JP2012525610A - 折返し型レーザシステム - Google Patents

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Abstract

光軸を有する折返し型レーザシステムであって、レーザシステムは、(I)コヒーレント光源、(II)反射器、(III)光源と反射器の間に配置されたレンズコンポーネント及び(IV)非線形光学結晶を備え、光源と非線形光学結晶はd>50μmの距離dで隔てられる。レンズコンポーネントは光源からの光を遮るとコリメートビームを、コリメートビームが光軸に対して角Θ'をなすように、供給するように配置され、反射器はコリメートビームを遮り、コリメートビームを反射して、レンズを通して非線形光学結晶に向けるように配置され、レンズコンポーネントは非線形光学結晶上に像を与えるようにつくられる。

Description

本発明は、全般的には折返し型レーザシステムに関し、さらに詳しくは、周波数2逓倍緑色レーザのような、非線形光波長変換を備える折返し型レーザシステムに関する。
緑色レーザ光の発生は赤外光の非線形2逓倍によって達成することができる。一般に、図1Aに示されるように、赤外ダイオードレーザ3からの光ビーム2が、周期分極反転ニオブ酸リチウム(PPLN)のような、非線形光学結晶4に導かれて、緑色光5に変換される。
このタイプのレーザの作成における実際上の課題は多くの要件から生じる。第1に、ダイオードレーザ及び非線形光学結晶のいずれにおいても光を閉じ込めるために用いられる導波路が小さいため、コンポーネント(レンズ、非線形結晶及びダイオードレーザ)に対するアライメント許容量は10分の数μmのオーダーである。このことは、レーザの初期集成及びレーザの寿命にわたるアライメントの維持のいずれに対しても、大きな問題となる。第2に、非線形光学結晶からの出力パワーは、温度変動及びレーザによって供給される赤外光波長のシフトに敏感である。非線形光学結晶にかかる温度勾配は、緑色光の出力パワー(すなわち非線形光学結晶を出る出力パワー)の減少を引きおこし得る。
本発明の課題は、赤外光の非線形光学結晶による周波数2逓倍を利用する、緑色レーザシステムにおいてコンポーネント間のアライメント許容量を緩和し、温度変動による緑色光出力パワーの減少を抑制する、折返し型レーザシステムを提供することにある。
本発明の一態様は光軸を有する折返し型レーザシステムであって、レーザシステムは、
(I) コヒーレント光源、
(II) 反射器、
(III)光源と反射器の間に配置されたレンズコンポーネント、及び
(IV) 非線形光学結晶、
を備え、光源及び非線形光学結晶はd>50μmの距離dで隔てられる。レンズコンポーネントは、光源からの光を遮るとコリメートビームを供給し、コリメートビームは、光軸に対して角Θ'をなし、非線形光学結晶上にコヒーレント光源の像を結ぶように、つくられる。コリメートビームを遮り、コリメートビームを反射して、レンズを通して非線形光学結晶に向けるように、反射器が配置される。
コヒーレント光源と非線形光学結晶はエアギャップで隔てられることが好ましい。
いくつかの実施形態にしたがえば、レーザシステムは緑色レーザであって、光源は赤外(IR)ダイオードレーザであり、受光器は非線形光学結晶、例えばIR光を緑色光に変換するためのSHG(2次高調波発生器)である。
本発明のレーザシステムの緑色レーザ実施形態例によって与えられるいくつかの利点は、光コンポーネントに対する比較的緩やかなアライメント許容量、ダイオードレーザによって生成される熱に対する比較的低い感受性、及びダイオードレーザと非線形光学結晶の間の改善された結合による最大化された緑色変換効率である。本発明の実施形態例により与えられる別の利点は、非線形光学結晶にかかる温度勾配の最小化及びダイオードレーザに到達する非線形光学結晶からの望ましくない反射及び/または後方散乱による光フィードバックの影響の最小化である。
本発明のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、ある程度は、当業者にはその説明から容易に明らかであろうし、以下の詳細な説明及び添付される特許請求の範囲を含み、特許請求の範囲も含む、本明細書に説明されるように本発明を実施することによって認められるであろう。
上記の全般的説明及び以下の詳細な説明が本発明の実施形態を提示し、特許請求されるような本発明の本質及び特質の理解のための概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。添付図面は本発明のさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて、本明細書の一部をなす。図面は本発明の様々な実施形態を示し、記述とともに本発明の原理及び動作の説明に役立つ。
図1Aは従来技術のレーザシステムを示す。 図1Bは本発明の一実施形態にしたがう折返し型レーザシステムを簡略に示す。 図2は本発明の一実施形態にしたがう折返しキャビティ型緑色レーザシステムである。 図3は図2のダイオードレーザと非線形結晶の間の熱伝導を示す熱モデルである。 図4はダイオード導波路と結晶導波路の間の光結合効率の変化を導波路-導波路間隔dの関数として示す。 図5Aは非線形結晶の一例の側断面図である。 図5Bは図5Aの非線形結晶例の端部断面図である。 図6は本発明の別の実施形態にしたがう折返しキャビティ型緑色レーザシステムの断面図である。 図7は、2つの相異なるレーザシステム構成の、結合効率対導波路間隔dを示す。 図8Aは、本発明のまた別の実施形態における、ダイオードレーザ上方に取り付けられた非線形光学結晶を示す。 図8Bは、図8Aの実施形態における、ダイオードレーザ上方に取り付けられた非線形光学結晶を示す。 図9は本発明のいくつかの実施形態で利用することができる市販レンズコンポーネントで達成できる結合効率(CE)のグラフである。 図10Aは折返しキャビティ型レーザシステムの一実施形態例を簡略に示す。 図10Bは折返しキャビティ型レーザシステムの一実施形態例を簡略に示す。 図11は、本発明の一実施形態にしたがう、レンズコンポーネント、結晶導波路及び斜傾ダイオードレーザ導波路の断面図である。 図12は、2つのレンズコンポーネント例についての、光路長対後方作動距離(BWD)のグラフである。 図13は結合効率対BWDのグラフである。 図14は本発明のまた別の実施形態にしたがうレンズコンポーネントの断面図である。 図15は、本発明の一実施形態にしたがうレンズコンポーネント及び2つの市販レンズコンポーネントの、結合性能対導波路間隔dを示す。 図16は本発明の別の実施形態にしたがうレンズコンポーネントの断面図である。 図17は本発明のまた別の実施形態にしたがうレンズコンポーネントの断面図である。 図18は一レンズコンポーネント例の傾きの関数としての収差(波面収差)の変遷を示す。 図19は一レンズコンポーネント例の傾きの関数としての収差(波面収差)の変遷を示す。 図20は2つのレンズコンポーネント例の傾きの関数としての結合効率のグラフである。
