DE102023103987A1

DE102023103987A1 - Laservorrichtung

Info

Publication number: DE102023103987A1
Application number: DE102023103987.3A
Authority: DE
Inventors: Tetsushi TAKANO; Masanori Okada
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2022-02-21
Filing date: 2023-02-17
Publication date: 2023-08-24
Also published as: US20230268720A1

Abstract

Die Laservorrichtung enthält einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel, die einen Resonator bilden, ein Verstärkungsmedium, das zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist und eine lichtemittierende Oberfläche hat, einen Antireflexionsfilm, der auf der lichtemittierenden Oberfläche des Verstärkungsmediums vorgesehen ist, mindestens ein optisches Element, das zwischen dem Verstärkungsmedium und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist, und ein Beugungsgitter, das zwischen dem optischen Element und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist. Das Verstärkungsmedium ist ein geschichteter Halbleiterkörper, der eine aktive Schicht enthält und eine variierende Verstärkungsverteilung in mindestens einer ersten Richtung innerhalb der lichtemittierenden Oberfläche hat, und keinen Wellenleiter enthält.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2022-024722 , die am 21. Februar 2022 eingereicht wurde, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2023-004863 , die am 17. Januar 2023 eingereicht wurde, und deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme in ihren Gesamtheiten aufgenommen sind.
HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Laservorrichtung.
Eine Laservorrichtung, die einen Hochleistungs-Laserstrahl emittiert, kann zum Bearbeiten wie beispielsweise Schneiden, Bohren und Markieren verwendet werden. Als eine Technik zum Herstellen eines Hochleistungs-Laserstrahls ist eine Wellenlängenstrahlkombinationstechnik (WBC) bekannt, bei der eine Mehrzahl von Laserstrahlen, die unterschiedliche Wellenlängen haben, koaxial miteinander durch ein Beugungsgitter kombiniert werden. Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2017-539083 offenbart ein Beispiel einer Laservorrichtung, die eine Mehrzahl von Laserstrahlen kombiniert, die von einem Laserdioden (LD)-Balken emittiert werden und unterschiedliche Wellenlängen haben, und die einen Hochleistungs-Laserstrahl emittiert.
ÜBERSICHT
Es besteht ein Bedarf an einer Laservorrichtung, bei der optischer Schaden an einer lichtemittierenden Oberfläche eines Verstärkungsmediums reduziert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält eine Laservorrichtung einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel, die einen Resonator bilden, ein Verstärkungsmedium, das zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist und eine lichtemittierende Oberfläche enthält, einen Antireflexionsfilm, der auf der lichtemittierenden Oberfläche des Verstärkungsmediums vorgesehen ist, mindestens ein optisches Element, das zwischen dem Verstärkungsmedium und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist, und ein Beugungsgitter, das zwischen dem optischen Element und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist. Das Verstärkungsmedium ist ein geschichteter Halbleiterkörper, der eine aktive Schicht enthält und eine variierende Verstärkungsverteilung in mindestens einer Richtung innerhalb der lichtemittierenden Oberfläche hat, und enthält keinen Wellenleiter. Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält eine Laservorrichtung einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel, die einen Resonator bilden, ein Verstärkungsmedium, das eine lichtemittierende Oberfläche hat und zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist, einen Antireflexionsfilm, der auf der lichtemittierenden Oberfläche des Verstärkungsmediums vorgesehen ist, ein optisches Element, das zwischen dem Verstärkungsmedium und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist, und ein Beugungsgitter, das zwischen dem optischen Element und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist. Das Verstärkungsmedium ist ein geschichteter Halbleiterkörper, der eine aktive Schicht umfasst und eine variierende Verstärkungsverteilung in mindestens einer Richtung innerhalb der lichtemittierenden Oberfläche hat. Das Verstärkungsmedium ist eine oberflächenemittierende Lichtquelle.
Laservorrichtungen gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können erlauben, dass optischer Schaden an einer lichtemittierenden Oberfläche eines Verstärkungsmediums reduziert wird.
Figurenliste

1A ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration einer Laservorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform illustriert.
1B ist eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang Linie IB-IB, die in 1A illustriert ist.
2 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Zustand illustriert, in dem fünf Lichtstrahlen durch ein Beugungsgitter koaxial kombiniert werden.
3A ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration eines ersten modifizierten Beispiels der Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.
3B ist eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang Linie IIIB-IIIB, die in 3A illustriert ist.
3C ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration eines zweiten modifizierten Beispiels der Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.
3D ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration eines dritten modifizierten Beispiels der Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.
3E ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration eines vierten modifizierten Beispiels der Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform illustriert.
4 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration einer Laservorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform illustriert.
5 ist eine Ansicht, die schematisch einen Zustand illustriert, in dem fünf Lichtstrahlen durch ein erstes Beugungsgitter und ein zweites Beugungsgitter koaxial kombiniert werden.
6A ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration eines fünften modifizierten Beispiels der Laservorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform illustriert.
6B ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration eines sechsten modifizierten Beispiels der Laservorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform illustriert.
6C ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration eines siebten modifizierten Beispiels der Laservorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform illustriert.
7A ist eine Draufsicht, die schematisch ein erstes Beispiel von optischem Anregen eines Verstärkungsmediums illustriert.
7B ist eine Draufsicht, die schematisch ein zweites Beispiel von optischem Anregen des Verstärkungsmediums illustriert.
7C ist eine Draufsicht, die schematisch ein drittes Beispiel von optischem Anregen des Verstärkungsmediums illustriert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine Laservorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird unten im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Teile, die die gleichen Bezugszeichen haben, die in der Mehrzahl von Zeichnungen auftauchen, bezeichnen gleiche oder gleichwertige Teile.
Die unten beschriebenen Ausführungsformen verkörpern die technische Idee der vorliegenden Erfindung, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Darüber hinaus soll die Beschreibung der Dimensionen, Materialien, Formen, relativen Anordnungen und Ähnlichem von Komponenten erklärend sein und nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung begrenzen. Die Größe, Positionsbeziehung und Ähnliches der Bauteile, die in den Zeichnungen illustriert sind, können zur Erleichterung des Verständnisses und Ähnlichem übertrieben sein.
In der vorliegenden Beschreibung wird ein Durchmesser eines Strahls als ein „Strahldurchmesser“ bezeichnet. Der Strahldurchmesser wird durch die Größe einer Region definiert, die eine Lichtintensität von 1/e² oder mehr in Bezug auf eine Lichtintensität an einem Strahlzentrum hat, wobei „e“ die Napier-Zahl ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält eine Laservorrichtung einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel, die einen Resonator bilden, ein Verstärkungsmedium, das eine lichtemittierende Oberfläche hat und zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist, einen Antireflexionsfilm, der auf der lichtemittierenden Oberfläche des Verstärkungsmediums vorgesehen ist, mindestens ein optisches Element, das zwischen dem Verstärkungsmedium und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist, und ein Beugungsgitter, das zwischen dem optischen Element und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist. Das Verstärkungsmedium ist ein geschichteter Halbleiterkörper, der eine aktive Schicht enthält und eine variierende Verstärkungsverteilung in mindestens einer Richtung innerhalb der lichtemittierenden Oberfläche hat, und enthält keinen Wellenleiter.
In der Laservorrichtung der vorliegenden Offenbarung, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, kann optischer Schaden an der lichtemittierenden Oberfläche des Verstärkungsmediums reduziert werden.
Erste Ausführungsform
Zunächst wird eine Beispielkonfiguration einer Laservorrichtung, in der optischer Schaden an einer lichtemittierenden Oberfläche eines Verstärkungsmediums reduziert werden kann, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 1A und 1B beschrieben.
Konfiguration der Laservorrichtung
1A ist eine Draufsicht, die schematisch die Konfiguration einer Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert. 1B ist eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang Linie IB-IB, die in 1A illustriert ist. Eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse, die in den Zeichnungen orthogonal zueinander sind, sind schematisch als Referenz gezeigt. Die Richtung eines Pfeils auf der X-Achse ist eine +X-Richtung, und eine zur +X-Richtung entgegengesetzte Richtung ist eine -X-Richtung. Wenn die ±X-Richtungen nicht unterschieden werden, werden sie einfach als X-Richtungen bezeichnet. Das Gleiche gilt für eine Y-Richtung und eine Z-Richtung.
