JP2000058951A - Ｎｄ―ＹＡＧレ―ザ - Google Patents

Ｎｄ―ＹＡＧレ―ザ

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JP2000058951A
JP2000058951A JP11197274A JP19727499A JP2000058951A JP 2000058951 A JP2000058951 A JP 2000058951A JP 11197274 A JP11197274 A JP 11197274A JP 19727499 A JP19727499 A JP 19727499A JP 2000058951 A JP2000058951 A JP 2000058951A
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diode array
cavity
rod
pumped
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Thomas M Baer
トーマス・エム・ベイア
Mark S Keirstead
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Spectra Physics Inc
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    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高効率と長寿命を有する空洞内周波数二倍Nd：
ＹＡＧレーザを提供する。 【解決手段】ネオジム-ＹＡＧが、適合された高効率の
レーザダイオードによりポンプされ、その結果、コンパ
クトで、高効率で長寿命のレーザアセンブリとなる。出
力は、近赤外領域で出されるが、内部周波数二倍器によ
り、可視スペクトルに変換させることができる。二倍化
クリスタルは、ＫＴＰクリスタルでよく、レーザ空洞内
の最適な位置に配置される。ビームの偏光は、周波数二
倍化の前に、単にＹＡＧロッドにストレスを与えること
により達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザに関し、特
に、Nd：ＹＡＧレーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの種々の固体レーザが発見されてお
り、それらは互いにホスト物質（hostmaterial）、その
ホスト物質をドープする活性イオン及び出力特性によっ
て区別される。これらの主なルビー、Nd：ＹＡＧ及びNd
がドープされたガラスレーザ装置は産業及び実験室の現
状において重要である。それらは穿孔、溶接、切断及び
スクライビング（scribing）等の物質の加工の応用に特
に有益である。
【０００３】種々のNd：ＹＡＧレーザ及び産業用装置が
広く作られている。それらの有用性及び融通性は、一部
にはそれらが多くのモードで機能できるということにあ
る。
【０００４】しかし、Nd：ＹＡＧレーザは典型的にはア
ーク灯又は白熱灯又は発光ダイオードであるポンプ源の
制限のためにそれほど効果的ではなく、比較的寿命も短
いことが分かってきた。
【０００５】アーク灯又は白熱灯によるポンピングはそ
れらの制限された寿命のために好ましくない。それらの
灯自身は２００〜３００時間の寿命であり、定期的な交
換を必要とする。更に、それらは不必要で害を及ぼす紫
外線放射を発生し、その紫外線はＹＡＧ物質自身を劣化
しがちである。
【０００６】発光ダイオードによるポンピングは限定さ
れた出力と集束性及び低い効率のために望ましくない。
放射された光の波長は非常に広範であり、また、Nd：Ｙ
ＡＧ吸収線に適合しない。更に、発光ダイオードはNd：
ＹＡＧレーザのためのポンプ源として使用されるとき固
有の制限を与える広範の発光スペクトルを有する。
【０００７】これらのポンプ源によってポンピングされ
るNd：ＹＡＧレーザには例えば次のような開示されたも
のがある。F.W.Ostermayer, Jr.によるAppl. Phys. Let
t.,Vol. 18, No. 3（1971年）の９３ページ、N.P.Barne
sによるJ. Appl. Physics、Vol.44、No. 1（1973年）の
２３０ページ、R.B.CheslerとD.A.DraegertによるAppl.
