JP2820367B2 - 疑似モノリシックな飽和可能な光素子 - Google Patents
疑似モノリシックな飽和可能な光素子Info
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/35—Non-linear optics
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/113—Q-switching using intracavity saturable absorbers
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- H01S3/1106—Mode locking
- H01S3/1112—Passive mode locking
- H01S3/1115—Passive mode locking using intracavity saturable absorbers
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固定状態の光素子特に、
単一の固体状態光素子の飽和可能な吸収、偏光、再帰反
射を提供する疑似モノリシックな光素子に関する。
単一の固体状態光素子の飽和可能な吸収、偏光、再帰反
射を提供する疑似モノリシックな光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明により行われる各個々の機能（飽
和可能な吸収、偏光、再帰反射）は通常技術で良く知ら
れている。飽和可能な吸収体は技術で知られている。偏
光選択用のブル−スタ−角方向も良く知られている。誘
電性の高反射被覆は通常の技術を使用して困難なく基体
に付着されることができる。前述の各機能を行う個々の
装置が存在するが機能的に異なった３つの素子の整列に
関する欠点と困難は自明であると考えられている。
和可能な吸収、偏光、再帰反射）は通常技術で良く知ら
れている。飽和可能な吸収体は技術で知られている。偏
光選択用のブル−スタ−角方向も良く知られている。誘
電性の高反射被覆は通常の技術を使用して困難なく基体
に付着されることができる。前述の各機能を行う個々の
装置が存在するが機能的に異なった３つの素子の整列に
関する欠点と困難は自明であると考えられている。
【０００３】例えば、米国特許第4,084,883 号明細書は
レーザ素子用の反射性偏光層を開示している。米国特許
第4,104,598 号明細書は反射装置とワイヤ格子偏光装置
との結合を有するレーザを開示している。米国特許第4,
875,220 号明細書は２つの一体化されたレ−ザミラ−を
開示し、この一体化されたミラ−は偏光表面を有してい
る。米国特許第5,097,481 号明細書は米国特許第4,875,
220 号明細書に類似した技術を開示している。米国特許
第5,101,415 号明細書は第１、第２の波長モ−ドで動作
する反射性表面を有するレ−ザミラ−を開示している。
レーザ素子用の反射性偏光層を開示している。米国特許
第4,104,598 号明細書は反射装置とワイヤ格子偏光装置
との結合を有するレーザを開示している。米国特許第4,
875,220 号明細書は２つの一体化されたレ−ザミラ−を
開示し、この一体化されたミラ−は偏光表面を有してい
る。米国特許第5,097,481 号明細書は米国特許第4,875,
220 号明細書に類似した技術を開示している。米国特許
第5,101,415 号明細書は第１、第２の波長モ−ドで動作
する反射性表面を有するレ−ザミラ−を開示している。
【０００４】前述の特許明細書に加えて、固体状態の飽
和可能な吸収体に関する従来の研究は以下の文献に記載
されている。文献（“Formation,optical properties ,
andlaser operation of Ｆ2 - centers in Ｌｉ
Ｆ”、J. Appl. Phys 61,1297 ，（1987年））には構造
状態と、光特性と、ＬｉＦ結晶中のＦ2 - 色中心のレ−
ザ動作の調査が開示されている。別の文献（“Phototro
pic centers in chromium-doped garnets ”、Opt Spec
trosc （ソビエト連邦）、63、695 （1987年））には受
動的Ｑスイッチとしてのクロムド−プしたガ−ネットの
使用が説明されている。文献（“Room temperature Q-s
witching of Nd:YAG by Ｆ2 - color centers in Li
F”、CLEO、サンフランシスコ、カリフォルニア州、Ｗ
Ｍ５（1986年））には高強度レベルの飽和状態での飽和
動作のために固体状態レ−ザ設計用の重要なＦ2 - 色中
心材料のＱスイッチ特性の研究を説明している。文献
（“Room Temperature Laser Action and Q-Swiching o
f Ｆ- Aggregate Color Centers inＬｉＦ”、固体の励
起状態の動的処理における第５回国際会議、Lyon、フラ
ンス、1985年７月１〜４日）には30ナノ秒のＮｄ：ＹＡ
Ｇパルスで生成されるガンマ線照射ＬｉＦのＦ2 - 中心
による受動的スイッチングか指示されている。文献
（“Photochromic properties of a gadolinium-scandi
um-gallium garnet crystal ”、Preprint＃238 、ソビ
エト連邦、Academy of Science, Institute of General
Physics、モスクワ（1985年））にはＧＳＧＧ：Ｃｒ，
Ｎｄ結晶の光色性特性が記載されている。
和可能な吸収体に関する従来の研究は以下の文献に記載
されている。文献（“Formation,optical properties ,
andlaser operation of Ｆ2 - centers in Ｌｉ
Ｆ”、J. Appl. Phys 61,1297 ，（1987年））には構造
状態と、光特性と、ＬｉＦ結晶中のＦ2 - 色中心のレ−
ザ動作の調査が開示されている。別の文献（“Phototro
