JP3290345B2 - 光励起固体レーザ増幅装置、光励起固体レーザ装置、および固体レーザ励起方法 - Google Patents
光励起固体レーザ増幅装置、光励起固体レーザ装置、および固体レーザ励起方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高品質な高出力レ
ーザビームを発生させることのできる光励起固体レーザ
増幅装置及び光励起固体レーザ装置に関するものであ
る。
ーザビームを発生させることのできる光励起固体レーザ
増幅装置及び光励起固体レーザ装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図８は、例えば特開平４−２４０７８６
号公報に示された従来の半導体レーザ励起固体レーザ装
置（以下、単に固体レーザという）を示す側面図であ
る。図に示されるように固体レーザ装置は、基台８上の
全反射ミラー４の後方側に、フォトダイオード１、半導
体レーザ２、半導体レーザ発光部３を備えている。フォ
トダイオード１は半導体レーザ発光部３の近接位置に配
置され、所定のバンドパスフィルタ特性を有する３種類
のフォトダイオード領域１ａ、１ｂ、１ｃからなってい
る。半導体レーザ２はこの半導体レーザ２の温度を制御
する温度制御器７の上に設けられている。全反射ミラー
４の前方側には、活性固体媒質を含む固体レーザ媒質
５、部分反射ミラー６を備えている。全反射ミラー４
は、半導体レーザ発光部３から出射される励起光９に対
しては高い透過率を持ち、一方、レーザビーム１０に対
してはほとんど全反射するように構成されている。
号公報に示された従来の半導体レーザ励起固体レーザ装
置（以下、単に固体レーザという）を示す側面図であ
る。図に示されるように固体レーザ装置は、基台８上の
全反射ミラー４の後方側に、フォトダイオード１、半導
体レーザ２、半導体レーザ発光部３を備えている。フォ
トダイオード１は半導体レーザ発光部３の近接位置に配
置され、所定のバンドパスフィルタ特性を有する３種類
のフォトダイオード領域１ａ、１ｂ、１ｃからなってい
る。半導体レーザ２はこの半導体レーザ２の温度を制御
する温度制御器７の上に設けられている。全反射ミラー
４の前方側には、活性固体媒質を含む固体レーザ媒質
５、部分反射ミラー６を備えている。全反射ミラー４
は、半導体レーザ発光部３から出射される励起光９に対
しては高い透過率を持ち、一方、レーザビーム１０に対
してはほとんど全反射するように構成されている。
【０００３】図９は、フォトダイオード領域１ａ、１
ｂ、１ｃの各バンドパスフィルタ特性を、例えばＮｄ：
ＹＶＯ4からなる固体レーザ媒質の吸収スペクトルと比
較して示した図である。図において、フォトダイオード
領域１ａ、１ｂ、１ｃの各バンドパスフィルタ特性は破
線で示され、固体レーザ媒質の吸収スペクトルは実線で
示されている。図より明らかなように、３種類のバンド
パスフィルタの波長領域は、固体レーザ媒質の吸収スペ
クトルと重なるように設計されている。即ち、３種類の
バンドパスフィルタの波長領域は短波長側からそれぞれ
フォトダイオード領域１ａ、１ｂ、１ｃに振り分けられ
ていて、その内のフォトダイオード領域１ｂのフィルタ
の波長領域のピークが、固体レーザ媒質の吸収スペクト
ルのピーク波長に一致するように設計されている。
ｂ、１ｃの各バンドパスフィルタ特性を、例えばＮｄ：
ＹＶＯ4からなる固体レーザ媒質の吸収スペクトルと比
較して示した図である。図において、フォトダイオード
領域１ａ、１ｂ、１ｃの各バンドパスフィルタ特性は破
線で示され、固体レーザ媒質の吸収スペクトルは実線で
示されている。図より明らかなように、３種類のバンド
パスフィルタの波長領域は、固体レーザ媒質の吸収スペ
クトルと重なるように設計されている。即ち、３種類の
バンドパスフィルタの波長領域は短波長側からそれぞれ
フォトダイオード領域１ａ、１ｂ、１ｃに振り分けられ
ていて、その内のフォトダイオード領域１ｂのフィルタ
の波長領域のピークが、固体レーザ媒質の吸収スペクト
