JP2013254861A

JP2013254861A - 平面導波路型光増幅器

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Publication number: JP2013254861A
Application number: JP2012129914A
Authority: JP
Inventors: Yojiro Watanabe; 洋次郎渡辺; Takeshi Sakimura; 武司崎村; Takayuki Yanagisawa; 隆行柳澤; Yoshihito Hirano; 嘉仁平野; Takuya Takasaki; 拓哉高崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2013-12-19

Abstract

【課題】レーザ光と励起光のビームオーバーラップ効率を高めて、レーザ光の増幅利得を高めることができるようにする。
【解決手段】レーザ媒質１１の端面２１，２２に非ドープ媒質１１，１２が接合されており、端面２５，２６付近の側面２３，２４に対して、レーザ光５を透過させる反射防止膜３１，３２が施され、その反射防止膜３１，３２が施されていない側面２３，２４に対して、レーザ光６を反射させる全反射膜３３，３４が施されており、反射防止膜３１が施されている固体レーザモジュール１０の側面２３からレーザ光５が導入されると、レーザ光６が全反射膜３３，３４に反射されながらレーザ媒質１１中を伝搬されるように構成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、入射されたレーザ光を増幅する平面導波路型光増幅器に関するものである。

以下の特許文献１には、平面導波路を使用している光増幅器である平面導波路型光増幅器が開示されている。
この平面導波路型光増幅器では、レーザ媒質において、対向する一対の側面に全反射膜が施され、全反射膜の一部に反射防止膜が施されている。
この平面導波路型光増幅器では、反射防止膜からレーザ光が導入されると、レーザ光がレーザ媒質の側面間で反射されながら伝搬され、レーザ媒質によって増幅されたレーザ光が反射防止膜から出力される。

この平面導波路型光増幅器では、小型な構成で、レーザ媒質内のレーザ光の光路長を長くすることができるため、レーザ光の高出力化が可能である。
また、レーザ媒質が平面であるため、廃熱性に優れている。

国際公開第２０１１／０２７７３１号公報

従来の平面導波路型光増幅器は以上のように構成されているので、レーザ媒質の端面によるレーザ光のケラレを防ぐために、レーザ光の入出力の位置をレーザ媒質の端面より内側にすることで、レーザ光の光路とならない部分をレーザ媒質の端面付近に確保する必要がある。また、励起光はレーザ媒質の端面から入射されている。このため、レーザ媒質内のレーザ光の光路ではない部分で、高強度の励起光が吸収されてしまうため、レーザ光と励起光のビームオーバーラップ効率が低下して、レーザ光の増幅利得の低下を招いてしまう課題があった。

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、レーザ光と励起光のビームオーバーラップ効率を高めて、レーザ光の増幅利得を高めることができる平面導波路型光増幅器を得ることを目的とする。

この発明に係る平面導波路型光増幅器は、導入された励起光を吸収することで、導入されたレーザ光に対して利得を発生させる平板状のレーザ媒質と、レーザ媒質における一対の端面に接合され、レーザ媒質における一対の側面と同一平面内に一対の側面を有する一対の平板状の非ドープ媒質とから固体レーザモジュールが構成されており、その固体レーザモジュールの側面のうち、端面付近の側面に対して、レーザ光を透過させる反射防止膜が施され、その反射防止膜が施されていない側面に対して、レーザ光を反射させる全反射膜が施されており、その反射防止膜が施されている固体レーザモジュールの側面からレーザ光が導入されると、レーザ光が全反射膜に反射されながらレーザ媒質中を伝搬されるようにしたものである。

この発明によれば、レーザ媒質における一対の端面に一対の非ドープ媒質が接合されており、固体レーザモジュールの側面のうち、端面付近の側面に対して、レーザ光を透過させる反射防止膜が施され、その反射防止膜が施されていない側面に対して、レーザ光を反射させる全反射膜が施されており、その反射防止膜が施されている固体レーザモジュールの側面からレーザ光が導入されると、レーザ光が全反射膜に反射されながらレーザ媒質中を伝搬されるように構成したので、レーザ光と励起光のビームオーバーラップ効率を高めて、レーザ光の増幅利得を高めることができる効果がある。

