JP2001028469A - 側面ポンピングを使用し、ｑスイッチで切り換えられるマイクロレーザおよびその製造方法 - Google Patents
側面ポンピングを使用し、ｑスイッチで切り換えられるマイクロレーザおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロ共振子の空洞の長さを物理的に延長
しなくても、マイクロ共振子の空洞の長さを効果的に延
長するために、能動的利得媒体の側面ポンピングに応じ
てジグザグな共振パターンをサポートすることができ
る、Ｑスイッチで切り換えられるマイクロレーザを提供
する。 【解決手段】 上記マイクロレーザは、類似のサイズの
従来のマイクロレーザが供給するパルスよりも、もっと
広いパルス幅、および対応するもっと大きなパルス・エ
ネルギーおよび平均電力レベルを持つパルスを発生する
ことができる。本発明の一実施形態は、また、複数の側
面ポンピングを使用し、Ｑスイッチで切り換えられるマ
イクロレーザを、効率的で、再現性のある方法で製造す
ることができる、対応する製造方法も提供する。
しなくても、マイクロ共振子の空洞の長さを効果的に延
長するために、能動的利得媒体の側面ポンピングに応じ
てジグザグな共振パターンをサポートすることができ
る、Ｑスイッチで切り換えられるマイクロレーザを提供
する。 【解決手段】 上記マイクロレーザは、類似のサイズの
従来のマイクロレーザが供給するパルスよりも、もっと
広いパルス幅、および対応するもっと大きなパルス・エ
ネルギーおよび平均電力レベルを持つパルスを発生する
ことができる。本発明の一実施形態は、また、複数の側
面ポンピングを使用し、Ｑスイッチで切り換えられるマ
イクロレーザを、効率的で、再現性のある方法で製造す
ることができる、対応する製造方法も提供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】（発明の分野）本発明は、概し
て、マイクロレーザおよびその製造方法に関し、特に側
面ポンピングを使用し、Ｑスイッチで切り換えられるマ
イクロレーザおよびその製造方法に関する。
て、マイクロレーザおよびその製造方法に関し、特に側
面ポンピングを使用し、Ｑスイッチで切り換えられるマ
イクロレーザおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決すべき課題】（発明の背
景）現代の電気光学用途は、一連の輪郭がハッキリして
いる出力パルスを発生することができる、比較的安価
で、小型のレーザを必要とする。それ故、マイクロ共振
子、およびその間に共振空洞を形成するために、上記マ
イクロ共振子の両端部に位置する一組の少なくとも部分
的に反射するミラーを含む種々のマイクロレーザが開発
されてきた。ある有利なマイクロレーザのマイクロ共振
子は、能動的利得媒体、およびＱスイッチの働きをする
可飽和アブソーバを含む。例えば、１９９５年２月２８
日付の、ジョン Ｊ．ザイホウスキの米国特許第５，３
９４，４１３号を参照されたい。上記米国特許の全文
は、本明細書の記載に援用する。レーザ・ダイオードの
ような能動的利得媒体を適当にポンピングすると、マイ
クロ共振子は、予め定めた波長、パルス幅およびパルス
・エネルギーを持つ一連のパルスを放出する。
景）現代の電気光学用途は、一連の輪郭がハッキリして
いる出力パルスを発生することができる、比較的安価
で、小型のレーザを必要とする。それ故、マイクロ共振
子、およびその間に共振空洞を形成するために、上記マ
イクロ共振子の両端部に位置する一組の少なくとも部分
的に反射するミラーを含む種々のマイクロレーザが開発
されてきた。ある有利なマイクロレーザのマイクロ共振
子は、能動的利得媒体、およびＱスイッチの働きをする
可飽和アブソーバを含む。例えば、１９９５年２月２８
日付の、ジョン Ｊ．ザイホウスキの米国特許第５，３
９４，４１３号を参照されたい。上記米国特許の全文
は、本明細書の記載に援用する。レーザ・ダイオードの
ような能動的利得媒体を適当にポンピングすると、マイ
クロ共振子は、予め定めた波長、パルス幅およびパルス
・エネルギーを持つ一連のパルスを放出する。
【０００３】当業者であれば周知のように、マイクロレ
ーザが放出する信号の波長は、能動的利得媒体および可
飽和アブソーバを形成している材料により異なる。対照
的に、従来のマイクロレーザが放出するレーザ・パルス
のパルス幅は、共振子の空洞の長さに比例する。それ
故、通常、共振子の空洞が長ければ長いほど、放出され
る出力パルスのパルス幅は長くなる。さらに、マイクロ
レーザが供給するパルス・エネルギーおよび平均電力
は、マイクロレーザが出力するパルス幅に比例する。他
のすべての要因が同じであるなら、マイクロ共振子の空
洞が長ければ長いほど、結果として得られるレーザ・パ
ルスのパルス幅は長くなり、パルス・エネルギーおよび
平均電力は大きくなる。
ーザが放出する信号の波長は、能動的利得媒体および可
飽和アブソーバを形成している材料により異なる。対照
的に、従来のマイクロレーザが放出するレーザ・パルス
のパルス幅は、共振子の空洞の長さに比例する。それ
故、通常、共振子の空洞が長ければ長いほど、放出され
る出力パルスのパルス幅は長くなる。さらに、マイクロ
レーザが供給するパルス・エネルギーおよび平均電力
は、マイクロレーザが出力するパルス幅に比例する。他
のすべての要因が同じであるなら、マイクロ共振子の空
洞が長ければ長いほど、結果として得られるレーザ・パ
ルスのパルス幅は長くなり、パルス・エネルギーおよび
平均電力は大きくなる。
【０００４】米国特許第５，３９４，４１３号が開示し
ているような従来のマイクロレーザは、共振子の空洞の
縦軸に平行な方向に端部ポンピングされる。その場合、
共振子の空洞の縦軸は、共振子の空洞を通って縦方向に
延び、共振子の空洞の両端部を形成している一組の少な
くとも一部が反射するミラーと直交するような方向を向
いている。それ故、従来のマイクロレーザは、ポンプ源
が、共振子の空洞の両端部を形成する少なくとも一部が
反射するミラーに垂直な方向に信号をポンピングするよ
うに構成されている。それ故、共振子の空洞の有効な長
さは、共振子の空洞の物理的な長さに等しい。
ているような従来のマイクロレーザは、共振子の空洞の
縦軸に平行な方向に端部ポンピングされる。その場合、
共振子の空洞の縦軸は、共振子の空洞を通って縦方向に
延び、共振子の空洞の両端部を形成している一組の少な
くとも一部が反射するミラーと直交するような方向を向
いている。それ故、従来のマイクロレーザは、ポンプ源
が、共振子の空洞の両端部を形成する少なくとも一部が
反射するミラーに垂直な方向に信号をポンピングするよ
うに構成されている。それ故、共振子の空洞の有効な長
さは、共振子の空洞の物理的な長さに等しい。
【０００５】マイクロレーザは、共振子の空洞が異なる
長さを持つように製造することができるが、通常、多数
の要因により、共振子の空洞の許容できる長さは制限さ
れる。例えば、可飽和アブソーバおよび利得媒体の両方
を含む共振子の空洞の長さは、好適には、２ミリ以下で
あることが好ましいと開示している、米国特許第５，３
９４，４１３号を参照されたい。特に、多数の電気光学
用途は、非常に小型のマイクロレーザを必要としてい
る。それ故、共振子の空洞の長さを長くすると、これら
の用途に使用するのが非常に困難になる。何故なら、マ
イクロ共振子の空洞の長さが、上記のように長くなる
と、それにつれて、マイクロレーザ全体の大きさも大き
くなるからである。
長さを持つように製造することができるが、通常、多数
の要因により、共振子の空洞の許容できる長さは制限さ
れる。例えば、可飽和アブソーバおよび利得媒体の両方
を含む共振子の空洞の長さは、好適には、２ミリ以下で
あることが好ましいと開示している、米国特許第５，３
９４，４１３号を参照されたい。特に、多数の電気光学
用途は、非常に小型のマイクロレーザを必要としてい
る。それ故、共振子の空洞の長さを長くすると、これら
の用途に使用するのが非常に困難になる。何故なら、マ
イクロ共振子の空洞の長さが、上記のように長くなる
と、それにつれて、マイクロレーザ全体の大きさも大き
くなるからである。
【０００６】さらに、受動的にＱスイッチで切り換えら
れるマイクロレーザの長さは、反転密度が、レーザの放
射を開始する前に、ある予め定めたしきい値を超えてい
なければならないという要件により大きく制限される。
共振子の空洞の物理的長さが増大するにつれて、レーザ
放射のために必要な反転密度を生成するためには、よい
大量のポンプ・エネルギーが必要になる。マイクロレー
ザをポンピングするために、より多くの電力を無駄に消
費されることの他に、ポンピング要件が厳しくなったた
めに、マイクロレーザが連続して動作すことができるよ
うにするために、適当に配置しなければならないマイク
ロレーザの熱がかなり上昇するというような、多くの他
の問題が発生する。ある場合には、マイクロレーザで発
生した熱は、ヒート・シンク、またはその他の熱除去デ
バイスの熱容量を超えてしまう場合があり、そのため、
マイクロレーザに致命的損傷を与える恐れがある。
れるマイクロレーザの長さは、反転密度が、レーザの放
射を開始する前に、ある予め定めたしきい値を超えてい
なければならないという要件により大きく制限される。
共振子の空洞の物理的長さが増大するにつれて、レーザ
放射のために必要な反転密度を生成するためには、よい
大量のポンプ・エネルギーが必要になる。マイクロレー
ザをポンピングするために、より多くの電力を無駄に消
費されることの他に、ポンピング要件が厳しくなったた
めに、マイクロレーザが連続して動作すことができるよ
うにするために、適当に配置しなければならないマイク
ロレーザの熱がかなり上昇するというような、多くの他
の問題が発生する。ある場合には、マイクロレーザで発
生した熱は、ヒート・シンク、またはその他の熱除去デ
バイスの熱容量を超えてしまう場合があり、そのため、
マイクロレーザに致命的損傷を与える恐れがある。
【０００７】マイクロレーザの空洞が出力するパルスの
パルス幅、従って、パルス・エネルギーおよび平均電力
は、共振子の空洞の長さに比例するので、共振子の空洞
の長さに対する実際の制限の上記例も、従来のマイクロ
レーザが出力するパルスのパルス幅、および対応するパ
ルス・エネルギー、および平均電力にとって不利な制限
である。しかし、ある種の現在の電気光学用途は、１ナ
ノ秒より長いパルス幅のような、またある場合には、最
高１０ナノ秒までの、より長いパルス幅を持つパルスを
放射するマイクロレーザを必要とするようになってきて
いて、また約１０マイクロジュールから約１００マイク
ロジュールのような、もっと大きなパルス・エネルギー
を持つパルス、および０．１ワットから１ワットのよう
な、もっと大きい平均電力を持つパルスを必要とするよ
うになってきている。共振子の空洞の長さに対する上記
制限、および従来のマイクロレーザが出力するパルスの
パルス幅、パルス・エネルギーおよび平均電力に対する
対応する制限があるので、従来のマイクロレーザは、こ
れらの厳しくなる要件を満たすことができない。
パルス幅、従って、パルス・エネルギーおよび平均電力
は、共振子の空洞の長さに比例するので、共振子の空洞
の長さに対する実際の制限の上記例も、従来のマイクロ
レーザが出力するパルスのパルス幅、および対応するパ
ルス・エネルギー、および平均電力にとって不利な制限
である。しかし、ある種の現在の電気光学用途は、１ナ
ノ秒より長いパルス幅のような、またある場合には、最
高１０ナノ秒までの、より長いパルス幅を持つパルスを
放射するマイクロレーザを必要とするようになってきて
いて、また約１０マイクロジュールから約１００マイク