pic centers in chromium-doped garnets ”、Opt Spec
trosc （ソビエト連邦）、63、695 （1987年））には受
動的Ｑスイッチとしてのクロムド−プしたガ−ネットの
使用が説明されている。文献（“Room temperature Q-s
witching of Nd:YAG by Ｆ2 - color centers in Li
F”、CLEO、サンフランシスコ、カリフォルニア州、Ｗ
Ｍ５（1986年））には高強度レベルの飽和状態での飽和
動作のために固体状態レ−ザ設計用の重要なＦ2 - 色中
心材料のＱスイッチ特性の研究を説明している。文献
（“Room Temperature Laser Action and Q-Swiching o
f Ｆ- Aggregate Color Centers inＬｉＦ”、固体の励
起状態の動的処理における第５回国際会議、Lyon、フラ
ンス、1985年７月１〜４日）には30ナノ秒のＮｄ：ＹＡ
Ｇパルスで生成されるガンマ線照射ＬｉＦのＦ2 - 中心
による受動的スイッチングか指示されている。文献
（“Photochromic properties of a gadolinium-scandi
um-gallium garnet crystal ”、Preprint＃238 、ソビ
エト連邦、Academy of Science, Institute of General
Physics、モスクワ（1985年））にはＧＳＧＧ：Ｃｒ，
Ｎｄ結晶の光色性特性が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来技術は１つの素子への３つの機能（飽和可能な吸
収、偏光、再帰反射）の結合を開示しておらず、このよ
うな従来技術の装置は存在していない。それ故本発明の
目的は単一の固体状態の光素子で飽和可能な吸収、偏光
再帰反射を行う疑似モノリシックな飽和可能な光素子を
与えることである。
従来技術は１つの素子への３つの機能（飽和可能な吸
収、偏光、再帰反射）の結合を開示しておらず、このよ
うな従来技術の装置は存在していない。それ故本発明の
目的は単一の固体状態の光素子で飽和可能な吸収、偏光
再帰反射を行う疑似モノリシックな飽和可能な光素子を
与えることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述および他の目的を満
たすために本発明はレ−ザビ−ムが伝播する光軸を有す
るレ−ザ共振器で使用するための光素子を提供する。光
素子は一体化されたパッケ−ジ中において飽和可能な吸
収、偏光、レ−ザビ−ムの再帰反射を行う。光素子は予
め定められた先端角度で配置されている前部表面および
後部表面を有するド−プされていない基体を有する。基
体はレ−ザ共振器により与えられるレ−ザビ−ムに対し
て比較的透明である。誘電性被覆はド−プされていない
基体の後部表面に付着され、少なくとも１つの飽和可能
な吸収体プレ−ト部材が基体の正面に配置されている。
飽和可能な吸収体プレ−ト部材はレ−ザ共振器の光軸に
関してブル−スタ−角に配置される。レ−ザビ−ムの飽
和可能な吸収は飽和可能な吸収体プレ−ト部材を使用し
て光素子により与えられ、レ−ザビ−ムの偏光はレ−ザ
共振器の光軸に関してブル−スタ−角で光素子の前面を
方向づけることにより与えられ、レ−ザビ−ムの再帰反
射は誘電性被覆により与えられる。
たすために本発明はレ−ザビ−ムが伝播する光軸を有す
るレ−ザ共振器で使用するための光素子を提供する。光
素子は一体化されたパッケ−ジ中において飽和可能な吸
収、偏光、レ−ザビ−ムの再帰反射を行う。光素子は予
め定められた先端角度で配置されている前部表面および
後部表面を有するド−プされていない基体を有する。基
体はレ−ザ共振器により与えられるレ−ザビ−ムに対し
て比較的透明である。誘電性被覆はド−プされていない
基体の後部表面に付着され、少なくとも１つの飽和可能
な吸収体プレ−ト部材が基体の正面に配置されている。
飽和可能な吸収体プレ−ト部材はレ−ザ共振器の光軸に
関してブル−スタ−角に配置される。レ−ザビ−ムの飽
和可能な吸収は飽和可能な吸収体プレ−ト部材を使用し
て光素子により与えられ、レ−ザビ−ムの偏光はレ−ザ
共振器の光軸に関してブル−スタ−角で光素子の前面を
方向づけることにより与えられ、レ−ザビ−ムの再帰反
射は誘電性被覆により与えられる。
【０００７】従って本発明は飽和可能な吸収、偏光、再
帰反射を含む３つの分離した光機能を単一の固体状態光
素子に一体化する。プレ−ト部材により与えられる飽和
可能な吸収体はフッ化リチウム中のＦ2 - 色中心または
幾つかの適切なホスト光材料のうちの１つのＣｒ4+のド
−プ剤イオンである。適切な単結晶ホスト材料は例えば
イットリウムアルミニウムガ−ネット（ＹＡＧ）、イッ
トリウムスカンジウムアルミニウムガ−ネット（ＹＳＡ
Ｇ）、イットリウムスカンジウムガリウムガ−ネット
（ＹＳＧＧ）、ガドリニウムスカンジウムアルミニウム
ガ−ネット（ＧＳＡＧ）、ガドリニウムスカンジウムガ
リウムガ−ネット（ＧＳＧＧ）、ガドリニウムガリウム
ガ−ネット（ＧＧＧ）、ガドリニウムインジウムガリウ
ムガ−ネット（ＧＩＧＧ）、イットリウムオルトケイ酸
塩（ＹＯＳ）、Ｍｇ2 ＳｉＯ4 （ホルステライト）また
は前述の物質の適切な単結晶の組合わせを含む。ホスト
光材料はガラス又は非結晶材料であってもよい。レ−ザ
ビ−ムの適切な線形偏光は光素子の入力面をブル−スタ
−角に合わせることにより達成される。光素子の後面上
に付着された誘電性被覆（ミラ−）は100 ％の反射性を
提供する。
帰反射を含む３つの分離した光機能を単一の固体状態光
素子に一体化する。プレ−ト部材により与えられる飽和
可能な吸収体はフッ化リチウム中のＦ2 - 色中心または
幾つかの適切なホスト光材料のうちの１つのＣｒ4+のド
−プ剤イオンである。適切な単結晶ホスト材料は例えば
イットリウムアルミニウムガ−ネット（ＹＡＧ）、イッ
トリウムスカンジウムアルミニウムガ−ネット（ＹＳＡ
Ｇ）、イットリウムスカンジウムガリウムガ−ネット
（ＹＳＧＧ）、ガドリニウムスカンジウムアルミニウム
