JP2003023195A - レーザー装置、レーザー光発生方法、レーザースラブ及びレーザー装置の製造方法 - Google Patents
レーザー装置、レーザー光発生方法、レーザースラブ及びレーザー装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 不等辺四辺形の横断面を有するレーザー装置
及びこれに使用するレーザースラブを提供する。 【解決手段】 レーザー装置は光学質のインターフェー
ス（１６）を介して結合されたイオン層（１２）及びノ
ンイオン層（１４）を有するレーザースラブ（１０）を
使用する。レーザースラブは光学質のインターフェース
に垂直な方向において不等辺四辺形の横断面を有する。
イオン層からの熱伝導性はイオン層の薄さにより及びイ
オン層に取り付けられた吸熱源（２６）の使用により向
上される。ノンイオン層を通してイオン層に入る光パワ
ー入力は不等辺四辺形の横断面の使用により増大する。
及びこれに使用するレーザースラブを提供する。 【解決手段】 レーザー装置は光学質のインターフェー
ス（１６）を介して結合されたイオン層（１２）及びノ
ンイオン層（１４）を有するレーザースラブ（１０）を
使用する。レーザースラブは光学質のインターフェース
に垂直な方向において不等辺四辺形の横断面を有する。
イオン層からの熱伝導性はイオン層の薄さにより及びイ
オン層に取り付けられた吸熱源（２６）の使用により向
上される。ノンイオン層を通してイオン層に入る光パワ
ー入力は不等辺四辺形の横断面の使用により増大する。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は一般にレーザー媒体に関し、特
に、レーザー出力を発生させる複合媒体に関する。
に、レーザー出力を発生させる複合媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザー放出媒体としてイオンドープの
イットリウム／アルミニウムガーネット（ＹＡＧ）を使
用するレーザー装置はその高パワー出力のため大なる人
気及びイオンドープＹＡＧ組成の幅広い利用性を達成し
ている。いまだに、一層新しく一層有効なレーザー放出
媒体を利用する不断の望みが存在する。イッテルビウ
ム：ＹＡＧ（Ｙｂ：ＹＡＧ）は、ポンプとレーザー放出
遷移との間のその小さな量子効果のため、高パワー、高
輝度及び高効率のレーザー装置のための将来有望な材料
である。
イットリウム／アルミニウムガーネット（ＹＡＧ）を使
用するレーザー装置はその高パワー出力のため大なる人
気及びイオンドープＹＡＧ組成の幅広い利用性を達成し
ている。いまだに、一層新しく一層有効なレーザー放出
媒体を利用する不断の望みが存在する。イッテルビウ
ム：ＹＡＧ（Ｙｂ：ＹＡＧ）は、ポンプとレーザー放出
遷移との間のその小さな量子効果のため、高パワー、高
輝度及び高効率のレーザー装置のための将来有望な材料
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｙｂ：ＹＡＧ
の高透過しきい及び低い比ゲインのため、熱管理はＹ
ｂ：ＹＡＧ装置においては困難である。更に、良好な熱
管理を可能にする一層小さな寸法のＹｂ：ＹＡＧレーザ
ー放出媒体はレーザーダイオードでの光学ポンピングに
利用できるＹｂ：ＹＡＧの面積の量を制限してしまう。
の高透過しきい及び低い比ゲインのため、熱管理はＹ
ｂ：ＹＡＧ装置においては困難である。更に、良好な熱
管理を可能にする一層小さな寸法のＹｂ：ＹＡＧレーザ
ー放出媒体はレーザーダイオードでの光学ポンピングに
利用できるＹｂ：ＹＡＧの面積の量を制限してしまう。
【０００４】高パワー、高輝度及び高効率のレーザー装
置を製造するために増大した量の光エネルギでＹｂ：Ｙ
ＡＧを光学的にポンピングする能力を利用しながら、Ｙ
ｂ：ＹＡＧにおける熱管理を最適化するレーザー放出媒
体形状の要求が存在する。
置を製造するために増大した量の光エネルギでＹｂ：Ｙ
ＡＧを光学的にポンピングする能力を利用しながら、Ｙ
ｂ：ＹＡＧにおける熱管理を最適化するレーザー放出媒