ルのピーク波長に一致するように設計されている。
【０００４】従来の固体レーザ装置は上述したように構
成されており、半導体レーザ発光部３から出射される励
起光９を固体レーザ媒質５に導入し、固体レーザ媒質５
を励起することによってレーザ増幅媒質とする。レーザ
増幅媒質より発生される自然放出光は、全反射ミラー４
と部分反射ミラー６とにより構成される光共振器間を往
復する間に増幅され、指向性のあるレーザビーム１０と
なり、そのエネルギが一定以上の大きさに達するとレー
ザビーム１１として外部に放出される。
成されており、半導体レーザ発光部３から出射される励
起光９を固体レーザ媒質５に導入し、固体レーザ媒質５
を励起することによってレーザ増幅媒質とする。レーザ
増幅媒質より発生される自然放出光は、全反射ミラー４
と部分反射ミラー６とにより構成される光共振器間を往
復する間に増幅され、指向性のあるレーザビーム１０と
なり、そのエネルギが一定以上の大きさに達するとレー
ザビーム１１として外部に放出される。
【０００５】半導体レーザ２の発振波長の設定は、半導
体レーザ２を温度制御することにより行うことができ
る。そこで、従来の固体レーザ装置では、特開平４−２
４０７８６号公報に開示されているように、温度制御器
７により半導体レーザ２の温度を制御しつつ、フォトダ
イオード領域１ａ，１ｂ，１ｃの電流をモニタし、その
うち、固体レーザ媒質５の吸収スペクトルのピーク波長
に一致するようバンドパスフィルタの波長領域のピーク
を設計してあるフォトダイオード領域１ｂのモニタ電流
を最大とすることにより、半導体レーザ２の発振波長の
ピークと固体レーザ媒質５の吸収スペクトルのピーク波
長を一致させるようにしている。
体レーザ２を温度制御することにより行うことができ
る。そこで、従来の固体レーザ装置では、特開平４−２
４０７８６号公報に開示されているように、温度制御器
７により半導体レーザ２の温度を制御しつつ、フォトダ
イオード領域１ａ，１ｂ，１ｃの電流をモニタし、その
うち、固体レーザ媒質５の吸収スペクトルのピーク波長
に一致するようバンドパスフィルタの波長領域のピーク
を設計してあるフォトダイオード領域１ｂのモニタ電流
を最大とすることにより、半導体レーザ２の発振波長の
ピークと固体レーザ媒質５の吸収スペクトルのピーク波
長を一致させるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の固体レーザ装置
では、上述したように、半導体レーザのピークの発振波
長を固体レーザ媒質の吸収スペクトルのピーク波長に一
致するように設定する構成とすることで、固体レーザ媒
質５の励起効率を高めるようにしている。しかしなが
ら、かかる従来の構成においては、高出力を得ようとし
て、出力の大きい半導体レーザにより励起すると、固体
レーザ媒質５の端面近傍が強く励起され、固体レーザ媒
質内の光の強度分布が一様でなくなり、ビーム形状が崩
れるという現象が生じる。このために、従来の構成で
は、励起効率を高めることができても、高出力の高品質
ビームを発生させることはできないという問題点があっ
た。
では、上述したように、半導体レーザのピークの発振波
長を固体レーザ媒質の吸収スペクトルのピーク波長に一
致するように設定する構成とすることで、固体レーザ媒
質５の励起効率を高めるようにしている。しかしなが
ら、かかる従来の構成においては、高出力を得ようとし
て、出力の大きい半導体レーザにより励起すると、固体
レーザ媒質５の端面近傍が強く励起され、固体レーザ媒
質内の光の強度分布が一様でなくなり、ビーム形状が崩
れるという現象が生じる。このために、従来の構成で
は、励起効率を高めることができても、高出力の高品質
ビームを発生させることはできないという問題点があっ
た。
【０００７】さらに、従来の固体レーザ装置では、上述
したように３つのフォトダイオード１ａ，１ｂ，１ｃか
らのモニタ電流を比較し、そのうち、フォトダイオード
１ｂのモニタ電流が最大となるように、半導体レーザ２
