JP2001223417A - 固体レーザ増幅器および固体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組立・調整が容易であり、かつ、高効率で安
定したレーザ発振を得ることができる固体レーザ増幅器
および固体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 固体レーザ素子１と、固体レーザ素子１
を内包し、固体レーザ素子１を冷却する冷却媒体を流す
フローチューブ２と、貫通穴が設けられ、この貫通穴に
個体レーザ素子１を内包するフローチューブ２が配置さ
れると共に、内面が拡散反射面で構成された一体型の集
光器３０と、集光器３０の外周面に設けられ、集光器３
０の内部に固体レーザ素子１を励起するための励起光を
導入する複数個の開口４と、複数の開口４にそれぞれ対
応して配置され、固体レーザ素子１を励起する励起光を
発生する半導体レーザを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、簡易かつ安価な
構成で、安定で効率よく、高出力のレーザービームを発
生することができる固体レーザ増幅器およびこれを用い
た固体レーザ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、例えば、特開平８−１８１３６
８号公報に示された従来の半導体レーザ励起固体レーザ
装置の励起部（即ち、増幅器部）を示す断面図である。
図において、１はレーザ光の活性媒質を含む固体レーザ
素子、２は固体レーザ素子１を内包するフローチューブ
であって、固体レーザ媒質１とフローチューブ２間の隙
間に冷却媒体２０を流し、固体レーザ素子１を強制冷却
する。３はフローチューブ２の外周に配設された集光器
であって、上部の集光器３ａと下部の集光器３ｂの２つ
のブロックで構成され、上部の集光器ブロック３ａと下
部の集光器ブロッ３ｂの間に開口４が設けられている。
また、５は励起光源である半導体レーザ、６は半導体レ
ーザから発せられた励起光、１００は基台である。

【０００３】次に、動作について説明する。励起光源で
ある半導体レーザ５より発せられた励起光６は、上部の
集光器ブロック３ａと下部の集光器ブロック３ｂの間で
形成された２つの開口４から、集光器３ａ、３ｂの内部
に導入される。上部および下部の集光器ブロック３ａ、
３ｂの内部に導入された励起光６の一部は、直接固体レ
ーザ素子１に吸収され、固体レーザ素子１内の活性媒質
を励起する。固体レーザ素子１を透過、もしくは固体レ
ーザ素子１に直接入射しない励起光成分は、上部および
下部の集光器ブロック３ａ、３ｂの内面で反射作用を被
り、進行方向を折り曲げ、一部は固体レーザ素子１に再
入射し、固体レーザ素子１内の活性媒質の励起に再利用
される。

【０００４】励起光６により励起された固体レーザ素子
１内の活性媒質は反転分布を形成し、固体レーザ素子１
は増幅媒質となる。この結果、反転分布を形成する準位
間のエネルギー差に相当した波長の光が、固体レーザ素
子１を通過する際に、誘導放出による増幅作用を受け
る。また反転分布が形成された固体レーザ素子１に対
し、光共振器を設置すれば、固体レーザ素子１から位相
の揃ったレーザ光を取り出すことができる。尚、上述の
特開平８−１８１３６８号公報には、複数（例えば３
個）の集光器を固体レーザ素子１の中心軸方向に並べ、
各集光器が開口を備えた構成も示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザ励
起固体レーザ増幅器および半導体レーザ励起固体レーザ
装置は、上記のように集光器内部へ励起光を導入する開
口を設けるために、集光器を複数のブロックに分割する
必要があった。このため、励起部の構成が複雑になると
共に、部品点数が増加し製作コストも増大するという問
題点があった。また、分割された各集光器ブロックを固
体レーザ媒質に対し正確な位置に配置する必要がある
が、集光器の設置・調整が容易でないという問題点があ
った。