Eine Laservorrichtung 100A, die in 1A und 1B illustriert ist, enthält einen ersten Spiegel 10a und einen zweiten Spiegel 10b, die Planspiegel sind, die einen Resonator bilden, und ein Verstärkungsmedium 20, das zwischen dem ersten Spiegel 10a und dem zweiten Spiegel 10b eingerichtet ist. Das Verstärkungsmedium 20 enthält eine lichtemittierende Oberfläche 20s1 und eine Rückoberfläche 20s2, die auf der gegenüberliegenden Seite der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 lokalisiert ist. Jede der lichtemittierenden Oberflächen 20s1 und der Rückoberfläche 20s2 ist eine Ebene parallel zu einer XY-Ebene. Zum Beispiel kann der erste Spiegel 10a auf der Rückoberfläche 20s2 des Verstärkungsmediums 20 vorgesehen sein. Das Verstärkungsmedium 20 enthält keinen Wellenleiter. Somit wird Licht nicht im Verstärkungsmedium 20 eingeschlossen. Das heißt, das Verstärkungsmedium 20 hat beispielsweise eine Konfiguration, in der Licht nicht in einer lateralen Richtung in Bezug auf die lichtemittierende Oberfläche 20s 1 eingeschlossen ist. Es kann wie folgt bestätigt werden, dass das Verstärkungsmedium 20 keinen Wellenleiter enthält. Das heißt, es wird einfach bestätigt, dass Licht, das von dem Verstärkungsmedium 20 emittiert wird, kein Laserstrahl ist, wenn das Verstärkungsmedium 20 in einem Zustand angeregt wird, in dem der erste Spiegel und der zweite Spiegel beseitigt sind. Dies kann zum Beispiel aus dem Verhaltensunterschied wie einem Strahldurchmesser von Licht festgestellt werden, wenn das Licht, das vom Verstärkungsmedium 20 emittiert wird, durch eine Linse gesammelt wird. Sofern das Verstärkungsmedium 20 angeregt wird, wobei der erste Spiegel 10a und der zweite Spiegel 10b von der Laservorrichtung 100A beseitigt sind, kann ein M²-Faktor, der Qualität eines Laserstrahls angibt, beispielsweise 1000 oder mehr sein. Wenn der Wert des M²-Faktors groß genug ist, kann Licht, das vom Verstärkungsmedium 20 emittiert wird, nicht als ein Laserlicht angesehen werden.
Die Laservorrichtung 100A, die in 1A und 1B illustriert ist, enthält ferner einen Antireflexionsfilm 30, mindestens ein optisches Element 40 und ein Beugungsgitter 50 zwischen dem Verstärkungsmedium 20 und dem zweiten Spiegel 10b, in einer Reihenfolge der Nähe zum Verstärkungsmedium 20. Der Antireflexionsfilm 30 ist auf der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 vorgesehen. Das optische Element 40 ist zwischen dem Verstärkungsmedium 20 und dem zweiten Spiegel 10b eingerichtet. Das Beugungsgitter 50 ist zwischen dem optischen Element 40 und dem zweiten Spiegel 10b eingerichtet. In 1A und 1B ist das optische Element 40 als eine Linse illustriert. Das Beugungsgitter 50 enthält eine Oberfläche 50s, und eine Mehrzahl von Beugungsrillen, die sich entlang der Y-Richtung erstrecken, und periodisch auf der Oberfläche 50s vorgesehen sind. Ein Winkel, der durch die Oberfläche 50s des Beugungsgitters 50 und eine Mehrzahl von einfallenden Lichtstrahlen 20L gebildet wird, kann beispielsweise in einem Bereich von 30° bis 60° sein. Das Beugungsgitter 50 ist vorzugsweise ein durchlässiges Beugungsgitter. Das durchlässige Beugungsgitter hat einen höheren Beugungswirkungsgrad als ein reflektives Beugungsgitter. Der zweite Spiegel 10b ist so positioniert, dass er Licht empfängt, das vom Beugungsgitter 50 gebeugt und transmittiert wird. Das Beugungsgitter 50 muss jedoch nicht notwendigerweise ein durchlässiges Beugungsgitter sein, und kann ein reflektives Beugungsgitter sein. In einem solchen Fall ist der zweite Spiegel 10b so positioniert, dass er Licht empfängt, das vom Beugungsgitter 50 gebeugt und reflektiert wird.
Bei der Laservorrichtung 100A, die in 1A und 1B illustriert ist, ist eine +Z-Richtung die Normalrichtung der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20. Die Y-Richtung ist eine Richtung parallel zu einer Richtung, in der sich die Rillen des Beugungsgitters 50 erstrecken. Die X-Richtung ist eine Richtung orthogonal zur Z-Richtung und zur Y-Richtung. Die X-Richtung kann zum Beispiel eine Richtung sein, in der eine Verstärkung in der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 variiert.
Verstärkungsverteilung im Verstärkungsmedium 20
Das Verstärkungsmedium 20 ist ein geschichteter Halbleiterkörper, der eine aktive Schicht enthält und eine variierende Verstärkungsverteilung in mindestens einer Richtung innerhalb der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 hat. Eine Stapelrichtung ist parallel zur Z-Richtung. Das Verstärkungsmedium 20, das in 1A und 1B illustriert ist, hat eine rechteckige Parallelepipedform, die in der X-Richtung breiter ist als in der Y-Richtung. Das Verstärkungsmedium 20 kann eine Scheibenform haben, die entlang der XY-Ebene verbreitert ist. Wenn das Verstärkungsmedium 20 eine rechteckige Parallelepipedform hat, kann ein Halbleiterchip, der eine rechteckige Parallelepipedform hat, aus einem Halbleiterwafer als das Verstärkungsmedium 20 ausgeschnitten werden. Der Halbleiterwafer hat eine variierende Verstärkungsverteilung; zum Beispiel variiert eine Verstärkung vom Zentrum des Halbleiterwafers nach außen. Durch Schneiden des Halbleiterchips entlang der variierenden Verstärkungsverteilung des Halbleiterwafers kann der Halbleiterchip in geeigneter Weise als das Verstärkungsmedium 20 verwendet werden. Zu beachten ist, dass, als das Verstärkungsmedium 20, ein Halbleiterwafer verwendet werden kann, wie sie ist, oder ein Halbleiterwafer, dessen peripherer Randbereich abgeschnitten ist, verwendet werden kann. Das Verstärkungsmedium 20 kann eine aktive Schicht enthalten, die direkt auf dem Substrat gebildet ist. Die aktive Schicht muss nicht zwischen einer n-Typ-Halbleiterschicht und einer p-Typ-Halbleiterschicht zwischengestellt sein.
In der ersten Ausführungsform hat das Verstärkungsmedium 20 eine variierende Verstärkungsverteilung, die in der X-Richtung der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 variiert. 1A illustriert ein Verstärkungsspektrum (Beziehung zwischen Verstärkung und Wellenlänge) an fünf repräsentativen Orten (runde Markierungen) auf der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20. In dem Beispiel, das in 1A illustriert ist, verschiebt sich ein breiter Verstärkungspeak zu einer kurzen Wellenlängenseite entlang der +X-Richtung. Eine Wellenlänge, bei der die Verstärkung im Verstärkungsmedium 20 maximiert wird, kann entlang einer Richtung innerhalb der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 variiert sein, um von einem Ende zum anderen Ende des Verstärkungsmediums 20 kürzer zu werden, und kann vorzugsweise monoton variiert sein. Es genügt, dass die Peakwellenlänge der Verstärkung dazu tendiert, entlang der +X-Richtung insgesamt kürzer zu werden, und sie muss nicht monoton kürzer werden. Mit der variierenden Verstärkungsverteilung, die den Gradienten wie oben beschrieben hat, kann das Verstärkungsmedium 20 als eine oberflächenemittierende Lichtquelle verwendet werden, und die Lichtdichte der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 kann reduziert werden, während Wellenlängenstrahlen kombiniert werden. Die obige variierende Verstärkungsverteilung im Verstärkungsmedium 20 kann durch Ändern, beispielsweise von Temperatur und/oder Gasbedingungen, beispielsweise während der Herstellung eines Halbleiterwafers erreicht werden. Zu beachten ist, dass das Vorhandensein oder Fehlen der oben beschriebenen variierenden Verstärkungsverteilung im Verstärkungsmedium 20 beispielsweise bestätigt werden kann, indem die Verteilung von Emissionswellenlängen auf der lichtemittierenden Oberfläche 20s 1 des Verstärkungsmediums 20 durch Photolumineszenzmessung untersucht wird.