ガ−ネット（ＧＳＡＧ）、ガドリニウムスカンジウムガ
リウムガ−ネット（ＧＳＧＧ）、ガドリニウムガリウム
ガ−ネット（ＧＧＧ）、ガドリニウムインジウムガリウ
ムガ−ネット（ＧＩＧＧ）、イットリウムオルトケイ酸
塩（ＹＯＳ）、Ｍｇ2 ＳｉＯ4 （ホルステライト）また
は前述の物質の適切な単結晶の組合わせを含む。ホスト
光材料はガラス又は非結晶材料であってもよい。レ−ザ
ビ−ムの適切な線形偏光は光素子の入力面をブル−スタ
−角に合わせることにより達成される。光素子の後面上
に付着された誘電性被覆（ミラ−）は100 ％の反射性を
提供する。
【０００８】従って光素子はレ−ザ共振器での使用上、
製造が簡単で多重機能素子の整列が容易なモノリシック
体を構成する。本発明は受動的Ｑスイッチングに加え
て、線形偏光を弁別し、100 ％反射性ミラ−または反射
装置としての役目をする。ミラ−が光素子の一体化部分
であるので、一体化された偏光器の簡単な整列される重
要な効果が得られる。垂直入射100 ％反射性ミラ−で典
型的に行われるように再帰反射の光素子を整列すること
によりブル−スタ−角度条件は自動的に満たされ、最適
の偏光弁別が達成される。典型的なブル−スタ−角素子
では入射角度は個々に最適にされなければならない。本
発明では最適な段階は必要とされない。
製造が簡単で多重機能素子の整列が容易なモノリシック
体を構成する。本発明は受動的Ｑスイッチングに加え
て、線形偏光を弁別し、100 ％反射性ミラ−または反射
装置としての役目をする。ミラ−が光素子の一体化部分
であるので、一体化された偏光器の簡単な整列される重
要な効果が得られる。垂直入射100 ％反射性ミラ−で典
型的に行われるように再帰反射の光素子を整列すること
によりブル−スタ−角度条件は自動的に満たされ、最適
の偏光弁別が達成される。典型的なブル−スタ−角素子
では入射角度は個々に最適にされなければならない。本
発明では最適な段階は必要とされない。
【０００９】本発明は、品質を改良し、使用されるレ−
ザ装置をより効率的でコンパクトにする光素子を提供す
る。さらに、本発明は整列が容易で、レ−ザ装置中の光
素子数を減少させることができる。素子数の減少は改良
されたシステムに信頼性を与える。
ザ装置をより効率的でコンパクトにする光素子を提供す
る。さらに、本発明は整列が容易で、レ−ザ装置中の光
素子数を減少させることができる。素子数の減少は改良
されたシステムに信頼性を与える。
【００１０】３つの機能（飽和可能な吸収、偏光、再帰
反射）を単一の光素子に結合することは通常のレ−ザ装
置で３つの異なった素子を機能的に整列することに関す
る欠点と困難を克服する。本発明の利点は通常の装置と
比較して明白であり、特に本発明の単一の一体化装置の
比較的簡単な整列は通常の装置で使用される技術よりも
非常に優れている。
反射）を単一の光素子に結合することは通常のレ−ザ装
置で３つの異なった素子を機能的に整列することに関す
る欠点と困難を克服する。本発明の利点は通常の装置と
比較して明白であり、特に本発明の単一の一体化装置の
比較的簡単な整列は通常の装置で使用される技術よりも
非常に優れている。
【００１１】
【実施例】本発明の種々の特徴および利点は添付図面を
伴った後述の詳細な説明を参照して容易に理解されるで
あろう。レ−ザ構造はレ−ザ共振器空洞を限定する１対
のミラ−の間に位置されたレ−ザ媒体を具備する。１つ
のミラ−は全てのレ−ザ光を実質的に反射し、“高反射
器”と呼ばれ、第２のミラ−はレ−ザ光を部分的に透過
し部分的に反射し、前述した米国特許第5,101,415 号明
細書で説明されているように“出力結合装置”と呼ばれ
る。本発明によると高反射器ミラ−は詳細に後述するよ
うに本発明の多重機能の光素子により置換され改良され
る。
伴った後述の詳細な説明を参照して容易に理解されるで
あろう。レ−ザ構造はレ−ザ共振器空洞を限定する１対
のミラ−の間に位置されたレ−ザ媒体を具備する。１つ
のミラ−は全てのレ−ザ光を実質的に反射し、“高反射
器”と呼ばれ、第２のミラ−はレ−ザ光を部分的に透過
し部分的に反射し、前述した米国特許第5,101,415 号明
細書で説明されているように“出力結合装置”と呼ばれ
る。本発明によると高反射器ミラ−は詳細に後述するよ
うに本発明の多重機能の光素子により置換され改良され
る。
【００１２】図１を参照すると、本発明の原理による疑
似モノリシック光素子10が示されている。疑似モノシリ
ック光素子10は任意の数の飽和可能な吸収体プレ−ト部
材11を具備して示されている。用語“疑似モノリシッ
ク”は本発明の光素子10が単一の部片、すなわち真のモ
ノシリックではないので使用される。疑似モノリシック
光素子10はレ−ザ共振器12の端部に位置されて示されて
おり、伝播するレ−ザビ−ム13ａを有するレ−ザ共振器
12の光軸13も示されている。
似モノリシック光素子10が示されている。疑似モノシリ
ック光素子10は任意の数の飽和可能な吸収体プレ−ト部
材11を具備して示されている。用語“疑似モノリシッ
ク”は本発明の光素子10が単一の部片、すなわち真のモ
ノシリックではないので使用される。疑似モノリシック
光素子10はレ−ザ共振器12の端部に位置されて示されて
おり、伝播するレ−ザビ−ム13ａを有するレ−ザ共振器
12の光軸13も示されている。
【００１３】疑似モノリシック光素子10は後述する飽和
可能な吸収体プレ−ト部材11とほぼ同一の屈折率を有す
るド−プされていないホスト光材料からなる基体14を含
む。基体14はレ−ザビ−ム13ａに対して透明である。基
体14は互いに関して予め定められた先端角度θA で配置
されている正面および後部表面14ａ、14ｂを有するくさ
び形状に形成されている。基体14は後面14ｂに配置され
た100 ％反射性の誘電性被覆15を有する。誘電性被覆15
は例えば二酸化チタニウムと、二酸化シリコン（ＴｉＯ
2 ／ＳｉＯ2 ）または二酸化シリコンと、二酸化ジルコ
ニウム（ＳｉＯ2 ／ＺｒＯ2 ）から形成される標準的な
多重層の誘電体材料を具備し、これらは既知の被覆付着
技術を使用して後面14ｂに付着される。
可能な吸収体プレ−ト部材11とほぼ同一の屈折率を有す