【０００６】また、各集光器ブロックの加工精度が十分
でないと、各集光器ブロックを組み合わせた際、各集光
器ブロック間に隙間を生じ、この隙間より励起光が漏れ
だすため、励起効率が低下するという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたものであり、簡易な構成で組立・調整も容易であ
り、かつ高効率で安定なレーザ発振を得ることができる
固体レーザ増幅器および固体レーザ装置を提供すること
を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る固体レー
ザ増幅器は、活性媒質を含む固体レーザ素子と、固体レ
ーザ素子を内包し、固体レーザ素子を冷却する冷却媒体
を流すフローチューブと、貫通穴が設けられ、この貫通
穴に固体レーザ素子を内包するフローチューブが配置さ
れると共に、内面が拡散反射面で構成された一体型の集
光器と、集光器の外周面に設けられ、集光器内部に固体
レーザ素子を励起するための励起光を導入する複数個の
開口と、複数の開口にそれぞれ対応して配置され、固体
レーザ素子を励起する励起光を発生する半導体レーザを
備えたものである。

【０００８】また、この発明に係る固体レーザ増幅器の
複数個の開口は、固体レーザ素子の中心軸に対して互い
に位置をずらして配置したことを特徴とするものであ
る。

【０００９】また、この発明に係る固体レーザ増幅器の
集光器は、直方体形状であることを特徴とするものであ
る。

【００１０】また、この発明に係る固体レーザ増幅器の
複数個の開口は、集光器の各側面に垂直な方向から臨む
固体レーザ素子中心軸と各開口間の距離を一定に保ち、
かつ、各側面において隣接する各開口の固体レーザ素子
中心軸に対する配置方向が相互に反転するように配置し
たことを特徴とするものである。

【００１１】また、この発明に係る固体レーザ増幅器の
複数個の開口は、集光器の各側面に垂直な方向から臨む
固体レーザ素子中心軸と各開口間の距離を一定に保ち、
かつ、集光器の各側面において固体レーザ素子中心軸方
向に対して対称に配置されると共に、開口が対称に配置
される両領域内において隣接する各開口の固体レーザ素
子中心軸に対する配置方向が相互に反転するように配置
したことを特徴とするものである。

【００１２】また、この発明に係る固体レーザ増幅器の
集光器は、円筒形状であることを特徴とするものであ
る。

【００１３】また、この発明に係る固体レーザ増幅器
は、半導体レーザから出射した励起光を集光器内に導入
する光学素子を更に備えたものである。

【００１４】また、この発明に係る固体レーザ装置は、
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の固体レー
ザ増幅器と、この固体レーザ増幅器に配設された固体レ
ーザ素子からレーザビームを取り出すための光共振器と
を備えたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．本発明の一実施の
形態について、図面に基づいて説明する。尚、従来（図
６）と同一符号は従来のものと同一あるいは相当のもの
を表す。図１は、実施の形態１による固体レーザ増幅器
の集光器を含む励起部の構成を示す斜視図である。図に
おいて、１は固体レーザ素子、２は固体レーザ素子１を
内包するフローチューブ、３０は集光器、４は開口、６
は励起光である。本実施の形態においては、直方体形状
を有するブロック状材料の長手方向に沿って、中央部に
円筒状の貫通穴を設け、貫通穴の内部にフローチューブ
２、固体レーザ素子１を設置し、貫通穴内面の反射作用
を集光器３０として利用するものである。

【００１６】直方体形状を有する集光器３０の各側面に
は、貫通穴に通じるスリット状の開口４が各側面に、例
えば２カ所ずつ、固体レーザ素子１の中心軸からずらし
て設けられている。また、図１には示されていないが、
直方体形状を有する集光器３０の外部には、各側面に設
けたスリット状の開口４に対向して、励起光源である半
導体レーザ５が設置されている。半導体レーザ５を出射
した励起光６は、半導体レーザ５に対向する開口４を通
して集光器３内部に導入される。

【００１７】集光器３０内に入射した励起光６の一部
は、固体レーザ素子１に直接吸収され、固体レーザ素子
１内の活性媒質を励起する。固体レーザ素子１に直接入
射しない励起光成分や、固体レーザ素子１を一旦透過し
た励起光成分も、集光器３０の反射作用により、進行方
向を折り曲げ、固体レーザ素子１に再入射し、固体レー
ザ素子１の励起に再利用される。