この発明の実施の形態１による平面導波路型光増幅器を示す上面図である。図１の平面導波路型光増幅器の紙面の下側から見た側面図である。この発明の実施の形態２による平面導波路型光増幅器を示す側面図である。この発明の実施の形態３による平面導波路型光増幅器を示す側面図である。この発明の実施の形態４による平面導波路型光増幅器を示す側面図である。この発明の実施の形態５による平面導波路型光増幅器を示す側面図である。この発明の実施の形態６による平面導波路型光増幅器を示す上面図である。この発明の実施の形態７による平面導波路型光増幅器を示す上面図である。図８の平面導波路型光増幅器の紙面の下側から見た側面図である。この発明の実施の形態７による他の平面導波路型光増幅器を示す上面図である。この発明の実施の形態８による平面導波路型光増幅器を示す上面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による平面導波路型光増幅器を示す上面図である。また、図２は図１の平面導波路型光増幅器の紙面の下側から見た側面図である。
ただし、図１及び図２において、両側の励起光源である半導体レーザ１，３の間にある固体レーザモジュール１０については、図１では図２のＡ−Ａ線に沿った断面図、図２では図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図で示されている。
図１では、説明の便宜上、固体レーザモジュール１０に導入される前のレーザ光をレーザ光５、固体レーザモジュール１０に導入されたレーザ光をレーザ光６、固体レーザモジュール１０から出射されたレーザ光をレーザ光７で表している。

固体レーザモジュール１０はレーザ媒質１１及び非ドープ媒質１２，１３から構成されており、レーザ媒質１１は半導体レーザ１，３から出射された励起光２，４を吸収することで、導入されたレーザ光６に対して利得を発生させる平板状の媒質である。
レーザ媒質１１としては、一般的な固体レーザ材料を使用することができる。
例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：Ｇｌａｓｓ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＫＧＷ、Ｙｂ：ＫＹＷ、Ｅｒ：Ｇｌａｓｓ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＬＦ、Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｈｏ：ＹＬＦ、Ｔｍ、Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｔｍ、Ｈｏ：ＹＬＦ、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ、Ｐｒ：ＹＬＦ等を用いることができる。
これらの固体レーザ材料は、結晶であってもよいし、セラミックであってもよい。また、ガラスであってもよい。
また、上述せぬ母材に上述せぬ活性媒質が添加された固体レーザ材料であってもよい。

非ドープ媒質１２はレーザ媒質１１における図中左側の端面２１に接合され、レーザ媒質１１における一対の側面２３，２４と同一平面内に一対の側面を有する平板状の媒質である。
また、非ドープ媒質１３はレーザ媒質１１における図中右側の端面２２に接合され、レーザ媒質１１における一対の側面２３，２４と同一平面内に一対の側面を有する平板状の媒質である。
なお、非ドープ媒質１２，１３において、レーザ媒質１１の端面２１，２２と対向する端面２５，２６は、半導体レーザ１，３から出射された励起光２，４を導入する面である。

レーザ媒質１１及び非ドープ媒質１２，１３は平面導波路型であり、１軸方向に厚さの薄い平板の形状である。
ここでは、説明の便宜上、レーザ媒質１１と非ドープ媒質１２，１３の厚さ方向をｚ軸とし、図１に示すように、レーザ媒質１１と非ドープ媒質１２，１３の平面内の２軸をｘ軸、ｙ軸と称し、３軸が互いに直交している座標系を用いる。
レーザ媒質１１及び非ドープ媒質１２，１３は主面２７，２８に平行なｘｙ面内の形状が４角形である。
なお、レーザ媒質１１の端面２１，２２に対する非ドープ媒質１２，１３の接合は、例えば、光学材料を原料とした膜の蒸着によって行うことができる。また、光学材料をオプティカルコンタクトや拡散接合することによっても接合することができる。