るド−プされていないホスト光材料からなる基体14を含
む。基体14はレ−ザビ−ム13ａに対して透明である。基
体14は互いに関して予め定められた先端角度θA で配置
されている正面および後部表面14ａ、14ｂを有するくさ
び形状に形成されている。基体14は後面14ｂに配置され
た100 ％反射性の誘電性被覆15を有する。誘電性被覆15
は例えば二酸化チタニウムと、二酸化シリコン（ＴｉＯ
2 ／ＳｉＯ2 ）または二酸化シリコンと、二酸化ジルコ
ニウム（ＳｉＯ2 ／ＺｒＯ2 ）から形成される標準的な
多重層の誘電体材料を具備し、これらは既知の被覆付着
技術を使用して後面14ｂに付着される。
【００１４】複数の飽和可能な吸収体プレ−ト部材11
ａ、11ｂ、11ｃは相互の頂面に積重ねられ、例えば光学
セメント16の個々の層により基体14の正面14ａに固定さ
れている。図１は例示のみの目的で、３つの飽和可能な
吸収体プレ−ト部材11ａ、11ｂ、11ｃの使用を示してい
る。レ−ザ共振装置12のタイプと、飽和可能な吸収体プ
レ−ト部材11で使用される飽和可能な吸収体に依存して
単一のプレ−ト部材11を含み他の複数の飽和可能な吸収
体プレ−ト部材11が使用されることが理解できよう。光
学セメント16はレ−ザビ−ム13ａに対して透明であり、
名目上基体14に屈折率が一致している。カリフォルニア
州、パコイラのハ−テルエンタ−プライズ社（Hartel
社）から得られるエポキシ材料のような光学セメント16
が使用される。最上面または前面の飽和可能な吸収体プ
レ−ト部材11の露出表面に垂直な平面17が示され、光素
子10は共振器12の垂線17と光軸13との間の角度θB でレ
−ザ共振器12内に位置される。図１で示されているよう
に誘電性被覆15の表面におけるレ−ザビ−ム13の入射角
は90°である。θA 、θB の限定された特定値は後述す
る。
ａ、11ｂ、11ｃは相互の頂面に積重ねられ、例えば光学
セメント16の個々の層により基体14の正面14ａに固定さ
れている。図１は例示のみの目的で、３つの飽和可能な
吸収体プレ−ト部材11ａ、11ｂ、11ｃの使用を示してい
る。レ−ザ共振装置12のタイプと、飽和可能な吸収体プ
レ−ト部材11で使用される飽和可能な吸収体に依存して
単一のプレ−ト部材11を含み他の複数の飽和可能な吸収
体プレ−ト部材11が使用されることが理解できよう。光
学セメント16はレ−ザビ−ム13ａに対して透明であり、
名目上基体14に屈折率が一致している。カリフォルニア
州、パコイラのハ−テルエンタ−プライズ社（Hartel
社）から得られるエポキシ材料のような光学セメント16
が使用される。最上面または前面の飽和可能な吸収体プ
レ−ト部材11の露出表面に垂直な平面17が示され、光素
子10は共振器12の垂線17と光軸13との間の角度θB でレ
−ザ共振器12内に位置される。図１で示されているよう
に誘電性被覆15の表面におけるレ−ザビ−ム13の入射角
は90°である。θA 、θB の限定された特定値は後述す
る。
【００１５】基体14は２つの理由でド−プされない。第
１に例えばＬｉＦのＦ2 - 色中心に関してこれらの中心
はハ−ドな誘電性被覆15を設けるのに必要な上昇温度で
アニ−ルされる。第２に基体14が飽和可能な吸収体材料
でド−プされるならば、光密度は開口を横切る横断寸法
の関数として変化する。結果として光素子10は空間的に
不均一な方法で光学的にブリ−チされる。従って光素子
10は前述の方法で構成される。
１に例えばＬｉＦのＦ2 - 色中心に関してこれらの中心
はハ−ドな誘電性被覆15を設けるのに必要な上昇温度で
アニ−ルされる。第２に基体14が飽和可能な吸収体材料
でド−プされるならば、光密度は開口を横切る横断寸法
の関数として変化する。結果として光素子10は空間的に
不均一な方法で光学的にブリ−チされる。従って光素子
10は前述の方法で構成される。
【００１６】本発明の光素子10は100 ％の反射性誘電体
被覆15により与えられる光素子10の高反射性後部表面14
ｂからの再帰反射帰還を最適化することにより全体を12
で示されているレ−ザ共振装置中に整列されることがで
きる単一の光部品に一体化した３つの光機能を提供す
る。一体化は基体14および１以上の飽和可能な吸収体プ
レ−ト部材11を互いに融着し、単一の疑似モノリシック
素子10を形成するため光学セメント16を使用して達成さ
れる。
被覆15により与えられる光素子10の高反射性後部表面14
ｂからの再帰反射帰還を最適化することにより全体を12
で示されているレ−ザ共振装置中に整列されることがで
きる単一の光部品に一体化した３つの光機能を提供す
る。一体化は基体14および１以上の飽和可能な吸収体プ
レ−ト部材11を互いに融着し、単一の疑似モノリシック
素子10を形成するため光学セメント16を使用して達成さ
れる。
【００１７】前述のように光素子10がプレ−ト部材11間
の境界で低損失を示すように光学セメント16は基体14に
屈折率を一致させる。屈折率が一致していない状態では
増加した受動的損失のために付加的な偏光弁別の利点と
妥協しなければならない。光素子10により行われる各３
つの機能のそれぞれの詳細な面が説明される。
の境界で低損失を示すように光学セメント16は基体14に
屈折率を一致させる。屈折率が一致していない状態では
増加した受動的損失のために付加的な偏光弁別の利点と
妥協しなければならない。光素子10により行われる各３
つの機能のそれぞれの詳細な面が説明される。
【００１８】飽和可能な吸収は例えば電子ビ−ム照射を
使用するＦ2 - 色中心の生成、または例えば飽和可能な
吸収体プレ−ト部材11を構成するガドリニウムスカンジ
ウムガリウムガ−ネットのような適切な結晶中のＣｒ4+
ド−ピングにより達成される。特に基体14用の好ましい
単一結晶ホスト光材料は例えばイットリウムアルミニウ
ムガ−ネット（ＹＡＧ）、イットリウムスカンジウムア
ルミニウムガ−ネット（ＹＳＡＧ）、イットリウムスカ
ンジウムガリウムガ−ネット（ＹＳＧＧ）、ガドリニウ
ムスカンジウムアルミニウムガ−ネット（ＧＳＡＧ）、
ガドリニウムスカンジウムガリウムガ−ネット（ＧＳＧ