ここで、その例が添付図面に示されている、本発明の現在好ましい実施形態を詳細に参照する。可能であれば必ず、図面を通して同じ参照数字が同じかまたは同様の要素を指して用いられる。本発明のレーザシステムの一実施形態例が図1B及び2に示され、本明細書を通して、全体として参照数字10で表される。
本実施形態例における折返し型レーザシステム10は折返し型キャビティ構成を有する。レーザシステム10において、光は発散光ビーム22の形態でコヒーレント光源20から放射され、単レンズコンポーネント30に捕捉されてコリメートされる。レンズコンポーネント30はテレセントリック条件で動作することが好ましい。すなわち、レンズ30は、光学システムの出射ひとみが無限遠におかれるように構成され、配置される。コヒーレント光源20は、小さく(<1cm)、比較的大パワー(>10mW)であり、高レート(約10MHzないしさらに高いレート)で変調されることが好ましい。本実施形態において、コヒーレント光源20は赤外(IR)半導体レーザ(IRダイオードレーザ20')である。ダイオードレーザ20'はダイオード導波路20'Aを有する。IR光はダイオード導波路20'Aの出力面から発散光ビーム22として発する。ダイオード導波路の出力面は導波路の軸に直交させて形成することができ、あるいは導波路の軸に対して角度をつけて劈開することができる(図示せず)。発散光ビーム22の特徴は、1/eにおける、例えば一方向で20°、他方向(直交方向)で7°の、放射半角Θである。放射半角Θはコヒーレント光源によって与えられる平均放射角(ビーム重心)に対して測定される。(IR)コリメービトーム40は角度Θ'で反射器50に向かって伝搬し、次いで反射器50で反射されてレンズコンポーネント30に戻る。いくつかの実施形態にしたがえば、0.05rad≦Θ'≦0.2radであることが好ましく、0.09rad≦Θ'≦0.17radであることがさらに好ましい。反射器50は、例えば平面ミラーとすることができる。反射ビームはレンズコンポーネント30を通り、像平面60に向けて伝搬し、そこで非線形光学結晶70'の結晶導波路70'A(導波路領域)の入力面上に収束される。すなわち、レンズコンポーネント30は、非線形光学結晶70'の結晶導波路70'Aの入力面上にダイオード導波路20'Aの出力面の像を結ぶ。
非線形光学結晶70'は、例えば周期分極反転ニオブ酸リチウム(PPLN)結晶のような2次高調波発生器(SHG)とすることができる。他の非線形光学結晶を用いることもできる。本実施形態において、非線形光学結晶70'はレンズコンポーネント30によって非線形光学結晶70'に供給されるIR光を受け取り、これを緑色光5に変換する。
レンズコンポーネント30は、コヒーレント光源20と非線形光学結晶70'の結晶導波路70'Aの間の優れた光結合を達成し、同時に、(i)温度の変化によって生じる焦点ぼけ及び(ii)レーザシステム10全体の大きさのいずれも最小限に抑えるために、(好ましくは5mm未満、さらに好ましくは3mm未満、さらに一層好ましくは2mm未満の)短焦点距離、及び低非点収差を有することが好ましい。
反射器50は通常の(固定)平面ミラーとすることができ、あるいは、超小型電気機械システム(MEMS)ミラーのような、ある角度範囲で傾動するミラーとすることができる。ダイオード導波路20'Aと結晶導波路70'Aの間の光の結合は2つの基本的手法で調節することができる。第1に、レンズコンポーネント30の位置をx,yまたはz(焦点)軸において移動させることができる。第2に、ミラー50を傾けることができる。ミラーは赤外光ビームに対するコリメート空間に配置されているから、角度調節により結晶の入力面における反射/集束ビームの位置(x,y)がシフトするであろう。非線形光学結晶(例えばPPLN結晶)は赤外光のかなりの分率を緑色光に変換し、緑色光は結晶導波路70'Aの出力面から放射される(図1B)。すなわち、非線形光学結晶70'の結晶導波路70'Aの入力面において集束スポットをシフトさせるために、レンズコンポーネント30の位置または反射器50の角度の調節を利用することができる。
本例において、光源20及び受光器(非線形光学結晶70')は光軸OA(レンズコンポーネント30の光軸)に対して中心が外され、光軸に対して対称に、またはほぼ対称(対称からのずれが±100μm以内、好ましくは±50μm以内)に、配置される。さらに詳しくは、非線形光学結晶70'の結晶導波路70'Aの入力面における光ビームの収差を最小限に抑えるために、赤外線ダイオード20'のダイオード導波路20'Aの出力面と非線形光学結晶70'の結晶導波路70'Aの入力面は、距離dがレンズ30の焦点距離fに比較して小さい(すなわちd≪fの)狭いエアギャップで隔てられる。レンズ30の焦点距離は1〜5mm(1mm≦f≦5mm)、例えば、1mm、1.3mm、1.5mm、1.7mm、2mmまたは2.5mmであることが好ましい。光源20と非線形光学結晶70'の間隔dは、30μm≦d≦1500μmであることが好ましく、50μm≦d≦750μmであることがさらに好ましく、100μm≦d≦600μmであることがさらに好ましく、150μm≦d≦500μmであることがさらに一層好ましく、300μm≦d≦500μmであることが最も好ましい。例えば、距離dは、75μm、100μm、125μm、150μm、200μm、250μm、300μm、400μm、または450μmとすることができる。すなわち、本実施形態において、光源20(ダイオードレーザ20')と受光器40(非線形光学結晶70')は、d'≒d/2、例えばd'=d/2±100μm、光軸に対して、Y軸に沿って中心がずらされる。中心ずれ距離d'はd/2に等しいかまたはd/2から50μmの範囲内にある(すなわちd'=d/2±50μm)ことが好ましい。
