JP2004266152A

JP2004266152A - レーザ装置

Info

Publication number: JP2004266152A
Application number: JP2003056025A
Authority: JP
Inventors: Susumu Konno; 進今野; Tomotake Katsura; 智毅桂; Junichi Nishimae; 順一西前; Tetsuo Kojima; 哲夫小島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-03-03
Also published as: JP4141862B2

Abstract

【課題】励起光のレーザ結晶への吸収効率が高く、励起光導光素子の設置精度を緩和できるレーザ装置を得る。
【解決手段】励起用レーザダイオード２０から発光される励起光を、励起光導光素子３０を通してレーザ結晶４０まで導入し、レーザ発振を誘導する側面励起式レーザ装置において、励起光導光素子３０を３枚の導光板Ａ，Ｂ，Ｃを重ねることにより構成する。励起用レーザダイオード２０に対面した複数の導光板Ａ，Ｂ，Ｃの入射面に入射したビームの範囲よりも分散したレーザ結晶４０上の範囲に励起光のビームを配分するように、レーザ結晶４０に対面した各導光板Ａ，Ｂ，Ｃの出射面が配置されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーザ装置における励起メカニズムについて、特許文献１に開示された側面励起式固体レーザ装置を例にとり説明する。
励起用レーザダイオードチップから発生した励起光は、屈折率の違いを利用してガラスや光学結晶で構成される導光板（励起光導光素子）中に閉じ込められ、導光板内で全反射を繰り返してレーザ結晶まで導かれる。導光板を通過した励起光は、直接レーザ結晶に吸収されるか、もしくはレーザ結晶を包囲した集光器を兼ねたレーザ結晶冷却用ヒートシンクの内壁で反射された後にレーザ結晶中に吸収される。吸収された励起光によって、レーザ発振に必要なゲインがレーザ結晶に与えられる。
また、特許文献２に記載された従来のレーザ装置においては、複数の導光板を並設した光路分割素子と光路変更素子を用いてレーザビームの長手方向成分を一旦分割した後に集光することによってビーム幅を狭め、レーザビームの短手方向成分については多少の広がりを許容させることで、円形状で径の小さなビームスポットを得ている。
また、特許文献３に記載された従来のレーザ装置においては、レーザ結晶と、レーザ結晶へのレーザ光導入手段の間に、レーザ光を拡散する手段またはレーザ光の進行方向をレーザ結晶の方向からそらす手段を設けることにより、固体レーザロッドを高効率に励起し、ビームの品質の高いレーザ光を得ている。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５８６７３２４号明細書
【特許文献２】
特開平１０−１８６２４６号公報
【特許文献３】
特開平１１−１６３４４６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーザ装置では、導光板の厚さを大きくした場合、レーザ結晶の大きさに対して導光板から出射するビームの大きさが大になり、ヒートシンク内へ導光された励起光がレーザ結晶に吸収されずに、導光板を通過してヒートシンク外へ漏れる割合が増加するという問題があった。
【０００５】
また、ヒートシンクとレーザ結晶が接着剤等を介して接触し、伝導冷却によってレーザ結晶を冷却する接触冷却方式の場合には、導光板の厚さを大きくすると、導光板の出射面とレーザ結晶の対面する部分の厚さが広くなる分、ヒートシンクとレーザ結晶が接触する面積が減り、局所的な温度上昇の原因となっていた。このような温度上昇はレーザ結晶の屈折率変化につながり、レーザ装置の収差を引き起こすという問題があった。
【０００６】