Die aktive Schicht kann aus einem Nitrid-Halbleiter gebildet sein, der zum Beispiel Indium und/oder Aluminium beinhaltet. Die aktive Schicht kann eine Mehrfach-Quantentopfstruktur haben, die eine Mehrzahl von Quellenschichten und eine Mehrzahl von Barriereschichten enthält. Die Quellenschicht kann zum Beispiel aus GaN, InGaN oder AlGaN gebildet sein, und die Barriereschicht kann zum Beispiel aus AlGaN oder GaN gebildet sein.
Der Gehalt des Indiums und/oder des Aluminiums in dem Nitrid-Halbleiter variiert in der lichtemittierenden Oberfläche 20s1. Beispielsweise variiert der Gehalt des Indiums und/oder des Aluminiums im Nitrid-Halbleiter entlang der X-Richtung auf der lichtemittierenden Oberfläche 20s1. Der Bereich der Verstärkung, der entlang der X-Richtung variiert, fällt zum Beispiel in einen Bereich von 300 nm bis 650 nm. Der Bereich der Peakwellenlänge der Verstärkung kann eine Wellenlängenbreite in einem Bereich von zum Beispiel 10 nm bis 100 nm haben. Der Peak der Verstärkung an beliebigem Ort im Verstärkungsmedium 20 hat eine Peakbreite in einem Bereich von beispielsweise 10 nm bis 50 nm. In einem Beispiel kann die Verstärkung des Verstärkungsmediums 20 in der X-Richtung 450 nm an einem Ende des Verstärkungsmediums 20 und 500 nm an dessen anderen Ende sein. Das heißt, die Verstärkungsbreite kann in einem Bereich von 450 nm bis 500 nm sein. Zu beachten ist, dass, wenn der Bereich der Peakwellenlänge der Verstärkung in einem Bereich von Wellenlängen ist, die länger als 650 nm sind, die aktive Schicht beispielsweise aus einem Arsenid-Halbleiter oder einem Phosphid-Halbleiter gebildet sein kann.
Das Verstärkungsmedium 20 kann zum Beispiel die Dimensionen wie unten beschrieben haben. Wenn das Verstärkungsmedium 20 eine rechteckige Parallelepipedform hat, kann die Dimension in der Richtung, in der die Verstärkung des Verstärkungsmediums 20 variiert (zum Beispiel die X-Richtung), zum Beispiel in einem Bereich von 1 cm bis 10 cm oder von 1 cm bis 5 cm sein, die Dimension in der Richtung, in der die Verstärkung nicht variiert (zum Beispiel die Y-Richtung), kann zum Beispiel in einem Bereich von 10 µm bis 1 mm sein, und die Dimension in der Dickenrichtung (Z-Richtung) kann zum Beispiel von 10 µm bis 1 mm sein. Wenn das Verstärkungsmedium 20 eine Scheibenform hat, kann der Durchmesser zum Beispiel in einem Bereich von 1 cm bis 10 cm oder von 1 cm bis 5 cm sein und die Dimension in der Z-Richtung kann zum Beispiel in einem Bereich von 10 µm bis 1 mm sein.
Der Brechungsindex des Verstärkungsmediums 20 ist in der X-Richtung der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 kontinuierlich und glatt und kann monoton variiert sein. Das Verstärkungsmedium 20 kann jedoch zum Beispiel eine Aussparung in einer peripheren Region der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 haben, und der Brechungsindex des Verstärkungsmediums 20 kann sich an einer Grenzfläche der Aussparung steil ändern. Die Aussparung kann mit einem anderen Bauteil gefüllt sein. Das Flächenverhältnis der Aussparung zu der Gesamtfläche der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 kann zum Beispiel 10% oder weniger sein, oder 5% oder weniger. Darüber hinaus hat, aus der Sicht einer stabilen Lichtresonanz, eine innere Region, die von der peripheren Region der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 umgeben ist, vorzugsweise eine flache Oberfläche anstelle einer unebenen Oberfläche. Die Oberflächenrauhigkeit (Ra) der inneren Region kann beispielsweise 100 nm oder weniger sein.
Optische Anregung des Verstärkungsmediums 20
Der hohle Pfeil, der in 1A illustriert ist, repräsentiert Anregungslicht, das das Verstärkungsmedium 20 anregt. Das Anregungslicht kann zum Beispiel ein Laserstrahl oder LED-Licht sein. Das Verstärkungsmedium 20 wird durch das Anregungslicht angeregt. Licht, das von dem Verstärkungsmedium 20 emittiert wird, wird von dem ersten Spiegel 10a und dem zweiten Spiegel 10b extern resoniert, und das extern resonierte Licht wird von dem zweiten Spiegel 10b extrahiert.
Der erste Spiegel 10a transmittiert das Anregungslicht mit einem Transmissionsgrad von 80% oder mehr, vorzugsweise 90% oder mehr, und reflektiert nahezu 100% des Lichts, das vom Verstärkungsmedium 20 emittiert wird. Der erste Spiegel 10a kann zum Beispiel einen dielektrischen Multischichtfilm enthalten. Der dielektrische Multischichtfilm kann durch abwechselndes und periodisches Stapeln von zwei Arten von Dielektrika gebildet werden, die unterschiedliche Brechungsindizes haben, wie SiO₂/Ta₂O5, SiO₂/HfO₂, oder TiO₂/SiO₂. Der dielektrische Multischichtfilm fungiert zum Beispiel als ein verteilter Bragg-Reflektor.
Der zweite Spiegel 10b reflektiert einen Teil des Lichts, das vom Verstärkungsmedium 20 emittiert wird, und transmittiert den restlichen Teil. Der Reflexionsgrad des zweiten Spiegels 10b in Bezug auf das Licht, das vom Verstärkungsmedium 20 emittiert wird, kann beispielsweise in einem Bereich von 96% bis 99,5% sein. Der zweite Spiegel 10b kann zum Beispiel aus CaF₂ gebildet sein. Alternativ kann der zweite Spiegel 10b ein Spiegel sein, bei dem eine Metalldünnschicht auf einem lichtdurchlässigen Bauteil wie BK7 (Borosilikat-Kronglas) oder synthetischem Quarz vorgesehen ist. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich Transmissivität darauf, dass der Transmissionsgrad des Lichts, das vom Verstärkungsmedium 20 emittiert wird, 60% oder mehr ist.
Der Antireflexionsfilm 30 enthält eine Einzelschicht oder eine Multischicht, und erlaubt dem Licht, das vom Verstärkungsmedium 20 emittiert wird, von der lichtemittierenden Oberfläche 20s 1 des Verstärkungsmediums 20 mit wenig Reflexion auszutreten. Beispielsweise kann die Absorptionsrate des Antireflexionsfilms 30 in Bezug auf das Licht, das vom Verstärkungsmedium 20 emittiert wird, weniger als 0,2% sein. Der Antireflexionsfilm 30 kann durch abwechselndes Stapeln von zwei Arten von Dielektrika gebildet werden, die unterschiedliche Brechungsindizes haben, wie SiO₂/Ta₂O₅, SiO₂/HfO₂, oder TiO₂/SiO₂. Die Verteilung von Dicken der Dielektrika ist jedoch anders verglichen mit dem oben beschriebenen verteilten Bragg-Reflektor.
Laser-Oszillation im Resonator
Das Prinzip des Erzeugens von Laseroszillationen im Resonator wird unten beschrieben. Das Licht, das von dem Verstärkungsmedium 20 emittiert wird, wird durch das optische Element 40 kollimiert und fällt auf das Beugungsgitter 50 ein. Eine Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L, die das Beugungsgitter 50 durchlaufen, werden wellenlängenstrahlkombiniert und koaxial kombiniert. Ein Teil des wellenlängenstrahlkombinierten Lichts wird vom zweiten Spiegel 10b reflektiert und an das Verstärkungsmedium 20 zurückgeführt. Da das Licht zu diesem Zeitpunkt das Beugungsgitter 50 wieder durchläuft, wird das wellenlängenstrahlkombinierte Licht gebeugt, um Beugungsbedingungen für jede Wellenlänge zu erfüllen, und wird zum Verstärkungsmedium 20 zurückgeführt. Das zurückgeführte Licht wird vom ersten Spiegel 10a reflektiert und durchläuft das Verstärkungsmedium 20 wieder. Auf diese Weise wird das Licht durch vielfaches Hin- und Hergehen zwischen dem ersten Spiegel 10a und dem zweiten Spiegel 10b verstärkt.