本明細書に説明される折返し型レーザシステム構成(例えば、図1B,2,6,8A及び8Bを見よ)には、光路が折り重ねられるから、レーザキャビティの全体の長さが短縮される(したがって、レーザのパッケージ寸法が小さくなる)という利点がある。折返し型レーザ構成は、同じレンズコンポーネントが、ビームをコリメートするために1回及び非線形光学結晶70'の結晶導波路70'Aの入力面上に光を再集束させるために1回で2回用いられるから、レンズコンポーネント30によって生じる非対称光学収差の効果が最小限に抑えられる点でも有利である。安定で正確な取付け手法が与えられれば、レーザシステム10は完全に受動型とすることができる(すなわち可動コンポーネントを備える必要はない)(そのような構成は図1Bに簡略に示される)。あるいは、上述したように、レーザシステム10は、2つの横方向においてPPLN入力面上に集束ビームを能動的に位置合せするために、MEMSミラーのような可調反射器を容易に利用することができる。
折返し型構成の実用化には多くの課題が立ち現れる。第1に、折返し型レーザシステム構成ではレンズコンポーネント30の光軸に対して中心が外された光源(ダイオードレーザ20)及び受光器(非線形結晶70)が用いられるから、オフアクシス光学収差が存在し、制御が困難であり得る。ダイオードレーザ20'から非線形光学結晶70'への高結合を達成するためには、光学収差を小さくしておかなければならない。本発明の緑色レーザ実施形態10の一利点は、レンズコンポーネント30の位置がずれていたとしても、オフアクシス収差は小さいままであることである。第2に、ダイオードレーザ20'が非線形光学結晶70'に近接していることから、ダイオードレーザ20'から非線形光学結晶70'への熱伝達も生じ得る。非線形光学結晶内の温度勾配は赤外光から緑色光への変換効率を劣化させる。本発明の緑色レーザ実施形態の一利点は、ダイオードレーザ20'のダイオード導波路20'Aと非線形光学結晶70'の結晶導波路70'Aの間がエアギャップAGによって隔てられているため、ダイオードレーザから結晶への熱伝達が最小限に抑えられることである。第3に、レーザシステム10の少なくともいくつかの実施形態例では、反射器50またはレンズコンポーネント30を移動させることによって光ビームの焦点を制御するためのアクチュエータが必要ではない。そのような実施形態は、レーザシステム10の焦点がぼけず(またはぼけが最小であり)、温度の関数としての光学コンポーネントの横方向位置の変化が有意な大きさにならない(さもなければ、結晶導波路70'Aの入力面とダイオード導波路20'Aの出力面の間の光結合が弱められ、光出力パワーが失われ得るであろう)。最後に、レーザシステム10は光フィードバックの影響を制御できるかまたは最小限に抑えることができる点も有利である。例えば、本明細書に説明される緑色レーザ実施形態において、非線形光学結晶70'の結晶導波路70'Aの前面からの反射が赤外ダイオードレーザ20'に望ましくないモードホッピング挙動をおこさせることはない。
図2は、緑色レーザシステム10の一実施形態に集成された搭載光学コンポーネントを簡略に示す。非線形光学結晶70'(PPLN結晶)がダイオードレーザ20'の上方に配置され、2つの導波路70'Aと20'Aの端面の間を狭いエアギャップAGが隔てている。このエアギャップAGの存在及び大きさは、以下で説明されるように、いくつかの理由のために重要である。
第1に、ダイオードレーザに電流及び電圧の制御信号を供給するため、ダイオードレーザ20'の様々な区画に1つないしさらに多くのワイアボンド23が取り付けられる。これらのワイアボンドは、ある最小曲げ半径を有し、したがってダイオードレーザ20'上方の有限の高さに延び上がる、ループ23'を形成する。最小ワイアボンドループ高は、例えば100μm〜150μmとすることができ、赤外ダイオードレーザ20'のダイオード導波路20'Aと非線形光学結晶70'の結晶導波路70'Aの入力面の間の可能な最小垂直方向間隔を定める。
第2に、エアギャップAGは、動作時に熱源としてはたらく、ダイオードレーザ20'から非線形光学結晶70'を断熱する。空気は、特に金属またはその他の多くの固体材料と比較して、良好な断熱体としてはたらき、ダイオードレーザ20'からの熱の非線形光学結晶70'への到達を防止する。熱は非線形光学結晶70'内に温度勾配を生じさせることができ、したがって結晶導波路70'Aの非線形変換効率に悪影響を及ぼすから、熱を非線形光学結晶70'に到達させないでおくことが好ましい。さらに詳しくは、非線形光学結晶70'内の温度勾配は、温度が非線形光学結晶70'内の結晶導波路70'Aの屈折率に影響するから、有害であり得る。一般に、緑色出力の波長依存性は(正確な形状は結晶導波路70'Aの一様性に依存するが)関数sin(x)/xであり、温度勾配はこの関数を歪める(xは最適波長からのIR波長λにおける偏差を表すことに注意されたい)。
図3は、図2に示した構成と同様のレーザシステム構成においてダイオードレーザからの熱がどのように伝導されるかを示す、熱モデルである。さらに詳しくは、図3は、エアギャップAGで隔てられたダイオードレーザ20'とカンチレバー型非線形光学結晶70'の有限要素熱モデルを示す。ダイオードレーザ20'は熱源としてはたらくが、図3に示されるように、エアギャップがダイオードレーザ20'を非線形光学結晶70'から断熱する。ダイオードレーザは金属のパッケージベースによって支持される。本図に示されるように、ダイオードで発生する熱のほとんど全ては金属パッケージベースに伝導される。すなわち、正確な温度条件は材料及び特定の設計に依存するであろうが、このモデルは、熱は金属コンタクトによって効率的に運び去られ、エアギャップの比較的高い熱インピーダンスのため、ダイオードレーザ20'から非線形光学結晶70'に渡されはしないことを示す。実験データは、エアギャップAGの存在により、非線形光学結晶70'の変換効率が熱の影響で低下しないことを示した。