一方、上記の問題を回避するために導光板の厚さを小さくすると、導光板に対するレーザダイオードチップの設置位置の要求精度が高くなるため製造コストが上がり、結果としてレーザ装置の価格が上がってしまう。また、導光板の厚さを小さくすると、励起光の透過率が低下するという問題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、励起光のレーザ結晶への吸収効率を高めることができるレーザ装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレーザ装置は、励起光発光源から発光される励起光を、励起光導光素子を通してレーザ媒体まで導入し、レーザ発振を誘導するレーザ装置であって、励起光導光素子は、重ね合わせられた複数の励起光導光板を備えており、励起光発光源に対面した複数の励起光導光板の入射面に入射したビームの範囲よりも分散したレーザ媒体上の範囲に励起光のビームを配分するように、レーザ媒体に対面した各励起光導光板の出射面が配置されているものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の様々な形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による側面励起式のレーザ装置１００の立面図である。また、図２は、レーザ装置１００の平面図である。以下、図１および図２に示されたレーザ装置１００の配置を基準にして、便宜的に「水平方向」および「垂直方向」を説明するが、これらの「水平方向」および「垂直方向」は、空間上のレーザ装置の方向付けに従った相対的な方向であり、この発明を図示のレーザ装置の方向付けに限定することを意図するものではない。
【００１０】
図に示すように、レーザ装置１００は、励起用レーザダイオードヒートシンク１０、励起用レーザダイオードチップ２０（励起光発光源）、励起光導光素子３０、レーザ結晶４０、ヒートシンク５０を備える。
【００１１】
励起用レーザダイオードチップ２０は、１０ｍｍ程度の長さに、厚さ数μｍの数個のチップを並べて配置して構成されるため、全体としてはほぼ矩形または長円形断面のビームを発するレーザダイオードである。このビームは図１に示す励起用レーザダイオードチップ２０の厚さに依存する短い垂直方向の辺と、図２に示す励起用レーザダイオードチップ２０の幅に依存する長い水平方向の辺を有する。
励起用レーザダイオードチップ２０から発光された励起光は、励起光導光素子３０を通ってレーザ結晶４０に導入される。励起光導光素子３０は、概略的には励起用レーザダイオードチップ２０とほぼ同一平面内に配置された薄い板であるが、これについてはさらに詳細に後述する。レーザ結晶４０は、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ４等のロッド型レーザ結晶であり、励起用レーザダイオードチップ２０および励起光導光素子３０とほぼ同一平面に配置されており、励起光導光素子３０から長手方向に広い励起光のビームを受けて励起され、長手軸線方向に向けてレーザ光を発する。
レーザ結晶４０のほぼ全周面および励起光導光素子３０の一部はヒートシンク５０に包囲されている。ヒートシンク５０は銅等の熱伝導率の高い金属で形成され、レーザ結晶４０を冷却している。また、ヒートシンク５０の内壁は励起光を反射するために金等の反射率の高い材料によりコーティングが施されており、励起光をレーザ結晶４０周囲の空間内に閉じ込める集光器の役目も兼ねている。ヒートシンク５０の内壁とレーザ結晶４０の周面は、励起光透過率の高い接着剤で固定されている。
【００１２】
図３は、励起光導光素子３０を励起レーザダイオード光の入射方向から見た斜視図である。図４（ａ）は、励起光導光素子３０の平面図、図４（ｂ）は励起光導光素子３０の立面図である。また、図４（ｃ）および（ｄ）は、励起光導光素子３０をそれぞれ入射方向、出射方向から見た側面図であり、図中の斜線部は励起レーザダイオード光の入射面６０、出射面７０を示す。図４（ｅ）は、励起光導光素子３０を３枚の導光板に分解した様子を示す平面図である。