Auf der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 wird die Wellenlänge des zurückgeführten Lichts so ausgerichtet, dass sie in einer Richtung kürzer ist. Beispielsweise kann die Wellenlänge des zurückgeführten Lichts in der Längsrichtung des Verstärkungsmediums 20 ausgerichtet sein. In dem Beispiel, das in 1A illustriert ist, wird die Wellenlänge so ausgerichtet, dass sie von einem Ende auf der Seite der -X-Richtung zum anderen Ende auf der Seite der +X-Richtung kürzer ist. Die dicken Linien in 1A repräsentieren fünf Lichtstrahlen, die von fünf repräsentativen Orten auf der aktiven Schicht unter der Mehrzahl der Lichtstrahlen 20L emittiert werden. Die Wellenlängen der fünf Lichtstrahlen sind λ1 bis λ5, und eine Beziehung von λ1<λ2<λ3<λ4<λ5 wird hergestellt.
Das Verstärkungsmedium 20 hat eine variierende Verstärkungsverteilung in der lichtemittierenden Oberfläche 20s1, und wird daher als eine oberflächenemittierende Lichtquelle zur Wellenlängenstrahlkombinierung verwendet. Als ein Ergebnis kann die Lichtdichte über die gesamte lichtemittierende Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 verstreut werden, so dass optischer Schaden an der lichtemittierenden Oberfläche 20s 1 des Verstärkungsmediums 20 reduziert werden kann, verglichen mit einem endseitig emittierenden Laserelement, das einen Grat hat.
In dem endseitig emittierenden Laserelement wird Licht in einer transversalen Mode eingeschlossen, und daher ist Lichtdichte auf der Laserlichtemissionsendfläche konzentriert. Dies kann zu optischem Schaden auf der Laserlichtemissionsendfläche führen.
Im Gegensatz dazu ist die Laservorrichtung 100A gemäß der Ausführungsform 1 eine oberflächenemittierende Lichtquelle, bei der Lichtdichte über die gesamte lichtemittierende Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 verstreut ist, und Licht ist nicht in der Richtung parallel zur lichtemittierenden Oberfläche 20s1 eingeschlossen. Dies kann optischen Schaden an der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 reduzieren.
Außerdem kann die Lichtdichte über die gesamte lichtemittierende Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 verstreut sein, so dass die Konzentration von Wärme auf einen Teil der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 reduziert werden kann.
Das Verstärkungsmedium 20 ist eine oberflächenemittierende Lichtquelle, die eine variierende Verstärkungsverteilung in der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 hat. Die Wellenlänge des zurückgeführten Lichts ist im Bereich von Verstärkung an jeder Position auf der lichtemittierenden Oberfläche 20s 1 enthalten. Folglich trägt die gesamte lichtemittierende Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 zur Resonanz bei, und Wellenlängenstrahlkombinieren wird durch das Beugungsgitter 50 durchgeführt, so dass die Ausgabe von Licht, das nach außen extrahiert wird, erhöht werden kann. Die Ausgabe des Lichts, das nach außen extrahiert wird, kann zum Beispiel in einem Bereich von 1 W bis 100 W sein.
Die optischen Elemente 40 sind dazu eingerichtet, jeden der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L zu kollimieren. Außerdem ist das optische Element 40 so eingerichtet, dass Licht, das die Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L enthält, in der gleichen Region 52 auf der Oberfläche 50s des Beugungsgitters 50 gesammelt wird. In der vorliegenden Spezifikation bezieht sich die Kollimation nicht nur darauf, Licht vollständig parallel zu machen, sondern auch darauf, die Streuung von Licht zu verringern.
Das Verstärkungsmedium 20 ist so eingerichtet, dass der Abstand zwischen dem Hauptpunkt des optischen Elements 40 und der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 im Wesentlichen gleich zu der Fokallänge des optischen Elements 40 ist. Folglich kann das optische Element 40 jeden der Mehrzahl von Strahlen 20L wie oben beschrieben kollimieren. Außerdem ist das Beugungsgitter 50 so eingerichtet, dass der Abstand zwischen dem Hauptpunkt des optischen Elements 40 und der Oberfläche 50s des Beugungsgitters 50 im Wesentlichen gleich zu der Fokallänge des optischen Elements 40 ist. Folglich kann das optische Element 40 das Licht, das die Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L enthält, in der gleichen Region 52 auf der Oberfläche 50s des Beugungsgitters 50 sammeln. Die Fokallänge kann zum Beispiel in einem Bereich von 1 cm bis 20 cm sein. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich die Tatsache, dass ein bestimmter Abstand im Wesentlichen gleich zu der Fokallänge eines optischen Elements ist, darauf, dass ein absoluter Wert der Differenz zwischen beiden Abständen 1 mm oder weniger ist.
Wellenlängenstrahlkombinieren durch Beugungsgitter 50 Wellenlängenstrahlkombinieren durch das Beugungsgitter 50 wird unten unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Das Beugungsgitter 50 beugt und kombiniert koaxial die Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L. 2 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Zustand illustriert, in dem fünf Lichtstrahlen 20L, die die Peakwellenlängen λ1 bis λ5 haben, unter der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L, durch das Beugungsgitter 50 koaxial kombiniert werden. Wenn ein Einfallswinkel eines Lichtstrahls, der eine Wellenlänge λ hat, α ist und ein Beugungswinkel β ist, in Bezug auf eine Richtung (Ein-Punkt-Kettenlinie), die senkrecht zur Oberfläche 50s des Beugungsgitters 50 ist, gilt die folgende Gleichung (1): $sin (α) + sin (ß) = N \cdot m \cdot λ$
In der obigen Gleichung (1) ist N die Anzahl von Beugungsrillen pro 1 mm des Beugungsgitters 50, und m ist eine Beugungsordnung. N kann zum Beispiel in einem Bereich von 1000/mm bis 5000/mm sein.
In der ersten Ausführungsform läuft das gebeugte transmittierte Licht in Richtung des zweiten Spiegels 10b, der in 1A illustriert ist, unter einem festen Beugungswinkel β. Der Beugungswinkel β kann zum Beispiel in einem Bereich von 20° bis 50° sein. Je kürzer die Peakwellenlänge λ ist, desto kleiner ist der Einfallswinkel α. Wenn also die Einfallswinkel der Lichtstrahlen, die die Wellenlängen λ1 bis λ5 haben, jeweils α1 bis α5 sind, gilt die Beziehung α1<α2<α3<α4<α5, wie in 2 illustriert.
Lichtstrahlen, die Einfallswinkel α und Wellenlängen λ haben, die die obige Gleichung (1) erfüllen, werden zwischen dem ersten Spiegel 10a und dem zweiten Spiegel 10b gebildet, die in 1A illustriert sind. Es gibt unzählige Kombinationen von Einfallswinkeln α und Wellenlängen λ, die die obige Gleichung (1) erfüllen. Folglich unterscheiden sich die Peakwellenlängen der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L voneinander und sind kontinuierlich und monoton kürzer entlang der +X-Richtung auf der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20. 1A illustriert ein Emissionsspektrum der fünf Lichtstrahlen, die von den fünf repräsentativen Orten auf der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 emittiert werden (Beziehung zwischen Emissionsintensität und Wellenlänge). Jeder Emissionspeak der Lichtstrahlen ist schmaler als der Peak der Verstärkung an dem entsprechenden Ort, von der jeweilige Lichtstrahl emittiert wird. Die Emissionspeakwellenlänge kann mit der Verstärkungspeakwellenlänge übereinstimmen oder nicht übereinstimmen.
Wenn die aktive Schicht beispielsweise aus dem oben beschriebenen Nitrid-Halbleiter gebildet wird, können die Peakwellenlängen der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L in einem Bereich von 350 nm bis 650 nm sein. Ein Laserstrahl, der vom zweiten Spiegel 10b nach außen extrahiert wird, kann beispielsweise zum Bearbeiten von Metall wie Kupfer geeignet verwendet werden. Der Bereich der Peakwellenlängen der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L kann beispielsweise eine Wellenlängenbreite in einem Bereich von 10 nm bis 100 nm haben. In einem Beispiel kann der Bereich der Peakwellenlängen der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L in einem Bereich von 400 nm bis 450 nm sein, und die Wellenlängenbreite ist in einem Bereich von 50 nm.
Modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform
Konfigurationen von ersten bis vierten modifizierten Beispielen der Laservorrichtung 100A gemäß der ersten Ausführungsform werden unten unter Bezugnahme auf 3A bis 3E beschrieben.