の温度制御を行うようにしたために、複雑な温度制御系
を構築する必要があり、装置の構成が複雑になるのに加
え、コスト高になるという問題点もあった。
したように３つのフォトダイオード１ａ，１ｂ，１ｃか
らのモニタ電流を比較し、そのうち、フォトダイオード
１ｂのモニタ電流が最大となるように、半導体レーザ２
の温度制御を行うようにしたために、複雑な温度制御系
を構築する必要があり、装置の構成が複雑になるのに加
え、コスト高になるという問題点もあった。
【０００８】本発明は、係る問題点を解決するためにな
されたものであり、固体レーザ媒質を均一に励起するこ
とができるようにして、高品質で、高出力のレーザ増幅
媒質を得るとともに、高出力かつ品質の良いレーザビー
ムを発生することができる固体レーザ増幅装置、及び固
体レーザ装置を、簡単な構成により安価に得ることを目
的としている。
されたものであり、固体レーザ媒質を均一に励起するこ
とができるようにして、高品質で、高出力のレーザ増幅
媒質を得るとともに、高出力かつ品質の良いレーザビー
ムを発生することができる固体レーザ増幅装置、及び固
体レーザ装置を、簡単な構成により安価に得ることを目
的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光励起固体
レーザ増幅装置は、活性固体媒質を含む固体レーザ媒質
と、固体レーザ媒質を冷却する冷却手段と、固体レーザ
媒質を励起する光を発する励起光源と、励起光源が発す
る光の波長を設定する波長設定手段とを備え、励起光源
は、固体レーザ媒質の光軸に対してほぼ垂直方向から固
体レーザ媒質を励起し、波長設定手段は、固体レーザ媒
質を冷却する冷却媒体の温度を設定することにより、光
の波長を、固体レーザ媒質の吸収スペクトルの範囲内
で、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペクトルのピーク波
長と一致せず、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペクトル
波長からずれ量が５．１ｎｍ以下の波長に設定するもの
である。
レーザ増幅装置は、活性固体媒質を含む固体レーザ媒質
と、固体レーザ媒質を冷却する冷却手段と、固体レーザ
媒質を励起する光を発する励起光源と、励起光源が発す
る光の波長を設定する波長設定手段とを備え、励起光源
は、固体レーザ媒質の光軸に対してほぼ垂直方向から固
体レーザ媒質を励起し、波長設定手段は、固体レーザ媒
質を冷却する冷却媒体の温度を設定することにより、光
の波長を、固体レーザ媒質の吸収スペクトルの範囲内
で、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペクトルのピーク波
長と一致せず、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペクトル
波長からずれ量が５．１ｎｍ以下の波長に設定するもの
である。
【００１０】
【００１１】
【００１２】このような構成によれば、波長設定手段
は、活性媒質を含む固体レーザ媒質の吸収スペクトルの
範囲内で、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペクトルピー
ク波長と一致しないように、励起光源が発する光の波長
を設定する。励起光源から発せられた光は、固体レーザ
媒質を励起する。固体レーザ媒質に吸収された光のう
ち、レーザ光とならなかった成分は熱となり、この熱に
より加熱された固体レーザ媒質は、冷却手段により冷却
される。
は、活性媒質を含む固体レーザ媒質の吸収スペクトルの
範囲内で、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペクトルピー
ク波長と一致しないように、励起光源が発する光の波長
を設定する。励起光源から発せられた光は、固体レーザ
媒質を励起する。固体レーザ媒質に吸収された光のう