【００１８】本実施の形態においては、固体レーザ素子
１にネオジウムを活性媒質としてドープしたＹＡＧ結晶
を使用している。また、集光器３０の材料には、機械加
工が容易ないわゆるマシナブルセラミックを使用してい
る。励起光源には、およそ１cmの長さを有する板状の基
板に、複数の発光部を形成したＡｌＧａＡｓ系の半導体
レーザアレイを使用しており、波長８０８nm近傍のレー
ザ光を発生する。

【００１９】本実施の形態においては、集光器３０の材
料にセラミックを使用し、集光器３０の内面を拡散反射
面で構成している。従って、集光器３０の内面で反射し
た励起光６の広がり角は、入射前に比して大幅に増加
し、固体レーザ素子１内の励起光吸収密度分布を均一に
する効果を有する。この結果、固体レーザ素子１内の発
熱分布も均一となり、レーザ光が固体レーザ素子１を通
過する際に被る光学歪みが軽減されて、集光性に優れた
レーザ光を安定に増幅させることが可能となる。

【００２０】また、本実施の形態によれば、集光器３０
が一体型のブロックで構成されているため、集光器３０
を構成する部品点数を減らし製造コストの低減が可能と
なるばかりでなく、集光器の製作も容易になる。更に、
複数のブロックを組み合わせる必要がないため、集光器
３０の組立や調整が不要となる。

【００２１】一般的に、集光器を拡散反射面で構成した
場合、拡散反射面における反射光の広がり角は著しく増
加し、励起光の指向性は大幅に低下する。このため、従
来のように複数のブロックから集光器を構成する場合、
集光器製造時の加工精度不良等により、各ブロック間に
隙間を生じると、隙間からの励起光の漏れが顕著とな
り、励起効率は著しく低下する。しかし、本実施の形態
に示すように、集光器３０を一体型のブロックで構成す
れば、集光器３０から隙間を払拭することができるの
で、集光器３０による励起光閉じ込めの効果が高まり、
励起効率の向上が可能となる。

【００２２】また、本実施の形態においては、集光器３
０の各側面に設けた励起光導入用のスリット状の開口４
を、固体レーザ素子１の中心軸からずらして配置してい
る。開口４の固体レーザ素子１の中心軸からのずれ量
は、４つの側面に設けた何れの開口４についても、一定
となるよう設定している。尚、同一側面に設けた２つの
開口４の固体レーザ素子１の中心軸に対するずれの方向
は、一方の開口に対し、もう一方が逆方向となるよう配
置している。

【００２３】図２は、本実施の形態における集光器３０
の一側面を示す図であり、図２を用いて開口の具体的配
置とその効果について説明する。図２において、３０は
集光器、４ａ、４ｂは集光器３０の一側面に形成された
第１および第２の開口、１３は集光器側面の中心を示す
中心線である。本実施の形態においては、直方体の一体
型ブロックを集光器３０として使用しているため、集光
器３０は固体レーザ素子１の光軸方向に対して垂直な２
つの端面と、４つの側面から構成される。そして、４つ
の側面はいずれも図２に示したものと同一の構成を有し
ている。また、集光器３０の側面に垂直な方向から臨む
固体レーザ素子１の高さと、集光器３０の側面中心を示
す中心線１３の高さは一致している。

【００２４】図２に示した本実施の形態では、集光器３
０の一側面に対して、中心線１３に沿って第１の開口４
ａおよび第２の開口４ｂからなる２つの励起光導入用の
開口を設けている。そして、第１の開口４ａは中心線１
３に対して距離ｈ１離れて上側に配置され、第２の開口
４ｂは中心線１３の下側に距離ｈ１と等しい距離ｈ２離
れて配置している。

【００２５】本実施の形態に示すように、集光器３０の
一側面に対して複数の開口を設ける場合、集光器の側面
に垂直な方向から臨む固体レーザ素子中心軸と各開口間
の距離を一定に保ち、かつ、隣接する各開口の固体レー
ザ素子中心軸に対する配置方向が相互に反転するように
（即ち、一方が上側、他方が下側に）配置すれば、固体
レーザ素子１内における励起光吸収密度分布中の励起光
照射位置に起因する不均一性が効果的に補償され、励起
光吸収密度分布は更に均一化される。この結果、集束性
に優れるレーザビームを、更に安定、かつ、効率よく増
幅することが可能となる。