ロジュールのような、もっと大きなパルス・エネルギー
を持つパルス、および０．１ワットから１ワットのよう
な、もっと大きい平均電力を持つパルスを必要とするよ
うになってきている。共振子の空洞の長さに対する上記
制限、および従来のマイクロレーザが出力するパルスの
パルス幅、パルス・エネルギーおよび平均電力に対する
対応する制限があるので、従来のマイクロレーザは、こ
れらの厳しくなる要件を満たすことができない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】（発明の概要）それ故、
本発明の一実施形態は、マイクロ共振子の空洞の長さを
物理的に延長しなくても、マイクロ共振子の空洞の長さ
を効果的に延長するために、能動的利得媒体の側面ポン
ピングに応じて、ジグザグな共振パターンをサポートす
ることができる、マイクロレーザを提供する。それ故、
この実施形態のマイクロレーザは、類似のサイズの従来
のマイクロレーザが供給するものよりももっと広いパル
ス幅、および対応するもっと大きなパルス・エネルギー
および平均電力を持つパルスを発生することができる。
本発明のある実施形態は、複数の側面ポンピングを使用
し、Ｑスイッチで切り換えられるマイクロレーザを、効
率的で、再現性のある方法で製造することができる、対
応する製造方法を提供する。
本発明の一実施形態は、マイクロ共振子の空洞の長さを
物理的に延長しなくても、マイクロ共振子の空洞の長さ
を効果的に延長するために、能動的利得媒体の側面ポン
ピングに応じて、ジグザグな共振パターンをサポートす
ることができる、マイクロレーザを提供する。それ故、
この実施形態のマイクロレーザは、類似のサイズの従来
のマイクロレーザが供給するものよりももっと広いパル
ス幅、および対応するもっと大きなパルス・エネルギー
および平均電力を持つパルスを発生することができる。
本発明のある実施形態は、複数の側面ポンピングを使用
し、Ｑスイッチで切り換えられるマイクロレーザを、効
率的で、再現性のある方法で製造することができる、対
応する製造方法を提供する。
【０００９】本発明の場合には、マイクロレーザは、能
動的利得媒体、および受動ＱスイッチのようなＱスイッ
チを持つマイクロ共振子含む。このマイクロレーザは、
対向端面の間を縦方向に延びていて、上記対向端面の間
を延びる第一側面を持つ。マイクロレーザは、またその
間にマイクロ共振子の空洞を形成するために、各対向端
面の近くに配置されている第一および第二の反射面を含
む。第一および第二の反射面は、マイクロ共振子の各対
向端面上にコーティングすることができるが、第一およ
び第二の反射面は、また、各対向端面から間隔をおいて
設置されたミラーにより形成することもできる。マイク
ロレーザは、また、ジグザグの共振パターンが、マイク
ロ共振子の空洞内に形成されるように、マイクロ共振子
の第一の側面を通して、能動的利得媒体内にポンプ信号
を導入するためのポンプ源を含むことができる。
動的利得媒体、および受動ＱスイッチのようなＱスイッ
チを持つマイクロ共振子含む。このマイクロレーザは、
対向端面の間を縦方向に延びていて、上記対向端面の間
を延びる第一側面を持つ。マイクロレーザは、またその
間にマイクロ共振子の空洞を形成するために、各対向端
面の近くに配置されている第一および第二の反射面を含
む。第一および第二の反射面は、マイクロ共振子の各対
向端面上にコーティングすることができるが、第一およ
び第二の反射面は、また、各対向端面から間隔をおいて
設置されたミラーにより形成することもできる。マイク
ロレーザは、また、ジグザグの共振パターンが、マイク
ロ共振子の空洞内に形成されるように、マイクロ共振子
の第一の側面を通して、能動的利得媒体内にポンプ信号
を導入するためのポンプ源を含むことができる。
【００１０】ある好適な実施形態の場合には、対向端面
は、マイクロ共振子の空洞により形成され、対向端面の
間を延びる縦軸に対して約３０度から約３５度の間のよ
うな直角でない角度αで、それぞれ配置されている。あ
る実施形態の場合には、対向端面は、それぞれ、対向端
面が平行になるように、縦軸に対して直角でない同じ角
度αで配置されている。他の実施形態の場合には、対向
端面は、縦軸に対して直角でない同じ角度αで、対向方
向を向いている。マイクロ共振子の空洞が形成する縦軸
に対して対向端面が直角でない角度で配置されているの
で、どちらの実施形態のマイクロレーザも、マイクロ共
振子の第一の側面を通しての、能動的利得媒体への側面
ポンピングに応じてジグザグ共振パターンをサポートす
ることができる。
は、マイクロ共振子の空洞により形成され、対向端面の
間を延びる縦軸に対して約３０度から約３５度の間のよ
うな直角でない角度αで、それぞれ配置されている。あ
る実施形態の場合には、対向端面は、それぞれ、対向端
面が平行になるように、縦軸に対して直角でない同じ角
度αで配置されている。他の実施形態の場合には、対向
端面は、縦軸に対して直角でない同じ角度αで、対向方
向を向いている。マイクロ共振子の空洞が形成する縦軸
に対して対向端面が直角でない角度で配置されているの
で、どちらの実施形態のマイクロレーザも、マイクロ共
振子の第一の側面を通しての、能動的利得媒体への側面
ポンピングに応じてジグザグ共振パターンをサポートす
ることができる。
【００１１】ジグザグ共振パターンをサポートすること
によって、ほぼ同じ物理的サイズの従来のマイクロレー
ザと比較すると、マイクロ共振子の空洞の有効な長さが
増大する。この点について、本発明のマイクロ共振子空
洞の有効な長さは、マイクロレーザが形成するジグザグ
な共振経路の長さとなり、この長さは、共振子の空洞の
縦軸に平行に延びる従来のマイクロレーザが形成する直
線的な共振経路よりかなり長い。それ故、本発明のマイ
クロレーザは、同じ物理的サイズの従来のマイクロレー
ザが放射するパルスと比較すると、より長いパルス幅、
および対応するより大きなパルス・エネルギー、および
平均電力レベルを持つパルスを放射することができる。
によって、ほぼ同じ物理的サイズの従来のマイクロレー
ザと比較すると、マイクロ共振子の空洞の有効な長さが
増大する。この点について、本発明のマイクロ共振子空
洞の有効な長さは、マイクロレーザが形成するジグザグ
な共振経路の長さとなり、この長さは、共振子の空洞の
縦軸に平行に延びる従来のマイクロレーザが形成する直
線的な共振経路よりかなり長い。それ故、本発明のマイ
クロレーザは、同じ物理的サイズの従来のマイクロレー
ザが放射するパルスと比較すると、より長いパルス幅、
および対応するより大きなパルス・エネルギー、および
平均電力レベルを持つパルスを放射することができる。
【００１２】能動的利得媒体が、第一の側面からの反射
を起こさないで、ポンプ信号を受信することができるよ
うにするために、マイクロレーザは、能動的利得媒体
が、予め定めた範囲の波長を持つポンプ信号を受信する
ことができるようにするために、第一の側面上に反射防
止コーティングを含むことができる。第一の側面の他
に、マイクロ共振子は、通常、第一の側面に対向してい
て、対向端面の間を延びる第二の側面を持つ。この実施
形態のマイクロレーザは、さらに、ポンプ信号を反射さ
せ、それにより、能動的利得媒体に入ったポンプ信号
が、確実に、能動的利得媒体内に保持されるようにする
ために、第二の側面上に反射コーティング含むことがで
きる。ある実施形態の場合には、マイクロ共振子は、ま
た、対向端面の間と、第一および第二の側面の間を延び
る第三および第四の対向端面を含む。マイクロ共振子の
空洞内の共振をさらに容易にするために、第三および第
四の側面を研磨等によりザラザラした粗面に形成し、そ
うすることにより光を拡散することができる。
を起こさないで、ポンプ信号を受信することができるよ
うにするために、マイクロレーザは、能動的利得媒体
が、予め定めた範囲の波長を持つポンプ信号を受信する
ことができるようにするために、第一の側面上に反射防
止コーティングを含むことができる。第一の側面の他
に、マイクロ共振子は、通常、第一の側面に対向してい
て、対向端面の間を延びる第二の側面を持つ。この実施
形態のマイクロレーザは、さらに、ポンプ信号を反射さ
せ、それにより、能動的利得媒体に入ったポンプ信号
が、確実に、能動的利得媒体内に保持されるようにする
ために、第二の側面上に反射コーティング含むことがで
きる。ある実施形態の場合には、マイクロ共振子は、ま
た、対向端面の間と、第一および第二の側面の間を延び
る第三および第四の対向端面を含む。マイクロ共振子の
空洞内の共振をさらに容易にするために、第三および第
四の側面を研磨等によりザラザラした粗面に形成し、そ
うすることにより光を拡散することができる。
【００１３】マイクロレーザが対向端面の中の一つを通
して、予め定めたレーザ放射波長の信号を放射すること
ができるようにするために、好適には、第一の反射面
が、予め定めたレーザ放射波長を持つレーザ信号をより
多く反射するようにすることが好ましい。対照的に、好
適には、第二の反射面を、予め定めたレーザ放射波長を
持つレーザ信号を部分的にしか反射しないようにするこ
とが好ましい。それ故、マイクロレーザは、第二の反射
面により、予め定めたレーザ放射波長を持つレーザ・パ
ルスを放射することができる。
して、予め定めたレーザ放射波長の信号を放射すること
ができるようにするために、好適には、第一の反射面
が、予め定めたレーザ放射波長を持つレーザ信号をより
多く反射するようにすることが好ましい。対照的に、好
適には、第二の反射面を、予め定めたレーザ放射波長を
持つレーザ信号を部分的にしか反射しないようにするこ
とが好ましい。それ故、マイクロレーザは、第二の反射
面により、予め定めたレーザ放射波長を持つレーザ・パ
ルスを放射することができる。
【００１４】ある実施形態の場合には、マイクロレーザ
は、また、その上にマイクロ共振子が装着されているヒ
ート・シンクと、その内部にマイクロ共振子とポンプ源
が配置されているハウジングを含む。この実施形態の場
合には、上記ハウジングは、そこを通してマイクロ共振
子が発生したレーザ信号が放射される窓を含む。有害な
環境条件からマイクロ共振子を保護するために、マイク
ロレーザは、また、マイクロ共振子が、密閉できるハウ
ジングの一部内に配置されるように、ポンプ源をマイク
ロ共振子から分離するために、ハウジング内に配置され
たもう一つの窓を含むことができる。
は、また、その上にマイクロ共振子が装着されているヒ
ート・シンクと、その内部にマイクロ共振子とポンプ源
が配置されているハウジングを含む。この実施形態の場
合には、上記ハウジングは、そこを通してマイクロ共振
子が発生したレーザ信号が放射される窓を含む。有害な
環境条件からマイクロ共振子を保護するために、マイク
ロレーザは、また、マイクロ共振子が、密閉できるハウ
ジングの一部内に配置されるように、ポンプ源をマイク
ロ共振子から分離するために、ハウジング内に配置され
たもう一つの窓を含むことができる。
【００１５】本発明の他の実施形態は、複数の側面ポン
ピングを使用する受動的にＱスイッチで切り換えられる
マイクロレーザの製造方法を供給する。上記方法は、最
初、受動的なＱスイッチ材料を供給する。その後で、対
向主要面を持つ合成構造体を形成するために、受動Ｑス
イッチ材料の層の上に、液相エピタキシ等により、能動
的利得媒体が成長する。能動的利得媒体および受動Ｑス
イッチ材料は、種々の材料から形成することができる
が、ある好適な実施形態の場合には、受動Ｑスイッチ材
料の働きをする四価のクロームでドーピングしたイット
リウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）の層の上