固体レーザモジュール１０の側面２３，２４のうち、端面２５，２６付近の側面には、レーザ光５を透過させる反射防止膜３１，３２が施されている。
また、反射防止膜３１，３２が施されていない固体レーザモジュール１０の側面２３，２４には、レーザ光６を反射させる全反射膜３３，３４が施されている。
例えば、反射防止膜３１が施されている固体レーザモジュール１０の側面２３からレーザ光５が導入されると、レーザ光６が全反射膜３３，３４に反射されながらレーザ媒質１１中を伝搬され、反射防止膜３２が施されている固体レーザモジュール１０の側面２４からレーザ光７が出射される。

クラッド４１はレーザ媒質１１及び非ドープ媒質１２，１３と比べて小さな屈折率を有し、固体レーザモジュール１０における図中上側の主面２７（ｘｙ平面に平行な主面）に接合されている。
クラッド４２はレーザ媒質１１及び非ドープ媒質１２，１３と比べて小さな屈折率を有し、固体レーザモジュール１０における図中下側の主面２８（ｘｙ平面に平行な主面）に接合されている。
主面２７，２８に垂直な方向では、レーザ光６と励起光２，４がクラッド４１，４２の間の非ドープ媒質１２，１３及びレーザ媒質１１中を伝搬される。

なお、固体レーザモジュールの主面２７，２８に対するクラッド４１，４２の接合は、例えば、光学材料を原料とした膜の蒸着によって行うことができる。また、光学材料をオプティカルコンタクトや拡散接合することによっても接合することができる。
クラッド４１，４２の外側には、図示せぬ基板が接合されていてもよい。また、クラッド４１，４２又は基板の外側には、図示せぬヒートシンクが接合されていてもよい。
このようにヒートシンクを配置することで、レーザ媒質１１の温度上昇を抑えることができるので、高出力励起が可能になり、高出力なレーザ光が得られる。
また、レーザ媒質１１が準３準位、準４準位及び３準位である場合には、温度上昇によって利得が低下するため、高効率化のために温度上昇の低減が重要であるが、クラッド４１，４２に直接ヒートシンクを接合して熱抵抗の低減を図り、レーザ媒質１１の温度上昇を抑えることで、レーザ光６の増幅効率を高めることができる。

また、ヒートシンクは、ｘｙ平面において、ｙ方向にレーザ媒質１１から非ドープ媒質１２，１３の部分まで延ばすことができるため、温度上昇が大きいレーザ媒質１１の端面２１，２２をヒートシンクによって冷却することができる。このため、レーザ媒質１１の端面２１，２２の温度上昇を低減することができ、レーザ媒質１１の端面２１，２２の光学的歪みを低減することができる。
なお、基板及びヒートシンクは、レーザ媒質１１及び非ドープ媒質１２，１３のｘｙ平面の片側であってもよいし、対向する２面の両側に接合されていてもよい。
レーザ媒質１１、非ドープ媒質１２，１３、基板及びヒートシンクは、接合材（好ましくは、熱伝導率の良い接合材）で接合される。

図１及び図２では、半導体レーザ１，３が、非ドープ媒質１２，１３の端面２５，２６に近接して配置されているが、冷却用のヒートシンクが接合されていてもよい。
半導体レーザ１，３のｘ軸方向の大きさが、レーザ媒質１１及び非ドープ媒質１２，１３のｘ軸方向の大きさとほぼ等しく、ｘ軸方向に対して、ほぼ一様に励起光２，４を出射するものである。
ここで、励起光２，４を出射する半導体レーザ１，３は、活性層をｘ軸方向に複数配置しているマルチエミッタ半導体レーザであってもよい。
この場合、複数の活性層から複数のＬＤ（レーザダイオード）光が出射されるので、ｘ軸方向に複数並んだレーザ出力光（励起光）が得られる。また、半導体レーザ１，３の活性層がｘ方向に幅の広いブロードエリアＬＤであってもよい。