【００２６】また、本実施の形態に示すように、集光器
３０を直方体形状を有する一体のブロックで形成すれ
ば、集光器３０の４つの側面中、対向する側面どうしは
平行であり、隣接する側面どうしは直交するため、集光
器を精度よく加工することができる。また、固体レーザ
素子に対し、４方向より励起光を照射する際には、集光
器の各側面に対し、励起光出射方向が垂直となるよう、
励起光源である半導体レーザを配置すればよいので、半
導体レーザの設置や調整が容易になる。

【００２７】実施の形態２．図３は、実施の形態２にお
ける固体レーザ増幅器の集光器の一側面を示す図であ
る。本実施の形態においては、集光器３０の一側面に対
して、例えば、第１の開口４ａ、第２の開口４ｂ、第３
の開口４ｃ、第４の開口４ｄからなる４つの励起光導入
用の開口を設けている。尚、本実施の形態における集光
器３０も、前述の実施の形態１の場合と同様に、直方体
の一体型ブロックから構成されており、集光器３０の４
つの側面は全て同一の構成を有している。

【００２８】本実施の形態においては、集光器３０の側
面に設けた４つの開口中、両外側に位置する第１の開口
４ａおよび第４の開口４ｄを中心線１３に対して図中上
側に、中央部に位置する第２の開口４ｂおよび第３の開
口４ｃを中心線１３に対して図中下側に配置している。
また、第１の開口４ａおよび第４の開口４ｄが中心線１
３となす距離ｈ１と、第２の開口４ｂおよび第３の開口
４ｃが中心線１３となす距離ｈ２が等しくなるように配
置している。また、図３に示すように、これら４つの励
起光導入用の開口は、固体レーザ素子１の中心軸方向の
略中央部の第２の開口４ｂと第３の開口４ｃの中間位置
を境にして、第１の開口４ａおよび第２の開口４ｂと第
３の開口４ｃおよび第４の開口４ｄが固体レーザ素子１
の中心軸方向に対して対称に配置されている。

【００２９】即ち、本実施の形態においては、複数個の
開口（例えば、４ａ〜４ｄ）が集光器３０の各側面に垂
直な方向から臨む固体レーザ素子中心軸と各開口間の距
離を一定に保ち、かつ、集光器３０の各側面において固
体レーザ素子中心軸方向に対して対称に配置されると共
に、開口が対称に配置される両領域内（例えば、第２の
開口４ｂと第３の開口４ｃの中間位置を境にした右側の
側面領域と左側の側面領域）において、隣接する各開口
の固体レーザ素子中心軸に対する配置方向が相互に反転
するように配置したものである。

【００３０】このような構成を採用することにより、固
体レーザ素子１の中心軸を境として、上側と下側に配置
する開口の数を等しくし、かつ、何れの開口も固体レー
ザ中心軸から一定距離をなして設けられているため、固
体レーザ素子１の媒質内での励起密度分布を均一化し、
前述の実施の形態１の場合と同様な効果を得ることがで
きる。更に、本実施の形態においては、固体レーザ素子
１の中心軸方向に対しても、励起光導入用の開口を対称
に配置しているため、固体レーザ素子励起時に固体レー
ザ素子１内に生じる熱レンズ効果も、固体レーザ素子１
の中心軸方向に対して対称に作用する。この結果、固体
レーザ素子１の光学的な安定性が格段に向上し、安定、
かつ、効率よいレーザ光の増幅が可能となる。

【００３１】実施の形態３ 図４は、実施の形態３による固体レーザ装置の集光器部
の構成を示す斜視図である。図４において、３０は前述
の実施の形態１あるいは２の場合と同様に一体型のブロ
ックとして構成された集光器であり、４は集光器３０の
各側面に形成されたスリット状の開口であって、一側面
に複数個形成されている。また、７は光学ガラスの薄板
からなる導光板で、この導光板７を介し、励起光が集光
器３０の内部に伝送される。７１は導光板７の励起光入
射面、７２は励起光出射面である。