図に示すように、励起光導光素子３０は、重ね合わせられた３枚の平行四辺形の導光板（スラブ板）Ａ，Ｂ，Ｃを備えており、導光板Ａ，Ｂ，Ｃは、励起光が入射する入射面Ａｅ１，Ｂｅ１，Ｃｅ１が垂直方向から見ると、互いに完全に重なり合い、励起光が出射する出射面Ａｅ２，Ｂｅ２，Ｃｅ２が水平方向（レーザ結晶４０の軸線方向）で互いに離れるように扇形に配置されている。従って、励起光導光素子３０内を励起光が進行するに連れて、励起光のビームがレーザ結晶４０の軸線方向に広がり、入射面Ａｅ１，Ｂｅ１，Ｃｅ１に入射したビームの範囲よりも分散したレーザ結晶４０上の範囲に励起光のビームが配分される。
好ましい形態では、図示のように導光板Ａ，Ｂ，Ｃの出射面Ａｅ２，Ｂｅ２，Ｃｅ２は水平方向で互いに重なることなく配置されており、レーザ結晶４０の側面の複数の完全に離れた領域に励起光のビームが配分されるようになっている。ただし、代替的な形態として、出射面Ａｅ２，Ｂｅ２，Ｃｅ２は垂直方向に部分的に重なっていてもよいし、レーザ結晶４０の側面上の励起光のビームに照射される領域は部分的に重なっていてもよい。
【００１３】
導光板Ａ，Ｂ，Ｃはガラスや光学結晶等で形成されている。また、入射面６０および出射面７０には、必要に応じて励起光の波長に対する無反射コーティングが施されている。
このように構成された励起光導光素子３０は、横方向においても、また上下方向すなわち導光板相互の間においても、導光板Ａ，Ｂ，Ｃの側面の全反射により、励起用レーザダイオードチップ２０から発生した励起光をほとんど漏れなく出射面７０に導光することができる。
【００１４】
励起用レーザダイオードチップ２０の幅は、入射面６０に励起光のビームの全てまたは大部分が入射できるように、入射面６０より十分狭く形成されている。励起光導光素子３０に入射した励起光は、励起光導光素子３０側面の全反射作用によって３枚の導光板中に閉じ込められて伝播し、出射面７０から出射される。
【００１５】
以上のように、この実施の形態１では、励起光導光素子３０の励起光の入射面６０と出射面７０は、断面積は等しいが出射面７０はレーザ結晶４０の軸線方向に広がっている。このため、励起光導光素子３０に入射する励起光の厚さに比較して、励起光導光素子３０から出射する励起光の厚さを小さくすることができる。従って、レーザ結晶４０の側面上の長くて厚さの小さい領域を励起光で照射することができる。これにより、励起光がレーザ結晶４０に入射されずにヒートシンク５０外へ抜けてしまうことを防ぐことができる。なお、レーザ結晶４０はその軸線方向にわたってほぼ均等な量の励起光を受けるように、励起光導光素子３０の導光板Ａ，Ｂ，Ｃの出射面Ａｅ２，Ｂｅ２，Ｃｅ２が形成する出射面７０の傾斜（図４（ｄ）参照）と同等の傾斜角を持つように配置されることにより、全ての出射面Ａｅ２，Ｂｅ２，Ｃｅ２が同一条件でレーザ結晶４０と対面すると好ましい。
【００１６】
また、励起光導光素子３０の入射面６０は、上下方向（３枚の導光板が重なっている方向）に大きい厚さを有しているので、励起用レーザダイオードチップ２０から発せられる励起光が拡がり角を持っていたり励起光の厚さが大きかったりしても、励起光導光素子３０の入射面６０に励起光のビームの全てまたは大部分が入射することができるように入射面６０を配置するのが容易である。従って、励起光導光素子３０の設置精度が大幅に緩和される。導光板のレーザ結晶側をレーザダイオード側に比べて薄く加工する方法でも同様に設置精度を緩和できるが、実施の形態１によると製造コストを低減できる利点がある。
【００１７】
また、出射面Ａｅ２，Ｂｅ２，Ｃｅ２が水平方向（レーザ結晶４０の軸線方向）で互いに離れるように扇形に配置されている。しかも、図２から明らかなように、導光板Ａ，Ｃの出射面Ａｅ２，Ｃｅ２から出射する励起光は、レーザ結晶４０の軸線に対して垂直ではなく斜めに進行する。従って、レーザ結晶４０上では、励起用レーザダイオードチップ２０に対面した複数の入射面Ａｅ１，Ｂｅ１，Ｃｅ１に入射したビームの範囲よりも分散した範囲に励起光のビームが配分される。このため、励起光が狭い集中した箇所で吸収される問題が緩和され、励起光による局所的な発熱を緩和することができる。
【００１８】
なお、この実施の形態１においては、３枚の導光板を重ねて配置した場合について示したが、導光板の枚数は２枚でも良いし、４枚以上の導光板を重ねて用いてもよい。
また、この実施の形態１においては、ほぼ同等の厚みの導光板を用いた場合について示したが、厚さの違う導光板を重ねても良い。