に、ネオジムでドーピングしたＹＡＧを成長させるとい
う方法を使用する。
ピングを使用する受動的にＱスイッチで切り換えられる
マイクロレーザの製造方法を供給する。上記方法は、最
初、受動的なＱスイッチ材料を供給する。その後で、対
向主要面を持つ合成構造体を形成するために、受動Ｑス
イッチ材料の層の上に、液相エピタキシ等により、能動
的利得媒体が成長する。能動的利得媒体および受動Ｑス
イッチ材料は、種々の材料から形成することができる
が、ある好適な実施形態の場合には、受動Ｑスイッチ材
料の働きをする四価のクロームでドーピングしたイット
リウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）の層の上
に、ネオジムでドーピングしたＹＡＧを成長させるとい
う方法を使用する。
【００１６】その後で、結果として得られる合成構造体
は、複数の受動的にＱスイッチで切り換えられるマイク
ロレーザを形成するために、対向主要面に対して直角で
ない角度αで切断される。対向主要面に対して直角でな
いある角度αで切断することによって、受動的にＱスイ
ッチで切り換えられる各マイクロレーザは、縦軸を形成
し、上記縦軸に対して直角でない同じ角度αで配置され
ている対向端面を持つ。それ故、複数の側面ポンピング
を受け、受動的にＱスイッチで切り換えられるマイクロ
レーザは、効率的で再現性を持つ方法で、本発明のこの
実施形態により製造することができる。
は、複数の受動的にＱスイッチで切り換えられるマイク
ロレーザを形成するために、対向主要面に対して直角で
ない角度αで切断される。対向主要面に対して直角でな
いある角度αで切断することによって、受動的にＱスイ
ッチで切り換えられる各マイクロレーザは、縦軸を形成
し、上記縦軸に対して直角でない同じ角度αで配置され
ている対向端面を持つ。それ故、複数の側面ポンピング
を受け、受動的にＱスイッチで切り換えられるマイクロ
レーザは、効率的で再現性を持つ方法で、本発明のこの
実施形態により製造することができる。
【００１７】ある好適な実施形態の場合には、合成構造
体は、直角でない角度αでの切断プロセスの前に、複数
のバーに分割される。この実施形態の場合には、その後
で、各バーは、複数の受動的にＱスイッチで切り換えら
れるマイクロレーザを形成するために、対向主要面に対
して直角でない角度αで切断される。直角でない角度α
で、合成構造体を切断した後で、能動的利得媒体が、予
め定めた範囲の波長を持つポンプ信号を第一の側面によ
る反射を起こさずに受信することができるようにするた
めに、各マイクロレーザの第一の側面上に、反射防止コ
ーティングを行うことができる。さらに、第一の側面に
対向している、各マイクロレーザの第二の側面上に、ポ
ンプ信号を内部で反射させるために、反射コーティング
を行うことができる。さらに、光を拡散するために、細
かい目の研磨材で研磨する等の方法で、各マイクロレー
ザの第三および第四の対向側面をざらざらな粗面にする
ことができる。
体は、直角でない角度αでの切断プロセスの前に、複数
のバーに分割される。この実施形態の場合には、その後
で、各バーは、複数の受動的にＱスイッチで切り換えら
れるマイクロレーザを形成するために、対向主要面に対
して直角でない角度αで切断される。直角でない角度α
で、合成構造体を切断した後で、能動的利得媒体が、予
め定めた範囲の波長を持つポンプ信号を第一の側面によ
る反射を起こさずに受信することができるようにするた
めに、各マイクロレーザの第一の側面上に、反射防止コ
ーティングを行うことができる。さらに、第一の側面に
対向している、各マイクロレーザの第二の側面上に、ポ
ンプ信号を内部で反射させるために、反射コーティング
を行うことができる。さらに、光を拡散するために、細
かい目の研磨材で研磨する等の方法で、各マイクロレー
ザの第三および第四の対向側面をざらざらな粗面にする
ことができる。
【００１８】さらに、通常、合成構造体を直角でない角
度αで切断した後で、マイクロレーザの対向端面を第一
および第二の反射面でコーティングすることができる。
この場合、第一の反射面は、予め定めたレーザ放射波長
を持つ信号に対して高い反射率を持ち、一方、第二の反
射面は、予め定めたレーザ放射波長を持つ信号の一部を
反射するだけである。それ故、都合のよいことに、結果
として得られるマイクロレーザは、ジグザグの共振パタ
ーンをサポートすることができ、また、第二の反射面を
通して、予め定めたレーザ放射波長のパルスを制御下で
放射することができる。
度αで切断した後で、マイクロレーザの対向端面を第一
および第二の反射面でコーティングすることができる。
この場合、第一の反射面は、予め定めたレーザ放射波長
を持つ信号に対して高い反射率を持ち、一方、第二の反
射面は、予め定めたレーザ放射波長を持つ信号の一部を
反射するだけである。それ故、都合のよいことに、結果
として得られるマイクロレーザは、ジグザグの共振パタ
ーンをサポートすることができ、また、第二の反射面を
通して、予め定めたレーザ放射波長のパルスを制御下で
放射することができる。
【００１９】
【実施例】（好適な実施形態の詳細な説明）本発明の好
適な実施形態を図示している添付の図面を参照しなが
ら、以下に本発明をより詳細に説明する。しかし、多く
の異なる形で実行することができるので、本発明は、本
明細書に記載する実施形態に制限されるものでなない。
それどころか、これらの実施形態は、本明細書を完全な
ものにするためのものであり、当業者に本発明の範囲を
完全に伝えるためのものに過ぎない。すべての図面にお
いて、類似の素子には類似の番号がつけてある。
適な実施形態を図示している添付の図面を参照しなが
ら、以下に本発明をより詳細に説明する。しかし、多く
の異なる形で実行することができるので、本発明は、本
明細書に記載する実施形態に制限されるものでなない。
それどころか、これらの実施形態は、本明細書を完全な
ものにするためのものであり、当業者に本発明の範囲を
完全に伝えるためのものに過ぎない。すべての図面にお
いて、類似の素子には類似の番号がつけてある。
【００２０】図１について説明すると、この図は、本発
明の好適な実施形態のマイクロレーザ１０を示す。上記
マイクロレーザは、能動的利得媒体１２、および上記能
動的利得媒体に直接隣接する受動ＱスイッチのようなＱ
スイッチ１４を持つマイクロ共振子を含む。ある好適な
実施形態のマイクロ共振子は、以下に説明するように、
Ｑスイッチ上に、能動的利得媒体をエピタキシ法により
成長させることにより製造されるが、上記マイクロ共振
子は他の方法によっても製造することができる。例え
ば、その内部で、能動的利得媒体とＱスイッチが、ファ
ンデルワールス力のようなコヒーレントな力で引きつけ
合う拡散結合または光学的接合により、能動的利得媒体
およびＱスイッチを結合することができる。拡散結合ま
たは光学的接合により、能動的利得媒体とＱスイッチと
をしっかりと結合させるために、能動的利得媒体とＱス
イッチの突合せ面は、例示としての実施形態の場合の６
３３ナノメートルのような基準波長の１／２０以内にな
るように、極度にクリーンで平らな面にしなければなら
ない。
明の好適な実施形態のマイクロレーザ１０を示す。上記
マイクロレーザは、能動的利得媒体１２、および上記能
動的利得媒体に直接隣接する受動ＱスイッチのようなＱ
スイッチ１４を持つマイクロ共振子を含む。ある好適な
実施形態のマイクロ共振子は、以下に説明するように、
Ｑスイッチ上に、能動的利得媒体をエピタキシ法により
成長させることにより製造されるが、上記マイクロ共振
子は他の方法によっても製造することができる。例え
ば、その内部で、能動的利得媒体とＱスイッチが、ファ
ンデルワールス力のようなコヒーレントな力で引きつけ
合う拡散結合または光学的接合により、能動的利得媒体
およびＱスイッチを結合することができる。拡散結合ま
たは光学的接合により、能動的利得媒体とＱスイッチと
をしっかりと結合させるために、能動的利得媒体とＱス
イッチの突合せ面は、例示としての実施形態の場合の６
３３ナノメートルのような基準波長の１／２０以内にな
るように、極度にクリーンで平らな面にしなければなら
ない。
【００２１】Ｑスイッチ１４も能動的利得媒体１２も、
適当にドーピングされた主材料から形成される。通常、
主材料は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット
（ＹＡＧ）であるが、バナジン酸イットリウム（ＹＶＯ
4）およびフツ化イットリウム・リチウム（ＹＬＦ）の
ような材料も使用することができる。さらに、種々のド
ーパントも使用することができるが、能動的利得媒体
は、通常、ネオジム（Ｎｄ）でドーピングされ、可飽和
アブソーバは、通常、四価クロームでドーピングされ
る。ある好適な実施形態の場合には、例えば、能動的利
得媒体は、約２および３原子％のネオジムでドーピング
されたＹＡＧから形成される。この実施形態の場合に
は、Ｑスイッチまたは可飽和アブソーバも、ＹＡＧから
形成され、０．０３−０．１の光学的密度を持つように
四価のクロームでドーピングされる。しかし、容易に理
解できるように、能動的利得媒体および可飽和アブソー
バは、異なる原子百分率および異なるタイプのドーパン
トでも、本発明の精神および範囲から逸脱することなし
に、ドーピングすることができる。
適当にドーピングされた主材料から形成される。通常、
主材料は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット
（ＹＡＧ）であるが、バナジン酸イットリウム（ＹＶＯ
4）およびフツ化イットリウム・リチウム（ＹＬＦ）の
ような材料も使用することができる。さらに、種々のド
ーパントも使用することができるが、能動的利得媒体
は、通常、ネオジム（Ｎｄ）でドーピングされ、可飽和
アブソーバは、通常、四価クロームでドーピングされ
る。ある好適な実施形態の場合には、例えば、能動的利
得媒体は、約２および３原子％のネオジムでドーピング
されたＹＡＧから形成される。この実施形態の場合に
は、Ｑスイッチまたは可飽和アブソーバも、ＹＡＧから
形成され、０．０３−０．１の光学的密度を持つように
四価のクロームでドーピングされる。しかし、容易に理
解できるように、能動的利得媒体および可飽和アブソー
バは、異なる原子百分率および異なるタイプのドーパン
トでも、本発明の精神および範囲から逸脱することなし
に、ドーピングすることができる。
【００２２】どのような材料を選択した場合でも、可飽
和アブソーバは、マイクロ共振子内の反転密度が、十分
高くなるまで、すなわち、予め定めたしきい値以上にな
るまで、レーザ放射の開始を防止するための、Ｑスイッ
チとしての働きをする。しかし、レーザ放射が開始する
と、マイクロ共振子は、予め定めた波長、すなわち、レ
ーザ放射波長を持つ一連のパルスを発生する。ただし、
そのパルス幅は、従来のマイクロレーザが発生するレー
ザのパルス幅より長い。
和アブソーバは、マイクロ共振子内の反転密度が、十分
高くなるまで、すなわち、予め定めたしきい値以上にな
るまで、レーザ放射の開始を防止するための、Ｑスイッ
チとしての働きをする。しかし、レーザ放射が開始する
と、マイクロ共振子は、予め定めた波長、すなわち、レ
ーザ放射波長を持つ一連のパルスを発生する。ただし、
そのパルス幅は、従来のマイクロレーザが発生するレー
ザのパルス幅より長い。
【００２３】マイクロ共振子は、対向端面１６の間を縦
方向に延びる。本明細書に記載する好適な実施形態の場
合には、能動的利得媒体１２は対向端面の近い方の端面
であり、Ｑスイッチ１４は他の端面に近い方の端面であ