Ｇ）、ガドリニウムガリウムガ−ネット（ＧＧＧ）、ガ
ドリニウムインジウムガリウムガ−ネット（ＧＩＧ
Ｇ）、イットリウムオルトケイ酸塩（ＹＯＳ）、Ｍｇ2
ＳｉＯ4 （ホルステライト）または前述の適当な単結晶
の組合わせを含む。代りに、ホスト光材料はガラスまた
は非結晶材料であってもよい。
使用するＦ2 - 色中心の生成、または例えば飽和可能な
吸収体プレ−ト部材11を構成するガドリニウムスカンジ
ウムガリウムガ−ネットのような適切な結晶中のＣｒ4+
ド−ピングにより達成される。特に基体14用の好ましい
単一結晶ホスト光材料は例えばイットリウムアルミニウ
ムガ−ネット（ＹＡＧ）、イットリウムスカンジウムア
ルミニウムガ−ネット（ＹＳＡＧ）、イットリウムスカ
ンジウムガリウムガ−ネット（ＹＳＧＧ）、ガドリニウ
ムスカンジウムアルミニウムガ−ネット（ＧＳＡＧ）、
ガドリニウムスカンジウムガリウムガ−ネット（ＧＳＧ
Ｇ）、ガドリニウムガリウムガ−ネット（ＧＧＧ）、ガ
ドリニウムインジウムガリウムガ−ネット（ＧＩＧ
Ｇ）、イットリウムオルトケイ酸塩（ＹＯＳ）、Ｍｇ2
ＳｉＯ4 （ホルステライト）または前述の適当な単結晶
の組合わせを含む。代りに、ホスト光材料はガラスまた
は非結晶材料であってもよい。
【００１９】Ｆ2 - 色中心に関連する製造では、照射さ
れたＬｉＦの２〜３ｍｍの厚さのプレ−ト部材11によっ
てプレ−ト部材11当り最大の光密度を提供するようにす
る。特定の応用に必要な総合的な光密度は多数または幾
つかのプレ−ト部材11を光素子10の設計に組込むことに
より達成される。Ｃｒ4+- ド−プしたガ−ネットでは結
晶成長の特性は実質上合理的な光密度が単一のプレ−ト
部材11で達成されることを可能にする。飽和可能な吸収
体材料は約１マイクロメ−トルのレ−ザ波長で受動的Ｑ
スイッチングを示し、他の波長でも実行できる。Ｆ2 -
色中心吸収帯域は約900 〜1100ｎｍの範囲であり、一方
Ｃｒ4+の吸収帯域は900 〜1200ｎｍに延在する。図２は
ＬｉＦ：Ｆ2 - 色中心の室温吸収スペクトルを示してお
り、図３はＣｒ4+- ド−プされたＣｒ：Ｎｄ：ＧＳＧＧ
（ガドリニウムスカンジウムガリウムガ−ネット）の室
温吸収スペクトルを示している。
れたＬｉＦの２〜３ｍｍの厚さのプレ−ト部材11によっ
てプレ−ト部材11当り最大の光密度を提供するようにす
る。特定の応用に必要な総合的な光密度は多数または幾
つかのプレ−ト部材11を光素子10の設計に組込むことに
より達成される。Ｃｒ4+- ド−プしたガ−ネットでは結
晶成長の特性は実質上合理的な光密度が単一のプレ−ト
部材11で達成されることを可能にする。飽和可能な吸収
体材料は約１マイクロメ−トルのレ−ザ波長で受動的Ｑ
スイッチングを示し、他の波長でも実行できる。Ｆ2 -
色中心吸収帯域は約900 〜1100ｎｍの範囲であり、一方
Ｃｒ4+の吸収帯域は900 〜1200ｎｍに延在する。図２は
ＬｉＦ：Ｆ2 - 色中心の室温吸収スペクトルを示してお
り、図３はＣｒ4+- ド−プされたＣｒ：Ｎｄ：ＧＳＧＧ
（ガドリニウムスカンジウムガリウムガ−ネット）の室
温吸収スペクトルを示している。
【００２０】線形に偏光されたレ−ザ光の偏光弁別は
“ｐ”偏光が損失なしで透過されるようにレーザ共振器
12の光軸13に関してブル−スタ−角で光素子10の前面21
を方向づけることにより得られる。しかしながら、実際
にはこの条件は光素子10がレ−ザビ−ム13の適切な再帰
反射のために最適にされるとき自動的に満足される。例
えば1.06μｍでＬｉＦ基体14の屈折率とブル−スタ−角
はそれぞれ1.386 と54.2°である。同様に特にガドリニ
ウムスカンジウムガリウムガ−ネットのような他のガ−
ネットでは値はそれぞれ1.94と62.7°である。
“ｐ”偏光が損失なしで透過されるようにレーザ共振器
12の光軸13に関してブル−スタ−角で光素子10の前面21
を方向づけることにより得られる。しかしながら、実際
にはこの条件は光素子10がレ−ザビ−ム13の適切な再帰
反射のために最適にされるとき自動的に満足される。例
えば1.06μｍでＬｉＦ基体14の屈折率とブル−スタ−角
はそれぞれ1.386 と54.2°である。同様に特にガドリニ
ウムスカンジウムガリウムガ−ネットのような他のガ−
ネットでは値はそれぞれ1.94と62.7°である。
【００２１】光素子10の後部表面14ｂから100 ％の反射
を得るため誘電性レ−ザ被覆15は前述したように飽和可
能な吸収プレ−ト部材11とほぼ同一の屈折率を有するド
−プされていないホスト材料で構成される基体14に蒸着
される。被覆処理後、被覆された基体14は光学セメント
16により飽和可能な吸収体プレ−ト部材11に接着される
ミラ−または反射装置を形成する。被覆基体14を構成す
るド−プされていない反射装置は再帰反射の適切な方向
付け（即ち被覆表面14ｂにおけるレ−ザビ−ム13の入射
角が90°）で前面14ａすなわち光素子10の前面21が自動
的にブル−スタ−角で整列されるように設計されてい
る。一般に、先端角度θA は簡単な幾何学的論理を使用
して特有に限定され、Ｓｉｎ-1｛sin θB ／n ｝により
与えられ、ここでθB はブル−スタ−角でありｎは基体
14の屈折率である。ＬｉＦとＧＳＧＧから構成されるプ
レ−ト部材11ではθA はλ＝1.06μｍでそれぞれ18.4°
と27.3°である。動作において、基体14として同一の組
成と先端角度を有する補償ウェッジ22はレ−ザビ−ム13
の通路に挿入され、熱ビ−ム操縦効果を緩和するため基
体14に関して反対の方向（即ち基体に関して180 °回
転）を有する。
を得るため誘電性レ−ザ被覆15は前述したように飽和可
能な吸収プレ−ト部材11とほぼ同一の屈折率を有するド
−プされていないホスト材料で構成される基体14に蒸着
される。被覆処理後、被覆された基体14は光学セメント
16により飽和可能な吸収体プレ−ト部材11に接着される
ミラ−または反射装置を形成する。被覆基体14を構成す
るド−プされていない反射装置は再帰反射の適切な方向
付け（即ち被覆表面14ｂにおけるレ−ザビ−ム13の入射