【００１９】
また、この実施の形態１においては、ロッド型のレーザ結晶４０を用いているが、薄板型のレーザ結晶や方形のレーザ結晶等、他の形状のレーザ結晶でも同様の効果が得られる。
【００２０】
実施の形態２．
図５（ａ）〜（ｅ）は、この発明の実施の形態２による、レーザ装置が備える励起光導光素子３１の構造を示した図である。図５（ａ）は励起光導光素子３１の平面図、図５（ｂ）は励起光導光素子３１の立面図である。また、図５（ｃ）および（ｄ）は、励起光導光素子３１をそれぞれ入射方向、出射方向から見た側面図であり、斜線部は励起レーザダイオード光の入射面６１、出射面７１を示す。図５（ｅ）は、励起光導光素子３１を３枚の導光板に分解した様子を示す平面図である。
実施の形態２によるレーザ装置の励起光導光素子３１以外の部分は実施の形態１と同様である。すなわち、図中、励起用レーザダイオードヒートシンク１０、励起用レーザダイオードチップ２０、レーザ結晶４０、ヒートシンク５０の図示は省略されているが、実施の形態１に関連して上述した位置関係と同様の位置関係で、これらは配置されている。
【００２１】
図に示すように、励起光導光素子３１は、実施の形態１と同様、ガラスや光学結晶等で形成された３枚の互いに重ね合わせられた導光板（スラブ板）Ａ，Ｂ，Ｃを備えており、励起光導光素子３１内を励起光が進行するに連れて、励起光のビームがレーザ結晶４０の軸線方向（図１および図２参照）に広がるように、導光板Ａ，Ｂ，Ｃは扇形に配置されている。
実施の形態２では、導光板Ｂの入射面Ｂｅ１は平坦面であるが、導光板ＡおよびＣの入射面Ａｅ１，Ｃｅ１には曲率を持っている。すなわち入射面Ａｅ１，Ｃｅ１は凹面状に形成されており、入射された励起光のビームが導光板ＡおよびＣの内部で進行するに連れて広がるようにしている。その他の点では導光板Ａ，Ｂ，Ｃの構成は実施の形態１と同様である。
【００２２】
励起光導光素子３１をこのように構成した場合、実施の形態１に比べ、励起光のビームがレーザ結晶の軸線方向にさらに拡大するため、短い導光板を用いても励起光を出射面でレーザ結晶の軸線方向に十分に広げることができる。
【００２３】
実施の形態３．
図６（ａ）〜（ｅ）は、この発明の実施の形態３による、レーザ装置が備える励起光導光素子３２の構造を示した図である。図６（ａ）は励起光導光素子３２の平面図、図６（ｂ）は励起光導光素子３２の立面図である。また、図６（ｃ）および（ｄ）は、励起光導光素子３２をそれぞれ入射方向、出射方向から見た側面図であり、斜線部は励起レーザダイオード光の入射面６２、出射面７２を示す。図６（ｅ）は、励起光導光素子３２を３枚の導光板に分解した様子を示す平面図である。
実施の形態３によるレーザ装置の励起光導光素子３２以外の部分は実施の形態１と同様である。
【００２４】
図に示すように、励起光導光素子３２は、実施の形態１と同様、ガラスや光学結晶等で形成された３枚の互いに重ね合わせられた導光板（スラブ板）Ａ，Ｂ，Ｃを備えており、励起光導光素子３２内を励起光が進行するに連れて、励起光のビームがレーザ結晶４０の軸線方向（図１および図２参照）に広がるように、導光板Ａ，Ｂ，Ｃは扇形に配置されている。
実施の形態３では、導光板Ａ，Ｂ，Ｃの入射面は互いに面一でも平行でもない。導光板Ｂの入射面Ｂｅ１は励起用レーザダイオードチップからの励起光進行方向に対して鉛直であるが、導光板ＡおよびＣの入射面Ａｅ１，Ｃｅ１は、励起用レーザダイオードチップからの励起光進行方向に対して傾斜している。この傾斜により、励起光は励起光導光素子３２の入射面６２で進行方向が変化し、励起光のビームの照射範囲がレーザ結晶の軸線方向にさらに拡大する。その他の点では導光板Ａ，Ｂ，Ｃの構成は実施の形態１と同様である。
【００２５】
このように、励起光導光素子３２を構成する導光板の入射面を傾斜させることにより、短い導光板を用いても励起光を出射面でレーザ結晶の軸線方向に十分に広げることができる。
【００２６】
実施の形態４．