次に動作について説明する。
半導体レーザ１，３から出射された励起光２，４は、非ドープ媒質１２，１３の端面２５，２６から入射され、ｙ方向に伝搬される。
励起光２，４は、非レーザ媒質１２，１３とドープ媒質１１の境界面であるドープ媒質１１の端面２１，２２まで到達すると、その端面２１，２２からドープ媒質１１内に導入される。

ドープ媒質１１内に導入された励起光２，４は、ｙ方向に伝搬されながら、レーザ媒質１１に吸収される。
レーザ媒質１１で励起光２，４が吸収されることで、レーザ媒質１１の内部でレーザ光６に対する利得が発生する。
レーザ媒質１１の内部で発生した利得によって、レーザ光６は増幅作用を受けて、増幅後のレーザ光７が出力される。
このように、レーザ種光を準備し、レーザ光５をレーザ媒質１１内に導入して増幅を行わせることで光増幅器になる。

この実施の形態１では、反射防止膜３１が施されている固体レーザモジュール１０の側面２３からレーザ光５をレーザ媒質１１内に導入している。
レーザ光５は、反射防止膜３１の垂直線に対して、ｘｙ平面内でθ_in0だけ傾斜している角度で入射される。
ここで、レーザ媒質１１の屈折率をｎとすると、レーザ媒質１１内に導入されたレーザ光６の反射防止膜３１の垂直線に対するｘｙ平面内の傾斜角θ_in1は、下記の通りである。

ドープ媒質１１内に導入されたレーザ光６は、ドープ媒質１１の側面２３，２４に施されている全反射膜３３，３４に反射されながらレーザ媒質１１中を伝搬される。
即ち、レーザ光５は、上述したように、反射防止膜３１の垂直線に対して、ｘｙ平面内でθ_in0だけ傾斜している角度で入射されているので、ドープ媒質１１の側面２４に施されている全反射膜３４で反射されたレーザ光６は、レーザ光５の導入位置の反射防止膜３１には戻らずに、その反射防止膜３１に隣接する位置の全反射膜３３に当って、再度反射される。
このため、レーザ媒質１１内を伝搬されるレーザ光６は、図１に示すように、側面２３，２４に施されている全反射膜３３，３４に反射されながら伝搬される。

最終的には、ドープ媒質１１の側面２４に施されている反射防止膜３２から、レーザ光７として出力される。
図１の例では、レーザ光７が出力される反射防止膜３２が、レーザ光５を導入する反射防止膜３１が施されている側面２３と異なる側面２４に施されているものを示しているが、レーザ光５を導入する反射防止膜３１が施されている側面２３と同じ側面２３に施されていてもよい。

ここで、固体レーザモジュール１０を含む平面導波路型光増幅器を紙面の下側から見ると、図２に示すように、半導体レーザ１，３から出射された励起光２，４は、非ドープ媒質１２，１３の端面２５，２６から導入されて、ｙ方向に伝搬される。
このとき、励起光２，４は、広がりながら伝搬されるが、非ドープ媒質１２，１３よりも低屈折率のクラッド４１，４２で反射されるため、z方向で互いに対向するクラッド４１，４２に閉じ込められて、ｙ方向に伝搬されながらレーザ媒質１１に吸収される。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、レーザ媒質１１の端面２１，２２に非ドープ媒質１２，１３が接合されており、固体レーザモジュール１０の側面２３，２４のうち、端面２５，２６付近の側面２３，２４に対して、レーザ光５を透過させる反射防止膜３１，３２が施され、その反射防止膜３１，３２が施されていない側面２３，２４に対して、レーザ光６を反射させる全反射膜３３，３４が施されており、反射防止膜３１が施されている固体レーザモジュール１０の側面２３からレーザ光５が導入されると、レーザ光６が全反射膜３３，３４に反射されながらレーザ媒質１１中を伝搬されるように構成したので、レーザ光６と励起光２，４のビームオーバーラップ効率を高めて、レーザ光６の増幅利得を高めることができる効果を奏する。