体形状の要求が存在する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの実施の形
態によれば、ノンイオンベース層及びイオン層を取り付
けた台形の横断面を有するレーザー装置がレーザー出力
を発生させるために光学的にポンピングされる。ノンイ
オンベース層はＹＡＧ層とすることができ、イオン層は
Ｙｂ：ＹＡＧの如きイオンドープＹＡＧ材料の層とする
ことができる。台形の横断面はレーザーダイオード列
（アレイ）から光エネルギを受け取るための一層大きな
面積を提供する。従って、一層大きな出力を達成でき
る。
態によれば、ノンイオンベース層及びイオン層を取り付
けた台形の横断面を有するレーザー装置がレーザー出力
を発生させるために光学的にポンピングされる。ノンイ
オンベース層はＹＡＧ層とすることができ、イオン層は
Ｙｂ：ＹＡＧの如きイオンドープＹＡＧ材料の層とする
ことができる。台形の横断面はレーザーダイオード列
（アレイ）から光エネルギを受け取るための一層大きな
面積を提供する。従って、一層大きな出力を達成でき
る。
【０００６】本発明で使用されるイオン層の長さ及び幅
を小さく保つことができ、イオン層からの有効な熱除去
を提供する。本発明の上述の要約は本発明の各実施の形
態又はあらゆる態様を示すことを意図するものではな
い。
を小さく保つことができ、イオン層からの有効な熱除去
を提供する。本発明の上述の要約は本発明の各実施の形
態又はあらゆる態様を示すことを意図するものではな
い。
【０００７】
【実施の形態】本発明は種々の修正及び変形例を可能に
するが、例として特定の実施の形態を図面に示し、ここ
で詳細に説明する。しかし、本発明は開示された特定の
形態に限定される意図のものではないことを理解すべき
である。むしろ、特許請求の範囲に規定される本発明の
要旨内のすべての修正、等価及び変形をカバーすること
を意図するものである。
するが、例として特定の実施の形態を図面に示し、ここ
で詳細に説明する。しかし、本発明は開示された特定の
形態に限定される意図のものではないことを理解すべき
である。むしろ、特許請求の範囲に規定される本発明の
要旨内のすべての修正、等価及び変形をカバーすること
を意図するものである。
【０００８】図１は本発明に係るレーザースラブ１０の
構成を示す。レーザースラブ１０は２つの層、即ち、イ
オン層１２及びノンイオン層（非イオン層）１４を含
み、その間に光学質のインターフェース１６が位置す
る。イオン層１２及びノンイオン層１４は拡散接着によ
り結合することができる。代わりに、エピタキシァル即
ち層成長方法により、イオン層１２をノンイオン層１４
上で成長させることができる。１つの好ましい実施の形
態においては、ノンイオン層１４はイットリウム／アル
ミニウムガーネット（ＹＡＧ）層であり、イオン層１２
はイッテルビウム・イオンドープＹＡＧ（Ｙｂ：ＹＡ
Ｇ）の如きイオンドープのＹＡＧ層である。代わりに、
ネオジム（Ｎｄ）、エルビウム（Ｅｒ）又は他のレーザ
ー活性希土イオンでドープされた材料を使用することが
できる。Ｙｂ：ＹＡＧ層におけるＹｂのドープ濃度はイ
ットリウムに対するＹｂの原子比率で約０％から１００
％の範囲とすることができ、約１５％Ｙｂのドープ濃度
がレーザー光出力への光学ポンピングエネルギの有効な
変換にとって特に有効である。
構成を示す。レーザースラブ１０は２つの層、即ち、イ
オン層１２及びノンイオン層（非イオン層）１４を含
み、その間に光学質のインターフェース１６が位置す
る。イオン層１２及びノンイオン層１４は拡散接着によ
り結合することができる。代わりに、エピタキシァル即
ち層成長方法により、イオン層１２をノンイオン層１４
上で成長させることができる。１つの好ましい実施の形
態においては、ノンイオン層１４はイットリウム／アル
ミニウムガーネット（ＹＡＧ）層であり、イオン層１２
はイッテルビウム・イオンドープＹＡＧ（Ｙｂ：ＹＡ
Ｇ）の如きイオンドープのＹＡＧ層である。代わりに、
ネオジム（Ｎｄ）、エルビウム（Ｅｒ）又は他のレーザ
ー活性希土イオンでドープされた材料を使用することが