る。しかし、能動的利得媒体およびＱスイッチは、両方
とも、本願と同時に出願された、「側面ポンピングを使
用し、Ｑスイッチで切り換えられるマイクロレーザ」と
いう名称の米国特許出願に記載されているように、対向
端面の間を縦方向に延びる。上記米国特許出願の全文
は、引用によって本明細書の記載に援用する。マイクロ
レーザ１０は、また、その間にマイクロ共振子の空洞を
形成するために、対向端面の各端面の近くに配置されて
いる第一および第二の反射面１８、２０を含む。図１に
示すように、第一および第二の反射面は、対向端面上に
塗布された多重層の誘電体コーティングから構成するこ
とができる。別の方法としては、第一および第二の反射
面を、図２に示すように、対向端面の各端面の近くに、
しかし若干間隔を置いて位置する第一および第二のダイ
クロイック・ミラーにより形成することもできる。
方向に延びる。本明細書に記載する好適な実施形態の場
合には、能動的利得媒体１２は対向端面の近い方の端面
であり、Ｑスイッチ１４は他の端面に近い方の端面であ
る。しかし、能動的利得媒体およびＱスイッチは、両方
とも、本願と同時に出願された、「側面ポンピングを使
用し、Ｑスイッチで切り換えられるマイクロレーザ」と
いう名称の米国特許出願に記載されているように、対向
端面の間を縦方向に延びる。上記米国特許出願の全文
は、引用によって本明細書の記載に援用する。マイクロ
レーザ１０は、また、その間にマイクロ共振子の空洞を
形成するために、対向端面の各端面の近くに配置されて
いる第一および第二の反射面１８、２０を含む。図１に
示すように、第一および第二の反射面は、対向端面上に
塗布された多重層の誘電体コーティングから構成するこ
とができる。別の方法としては、第一および第二の反射
面を、図２に示すように、対向端面の各端面の近くに、
しかし若干間隔を置いて位置する第一および第二のダイ
クロイック・ミラーにより形成することもできる。
【００２４】どちらの実施形態の場合も、能動的利得媒
体１２が形成するマイクロ共振子の端面１６に近い第一
の反射面１８は、ネオジムでドーピングされたＹＡＧか
らできている能動的利得媒体を持つマイクロ共振子の場
合は、１．０６４ナノメートルである、予め定めたレー
ザ放射波長持つ信号に対しては、９９．５％以上の反射
率のような高い反射率を持つ。さらに、受動Ｑスイッチ
１４が形成するマイクロ共振子の端面の近くに配置され
ている第二の反射面２０は、予め定めたレーザ放射波長
持つ信号に対して、通常、４０−９０％の反射率を持つ
部分的反射器である。さらに、マイクロレーザの共振装
置の空洞を形成している一組のミラーについて記載して
いる米国特許第５，３９４，４１３号も参照されたい。
体１２が形成するマイクロ共振子の端面１６に近い第一
の反射面１８は、ネオジムでドーピングされたＹＡＧか
らできている能動的利得媒体を持つマイクロ共振子の場
合は、１．０６４ナノメートルである、予め定めたレー
ザ放射波長持つ信号に対しては、９９．５％以上の反射
率のような高い反射率を持つ。さらに、受動Ｑスイッチ
１４が形成するマイクロ共振子の端面の近くに配置され
ている第二の反射面２０は、予め定めたレーザ放射波長
持つ信号に対して、通常、４０−９０％の反射率を持つ
部分的反射器である。さらに、マイクロレーザの共振装
置の空洞を形成している一組のミラーについて記載して
いる米国特許第５，３９４，４１３号も参照されたい。
【００２５】マイクロ共振子内の反転密度が、予め定め
たしきい値以上になるように、能動的利得媒体１２がポ
ンピングされると、受動Ｑスイッチ１４により、一連の
パルスは放出できるようになる。その後で、第二の反射
面２０の部分的な反射により、一連のパルスが、第二の
反射面を通して放射される。
たしきい値以上になるように、能動的利得媒体１２がポ
ンピングされると、受動Ｑスイッチ１４により、一連の
パルスは放出できるようになる。その後で、第二の反射
面２０の部分的な反射により、一連のパルスが、第二の
反射面を通して放射される。
【００２６】マイクロレーザ１０は、また、能動的利得
媒体１２をポンプ信号でポンピングするためのポンプ源
２２も含む。従来の端部ポンピングを使用するマイクロ
レーザとは対照的に、本発明のマイクロレーザは、側部
からポンピングを行う。この場合、マイクロ共振子は、
対向端面１６の間を延びる第一の側面２４を持つ。ポン
プ信号が、マイクロ共振子の第一の側面を通して供給さ
れるように、ポンプ源を配置することにより、能動的利
得媒体に対して効率的にポンピングを行うことができ
る。本発明のマイクロレーザは、通常、第一の側面を通
してポンピングされるが、そうする代わりに、そうした
い場合には、対向している第一および第二の側面のよう
な、二つまたはそれ以上の側面を通してポンピングする
ことができる。
媒体１２をポンプ信号でポンピングするためのポンプ源
２２も含む。従来の端部ポンピングを使用するマイクロ
レーザとは対照的に、本発明のマイクロレーザは、側部
からポンピングを行う。この場合、マイクロ共振子は、
対向端面１６の間を延びる第一の側面２４を持つ。ポン
プ信号が、マイクロ共振子の第一の側面を通して供給さ
れるように、ポンプ源を配置することにより、能動的利
得媒体に対して効率的にポンピングを行うことができ
る。本発明のマイクロレーザは、通常、第一の側面を通
してポンピングされるが、そうする代わりに、そうした
い場合には、対向している第一および第二の側面のよう
な、二つまたはそれ以上の側面を通してポンピングする
ことができる。
【００２７】ポンプ信号の波長は、能動的利得媒体１２
を含む特定の材料に合わせて調整することができるけれ
ども、ネオジムでドーピングトしたＹＡＧからできてい
る能動的利得媒体は、通常、８０８＋／−３ナノメート
ルの波長を持つポンプ信号によりポンピングされる。能
動的利得媒体が、ポンプ信号を第一の側面２４から反射
させないで、ポンプ信号を受信することができるように
するために、マイクロレーザは、通常、ポンプ信号の波
長を持つ信号が、ほとんど反射を起こさないで、マイク
ロ共振子の空洞内に入ることができるようにするため
に、第一の側面上に蒸着された反射防止コーティング２
６を含む。
を含む特定の材料に合わせて調整することができるけれ
ども、ネオジムでドーピングトしたＹＡＧからできてい
る能動的利得媒体は、通常、８０８＋／−３ナノメート
ルの波長を持つポンプ信号によりポンピングされる。能
動的利得媒体が、ポンプ信号を第一の側面２４から反射
させないで、ポンプ信号を受信することができるように
するために、マイクロレーザは、通常、ポンプ信号の波
長を持つ信号が、ほとんど反射を起こさないで、マイク
ロ共振子の空洞内に入ることができるようにするため
に、第一の側面上に蒸着された反射防止コーティング２
６を含む。
【００２８】マイクロレーザ１０は、種々のポンプ源２
２を含むことができるけれども、ある好適な実施形態の
マイクロレーザは、その縦軸２８に沿って測定した場
合、その全長が、能動的利得媒体１２の長さより長くな
く、通常、若干短い、一つまたはそれ以上の線形レーザ
・ダイオード・ポンプ・アレーを使用する。レーザ・ダ
イオード・ポンプ・アレーを使用することにより、ポン
プ信号により運ばれたエネルギーは、従来のマイクロレ
ーザを端部からポンピングするために、通常、使用され
る一つのストライプ・レーザ・ダイオードのポンプ信号
が供給するエネルギーと比較すると劇的に増大する。例
えば、約１センチメートルの長さの線形レーザ・ダイオ
ード・アレーは、通常、一つのストライプ・レーザ・ダ
イオードが供給する１−３ワットの平均ポンプ電力と比
較すると、１５−４０ワットの平均ポンプ電力を持つポ
ンプ信号を供給する。
２を含むことができるけれども、ある好適な実施形態の
マイクロレーザは、その縦軸２８に沿って測定した場
合、その全長が、能動的利得媒体１２の長さより長くな
く、通常、若干短い、一つまたはそれ以上の線形レーザ
・ダイオード・ポンプ・アレーを使用する。レーザ・ダ
イオード・ポンプ・アレーを使用することにより、ポン
プ信号により運ばれたエネルギーは、従来のマイクロレ
ーザを端部からポンピングするために、通常、使用され
る一つのストライプ・レーザ・ダイオードのポンプ信号
が供給するエネルギーと比較すると劇的に増大する。例
えば、約１センチメートルの長さの線形レーザ・ダイオ
ード・アレーは、通常、一つのストライプ・レーザ・ダ
イオードが供給する１−３ワットの平均ポンプ電力と比
較すると、１５−４０ワットの平均ポンプ電力を持つポ
ンプ信号を供給する。
【００２９】以下に説明するように、側面ポンピング、
およびマイクロ共振子のある角度を持つ端面１６の形状
により、マイクロ共振子が形成する共振パターンは、従
来の端部ポンピングを使用するマイクロレーザのよう
に、縦軸２８に平行にはならない。平行にならないで、
本発明のマイクロ共振子が形成する共振パターンは、図
１および２に一点鎖線で示すように、ジグザグな共振パ
ターンになる。ジグザグの共振パターンをサポートし、
ポンプ信号の不必要なロスを防止するために、そこを通
してポンプ信号を受信する、第一の側面２４に対向して
いるマイクロ共振子の第二の側面３０は、好適には、ポ
ンプ信号の波長を持つ信号に対して９９．５％以上の反
射率のような高い反射率を持つ反射コーティング２２を
備えることが好ましい。ポンプ源が、８０８＋／−３ナ
ノメートルの波長を持つポンプ信号を供給するこの実施
形態の場合には、マイクロ共振子の第二の側面は、好適
には、８０８＋／−３ナノメートルの波長を持つ信号に
対して高い反射率を持つ反射コーティングでコーティン
グされていることが好ましい。第二側面上にコーティン
グされている反射コーティング、および第一側面上にコ
ーティングされてる反射防止コーティング２６は、種々
の方法で形成することができるが、反射コーティングお
よび反射防止コーティングは、通常、当業者であれば周
知の適当な反射率特性を供給するように調整される各屈
折率を持つ複数の誘電体の層を蒸着することにより形成
される。
およびマイクロ共振子のある角度を持つ端面１６の形状
により、マイクロ共振子が形成する共振パターンは、従
来の端部ポンピングを使用するマイクロレーザのよう
に、縦軸２８に平行にはならない。平行にならないで、
本発明のマイクロ共振子が形成する共振パターンは、図
１および２に一点鎖線で示すように、ジグザグな共振パ
ターンになる。ジグザグの共振パターンをサポートし、
ポンプ信号の不必要なロスを防止するために、そこを通
してポンプ信号を受信する、第一の側面２４に対向して
いるマイクロ共振子の第二の側面３０は、好適には、ポ
ンプ信号の波長を持つ信号に対して９９．５％以上の反
射率のような高い反射率を持つ反射コーティング２２を
備えることが好ましい。ポンプ源が、８０８＋／−３ナ
ノメートルの波長を持つポンプ信号を供給するこの実施
形態の場合には、マイクロ共振子の第二の側面は、好適
には、８０８＋／−３ナノメートルの波長を持つ信号に
対して高い反射率を持つ反射コーティングでコーティン
グされていることが好ましい。第二側面上にコーティン
グされている反射コーティング、および第一側面上にコ
ーティングされてる反射防止コーティング２６は、種々
の方法で形成することができるが、反射コーティングお
よび反射防止コーティングは、通常、当業者であれば周
知の適当な反射率特性を供給するように調整される各屈
折率を持つ複数の誘電体の層を蒸着することにより形成
される。
【００３０】マイクロ共振子は、通常、ほぼ長方形の断
面と、傾斜している端面１６を持つ細長いバーであるの
で、マイクロ共振子は、また、通常、対向端面の間、お
よび第一および第二の対向側面２４、３０の間を延びる
