的侧面2e、2f的构造构成为一部分的表面凹陷的脊形构造20，因而针对与波导层构造平行的方向即y轴方向也形成波导模式，能够抑制激光11的波面状态和传播方向的变化。
在该实施方式1中示出了在芯体1的上表面1a及下表面1b接合有包层2、3的例子，但还可以是，在包层2、3的外侧接合有另外的包层的双包层构造。
在这种情况下，将接合在包层2的外侧的包层称为第1外侧包层，将接合在包层3的外侧的包层称为第2外侧包层，则形成为在最下层即第2外侧包层之上顺序地层叠了包层3、芯体1、包层2、第1外侧包层的构造。
在双包层构造中，能够使用亮度更低的高输出的激励光发生源，能够进行更高增益的放大。
在此示出了在包层2和包层3双方接合外侧包层的例子，但也可以是在包层2或包层3任意一方接合外侧包层的构造。
在该实施方式1中示出了包层2的侧面2e、2f的构造是脊形构造20的例子，但也可以是包层2的侧面2e或侧面2f任意一方的构造是脊形构造20。在这种情况下，也能够针对y轴方向形成波导模式，因而同样能够抑制激光11的波面状态和传播方向的变化。
另外，也可以是包层3的侧面的构造是脊形构造20。
在该实施方式1中，示出了在包层2的侧面2e、2f形成的脊形构造20是在激光反射区域以外的区域的上部将包层2完全去除的构造，但也可以是如图7所示，仅将激光反射区域的上部的周边的包层2去除的构造。
另外，在针对激光11的波面状态的变化和传播光路变化的影响较小的部分即激光8的入射部(形成有激光反射防止膜7a的部分)、和激光11的出射部(形成有激光反射防止膜7b的部分)等，也可以省略脊形构造20的形成。
另外，脊形构造20也可以是如图8所示具有顺着激光11的入射角度及反射角度的角度的构造。在图8的例子中，脊形构造20中的凸部的末端的宽度w1比根部的宽度w2狭窄。
这样，在具有角度的构造中，容易使由脊形构造20形成的波导模式与激光11的传播模式一致，能够降低针对激光11的损失。
在该实施方式1中，示出了通过在激光反射区域以外的区域的上部将包层2去除来形成脊形构造20，但也可以如图9所示，在去除了包层2的区域中形成有折射率小于包层2的低折射率材料30。
低折射率材料30由于折射率小于包层2，因而针对y轴方向也形成波导模式。通过形成低折射率材料30，能够防止污物和尘埃附着于作为激光介质的芯体1。并且，能够缓解在将包层2接合于基板等时产生的应力。另外，低折射率材料30也可以设置成厚度比包层2薄。
实施方式2
在上述实施方式1中示出了芯体1的侧面1e和侧面1f平行的构造，但也可以是在芯体1的侧面1e和侧面1f之间设有倾斜角的构造。
图10是示出本发明的实施方式2的平面波导型激光装置的俯视图，在图10中，与图1相同的标号表示相同或者相当的部分，因而省略说明。标号“40”表示芯体1的侧面1e和侧面1f之间的倾斜角。
在图10的平面波导型激光装置中，与图1的平面波导型激光装置相比，激光反射防止膜7b的位置不同，激光11的出射方向10不同。并且，形成脊形构造20的范围不同。
下面对动作进行说明。
与上述实施方式1相同，激光8从外部以入射方向9入射到芯体1内，但芯体1的侧面1f相对于侧面1e以倾斜角40的角度倾斜，因而每当激光11反复反射时，激光11向芯体1的侧面1e、1f的入射角度减小。
在激光11向芯体1的侧面1e、1f的入射角度成为0度的位置，激光11的传播方向反转而进行折返反射。
在图10的例子中，折返反射后的激光11的传播路径与折返反射前的激光11的传播路径相交，激光11从形成在图中右上部的激光反射防止膜7b以出射方向10射出到外部。
激光11的传播路径由芯体1的侧面1e和侧面1f之间的倾斜角40、以及激光8的入射方向9确定。
在图10的平面波导型激光装置中，能够使激光11在作为激光介质的芯体1内的传播路径长度比图1的平面波导型激光装置长，因而能够进行高增益的放大。并且，在激光介质中激光11通过的面积增加，因而与激励分布之间的重叠提高，能够使激光11高效率地放大。另外，能量的抽取改善，由此能够抑制ASE，进行高效率的放大。
在图10的平面波导型激光装置中，通过激光11的重叠，能够增大激光11的功率密度，增大能量的抽取，但是在激光11重叠的部分存在传播模式劣化的情况。即，存在光束质量劣化的情况。
但是，由于形成有脊形构造20，因而能够控制激光11的传播模式。因此，能够抑制激光11的波面状态和传播方向的变化，得到稳定的动作。
在图10的平面波导型激光装置中，脊形构造20仅形成于与激光8的入射部及出射部较近的范围。在图中，在右侧形成有脊形构造20，在左侧没有形成脊形构造20。
因此，能够通过脊形构造20进行控制的范围限定于激光11的入射部附近的初始的传播模式和出射部附近的传播模式，然而激光功率增大的是在出射部附近，因而如果能够控制出射部附近的传播模式，则使激光的传播模式稳定的效果增大。因此，即使是限定了能够通过脊形构造20进行控制的范围，也能够得到稳定的动作。
实施方式3
在上述实施方式2中，在图10中示出了激光11从形成在右上部的激光反射防止膜7b以出射方向10射出到外部的情况，但也可以是，激光11从芯体1的形成有激光反射防止膜7a的侧面1e以出射方向10射出到外部。