即ち、従来は、非ドープ媒質１２，１３を設けていないため、レーザ媒質１１の側面からレーザ光を入射して、レーザ媒質１１の側面からレーザ光を出射する場合、レーザ媒質１１の端面によるレーザ光のケラレを防ぐために、レーザ媒質１１におけるレーザ光の入出力位置を、レーザ媒質１１の端面よりも、レーザ媒質の十分内側寄りに設ける必要がある。そのため、レーザ媒質１１において、レーザ光の光路ではないレーザ媒質１１の端面側の部分で、高強度の励起光を吸収することになり、レーザ光６と励起光のビームオーバーラップ効率が低下して、レーザ光の増幅効率の低下を招いてしまうことがある。また、レーザ媒質１１の端面側の部分において、高強度の励起光を吸収するため、レーザ媒質１１の温度上昇によって光学的歪みを招いてしまうことがある。

これに対して、この実施の形態１では、レーザ媒質１１の端面２１，２２に非ドープ媒質１２，１３が接合されており、レーザ媒質１１の端面２１，２２によるレーザ光５のレーザ媒質１１の入出力時のケラレを防ぐことができる。したがって、レーザ媒質１１の端面２１，２２によるケラレを考慮することなく、レーザ光５をレーザ媒質１１の端面付近から入射して、レーザ媒質１１の端面付近からレーザ光７を出射することができる。
このため、レーザ光６と励起光２，４のビームオーバーラップ効率を高めて、レーザ光６の増幅効率を高めることができる。また、レーザ媒質１１の端面２１，２２で発生する熱は、非ドープ媒質１２，１３に拡散されるため、レーザ媒質１１の端面２１，２２における光学的歪みを低減することができる。

この実施の形態１では、反射防止膜３１，３２が施されていない側面２３，２４に対して、レーザ光６を反射させる全反射膜３３，３４が施されているものを示したが、全反射膜３３，３４は、増幅対象の波長帯域に対して全反射特性を有し、他の波長帯域に対しては透過特性を有するものであってもよい。
このように構成することで、レーザ媒質１１が利得を持つ所望の波長を増幅させることができる。このため、他の波長での寄生増幅によるエネルギー抽出がなくなり、高効率な光増幅器が得られるようになる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、固体レーザモジュール１０の主面２７，２８にクラッド４１，４２が接合されているものを示したが、図３に示すように、固体レーザモジュールの主面２７，２８にクラッド４１，４２（第１のクラッド）が接合されるとともに、クラッド４１，４２の外側にクラッド４３，４４（第２のクラッド）が接合されていてもよい。
この場合、レーザ光６がクラッド４１とクラッド４２の間のドープ媒質１１及び非レーザ媒質１２，１３中を伝搬され、励起光２，４がクラッド４３とクラッド４４の間のクラッド４１，４２、ドープ媒質１１及び非レーザ媒質１２，１３中を伝搬される。
この場合も、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができるほか、クラッドがダブル構造になることで、励起光２，４を容易に固体レーザモジュール１０に導入することができる。

実施の形態３．
上記実施の形態１では、固体レーザモジュール１０の主面２７，２８にクラッド４１，４２が接合されているものを示したが、図４に示すように、固体レーザモジュールの主面２７にクラッド４１（第１のクラッド）が接合されるとともに、クラッド４１の外側及び固体レーザモジュールの主面２８にクラッド４３，４４（第２のクラッド）が接合されていてもよい。
この場合、レーザ光６がクラッド４１とクラッド４４の間のドープ媒質１１及び非レーザ媒質１２，１３中を伝搬され、励起光２，４がクラッド４３とクラッド４４の間のクラッド４１、ドープ媒質１１及び非レーザ媒質１２，１３中を伝搬される。
この場合も、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができるほか、クラッドがダブル構造になることで、励起光２，４を容易に固体レーザモジュール１０に導入することができる。