ち、レーザ光とならなかった成分は熱となり、この熱に
より加熱された固体レーザ媒質は、冷却手段により冷却
される。
【００１３】また、本発明に係る光励起固体レーザ増幅
装置は、固体レーザ媒質を冷却する冷却手段が冷却媒体
を流すフローチューブから構成されているものである。
装置は、固体レーザ媒質を冷却する冷却手段が冷却媒体
を流すフローチューブから構成されているものである。
【００１４】このような構成によれば、固体レーザ媒質
に吸収された光の内レーザ光とならなかった成分は熱と
なり、この熱により加熱された固体レーザ媒質は、周囲
に配置されたフローチューブ内を流れる冷却媒体により
冷却される。
に吸収された光の内レーザ光とならなかった成分は熱と
なり、この熱により加熱された固体レーザ媒質は、周囲
に配置されたフローチューブ内を流れる冷却媒体により
冷却される。
【００１５】また、本発明に係る光励起固体レーザ増幅
装置は、固体レーザ媒質を囲むように配置される集光
器、及びこの集光器に設けられ、固体レーザ媒質を励起
する光を導入する開口部を備えたものである。
装置は、固体レーザ媒質を囲むように配置される集光
器、及びこの集光器に設けられ、固体レーザ媒質を励起
する光を導入する開口部を備えたものである。
【００１６】このような構成によれば、励起光源から発
せられた光は、活性固体媒質を含む固体レーザ媒質を囲
むように配置された集光器の開口部から集光器内に導か
れ、固体レーザ媒質を励起する。固体レーザ媒質により
吸収されなかった光は、集光器内面で反射し、再び固体
レーザ媒質を励起する。
せられた光は、活性固体媒質を含む固体レーザ媒質を囲
むように配置された集光器の開口部から集光器内に導か
れ、固体レーザ媒質を励起する。固体レーザ媒質により
吸収されなかった光は、集光器内面で反射し、再び固体
レーザ媒質を励起する。
【００１７】また、本発明に係る光励起固体レーザ増幅
装置は、集光器の内面が光拡散反射面から構成されてい
るものである。
装置は、集光器の内面が光拡散反射面から構成されてい
るものである。
【００１８】このような構成によれば、励起光源から発
せられた光は、活性固体媒質を含む固体レーザ媒質を囲
むように配置された拡散反射集光器の開口部から集光器
内に導かれ、固体レーザ媒質を励起する。固体レーザ媒
質により吸収されなかった光は、拡散反射集光器内面で
拡散反射し、再び固体レーザ媒質を励起する。
せられた光は、活性固体媒質を含む固体レーザ媒質を囲
むように配置された拡散反射集光器の開口部から集光器
内に導かれ、固体レーザ媒質を励起する。固体レーザ媒
質により吸収されなかった光は、拡散反射集光器内面で
拡散反射し、再び固体レーザ媒質を励起する。
【００１９】また、本発明に係る光励起固体レーザ増幅
装置は、励起光源として、半導体レーザを用いるように
したものである。
装置は、励起光源として、半導体レーザを用いるように
したものである。
【００２０】このような構成によれば、半導体レーザが
活性固体媒質を含む固体レーザ媒質を励起する光を発す
る。
活性固体媒質を含む固体レーザ媒質を励起する光を発す
る。
【００２１】さらに、本発明に係る光励起固体レーザ装
置は、固体レーザ媒質から光を取り出す光共振器を備え
たものである。
置は、固体レーザ媒質から光を取り出す光共振器を備え
たものである。
【００２２】このような構成によれば、光共振器は、励
起光源からの光により励起された固体レーザ媒質から光
を取り出す。
起光源からの光により励起された固体レーザ媒質から光
を取り出す。
【００２３】
【００２４】
【００２５】
実施の形態１．図１は、本発明の実施の形態１における
半導体レーザ励起固体レーザ増幅装置を示す構成図であ
り、（ａ）は横断面図、（ｂ）は水平断面図である。こ
れらの図において、８、９は、図８に示した従来装置と
同一のものである。活性固体レーザ媒質を含む固体レー
ザ媒質５Ａは、例えばＮｄ：ＹＡＧ（Ｎｄ：Ｙｔｔｒｉ
ｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）からなり、断
