JP2013125898A - モード制御平面導波路型レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の非線形材料3は、レーザ媒質2の導波路構造と同じ方向に導波路構造を有し、光軸および厚さ方向に垂直な方向に単一または周期的なレンズ効果を有する。第1の非線形材料3の一面にはクラッド5が接合され、さらに、クラッド5を介してヒートシンク6が接合されている。第1の非線形材料3の光軸上には、第1の非線形材料3に近接して、レーザ媒質2の導波路構造と同じ方向に導波路構造を有する第2の非線形材料4が配置されている。
【選択図】図1
Description
図1に本発明の実施の形態1に係わるモード制御平面導波路型レーザ装置の構成図を示し、図2に、図1のa−a’線の断面図を示す。実施の形態1のモード制御平面導波路型レーザ装置は、半導体レーザ1と、平板状をなし、レーザ発振方向を表す光軸10に対し垂直な断面の厚さ方向に導波路構造を有するレーザ媒質2と、レーザ媒質2の導波路構造と同じ方向に導波路構造を有し、光軸10と厚さ方向に垂直な方向に周期的なレンズ効果を有する第1の非線形材料3と、第1の非線形材料3の下面に接合されたクラッド5と、第1の非線形材料3の下面に接合されたクラッド5の下面に接合剤8によって接合されたヒートシンク6と、レーザ媒質2の導波路構造と同じ方向に導波路構造を有する第2の非線形材料4とを備えている。
接合剤8は、第1の非線形材料3で発生した熱を、クラッド5を介してヒートシンク6に排熱する。この接合剤8は、金属はんだや光学接着剤、熱伝導接着剤等により実現可能である。クラッド5の第1の非線形材料3が接合されている面に対向した面は、接合剤8との接合の強度を上げるため、メタライズ(金属膜を付着)を行っても良い。また、ヒートシンク6を光学材料で構成した場合には、クラッド5とヒートシンク6を、例えば、オプティカルコンタクト、または、拡散接合などによって直接接合しても良い。
このような第1の非線形材料3、クラッド5〜接合剤8の構成によって、第1の非線形材料3中に熱レンズ9が生成される。
このように構成すれば、熱レンズ効果の強さ、分布を、さらに微調整することが可能である。また、熱絶縁材を埋めることにより、ヒートシンク6の剛性を高めることもできる。
クラッド5および第1の非線形材料3は、図3(a)に示したクラッド5および第1の非線形材料3と同様の構成を有しており、特に明記しない限り、図3(a)で示したクラッド5および第1の非線形材料3と同様の機能を有する。
通常、ヒートシンク6aと接合剤8aは、異なる熱伝導度を有する。接合剤8aがヒートシンク6aに比べて小さな熱伝導度を有する場合、図3(b)において、接合剤8aの厚さが薄い部分、すなわち、ヒートシンク6aの凸部は、排熱の効率が高く温度が低下し、接合剤8aの厚さが厚い部分、すなわち、ヒートシンク6aの凹部は、排熱の効率が低く温度が高くなる。
このように構成すれば、図1に示したモード制御導波路型レーザ装置に比べて、部品点数を低減させることができるので、製造コストを低減することができる。また、光学部品が少ないので、調整が少なく、信頼性の高いモード制御導波路型レーザ装置を構成することができる。
実施の形態1では第1の非線形材料3にレンズ効果を持たせる例について説明したが、第2の非線形材料4にレンズ効果を持たせても、同様に基本波レーザ光11および第二高調波レーザ光12の共振器モードを安定させることができる。以下、このような例を実施の形態2として説明する。
実施の形態2に係わる平面導波路型レーザ装置は、半導体レーザ1と、平板状をなし、レーザ発振方向を表す光軸10に対し垂直な断面の厚さ方向に導波路構造を有するレーザ媒質2と、レーザ媒質2の導波路構造と同じ方向に導波路構造を有する第1の非線形材料3と、レーザ媒質2の導波路構造と同じ方向に導波路構造を有し、光軸10と厚さ方向に垂直な方向に周期的なレンズ効果を有する第2の非線形材料4と、第2の非線形材料4の下面に接合されたクラッド5と、第2の非線形材料4の下面に接合されたクラッド5の下面に接合剤8によって接合されたヒートシンク6とを備えている。櫛歯7を持つヒートシンク6が、第1の非線形材料3ではなく、第2の非線形材料4に接合されている以外は、実施の形態1と同様な構成である。
また、実施の形態1における図8で説明したように、実施の形態2においても、レーザ媒質2として半導体レーザ1を用いても良い。
実施の形態1、2では非線形材料を2個用いた第三高調波発生について述べたが、第二高調波発生においても、本発明を適用できる。図12に本実施の形態3に係るモード制御平面導波路型レーザ装置の構成図を示す。図12のa−a’線の断面は図2に示す断面図と同じである。
また、実施の形態1における図8で説明したように、実施の形態3においても、レーザ媒質2として半導体レーザ1を用いても良い。
Claims (13)
- 平板状をなし、光軸に対して垂直な面の厚さ方向に導波路構造を有するレーザ媒質と、
前記レーザ媒質の光軸上に、当該レーザ媒質に近接して配置され、前記レーザ媒質の導波路構造と同じ方向に導波路構造を有し、前記光軸および前記厚さ方向に垂直な方向に単一または周期的なレンズ効果を有する第1の非線形材料と、
前記第1の非線形材料の一面に接合されたクラッドと、
前記第1の非線形材料の一面側に前記クラッドを介して接合されたヒートシンクと、