Phys. Lett., Vol. 23, No. 5（1973年）の２３５ペー
ジ、R.B.AllenとS.J.ScaliseによるAppl. Phys. Lett.,
Vol. 14, No. 6（1969年）の１８８ページ及びW.Culsh
aw、J.Kanneland及びJ.E.PetersonによるJ.Quat,Elec
t.、Vol. QE-10、No. 2（1974年）の２５３ページ。
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】しかし、低出力から高出力の応用に対する
長寿命のNd：ＹＡＧレーザのより良い効率への要求があ
る。長寿命を有する周波数二倍Nd：ＹＡＧレーザは可視
光域とその他の波長における応用に対して効果的で適し
ているが、やはり要求がある。
【０００９】従って、本発明の目的は高効率と長寿命を
有する空洞内周波数二倍Nd：ＹＡＧレーザを提供するこ
とである。
【００１０】本発明のもう１つの目的は比較的コンパク
トな空洞内周波数二倍Nd：ＹＡＧレーザを提供すること
である。
【００１１】更に本発明の目的はダイオードでポンプさ
れる空洞内周波数二倍Nd：ＹＡＧレーザであって、高効
率、長寿命かつ比較的コンパクトなものを提供すること
である。
【００１２】更に本発明の目的は高効率、長寿命、比較
的コンパクトであり、周波数二倍化されないダイオード
でポンプされるNd：ＹＡＧレーザを提供することであ
る。
【００１３】更に本発明の目的は高出力レーザダイオー
ドアレー（laser diode array）による効果的なポンピ
ングを可能にし、ＹＡＧの可視への効果的空洞内周波数
二倍化を提供するNd：ＹＡＧレーザのための空洞デザイ
ンを提供することである。
【００１４】更に本発明の目的は、効果的な空洞内周波
数二倍化を可能にするためにNd：ＹＡＧレーザの偏光を
制御するための手段を提供することである。
【００１５】更に本発明の目的はNd：ＹＡＧレーザに使
用されるレーザダイオードポンプ源の周波数を制御する
手段を提供することである。
【００１６】更に別の目的はレーザダイオードアレーに
よってポンプされたNd：ＹＡＧロッドを用いて、可視ス
ペクトル及び近赤外領域の双方でNd：ＹＡＧレーザビー
ムを作り出すための効果的方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】本発明の以上その他の目的は以下の構成か
ら成る高効率でダイオードポンプされたコンパクトなN
d：ＹＡＧレーザを提供することによって達成される。
その構成は、前端部と後端部を有するNd：ＹＡＧロッ
ド、ハウジングであって固定された位置でNd：ＹＡＧロ
ッドをその先端前方部で保持するための手段と、Nd：Ｙ
ＡＧロッドをポンプするためのレーザダイオードで、そ
のロッドをポンプするためにそのロッドに十分合う出力
周波数を有し、ロッドと並んで後ろでハウジングに固定
されたレーザダイオードとを備えるハウジング、出力カ
ップラ手段であって、レーザ空洞の前端のための反射表
面とレーザ空洞の後端のための後部ミラー手段を空洞内
に置かれたNd：ＹＡＧロッドと共に有する出力カップラ
手段、レーザ空洞内にあってレーザロッドの出力ビーム
を受けて、そのビームの波長を二等分しその周波数を二
倍にするように配置された周波数二倍器から成り、効果
的に周波数二倍化を促進するために偏光レーザビームの
ためのレーザ空洞内に偏光手段が備えられている構成で
ある。
【００１８】好適実施例には高効率でコンパクトな構
造、例えばレーザポンピングにおける良好な効率、ビー
ムの周波数二倍化及び偏光に対する本発明のダイオード
アレーポンプNd：ＹＡＧ装置の特徴が備わっている。
【００１９】本発明は高出力レーザダイオードアレーに
よる効果的ポンピングを可能にする空洞内周波数二倍N
d：ＹＡＧレーザを提供する。本発明はレーザダイオー
ドアレーの集束像に適合するレーザ量の拡大をも提供す
る。空洞内のくびれは効果的な周波数二倍化を提供する
ことが開示されている。
【００２０】ダイオードアレーは出力ビームの集束可能
性が制限されるという事実にもかかわらず、多量の出力
を提供する。マルチストリップアレー（multi-strip ar
rays）は、例えば各々が楕円形のビームを有する連続し
た１０のエミッタを有するので、放射ビームの偏集は極
めて多くの空間構造を有する矩形の幾何学的ビームとな