面が円形のロッド状の形をしている。基台８の両側に
は、後述の半導体レーザアレイを冷却する冷却板７Ａが
設けられ、その上に、発光部１３を備えた半導体レーザ
アレイ１２が設けられている。また固体レーザ媒質５Ａ
には、これを包むようにフローチューブ１４が設けら
れ、このフローチューブ１４と固体レーザ媒質５Ａの間
に冷却媒体２４が流されている。
半導体レーザ励起固体レーザ増幅装置を示す構成図であ
り、（ａ）は横断面図、（ｂ）は水平断面図である。こ
れらの図において、８、９は、図８に示した従来装置と
同一のものである。活性固体レーザ媒質を含む固体レー
ザ媒質５Ａは、例えばＮｄ：ＹＡＧ（Ｎｄ：Ｙｔｔｒｉ
ｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）からなり、断
面が円形のロッド状の形をしている。基台８の両側に
は、後述の半導体レーザアレイを冷却する冷却板７Ａが
設けられ、その上に、発光部１３を備えた半導体レーザ
アレイ１２が設けられている。また固体レーザ媒質５Ａ
には、これを包むようにフローチューブ１４が設けら
れ、このフローチューブ１４と固体レーザ媒質５Ａの間
に冷却媒体２４が流されている。
【００２６】フローチューブ１４及び固体レーザ媒質５
Ａは、支持機構１５により支持されている。この支持機
構１５はまた冷却媒体２４を装置外部からフローチュー
ブ１４内へ導入する機構を有する側板により構成されて
いる。冷却板７Ａもまた内部に冷却媒体２４を流す機構
を備え、この冷却媒体２４は、その温度制御機構（図示
しない）を備えた冷却媒体循環装置２３により循環され
ている。なお、図中２２は、半導体レーザアレイ１２に
電流を流すための電源である。
Ａは、支持機構１５により支持されている。この支持機
構１５はまた冷却媒体２４を装置外部からフローチュー
ブ１４内へ導入する機構を有する側板により構成されて
いる。冷却板７Ａもまた内部に冷却媒体２４を流す機構
を備え、この冷却媒体２４は、その温度制御機構（図示
しない）を備えた冷却媒体循環装置２３により循環され
ている。なお、図中２２は、半導体レーザアレイ１２に
電流を流すための電源である。
【００２７】上述のように構成された固体レーザ増幅装
置において、冷却媒体循環装置２３は、半導体レーザア
レイ１２の発光部１３から発せられる励起光９のピーク
波長を活性固体レーザ媒質を含む固体レーザ媒質５Ａの
吸収スペクトル（波長に対する吸収特性）の範囲内で、
かつ、固体レーザ媒質５Ａの吸収スペクトルピーク波長
と一致しないよう、設定された値に冷却媒体２４の温度
を制御して、冷却板７Ａの温度を制御すると共に、支持
機構１５を介してフローチューブ内に冷却媒体２４を流
す。固体レーザ媒質５Ａは、励起光９により側面から励
起され、レーザビームを増幅するレーザ増幅媒質とな
る。
置において、冷却媒体循環装置２３は、半導体レーザア
レイ１２の発光部１３から発せられる励起光９のピーク
波長を活性固体レーザ媒質を含む固体レーザ媒質５Ａの
吸収スペクトル（波長に対する吸収特性）の範囲内で、
かつ、固体レーザ媒質５Ａの吸収スペクトルピーク波長
と一致しないよう、設定された値に冷却媒体２４の温度
を制御して、冷却板７Ａの温度を制御すると共に、支持
機構１５を介してフローチューブ内に冷却媒体２４を流
す。固体レーザ媒質５Ａは、励起光９により側面から励
起され、レーザビームを増幅するレーザ増幅媒質とな
る。
【００２８】冷却媒体循環装置２３により制御される冷
却媒体２４の設定（目標）温度、は一例として、次のよ
うにして予め定めることができる。まず、固体レーザ媒
質５Ａの吸収スペクトルを分光光度計などにより測定す
る。ただし、例えば本発明の実施の形態で使用するＮ
ｄ：ＹＡＧなどの吸収スペクトルが既知の固体レーザ媒
質５Ａを用いる場合は、このステップは省略できる。次
に、半導体レーザアレイ１２の動作電流（出力）、冷却
媒体２４の温度（これは冷却媒体循環装置２３により設