図７（ａ）〜（ｅ）は、この発明の実施の形態４による、レーザ装置が備える励起光導光素子３３の構造を示した図である。図７（ａ）は励起光導光素子３３の平面図、図７（ｂ）は励起光導光素子３３の立面図である。また、図７（ｃ）および（ｄ）は、励起光導光素子３３をそれぞれ入射方向、出射方向から見た側面図であり、斜線部は励起レーザダイオード光の入射面６３、出射面７３を示す。図７（ｅ）は、励起光導光素子３３を３枚の導光板に分解した様子を示す平面図である。
実施の形態４によるレーザ装置の励起光導光素子３３以外の部分は実施の形態１と同様である。
【００２７】
図に示すように、励起光導光素子３３は、実施の形態１と同様、ガラスや光学結晶等で形成された３枚の互いに重ね合わせられた導光板（スラブ板）Ａ，Ｂ，Ｃを備えており、励起光導光素子３３内を励起光が進行するに連れて、励起光のビームがレーザ結晶４０の軸線方向（図１および図２参照）に広がるように、導光板Ａ，Ｂ，Ｃは扇形に配置されている。
実施の形態４では、導光板Ａ，Ｂ，Ｃの出射面は互いに面一でも平行でもない。導光板Ｂの出射面Ｂｅ２は励起光進行方向に対して鉛直であるが、導光板Ａ，Ｃの出射面Ａｅ２，Ｃｅ２は各導光板内の励起光の進行方向に対して傾斜しており、出射面Ａｅ２，Ｃｅ２から出射される励起光がレーザ結晶４０の軸線から離れる方向に（図１および図２参照）進行するようになっている。この傾斜により、励起光の進行方向は、励起光導光素子３３から出射する時点で図７（ｂ）に示すように上下方向（導光板が重なっている方向）に変化する。その他の点では導光板Ａ，Ｂ，Ｃの構成は実施の形態１と同様である。
【００２８】
励起光導光素子３３をこのように構成することにより、レーザ結晶の軸線から離れる方向に励起光が進行し、レーザ結晶のさらに広い範囲に励起光を吸収させることが可能となり、熱ひずみを緩和することができる。また、励起光導光素子３３の厚みを大きくする必要がないので、励起光のレーザ結晶４０への吸収効率を高めることができる。
【００２９】
実施の形態５．
図８（ａ）〜（ｄ）は、この発明の実施の形態５による、レーザ装置が備える励起光導光素子３４の構造を示す図である。図８（ａ）は励起光導光素子３４の平面図、図８（ｂ）は励起光導光素子３４の立面図である。また、図８（ｃ）は、励起光導光素子３４を入射方向から見た図であり、斜線部は励起レーザダイオード光の入射面６４を示す。図８（ｄ）は、励起光導光素子３４を２枚の導光板に分解した様子を示す平面図である。
実施の形態５によるレーザ装置の励起光導光素子３４以外の部分は実施の形態１と同様である。
【００３０】
励起光導光素子３４は、ガラスや光学結晶等で形成された２枚の互いに貼り合わせられた導光板（スラブ板）Ａ，Ｂを備える。導光板Ａ，Ｂは矩形であり完全に重なっているが、導光板Ａ，Ｂの出射面は互いに面一でも平行でもない。出射面Ａｅ２，Ｂｅ２は上下方向（導光板が重なっている方向）に傾斜している。すなわち導光板Ａ，Ｂの出射面Ａｅ２，Ｂｅ２は各導光板内の励起光の進行方向に対して傾斜しており、出射面Ａｅ２，Ｂｅ２から出射される励起光がレーザ結晶４０の軸線から離れる方向に（図１および図２参照）進行するようになっている。この傾斜により、励起光の進行方向は、励起光導光素子３４からの出射面において上下方向に変化する。
【００３１】
励起光導光素子３４をこのように構成することによって、レーザ結晶の軸線から離れる方向に励起光が進行し、レーザ結晶における励起光のビーム分布を改善することができる。すなわち、レーザ結晶に対する励起光のビームの集中が緩和され、熱ひずみを緩和することができる。また、励起光導光素子３３の厚みを大きくする必要がないので、励起光のレーザ結晶４０への吸収効率を高めることができる。
また、励起光導光素子３４は、導光板を貼り合わせることによって構成しているため、１枚の導光板の出射面を異なる傾斜角で研磨する場合に比べ、製造コストを低くすることができる。
【００３２】
実施の形態６．
図９（ａ）〜（ｆ）は、この発明の実施の形態６による、レーザ装置が備える励起光導光素子３５の構造を示した図である。図９（ａ）は励起光導光素子３５の平面図、図９（ｂ）は励起光導光素子３５の立面図である。また、図９（ｃ）および（ｄ）は、励起光導光素子３５をそれぞれ入射方向、出射方向から見た側面図であり、斜線部は励起レーザダイオード光の入射面６５、出射面７５を示す。図９（ｅ）は、励起光導光素子３５を３枚の導光板に分解した様子を示す平面図である。また、図９（ｆ）は、励起光導光素子３５内での励起光の進行方向を示す図である。