Erstes modifiziertes Beispiel
3A ist eine Draufsicht, die schematisch die Konfiguration des ersten modifizierten Beispiels der Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform illustriert. 3B ist eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang Linie IIIB-IIIB, die in 3A illustriert ist. Eine Laservorrichtung 110A, die in den 3A und 3B illustriert ist, unterscheidet sich dadurch von der Laservorrichtung 100A, die in 1A und 1B illustriert ist, dass die Laservorrichtung 110A eine erste Linse 40a und eine zweite Linse 40b anstelle des optischen Elements 40 enthält, das als eine Einzellinse in 1A und 1B illustriert ist. Die erste Linse 40a ist eine schnellachsige Kollimationslinse (FAC). Die erste Linse 40a ist beispielsweise eine Zylinderlinse, die sich entlang der X-Richtung erstreckt. Die zweite Linse 40b ist eine langsamachsige Kollimationslinse (SAC). Die zweite Linse 40b ist zum Beispiel eine Zylinderlinse, die sich entlang der Y-Richtung erstreckt. Die erste Linse 40a ist zwischen dem Verstärkungsmedium 20 und der zweiten Linse 40b eingerichtet.
Die erste Linse 40a ist dazu eingerichtet, die Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L in einer schnellachsigen Richtung zu kollimieren. Die zweite Linse 40b ist dazu eingerichtet, jeden der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L in einer langsamachsigen Richtung zu kollimieren. Darüber hinaus ist die zweite Linse 40b dazu eingerichtet, Licht, das die Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L enthält, zu erlauben, sich in der gleichen Region 52 auf der Oberfläche 50s des Beugungsgitters 50 zu sammeln.
Das Verstärkungsmedium 20 ist so eingerichtet, dass der Abstand zwischen dem Hauptpunkt der ersten Linse 40a und der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 im Wesentlichen gleich zu der Fokallänge der ersten Linse 40a ist. Folglich kann die erste Linse 40a jeden der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L wie oben beschrieben kollimieren. In ähnlicher Weise ist das Verstärkungsmedium 20 so eingerichtet, dass der Abstand zwischen dem Hauptpunkt der zweiten Linse 40b und der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 im Wesentlichen gleich zu der Fokallänge der zweiten Linse 40b ist. Folglich kann die zweite Linse 40b jeden der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L wie oben beschrieben kollimieren. Das Beugungsgitter 50 ist so eingerichtet, dass der Abstand zwischen dem Hauptpunkt der zweiten Linse 40b und der Oberfläche 50s des Beugungsgitters 50 im Wesentlichen gleich zu der Fokallänge der zweiten Linse 40b ist.
In der Laservorrichtung 110A kann durch Ersetzen des optischen Elements 40, das in 1A und 1B illustriert ist, durch die ersten und zweiten Linsen 40a und 40b der Freiheitsgrad beim Designen der Laservorrichtung 110A verbessert werden.
Zweites modifiziertes Beispiel
3C ist eine Draufsicht, die schematisch die Konfiguration des zweiten modifizierten Beispiels der Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform illustriert. Eine Laservorrichtung 120A, die in 3C illustriert ist, unterscheidet sich von der Laservorrichtung 100A, die in 1A illustriert ist, dadurch, dass die Laservorrichtung 120A ein Brewsterfenster 60 zwischen dem Beugungsgitter 50 und dem zweiten Spiegel 10b enthält. Das Brewsterfenster 60 kann aus einem lichtdurchlässigen Bauteil wie zum Beispiel Glas gebildet sein. Das Brewsterfenster 60 transmittiert P-polarisiertes Licht, das unter einem Einfallswinkel, der Brewsterwinkel genannt wird, einfällt, mit einem Transmissionsgrad von etwa 100% und transmittiert S-polarisiertes Licht, das unter dem Einfallswinkel einfällt, mit einem Transmissionsgrad in einem Bereich von etwa 30% bis etwa 70%. Das P-polarisierte Licht ist parallel zur XZ-Ebene und das S-polarisierte Licht ist parallel zur Y-Richtung. Aufgrund des Brewsterfensters 60 ist ein Q-Wert des P-polarisierten Lichts viel höher als ein Q-Wert des S-polarisierten Lichts im Resonator, und die Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L des P-polarisierten Lichts resonieren stark. Folglich kann in der Laservorrichtung 120A eine Hauptkomponente eines Laserstrahls, der von dem zweiten Spiegel 10b nach außen extrahiert wird, P-polarisiertes Licht sein.
Drittes modifiziertes Beispiel
3D ist eine Draufsicht, die schematisch die Konfiguration des dritten modifizierten Beispiels der Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform illustriert. Eine Laservorrichtung 130A, die in 3D illustriert ist, unterscheidet sich von der Laservorrichtung 100A, die in 1A illustriert ist, dadurch, dass die Laservorrichtung 130A einen zweiten Spiegel 10b1 enthält, der ein konkaver Spiegel ist. Das Verstärkungsmedium 20 ist so eingerichtet, dass der Abstand zwischen dem Hauptpunkt des optischen Elements 40 und der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 kürzer ist als die Fokallänge des optischen Elements 40. Der zweite Spiegel 10b1 reflektiert einen Teil von Licht, die Mehrzahl von koaxial kombinierten Lichtstrahlen 20L enthaltend, durch seine konkave Oberfläche, und transmittiert den restlichen Teil. Das Material des zweiten Spiegels 10b1 kann das gleiche sein wie das Material des zweiten Spiegels 10b, der in 1A illustriert ist.
Mit der oben beschriebenen Anordnung wird, wenn ein Lichtstrahl, der eine Verteilung eines Strahldurchmessers d hat, vom Verstärkungsmedium 20 emittiert wird, der Strahldurchmesser des Lichtstrahls, der vom zweiten Spiegel 10b reflektiert wird und zum Verstärkungsmedium 20 zurückkehrt, ebenfalls gleich zu d, und als ein Ergebnis wird der Wert von d auf eins beschränkt. Das heißt, ein Strahldurchmesser eines Lichtstrahls wird durch den Resonator definiert, so dass eine Einzelmodenoszillation leicht aufrechterhalten werden kann.
Folglich kann die Laservorrichtung 130A eine transversale Mode zu einer Einzelmode machen kann, während optischer Schaden an der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 reduziert wird.
Viertes modifiziertes Beispiel
3E ist eine Draufsicht, die schematisch die Konfiguration des vierten modifizierten Beispiels der Laservorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform illustriert. Eine Laservorrichtung 140A, die in 3E illustriert ist, unterscheidet sich von der Laservorrichtung 130A, die in 3D illustriert ist, dadurch, dass die Laservorrichtung 140A nicht nur den zweiten Spiegel 10b1 enthält, der ein konkaver Spiegel ist, sondern auch einen dritten Spiegel 10c, der ein konvexer Spiegel ist. Der dritte Spiegel 10c ist auf einem optischen Pfad im Resonator eingerichtet und reflektiert Licht, das vom Beugungsgitter 50 emittiert wird, in Richtung des zweiten Spiegels 10b1 mit einem Reflexionsgrad von etwa 100%. Der dritte Spiegel 10c kann zum Beispiel einen verteilten Bragg-Reflektor haben. Die Laservorrichtung 140A kann eine transversale Mode zu einer Einzelmode machen, während optischer Schaden an der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 reduziert wird.
Zweite Ausführungsform
Ein Konfigurationsbeispiel einer Laservorrichtung, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die optischen Schaden an einer lichtemittierenden Oberfläche eines Verstärkungsmediums wie in der ersten Ausführungsform reduzieren kann, wird unten mit Bezug auf 4 beschrieben. Unterschiede zu der Laservorrichtung 100A gemäß der ersten Ausführungsform werden im Wesentlichen unten beschrieben.
Konfiguration der Laservorrichtung
4 ist eine Draufsicht, die schematisch die Konfiguration der Laservorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert. Eine Laservorrichtung 100B, die in 4 illustriert ist, enthält den ersten Spiegel 10a und den zweiten Spiegel 10b, die einen Resonator bilden, und das Verstärkungsmedium 20, das zwischen dem ersten Spiegel 10a und dem zweiten Spiegel 10b eingerichtet ist. Die Laservorrichtung 100B enthält ferner zwischen dem Verstärkungsmedium 20 und dem zweiten Spiegel 10b den Antireflexionsfilm 30, eine Linsenanordnung 40A, ein erstes Beugungsgitter 40B, das Beugungsgitter 50 (in der zweiten Ausführungsform als zweites Beugungsgitter 50 bezeichnet), und eine Irisblende 70 in einer Reihenfolge von Nähe zum Verstärkungsmedium 20. Als das mindestens eine optische Element 40 in der ersten Ausführungsform werden die Linsenanordnung 40A und das erste Beugungsgitter 40B verwendet.
Im Verstärkungsmedium 20 ist eine Verstärkungspeakwellenlänge von einem Ende zum anderen Ende des Verstärkungsmediums 20 entlang einer Richtung kürzer, die entgegengesetzt zum Beispiel ist, das in 1A illustriert ist, d.h. die -X-Richtung. Der Antireflexionsfilm 30 ist auf der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20 vorgesehen.