第3に、2つの導波路70'A,20'A間の距離dは、距離が大きくなるとダイオード導波路20'Aの出力面または非線形光学結晶70'の結晶導波路70'Aの入力面のいずれかが、またはいずれもが、光軸(Z軸)に対してかなり(Y軸方向に)中心がずらされる必要があるから、実用上可能な限り小さくしておくべきである。一般にレンズコンポーネント30の光軸は2つの導波路70'Aと20'Aの中間に配される。これにより、2つの導波路70'A,20'A間の光の光学結合が得られ、(能動ミラーが用いられていれば)導波路の小さなシフトを補償するためにミラーの傾きを利用できるように能動ミラー50をその作動範囲の中心においておくことも可能になる(そのようなシフトは、例えば、温度及び湿度の変化によって生じ得る)。2つの導波路のいずれか一方の配置がレンズの光軸から離れるほど、非線形光学結晶70'の結晶導波路70'Aの入力面上における集束スポットに導入される光学収差が大きくなるであろう。そのような収差には、非点収差、コマ収差及び球面収差がある。図4は、2つの導波路20'A,70'A間の距離(Y軸に沿う垂直方向距離)dが大きくなるにつれて2つの導波路20'A,70'A間の結合効率がどのように低下するかを示す例である。距離dが大きくなるにつれて、光学収差がビームを歪ませ、導波路20'A,70'A間で結合されるパワーは小さくなっていく。焦点距離が長いレンズコンポーネントほど光学収差が少ない像をつくるであろうから、像及び物体を同じ距離d'だけ変位させる場合、これらの収差を最小限に抑える一方法は焦点距離が長いレンズコンポーネントを用いることである。しかし、発明者等はレーザパッケージの大きさを最小に抑えることを求めており、このことは焦点距離が可能な限り最短のレンズコンポーネントを使用するべきであると規定する。例えば、レンズコンポーネント30は約1.3〜1.7mmの焦点距離f(例えばf=1.5mm)を有し得る。すなわち、レンズコンポーネント30は短焦点距離を有し、結晶導波路70'Aの入力面において最小の大きさの収差を与え、2つの導波路20'Aと70'Aの間の最適な中心-中心間隔dで決定される高い結合効率を有することが好ましい(図4において、ゼロ(無間隔)ではなくd=110μmにおけるピーク結合はダイオードレーザ20'の斜め光放射によることに注意されたい)。
発明者等は、好ましい導波路間隔dを、50μmよりは大きいが1500μmより小さく、好ましくは700μmより小さいと決定した。例えば、レンズコンポーネント30の焦点距離が約1.5mmの場合、150μm〜450μmの距離dでうまくはたらく(距離dが450μmより若干大きいかまたは150μmより若干小さい場合は、焦点距離fが若干長いかまたは若干短いレンズコンポーネント30がうまくはたらくであろう)。最小距離dは初め、ダイオードレーザ20'と非線形光学結晶70'の間にワイアボンドループ23'を適合させることができるか否かで決定される。さらに、一般的な非線形光学結晶70'は数μm厚ないし数100μm厚になり得る「キャップ」層70'Bを有するから、結晶導波路70'Aは非線形光学結晶70'の最外端には配置されていないことになる。キャップ層70'B及びトップ層70'Cは、それらの間の結晶導波路70'Aとともに、図5a及び5Bに簡略に示される。したがって、2つの導波路の間の可能な最小の間隔は、[キャップ層(存在すれば)の厚さ+ワイアボンド23を収めるに必要な最小距離]で設定される。例えば、ワイアボンドループ23'に150μmの高さが必要でれば、また非線形光学結晶70'が200μm厚のキャップ層70'Bを有していれば、可能な(中心-中心)最小間隔dは350μm(200μm+150μm=350μm)である。最大導波路間隔dは第一義的には、2つの導波路20'Aと70'Aの間の光結合は距離dが大きくなるにつれて低下するであろうから、レンズコンポーネント30の光学収差によって決定される。
あるいは非線形光学結晶70'をダイオードレーザ20'の上方に配置する必要はない。代わりにダイオードレーザ20'の側方に非線形光学結晶70'を配置することができる。そのような「並行」構成が図6に簡略に示される。この構成には、レーザワイアボンド23のための垂直方向スペースを大きくとれるという利点がある。しかし、ダイオードレーザの構造はある程度の固有の幅(約300μm)を有し、さらに結晶導波路70'Aは非線形光学結晶70'の端に配置されてはいないであろうから、一般に2つの導波路の間隔をさらに広くする必要がある。図6の構成を利用する場合、熱クロストークを防止するため、ダイオードレーザと非線形結晶の間を離して、ダイオードレーザと非線形結晶の間にエアギャップAGを設けるべきである。この「並行」構成は図2に示される構成と、この実施形態ではダイオードレーザ20'と非線形光学結晶70'の位置が90°回転されて間隔が垂直方向ではなく水平(X軸)方向にとられていることを除いて、全く同様である。ダイオードレーザ20'と非線形光学結晶70'の間の断熱を保証するため、狭いエアギャップAGが用いられる。図6に示される緑色レーザシステム例10も、コマ収差が垂直軸に沿うよりも緩やかに光結合を劣化させるであろうように、小開口数側すなわちダイオードレーザの水平方向(すなわちビーム22の発散はY軸に沿うよりもX軸に沿って小さい)に沿ってシステムをはたらかせるという利点を有する。このことが図7に示される。さらに詳しくは、図7は2つの相異なるレーザシステム構成の結合効率対導波路間隔dを示す。一方の構成において、非線形光学結晶70'は図2に示されるように(Y軸に沿って)レーザ20'の上方に配置され(曲線CCを見よ)、他方の構成においては、非線形光学結晶70'は図6の「並行」構成に示されるように(X軸に沿って)レーザ20'の隣に配置される(曲線SS)。菱形の印のついた線は「並行」構成に対応し、方形の印のついた線はカンチレバー型構成に対応する。ダイオードレーザビーム22の開口数は水平方向で小さい(発散が小さい)から、図6の並行構成では図2のカンチレバー型構成より大きな間隔dにおいて高い結合効率が得られる。したがって、並行マウントにより、同じ結合効率を達成しながら、2つの導波路の間隔dを大きくすることが可能になるであろう。「並行」構成における光源20と非線形光学結晶70'の間隔dは、30μm≦d≦1500μmであることが好ましく、50μm≦d≦750μmであることがさらに好ましく、50μm≦d≦500μmであることがさらに一層好ましく、350μm≦d≦500μmであることが最も好ましい。例えば、エアギャップは、50μm、75μm、100μm、125μm、150μm、200μm、250μm、300μm、400μmまたは450μmの距離dを特徴とすることができる。これらの2つの導波路の結合効率差Dは、350μmにおいて0.8%であり、450μmにおいて2.4%である。
さらに、非線形結晶70'をその上面から、すなわち、導波路から最も遠い側であり、非線形結晶70'のトップ層70'Cに対応する表面から、マウントすることが有利であり得る。このことが、図8A(側面図)及び8B(入力端面図)に示されている。このトップマウント法の利点は、キャップ厚(結晶導波路と非線形結晶の底面の間の距離)が様々な非線形結晶70'を同じレーザシステムにおいて互換で用い得ることである。そのような互換性は、製造手法が相異なり、したがってキャップ厚が相異なり得る、様々な購入先からの非線形結晶70'の使用が可能になるから、有利である。非線形結晶70'の上面とダイオードレーザ20'の間隔dが変化しない限り、ダイオードレーザ20'のダイオード導波路20'Aと非線形結晶70'の結晶導波路70'Aの間隔は一定のままであろう。このタイプのトップマウント法は図6に示される並行マウント構成にも、結晶のマウント面をダイオードレーザから最も遠い側の面にして、適用することができる。