定できる）、及び半導体レーザアレイ１２から発せられ
る励起光の波長の関係を測定により求める。励起光の波
長は、分光計、光スペクトラムアナライザ等で測定する
ことができる。
却媒体２４の設定（目標）温度、は一例として、次のよ
うにして予め定めることができる。まず、固体レーザ媒
質５Ａの吸収スペクトルを分光光度計などにより測定す
る。ただし、例えば本発明の実施の形態で使用するＮ
ｄ：ＹＡＧなどの吸収スペクトルが既知の固体レーザ媒
質５Ａを用いる場合は、このステップは省略できる。次
に、半導体レーザアレイ１２の動作電流（出力）、冷却
媒体２４の温度（これは冷却媒体循環装置２３により設
定できる）、及び半導体レーザアレイ１２から発せられ
る励起光の波長の関係を測定により求める。励起光の波
長は、分光計、光スペクトラムアナライザ等で測定する
ことができる。
【００２９】半導体レーザアレイ１２の動作電流と冷却
媒体温度を決めると、半導体レーザアレイ１２の動作温
度が決まり、これにより半導体レーザアレイ１２はある
決まった波長の励起光を発するようになる。したがっ
て、半導体レーザアレイ１２の動作電流をある値に定め
れば、それより発生される励起光の波長が、固体レーザ
媒質５Ａの吸収スペクトルのピーク波長に一致しないよ
うに、冷却媒体温度を決定することができる。こうし
て、冷却媒体循環装置２３、冷却媒体２４、冷却板７Ａ
は本発明の波長設定手段を構成している。
媒体温度を決めると、半導体レーザアレイ１２の動作温
度が決まり、これにより半導体レーザアレイ１２はある
決まった波長の励起光を発するようになる。したがっ
て、半導体レーザアレイ１２の動作電流をある値に定め
れば、それより発生される励起光の波長が、固体レーザ
媒質５Ａの吸収スペクトルのピーク波長に一致しないよ
うに、冷却媒体温度を決定することができる。こうし
て、冷却媒体循環装置２３、冷却媒体２４、冷却板７Ａ
は本発明の波長設定手段を構成している。
【００３０】なお、固体レーザ媒質５Ａに吸収された励
起光９のうち、レーザビームとならなかった成分は熱と
なり、この熱により加熱された固体レーザ媒質５Ａは、
周囲に配置されたフローチューブ１４内を流れる冷却媒
体２４により冷却される。
起光９のうち、レーザビームとならなかった成分は熱と
なり、この熱により加熱された固体レーザ媒質５Ａは、
周囲に配置されたフローチューブ１４内を流れる冷却媒
体２４により冷却される。
【００３１】図２は固体レーザ媒質の吸収スペクトルと
励起光の波長分布の関係を示す図であり、図２（ａ）は
発明の実施の形態１による固体レーザ媒質の吸収スペク
トルと励起光の波長分布の関係の一例であり、図２
（ｂ）は比較例による固体レーザ媒質の吸収スペクトル
と励起光の波長分布の関係である。本実施の形態におい
ては、励起光の波長ピークは固体レーザ媒質の吸収スペ
クトルの範囲内にあり、かつ、固体レーザ媒質の吸収ス
ペクトルピーク波長とは一致していない。一方、比較例
においては、励起光の波長ピークは固体レーザ媒質の吸
収スペクトルピーク波長と一致している。
励起光の波長分布の関係を示す図であり、図２（ａ）は
発明の実施の形態１による固体レーザ媒質の吸収スペク
トルと励起光の波長分布の関係の一例であり、図２
（ｂ）は比較例による固体レーザ媒質の吸収スペクトル
と励起光の波長分布の関係である。本実施の形態におい
ては、励起光の波長ピークは固体レーザ媒質の吸収スペ
クトルの範囲内にあり、かつ、固体レーザ媒質の吸収ス
ペクトルピーク波長とは一致していない。一方、比較例
においては、励起光の波長ピークは固体レーザ媒質の吸
収スペクトルピーク波長と一致している。
【００３２】図３は実施の形態１及び比較例による固体
レーザ媒質の軸に垂直な方向の自然放出光の発光強度分
布を示す図であり、実線で実施の形態１の自然放出光の
発光強度分布を示し、破線で比較例の自然放出光の発光
強度分布を示す。図３において、実施の形態１には、Ｎ
ｄ原子濃度が１．１％の場合は、Ｎｄ：ＹＡＧの吸収ス
ペクトルピーク波長８０８．５ｎｍから、励起光の波長