Die Linsenanordnung 40A ist zwischen dem Verstärkungsmedium 20 und dem zweiten Spiegel 10b eingerichtet. Die Linsenanordnung 40A enthält eine Mehrzahl von Kollimationseinheiten 42, die entlang der X-Richtung angeordnet sind, und einen Verbindungsbereich 44, der die Mehrzahl von Kollimationseinheiten 42 verbindet. Jede Kollimationseinheit 42 hat eine Krümmung in der XZ-Ebene und in der YZ-Ebene. Die Linsenanordnung 40A kollimiert die Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L durch die Mehrzahl von Kollimationseinheiten 42 in der XZ-Ebene und der YZ-Ebene und erlaubt den kollimierten Lichtstrahlen 20L, auszutreten. In dem Beispiel, das in 4 illustriert ist, ist die Anzahl der Mehrzahl von Kollimationseinheiten 42 fünf und die Anzahl der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L ist fünf. Die Peakwellenlängen der fünf Lichtstrahlen 20L sind kürzer entlang der -X-Richtung auf der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 des Verstärkungsmediums 20. Das Größenordnungsverhältnis unter den Peakwellenlängen λ1 bis λ5, die in 4 illustriert sind, ist wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Die Linsenanordnung 40Akann die Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L räumlich trennen. Das heißt, dass Licht, das vom Verstärkungsmedium 20 emittiert wird, in eine Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L aufgeteilt wird, die durch die Kollimationseinheit 42 kollimiert werden, und in Licht, das den Verbindungsbereich 44 durchläuft und nicht kollimiert wird. Infolgedessen ist es möglich, einen Übersprechungseffekt zu unterdrücken, bei dem zwei benachbarte Lichtstrahlen aus der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L miteinander interferieren und ihre Peakwellenlängen von einer gewünschten Peakwellenlänge verschoben sind.
Das erste Beugungsgitter 40B und das zweite Beugungsgitter 50 sind parallel zueinander eingerichtet. Das erste Beugungsgitter 40B und das zweite Beugungsgitter 50 haben die gleiche Struktur. Eine Mehrzahl von Beugungsrillen des ersten Beugungsgitters 40B und eine Mehrzahl von Beugungsrillen des zweiten Beugungsgitters 50 erstrecken sich entlang der gleichen Y-Richtung. Die Periode der Beugungsrillen des ersten Beugungsgitters 40B ist im Wesentlichen derselbe wie die Periode der Beugungsrillen des zweiten Beugungsgitters 50. Jedes der ersten und zweiten Beugungsgitter 40B und 50 ist ein durchlässiges Beugungsgitter. Wie oben beschrieben, hat das durchlässige Beugungsgitter einen höheren Beugungswirkungsgrad als ein reflektives Beugungsgitter. Allerdings kann jedes der ersten und zweiten Beugungsgitter 40B und 50 ein reflektives Beugungsgitter sein. In einem solchen Fall ist das zweite Beugungsgitter 50 so positioniert, dass es Licht empfängt, das vom ersten Beugungsgitter 40B gebeugt und reflektiert wird, und der zweite Spiegel 10b ist so positioniert, dass er Licht empfängt, das vom zweiten Beugungsgitter 50 gebeugt und reflektiert wird. Die Irisblende 70 hat eine Öffnung 72 und ist zwischen dem zweiten Beugungsgitter 50 und dem zweiten Spiegel 10b eingerichtet.
Das erste Beugungsgitter 40B beugt Licht vom Verstärkungsmedium 20 zum zweiten Beugungsgitter 50, und das zweite Beugungsgitter 50 beugt das Licht ferner, das vom ersten Beugungsgitter 40B gebeugt wird, in Richtung des zweiten Spiegels 10b und kombiniert das gebeugte Licht. Das heißt, das erste Beugungsgitter 40B erlaubt der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L, auf die gleiche Region 52 auf der Oberfläche des zweiten Beugungsgitters 50 einzufallen, durch Beugung. Das zweite Beugungsgitter 50 kombiniert koaxial durch Beugung die Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L, die vom ersten Beugungsgitter gebeugt werden, und erlaubt dem kombinierten Lichtstrahl, in Richtung des zweiten Spiegels 10b auszutreten. Das erste Beugungsgitter 40B und das zweite Beugungsgitter 50, die die gleiche Struktur haben, erlauben der Ausbreitungsrichtung des Lichts, das aus dem zweiten Beugungsgitter 50 austritt, parallel zur Ausbreitungsrichtung der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L zu sein, die auf das erste Beugungsgitter 40B einfallen. Der zweite Spiegel 10b reflektiert einen Teil des Lichts, das aus dem zweiten Beugungsgitter 50 austritt und die Öffnung 72 der Irisblende 70 durchläuft, und transmittiert den restlichen Teil. Nur das Licht, das die Öffnung 72 der Irisblende 70 durchläuft, wird im Resonator resoniert, und als ein Ergebnis wird Licht, das die Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L enthält, die koaxial kombiniert sind, von dem zweiten Spiegel 10b nach außen extrahiert. Der minimale Durchmesser der Öffnung 72 der Irisblende 70 ist beispielsweise mindestens das Einfache des Strahldurchmessers jedes der Lichtstrahlen 20L. Der maximale Durchmesser der Öffnung 72 der Irisblende 70 ist beispielsweise weniger als das Zweifache des Strahldurchmessers jedes der Lichtstrahlen 20 L.
In der ersten Ausführungsform, wie in der oben beschriebenen 1A illustriert, sammelt das optische Element 40 Licht, das die Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L enthält, in der gleichen Region 52 auf der Oberfläche 50s des Beugungsgitters 50, und kollimiert jeden der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L. Andererseits wird bei der zweiten Ausführungsform, wie in 4 illustriert, die Rolle des optischen Elements 40 von der Linsenanordnung 40A und dem ersten Beugungsgitter 40B geteilt. Das heißt, die Linsenanordnung 40A kollimiert jeden der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L, und das erste Beugungsgitter 40B sammelt Licht, das die Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L enthält, in der gleichen Region 52 auf der Oberfläche 50s des Beugungsgitters 50. Das erste Beugungsgitter 40B, das in 4 illustriert ist, beugt die Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L zur gleichen Region 52 auf der Oberfläche 50s des zweiten Beugungsgitters 50, während Licht, das von der Linsenanordnung 40A kollimiert wird, im Wesentlichen das gleiche Querschnittsgebiet beibehält wie das Querschnittsgebiet von Licht, das auf das erste Beugungsgitter 40B einfällt. Folglich ist die Lichtdichte in der gleichen Region 52 auf der Oberfläche 50s des zweiten Beugungsgitters 50, das in 4 illustriert ist, geringer als die Lichtdichte in der gleichen Region 52 auf der Oberfläche 50s des Beugungsgitters 50, das in 1A illustriert ist, so dass optischer Schaden an dem zweiten Beugungsgitters 50 unterdrückt werden kann.
Wellenlängenstrahlkombinieren durch erste und zweite Beugungsgitter 40B und 50
Wellenlängenstrahlkombinieren durch die ersten und zweiten Beugungsgitter 40B und 50 wird unten unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 ist eine Ansicht, die schematisch einen Zustand illustriert, in dem die fünf Lichtstrahlen 20L, die die Peakwellenlängen λ1 bis λ5 haben, durch die ersten und zweiten Beugungsgitter 40B und 50 koaxial kombiniert werden. In Bezug auf das zweite Beugungsgitter 50 gilt die obige Gleichung (1), wenn ein Einfallswinkel eines Lichtstrahls, der eine Peakwellenlänge λ hat, α ist und ein Beugungswinkel β ist. Der Beugungswinkel β ist fest, und je kürzer die Peakwellenlänge λ ist, desto kleiner ist der Einfallswinkel α. Folglich ergibt sich, wie in 5 illustriert, eine Beziehung von α1<α2<α3<α4<α5.