【００３２】尚、励起光入射面７１と励起光出射面７２
には、励起光波長に対する反射防止コーティングが施さ
れている。８は導光板７の固定ネジであって、先端に透
明ゴム８１が装着されている。９は集光器３０の側面に
設けた導光板固定用ネジ穴で、スリット状の開口４まで
貫通している。

【００３３】導光板７は、集光器３０の各側面に設けら
れたスリット状の各開口４に挿入され、導光板固定用の
ネジ穴９を介して、導光板固定用ネジ８で開口４内に固
定される。開口４と導光板７の断面はほぼ同じ形状に形
成されており、導光板７の励起光入射面７１と励起光出
射面７２間の長さは、開口４の集光器側面から集光器内
面までの長さと同等にし、励起光出射面７２が、集光器
内面とほぼ同じ面上に位置するよう、導光板４を固定し
ている。

【００３４】図４には示してないが、開口４内に固定さ
れた導光板７の励起光入射面７１に対向する位置には、
励起光源である半導体レーザがそれぞれ対応して配置さ
れており、各半導体レーザより出射した励起光を、導光
板７の励起光入射面７１から導光板７の内部へ導入し、
励起光出射面７２から励起光を出射させることにより励
起光を集光器３０の内部へ伝送する。尚、図４において
は２枚の導光板７のみを示しているが、実際には集光器
３０の各側面に設けたスリット状のそれぞれの開口４に
対して、それぞれ導光板７が挿入されて固定されてい
る。

【００３５】本実施の形態においては、導光板７を介
し、開口４より励起光を集光器内部へ伝送している。導
光板７内に入射した励起光は、導光板７と周囲の屈折率
差により、全反射によって導光板７内に閉じこめられる
ため、回折損失等の影響を被ることなく、効率よく集光
器内部まで励起光を伝送することが可能になる。この結
果、固体レーザ素子１の励起に対する半導体レーザ５光
の利用効率を飛躍的に高めることができる。

【００３６】また、導光板７を固定する導光板固定ネジ
８の先端には、透明ゴムが装着されているため、導光板
７との接触部においても全反射条件を崩すことなく、か
つ導光板７を傷つけずに、安定して固定することができ
る。また、本実施の形態に示すように、集光器を一体型
のブロックで形成し、ネジ押さえにより導光板７を固定
する構成とすれば、導光板７を容易に脱着し、交換する
ことが可能である。

【００３７】本実施の形態においては、励起光を集光器
内に伝送する光学素子として、板状の光学ガラスから構
成なる導光板を使用する構成を示したが、励起光を伝送
するため、開口内に設置する光学素子はこれに限るもの
ではなく、例えば円筒レンズやファイバレンズを設置
し、励起光を集光もしくはコリメートしてもよい。

【００３８】また、集光器側面に設けた励起光伝送用の
開口の励起光出口付近に、円筒凹レンズを、凹レンズに
よる広がり方向が、固体レーザ素子の光軸に対し垂直な
向きとなるよう配置すれば、集光器３０内に入射する励
起光の広がり角を効果的に増大せしめ、固体レーザ素子
１内の励起光吸収密度分布の均一性を大幅に向上させる
ことができる。この結果、集束性に優れたレーザビーム
を安定かつ効率よく増幅することが可能になる。

【００３９】尚、本実施の形態においても、実施の形態
１の場合と同様に、更に、集光器の側面に垂直な方向か
ら臨む固体レーザ素子中心軸と各開口間の距離を一定に
保ち、かつ、隣接する各開口の固体レーザ素子中心軸に
対する配置方向が相互に反転するよう配置すれば、固体
レーザ素子内における励起光吸収密度分布中の励起光照
射位置に起因する不均一性が効果的に補償され、励起光
吸収密度分布は更に均一化され、この結果、集束性に優
れるレーザビームを、安定、かつ、効率よく増幅するこ
とが可能となることは言うまでもない。