できる。Ｙｂ：ＹＡＧ層におけるＹｂのドープ濃度はイ
ットリウムに対するＹｂの原子比率で約０％から１００
％の範囲とすることができ、約１５％Ｙｂのドープ濃度
がレーザー光出力への光学ポンピングエネルギの有効な
変換にとって特に有効である。
【０００９】ノンイオン層１４は、光学質のインターフ
ェース１６に対して垂直な方向において光学質のインタ
ーフェース１６及びノンイオン層１４を通る任意の横断
面（即ち、図１に示すｚ軸に平行で、光学質のインター
フェース１６及びレーザースラブ１０の底表面１８の双
方を通る任意の横断面）が台形となるように、形状づけ
られる。同様に、レーザースラブ１０の頂表面２０が光
学質のインターフェース１６に対して平行な場合、ｚ軸
に平行で、レーザースラブの頂表面２０及び底表面１８
の双方を通る任意の横断面は台形である。代わりに、ノ
ンイオン層１４を通る横断面のみが台形となるように、
イオン層１２はノンイオン層１４に取り付けられた矩形
のプリズムとすることができる。
ェース１６に対して垂直な方向において光学質のインタ
ーフェース１６及びノンイオン層１４を通る任意の横断
面（即ち、図１に示すｚ軸に平行で、光学質のインター
フェース１６及びレーザースラブ１０の底表面１８の双
方を通る任意の横断面）が台形となるように、形状づけ
られる。同様に、レーザースラブ１０の頂表面２０が光
学質のインターフェース１６に対して平行な場合、ｚ軸
に平行で、レーザースラブの頂表面２０及び底表面１８
の双方を通る任意の横断面は台形である。代わりに、ノ
ンイオン層１４を通る横断面のみが台形となるように、
イオン層１２はノンイオン層１４に取り付けられた矩形
のプリズムとすることができる。
【００１０】レーザースラブ１０の端表面２２及び側表
面２４は底表面１８に関して角度をなして傾斜する。第
１の角度θ１はレーザースラブ１０の底表面１８と端表
面２２との間の角度であり、第２の角度θ２はレーザー
スラブ１０の底表面１８と側表面２４との間の角度であ
る。
面２４は底表面１８に関して角度をなして傾斜する。第
１の角度θ１はレーザースラブ１０の底表面１８と端表
面２２との間の角度であり、第２の角度θ２はレーザー
スラブ１０の底表面１８と側表面２４との間の角度であ
る。
【００１１】レーザースラブ１０は総厚ｔを有し、この
総厚はイオン層１２の厚さｔ１とノンイオン層１４の厚
さｔ２との合計である。１つの好ましい実施の形態によ
れば、スラブ１０をＹＡＧ及びＹｂ：ＹＡＧで作った場
合、レーザースラブ１０の総厚ｔは約３．５ｍｍであ
り、イオン層１２の厚さｔ１は約０．２５ｍｍであり、
ノンイオン層１４の厚さｔ２は約３．２５ｍｍである。
その底表面１８に沿って、レーザースラブ１０は次の式
により計算された長さｌ１を有する。
総厚はイオン層１２の厚さｔ１とノンイオン層１４の厚
さｔ２との合計である。１つの好ましい実施の形態によ
れば、スラブ１０をＹＡＧ及びＹｂ：ＹＡＧで作った場
合、レーザースラブ１０の総厚ｔは約３．５ｍｍであ
り、イオン層１２の厚さｔ１は約０．２５ｍｍであり、
ノンイオン層１４の厚さｔ２は約３．２５ｍｍである。
その底表面１８に沿って、レーザースラブ１０は次の式
により計算された長さｌ１を有する。
【００１２】
【数１】
例えば、ｔが３．５ｍｍで、θ１が３０．９６゜である
場合、長さは次式のようになる。
場合、長さは次式のようになる。
【００１３】
【数２】
頂表面２０に沿って、レーザースラブ１０は次の式によ
り計算された長さｌ２を有する。
り計算された長さｌ２を有する。
【００１４】
【数３】
例えば、ｔが３．５ｍｍで、θ１が３０．９６゜である
場合、長さは次式のようになる。
場合、長さは次式のようになる。
【００１５】
【数４】
ここで、図２に戻ると、図１のＡ−Ａ線に沿った垂直横
断面は伝導性の吸熱源２６及びダイオード列（アレイ）
２８を示す。１つの実施の形態においては、ダイオード
列２８は約９４０ｎｍの出力波長を発生させ、これは、
Ｙｂ：ＹＡＧのピーク吸収が生じる波長とほぼ同じであ
る。他のイオン層を使用した場合は、ダイオード列２８
はイオン層１２内で最大吸収を達成する出力波長を発生