実施の形態６によるレーザ装置の励起光導光素子３５以外の部分は実施の形態１と同様である。
【００３３】
図に示すように、励起光導光素子３５は、実施の形態１と同様、ガラスや光学結晶等で形成された３枚の互いに重ね合わせられた導光板（スラブ板）Ａ，Ｂ，Ｃを備えており、励起光導光素子３５内を励起光が進行するに連れて、励起光のビームがレーザ結晶４０の軸線方向（図１および図２参照）に広がるように、導光板Ａ，Ｂ，Ｃは扇形に配置されている。
【００３４】
図９（ｅ）に示すように、実施の形態６では導光板Ａは、Ａ１，Ａ２，Ａ３の３個の光学素子から形成されており、導光板ＣはＣ１，Ｃ２，Ｃ３の３個の光学素子から形成されており、各導光板Ａ，Ｃ内で励起光は複数の光学素子を通過するようになっている。
光学素子Ａ１およびＡ３は、Ａ２より屈折率の小さい材料で形成されている。励起光は、Ａ１，Ａ２，Ａ３と異なる素子へ進行するごとに、図９（ｆ）に矢印で示したように進行方向が変化する。導光板Ｃについても同様に、光学素子Ｃ１およびＣ３は、Ｃ２より屈折率の小さい材料で形成されており、図中に示した矢印のように励起光の進行方向が変化する。
その他の点では導光板Ａ，Ｂ，Ｃの構成は実施の形態１と同様である。
【００３５】
励起光導光素子３５をこのように構成することによって、入射した励起光が屈折率の違いによって進行方向を変化させるので、導光板中の伝播距離が短い場合でも、励起光導光素子３５内を励起光が進行するに連れて、励起光のビームがレーザ結晶の軸線方向に広がることが可能である。
また、任意ではあるが、光学素子の材料の選択により、レーザ結晶の軸線に垂直に近い条件で励起光を入射させることもできる。
さらに、実施形態２および実施の形態３に比べ、励起光の入射面６５を１平面で形成することができるため、励起用レーザダイオードチップ２０から出射される励起光（図１および図２参照）のうちの光学素子Ａ，Ｃに入射する割合を増加させることができる。従って、励起光を励起光導光素子３５へ入射させるために要求される励起光導光素子３５と励起用レーザダイオードチップ２０の要求位置精度も緩和することができる。
【００３６】
実施の形態７．
図１０（ａ）〜（ｅ）は、この発明の実施の形態７による、レーザ装置が備える励起光導光素子３６の構造を示した図である。図１０（ａ）は励起光導光素子３６の平面図、図１０（ｂ）は励起光導光素子３６の立面図である。また、図１０（ｃ）および（ｄ）は、励起光導光素子３６をそれぞれ入射方向、出射方向から見た側面図であり、斜線部は励起レーザダイオード光の入射面６６、出射面７６を示す。図１０（ｅ）は、励起光導光素子３６を３枚の導光板に分解した様子を示す平面図である。
実施の形態７によるレーザ装置の励起光導光素子３６以外の部分は実施の形態１と同様である。
【００３７】
図に示すように、励起光導光素子３６は、ガラスや光学結晶等で形成された３枚の互いに重ね合わせられた導光板（スラブ板）Ａ，Ｂ，Ｃを備えており、励起光導光素子３６内を励起光が進行するに連れて、励起光のビームがレーザ結晶４０の軸線方向（図１および図２参照）に広がるように、導光板Ａ，Ｂ，Ｃは扇形に配置されている。
図１０において、Ａ，Ｂ，Ｃは導光素子を構成する導光板であり、それぞれ、隣り合う他の導光板と接する面に金コート等の全反射コートが施されており、導光板間の励起光の通過ができない構成となっている。
【００３８】
このように導光板を構成することにより、励起光が導光板から外部へ漏れ出る量を大幅に低減することができる。
【００３９】
また、このように導光板間の励起光の通過を抑えることができると、導光板の長さを短くした場合でも、光の漏れを小さくし、励起光のレーザ結晶への吸収率を高くすることができる。
このため、レーザダイオードからレーザ結晶までの距離が小さいコンパクトなレーザ装置に使用するのに適している。
【００４０】
なお、導光板間の励起光の通過を妨げる他の方法として、互いに隣り合う導光板間に小さなすきまを設け、空気と導光板の屈折率の違いを利用してもよい。また、導光板よりも屈折率の小さな材質の媒体（接着剤等）を互いに隣り合う導光板間に薄く配置してもよい。