る。都合の良いことに、本発明はこの不都合をレーザダ
イオードアレーの集束像に適合するようにレーザ量を拡
大する機能を有するように作られた空洞で、それによっ
てそれらのレーザダイオードアレーの劣った集束特性に
もかかわらず、それらの高出力効率を利用できる空洞を
提供することによって克服している。
【００２１】本発明は更にいくつかの応用において周波
数二倍することなく低出力から高出力の有効な近赤外線
レーザビームを生じることに有利である。
【００２２】本発明による方法では、Nd：ＹＡＧレーザ
ロッドは近赤外線領域の出力を出すためにレーザダイオ
ードによってポンプされ、またそれは、可視ビームを作
り出すために空洞内周波数二倍することで二倍にされて
もよい。そのビームの偏光は周波数二倍するときの効率
のために空洞内で行われる。
【００２３】本発明の更に多くの目的が、以下の記載、
特許請求の範囲によって明らかになり、また添付した図
面に示されている。図面は本発明の好適実施例とその原
理を示し、それらの原理を応用することにおいて現在最
良と考えられるものを示している。
【００２４】本発明及び添付した特許請求の範囲から離
れることなく、当業者は必要に従って本発明の原理又は
同様の原理を実施することで本発明の他の多くの実施が
可能であり、また、構造的変更も可能である。
【発明の実施の形態】
【００２５】図面において、第１図はネオジム-ＹＡＧ
レーザ組立体１０の長手方向の断面図である。レーザ１
０の主要構成要素はネオジム-ＹＡＧレーザロッド１１
と前記組立体の後部にあるレーザダイオード１２であ
る。組立体はレーザダイオードビームがレーザロッド１
１への途中で通過するレンズ１３及び１４と、レーザロ
ッドの出力側にある周波数二倍器１６（点線で示す）
と、組立体の前端部にある出力カップラ１７（ミラーの
前表面を有する）と、組立体後部のヒートシンク１８
と、前記ダイオード１２とヒートシンク１８との間にあ
るペルチェクーラ１９と、ハウジング２１とを有する。
ハウジング２１は前記全ての動作構成要素が取り付けら
れている前方及び後方ハウジング要素２２及び２３とか
ら構成されてもよい。更に温度制御器２４と電源２６が
組立体に備わっている。
【００２６】電源２６はダイオード１２に電力を供給
し、その結果、ダイオードはレーザダイオードビーム２
７を放射し、いくらかの余分な熱を発生させる。その余
分な熱はペルチェクーラ１９及びヒートシンク１８によ
って除去される。温度制御器２４はダイオードの温度を
調節し、Nd：ＹＡＧレーザロック１１のポンピングのた
めの正確な波長に温度によってダイオードを同調させる
ためのペルチェーク１９に接続されることが示されてい
る。レーザダイオード１２は、ガリウム・アルミニウム
・ヒ素（GaAlAs）レーザダイオードアレー（例えばアメ
リカ合衆国カリフォルニア州サノゼ、ノース・ファース
ト・ストリート３３３のSpectra Diode Labsで製造され
るモデルNo. 2410）でもよく、それはNd：ＹＡＧロッド
の励起のための適切な波長近くに作られているが、ダイ
オードの出力ビーム２７の正確な『チューニング』のた
めに温度調節が必要とされる。１つの好適実施例におい
ては、レーザダイオード１２はNd：ＹＡＧロッド１１の
ポンピングに適した波長である実質的に0.808ミクロン
の波長のビームを放射する。このようなレーザダイオー
ドの効率は約２０％である。
【００２７】図面では多少略示されているように、ダイ
オード１２はダイオードクランプ２８によってハウジン
グ内に保持されてもよい。
【００２８】固定されたレンズマウント３１はハウジン
グの一部（前方ハウジング要素２２の後端部フランジ３
２でもよい）に固定され、レンズ１３がその中で固定さ
れた位置に保持される。固定レンズ１３はコリメーティ
ングレンズとして働き、レーザダイオードアレー１２か
らの発散ビーム２７を実質的に平行ビームに変換する。
【００２９】平行にされたレーザダイオードビーム２７
ａは次にレンズ１４を通る。そのレンズはビームをNd：
ＹＡＧクリスタル１１の後端部に集束するための集束レ
ンズである。図示されているように集束レンズ１４は調
節可能であり、図示された貫通孔内で回転可能な調節可
能レンズスプール３３に取り付けられ、レンズ１４の位
置を前後に調節する。開口３４は好適には前方ハウジン
グ要素２２内に設けられるが、それは調節可能レンズス