第三および第四の側面３４を含む。例えば、図１および
２の場合には、第三の側面は見ることができるが、第四
の側面は反対側になるので見ることはできない。第三お
よび第四の側面を通して、多くの光がマイクロ共振子の
空洞に入ったり、または空洞から出るのを防止するため
に、第三および第四の側面は、光を拡散するために、通
常、細かい目の研磨材で研磨されるか、他の方法でざら
ざらな粗面に形成される。
面と、傾斜している端面１６を持つ細長いバーであるの
で、マイクロ共振子は、また、通常、対向端面の間、お
よび第一および第二の対向側面２４、３０の間を延びる
第三および第四の側面３４を含む。例えば、図１および
２の場合には、第三の側面は見ることができるが、第四
の側面は反対側になるので見ることはできない。第三お
よび第四の側面を通して、多くの光がマイクロ共振子の
空洞に入ったり、または空洞から出るのを防止するため
に、第三および第四の側面は、光を拡散するために、通
常、細かい目の研磨材で研磨されるか、他の方法でざら
ざらな粗面に形成される。
【００３１】マイクロ共振子の空洞内に形成されたジグ
ザグな共振パターンをサポートするために、マイクロ共
振子の対向端面１６は、それぞれ、好適には、マイクロ
共振子の空洞が形成する縦軸２８に対して直角でない角
度αだけ傾けて配置することが好ましい。対向端面は、
縦軸に対して直角でない種々の角度αで配置することが
でき、対向端面は、通常、縦軸に対して約３０度から約
３５度の間のある角度αで配置されるが、約３０．９度
という角度がもっと頻繁に使用される。通常、角度α
は、ａｒｃｓｉｎ ｎo／ｎrに等しくなるように形成さ
れる。ここで、ｎ oは、空気の場合には１．０のような
周囲環境に対する屈折率であり、ｎrは、能動的利得媒
体１２の屈折率である。
ザグな共振パターンをサポートするために、マイクロ共
振子の対向端面１６は、それぞれ、好適には、マイクロ
共振子の空洞が形成する縦軸２８に対して直角でない角
度αだけ傾けて配置することが好ましい。対向端面は、
縦軸に対して直角でない種々の角度αで配置することが
でき、対向端面は、通常、縦軸に対して約３０度から約
３５度の間のある角度αで配置されるが、約３０．９度
という角度がもっと頻繁に使用される。通常、角度α
は、ａｒｃｓｉｎ ｎo／ｎrに等しくなるように形成さ
れる。ここで、ｎ oは、空気の場合には１．０のような
周囲環境に対する屈折率であり、ｎrは、能動的利得媒
体１２の屈折率である。
【００３２】マイクロ共振子の空洞が形成する共振パタ
ーンは、信号の全内反射（ＴＩＲ）により形成され、ま
た上記内反射は、各材料の屈折率により決まるので、厚
さＴと、第一および第二の対向側面２４、３０の間で測
定したマイクロ共振子の空洞と、先端から先端までのマ
イクロ共振子の空洞の長さＬと、マイクロ共振子の空洞
の縦軸に対して対向端面が形成する角度α、および第二
の反射面２０を通して放射が行われる前に、マイクロ共
振子の空洞の側面からの信号の反射または跳ね返りの回
数Ｎとの間の関係は、下記式により表わすことができ
る。
ーンは、信号の全内反射（ＴＩＲ）により形成され、ま
た上記内反射は、各材料の屈折率により決まるので、厚
さＴと、第一および第二の対向側面２４、３０の間で測
定したマイクロ共振子の空洞と、先端から先端までのマ
イクロ共振子の空洞の長さＬと、マイクロ共振子の空洞
の縦軸に対して対向端面が形成する角度α、および第二
の反射面２０を通して放射が行われる前に、マイクロ共
振子の空洞の側面からの信号の反射または跳ね返りの回
数Ｎとの間の関係は、下記式により表わすことができ
る。
【００３３】 Ｌ＝（ＮＴ／ｔａｎα）＋（Ｔ／ｔａｎα）
【００３４】さらに、マイクロ共振子の空洞の第一およ
び第二の各側面の長さ、すなわち、底辺の長さは、ＮＴ
／ｔａｎαに等しくなるように定義される。
び第二の各側面の長さ、すなわち、底辺の長さは、ＮＴ
／ｔａｎαに等しくなるように定義される。
【００３５】図１に示すように、対向端面１６は、それ
ぞれ、対向端面が平行になるように、マイクロ共振子の
空洞が形成する縦軸２８に対して直角でない同じ角度α
で配置される。別の方法としては、対向端面を、図２の
マイクロ共振子の空洞が形成する縦軸に対して直角でな
い同じ角度αで、対向する方向に配置することもでき
る。いずれの実施形態の場合でも、結果として得られる
マイクロ共振子の空洞は、図に示すように、ジグザグの
共振パターンをサポートする。
ぞれ、対向端面が平行になるように、マイクロ共振子の
空洞が形成する縦軸２８に対して直角でない同じ角度α
で配置される。別の方法としては、対向端面を、図２の
マイクロ共振子の空洞が形成する縦軸に対して直角でな
い同じ角度αで、対向する方向に配置することもでき
る。いずれの実施形態の場合でも、結果として得られる
マイクロ共振子の空洞は、図に示すように、ジグザグの
共振パターンをサポートする。
【００３６】マイクロ共振子の空洞内で、ジグザグの共
振パターンをサポートすることによって、共振パターン
の有効な長さは、縦軸２８に沿って測定したマイクロ共
振子の空洞の、物理的な長さよりかなり長くなる。この
場合、共振パターンの有効な長さは、信号がマイクロ共
振子の対向側面から交互に跳ね返る時の、信号の経路に
より形成される。マイクロ共振子の対向側面から、信号
が４回反射または跳ね返るように設計されたマイクロレ
ーザ１０の場合には、すなわち、Ｎ＝４の場合には、ジ
グザグの共振パターンの長さは、縦軸に沿って測定した
マイクロ共振子の空洞の、物理的な長さより約３−４倍
長い。共振パターンの長さおよび共振子の空洞の物理的
な長さは、従来の端部ポンピングを使用するマイクロレ
ーザと等しいので、都合のよいことに、本発明のマイク
ロレーザは、マイクロ共振子の物理的な大きさ増大しな
くても、遥かに長い共振パターンを供給する。
振パターンをサポートすることによって、共振パターン
の有効な長さは、縦軸２８に沿って測定したマイクロ共
振子の空洞の、物理的な長さよりかなり長くなる。この
場合、共振パターンの有効な長さは、信号がマイクロ共
振子の対向側面から交互に跳ね返る時の、信号の経路に
より形成される。マイクロ共振子の対向側面から、信号
が４回反射または跳ね返るように設計されたマイクロレ
ーザ１０の場合には、すなわち、Ｎ＝４の場合には、ジ
グザグの共振パターンの長さは、縦軸に沿って測定した
マイクロ共振子の空洞の、物理的な長さより約３−４倍
長い。共振パターンの長さおよび共振子の空洞の物理的
な長さは、従来の端部ポンピングを使用するマイクロレ
ーザと等しいので、都合のよいことに、本発明のマイク
ロレーザは、マイクロ共振子の物理的な大きさ増大しな
くても、遥かに長い共振パターンを供給する。
【００３７】共振パターンの長さ、および共振子の空洞
の物理的な長さが増大したので、同じ大きさの従来のマ
イクロレーザが出力するパルスのパルス幅と比較した場
合、マイクロレーザ１０が出力するパルスのパルス幅、
すなわち、パルス持続時間は長くなる。例えば、ナノ秒
以下のパルス幅を持つ、同じ大きさの従来の端部ポンピ
ングを使用するマイクロレーザが出力するパルスと比較
した場合、本発明のマイクロレーザが出力するパルス
は、１−１０ナノ秒、通常は、約２−５ナノ秒のパルス
幅を持つことが予想される。さらに、本発明のマイクロ
レーザが出力するパルスが供給するエネルギーは、同じ
サイズの従来の端部ポンピングを使用する、マイクロレ
ーザが出力するパルスが供給するエネルギーより、かな
り大きなエネルギーでなるはずである。この場合、同じ
サイズの従来の端部ポンピングを使用する、マイクロレ
ーザが出力するパルスが供給する、約３５マイクロジュ
ール以下のパルス・エネルギーと比較すると、本発明の
マイクロレーザは、最高約１００マイクロジュールまで
のエネルギーを持つパルスを放出すると予想される。従
って、通常、０．１ワット未満である、従来の端部ポン
ピングを使用する、マイクロレーザの平均電力と比較し
た場合、本発明のマイクロレーザが放射するパルスは、
０．１−１ワットのような、遥かに大きな平均電力を放
射するものと予想される。
の物理的な長さが増大したので、同じ大きさの従来のマ
イクロレーザが出力するパルスのパルス幅と比較した場
合、マイクロレーザ１０が出力するパルスのパルス幅、
すなわち、パルス持続時間は長くなる。例えば、ナノ秒
以下のパルス幅を持つ、同じ大きさの従来の端部ポンピ
ングを使用するマイクロレーザが出力するパルスと比較
した場合、本発明のマイクロレーザが出力するパルス
は、１−１０ナノ秒、通常は、約２−５ナノ秒のパルス
幅を持つことが予想される。さらに、本発明のマイクロ
レーザが出力するパルスが供給するエネルギーは、同じ
サイズの従来の端部ポンピングを使用する、マイクロレ
ーザが出力するパルスが供給するエネルギーより、かな
り大きなエネルギーでなるはずである。この場合、同じ
サイズの従来の端部ポンピングを使用する、マイクロレ
ーザが出力するパルスが供給する、約３５マイクロジュ
ール以下のパルス・エネルギーと比較すると、本発明の
マイクロレーザは、最高約１００マイクロジュールまで
のエネルギーを持つパルスを放出すると予想される。従
って、通常、０．１ワット未満である、従来の端部ポン
ピングを使用する、マイクロレーザの平均電力と比較し
た場合、本発明のマイクロレーザが放射するパルスは、
０．１−１ワットのような、遥かに大きな平均電力を放
射するものと予想される。
【００３８】本発明のマイクロレーザ１０は、種々の方
法でパッケージすることができるが、図３は、ある実施
形態のパッケージしたマイクロレーザである。図に示す
ように、マイクロレーザは、さらに、その上にマイクロ
共振子が装着されているヒート・シンク３５を含む。種
々の能動または受動のヒート・シンクを使用することが
できるが、ある好適な実施形態のヒート・シンクは、酸
素を含まない熱伝導率の高い銅製のヒート・シンクであ
る。ヒート・シンクのタイプが何であっても、好適に
は、マイクロ共振子は、酸化アルミニウムが充填されて
いる、または銀が充填されているエポキシのような熱的
に整合しているエポキシにより、ヒート・シンクに接合
されていることが好ましい。
法でパッケージすることができるが、図３は、ある実施
形態のパッケージしたマイクロレーザである。図に示す
ように、マイクロレーザは、さらに、その上にマイクロ
共振子が装着されているヒート・シンク３５を含む。種
々の能動または受動のヒート・シンクを使用することが
できるが、ある好適な実施形態のヒート・シンクは、酸
素を含まない熱伝導率の高い銅製のヒート・シンクであ
る。ヒート・シンクのタイプが何であっても、好適に
は、マイクロ共振子は、酸化アルミニウムが充填されて
いる、または銀が充填されているエポキシのような熱的
に整合しているエポキシにより、ヒート・シンクに接合
されていることが好ましい。
【００３９】この実施形態のマイクロレーザ１０は、ま
た、その内部にマイクロ共振子およびポンプ源２２が配
置されているハウジング３６を含む。ハウジングは、種
々の材料で作ることができるが、ハウジングは、処理す
るために、ヒート・シンクに熱エネルギーを容易に送り
込むために、熱伝導性の材料から作ることができ、場合
によっては、酸素を含まない熱伝導率の高い銅のような
ヒート・シンクと同じ材料から作ることができる。
た、その内部にマイクロ共振子およびポンプ源２２が配
置されているハウジング３６を含む。ハウジングは、種
々の材料で作ることができるが、ハウジングは、処理す
るために、ヒート・シンクに熱エネルギーを容易に送り
込むために、熱伝導性の材料から作ることができ、場合
によっては、酸素を含まない熱伝導率の高い銅のような
ヒート・シンクと同じ材料から作ることができる。