実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、固体レーザモジュール１０における非レーザ媒質１２，１３の端面２５，２６から励起光２，４が導入されるものを示したが、図５に示すように、固体レーザモジュール１０における非レーザ媒質１２，１３の端面２５，２６が、固体レーザモジュール１０の主面２７，２８に垂直な面に対して傾斜しており、傾斜している端面２５，２６から励起光２，４が固体レーザモジュール１０内に導入されるようにしてもよい。
この場合も、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができるほか、固体レーザモジュール１０の主面２７，２８に垂直な面に対して、端面２５，２６を傾斜させることで、寄生発振や寄生増幅が起こり難くすることができる。

実施の形態５．
上記実施の形態１〜３では、固体レーザモジュール１０における非レーザ媒質１２，１３の端面２５，２６から励起光２，４が導入されるものを示したが、図６に示すように、固体レーザモジュール１０における非レーザ媒質１２，１３の端面２５，２６が、固体レーザモジュール１０の主面２７，２８に垂直な面に対して傾斜しており、一番外側のクラッド４３から入射された励起光２，４が、傾斜している端面２５，２６に反射されて、固体レーザモジュール１０内に導入されるようにしてもよい。
この場合も、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができるほか、固体レーザモジュール１０の主面２７，２８に垂直な面に対して、端面２５，２６を傾斜させることで、寄生発振や寄生増幅が起こり難くすることができる。

実施の形態６．
図７はこの発明の実施の形態６による平面導波路型光増幅器を示す上面図である。側面から見た構成は基本的に図２と同じである。
この実施の形態６では、固体レーザモジュール１０におけるレーザ媒質１１の端面２１，２２が、反射防止膜３１，３２が施されている側面２３，２４の垂直線に対するｘｙ平面（主面２７，２８に平行な平面）内で傾斜している点で、上記実施の形態１〜５と相違している。

レーザ媒質１１の端面２２は、側面２３に施されている反射防止膜３１から導入された励起光６の進行方向と平行になる角度θ_in1で傾斜し（励起光６がｘｙ平面内で端面２２に沿って進行するように、端面２２がｘｙ平面内で傾斜している）、レーザ媒質１１の端面２１は、側面２４に施されている反射防止膜３２から出射される励起光６の進行方向と平行になる角度θ_in2で傾斜している（励起光６がｘｙ平面内で端面２１に沿って進行するように、端面２１がｘｙ平面内で傾斜している）。

この実施の形態６によれば、固体レーザモジュール１０におけるレーザ媒質１１の端面２１，２２が、反射防止膜３１，３２が施されている側面２３，２４の垂直線に対するｘｙ平面（主面２７，２８に平行な平面）内で傾斜しているため、固体レーザモジュール１０において、レーザ光６の光路ではないレーザ媒質１１による励起光２，４の吸収を低減することができる。
このため、励起光２，４とレーザ光６のビームオーバーラップ効率が高くなり、レーザ光６の増幅効率を高めることができる。また、励起光２，４を吸収するレーザ媒質１１の温度上昇を低減することができる。

実施の形態７．
図８はこの発明の実施の形態７による平面導波路型光増幅器を示す上面図である。また、図９は図８の平面導波路型光増幅器の紙面の下側から見た側面図である。
ただし、図８及び図９において、両側の励起光源である半導体レーザ１，３の間にある固体レーザモジュール１０については、図８では図９のＡ−Ａ線に沿った断面図、図９では図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図で示されている。
この実施の形態７の平面導波路型光増幅器は、図１及び図２の平面導波路型光増幅器と比べて、非ドープ媒質１２，１３のｙ方向（長手方向）の長さが拡張された構成になっている。