【００４０】また、実施の形態２の場合と同様に、更
に、固体レーザ素子１の中心軸方向に対しても励起光導
入用の開口を対称に配置すれば、固体レーザ素子励起時
に固体レーザ素子１内に生じる熱レンズ効果も、固体レ
ーザ素子１の中心軸方向に対して対称に作用し、固体レ
ーザ素子１の光学的な安定性が格段に向上し、安定、か
つ、効率よいレーザ光の増幅が可能となることは言うま
でもない。

【００４１】実施の形態４．図５は、実施の形態４によ
る固体レーザ増幅器およびこれを用いた固体レーザ装置
の概略構成を示す斜視図である。図５において、１は固
体レーザ素子、２はフローチューブ、３１は円筒形の集
光器、４は開口、７は導光板、５は半導体レーザ、１０
は部分反射ミラー、１１は全反射ミラー、１２はレーザ
ビームである。尚、部分反射ミラー１０と全反射ミラー
１１は、固体レーザ素子１を挟んで光共振器を構成して
いる。

【００４２】本実施の形態においては、円筒形状のセラ
ミックブロックの中心軸に沿って貫通穴を設け、集光器
３１として使用している。また、図５では明確に示して
いないが、集光器３１の周囲に配置された複数の半導体
レーザ５に対向する集光器３１の周面には、中心軸方向
に沿って励起光導入用の開口４が複数個設けられてい
る。各開口４内には前述の各実施の形態と同じく、導光
板７が挿入されて固定されている。但し、本実施の形態
においては、導光板の固定には接着剤を使用している。

【００４３】導光板７を介し、集光器３１内に導入され
た励起光は、固体レーザ素子１内の活性媒質に吸収さ
れ、反転分布を形成する。反転分布を形成する上準位か
ら下準位への遷移にともない、自然放出光が発生し、自
然放出光の一部は、部分反射鏡１０と全反射鏡１１から
構成される光共振器内に閉じこめられ、共振器内を往復
する。共振器を往復する自然放出光が、反転分布中を通
過する際、誘導放出により増幅作用を被り、共振器内の
光強度は急速に増加し、位相の揃った安定なモードが光
共振器内に形成される。光共振器内のモードを形成する
レーザビーム１２は部分反射鏡の透過率に相当する割合
で、光共振器往復毎に共振器外部へ取り出される。

【００４４】本実施の形態においては、円筒形状のブロ
ックを集光器３１として使用しているため、集光器３１
の製作が簡単になるばかりでなく、固体レーザ素子１に
対し、中心軸に直交する任意の方向より励起光を照射す
ることが容易で、励起光照射方向の影響が小さく均一な
励起光吸収密度分布が得られ、集光性に優れたレーザビ
ーム１２を安定かつ効率よく発生することが可能であ
る。

【００４５】尚、本実施の形態による固定レーザ装置で
は、円筒形状の一体型ブロックの集光器３１を用いてい
るが、実施の形態１〜３で示したような直方体形状の一
体型ブロックの集光器３０を用いてもよい。ここで、一
体型の直方体形状の集光器と円筒形状の集光器につい
て、それぞれの特徴を纏めて述べると、次のようにな
る。まず、直方体形状の集光器の場合には、励起光の照
射方向が４つの側面に垂直な４方向に限られるが、 ・高精度に製作することができる ・高精度かつ容易に軸ずらし開口を加工できる ・半導体レーザの固定が容易である（半導体レーザと開
口間の位置精度が高い）等のメリットがある。

【００４６】一方、円筒形状の集光器の場合には、直方
体形状の集光器と比べて、軸ずらし開口の加工が難し
い、あるいは半導体レーザの固定が難しく、開口間との
位置精度が低くなる恐れがある等のデメリットはある
が、 ・加工工程が少なく、低コストになる ・任意角度での励起光照射が容易（任意角度で開口を設
けることができる） ・多方向より励起光照射が容易 ・割れ、欠けが少なく、機械的に強固である ・コンパクトになる 等のメリットがある。

【００４７】尚、集光器を形成するブロックの形状は、
直方体形状や円筒形状に限られるものではなく、固体レ
ーザ素子に対する励起光照射方向により選定すればよ
い。例えば、固体レーザ素子１に対して、例えば、３方
向より励起光を照射する場合には、三角柱形状のブロッ
クを使用すれば、励起光導入用の開口の形成が容易にな
るし、５方向より励起光を照射する場合には、五角柱形
状のブロックを使用すればよい。