図1B,2,6,8A及び8Bに示されるレーザシステム10は、光源20(ダイオード導波路20'Aの出力面)と受光器(SHG結晶の結晶導波路70'Aの入力面)の間の光路長OPLがダイオードレーザのキャビティと同じ光路長を有するように設計される(OPL=D×N,ここで、Dは異なるコンポーネントの表面間距離であり、Nはそれらの表面間の屈折率である)。すなわち、図1B,2,6,8A及び8Bに示されるレーザシステム10は、ダイオードレーザ20'のダイオード導波路20'Aの出力面と非線形結晶70'の結晶導波路70'Aの入力面の間に形成されるキャビティがダイオードレーザの内部キャビティの光路長と同じ光路長を有するような、結合キャビティ条件ではたらくように設計される。すなわち、例えば、ダイオードレーザ20'のダイオード導波路20'Aを通る光路長が9.5mmであれば、システム10の(光源から受光器までの)光路長は9.5mmとすべきである。したがって、光源20がダイオードレーザであれば、光源20からレンズコンポーネント30に向かい、レンズコンポーネント30を通って反射器50に至る光路長(OPL)はダイオード導波路20'Aを通るOPLの1/2である。この構成の利点は、非線形結晶70'の結晶導波路70'Aの入力面からの寄生反射によって生じる、レーザ波長不安定性が最小限に抑えられることである。
レンズコンポーネント30は、ダイオードレーザ20'によって供給されるIR光をコリメートするため及びその光を非線形結晶70'の結晶導波路に再集束させるためのいずれにも用いられることが好ましい。レンズコンポーネント30はほぼ1:1の倍率Mを与えるように配置される。レンズコンポーネントはダイオードレーザ20'の出力面を非線形結晶70'の入力面上に倍率Mで結像するように配置され、0.9≦|M|≦1.1であることが好ましく、0.95≦|M|≦1.05であることがさらに好ましい。レンズコンポーネント30は、約0.35と約0.6の間の開口数NA,1mm〜3mmの焦点距離f,0.3mm〜3mmの前方作動距離FWD及び0.5mm〜3mmの後方作動距離BWDを有することが好ましい。EWDは光源20からレンズコンポーネント30の前面(すなわち光源に向いているレンズ面)S1までの光軸に沿う距離である。BWDはレンズコンポーネント30の後面S2から反射器50までの距離である。反射器50は、光源20の平均ビーム角(ビーム重心)が受光器70上の平均ビーム角に平行である(すなわち非線形結晶70'の入力面によって遮られる収斂光円錐の重心に平行である)ときに最適光結合の達成が可能になる、レンズコンポーネント30の後方焦平面に配置されることが好ましい。
最大半角がΘの発散ビームを光源20が供給する場合、光源の平均放射角の方向が受光器上の平均ビーム角に平行であるように、反射器50がレンズコンポーネント30の後方焦平面に配置されることが好ましい。中心を外れた光源がレンズコンポーネントの焦平面に配置され、軸からのずれが750μmまでの場合、レンズコンポーネント30は、コリメートビームが(反射器表面の法線に対して)、0.05rad≦Θ'≦0.2radであるような角度Θ'をなすように、コリメートビームを供給する構造につくられる。
本例のレンズコンポーネント30は光源の像を受光器上に与える構造につくられ、像の特徴は、
(i)レンズコンポーネントの光軸にレーザシステムの軸(2つのコンポーネントの(面)間の正中線)との、あるいは光源の平均放射角(ビーム重心)に対する、アライメントずれがない場合に、0.05波rmsより大きく、0.1波rmsより小さい非点収差、及び
(ii)レンズコンポーネントが光源の平均放射角に対して2°〜6°傾けられている場合に、2°〜6°の傾角に対して0.05より小さい非点収差、
である。すなわち、レーザシステム10の集成中にレンズコンポーネント30にアライメントずれ(若干の傾きまたは中心ずれ)がおこったとしても、受光器70上のrms波面収差は≦0.1λである。ここで、λは光源20によって与えられる中心波長である。
非点収差は、
(i) レンズコンポーネントのウエッジ、または
(ii) レンズコンポーネントの一方の表面の他方の表面に対する中心ずれ、または
(iii)一方の表面の他方の表面に対する傾き、
によって生じ得ることに注意されたい。
本明細書に説明される実施形態のレンズコンポーネント30は、ダイオード導波路20'Aと結晶導波路70'Aの間のエアギャップAGを、結合効率の低下を最小限に抑えて、比較的広くできるように最適化されることが好ましい。すなわち、レンズコンポーネント30は、ダイオード導波路20'Aの出力面と結晶導波路70'Aの入力面が比較的大きな距離dで隔てられていても、高い結合効率を維持する。光路が折り返され、単一レンズコンポーネント30しか用いられていないから、物体(ダイオード導波路20'Aの出力面)と(結晶導波路70'Aの入力面にある)像は、レンズコンポーネントの光軸を外して配置される。上で論じたように、軸を外して配置された導波路20'A,70'Aに対して焦平面において歪が最小のビームスポットを与えるために、レンズコンポーネント30は低い(例えば、λをダイオードレーザ20'によって与えられる波長として、0.01λと0.1λの間の)非点収差を有するように設計されることが好ましい。様々な市販のレンズコンポーネントを用いて達成できる、結合効率(CE)対LD-SHG垂直方向距離の比較が図9に示される。第1の例のレンズコンポーネント(レンズ#1)は第2の例のレンズコンポーネント(レンズ#2)より低い非点収差を有し、この結果、導波路間隔許容量が大きくなる。第1のレンズコンポーネントに対しては、2mm及び2.3mmの、2つの異なるレンズ-ミラー距離(BWD)についても結合曲線を計算した。
さらに、レーザシステムの長さを最小限に抑えるには短焦点距離レンズコンポーネント30が好ましい(ミラー50と2つの導波路70'A及び20'Aと間の距離はほぼ2×焦点距離である)。さらに、短焦点距離レンズコンポーネント30は、長焦点距離レンズコンポーネントより温度の関数としての焦点ぼけが小さくなるであろう。第1近似として、レンズコンポーネント30の屈折率における温度誘起変化によって生じるレンズ焦点距離fの変化は、