【００４１】
実施の形態８．
実施の形態８では、レーザ結晶を冷却ブロックと接触させて伝導冷却する接触冷却方式によるレーザ装置を考える。
接触冷却方式の場合には、図１におけるレーザ結晶４０とヒートシンク５０は、インジウムや接着剤等を介して接触しており、レーザ結晶４０は熱伝導によって冷却される。
【００４２】
接触冷却方式の場合に厚みの大きい励起光導光素子を用いると、レーザ結晶４０と導光板の出射面の対向する部分の厚さが大きくなるので、その分レーザ結晶４０とヒートシンク５０の接触面積が減る。その結果、励起光導光素子が配置されている部分からの熱の取り去りが小さくなり、ヒートシンク内壁への熱の除去量に比べてその部分の温度上昇が大きくなる。
このような局所的な温度上昇は、レーザ結晶４０の屈折率変化を引き起こし、レーザ装置の収差の発生につながる。
【００４３】
実施の形態１およびその他の実施の形態と同一構成のレーザ装置を接触冷却方式で用いた場合、励起光導光素子３０に入射する励起光の厚さは３枚の導光板Ａ，Ｂ，Ｃの厚さとほぼ同等であるが、励起光導光素子３０から出射する励起光の厚さは１枚の導光板の厚さとほぼ同等である。従って、伝播できる励起光の量に相対して、導光板のレーザ結晶に対面する部分を薄くすることができるため、励起光導光素子があることによって冷却されない部分をレーザ結晶の軸方向に分散することができる。
【００４４】
このように、接触冷却方式によってレーザ結晶を冷却する場合には、実施の形態１で得られる効果に加え、レーザ結晶の局所的な温度上昇を防ぐことが可能であり、レーザ結晶の破壊やレーザ装置の収差の発生を緩和することができる。
【００４５】
上記の実施の形態２から実施の形態８の特徴のうち組み合わせることが可能なものは組み合わせてもよい。例えば、実施の形態２（図５）のように導光板ＡおよびＣの入射面Ａｅ１，Ｃｅ１を凹面状に形成し、実施の形態３（図６）のように導光板ＡおよびＣの入射面Ａｅ１，Ｃｅ１を励起用レーザダイオードチップからの励起光進行方向に対して傾斜させ、実施の形態４（図７）のように出射面Ａｅ２，Ｃｅ２から出射される励起光がレーザ結晶４０の軸線から離れる方向に進行するように導光板Ａ，Ｃの出射面Ａｅ２，Ｃｅ２は各導光板内の励起光の進行方向に対して傾斜させ、実施の形態６（図９）のように導光板Ａ，Ｃの各々を３個の光学素子から形成し、実施の形態７（図１０）のように導光板間の励起光の通過を妨げるようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、励起光のレーザ結晶への吸収効率を高めることができるレーザ装置が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーザ装置１００の立面図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるレーザ装置の平面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による励起光導光素子３０を励起レーザダイオード光の入射方向から見た斜視図である。
【図４】（ａ）はこの発明の実施の形態１による、励起光導光素子３０の平面図、（ｂ）は励起光導光素子３０の立面図、（ｃ）は励起光導光素子３０の入射方向から見た側面図、（ｄ）は励起光導光素子３０の出射方向から見た側面図、（ｅ）は励起光導光素子３０の分解した様子を示す平面図である。
【図５】（ａ）はこの発明の実施の形態２による、励起光導光素子３１の平面図、（ｂ）は励起光導光素子３１の立面図、（ｃ）は励起光導光素子３１の入射方向から見た側面図、（ｄ）は励起光導光素子３１の出射方向から見た側面図、（ｅ）は励起光導光素子３１の分解した様子を示す平面図である。
【図６】（ａ）はこの発明の実施の形態３による、励起光導光素子３２の平面図、（ｂ）は励起光導光素子３２の立面図、（ｃ）は励起光導光素子３２の入射方向から見た側面図、（ｄ）は励起光導光素子３２の出射方向から見た側面図、（ｅ）は励起光導光素子３２の分解した様子を示す平面図である。