【００４８】また上記実施の形態においては、一体型ブ
ロックの中心に円形の貫通穴を設け、集光器として使用
する構成を示したが、貫通穴の位置、形状はこれに限る
ものではなく、貫通穴形状、貫通穴の位置を適切に設定
すれば、励起光の照射方向が固体レーザ素子の中心軸に
対し均等角度配置でない場合でも、均一な励起光吸収密
度分布を得ることができる。

【００４９】また上記実施の形態においては、ロッド型
の固体レーザ素子を使用する構成示したが、固体レーザ
素子の形状はこれに限るものではなく、例えばスラブ型
の固体レーザ媒質を使用しても、同様な効果を得ること
ができる。

【００５０】

【発明の効果】この発明に係る固体レーザ増幅器によれ
ば、活性媒質を含む固体レーザ素子と、固体レーザ素子
を内包し、固体レーザ素子を冷却する冷却媒体を流すフ
ローチューブと、貫通穴が設けられ、この貫通穴に固体
レーザ素子を内包するフローチューブが配置されると共
に、内面が拡散反射面で構成された一体型の集光器と、
集光器の外周面に設けられ、集光器内部に固体レーザ素
子を励起するための励起光を導入する複数個の開口と、
複数の開口にそれぞれ対応して配置され、固体レーザ素
子を励起する励起光を発生する半導体レーザを備えたの
で、複数の開口を一体型の集光器に予め精度よく位置決
めして設けることが可能となり、簡単な構成で組立・調
整が容易であり、かつ、励起光の漏れもなく、高効率で
安定した固体レーザ増幅器を得ることができる。

【００５１】また、この発明に係る固体レーザ増幅器の
複数個の開口は、固体レーザ素子の中心軸に対して互い
に位置をずらして配置したので、固体レーザ素子内の励
起光吸収密度分布を均一化し、集束性に優れたレーザビ
ームの増幅が容易になる。

【００５２】また、この発明に係る固体レーザ増幅器の
集光器は、直方体形状であるので、対向する側面どうし
は平行であり、また、隣接する側面どうしは直交してお
り、集光器およびその開口を精度よく加工することがで
きる。

【００５３】また、この発明に係る固体レーザ増幅器の
複数個の開口は、集光器の各側面に垂直な方向から臨む
固体レーザ素子中心軸と各開口間の距離を一定に保ち、
かつ、各側面において隣接する各開口の固体レーザ素子
中心軸に対する配置方向が相互に反転するように配置し
たので、固体レーザ素子内の励起光吸収密度分布を更に
均一化し、集束性に優れたレーザビームの増幅が容易に
なる。

【００５４】また、この発明に係る固体レーザ増幅器の
複数個の開口は、集光器の各側面に垂直な方向から臨む
固体レーザ素子中心軸と各開口間の距離を一定に保ち、
かつ、集光器の各側面において固体レーザ素子中心軸方
向に対して対称に配置されると共に、開口が対称に配置
される両領域内において隣接する各開口の固体レーザ素
子中心軸に対する配置方向が相互に反転するように配置
したので、固体レーザ素子の光学的な安定性が格段に向
上し、安定、かつ、高効率なレーザ光の増幅が可能とな
る。

【００５５】また、この発明に係る固体レーザ増幅器の
集光器は、円筒形状であるので、固体レーザ素子に対し
て任意の方向および多方向より励起光を照射することが
容易となり、固体レーザ素子内の励起光吸収密度分布を
効果的に均一化し、集束性に優れたレーザビームを効率
よく、かつ、安定に発生することができる。更に、集光
器を円筒形状としたことにより、機械的に強固であり、
集光器製作時の加工工程が少なく、また、コンパクトに
なるという効果もある。

【００５６】また、この発明に係る固体レーザ増幅器
は、半導体レーザから出射した励起光を集光器内に導入
する光学素子を更に備えたので、励起光を効率よく集光
器内へ導入し、固体レーザ素子の励起に対する半導体レ
ーザ光の利用効率を高め、更に、効率よく集束性に優れ
たレーザビームを増幅することができる。