非ドープ媒質１２，１３のｙ方向の長さが拡張されている場合、半導体レーザ１，３から出射されて、非ドープ媒質１２，１３内に導入された励起光２，４がレーザ媒質１１の端面２１，２２に到達するまでの非ドープ媒質１２，１３内の光路長が長くなる。
励起光２，４は、ｚ方向に広がりを持ってｙ方向に伝搬するため、非ドープ媒質１２，１３内の光路長が長いほど、レーザ媒質１１の励起分布をより均一にすることができる。このため、励起光２，４を吸収するレーザ媒質１１内の熱分布をより均一にすることができ、温度変化によるレーザ媒質１１内の屈折率分布が原因となるレーザ光６の波面収差を低減することができる。

なお、この実施の形態７では、非ドープ媒質１２，１３のｙ方向の長さが十分に長いため、図１０に示すように、非ドープ媒質１２，１３の側面２３，２４におけるレーザ光６の光路とならない部分を荒らし面５１，５２，５３，５４とすることで、寄生発振や寄生増幅を起こり難くすることができる。

実施の形態８．
図１１はこの発明の実施の形態８による平面導波路型光増幅器を示す上面図である。側面から見た構成は基本的に図２と同じである。
この実施の形態８では、固体レーザモジュール１０における一対の側面２３，２４が平行ではなく、ｙ方向（長手方向）に沿った側面２４に対して、側面２３がｘｙ平面内で、テーパー角度θ１で傾斜している点で、上記実施の形態１〜７と相違している。
即ち、一方の側面２３がｙ方向に沿って延びる他方の側面２４との間隔が徐々に広がるように、所定のテーパー角度θ１で傾斜している。

図１１の構成では、側面間隔が広い側（図中、右側）の側面２４に施されている反射防止膜３１から導入されたレーザ光６が、全反射膜３３，３４に反射されながら側面間隔が狭い側（図中、左側）まで伝搬されたのち、側面間隔が狭い側で折り返させて、全反射膜３３，３４に反射されながら側面間隔が広い側まで伝搬され、最終的に、反射防止膜３１から出射される。
したがって、レーザ光６は、レーザ媒質１１内を側面２３，２４間で反射されながら一往復伝搬されるが、側面２３，２４間の傾斜角度がθ１であることから、往路では、側面２３や側面２４でレーザ光６を反射する間隔が反射を繰り返す度に短くなる。
このため、励起光２，４とレーザ光６のビームオーバーラップ効率が高くなる。また、レーザ光６の折り返し点付近では、近接した箇所をレーザ光６が何度も通過するため、ビームオーバーラップ効率がより高くなる。この結果、レーザ光６の抽出効率が高くなり、レーザ光６の増幅効率を高めることができる。

この構成によれば、レーザ媒質１１内でのレーザ光６の光路長を最も長くすることができるので、寄生発振や寄生増幅が起こり難くすることができる。
また、側面２３，２４を角度θ１で傾斜させているため、対向する２面間で周回する光路がない。このため、寄生発振や寄生増幅光の最も長いレーザ媒質１１内の光路は、側面２４の反射防止膜３１付近からレーザ光６と同一の光路となる。一般には、レーザ光６の光路よりも寄生発振や寄生増幅光の光路長が長いために、励起出力の増大に伴って大きな利得が生じた場合に、寄生発振や寄生増幅によるエネルギーの抽出が大きくなり、レーザ光６の増幅利得の低下を招いてしまう。
しかし、図１１の構成では、寄生発振や寄生増幅の最も長い光路がレーザ光６の光路と略同一になることから、励起出力の増大に伴って利得が大きくなった場合でも、レーザ光６の増幅も同様に大きくなることから、レーザ光６の増幅率を超えることがない。このため、高出力励起時でもレーザ光６の増幅効率を高めることができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１，３半導体レーザ、２，４励起光、５，６，７レーザ光、１０固体レーザモジュール、１１レーザ媒質、１２，１３非ドープ媒質、２１，２２レーザ媒質の端面、２５，２６非ドープ媒質の端面、２７，２８固体レーザモジュールの主面、３１，３２反射防止膜、３３，３４全反射膜、４１，４２クラッド（第１のクラッド）、４３，４４クラッド（第２のクラッド）、５１，５２，５３，５４荒らし面。