プール３３に近づいてレンズスプール内の一連の穴３６
を介してスプールを回転するためである。
【００３０】集束した集束レーザダイオードビーム２７
ｂはNd：ＹＡＧレーザロッド１１の中に入り、該ロッド
中のネオジム原子を励起させて近赤外線領域のレーザビ
ームを発生させる。
【００３１】Nd：ＹＡＧレーザロッドのためのレーザ空
洞は、出力カップラ１７であって半反射表面となってい
るものと、Nd：ＹＡＧロッド１１の後部のどこかに対置
された後部ミラーとの間に形成される。本発明の１つの
実施例においては、レーザロッド１１自身の後部表面３
９が1.06ミクロンの波長のものに対して高い反射をする
ようにコートされ、レーザ空洞の後部ミラーとして機能
する。これもまた第４図においてNd：ＹＡＧロッド１１
の拡大図で示されている。この記載及び添付した特許請
求の範囲の中で使用される『反射』という語は、半反射
を含むものである。
【００３２】Nd：ＹＡＧレーザロッド１１の前方は空洞
内周波数二倍器１６であって、必要ということではない
が、組立体１０の内部にあるのが好ましい。Nd：ＹＡＧ
レーザロッド１１から出るレーザビーム４１は周波数二
倍器１６を通過し、そこでビームの波長は二等分され、
周波数が二倍になる。好適には周波数二倍器１６は、こ
の目的に対して、理想に近い周波数二倍化要素であるＫ
ＴＰ、LiNbO3及びLiIO 3を含むものから選ばれたクリス
タルである。ＫＴＰクリスタルは適切で好適な周波数二
倍器であり、本発明に関する波長においては有効な周波
数二倍化要素である。ＫＴＰクリスタル周波数二倍器の
出力は1.06ミクロンの波長のレーザビーム出力でほぼ二
次方程式的に増し、それゆえ、この周波数二倍器を使用
する装置の効率は低い出力でよりも高出力でのほうがず
っと大きい。
【００３３】レーザビームは周波数二倍化の効率を最大
にするために、レーザ空洞内で偏光されるべきである。
これは様々な異なった方法でも達成され得る。
【００３４】本発明による１つの好適な方法は単にNd：
ＹＡＧロッド１１に横方向ストレスを与えることであ
り、それはストレスの軸線方向に沿うビーム偏光を引き
起こす効果を有する。
【００３５】本発明によると、レーザロッド１１の横方
向のストレスは図示されているようにハウジング構成要
素２２内に貫通する簡単な止めネジ又はストレスネジ４
２によってなされてもよい。レーザロッドにかかるスト
レスは実質的に一定であることが重要なので、止めネジ
４２を有する組立体に強い圧縮バネを加えてもよく、例
えば止めネジとレーザロッド１１との間のベレビルワッ
シャ（Belleville washer）である。これは第１図には
示されていないが、止めネジ４３によって接触されたベ
レビルワッシャ４３の略示が第２Ａ図にあり、ベレビル
ワッシャ４３の力がスペーサ部材４４によってNd-ＹＡ
Ｇロッド１１の側部に加えられているのが示されてい
る。
【００３６】第２Ａ、２Ｂ及び２Ｃ図は略示的にレーザ
ダイオード及びNd：ＹＡＧレーザ組立体の主要構成要素
を示し、レーザビーム４１の偏光を行わせるための３つ
の異なる装置を示している。上記のように第２Ａ図にお
いて、Nd：ＹＡＧロッド自身の横方向にはストレスを与
えるものが示されている。第２Ｂ図には別の方法を示し
ており、周波数二倍器１６と前端部反射表面１７との間
に４分の１波長板４６とが用いられている。第２Ｃ図は
ブリュスター板４７の使用、すなわちブリュスター角に
向けられた１片のガラスの使用が示されている。レーザ
空洞内で偏光の制御をすることが重要である。
【００３７】本発明の別の重要な特徴はレーザ空洞内で
のビーム整形に関する。第１図及び第２Ａ乃至２Ｃ図に
示すように、出力カップラの半反射表面１７は好適には
凹面である。また、これらの図及び第４図にはNd：ＹＡ
Ｇレーザロッド１１の前端表面４８が凸面でよいことが
示されている。Nd：ＹＡＧロッドの前端の曲率は約半径
１５ミリの球面曲率でよく、実際は放射が集束するレン
ズをレーザ空洞内に置く。空洞内でのビームの整形にお
いて、このレンズと協力するのは出力カップラミラー１
７である。
【００３８】第３図のグラフはレーザ空洞内のレーザビ
ーム４１の輪郭を示す。それはビームのくびれ５０、す
なわち、２つの反射面間のレーザ空洞内で共振するレー
ザビームの細い部分を形成するビームの整形を図示す
る。第３図の表示では、後方反射表面は平坦後部面３９
のNd：ＹＡＧレーザロッドとして仮定されている。