するように選択される。作動において、ダイオード列２
８は光エネルギを底表面１８からレーザースラブ１０内
へポンピングする。入力光はイオン層１２で吸収され、
イオン層１２からエネルギを放出させ、このエネルギは
レーザースラブ１０の頂表面及び底表面で反射し、端表
面２２から流出する。ダイオード列２８が約９４０ｎｍ
の入力波長を有し、イオン層１２がＹｂ：ＹＡＧである
ような実施の形態においては、出力ビーム３０は約１０
３０ｎｍの波長を有する。
断面は伝導性の吸熱源２６及びダイオード列（アレイ）
２８を示す。１つの実施の形態においては、ダイオード
列２８は約９４０ｎｍの出力波長を発生させ、これは、
Ｙｂ：ＹＡＧのピーク吸収が生じる波長とほぼ同じであ
る。他のイオン層を使用した場合は、ダイオード列２８
はイオン層１２内で最大吸収を達成する出力波長を発生
するように選択される。作動において、ダイオード列２
８は光エネルギを底表面１８からレーザースラブ１０内
へポンピングする。入力光はイオン層１２で吸収され、
イオン層１２からエネルギを放出させ、このエネルギは
レーザースラブ１０の頂表面及び底表面で反射し、端表
面２２から流出する。ダイオード列２８が約９４０ｎｍ
の入力波長を有し、イオン層１２がＹｂ：ＹＡＧである
ような実施の形態においては、出力ビーム３０は約１０
３０ｎｍの波長を有する。
【００１６】イオン層１２は絶縁溝２５を具備すること
ができ、この溝はイオン層１２を通る光学経路長さを減
少させて、イオン層１２内での寄生発振を減少させる役
目を果たす。
ができ、この溝はイオン層１２を通る光学経路長さを減
少させて、イオン層１２内での寄生発振を減少させる役
目を果たす。
【００１７】上述の寸法を有するレーザースラブ１０に
おいては、出力ビーム３０となるレーザー光はレーザー
スラブ１０内で５回の全反射（ＴＩＲ）跳ね返りを行
う。これらの跳ね返りのうちの２つはイオン層１２内で
生じ、３つはノンイオン層１４内で生じる。
おいては、出力ビーム３０となるレーザー光はレーザー
スラブ１０内で５回の全反射（ＴＩＲ）跳ね返りを行
う。これらの跳ね返りのうちの２つはイオン層１２内で
生じ、３つはノンイオン層１４内で生じる。
【００１８】レーザースラブ１０の端表面２２は好まし
くはレーザー等級磨きに研磨され、開口の中央８０％に
わたる約０．１波の平坦度、約１０−５のかき傷深さ及
び約２ア−ク分の平行度となる。レーザースラブ１０の
底表面１８及び頂表面２０は１００ｍｍ長さ当り約１波
の平坦度に研磨され、約２０−１０のかき傷深さ及び約
１０ア−ク分の平行度となる。
くはレーザー等級磨きに研磨され、開口の中央８０％に
わたる約０．１波の平坦度、約１０−５のかき傷深さ及
び約２ア−ク分の平行度となる。レーザースラブ１０の
底表面１８及び頂表面２０は１００ｍｍ長さ当り約１波
の平坦度に研磨され、約２０−１０のかき傷深さ及び約
１０ア−ク分の平行度となる。
【００１９】ここで、図３に戻ると、図１のＢ−Ｂ線に
沿ったレーザースラブ１０の横断面図を示す。この図に
おいて、図１のｘ軸に沿って見ると、Ｂ−Ｂ線に沿った
横断面内でレーザースラブ１０の台形形状を見ることが
できる。台形形状はイオン層１２内への光学ポンピング
エネルギ入力を増大させ、一方、イオン層１２の厚さ
は、熱がレーザースラブ１０の頂表面２０から有効に除
去されるのを可能にする。更に、この構成は、出力光が
レーザースラブ１０の両方の端表面２２から射出される
のを可能にする。第２の角度θ２はイオン層１２に比べ
てノンイオン層１４内に一層大きな底表面面積を提供
し、光エネルギがイオン層１２上で合焦されるように、
一層多くの光がレーザースラブ１０内へ入るのを許容す
る。
沿ったレーザースラブ１０の横断面図を示す。この図に
おいて、図１のｘ軸に沿って見ると、Ｂ−Ｂ線に沿った
横断面内でレーザースラブ１０の台形形状を見ることが
できる。台形形状はイオン層１２内への光学ポンピング
エネルギ入力を増大させ、一方、イオン層１２の厚さ
は、熱がレーザースラブ１０の頂表面２０から有効に除
去されるのを可能にする。更に、この構成は、出力光が