图11是示出本发明的实施方式3的平面波导型激光装置的俯视图，在图11中，与图10相同的标号表示相同或者相当的部分，因而省略说明。
下面对动作进行说明。
激光8以入射方向9入射到芯体1内，芯体1的侧面1f相对于侧面1e以倾斜角40的角度倾斜，因而每当激光11反复反射时，激光11向芯体1的侧面1e、1f的入射角度减小。
与上述实施方式2相同，在激光11向芯体1的侧面1e、1f的入射角度成为0度的位置，激光11的传播方向反转而进行折返反射。
在上述实施方式2的图10的例子中，折返反射后的激光11的传播路径与折返反射前的激光11的传播路径相交，而在图11的例子中，折返反射后的激光11的传播路径与折返反射前的激光11的传播路径同轴，这一点不同。
因此，折返反射后的激光11从芯体1的形成有激光反射防止膜7a的侧面1e以出射方向1射出到外部。因此，激光的入射部和出射部相同。
在图11的平面波导型激光装置中，能够使激光11在作为激光介质的芯体1内的传播路径长度比图1的平面波导型激光装置长，因而能够进行高增益的放大。并且，在激光介质中激光11通过的面积增加，因而与激励分布之间的重叠提高，能够使激光11高效率地放大。另外，能量的抽取改善，由此能够抑制ASE，进行高效率的放大。
并且，在图11的平面波导型激光装置中，不需要在芯体1的侧面1f形成激光反射防止膜7b，因而容易加工。
另外，激光的入射光和出射光通过使用光学循环器能够使光路分离，光学循环器能够利用偏光器和法拉第转子的组合、或者偏光器和波长板等的组合来构成。
在图11的平面波导型激光装置中，通过激光11的重叠，能够增大激光11的功率密度，增大能量的抽取，但是在激光11重叠的部分存在传播模式劣化的情况。即，存在光束质量劣化的情况。
但是，由于形成有脊形构造20，因而能够控制激光11的传播模式。因此，能够抑制激光11的波面状态和传播方向的变化，得到稳定的动作。
在图11的平面波导型激光装置中，脊形构造20仅形成于与激光8的入射部及出射部较近的范围。在图中，在右侧形成有脊形构造20，在左侧没有形成脊形构造20。
因此，能够通过脊形构造20进行控制的范围限定于激光11的入射部附近的初始的传播模式和出射部附近的传播模式，然而激光功率增大的是在出射部附近，因而如果能够控制出射部附近的传播模式，则使激光的传播模式稳定的效果增大。因此，即使是限定了能够通过脊形构造20进行控制的范围，也能够得到稳定的动作。
另外，本申请发明能够在本发明的范围内进行各实施方式的自由组合、或者各实施方式的任意构成要素的变形，或者在各实施方式中省略任意构成要素。
产业上的可利用性
本发明的平面波导型激光装置针对与波导层构造平行的方向也形成波导模式，适合于需要抑制激光的波面状态和传播方向的变化的装置。
标号说明
1：芯体；1a：芯体的上表面；1b：芯体的下表面；1c、1d、1e、1f：芯体的侧面；2：包层；2e、2f：包层的侧面；3：包层；4a：激励光发生源(第1光源)；4b：激励光发生源(第2光源)；5：激励光；6a、6b：激光高反射膜(激光反射膜)；7a、7b：激光反射防止膜；8：从外部入射的激光；9：入射方向；10：出射方向；11：所传播的激光；20：脊形构造；30：低折射率材料；40：倾斜角。

Claims (7)

1.一种平面波导型激光装置，其特征在于，具有：
平面波导，其在由吸收激励光的激光介质构成的芯体的上表面及下表面接合有折射率小于所述激光介质的包层；
激励光发生源，其向所述芯体的侧面射出激励光；以及
激光反射膜，其形成于所述芯体的四个侧面中的与来自所述激励光发生源的激励光所射出到的侧面不同的两个对置的侧面，
在所述平面波导的四个侧面中，与来自所述激励光发生源的激励光所射出到的侧面不同的两个对置的侧面中的至少一个侧面的构造是一部分的表面凹陷的脊形构造。
2.根据权利要求1所述的平面波导型激光装置，其特征在于，
所述脊形构造是构成所述平面波导的所述包层的一部分的表面凹陷的构造。
3.根据权利要求1所述的平面波导型激光装置，其特征在于，
所述脊形构造是将构成所述平面波导的所述包层及所述芯体的一部分去除而成的构造。
4.根据权利要求1所述的平面波导型激光装置，其特征在于，
与入射到所述芯体内的激光的传播模式对应的波导模式由所述脊形构造形成。
5.根据权利要求1所述的平面波导型激光装置，其特征在于，
在构成所述平面波导的所述包层的外侧接合有另外的包层。
6.根据权利要求1所述的平面波导型激光装置，其特征在于，
所述激励光发生源由以下光源构成：
第1光源，其向所述芯体的四个侧面中的一个侧面射出激励光；以及
第2光源，其向所述芯体的四个侧面中的与来自所述第1光源的激励光所射出到的侧面对置的侧面射出激励光。
7.根据权利要求1所述的平面波导型激光装置，其特征在于，
在形成有所述激光反射膜的两个对置的侧面之间设有倾斜角。
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