角が90°）で前面14ａすなわち光素子10の前面21が自動
的にブル−スタ−角で整列されるように設計されてい
る。一般に、先端角度θA は簡単な幾何学的論理を使用
して特有に限定され、Ｓｉｎ-1｛sin θB ／n ｝により
与えられ、ここでθB はブル−スタ−角でありｎは基体
14の屈折率である。ＬｉＦとＧＳＧＧから構成されるプ
レ−ト部材11ではθA はλ＝1.06μｍでそれぞれ18.4°
と27.3°である。動作において、基体14として同一の組
成と先端角度を有する補償ウェッジ22はレ−ザビ−ム13
の通路に挿入され、熱ビ−ム操縦効果を緩和するため基
体14に関して反対の方向（即ち基体に関して180 °回
転）を有する。
【００２２】以上単一の固体状態光素子で飽和可能な吸
収、偏光、再帰反射を提供する改良された疑似モノリシ
ック飽和可能な光素子を説明した。前述の実施例は本発
明の原理の応用を表す多くの特定の実施例の単なる例示
であることが理解できよう。明白に、多くの、他の装置
が本発明の技術的範囲を逸脱することなく当業者により
容易に実施されることができる。
収、偏光、再帰反射を提供する改良された疑似モノリシ
ック飽和可能な光素子を説明した。前述の実施例は本発
明の原理の応用を表す多くの特定の実施例の単なる例示
であることが理解できよう。明白に、多くの、他の装置
が本発明の技術的範囲を逸脱することなく当業者により
容易に実施されることができる。
【図１】任意の数の飽和可能な吸収体プレ−ト部材を有
する本発明の原理による疑似モノリシック光素子。
する本発明の原理による疑似モノリシック光素子。
【図２】ＬｉＦ：Ｆ2 - 色中心の室温吸収スペクトル
図。
図。
【図３】Ｃｒ4+- ド−プしたＧＳＧＧの室温吸収スペク
トル図。
トル図。
Claims (10)
- 【請求項１】 レ−ザビ−ムが伝播する光軸を有するレ
−ザ共振装置で使用されレ−ザビ−ムの飽和可能な吸
収、偏光、および再帰反射を与える光素子において、 互いに関して予め定められた先端角度で配置される前部
表面と後部表面を具備し、レ−ザ共振器により与えられ
るレ−ザビ−ムに対して比較的透明であるド−プされて
いない基体と、 基体の後部表面に配置され、レ−ザビ−ムを反射するよ
うに構成されたド−プされていない誘電体被覆と、 レ−ザ共振器の光軸に関してブル−スタ−角で配置され
るように構成された前面を有し、ド−プされていない基
体の前部表面に位置された飽和可能な吸収体プレ−ト部
材とを具備し、 レ−ザビ−ムの飽和可能な吸収は飽和可能な吸収体によ
り与えられ、レ−ザビ−ムの偏光は光素子の前部表面を
レ−ザ共振器の光軸に関してブル−スタ−角で方向付け
ることにより与えられ、レ−ザビ−ムの再帰反射は誘電
性被覆により与えられていることを特徴とする光素子。 - 【請求項２】 飽和可能な吸収体プレ−ト部材は、基体
が予め定められた光密度を有するように配置されている
Ｆ2 - 色中心を有するフッ化リチウムを含む請求項１記
載の光素子。 - 【請求項３】 飽和可能な吸収体プレ−ト部材は、基体
が予め定められた光密度を有するように配置されている
Ｃｒ4+ド−プイオンを有するホスト光材料を含む請求項
１記載の光素子。 - 【請求項４】 ホスト光材料が単一の結晶光材料である
請求項３記載の光素子。 - 【請求項５】 単結晶光材料がイットリウムアルミニウ
ムガ−ネット（ＹＡＧ）、イットリウムスカンジウムア
ルミニウムガ−ネット（ＹＳＡＧ）、イットリウムスカ
ンジウムガリウムガ−ネット（ＹＳＧＧ）、ガドリニウ
ムスカンジウムアルミニウムガ−ネット（ＧＳＡＧ）、
ガドリニウムスカンジウムガリウムガ−ネット（ＧＳＧ
Ｇ）、ガドリニウムガリウムガ−ネット（ＧＧＧ）、ガ
ドリニウムインジウムガリウムガ−ネット（ＧＩＧ
Ｇ）、イットリウムオルトケイ酸塩（ＹＯＳ）、Ｍｇ2
ＳｉＯ4 およびそれら単結晶の組合わせからなるグル−
プから選択される請求項４記載の光素子。 - 【請求項６】 ホスト光材料がガラス性の光学材料であ
る請求項３記載の光素子。 - 【請求項７】 ド−プされていない基体が飽和可能な吸
収体プレ−ト部材とほぼ同一の屈折率を有する材料で構
成されている請求項１記載の光素子。 - 【請求項８】 誘電性被覆が二酸化チタニウムと二酸化
シリコンの多重層で構成されている請求項１記載の光素
子。 - 【請求項９】 誘電性被覆が二酸化シリコンと二酸化ジ
ルコニウムの多重層で構成されている請求項１記載の光
素子。 - 【請求項１０】 光学的に透明なセメントの個々の層に
より互いに頂面に積重ねられ、基体の前部表面に固定さ
れている複数の飽和可能な吸収体プレ−ト部材を有する
請求項１記載の光素子。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/030,763 US5303256A (en) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | Quasi-monolithic saturable optical element |
| US30763 | 1993-03-12 | ||
| US030763 | 1993-03-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH077201A JPH077201A (ja) | 1995-01-10 |
| JP2820367B2 true JP2820367B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=21855898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6042816A Expired - Lifetime JP2820367B2 (ja) | 1993-03-12 | 1994-03-14 | 疑似モノリシックな飽和可能な光素子 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5303256A (ja) |
| EP (1) | EP0615319B1 (ja) |
| JP (1) | JP2820367B2 (ja) |