レーザースラブ１０の両方の端表面２２から射出される
のを可能にする。第２の角度θ２はイオン層１２に比べ
てノンイオン層１４内に一層大きな底表面面積を提供
し、光エネルギがイオン層１２上で合焦されるように、
一層多くの光がレーザースラブ１０内へ入るのを許容す
る。
【００２０】レーザースラブ１０の１つの試験された形
状においては、レーザースラブ１０の底表面１８に沿っ
て、レーザースラブ１０は約７．５ｍｍの幅ｗ１を有
し、レーザースラブ１０の頂表面２０に沿って、レーザ
ースラブ１０は約３．５ｍｍの幅ｗ２を有する。ｗ１が
ほぼ７．５ｍｍで、ｗ２がほぼ３．５ｍｍである場合、
レーザースラブ１０の底表面１８と側表面２４との間の
角度θ２は約６０．２５゜となる。この形状において
は、レーザースラブ１０の底表面１８は約２６３ｍｍ２
の表面積を有し、レーザースラブ１０の頂表面２０は約
８１．６９ｍｍ２の表面積を有し、光学質のインターフ
ェース１６は頂表面２０の表面積よりも若干大きな表面
積を有する。このような寸法のレーザースラブ１０にお
ける光学質のインターフェース１６の表面積に対する底
表面１８の表面積の比率は約３：１である。この試験さ
れた形状においては、イオン層１２の厚さｔ１が約０．
２５ｍｍで、イオン層１２におけるＹｂのドープ濃度が
約１５％である場合、１．３ｍｓ（ミリ秒）のポンピン
グの後に少なくとも１．３７のピーク単パスゲインが達
成された。この形状においては、イオン層１２における
Ｙｂの濃度が一層大きいか又は一層小さかったり、イオ
ン層の厚さｔ１が一層大きいか又は一層小さかったりし
た場合は、ゲインが劣化することが判明した。
状においては、レーザースラブ１０の底表面１８に沿っ
て、レーザースラブ１０は約７．５ｍｍの幅ｗ１を有
し、レーザースラブ１０の頂表面２０に沿って、レーザ
ースラブ１０は約３．５ｍｍの幅ｗ２を有する。ｗ１が
ほぼ７．５ｍｍで、ｗ２がほぼ３．５ｍｍである場合、
レーザースラブ１０の底表面１８と側表面２４との間の
角度θ２は約６０．２５゜となる。この形状において
は、レーザースラブ１０の底表面１８は約２６３ｍｍ２
の表面積を有し、レーザースラブ１０の頂表面２０は約
８１．６９ｍｍ２の表面積を有し、光学質のインターフ
ェース１６は頂表面２０の表面積よりも若干大きな表面
積を有する。このような寸法のレーザースラブ１０にお
ける光学質のインターフェース１６の表面積に対する底
表面１８の表面積の比率は約３：１である。この試験さ
れた形状においては、イオン層１２の厚さｔ１が約０．
２５ｍｍで、イオン層１２におけるＹｂのドープ濃度が
約１５％である場合、１．３ｍｓ（ミリ秒）のポンピン
グの後に少なくとも１．３７のピーク単パスゲインが達
成された。この形状においては、イオン層１２における
Ｙｂの濃度が一層大きいか又は一層小さかったり、イオ
ン層の厚さｔ１が一層大きいか又は一層小さかったりし
た場合は、ゲインが劣化することが判明した。
【００２１】ここで、図４に戻ると、ダクト集中器３２
を使用するレーザースラブ１０及びダイオード列２８の
横断面図を示す。ダクト集中器３２はダイオード列２８
からの入力光エネルギをレーザースラブ１０内へ集中さ
せる。ダクト集中器３２はダイヤモンド機械加工され、
金メッキされ、研磨された内壁を備えた図４に示すよう
な不等辺四辺形（略台形）の横断面を具備することがで
きる。
を使用するレーザースラブ１０及びダイオード列２８の
横断面図を示す。ダクト集中器３２はダイオード列２８
からの入力光エネルギをレーザースラブ１０内へ集中さ
せる。ダクト集中器３２はダイヤモンド機械加工され、
金メッキされ、研磨された内壁を備えた図４に示すよう
な不等辺四辺形（略台形）の横断面を具備することがで
きる。
【００２２】本発明の１つの実施の形態においては、吸
熱源２６は、高熱伝導性の室温で加硫された（ＲＴＶ）
ゴム材料でイオン層１２に接着された高強度ピン／フィ
ン熱交換器である。この実施の形態においては、約１５
℃の冷却剤温度にて毎分０．８５ガロンの流量で吸熱源
を通る冷却剤の流れが、作動中にレーザースラブ１０か
らの十分な熱除去を達成する。イオン層１２の薄さは、