【００５７】また、この発明に係る固体レーザ装置は、
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の固体レー
ザ増幅器と、固体レーザ増幅器に配設された固体レーザ
素子からレーザビームを取り出すための光共振器とを備
えたので、組立・調整が容易であり、かつ、励起光の漏
れもなく、高効率で安定した集束性に優れたレーザビー
ムを発生することができる固体レーザ装置を提供するこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１における固体レーザ増幅器の励
起部の構成を示す斜視図である。

【図２】 実施の形態１における固体レーザ増幅器の集
光器の一側面を示す図である。

【図３】 実施の形態２における固体レーザ増幅器の集
光器の一側面を示す図である。

【図４】 実施の形態３における固体レーザ増幅器の励
起部の構成を示す斜視図である。

【図５】 実施の形態４における固体レーザ装置の概略
の構成を示す斜視図である。

【図６】 従来の固体レーザ増幅器の励起部構成を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ 固体レーザ素子 ２ フローチューブ ４ 開口 ４ａ 第１の開口 ４ｂ 第２の開口 ４ｃ 第３の開口
４ｄ 第４の開口 ５ 半導体レーザ ６ 励起光 ７ 導光板 ８ 固定ネジ
９ ネジ穴 １０ 部分反射ミラー １１ 全反射ミラー １２ レーザビーム １３ 集光器側面の中心
線 ３０ 集光器 ３１ 集光器 ７１ 励起光入射面 ７２ 励起光出射面 ８１ 透明ゴム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬口 正記 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 安井 公治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 大谷 昭博 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F072 AK01 AK03 JJ01 JJ02 JJ05 KK30 PP07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性媒質を含む固体レーザ素子と、 上記固体レーザ素子を内包し、上記固体レーザ素子を冷
   却する冷却媒体を流すフローチューブと、 貫通穴が設けられ、上記貫通穴に上記固体レーザ素子を
   内包する上記フローチューブが配置されると共に、内面
   が拡散反射面で構成された一体型の集光器と、 上記集光器の外周面に設けられ、上記集光器内部に上記
   固体レーザ素子を励起するための励起光を導入する複数
   個の開口と、 上記複数の開口にそれぞれ対応して配置され、上記固体
   レーザ素子を励起する励起光を発生する半導体レーザと
   を備えたことを特徴とする固体レーザ増幅器。
2. 【請求項２】 複数個の開口は、固体レーザ素子の中心
   軸に対して互いに位置をずらして配置したことを特徴と
   する請求項１に記載の固体レーザ増幅器。
3. 【請求項３】 集光器は、直方体形状であることを特徴
   とする請求項１に記載の固体レーザ増幅器。
4. 【請求項４】 複数個の開口は、集光器の各側面に垂直
   な方向から臨む固体レーザ素子中心軸と各開口間の距離
   を一定に保ち、かつ、上記各側面において隣接する各開
   口の固体レーザ素子中心軸に対する配置方向が相互に反
   転するように配置したことを特徴とする請求項３に記載
   の固体レーザ増幅器。
5. 【請求項５】 複数個の開口は、集光器の各側面に垂直
   な方向から臨む固体レーザ素子中心軸と各開口間の距離
   を一定に保ち、かつ、上記集光器の各側面において固体
   レーザ素子中心軸方向に対して対称に配置されると共
   に、開口が対称に配置される両領域内において隣接する
   各開口の上記固体レーザ素子中心軸に対する配置方向が
   相互に反転するように配置したことを特徴とする請求項
   ３に記載の固体レーザ増幅器。
6. 【請求項６】 集光器は、円筒形状であることを特徴と
   する請求項１または２のいずれかに記載の固体レーザ増
   幅器。
7. 【請求項７】 半導体レーザから出射した励起光を集光
   器内に導入する光学素子を更に備えたことを特徴とする
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体レーザ増幅
   器。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に
   記載の固体レーザ増幅器と、 上記固体レーザ増幅器 に配設された固体レーザ素子か
   らレーザビームを取り出すための光共振器とを備えたこ
   とを特徴とする固体レーザ装置。