Figure 2012525610
によって近似される。ここで、fは焦点距離、nはレンズ材料の公称屈折率、dn/dTは温度による屈折率の変化である。すなわち、レンズコンポーネントの焦点距離が短くなるほど、焦点位置のシフトは小さくなる(dn/dTが小さくなる)であろう。したがって、焦点距離fは5mmより短いことが好ましく、1mm≦f≦3mmであることがさらに好ましく、1mm≦f≦2mmであることが最も好ましい。最後に、dn/dT値が低いレンズ材料を選択することが好ましい。
レンズコンポーネント30とミラー50の間隔(すなわち後方作動距離BWD)の近似値は約一焦点距離であるが、BWDの正確な選択はその他のいくつかの要件によって影響される。第1の要件は、ダイオードレーザ20'からのレーザビームの出射角(ビーム22の平均放射角、すなわちビーム重心の角度)である。ダイオード導波路20'Aが非平劈開面を有していれば、放射光は容易にZ軸から上方または下方に数度の角度をなして出射し得る。これは、光学BWDが一焦点距離から若干異なるであろうし、よって反射ビームの結晶導波路70'Aの入力面への最適角度での(例えば結晶導波路70'Aの入力面に垂直な)入射が可能になることを意味する。これが、例えば図10Aに示される。しかし、光学システムにおける対称性からのこの逸脱の結果、2つの導波路70'A,20'Aの配置に対するアライメント許容量が厳しくなり、レンズコンポーネント30の位置決め許容量が厳しくなる。代わりに、レーザビームの出射角が光軸に平行であれば、レーザシステムは対称性を維持し、テレセントリックになるであろうし(図10B)、この結果、2つの導波路70'A,20'Aの位置決めに対する許容量が緩くなる。したがって、レンズコンポーネント30のレンズ光軸に放射IRビーム22が平行であるようにダイオードレーザ20'を物理的にマウントすることが有利である。これは、図11に示されるように、ある角度θをつけてダイオードレーザ20'をマウントすることによって行うことができる。この実施形態において、マウント角度θ=3.3°であり、キャップ層厚さは200μmである。この設計は同時に、結晶導波路70'Aの入力面上への適切な入射角を保証することによって結合光量を増加させて、光学システムをテレセントリックにすることにより、光学システムのアライメント許容量を広くする。
BWDの選択における第2の要件は、ダイオード導波路自体の光路長に等しい、ダイオードレーザの出力面と結晶導波路70'Aの入力面の間に形成されるキャビティの光路長の設定である。キャビティのモード間隔は結晶自体の後方反射によって形成される。非線形変換プロセスの効率は(帯域幅Δλが0.2nmのオーダーの)IRレーザ波長の鋭敏関数である。このため、レーザシステムの緑色出力パワーはダイオードレーザ20'により供給されるIR光の波長の小さな変化に敏感になる。ダイオードレーザは僅かなフィードバック量にさえ極めて敏感であるから、結晶導波路70'Aの入力面には無反射コーティングが施されて、反射したがってダイオードレーザ20'へのフィードバックを最小限に抑える角度で劈開される。そのようにしてもまだ、ダイオードレーザ20'のモード選択に影響するに十分な反射及び後方散乱が存在し得る。このフィードバックが、レーザシステム10のいずれかの光学コンポーネントによって形成されるキャビティの温度変化またはその他の環境変化により、時間の関数として変化すれば、ダイオードレーザ20'はモードホッピングを受けることになり、レーザシステムの出力パワー(緑色光出力パワー)が変動するであろう。これらの変化の影響を最小限に抑えるための一方法は、(結晶導波路70'Aの入力面とダイオード導波路20'Aの出力面によって形成される)外部キャビティがダイオードレーザ自体の自由スペクトル範囲とほぼ同じであることを保証することである。モードホッピング、すなわち光学キャビティのスペクトル範囲は、下式:
Figure 2012525610
で決定される。ここで、λはレーザ波長(例えばダイオードレーザのIR波長)であり、Lは(例えばダイオード導波路の)光学キャビティ長であって、nはキャビティ内部(例えばダイオードレーザ20'によって形成されるダイオードレーザキャビティ内部)の屈折率である。例えば、3mm長InGaAs赤外ダイオードレーザ20'のモード間隔はほぼ0.06nmである。これは、本例において結晶導波路70'Aの入力面とダイオード導波路20'Aの出力面の間の所要OPLが、焦点距離fが約1.5mmのレンズコンポーネント30を用いることで達成され得ることを意味する。
図12は、2つの相異なるレンズコンポーネント例について、ダイオード導波路20'Aと結晶導波路70'Aの間の光路長をBWD(レンズ-ミラー間隔またはレンズ-ミラー間距離)の関数として示す。ダイオードレーザ20'のキャビティモード間隔に整合する、所望の光路長は9.36mmである。図13は、同じ2つのレンズコンポーネント例について、結合効率をBWDの関数として示す。図13に示されるように、所望の光路長を生じさせるには、BWDの光結合距離からの僅かな(数100μm以下の)調節しか必要ではない。例えば、図13はOPL=9.36mmを与える間隔を示す。
以下の実施例によって本発明はさらに明解になるであろう。
実施例1
図14は図11に示したレンズコンポーネント30を示す。本実施形態例においては、図2及び3のレンズコンポーネント30が、0.4の開口数NA上で波長1060nmにおける±200μmの視野に対して、0.1λ未満のrms(二乗平均)波面収差(WFE)を与えるように、また光源と受光器の間の光路長が9.36mmであるような焦点距離と厚さの組合せを有するように、最適化される。
レンズコンポーネント30の曲率半径(r,r)、厚さTh(頂点-頂点)及び非球面係数は、
1.コマ収差及び非点収差(システム性能に対する2つの最悪収差)を最小にする、
2.大視野を得る。ダイオードレーザ20'の導波路領域と非線形光学結晶70'の導波路領域の間の400μm(d=350μm±25μm)の間隔に対してレーザシステムが良好な結合効率を有するように、低い軸外収差を大きな開口(例えばNA=0.4)に組み合わせる、及び
3.ダイオードレーザ20'の出力面と非線形光学結晶70'(例えば2次高調波発生(SHG)結晶)の入力面の間に形成されたキャビティがダイオードレーザキャビティと同じ光路長を有するような、結合キャビティ条件におけるレーザシステム10の動作を可能にするための、焦点距離と厚さの適切な組合せを提供する、
ように選ばれることが有利である。