高質の出力ビーム３０を提供しながら、イオン層からの
容易な熱除去に寄与する。別の実施の形態においては、
吸熱源２６はイオン層１２に低温溶接できる。更に、衝
突式クーラー、マイクロチャンネル式クーラー及び他の
型式のコンパクトな高強度クーラーの如き別の熱除去手
段を本発明に使用することができる。
熱源２６は、高熱伝導性の室温で加硫された（ＲＴＶ）
ゴム材料でイオン層１２に接着された高強度ピン／フィ
ン熱交換器である。この実施の形態においては、約１５
℃の冷却剤温度にて毎分０．８５ガロンの流量で吸熱源
を通る冷却剤の流れが、作動中にレーザースラブ１０か
らの十分な熱除去を達成する。イオン層１２の薄さは、
高質の出力ビーム３０を提供しながら、イオン層からの
容易な熱除去に寄与する。別の実施の形態においては、
吸熱源２６はイオン層１２に低温溶接できる。更に、衝
突式クーラー、マイクロチャンネル式クーラー及び他の
型式のコンパクトな高強度クーラーの如き別の熱除去手
段を本発明に使用することができる。
【００２３】上述の台形形状と同様にイオン層１２へ光
エネルギを集めるのに役立つレーザースラブ１０のため
の別の構成も可能である。例えば、レーザースラブ１０
は図１のＢ−Ｂ線に沿って半円形又は放物線状の横断面
を有するように構成することができる。このような横断
面を有するノンイオン層１４の側壁２４での内面全反射
はポンピングエネルギをイオン層１２内へ案内する傾向
を有する。
エネルギを集めるのに役立つレーザースラブ１０のため
の別の構成も可能である。例えば、レーザースラブ１０
は図１のＢ−Ｂ線に沿って半円形又は放物線状の横断面
を有するように構成することができる。このような横断
面を有するノンイオン層１４の側壁２４での内面全反射
はポンピングエネルギをイオン層１２内へ案内する傾向
を有する。
【００２４】１又はそれ以上の特定の実施の形態につい
て本発明を説明したが、当業者なら、本発明の要旨を逸
脱することなく多くの変更が可能であることを認識でき
よう。
て本発明を説明したが、当業者なら、本発明の要旨を逸
脱することなく多くの変更が可能であることを認識でき
よう。
【図１】本発明の１つの実施の形態に係るレーザースラ
ブの斜視図である。
ブの斜視図である。
【図２】光エネルギ源及び熱除去手段を更に示す、図１
のＡ−Ａ線に沿った本発明に係るレーザースラブの横断
面図である。
のＡ−Ａ線に沿った本発明に係るレーザースラブの横断
面図である。
【図３】光エネルギ源及び熱除去手段を更に示す、図１
のＢ−Ｂ線に沿った本発明に係るレーザースラブの横断
面図である。
のＢ−Ｂ線に沿った本発明に係るレーザースラブの横断
面図である。
【図４】光エネルギ源、熱除去手段及び先細りダクトを
更に示す、図１のＢ−Ｂ線に沿った本発明に係るレーザ
ースラブの横断面図である。
更に示す、図１のＢ−Ｂ線に沿った本発明に係るレーザ
ースラブの横断面図である。
１０ レーザースラブ
１２ イオン層
１４ ノンイオン層
１６ インターフェース
１８ 底表面
２０ 頂表面
２２ 端表面
２４ 側表面
２６ 吸熱源
２８ ダイオード列
３０ 出力ビーム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5F072 AB01 AK03 AK04 AK09 PP07
TT22
Claims (31)
- 【請求項１】 光学的にポンピングされるレーザー装置
において、 ノンイオン層であるベース層と；光学質のインターフェ
ースを介して上記ノンイオン層に取り付けられたイオン
層と；を有し、上記インターフェースに垂直な方向にお
いて上記装置を通る横断面が台形形状であることを特徴
とするレーザー装置。 - 【請求項２】 上記光学質のインターフェースが拡散接
着されたインターフェースであることを特徴とする請求
項１に記載のレーザー装置。 - 【請求項３】 上記光学質のインターフェースが層成長
型のインターフェースであることを特徴とする請求項１
に記載のレーザー装置。 - 【請求項４】 上記インターフェースに垂直な方向にお
いて上記光学質のインターフェースを通るすべての横断