【００４０】図に示すように、ハウジング３６は、マイ
クロ共振子によりパルスが出力される第二の反射面２０
と整合していて、通常、その近くに位置する窓３８を含
む。上記窓は、マイクロ共振子の予め定めたレーザ放射
波長を持つ信号を送信するように設計される。それ故、
マイクロ共振子が出力するパルスは、ほとんど減衰を起
こさないで窓を通過する。窓は種々の方法で作ることが
できるが、ある好適な実施形態の窓は、サファイアから
作られ、予め定めたレーザ放射波長を持つ信号が反射さ
れるのを防止する、反射防止コーティングでコーティン
グされる。すでに説明したように、反射防止コーティン
グは、通常、予め定めたレーザ放射波長を持つ信号の反
射を防止しないまでも、制限する誘電体特性を持つよう
に調整された複数の誘電体層の形に形成される。本発明
を実行するためには必要ないが、マイクロレーザ１０
は、マイクロレーザが正しく機能できなかった場合、そ
れを表示するために、出力パルスをモニタする光電検出
器のような電力モニタに、各出力パルスの極一部を分岐
させるための、部分反射ミラー（図示せず）を含むこと
ができる。
クロ共振子によりパルスが出力される第二の反射面２０
と整合していて、通常、その近くに位置する窓３８を含
む。上記窓は、マイクロ共振子の予め定めたレーザ放射
波長を持つ信号を送信するように設計される。それ故、
マイクロ共振子が出力するパルスは、ほとんど減衰を起
こさないで窓を通過する。窓は種々の方法で作ることが
できるが、ある好適な実施形態の窓は、サファイアから
作られ、予め定めたレーザ放射波長を持つ信号が反射さ
れるのを防止する、反射防止コーティングでコーティン
グされる。すでに説明したように、反射防止コーティン
グは、通常、予め定めたレーザ放射波長を持つ信号の反
射を防止しないまでも、制限する誘電体特性を持つよう
に調整された複数の誘電体層の形に形成される。本発明
を実行するためには必要ないが、マイクロレーザ１０
は、マイクロレーザが正しく機能できなかった場合、そ
れを表示するために、出力パルスをモニタする光電検出
器のような電力モニタに、各出力パルスの極一部を分岐
させるための、部分反射ミラー（図示せず）を含むこと
ができる。
【００４１】図３に示すように、ハウジング３６は、ポ
ンプ源２２が、マイクロ共振子の空洞の第一の側面２４
の近くに装着されるように設計される。ポンプ源は、多
数の異なる方法で装着することができるが、ある実施形
態のハウジングは、その内部に、エポキシ等で、ポンプ
源が装着されているキャップ３７を含む。キャップをハ
ウジングの残りの部分に固定することにより、ポンプ源
を能動的利得媒体１２に正しく整合することができる。
図３に示すように、ハウジングは、その内部にマイクロ
共振子を収容しているハウジングの一部が、効果的に密
閉することができ、それにより、環境および他の有害な
条件からマイクロ共振子を保護することができるよう
に、マイクロ共振子からポンプ源を分離するための窓４
０を含むことができる。しかし、ポンプ源が、ポンプ信
号を能動的利得媒体１２に効果的に送ることができるよ
うにするために、マイクロ共振子からポンプ源を分離し
ている窓は、ポンプ信号の波長を持つ信号を送信するこ
とができるように設計される。例えば、ある実施形態の
場合には、上記窓は、窓としては、８０８＋／−３ナノ
メートルのような、ポンプ信号の波長を持つ信号をほと
んど反射しないように調整される、それぞれの屈折率を
持つ複数の誘電体層で、コーティングされているサファ
イアでできている窓を使用することができる。
ンプ源２２が、マイクロ共振子の空洞の第一の側面２４
の近くに装着されるように設計される。ポンプ源は、多
数の異なる方法で装着することができるが、ある実施形
態のハウジングは、その内部に、エポキシ等で、ポンプ
源が装着されているキャップ３７を含む。キャップをハ
ウジングの残りの部分に固定することにより、ポンプ源
を能動的利得媒体１２に正しく整合することができる。
図３に示すように、ハウジングは、その内部にマイクロ
共振子を収容しているハウジングの一部が、効果的に密
閉することができ、それにより、環境および他の有害な
条件からマイクロ共振子を保護することができるよう
に、マイクロ共振子からポンプ源を分離するための窓４
０を含むことができる。しかし、ポンプ源が、ポンプ信
号を能動的利得媒体１２に効果的に送ることができるよ
うにするために、マイクロ共振子からポンプ源を分離し
ている窓は、ポンプ信号の波長を持つ信号を送信するこ
とができるように設計される。例えば、ある実施形態の
場合には、上記窓は、窓としては、８０８＋／−３ナノ
メートルのような、ポンプ信号の波長を持つ信号をほと
んど反射しないように調整される、それぞれの屈折率を
持つ複数の誘電体層で、コーティングされているサファ
イアでできている窓を使用することができる。
【００４２】当業者であればすぐ理解することができる
と思われるが、本発明のマイクロレーザ１０は、ほぼ同
じサイズの従来の端部ポンピングを使用する、マイクロ
レーザによるパルスと比較すると、もっと長いパルス
幅、およびもっと大きなパルス・エネルギーを持つパル
スを供給することができるので非常に有利である。それ
故、本発明のマイクロレーザは、マーキング、ミクロ機
械加工、ＬＩＤＡＲおよびその他のレンジング用途を含
む種々の用途に対して有利に使用することができる。
と思われるが、本発明のマイクロレーザ１０は、ほぼ同
じサイズの従来の端部ポンピングを使用する、マイクロ
レーザによるパルスと比較すると、もっと長いパルス
幅、およびもっと大きなパルス・エネルギーを持つパル
スを供給することができるので非常に有利である。それ
故、本発明のマイクロレーザは、マーキング、ミクロ機
械加工、ＬＩＤＡＲおよびその他のレンジング用途を含
む種々の用途に対して有利に使用することができる。
【００４３】すでに説明したように、マイクロ共振子
は、一方の上に、能動的利得媒体１２、または受動Ｑス
イッチ材料１４を形成するエピタキシ成長法、能動的利
得媒体および受動Ｑスイッチの拡散結合、光学的接合に
よる能動的利得媒体および受動Ｑスイッチの結合を含む
種々の方法で製造することができる。ある特に好適な実
施形態の場合には、能動的利得媒体は、液相エピタキシ
法等により、Ｑスイッチ材料上で成長する。それ故、能
動的利得媒体内のドーパントの原子百分率は、チョクラ
ルスキー技術により成長した類似の能動的利得媒体内の
ドーパントの原子百分率より、かなり大きい場合があ
る。例えば、受動Ｑスイッチ材料としての働きをする四
価のクロームでドーピングしたＹＡＧの層の上に、エピ
タキシ法により成長したネオジムでドーピングしたＹＡ
Ｇの能動的利得媒体は、チョクラルスキー技術により成
長させた場合には、０．８−１．４％のネオジム原子百
分率を持つネオジムでドーピングしたＹＡＧと比較した
場合、約２原子％および３原子％の間のネオジムの原子
百分率を持つことができる。
は、一方の上に、能動的利得媒体１２、または受動Ｑス
イッチ材料１４を形成するエピタキシ成長法、能動的利
得媒体および受動Ｑスイッチの拡散結合、光学的接合に
よる能動的利得媒体および受動Ｑスイッチの結合を含む
種々の方法で製造することができる。ある特に好適な実
施形態の場合には、能動的利得媒体は、液相エピタキシ
法等により、Ｑスイッチ材料上で成長する。それ故、能
動的利得媒体内のドーパントの原子百分率は、チョクラ
ルスキー技術により成長した類似の能動的利得媒体内の
ドーパントの原子百分率より、かなり大きい場合があ
る。例えば、受動Ｑスイッチ材料としての働きをする四
価のクロームでドーピングしたＹＡＧの層の上に、エピ
タキシ法により成長したネオジムでドーピングしたＹＡ
Ｇの能動的利得媒体は、チョクラルスキー技術により成
長させた場合には、０．８−１．４％のネオジム原子百
分率を持つネオジムでドーピングしたＹＡＧと比較した
場合、約２原子％および３原子％の間のネオジムの原子
百分率を持つことができる。
【００４４】この有利な製造技術を使用した場合、四価
のクロームでドーピングしたＹＡＧのような受動Ｑスイ
ッチ材料１４の一つの層が供給される。この受動Ｑスイ
ッチ材料は、種々の形で供給することができるが、上記
受動Ｑスイッチ材料の層は、通常、ある実施形態の場合
には、約５００ミクロンの厚さを持つ、比較的薄いウエ
ハとして供給される。その後で、対向主要面４４を持
つ、図４の合成構造体を形成するために、能動的利得媒
体１４をＱスイッチ材料の層の上に、好適には、液相エ
ピタキシ法により成長させることが好ましい。能動的利
得媒体は、種々の厚さになるように成長させることがで
きるが、能動的利得媒体の厚さは、通常、２−４ミリメ
ートルであり、ある実施形態の場合には、２．２ミリメ
ートルである。
のクロームでドーピングしたＹＡＧのような受動Ｑスイ
ッチ材料１４の一つの層が供給される。この受動Ｑスイ
ッチ材料は、種々の形で供給することができるが、上記
受動Ｑスイッチ材料の層は、通常、ある実施形態の場合
には、約５００ミクロンの厚さを持つ、比較的薄いウエ
ハとして供給される。その後で、対向主要面４４を持
つ、図４の合成構造体を形成するために、能動的利得媒
体１４をＱスイッチ材料の層の上に、好適には、液相エ
ピタキシ法により成長させることが好ましい。能動的利
得媒体は、種々の厚さになるように成長させることがで
きるが、能動的利得媒体の厚さは、通常、２−４ミリメ
ートルであり、ある実施形態の場合には、２．２ミリメ
ートルである。
【００４５】図の実施形態の場合には、その後で、合成
構造体４２は、複数の縦方向に延びるバー４６に分割さ
れる。図５参照。合成構造体は、本発明の精神および範
囲から逸脱することなしに、種々の方法で分割すること
ができるが、合成構造体は、通常、ワックスの層をもつ
ガラス板に装着される。さらに、ガラス板に対向してい
る、合成構造体の露出した主要な面４４も、切断作業中
に合成構造体が破壊されるのを防止するために、通常、
ワックスでコーティングされる。真空チャック上にガラ
ス板を設置した後で、合成構造体は、先端にダイヤモン
ドが付いている鋸で、複数のバーに切断される。バーは
種々の厚さを持つことができるが、ある実施形態のバー
は、図５にｔで示す約１．２ミリメートルの厚さを持
つ。ワックスを除去した後で、各バーはその側面を下に
して置かれ、図６に示すように、ノーランド社の光学的
接着剤６５のような光学的接着剤により、他のガラス板
５０に装着される。真空チャック上にガラス板を設置し
た後で、バーは、対向主要面に対して直角でない角度α
で切断され、それにより複数の受動的にＱスイッチで切
り換えられるマイクロレーザ１０が形成される。バー
は、上記の種々の角度で切断することができるが、直角
でない角度αは、通常、約３０−３５ドーピングであ
り、さらに多くの場合、約３０．９度で切断される。
構造体４２は、複数の縦方向に延びるバー４６に分割さ
れる。図５参照。合成構造体は、本発明の精神および範
囲から逸脱することなしに、種々の方法で分割すること
ができるが、合成構造体は、通常、ワックスの層をもつ
ガラス板に装着される。さらに、ガラス板に対向してい
る、合成構造体の露出した主要な面４４も、切断作業中
に合成構造体が破壊されるのを防止するために、通常、
ワックスでコーティングされる。真空チャック上にガラ
ス板を設置した後で、合成構造体は、先端にダイヤモン
ドが付いている鋸で、複数のバーに切断される。バーは
種々の厚さを持つことができるが、ある実施形態のバー
は、図５にｔで示す約１．２ミリメートルの厚さを持
つ。ワックスを除去した後で、各バーはその側面を下に
して置かれ、図６に示すように、ノーランド社の光学的
接着剤６５のような光学的接着剤により、他のガラス板