Claims

導入された励起光を吸収することで、導入されたレーザ光に対して利得を発生させる平板状のレーザ媒質と、
上記レーザ媒質における一対の端面に接合され、上記レーザ媒質における一対の側面と同一平面内に一対の側面を有する一対の平板状の非ドープ媒質とから固体レーザモジュールが構成されており、
上記固体レーザモジュールの側面のうち、端面付近の側面に対して、上記レーザ光を透過させる反射防止膜が施され、上記反射防止膜が施されていない側面に対して、上記レーザ光を反射させる全反射膜が施されており、
上記反射防止膜が施されている上記固体レーザモジュールの側面からレーザ光が導入されると、上記レーザ光が上記全反射膜に反射されながら上記レーザ媒質中を伝搬されることを特徴とする平面導波路型光増幅器。
固体レーザモジュールにおける一対の主面に接合された一対のクラッドを備え、
上記主面に垂直な方向では、レーザ光と励起光が上記一対のクラッドの間の非ドープ媒質及びレーザ媒質中を伝搬されることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型光増幅器。
固体レーザモジュールにおける一対の主面に接合された一対の第１のクラッドと、
上記一対の第１のクラッドの外側に接合された一対の第２のクラッドとを備え、
レーザ光が上記一対の第１のクラッドの間の非ドープ媒質及びレーザ媒質中を伝搬され、励起光が上記一対の第２のクラッドの間の上記第１のクラッド、上記非ドープ媒質及び上記レーザ媒質中を伝搬されることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型光増幅器。
固体レーザモジュールにおける一対の主面のうち、一方の主面に配置された第１のクラッドと、
上記固体レーザモジュールにおける一対の主面のうち、他方の主面及び上記第１のクラッドの外側に接合された一対の第２のクラッドとを備え、
レーザ光が上記第１のクラッドと上記第２クラッドの間の上記非ドープ媒質及び上記レーザ媒質中を伝搬され、励起光が上記一対の第２のクラッドの間の上記第１のクラッド、上記非ドープ媒質及び上記レーザ媒質中を伝搬されることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型光増幅器。
固体レーザモジュールの端面が、上記固体レーザモジュールの主面に垂直な面に対して傾斜しており、傾斜している上記端面から励起光が上記固体レーザモジュール内に導入され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項記載の平面導波路型光増幅器。
固体レーザモジュールの端面が、上記固体レーザモジュールの主面に垂直な面に対して傾斜しており、クラッドの外側から入射された励起光が、傾斜している上記端面に反射されて、上記固体レーザモジュール内に導入されることを特徴とする請求項２から請求項４のうちのいずれか１項記載の平面導波路型光増幅器。
レーザ媒質における一対の端面が、反射防止膜が施されている側面の垂直線に対する主面に平行な平面内で傾斜しており、一方の端面が、上記反射防止膜が施されている側面から導入された励起光の進行方向と平行になる角度で傾斜し、他方の端面が、上記反射防止膜が施されている側面から出射される励起光の進行方向と平行になる角度で傾斜している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項記載の平面導波路型光増幅器。
非ドープ媒質の長手方向の長さが拡張されていることを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の平面導波路型光増幅器。
非ドープ媒質における一対の側面のうち、レーザ光の光路にならない側面が荒らし面になっていることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の平面導波路型光増幅器。
固体レーザモジュールにおける一対の側面のうち、一方の側面が長手方向に対して所定のテーパー角度で傾斜しており、
側面間隔が広い側の側面に施されている反射防止膜から導入されたレーザ光が、全反射膜に反射されながら側面間隔が狭い側まで伝搬されたのち、側面間隔が狭い側で折り返させて、上記全反射膜に反射されながら側面間隔が広い側まで伝搬されることを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項記載の平面導波路型光増幅器。
固体レーザモジュールにおける少なくとも一方の主面にヒートシンクが配置されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載の平面導波路型光増幅器。