| KR (1) | KR940022118A (ja) |
| CA (1) | CA2116714C (ja) |
| DE (1) | DE69405431T2 (ja) |
| ES (1) | ES2106390T3 (ja) |
| IL (1) | IL108888A (ja) |
| NO (1) | NO940857L (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5701326A (en) * | 1996-04-16 | 1997-12-23 | Loral Vought Systems Corporation | Laser scanning system with optical transmit/reflect mirror having reduced received signal loss |
| US5841798A (en) * | 1996-05-07 | 1998-11-24 | Raytheon Company | Eyesafe laser transmitter with brewster angle Q switch in single resonator cavity for both pump laser and optical parametric oscillator |
| US6172795B1 (en) | 1997-05-30 | 2001-01-09 | Cambridge Scientific, Inc. | Optical shutter device |
| US6035079A (en) * | 1998-08-11 | 2000-03-07 | Trw Inc. | Saturable absorber based optical inverter |
| US6466593B1 (en) * | 2000-01-06 | 2002-10-15 | Raytheon Company | Variable path length passive Q switch |
| US6826205B1 (en) * | 2000-05-22 | 2004-11-30 | Lightwave Electronics Corporation | Etalon enhanced saturable reflector for mode-locked lasers |
| CA2314783A1 (en) * | 2000-08-01 | 2002-02-01 | Kenneth Lloyd Westra | A method of making a high reflectivity micro mirror and a micro mirror |
| JP2002286547A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-10-03 | Inst Of Physical & Chemical Res | 広帯域直入射望遠鏡 |
| JP2003015173A (ja) * | 2001-06-20 | 2003-01-15 | Agilent Technol Inc | 光信号を記憶する装置 |
| US6829090B2 (en) * | 2001-10-01 | 2004-12-07 | Sony Corporation | Prism, projection device and optical component |
| US6733587B2 (en) * | 2001-10-05 | 2004-05-11 | Triquint Technology Holding Co. | Process for fabricating an article comprising a magneto-optic garnet material |
| JP3848167B2 (ja) | 2002-01-17 | 2006-11-22 | スガツネ工業株式会社 | キャスターのロック表示装置 |
| EP1431824A1 (en) * | 2002-12-18 | 2004-06-23 | ASML Netherlands B.V. | Lithographic apparatus, device manufacturing method, and device manufactured thereby |
| EP1431827A1 (en) * | 2002-12-18 | 2004-06-23 | ASML Netherlands B.V. | Lithographic apparatus, mirror element, device manufacturing method, and beam delivery system |
| US7319708B2 (en) * | 2005-02-22 | 2008-01-15 | Lockheed Martin Coherent Technologies, Inc. | Variable pulse repetition frequency passively Q-switched laser |
| US8031749B2 (en) * | 2005-09-20 | 2011-10-04 | Jds Uniphase Corporation | Passively Q-switched microlaser with controllable peak power density |
| US8224189B1 (en) | 2007-02-02 | 2012-07-17 | Sunlight Photonics Inc. | Retro-directive target for free-space optical communication and method of producing the same |
| US9007678B2 (en) * | 2010-12-21 | 2015-04-14 | Lockheed Martin Corporation | Monolithic fixed optical delay generators |