【００３９】レーザロッド前部のレンズ面４８の曲率半
径の変更は、ビームのくびれ５０の大きさに影響するこ
とが分かった。より小さい曲率半径は周波数二倍処置を
増す、より小さなくびれを作り出す。本発明によると、
ビームのくびれ５０をレーザロッドの前端４８の半径の
許容範囲を含む他のデザインに関し実行可能な最少直径
に減じること及び、ビームのくびれの所にＫＴＰ周波数
二倍クリスタルを置くことはレーザの効率のために有効
であることが分かった。表示した実施例の実行可能な最
少のくびれの直径は約４０ミクロンである。
【００４０】本発明によるビーム整形の別の面は、ＹＡ
Ｇクリスタルを励起するレーザダイオードビームの大き
さに対するＹＡＧロッド内の共振ビームのビーム量の適
合に関する。凹面の出力カップラミラー１７とロッド反
射の後部３９をもつＹＡＧロッドの前部のレンズ形端部
４８との組み合わせは、第３図のグラフ上の位置５１で
の、すなわちＹＡＧロッド内のビームの大きさを適切な
量に調節することが可能である。レーザダイオードから
ＹＡＧクリスタル中に集束されたビームは、ロッド中で
のネオジム原子の効率のよい励起のために、レーザロッ
ド内のビーム５１と重ならなければならない。ポンピン
グ量は概してレージング量（lasing volume）と同じで
なければならない。もし、ＹＡＧクリスタル内のレーザ
ビーム量が極めて少ないと、レーザダイオードビームか
らのポンプ量はレーザビーム量とあまり適合せず、レー
ザ効率の低下という結果になる。
【００４１】レーザロッド上のレンズ形端部４８、出力
カップラミラー１７とその曲率半径、レンズ４８から後
ろへ後部空洞ミラー３９（好適にはＹＡＧロッドの平坦
後端部）までの距離であって好適には約５ミリメートル
及び実行可能な最少の大きさのビームのくびれ５０のＫ
ＴＰ二倍クリスタルの配置との組み合わせは、高効率の
周波数二倍化されたレーザ出力となる。出力カップラで
の凹面ミラー１７の曲率半径は、本発明の１つの実施例
において好適には約３１ミリメートルである。約５ミリ
メートルの長さのＫＴＰクリスタルが用いられてもよ
い。ＫＴＰクリスタルの後部から後ろのＹＡＧロッドの
レンズ形前端部までは約２２ミリメータでよい。上記の
ように、ＹＡＧロッド自体は曲率半径が１５ミリメート
ルのレンズ形前端部４８を有する約５ミリメートルのも
のでよい。
【００４２】図示され、また、以上に記載したミラー配
置は好適であるが、変更できることが理解されよう。例
えばレーザ空洞の後部ミラー表面はNd：ＹＡＧレーザロ
ッドの後部面３９の後ろのどこかに配置されたミラーを
有してもよい。
【００４３】本発明のレーザダイオードレーポンプNd：
ＹＡＧレーザ組立体に関して、可視の低出力レーザビー
ム出力について約０．５％乃至１．０％の効率が達成で
きることが分かった。例えば、約１ワットの電力をレー
ザダイオードに供給すると、そのダイオードは約２０％
の効率を有するが、レーザダイオード出力ビームは約２
００ミリワットの出力になる。概してこれらのポンプレ
ベルでは、1.06ミクロンの出力はダイオードレーザ出力
のおよそ３０％であり、それ故、1.06ミクロンの出力ビ
ームは約６０ミリワットの出力をもつ。このようにし
て、1.06ミクロンの出力に対しておよそ５％の効率が達
成される。有効な周波数二倍化のために出力カップラは
1.06ミクロンの波長に対しては高反射率を有し、0.532
ミクロンの波長のものに対しては高透過率を有するよう
にコートされている。２００ミリワットのポンプレベル
では、空洞内1.06ミクロン強度はおよそ１０ワットであ
る。この出力レベルでは、ＫＴＰの二倍化効率は0.532
ミクロンでおよそ１０ミリワットの出力を与えるのに十
分である。
【００４４】実質的に、より高い出力、例えばレーザダ
イオードへの１０ワットの入力では、２ワット出力ダイ
オードビームがＹＡＧロッドを励起して約６００ミリワ
ットのレーザビームを放射する。この高出力では周波数
二倍クリスタルはより効率が良く、約１００ミリワット
の可視範囲の出力が達成可能である。このようにして、
中出力の可視レーザにおける１％の効率が達成される。
【００４５】高出力のアウトプットでは、本発明のNd：
ＹＡＧレーザは更に相当効率が良い。例えば、もしレー
ザダイオードに２０ワットが入力されると約2.4ワット
のレーザビームが周波数二倍化され、この出力でＫＴＰ