前記第1の非線形材料の光軸上に、当該第1の非線形材料に近接して配置され、前記レーザ媒質の導波路構造と同じ方向に導波路構造を有する第2の非線形材料とを備え、
レーザ発振は、前記レーザ媒質の導波路モードで発振するレーザ発振と、前記第1の非線形材料の単一または周期的なレンズ効果で形成される共振器モードで発振するレーザ発振とを有し、
前記第1の非線形材料および第2の非線形材料に入射した基本波レーザ光が異なる波長のレーザ光に変換されて出力されることを特徴とするモード制御平面導波路型レーザ装置。 - 平板状をなし、光軸に対して垂直な面の厚さ方向に導波路構造を有するレーザ媒質と、
前記レーザ媒質の光軸上に、当該レーザ媒質に近接して配置され、前記レーザ媒質の導波路構造と同じ方向に導波路構造を有する第1の非線形材料と、
前記第1の非線形材料の光軸上に、当該第1の非線形材料に近接して配置され、前記レーザ媒質の導波路構造と同じ方向に導波路構造を有し、前記光軸および前記厚さ方向に垂直な方向に単一または周期的なレンズ効果を有する第2の非線形材料と、
前記第2の非線形材料の一面に接合されたクラッドと、
前記第2の非線形材料の一面側に前記クラッドを介して接合されたヒートシンクとを備え、
レーザ発振は、前記レーザ媒質の導波路モードで発振するレーザ発振と、前記第2の非線形材料の単一または周期的なレンズ効果で形成される共振器モードで発振するレーザ発振とを有し、
前記第1の非線形材料および第2の非線形材料に入射した基本波レーザ光が異なる波長のレーザ光に変換されて出力されることを特徴とするモード制御平面導波路型レーザ装置。 - 平板状をなし、光軸に対して垂直な面の厚さ方向に導波路構造を有するレーザ媒質と、
前記レーザ媒質の光軸上に、当該レーザ媒質に近接して配置され、前記レーザ媒質の導波路構造と同じ方向に導波路構造を有し、前記光軸および前記厚さ方向に垂直な方向に単一または周期的なレンズ効果を有する非線形材料と、
前記非線形材料の一面に接合されたクラッドと、
前記非線形材料の一面側に前記クラッドを介して接合されたヒートシンクとを備え、
レーザ発振は、前記レーザ媒質の導波路モードで発振するレーザ発振と、前記非線形材料の単一または周期的なレンズ効果で形成される共振器モードで発振するレーザ発振とを有し、
前記非線形材料に入射した基本波レーザ光が異なる波長のレーザ光に変換されて出力されることを特徴とするモード制御平面導波路型レーザ装置。 - レーザ媒質は半導体レーザであ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項記載のモード制御平面導波路型レーザ装置。
- レーザ媒質は、当該レーザ媒質に近接して配置された半導体レーザにより励起されて利得を発生する固体レーザ媒質であ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項記載のモード制御平面導波路型レーザ装置。
- レンズ効果を有する非線形材料は、当該非線形材料内の屈折率分布により単一または周期的なレンズ効果を生成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項記載のモード制御平面導波路型レーザ装置。
- クラッドに対するヒートシンクの接合面は、光軸に垂直な断面内で櫛構造を有し、非線形材料内の屈折率分布は、前記櫛構造の櫛歯の先端を前記クラッドに接合して発生する周期的な温度分布で生成することを特徴とする請求項6記載のモード制御平面導波路型レーザ装置。
- 櫛構造の櫛歯の間は、ヒートシンクよりも熱伝導度の小さな熱絶縁材料により埋められており、非線形材料内の屈折率分布は、前記櫛歯の先端と前記熱絶縁材料の熱伝導度の差で発生する周期的な温度分布で生成することを特徴とする請求項7記載のモード制御平面導波路型レーザ装置。
- ヒートシンクの接合面は光軸に垂直な断面内で周期的な凸凹構造を有し、前記ヒートシンクよりも小さな熱伝導率を有する接合剤でクラッドに接合され、非線形材料内の屈折率分布は、前記接合剤の厚さの差で発生する周期的な温度分布で生成することを特徴とする請求項6記載のモード制御平面導波路型レーザ装置。
- 非線形材料は、当該非線形材料のヒートシンクが接合されている面に対向する面に接合されたクラッドを有し、当該クラッドは、所望の熱レンズ効果が得られるように吸収損失が調節されていることを特徴とする請求項7から請求項9のうちのいずれか1項記載のモード制御平面導波路型レーザ装置。
- 非線形材料は、当該非線形材料のヒートシンクが接合されている面に対向する面に接合されたクラッドと、当該クラッドの上面に接合された吸収層とを有し、前記クラッドの厚さが、レーザ光のクラッドへの染み出し距離よりも短いことを特徴とする請求項7から請求項9のうちのいずれか1項記載のモード制御平面導波路型レーザ装置。
- 吸収層は、クロム、チタンのいずれかであることを特徴とする請求項11記載の平面導波路型レーザ装置。
- 非線形材料は、当該非線形材料のヒートシンクが接合されている面に対向する面に接合されたクラッドと、当該クラッドの上面に接合された発熱体を有することを特徴とする請求項7から請求項9のうちのいずれか1項記載のモード制御平面導波路型レーザ装置。
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