| US9559628B2 (en) | 2013-10-25 | 2017-01-31 | Black & Decker Inc. | Handheld power tool with compact AC switch |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3444478A (en) * | 1966-05-12 | 1969-05-13 | North American Rockwell | Bleachable reflectance output coupler |
| US3696310A (en) * | 1970-10-01 | 1972-10-03 | Bell Telephone Labor Inc | Mode-locking in semiconductor lasers |
| US4104598A (en) * | 1975-06-09 | 1978-08-01 | Hughes Aircraft Company | Laser internal coupling modulation arrangement with wire grid polarizer serving as a reflector and coupler |
| SE404571B (sv) * | 1976-03-09 | 1978-10-09 | Ericsson Telefon Ab L M | Anordning vid en pulsad, q-switchad laser |
| US4084883A (en) * | 1977-02-28 | 1978-04-18 | The University Of Rochester | Reflective polarization retarder and laser apparatus utilizing same |
| US4191931A (en) * | 1978-02-06 | 1980-03-04 | Sanders Associates, Inc. | Cooled laser q-switch |
| EP0315031A1 (de) * | 1987-11-05 | 1989-05-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Laserröhre für polarisierte Strahlung |
| DE3990051D2 (en) * | 1988-01-21 | 1991-01-10 | Siemens Ag | Gaslaser |
| US5101415A (en) * | 1990-09-14 | 1992-03-31 | Coherent, Inc. | Laser resonator mirror with wavelength selective coatings on two surfaces |
| US5119382A (en) * | 1990-12-24 | 1992-06-02 | Mcdonnell Douglas Corporation | Tetravalent chromium doped passive Q-switch |
| US5237577A (en) * | 1991-11-06 | 1993-08-17 | At&T Bell Laboratories | Monolithically integrated fabry-perot saturable absorber |
-
1993
- 1993-03-12 US US08/030,763 patent/US5303256A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-03-01 CA CA002116714A patent/CA2116714C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-03-07 IL IL10888894A patent/IL108888A/en active IP Right Grant
- 1994-03-10 NO NO940857A patent/NO940857L/no unknown
- 1994-03-11 ES ES94103818T patent/ES2106390T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1994-03-11 KR KR1019940004770A patent/KR940022118A/ko active IP Right Grant
- 1994-03-11 DE DE69405431T patent/DE69405431T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-03-11 EP EP94103818A patent/EP0615319B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-03-14 JP JP6042816A patent/JP2820367B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| DE69405431T2 (de) | 1998-04-09 |
| IL108888A (en) | 1996-12-05 |
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| EP0615319A2 (en) | 1994-09-14 |
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| DE69405431D1 (de) | 1997-10-16 |
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| NO940857L (no) | 1994-09-13 |
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