５０に装着される。真空チャック上にガラス板を設置し
た後で、バーは、対向主要面に対して直角でない角度α
で切断され、それにより複数の受動的にＱスイッチで切
り換えられるマイクロレーザ１０が形成される。バー
は、上記の種々の角度で切断することができるが、直角
でない角度αは、通常、約３０−３５ドーピングであ
り、さらに多くの場合、約３０．９度で切断される。
【００４６】光学的接着剤を除去した後で、ポンプ信号
の波長を持つ信号が、上記のように、第一の側面で反射
しないで、能動的利得媒体１２により受信されるように
するために、結果としての各マイクロレーザ１０の第一
の側面２４を反射防止コーティング２６によりコーティ
ングすることができる。さらに、第一の側面に対向して
いる、結果として得られる各マイクロレーザの第二の側
面３０を、同様に、ポンプ信号の波長を持つ信号を反射
させるために、反射コーティング３２でコーティングす
ることができる。反射防止コーティングおよび反射コー
ティングは、種々の方法で形成することができるが、こ
れらのコーティングは、通常、当業者であれば周知のよ
うに、各側面上に一連の誘電体層を蒸着することにより
形成される。さらに、各マイクロレーザの第三および第
四の対向側面を目の細かい研磨剤で研磨する等して、ざ
らざらな粗面にし、そうすることにより、光を拡散する
ことができる。
の波長を持つ信号が、上記のように、第一の側面で反射
しないで、能動的利得媒体１２により受信されるように
するために、結果としての各マイクロレーザ１０の第一
の側面２４を反射防止コーティング２６によりコーティ
ングすることができる。さらに、第一の側面に対向して
いる、結果として得られる各マイクロレーザの第二の側
面３０を、同様に、ポンプ信号の波長を持つ信号を反射
させるために、反射コーティング３２でコーティングす
ることができる。反射防止コーティングおよび反射コー
ティングは、種々の方法で形成することができるが、こ
れらのコーティングは、通常、当業者であれば周知のよ
うに、各側面上に一連の誘電体層を蒸着することにより
形成される。さらに、各マイクロレーザの第三および第
四の対向側面を目の細かい研磨剤で研磨する等して、ざ
らざらな粗面にし、そうすることにより、光を拡散する
ことができる。
【００４７】マイクロ共振子の空洞の対向端部を形成し
ている第一および第二の反射面１８、２０が、マイクロ
共振子の対向端面１６上に蒸着されるこの実施形態の場
合には、この好適な実施形態の方法は、また、結果とし
て得られるマイクロレーザが、第二の反射面を通して、
予め定めたレーザ放射波長の信号を放射することができ
るように、マイクロ共振子の一方の端面上に、予め定め
たレーザ放射波長を持つ信号に対する反射率が高い第一
反射面を蒸着し、他方の端面上に、予め定めたレーザ放
射波長を持つ信号の一部しか反射しない第二の反射面を
蒸着する方法も使用することができる。すでに説明した
ように、反射率の高い面は、通常、能動的利得媒体１２
に近い端面上に蒸着され、光の一部しか反射しない第二
の反射面は、通常、受動Ｑスイッチ１４に近い他の端面
上に蒸着される。すでに説明したように、第一および第
二の反射面は、通常、当業者であれば周知の方法で、適
当な反射率特性を与えるように調整される、それぞれの
屈折率を持つマイクロ共振子の対向端面上に、一連の誘
電体層を蒸着することにより形成される。しかし、第一
および第二の反射面は、本発明の精神および範囲から逸
脱しないで、他の技術により形成することもできるし、
一方、マイクロレーザの対向端面を、合成構造体４２が
多数のバー４６に切断される前にコーティングすること
ができ、マイクロレーザの対向端面は、通常、個々のマ
イクロレーザが形成された後でコーティングされる。
ている第一および第二の反射面１８、２０が、マイクロ
共振子の対向端面１６上に蒸着されるこの実施形態の場
合には、この好適な実施形態の方法は、また、結果とし
て得られるマイクロレーザが、第二の反射面を通して、
予め定めたレーザ放射波長の信号を放射することができ
るように、マイクロ共振子の一方の端面上に、予め定め
たレーザ放射波長を持つ信号に対する反射率が高い第一
反射面を蒸着し、他方の端面上に、予め定めたレーザ放
射波長を持つ信号の一部しか反射しない第二の反射面を
蒸着する方法も使用することができる。すでに説明した
ように、反射率の高い面は、通常、能動的利得媒体１２
に近い端面上に蒸着され、光の一部しか反射しない第二
の反射面は、通常、受動Ｑスイッチ１４に近い他の端面
上に蒸着される。すでに説明したように、第一および第
二の反射面は、通常、当業者であれば周知の方法で、適
当な反射率特性を与えるように調整される、それぞれの
屈折率を持つマイクロ共振子の対向端面上に、一連の誘
電体層を蒸着することにより形成される。しかし、第一
および第二の反射面は、本発明の精神および範囲から逸
脱しないで、他の技術により形成することもできるし、
一方、マイクロレーザの対向端面を、合成構造体４２が
多数のバー４６に切断される前にコーティングすること
ができ、マイクロレーザの対向端面は、通常、個々のマ
イクロレーザが形成された後でコーティングされる。
【００４８】上記方法により、マイクロレーザ１０を組
み立てることにより、チョクラルスキー技術により成長
した、ある種の従来のマイクロレーザの能動的利得媒体
１２よりも、もっと高い濃度でドーピングすることがで
きる。それ故、結果としてのマイクロレーザが供給する
出力パルスは、従来のマイクロレーザが供給する出力パ
ルスと比較した場合、もっと高いパルス・エネルギーお
よび電力レベルを持つことができる。すでに詳細に説明
したように、上記方法で製造した、または拡散接合等の
ような他の方法で製造した、本発明のマイクロレーザ
は、特に、有利である。何故なら、ほぼ同じ物理的サイ
ズの従来の端部ポンピングを使用するマイクロレーザと
比較した場合、このマイクロレーザは、このマイクロレ
ーザに対して側面ポンピングを行ったために、またマイ
クロ共振子によりサポートされているジグザグの共振パ
ターンにより、より長いパルス幅、すなわち、パルス持
続時間を持ち、また、より大きなパルス・エネルギーお
よび平均電力を持つ出力パルスを供給するからである。
それ故、本発明の結果として得られるマイクロレーザ
は、より大きなエネルギー・レベル、平均電力レベルお
よびパルス持続時間を持つ出力パルスを必要とする種々
様々な用途に対して特に有利である。
み立てることにより、チョクラルスキー技術により成長
した、ある種の従来のマイクロレーザの能動的利得媒体
１２よりも、もっと高い濃度でドーピングすることがで
きる。それ故、結果としてのマイクロレーザが供給する
出力パルスは、従来のマイクロレーザが供給する出力パ
ルスと比較した場合、もっと高いパルス・エネルギーお
よび電力レベルを持つことができる。すでに詳細に説明
したように、上記方法で製造した、または拡散接合等の
ような他の方法で製造した、本発明のマイクロレーザ
は、特に、有利である。何故なら、ほぼ同じ物理的サイ
ズの従来の端部ポンピングを使用するマイクロレーザと
比較した場合、このマイクロレーザは、このマイクロレ
ーザに対して側面ポンピングを行ったために、またマイ
クロ共振子によりサポートされているジグザグの共振パ
ターンにより、より長いパルス幅、すなわち、パルス持
続時間を持ち、また、より大きなパルス・エネルギーお
よび平均電力を持つ出力パルスを供給するからである。
それ故、本発明の結果として得られるマイクロレーザ
は、より大きなエネルギー・レベル、平均電力レベルお
よびパルス持続時間を持つ出力パルスを必要とする種々
様々な用途に対して特に有利である。
【００４９】本発明に関連する当業者であれば、本明細
書に記載し、添付の図面に図示内容の利点を持つ、本発
明の多くの修正および他の実施形態を思いつくだろう。
それ故、本発明は、開示の特定の実施形態に限定される
ものではないこと、および種々の修正および他の実施形
態も、添付の特許請求の範囲に含まれることを理解され
たい。本明細書には、特定の用語を使用しているが、そ
れらの用語は一般的な意味で、説明の目的だけに使用さ
れていて、本発明を制限するものではない。
書に記載し、添付の図面に図示内容の利点を持つ、本発
明の多くの修正および他の実施形態を思いつくだろう。
それ故、本発明は、開示の特定の実施形態に限定される
ものではないこと、および種々の修正および他の実施形
態も、添付の特許請求の範囲に含まれることを理解され
たい。本明細書には、特定の用語を使用しているが、そ
れらの用語は一般的な意味で、説明の目的だけに使用さ
れていて、本発明を制限するものではない。
【図１】本発明のある好適な実施形態のマイクロレーザ
の側部立面図である。
の側部立面図である。
【図２】本発明の他の実施形態のマイクロレーザの側部
立面図である。
立面図である。
【図３】その内部において、マイクロ共振子およびポン
プ源が、ハウジング内に配置されていて、ハウジングの
内部が見えるように、ハウジングの一部が断面になって
いる、本発明のある実施形態のマイクロレーザの側部立
面図である。
プ源が、ハウジング内に配置されていて、ハウジングの
内部が見えるように、ハウジングの一部が断面になって
いる、本発明のある実施形態のマイクロレーザの側部立
面図である。
【図４】本発明のある実施形態の方法により製造した受
動Ｑスイッチ材料および能動的利得媒体からなる合成構
造体の斜視図である。
動Ｑスイッチ材料および能動的利得媒体からなる合成構
造体の斜視図である。
【図５】本発明のある実施形態の方法により複数のバー
に分割された、図３の合成構造体の平面図である。
に分割された、図３の合成構造体の平面図である。
【図６】本発明のある実施形態の方法により、対向主要
面に対して直角でない角度αで切断された複数のバーの
平面図である。
面に対して直角でない角度αで切断された複数のバーの
平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル ピーター タレンティ アメリカ合衆国 28270 ノース カロラ イナ，シャルロッテ，カレオ サークル 2125 (72)発明者 エミール ジョン ベロ アメリカ合衆国 28105 ノース カロラ イナ，マシューズ，ヴィネクレスト ドラ イヴ 524
Claims (37)
- 【請求項１】 マイクロレーザであって、 能動的利得媒体と、前記能動的利得媒体に直接隣接する
受動Ｑスイッチとを備え、対向端面の間を縦方向に延び
ていて、前記対向端面の間を延びる第一の側面を持つマ
イクロ共振子と、 その間にマイクロ共振子の空洞を形成するために、前記
各対向端面の近くに配置されている第一および第二の反
射面と、 前記マイクロ共振子の空洞内にジグザグの共振パターン
が形成されるように、前記マイクロ共振子の前記第一の
側面を通して、前記能動的利得媒体内にポンプ信号を導
入するためのポンプ源とを備えるマイクロレーザ。 - 【請求項２】 請求項１に記載のマイクロレーザにおい
て、前記受動Ｑスイッチが、前記マイクロ共振子の対向
端面の隣接する端面であるマイクロレーザ。 - 【請求項３】 請求項１に記載のマイクロレーザにおい
て、前記ポンプ源が、予め定めた範囲の波長内に含まれ
る波長を持つポンプ信号を導入し、前記マイクロレーザ
が、さらに、能動的利得媒体、前記第一側面から反射さ
せないで、前記ポンプ信号を受信することができるよう
に前記第一側面上に反射防止コーティングを備えるマイ
クロレーザ。 - 【請求項４】 請求項３に記載のマイクロレーザにおい
て、前記マイクロ共振子が、さらに、前記第一の側面に
対向していて、前記対向端面の間を延びる第二の側面を