周波数二倍器は1.06ミクロンの出力光の１００パーセン
ト近くを可視のものに変換する。このようにして、可視
領域の２ワット以上の出力ビームが５％から６％の効率
で達成される。
【００４６】本発明の装置は近赤外線領域のレーザを発
生させるにも有効である。本発明のこの形式において
は、周波数二倍器１６（第１図の点線で示す）は除かれ
る。このように装置の効率はレーザダイオードのおよそ
２０％の効率とNd：ＹＡＧレーザロッド自身のおよそ３
０％の効率とによってのみ制限され、出力レベルにかか
わらず全体の効率はほぼ６％である。
【００４７】このような赤外線レーザの一形態におい
て、Nd：ＹＡＧレーザロッドの両端部はレーザ空洞の２
つのミラーを形成してもよい。すなわち各端部は半反射
し、ロッド自身の中に空洞を形成する。出力カップラは
必要とされないので、それによって極めて効率が良い近
赤外レーザであって、第１図に示した装置よりもずっと
コンパクトなものとなる。
【００４８】以上に記載し、図示した本発明の好適実施
例は、可能な変更態様であって限定することを意図する
ものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１図は、本発明に従ってレーザダイオードポ
ンプ形Nd：ＹＡＧレーザ組立体の部分縦断面図であり、
ハウジング、冷却装置及びその他の関連構成要素を有す
るものである。
【図２】第２Ａ、２Ｂ及び２Ｃ図は、長手方向の略示断
面図で、レーザビームを偏光するための異なる手段を用
いた装置を示す。
【図３】第３図はレーザ空洞内のレーザビーム形状のグ
ラフ図であり、Nd：ＹＡＧロッドと組み立体の前端部の
出力カップラとの間に形成されたビームのくびれを有し
ている。
【図４】第４図はレーザ装置のNd：ＹＡＧロッドの拡大
断面図で、ロッドの特別な表面を示す。
【符号の説明】
１０・・ネオジム-ＹＡＧレーザ組立体 １１・・ネオジム-ＹＡＧレーザロッド １２・・レーザダイオード １６・・周波数二倍器 １７・・出力カップラ １８・・ヒートシンク １９・・ペルチェクーラ ２１・・ハウジング ２７・・レーザダイオードビーム ４２・・止めネジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 599097393 3333 Ｎｏｒｔｈ ｆｉｒｓｔ Ｓｔｒｅ ｅｔ，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆｏｒ ｎｉａ，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 マーク・エス・キーアステッド アメリカ合衆国カリフォルニア州サノゼ, フリントフィールド・ドライブ2071

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】高効率を有し，温度制御された，モード一
    致の，ネオジムがドープされたダイオードアレイにより
    ポンプされるレーザであって，ハウジングと，該ハウジ
    ング内に固定され，制限された焦点能力を有するレーザ
    ダイオードアレイと，レーザダイオードアレイの前方に
    位置するNd:YLFまたはNd:YALOレーザーロッドであっ
    て，該レーザーロッドはハウジング内でダイオードビー
    ムの経路内に保持されるところのレーザーロッドと，レ
    ーザロッドを内包するレーザ空洞を形成する前方及び後
    方ミラーと，ダイオードアレイの出力がネオジムのドー
    プされたレーザロッドに十分に一致し，それによってダ
    イオードアレイがレーザロッドをポンプするようにダイ
    オードアレイを調節するために，所望の温度範囲内にダ
    イオードアレイの温度を制御するための温度制御装置
    と，前記温度制御装置によって蓄積された熱を発散させ
    るための，前記温度制御装置に熱的に結合された熱発散
    器と，空洞のレージングボリュームを拡張するための空
    洞モード拡張機構であって，該空胴のレージングボリュ
    ームはポンプビームよりも小さくないところの空洞モー
    ド拡張機構と，から成り，前記レーザは実質的にTEM00
    動作を達成する，ところの装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のダイオードアレイにポン