【図７】（ａ）はこの発明の実施の形態４による、励起光導光素子３３の平面図、（ｂ）は励起光導光素子３３の立面図、（ｃ）は励起光導光素子３３の入射方向から見た側面図、（ｄ）は励起光導光素子３３の出射方向から見た側面図、（ｅ）は励起光導光素子３３の分解した様子を示す平面図である。
【図８】（ａ）はこの発明の実施の形態５による、励起光導光素子３４の平面図、（ｂ）は励起光導光素子３４の立面図、（ｃ）は励起光導光素子３４の入射方向から見た側面図、（ｄ）は励起光導光素子３４の分解した様子を示す平面図である。
【図９】（ａ）はこの発明の実施の形態６による、励起光導光素子３５の平面図、（ｂ）は励起光導光素子３５の立面図、（ｃ）は励起光導光素子３５の入射方向から見た側面図、（ｄ）は励起光導光素子３５の出射方向から見た側面図、（ｅ）は励起光導光素子３５の分解した様子を示す平面図、（ｆ）は（ｅ）の平面図に光の進行方向を示した平面図である。
【図１０】（ａ）はこの発明の実施の形態７による、励起光導光素子３６の平面図、（ｂ）は励起光導光素子３６の立面図、（ｃ）は励起光導光素子３６の入射方向から見た側面図、（ｄ）は励起光導光素子３６の出射方向から見た側面図、（ｅ）は励起光導光素子３６の分解した様子を示す平面図である。
【符号の説明】
１０励起用レーザヒートシンク、２０励起用レーザダイオードチップ（励起光発光源）、３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６励起光導光素子、４０レーザ結晶（レーザ媒体）、５０ヒートシンク、６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６入射面、７０，７１，７２，７３，７５，７６出射面、１００レーザ装置。

Claims

励起光発光源から発光される励起光を、励起光導光素子を通してレーザ媒体まで導入し、レーザ発振を誘導するレーザ装置であって、
上記励起光導光素子は、重ね合わせられた複数の励起光導光板を備えており、
上記励起光発光源に対面した上記複数の励起光導光板の入射面に入射したビームの範囲よりも分散した上記レーザ媒体上の範囲に上記励起光のビームを配分するように、上記レーザ媒体に対面した上記各励起光導光板の出射面が配置されていることを特徴とするレーザ装置。
レーザ媒体は軸線方向に向けてレーザ光を発するロッドであり、
励起光導光素子を形成する複数の励起光導光板は、励起光導光素子内を励起光が進行するに連れて、上記励起光のビームが上記レーザ媒体の軸線方向に広がるよう扇形に配置されることを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
励起光導光素子を形成する複数の励起光導光板の少なくとも一つでは、入射面が曲面に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーザ装置。
励起光導光素子を形成する複数の励起光導光板の少なくとも一つでは、入射面が励起光発光源からの励起光の進行方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のレーザ装置。
励起光導光素子を形成する複数の励起光導光板の少なくとも一つでは、出射面から出射される励起光がレーザ媒体の軸線から離れる方向に進行するように、励起光導光板内の励起光の進行方向に対し傾斜していることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のレーザ装置。
励起光導光素子を形成する複数の励起光導光板のうち、少なくとも１つの励起光導光板が２つ以上の屈折率の異なる光学素子から形成され、この励起光導光板で励起光は上記複数の光学素子を通過することを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のレーザ装置。
励起光導光素子のうちの互いに隣り合う複数の励起光導光板の少なくとも一部に、励起光導光板相互の間の励起光の通過を妨げる部分を設けたことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のレーザ装置。