備え、前記マイクロレーザが、さらに、前記ポンプ信号
を反射するために、前記第二の側面上に反射コーティン
グを備えるマイクロレーザ。 - 【請求項５】 請求項４に記載のマイクロレーザにおい
て、前記マイクロ共振子が、さらに、前記対向端面の
間、および前記第一および第二の側面の間を延びる、第
三および第四の対向側面を備え、前記第三および第四の
側面がざらざらな粗面に形成され、それにより光を拡散
するマイクロレーザ。 - 【請求項６】 請求項１に記載のマイクロレーザにおい
て、前記マイクロ共振子が、予め定めた波長のレーザ信
号を発生することができ、前記第一の反射面が、予め定
めたレーザ波長を持つレーザ信号に対して高い反射率を
持ち、一方、前記第二の反射面が、予め定めた波長を持
つレーザ信号の一部だけしか反射せず、それにより、レ
ーザ信号が、前記第二の反射面を通して、前記マイクロ
レーザにより放射することができるマイクロレーザ。 - 【請求項７】 請求項１に記載のマイクロレーザにおい
て、前記各対向端面が、前記マイクロ共振子の空洞が形
成する縦軸に対して直角でない角度αで配置されている
マイクロレーザ。 - 【請求項８】 請求項７に記載のマイクロレーザにおい
て、前記各対向端面が、前記対向端面が平行になるよう
に前記マイクロ共振子の空洞が形成する縦軸に対して直
角でない同じ角度αで配置されているマイクロレーザ。 - 【請求項９】 請求項７に記載のマイクロレーザにおい
て、前記対向端面が、前記マイクロ共振子の空洞が形成
する縦軸に対して直角でない同じ角度αで、対向する方
向を向いているマイクロレーザ。 - 【請求項１０】 請求項７に記載のマイクロレーザにお
いて、前記マイクロ共振子の空洞が形成する縦軸に対し
て約３０度から約３５度の間の角度αで配置されている
マイクロレーザ。 - 【請求項１１】 請求項１に記載のマイクロレーザにお
いて、さらに、 その上に前記マイクロ共振子が装着されているヒート・
シンクと、 その内部に前記マイクロ共振子と前記ポンプ源が配置さ
れていて、そこを通して前記マイクロ共振子が発生する
レーザ信号が、放射される第一の窓を備えるハウジング
とを備えるマイクロレーザ。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載のマイクロレーザに
おいて、さらに、前記マイクロ共振子が前記ハウジング
の密閉部分内に配置されるように、前記マイクロ共振子
から前記ポンプ源を分離するために、前記ハウジング内
に配置されている窓を備えるマイクロレーザ。 - 【請求項１３】 請求項１に記載のマイクロレーザにお
いて、前記マイクロ共振子がモノリシックであるマイク
ロレーザ。 - 【請求項１４】 請求項１に記載のマイクロレーザにお
いて、前記能動的利得媒体は、ネオジムでドーピングさ
れたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡ
Ｇ）からできていて、前記受動Ｑスイッチが四価のクロ
ームでドーピングされたＹＡＧからできているマイクロ
レーザ。 - 【請求項１５】 マイクロレーザであって、 能動的利得媒体と、前記能動的利得媒体に直接隣接する
受動Ｑスイッチとを備え、対向端面の間を縦方向に延び
ていて、前記対向端面の間を延びる第一の側面を持つマ
イクロ共振子と、 その間に、前記対向端面の間を延びる縦軸を形成するマ
イクロ共振子の空洞を形成するために、前記各対向端面
の近くに配置されている第一および第二の反射面とを備
え、 前記マイクロレーザが、前記マイクロ共振子の前記第一
側面を通して、前記能動的利得媒体の側面ポンピングに
応じて、ジグザグな共振パターンをサポートすることが
できるように、前記各対向端面が、前記マイクロ共振子
の空洞が形成する前記縦軸に対して直角でない角度αで
配置されているマイクロレーザ。 - 【請求項１６】 請求項１５に記載のマイクロレーザに
おいて、前記受動Ｑスイッチが、前記マイクロ共振子の
対向端面の隣接する端面であるマイクロレーザ。 - 【請求項１７】 請求項１５に記載のマイクロレーザに
おいて、前記各対向端面が、前記対向端面が平行になる
ように、前記マイクロ共振子の空洞が形成する縦軸に対
して直角でない同じ角度αで配置されているマイクロレ
ーザ。 - 【請求項１８】 請求項１５に記載のマイクロレーザに
おいて、前記対向端面が、前記マイクロ共振子の空洞が
形成する縦軸に対して直角でない同じ角度αで対向方向
を向いているマイクロレーザ。 - 【請求項１９】 請求項１５に記載のマイクロレーザに
おいて、前記各対向端面が、前記マイクロ共振子の空洞
が形成する縦軸に対して約３０度から約３５度の間の角
度αで配置されているマイクロレーザ。 - 【請求項２０】 請求項１５に記載のマイクロレーザに
おいて、さらに、前記能動的利得媒体が、予め定めた波
長のポンプ信号を前記第一側面から反射させないで受信
することができるようにするために、前記第一側面上に
反射防止コーティングを備えるマイクロレーザ。 - 【請求項２１】 請求項２０に記載のマイクロレーザに
おいて、前記マイクロ共振子が、さらに、前記第一側面
に対向していて、前記対向端面の間を延びる第二の側面
を備え、前記マイクロレーザが、さらに、前記ポンプ信
号を反射するために前記第二の側面に反射コーティング
を備えるマイクロレーザ。 - 【請求項２２】 請求項２１に記載のマイクロレーザに
おいて、前記マイクロ共振子が、さらに、前記対向端面
の間、および前記第一および第二の側面の間を延びる第
三および第四の対向側面を備え、前記第三および第四の
側面がざらざらな粗面に形成され、それにより光を拡散
するマイクロレーザ。 - 【請求項２３】 請求項１５に記載のマイクロレーザに
おいて、前記マイクロ共振子が、予め定めた波長のレー
ザ信号を発生することができ、前記第一の反射面が、予
め定めたレーザ波長を持つレーザ信号に対して高い反射
率を持ち、一方、前記第二の反射面が、予め定めた波長
を持つレーザ信号の一部だけしか反射せず、それによ
り、レーザ信号が、前記第二の反射面を通して、前記マ
イクロレーザにより放射することができるマイクロレー
ザ。 - 【請求項２４】 請求項１５に記載のマイクロレーザに
おいて、前記第一および第二の反射面が、前記マイクロ
共振子の前記各対向端面にコーティングされているマイ
クロレーザ。 - 【請求項２５】 請求項１５に記載のマイクロレーザに
おいて、前記第一および第二の反射面が、前記マイクロ
共振子の前記各対向端面から間隔を置いて設置されてい
るマイクロレーザ。 - 【請求項２６】 請求項１５に記載のマイクロレーザに
おいて、前記マイクロ共振子がモノリシックであるマイ
クロレーザ。 - 【請求項２７】 請求項１５に記載のマイクロレーザに
おいて、前記能動的利得媒体が、ネオジムでドーピング
されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡ
Ｇ）からできていて、前記受動Ｑスイッチが、四価のク
ロームでドーピングされたＹＡＧからできているマイク
ロレーザ。 - 【請求項２８】 複数のＱスイッチで切り換えられるマ
イクロレーザを製造するための方法であって、 Ｑスイッチ材料の一つの層を供給するステップと、 Ｑスイッチ材料の前記層の上に能動的利得媒体を成長さ
せ、それにより、対向主要面を持つ合成構造体を形成す
るステップと、 前記合成構造体を前記対向主要面に対して直角でない角
度αで切断し、それにより、複数のＱスイッチで切り換
えられるマイクロレーザを形成するステップとを含み、
Ｑスイッチで切り換えられる各マイクロレーザが、縦軸
を形成し、前記縦軸に対して直角でない角度αで配置さ
れている対向端面を持つ方法。 - 【請求項２９】 請求項２８に記載の方法において、前
記成長ステップが、Ｑスイッチ材料の前記層の上での、
液相エピタキシ法による前記能動的利得媒体の成長を含
む方法。 - 【請求項３０】 請求項２８に記載の方法において、さ
らに、前記合成構造体を複数のバーに切断するステップ
を含み、前記切断ステップが、前記合成構造体の各バー
を前記対向主要面に対して直角でない角度αで切断し、
それにより、複数のＱスイッチで切り換えられるマイク
ロレーザを形成するステップを含む方法。 - 【請求項３１】 請求項２８に記載の方法において、前
記切断ステップが、前記合成構造体を前記対向主要面に
対して３０度から３５度の間の角度αで切断するステッ
プを含む方法。 - 【請求項３２】 請求項２８に記載の方法において、さ
らに、各マイクロレーザの第一側面を、前記能動的利得
媒体が、前記第一側面から反射しないで、予め定めた範
囲の波長を持つポンプ信号を受信することができるよう
にするために、反射防止コーティングでコーティングす
るステップを含み、前記コーティングステップが、前記
切断ステップの後で行われる方法。 - 【請求項３３】 請求項３２に記載の方法において、さ
らに、前記第一の側面に対向している前記各マイクロレ
ーザの第二の側面を、前記ポンプ信号を反射するため
に、反射コーティングでコーティングするステップを含
み、該コーティング・ステップが、前記切断ステップの
後で行われる方法。 - 【請求項３４】 請求項３３に記載の方法において、さ
らに、各マイクロレーザの第三および第四の対向側面を
ざらざらな粗面に形成し、それにより光を拡散するステ
ップを含み、前記粗面形成ステップが、前記切断ステッ
プの後で行われる方法。 - 【請求項３５】 請求項２８に記載の方法において、さ
らに、前記切断ステップの後で、前記マイクロレーザの
前記対向端面を、それぞれ、第一および第二の反射面で
コーティングするステップを含み、前記第一の反射面
が、予め定めた波長のレーザ信号に対して高い反射率を
持ち、一方、前記第二の反射面が、結果として得られる
マイクロレーザが、前記第二の反射面を通して、予め定
めた波長のレーザ信号を放射することができるように、
予め定めた波長を持つレーザ信号の一部しか反射しない
方法。 - 【請求項３６】 請求項３５に記載の方法において、前
記マイクロレーザの一方の端面を前記第一の反射面でコ
ーティングするステップが、前記能動的利得媒体で形成
されている前記マイクロレーザの前記端面を前記第一の
反射面でコーティングするステップを含み、前記マイク
ロレーザの他方の端面を前記第二の反射面でコーティン
グするステップが、前記Ｑスイッチ材料で形成されてい
る前記マイクロレーザの前記端面を前記第二の反射面で
コーティングするステップを含む方法。 - 【請求項３７】 請求項２８に記載の方法において、前
記供給ステップが、四価のクロームでドーピングしたイ
ットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）の層
を供給するステップを含み、前記成長ステップが、四価
のクロームでドーピングしたＹＡＧの前記層の上でのネ
オジムでドーピングされたＹＡＧの成長ステップを含む
方法。
Applications Claiming Priority (2)
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| US09/337432 | 1999-06-21 | ||
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| JP2001028469A5 JP2001028469A5 (ja) | 2006-09-07 |
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|---|---|---|---|
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