面が台形形状であることを特徴とする請求項１に記載の
レーザー装置。 - 【請求項５】 上記ノンイオン層及び上記イオン層がレ
ーザースラブを形成し、上記レーザースラブが底表面と
２つの側表面とを有し、上記側表面と上記底表面との間
の角度が約６０゜であることを特徴とする請求項１に記
載のレーザー装置。 - 【請求項６】 上記ノンイオン層がＹＡＧ層であり、上
記イオン層が約１５％のイッテルビウム濃度を有するＹ
ｂ：ＹＡＧ層であることを特徴とする請求項１に記載の
レーザー装置。 - 【請求項７】 上記ノンイオン層が約３．２５ｍｍの厚
さを有し、上記イオン層が約０．２５ｍｍの厚さを有す
ることを特徴とする請求項１に記載のレーザー装置。 - 【請求項８】 上記イオン層が絶縁溝を有することを特
徴とする請求項１に記載のレーザー装置。 - 【請求項９】 レーザー光出力を発生させる方法におい
て、 ノンイオン層及び光学質のインターフェースを介して上
記ノンイオン層に取り付けられたイオン層を有するレー
ザースラブであって、上記インターフェースに垂直な方
向において上記レーザースラブの当該ノンイオン層を通
る横断面が上記イオン層上の頂表面に関して一層大なる
面積を有する底表面を該ノンイオン層上に形成する如き
台形形状であるようなレーザースラブを提供する工程
と；ダイオード列からの入力光で上記レーザースラブの
上記底表面をポンピングするポンピング工程と；を有す
ることを特徴とする方法。 - 【請求項１０】 上記レーザースラブを提供する工程が
ＹＡＧ材料からなる上記ノンイオン層及びＹｂ：ＹＡＧ
材料からなる上記イオン層を備えたレーザースラブを提
供する工程を有することを特徴とする請求項９に記載の
方法。 - 【請求項１１】 上記ポンピング工程が約９４０ｎｍの
波長を有するパルス光で上記レーザースラブをポンピン
グする工程を有することを特徴とする請求項１０に記載
の方法。 - 【請求項１２】 上記パルス光が少なくとも約４００ワ
ットのピーク光パワーを有することを特徴とする請求項
１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 上記ポンピング工程が約９４０ｎｍの
波長を有する連続光で上記レーザースラブをポンピング
する工程を有することを特徴とする請求項１０に記載の
方法。 - 【請求項１４】 上記連続光が少なくとも約２４０ワッ
トのピーク光パワーを有することを特徴とする請求項１
３に記載の方法。 - 【請求項１５】 上記レーザースラブを提供する工程が
絶縁溝を有するイオン層を備えたレーザースラブを提供
する工程を有することを特徴とする請求項９に記載の方
法。 - 【請求項１６】 上記レーザースラブを提供する工程が
上記インターフェースに垂直な方向において上記ノンイ
オン層及び上記イオン層の双方を通る台形の横断面を有
するレーザースラブを提供する工程を有することを特徴
とする請求項９に記載の方法。 - 【請求項１７】 光学的にポンピングされるレーザース
ラブにおいて、 ＹＡＧ層と；拡散接着により光学質のインターフェース
に沿って上記ＹＡＧ層に取り付けられ、約１５％のイッ
テルビウム濃度を有するＹｂ：ＹＡＧ層と；を有し、上
記光学質のインターフェースに垂直な任意の面において
上記レーザースラブを通る横断面が台形形状を有し、当
該レーザースラブが底表面と、約６０゜の角度で上記底
表面から内方に傾斜した２つの側表面とを有することを
特徴とするレーザースラブ。 - 【請求項１８】 レーザー装置を製造する方法におい
て、 底表面を有するノンイオン層を提供する工程と；イオン
層を提供する工程と；上記ノンイオン層の上記底表面と
は反対側の位置に上記イオン層が位置する状態で、光学
質のインターフェースを介して当該イオン層及び当該ノ
ンイオン層を接続する接続工程と；側表面を形成するよ
うに上記ノンイオン層及び上記イオン層の少なくとも２
つの横方向表面を研磨する研磨工程であって、研磨は、
当該イオン層及び当該ノンイオン層を通る横断面が台形
形状となり、該ノンイオン層の上記底表面が上記光学質
のインターフェースよりも大きな表面積を有するよう