    プされるレーザであって，前記空胴モード拡張機構はレ
    ーザダイオードアレイからの集束イメージに一致するよ
    うに空胴のレージングボリュームを拡張する，ところの
    装置。
  3. 【請求項３】請求項１に記載のダイオードアレイにポン
    プされるレーザであって，前記空胴のレージングボリュ
    ームがポンプビームに一致する，ところの装置。
  4. 【請求項４】請求項１に記載のダイオードアレイにポン
    プされるレーザであって，前記ネオジムがドープされた
    レーザロッドはネオジム-ＹＡＧレーザロッドである，
    ところの装置。
  5. 【請求項５】請求項１に記載のダイオードアレイにポン
    プされるレーザであって，ダイオードアレイの出力は実
    質的にNd:YAGレーザロッドに一致し，その結果ダイオー
    ドがレーザロッドをポンプして少なくとも約5％の光学
    効率を有するレーザ装置を得る，ところの装置。
  6. 【請求項６】請求項１に記載のダイオードアレイにポン
    プされるレーザであって，該レーザはさらに出力ビーム
    の偏光を調節しかつ維持するためのビーム偏光機構をレ
    ーザ空洞内に有する，ところの装置。
  7. 【請求項７】請求項１に記載のダイオードアレイにポン
    プされるレーザであって，該レーザはさらに，レーザ空
    洞内に配置された周波数二倍器を有し，その結果該周波
    数二倍器はレーザロッドの出力ビームを受けその周波数
    を二倍化する，ところの装置。
  8. 【請求項８】請求項７に記載のダイオードアレイにポン
    プされるレーザであって，前記周波数二倍器はKTP結晶
    を含む，ところの装置。
  9. 【請求項９】請求項７に記載のダイオードアレイにポン
    プされるレーザであって，前記空洞モード拡張機構はさ
    らにレーザロッド内のビームのボリュームをレーザダイ
    オードアレイからのポンピングビームのボリュームと概
    して一致させるための，効率的なポンピングのための，
    及びビームを成形しかつレーザロッド前方にビームのく
    びれを形成するためのビーム成形機構を含み，また前記
    周波数二倍器は実質的に前記ビームのくびれの位置に配
    置される，ところの装置。
  10. 【請求項１０】請求項１に記載のダイオードアレイにポ
    ンプされるレーザであって，出力ビームはビーム偏光機
    構によって偏光される，ところの装置。
  11. 【請求項１１】請求項１０に記載のダイオードアレイに
    ポンプされるレーザであって，前記ビーム偏光機構は，
    実質的に一定な交軸方向の圧縮応力をレーザロッドに印
    加するためのハウジングに付随する応力機構を含む，と
    ころの装置。
  12. 【請求項１２】請求項１に記載のダイオードアレイにポ
    ンプされるレーザであって，前記空洞モード拡張機構は
    レーザロッド上の部分的にミラーである前方及び後方端
    面から成る，ところの装置。
  13. 【請求項１３】請求項１に記載のダイオードアレイにポ
    ンプされるレーザであって，前記空洞モード拡張機構
    は，レーザダイオードアレイからの集束イメージと十分
    に一致する空洞レーザモードボリュームを生成するよう
    な十分な空洞長及び独立の出力カプラーから成る，とこ
    ろの装置。
  14. 【請求項１４】請求項１に記載のダイオードアレイにポ
    ンプされるレーザであって，前記後方ミラーはレーザロ
    ッド上のミラー後方端面により形成され，前方ミラーは
    レーザ空洞の前方端としての部分的ミラー面を有する独
    立の出力カプラーミラーにより形成される，ところの装
    置。
  15. 【請求項１５】請求項１に記載のダイオードアレイにポ
    ンプされるレーザであって，ポンプビームはレーザダイ
    オードアレイのイメージである，ところの装置。
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JP2016072610A (ja) * 2014-09-30 2016-05-09 株式会社リコー レーザ装置、点火装置及び内燃機関

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