上述したように、レンズコンポーネント30は前面S1及び後面S2を有する。前面S1は曲率半径がrの凸非球面であることが好ましい。後面は曲率半径が、|r|>|r|であるような、rの凸非球面であることが好ましい。
図14のレンズコンポーネント30は、
(I)レーザシステムが(ダイオードレーザと非線形光学結晶の間のOPLがダイオードレーザのOPLと±0.05mmの範囲で等しい)結合キャビティ条件にあることを可能にする;OPL=(0.9mm+1.744mm×1.5+1.18mm)×2=9.39mm、
という特徴を有し、
(II)以下のパラメータ、
(i) FWD=0.90mm、
(ii) 1.74mmの厚さTh(頂点-頂点)、
(iii) 焦点距離:f=1.76mm、
(iv) 1060nmにおけるガラス屈折率:n=1.5、
(v) 1.4mmの前面S1の有効直径、
(vi) 2mmの後面S2の有効直径、
(vii) NA=0.61、及び
(viii)2.5mm〜3mmのレンズコンポーネント外径、
を有する。
前面S1及び後面S2の表面サグは次式:
Figure 2012525610
で与えられる。ここで、cは曲率半径、rはコンポーネント中心からの径方向距離、及びk=円錐係数である。
図14のレンズコンポーネント30の表面パラメータは下の表1に与えられる。
Figure 2012525610
図15はレーザシステム10での使用に適するレンズコンポーネント30の性能を示し、結合用途に一般に用いられる市販非球面レンズの2つの例(1及び2)の性能も示す。上述したように、赤外ダイオード20'の導波路の出力面と非線形光学結晶70'の導波路の前面は小さな距離dで隔てられている。図15は、レンズコンポーネント30が、焦点距離が同様の2つの市販非球面結合レンズより高い結合効率を有することを示す。例えば、レンズコンポーネント30は、赤外ダイオード20'の導波路の出力面と非線形光学結晶70'の導波路の前面が450μm(0.45mm)までの距離dで隔てられていても約90%ないしさらに高い最大結合効率を維持するが、他の2つのレンズはそれぞれ350μm及び215μmのd値にまでしか90%の最大結合効率を維持していない。同様に、レンズコンポーネント30は、赤外ダイオード20'の導波路の出力面と非線形光学結晶70'の導波路の前面が約560μmの距離dで隔てられていても約80%ないしさらに高い最大結合効率を維持するが、他の2つのレンズはそれぞれ360μm及び270μmのd値にまでしか80%の最大結合効率を維持しない。
実施例2
図16はレーザシステム10での使用に適するレンズコンポーネント30の別の例を示す。図16のレンズコンポーネント30は、
(I)レーザシステムが(ダイオードレーザと非線形光学結晶の間のOPLがダイオードレーザのOPLと±0.05mmの範囲で等しい)結合キャビティ条件にあることを可能にする、
という特徴を有し、
(II)以下のパラメータ、
(i) FWD=0.568mm、
(ii) 1.82mmの厚さTh(頂点-頂点)、
(iii) 焦点距離:f=1.4mm、
(iv) 1060nmにおけるガラス屈折率:n=1.784、及び
(vii) NA=0.4、
を有する。
図16のレンズコンポーネント30の表面パラメータは下の表2に与えられる。
Figure 2012525610
実施例3
図17はレーザシステム10での使用に適するレンズコンポーネント30を示す。図2及び3のレンズコンポーネント30は、
(I)レーザシステムが(ダイオードレーザと非線形光学結晶の間のOPLがダイオードレーザのOPLと±0.05mmの範囲で等しい)結合キャビティ条件にあることを可能にする、
という特徴を有し、
(II)以下のパラメータ、
(i) FWD=1.01mm、
(ii) 1.578mmの厚さTh(頂点-頂点)、
(iii) 焦点距離:f=1.789mm、
(iv) 1060nmにおけるガラス屈折率:n=1.5、及び
(vii) NA=0.4、
を有する。
図17のレンズコンポーネント30の表面パラメータは下の表3に与えられる。
Figure 2012525610
レンズコンポーネント最適化
レンズシステムを最適するための従来方法は、全ての光学素子をそれぞれの公称位置におき、与えられた最適化関数に対する極小値を光学設計ソフトウエアに見いださせるステップを含む。また、光学コンポーネントの位置決め許容量を可能な限り大きくするため、通常の最適化方法は中間スペース(すなわち光学コンポーネント間)において収差を最小限に抑えるステップを含む。すなわち、一般的な最適化中に、レンズ設計者は、光屈折力を備えるそれぞれの光学表面の後で、波面が完全な(球面または平面の)波面に可能な限り近いことを検証しようとする。これは通常、中間スペースにおいて(すなわち異なる表面間及び光学素子間のスペースにおいて)ザイデル係数(収差)に課されるいくつかの制約を最適化関数に含めることによってなされる。
この方法を折返し型構成に適用することにより、発明者等は0.5mmまでのダイオードレーザ-PPLN結晶間距離dで優れた結果を得た。残念ながら、このタイプの最適化を用いて発明者等が得た設計は全て製造許容量及び組立位置決め許容量が非常に厳しく、レンズコンポートの傾きがおそらく最もクリティカルであり、約1°以下に制限された。
レンズコンポーネント30またはミラー50の僅かな傾きの影響はほとんどがいくらかのコマ収差及び非点収差の導入であり、いずれも結合の劣化(ダイオードレーザと非線形光学結晶の間の低効率結合)に寄与する。
図18はレンズ収差対レンズ傾きを示し、さらに詳しくは、一例のレンズコンポーネント30の傾きの関数としての総合波面収差(WFE)の変遷を示す。この計算においては、ダイオードレーザとPPLN結晶の間隔dを一定(0.35mm)に保ち、レンズ傾きのそれぞれの値毎に焦点を調節した。傾きが大きくなるにつれて、(主要な収差である)コマ収差(C)及び非点収差(A)のいずれの大きさも増加する。レンズが傾けられていなければ波面収差は非常に小さいが、傾きが大きくなるにつれて波面収差は急速に悪化することが、結果である。
許容量を緩めるため、発明者等は別の最適化方法を試みた。この最適化で得られたレンズコンポーネントは、形状及び非球面度に関しては先にレンズコンポーネントとほとんど同様である。しかし、許容量解析により、レンズ傾き及びミラー角に関する許容量が5倍に緩められることが示される。この緩和がどこに起因しているかを理解するため、発明者等はレンズの傾きの関数として収差の変化を再び計算した。図19もレンズ収差対レンズ傾きを示す。図19に見ることができるように、非点収差曲線(A)は傾きがゼロのときに最小ではなく、実際にはレンズの傾きが大きくなるにつれて減少する。これは基本的に、全てのコンポーネントが傾きゼロでそれぞれの公称位置にあるときに、この設計が、レンズの傾きが大きくなると現れる収差を補償する、いくらかの残留非点収差を示すことを意味する。