に、当該光学質のインターフェースに対して角度をなし
て行われる研磨工程と；を有することを特徴とする方
法。 - 【請求項１９】 上記研磨が上記光学質のインターフェ
ースから約６０゜の角度で行われることを特徴とする請
求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 上記ノンイオン層を提供する工程がＹ
ＡＧ層を提供する工程を有することを特徴とする請求項
１８に記載の方法。 - 【請求項２１】 上記イオン層を提供する工程がＹｂ：
ＹＡＧ層を提供する工程を有することを特徴とする請求
項２０に記載の方法。 - 【請求項２２】 上記研磨工程は、上記ノンイオン層の
上記底表面が上記光学質のインターフェースの表面積よ
りも約３倍大きな表面積を有するように、研磨を行うこ
とを特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２３】 上記イオン層を提供する工程が当該イ
オン層内に絶縁溝を形成する工程を有することを特徴と
する請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２４】 上記イオン層を提供する工程及び上記
接続工程がエピタキシァル成長により同時に生じること
を特徴とする請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２５】 上記接続工程が拡散接着により接続を
行うことを特徴とする請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２６】 光学的にポンピングされるレーザーに
使用するレーザースラブにおいて、 底表面及び側表面を有するノンイオン層と；インターフ
ェースに沿って上記ノンイオン層に取り付けられたイオ
ン層と；を有し、上記ノンイオン層の上記底表面が上記
インターフェースのインターフェース表面積よりも大き
な底表面積を有し、当該ノンイオン層の上記側表面が該
ノンイオン層の当該底表面から当該インターフェースへ
光エネルギを集めることを特徴とするレーザースラブ。 - 【請求項２７】 上記底表面の上記表面積が上記インタ
ーフェース表面積よりも少なくとも約２倍大きいことを
特徴とする請求項２６に記載のレーザースラブ。 - 【請求項２８】 上記インターフェースに垂直な方向に
おいて上記ノンイオン層を通る横断面が台形であること
を特徴とする請求項２６に記載のレーザースラブ。 - 【請求項２９】 上記側表面が上記インターフェースに
垂直な方向の横断面において丸められたプロフィールを
提供するように形状づけられることを特徴とする請求項
２６に記載のレーザースラブ。 - 【請求項３０】 上記側表面が上記インターフェースに
垂直な方向の横断面において放物線状のプロフィールを
提供するように形状づけられることを特徴とする請求項
２６に記載のレーザースラブ。 - 【請求項３１】 上記イオン層が絶縁溝を有することを
特徴とする請求項２６に記載のレーザースラブ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/876,324 US6822994B2 (en) | 2001-06-07 | 2001-06-07 | Solid-state laser using ytterbium-YAG composite medium |
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| Publication Number | Publication Date |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| CN100405675C (zh) * | 2006-08-11 | 2008-07-23 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 半导体单侧泵浦的固体板条激光器 |
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