In dem oben beschriebenen Beispiel, das in 2 illustriert ist, fallen die Lichtstrahlen 20L jedoch von der Seite des Beugungsgitters 50, die in -X-Richtung ist, ein, wohingegen in dem Beispiel, das in 5 illustriert ist, die Lichtstrahlen 20L von der Seite des zweiten Beugungsgitters 50 einfallen, die in +X-Richtung ist. Folglich sind in dem Beispiel, das in 4 illustriert ist, die Peakwellenlängen der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L entlang der Richtung kürzer, die entgegengesetzt zum Beispiel ist, das in 1A illustriert ist, d. h. die -X-Richtung. Auch in dem Verstärkungsmedium 20, das in 4 illustriert ist, ist die Verstärkungspeakwellenlänge von einem Ende zum anderen Ende des Verstärkungsmediums 20 entlang der -X-Richtung monoton kürzer. Folglich sind die Peakintensitäten der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L im Wesentlichen konstant. Zu beachten ist, dass durch Verschieben der Position der Irisblende 70 in der ±X-Richtung auch die Position der Öffnung 72 und die Position der gleichen Region 52 im zweiten Beugungsgitter 50 verschoben werden kann. Somit kann durch Ändern der Einfallswinkel der Mehrzahl von Lichtstrahlen 20L im zweiten Beugungsgitter 50 eine Resonanzwellenlänge geändert werden. Das heißt, die Resonanzwellenlänge kann durch die Position der Irisblende 70 gewählt werden, so dass der Freiheitsgrad beim Designen der Laservorrichtung 100B erhöht werden kann.
Modifiziertes Beispiel der zweiten Ausführungsform
Konfigurationen von fünften bis siebten modifizierten Beispielen der Laservorrichtung 100B gemäß der zweiten Ausführungsform werden unten unter Bezugnahme auf 6A bis 6C beschrieben. Zwischen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform wird hinsichtlich der Nummerierung der modifizierten Beispiele kein Unterschied gemacht.
Fünftes modifiziertes Beispiel
6A ist eine Draufsicht, die schematisch die Konfiguration des fünften modifizierten Beispiels der Laservorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform illustriert. Eine Laservorrichtung 110B, die in 6A illustriert ist, unterscheidet sich von der Laservorrichtung 100B, die in 4 illustriert ist, dadurch, dass die Laservorrichtung 110B eine Linsenanordnung 40A1 und eine Linse 40c anstelle der Linsenanordnung 40A enthält, die in 4 illustriert ist. Die Linsenanordnung 40A1 enthält eine Mehrzahl von Kollimationseinheiten 42a und einen Verbindungsbereich 44, der die Mehrzahl von Kollimationseinheiten 42a verbindet. Jede Kollimationseinheit 42a bildet eine SAC-Linse. Jede Kollimationseinheit 42a ist eine Zylinderlinse. Die Linse 40c fungiert als eine FAC-Linse. Die Linse 40c ist eine Zylinderlinse. In der Laservorrichtung 110B kann die in 4 illustrierte Linsenanordnung 40A durch die Linsenanordnung 40A1 ersetzt werden, die eine Mehrzahl von Zylinderlinsen enthält, und die Linse 40c, die eine Zylinderlinse ist. Folglich kann der Freiheitsgrad beim Designen der Laservorrichtung 110B verbessert werden.
Sechstes modifiziertes Beispiel
6B ist eine Draufsicht, die schematisch die Konfiguration des sechsten modifizierten Beispiels der Laservorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform illustriert. Eine Laservorrichtung 120B, die in 6B illustriert ist, unterscheidet sich von der Laservorrichtung 100B, die in 4 illustriert ist, dadurch, dass die Irisblende 70 und der zweite Spiegel 10b miteinander integriert sind. Solange ein Teil einer reflektierenden Oberfläche des zweiten Spiegels 10b durch die Öffnung 72 der Irisblende 70 exponiert ist, arbeitet die Laservorrichtung 120B auf die gleiche Weise wie die Laservorrichtung 100B.
Siebtes modifiziertes Beispiel
6C ist eine Draufsicht, die schematisch die Konfiguration des siebten modifizierten Beispiels der Laservorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform illustriert. Eine Laservorrichtung 130B, die in 6C illustriert ist, unterscheidet sich von der Laservorrichtung 100B, die in 4 illustriert ist, dadurch, dass die Laservorrichtung 130B die Irisblende 70 nicht enthält. Stattdessen sind die Dimensionen des zweiten Spiegels 10b2, der in 6C illustriert ist, in der XY-Ebene ungefähr die gleichen wie die Dimensionen in der XY-Ebene der Öffnung 72 der Irisblende 70, die in 4 illustriert ist. Da der zweite Spiegel 10b2 eine Rolle als ein Spiegel, der den Resonator bildet, und als eine Irisblende spielt, kann die Laservorrichtung 100B in der gleichen Weise arbeiten wie die Laservorrichtung 100B. Der minimale Durchmesser der reflektierenden Oberfläche des zweiten Spiegels 10b2 ist beispielsweise mindestens das Einfache des Strahldurchmessers jedes der Lichtstrahlen 20L, und der maximale Durchmesser der reflektierenden Oberfläche des zweiten Spiegels 10b2 ist beispielsweise weniger als das Zweifache des Strahldurchmessers jedes der Lichtstrahlen 20 L.
Verfahren des optischen Anregens des Verstärkungsmediums 20 in ersten und zweiten Ausführungsformen
Beispiele des optischen Anregens des Verstärkungsmediums 20 in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform werden unten unter Bezugnahme auf 7Abis 7C beschrieben. 7Aist eine Draufsicht, die schematisch ein erstes Beispiel des optischen Anregens des Verstärkungsmediums 20 illustriert. Die Laservorrichtung 100A gemäß der ersten Ausführungsform und die Laservorrichtung 100B gemäß der zweiten Ausführungsform enthalten jeweils mindestens eine Lichtquelle 80, die Anregungslicht in Richtung der Rückoberfläche 20s2 emittiert, die auf einer gegenüberliegenden Seite des Verstärkungsmediums 20 von der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 lokalisiert ist, oder in Richtung einer lateralen Oberfläche 20s3 des Verstärkungsmediums 20. Die Laservorrichtung 100A gemäß der ersten Ausführungsform und die Laservorrichtung 100B gemäß der zweiten Ausführungsform enthalten jeweils eine Mehrzahl von Lichtquellen 80, die Anregungslicht in Richtung der Rückseite 20s2 des Verstärkungsmediums 20 emittieren. Der gerade Pfeil, der in 7A illustriert ist, repräsentiert das Anregungslicht, das von jeder Lichtquelle 80 emittiert wird. Die Lichtquelle 80 kann zum Beispiel eine LD oder eine LED sein. Eine einzelne Lichtquelle 80 kann anstelle der Mehrzahl von Lichtquellen 80 verwendet werden. Die gesamte Rückoberfläche 20s2 kann gleichförmig mit dem Anregungslicht bestrahlt werden, das von der Mehrzahl von Lichtquellen 80 emittiert wird, oder eine Teilregion der Rückoberfläche 20s2 kann bestrahlt werden. Verwenden der gleichförmigen Bestrahlung der gesamten Oberfläche der Rückoberfläche 20s2 kann einen Hochleistungs-Laserstrahl extrahieren, verglichen mit einem Fall, in dem eine Teilregion der Rückoberfläche 20s2 bestrahlt wird. Das Verstärkungsmedium 20 enthält die laterale Oberfläche 20s3 zusätzlich zur lichtemittierenden Oberfläche 20s1 und der Rückoberfläche 20s2. Die Mehrzahl von Lichtquellen 80 kann Anregungslicht in Richtung der lichtemittierenden Oberfläche 20s1 oder der lateralen Oberfläche 20s3 des Verstärkungsmediums 20 emittieren.
7B ist eine Draufsicht, die schematisch ein zweites Beispiel des optischen Anregens des Verstärkungsmediums 20 illustriert. Die Laservorrichtung 100A gemäß der ersten Ausführungsform und die Laservorrichtung 100B gemäß der zweiten Ausführungsform enthalten jeweils eine optische Faser 82, die Anregungslicht erlaubt, das von der Mehrzahl von Licht 80 emittiert wird, sich durch sie hindurch auszubreiten, und dem Anregungslicht erlaubt, in Richtung der Rückoberfläche 20s2 oder der lateralen Oberfläche 20s3 des Verstärkungsmediums 20 auszutreten, zusätzlich zu der Mehrzahl von Lichtquellen 80. Vorzugsweise wird die Rückoberfläche 20s2 des Verstärkungsmediums 20 mit dem Anregungslicht bestrahlt, das durch die optische Faser 82 fokussiert wird. Da die Ausgabe des Anregungslichts erhöht ist, verglichen mit einem Fall, in dem das Verstärkungsmedium 20 von jeder der Mehrzahl von Lichtquellen 80 angeregt wird, kann das Verstärkungsmedium 20 stärker angeregt werden. Dadurch wird Licht, das emittiert wird, wenn das Verstärkungsmedium 20 angeregt wird, stark, so dass ein Hochleistungs-Laserstrahl von den Laservorrichtungen 100A und 100B extrahiert werden kann. Wenn die Rückoberfläche 20s2 des Verstärkungsmediums 20 mit dem Anregungslicht bestrahlt wird, das von der optischen Faser 82 fokussiert wird, wird die Ausgabe eines extrahierten Laserstrahls erhöht, verglichen mit einem Fall, in dem die lichtemittierende Oberfläche 20s1 oder die laterale Oberfläche 20s3 des Verstärkungsmediums 20 bestrahlt wird.