広いレンズ傾角範囲にわたり総合収差が比較的平坦なままであることが、結果である。言い換えれば、公称設計はかなり大きな範囲の位置決め許容量の受け入れが可能である。
図20は、両設計(レンズ設計#1及び#2)について、レンズの傾き及びミラーの傾きのそれぞれに対して計算した結合効率を示す。見て分かるように、コンポーネントがそれぞれの公称位置にあるときに、結合へのいかなる有意な影響も無しに許容量が劇的に改善されている。
この解析は、設計にいくらかの残留非点収差を導入することで位置決め許容量を劇的に改善できることを示す。そのような非点収差は、コンポーネントのアライメントずれにより生じる収差を補償し、システムを位置決め許容量に対してかなり寛大にする。
本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明に様々な改変及び変形がなされ得ることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明の改変及び変形が添付される特許請求項及びそれらの等価物の範囲内に入れば本発明はそのような改変及び変形を包含するとされる。
5 緑色光
10 折返し型レーザシステム
20 コヒーレント光源
20' ダイオードレーザ
20'A ダイオード導波路
22 発散光ビーム
30 レンズ
40 コリメートビーム
50 反射器
60 像平面
70 受光器
70' 非線形光学結晶
70'A 結晶導波路
OA 光軸

Claims (10)

  1. 光軸を有する折返し型レーザシステムにおいて、前記レーザシステムが、
    (I) コヒーレント光源、
    (II) 反射器、
    (III)前記光源と前記反射器の間に配置されたレンズコンポーネント、及び
    (IV) 非線形光学結晶であって、前記光源と前記非線形光学結晶は間隔dが>50μmのエアギャップで隔てられる非線形光学結晶、
    を備え、
    (a)前記レンズコンポーネントが、前記光源からの光を遮るとコリメートビームを、前記コリメートビームが前記光軸に対して角Θ'をなすように、供給するように配置され、
    (b)前記反射器が、前記コリメートビームを遮り、前記コリメートビームを反射して、前記レンズを通して前記非線形光学結晶に向け、
    (c)前記レンズコンポーネントが前記非線形結晶上に前記コヒーレント光源の像を結ぶようにつくられる、
    ことを特徴とするレーザシステム。
  2. (i)前記光源及び前記非線形光学結晶が前記光軸に対して実質的に対称に配置される、及び/または
    (ii)前記レンズコンポーネントが、0.9≦|M|≦1.1の、倍率Mで結像するように配置される、
    ことを特徴とする請求項1に記載のレーザシステム。
  3. 前記コヒーレント光源がダイオードレーザであり、前記非線形光学結晶と前記ダイオードレーザが互いに対して傾けられることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザシステム。
  4. (i)前記非線形光学結晶が前記ダイオードの上方にカンチレバー式に配置される、及び/または
    (ii)前記コヒーレント光源がダイオードレーザであり、前記非線形光学結晶が前記ダイオードレーザから最も遠く離れた前記結晶の面を用いて保持される、
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のレーザシステム。
  5. (i)d<1500μm、好ましくは150μm≦d≦500μmである、及び/または
    (ii)前記レーザシステムがの特徴が、0.05波rmsより大きく、0.1波rmsより小さい、非点収差である、
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のレーザシステム。
  6. 前記光源の平均放射角の方向が前記非線形光学結晶上の平均ビーム角に平行であるように、前記反射器が前記レンズコンポーネントの焦平面に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザシステム。
  7. 前記光源がダイオードレーザであり、前記非線形光学結晶から前記ダイオードレーザまでのOPD(光路長)が前記ダイオードレーザ内部のOPDに本質的に等しいことを特徴とする請求項1または2に記載のレーザシステム。
  8. 前記レンズコンポーネントが、0.35〜0.6の開口数NA及び焦点距離fを有し、fが1mm≦f≦3mmである、双非球面単レンズであり、
    (a)前方作動距離FWDが0.3mm〜3mmである、及び/または
    (b)後方作動距離BWDが1.5mm〜3mmである、及び/または
    (c)前記レンズコンポーネントが前面及び後面を有し、前記前面が、曲率半径がrの凸非球面であり、前記後面が、曲率半径が、|r|>|r|であるような、rの凸非球面である、
    ことを特徴とする請求項2に記載のレーザシステム。
  9. (a)前記レンズコンポーネントが、前記光源からの光を遮るとコリメートビームを供給するように配置され、
    (b)前記反射器が前記コリメートビームを遮り、前記コリメートビームを反射して、前記レンズを通して前記非線形光学結晶に向けるように、また、前記光源が前記レンズの焦平面に配置されて、前記レンズコンポーネントの光軸からd'≦750μmの距離d'だけ中心が外されているときに、前記コリメートビームが前記光軸に対して角Θ'をなすように、配置され、角Θ'が0.05rad≦Θ'≦0.2radである、
    ことを特徴とする請求項2に記載のレーザシステム。
  10. (i)前記光源の平均放射角の方向が前記非線形光学結晶上の平均ビーム角に平行であるように、前記反射器が前記レンズコンポーネントの像焦平面に配置される、及び/または
    (ii)前記ダイオードレーザから放射されるビームの重心が前記レンズコンポーネントの光軸の方向に平行であるように、前記ダイオードレーザが前記ダイオードの劈開角を補償する角度でマウントされる、
    ことを特徴とする請求項2,8,または9に記載のレーザシステム。
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