7C ist eine Draufsicht, die schematisch ein drittes Beispiel des optischen Anregens des Verstärkungsmediums 20 illustriert. Die Laservorrichtung 100A gemäß der ersten Ausführungsform und die Laservorrichtung 100B gemäß der zweiten Ausführungsform enthalten jeweils eine Wärmesenke 90 in thermischem Kontakt mit der Rückoberfläche 20s2 des Verstärkungsmediums 20, zusätzlich zu der Mehrzahl von Lichtquellen 80 und der optischen Faser 82. Die Wärmesenke 90 kann Wärme, die von dem Verstärkungsmedium 20 erzeugt wird, effizient nach außen leiten, wenn die Laservorrichtungen 100A und 100B angesteuert werden. Die Wärmeleitfähigkeit der Wärmesenke 90 kann zum Beispiel in einem Bereich von 10 W/m · K bis 800 W/m · K sein.
Da die Dimension in der Z-Richtung des Verstärkungsmediums 20 klein ist, kann die Wärme, die vom Verstärkungsmedium 20 erzeugt wird, effizient an die Wärmesenke 90 übertragen werden, um so möglich zu machen, einen thermischen Linseneffekt im Verstärkungsmedium 20 zu unterdrücken und die Resonanz zu stabilisieren.
Wenn die Rückoberfläche 20s2 des Verstärkungsmediums 20 mit Anregungslicht bestrahlt wird, das von der optischen Faser 82 fokussiert wird, wird die Wärmesenke 90 aus einem Material gebildet, das Wärmeleitfähigkeit und Transmissivität in Bezug auf das Anregungslicht besitzt. Ein solches Material kann zum Beispiel AIN oder Diamant sein.
Wenn die lichtemittierende Oberfläche 20s1 oder die laterale Oberfläche 20s3 des Verstärkungsmediums 20 mit Anregungslicht bestrahlt wird, das von der optischen Faser 82 fokussiert wird, kann die Wärmesenke 90 auch aus einem Material gebildet sein, das Wärmeleitfähigkeit hat, aber keine Transmissivität in Bezug auf das Anregungslicht hat. Solch ein Material kann zum Beispiel Kupfer sein, oder Verbundwerkstoffe aus Metall und Diamant.
Zu beachten ist, dass das Verstärkungsmedium 20 durch Strominjektion angeregt werden kann. In diesem Fall enthält das Verstärkungsmedium 20, zusätzlich zu einer aktiven Schicht, eine p-Typ-Mantelschicht und eine n-Typ-Mantelschicht, zwischen denen die aktive Schicht in Z-Richtung zwischengestellt ist, sowie eine p-seitige Elektrode und eine n-seitige Elektrode, die jeweils mit der p-Typ-Mantelschicht und der n-Typ-Mantelschicht elektrisch verbunden sind. Das Verstärkungsmedium 20 kann durch Injektion von Durchlassstrom in das Verstärkungsmedium 20 via die p-seitige Elektrode und die n-seitige Elektrode angeregt werden.
Die Laservorrichtungen der vorliegenden Offenbarung sind in industriellen Bereichen anwendbar, wo Hochleistungs-Laserquellen benötigt werden, zum Beispiel Schneiden, Bohren, lokale Wärmebehandlung, Oberflächenbehandlung, Schweißen von Metall, 3D-Druck und Ähnliches von verschiedenen Materialien.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2022024722 [0001]
JP 2023004863 [0001]

Claims

Laservorrichtung, umfassend: einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel, die einen Resonator bilden; ein Verstärkungsmedium, das eine lichtemittierende Oberfläche hat und zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist; einen Antireflexionsfilm, der auf der lichtemittierenden Oberfläche des Verstärkungsmediums lokalisiert ist; ein optisches Element, das zwischen dem Verstärkungsmedium und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist; und ein Beugungsgitter, das zwischen dem optischen Element und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist, wobei: das Verstärkungsmedium ein geschichteter Halbleiterkörper ist, der eine aktive Schicht umfasst und eine variierende Verstärkungsverteilung in mindestens einer ersten Richtung innerhalb der lichtemittierenden Oberfläche hat, und das Verstärkungsmedium keinen Wellenleiter umfasst.
Laservorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine Wellenlänge, bei der eine Verstärkung in dem Verstärkungsmedium maximiert wird, so variiert, dass die Wellenlänge von einem ersten Ende des Verstärkungsmediums zu einem zweiten Ende des Verstärkungsmediums entlang der ersten Richtung innerhalb der lichtemittierenden Oberfläche kürzer wird.
Laservorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die aktive Schicht einen Nitrid-Halbleiter umfasst, der Indium und/oder Aluminium beinhaltet, und ein Gehalt des Indiums und/oder des Aluminiums in dem Nitrid-Halbleiter in der lichtemittierenden Oberfläche variiert.
Laservorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: Licht, das nach außen von dem Resonator extrahiert wird, eine Mehrzahl von Lichtstrahlen umfasst, und Peakwellenlängen der Mehrzahl von Lichtstrahlen monoton entlang der einen Richtung auf der lichtemittierenden Oberfläche des Verstärkungsmediums variieren.
Laservorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Peakwellenlängen der Mehrzahl von Lichtstrahlen in einem Bereich von 350 nm bis 550 nm sind.
Laservorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: der zweite Spiegel ein konkaver Spiegel ist, und das Verstärkungsmedium so eingerichtet ist, dass ein Abstand zwischen der lichtemittierenden Oberfläche des Verstärkungsmediums und einem Hauptpunkt des optischen Elements kürzer ist als eine Fokallänge des optischen Elements.
Laservorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend ein Brewsterfenster, das zwischen dem Beugungsgitter und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist.
Laservorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend eine Lichtquelle, die dazu konfiguriert ist, Anregungslicht in Richtung einer Rückoberfläche des Verstärkungsmediums zu emittieren, gegenüber der lichtemittierenden Oberfläche, oder in Richtung einer lateralen Oberfläche des Verstärkungsmediums.
Laservorrichtung gemäß Anspruch 8, ferner umfassend eine optische Faser, die dazu konfiguriert ist, dem Anregungslicht zu erlauben, sich auszubreiten und auszutreten, und zwar in Richtung der Rückoberfläche oder der lateralen Oberfläche des Verstärkungsmediums.
Laservorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend eine Wärmesenke in thermischem Kontakt mit einer Rückoberfläche des Verstärkungsmediums gegenüber der lichtemittierenden Oberfläche.
Laservorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei: das optische Element eine Linsenanordnung umfasst, und ein zusätzliches Beugungsgitter, die Linsenanordnung eine Mehrzahl von Kollimationseinheiten umfasst, und eine Mehrzahl von Verbindungsbereichen, die die Mehrzahl von Kollimationseinheiten verbinden, das Beugungsgitter parallel zu dem zusätzlichen Beugungsgitter zwischen der Linsenanordnung und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist, und die Laservorrichtung eine Irisblende zwischen dem Beugungsgitter und dem zweiten Spiegel umfasst, das zusätzliche Beugungsgitter Licht von dem Verstärkungsmedium zu dem zweiten Beugungsgitter beugt, und das Beugungsgitter das Licht kombiniert, das vom zusätzlichen Beugungsgitter gebeugt wird, und das kombinierte Licht zu dem zweiten Spiegel beugt.
Laservorrichtung, umfassend: einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel, die einen Resonator bilden; ein Verstärkungsmedium, das eine lichtemittierende Oberfläche hat und zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist; einen Antireflexionsfilm, der auf der lichtemittierenden Oberfläche des Verstärkungsmediums lokalisiert ist; ein optisches Element, das zwischen dem Verstärkungsmedium und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist; und ein Beugungsgitter, das zwischen dem optischen Element und dem zweiten Spiegel eingerichtet ist, wobei: das Verstärkungsmedium ein geschichteter Halbleiterkörper ist, der eine aktive Schicht umfasst und eine variierende Verstärkungsverteilung in mindestens einer ersten Richtung innerhalb der lichtemittierenden Oberfläche hat, und das Verstärkungsmedium eine oberflächenemittierende Lichtquelle ist.