ピークを５．１ｎｍずらした８０３．４ｎｍとして、Ｎ
ｄ原子濃度が１．０％の場合は、４．８ｎｍずらした８
０３．７ｎｍとして、Ｎｄ原子濃度が０．８％の場合
は、３．９ｎｍずらした８０４．６ｎｍとして、Ｎｄ原
子濃度が０．６％の場合は、２．１ｎｍずらした８０
６．４ｎｍとして、固体レーザ媒質における励起光の吸
収係数が２ｃｍ-1となるようにした場合の自然放出光の
発光強度分布を示しており、比較例には、固体レーザ媒
質５ＡとしてＮｄ濃度１．１原子％のＮｄ：ＹＡＧを用
いて、励起光の波長ピークと固体レーザ媒質の吸収スペ
クトルピーク波長が一致するようにし、固体レーザ媒質
における励起光の吸収係数を４．１ｃｍ-1とした場合の
自然放出光の発光強度分布を示している。
レーザ媒質の軸に垂直な方向の自然放出光の発光強度分
布を示す図であり、実線で実施の形態１の自然放出光の
発光強度分布を示し、破線で比較例の自然放出光の発光
強度分布を示す。図３において、実施の形態１には、Ｎ
ｄ原子濃度が１．１％の場合は、Ｎｄ：ＹＡＧの吸収ス
ペクトルピーク波長８０８．５ｎｍから、励起光の波長
ピークを５．１ｎｍずらした８０３．４ｎｍとして、Ｎ
ｄ原子濃度が１．０％の場合は、４．８ｎｍずらした８
０３．７ｎｍとして、Ｎｄ原子濃度が０．８％の場合
は、３．９ｎｍずらした８０４．６ｎｍとして、Ｎｄ原
子濃度が０．６％の場合は、２．１ｎｍずらした８０
６．４ｎｍとして、固体レーザ媒質における励起光の吸
収係数が２ｃｍ-1となるようにした場合の自然放出光の
発光強度分布を示しており、比較例には、固体レーザ媒
質５ＡとしてＮｄ濃度１．１原子％のＮｄ：ＹＡＧを用
いて、励起光の波長ピークと固体レーザ媒質の吸収スペ
クトルピーク波長が一致するようにし、固体レーザ媒質
における励起光の吸収係数を４．１ｃｍ-1とした場合の
自然放出光の発光強度分布を示している。
【００３３】比較例においては、励起光の波長ピークと
固体レーザ媒質の吸収スペクトルピーク波長とが一致し
ているため、励起光は固体レーザ媒質の側面に近い部分
で強く吸収され、固体レーザ媒質の中心に近い部分に吸
収される割合が少なくなる、すなわち、固体レーザ媒質
の側面に近い部分が強く励起され、固体レーザ媒質の中
心に近い部分が励起される割合は少なくなるので、自然
放出光の発光強度は固体レーザ媒質の側面に近い部分で
高く、中心に近い部分で低くなっている。一方、実施の
形態１においては、励起光の波長ピークは固体レーザ媒
質の吸収スペクトルの範囲内にあり、かつ、固体レーザ
媒質の吸収スペクトルピーク波長とは一致していないた
め、励起光が固体レーザ媒質の側面に近い部分で吸収さ
れる割合と、固体レーザ媒質の中心に近い部分に吸収さ
れる割合がほぼ等しくなる。すなわち、固体レーザ媒質
の側面に近い部分が励起される割合と固体レーザ媒質の
中心に近い部分が励起される割合はほぼ等しくなるの
で、固体レーザ媒質の軸に垂直な方向の自然放出光の発
光強度分布はほぼ均一になっている。
固体レーザ媒質の吸収スペクトルピーク波長とが一致し
ているため、励起光は固体レーザ媒質の側面に近い部分
で強く吸収され、固体レーザ媒質の中心に近い部分に吸
収される割合が少なくなる、すなわち、固体レーザ媒質
の側面に近い部分が強く励起され、固体レーザ媒質の中
心に近い部分が励起される割合は少なくなるので、自然
放出光の発光強度は固体レーザ媒質の側面に近い部分で
高く、中心に近い部分で低くなっている。一方、実施の
形態１においては、励起光の波長ピークは固体レーザ媒
質の吸収スペクトルの範囲内にあり、かつ、固体レーザ
媒質の吸収スペクトルピーク波長とは一致していないた
め、励起光が固体レーザ媒質の側面に近い部分で吸収さ
れる割合と、固体レーザ媒質の中心に近い部分に吸収さ
れる割合がほぼ等しくなる。すなわち、固体レーザ媒質
の側面に近い部分が励起される割合と固体レーザ媒質の
中心に近い部分が励起される割合はほぼ等しくなるの
で、固体レーザ媒質の軸に垂直な方向の自然放出光の発
光強度分布はほぼ均一になっている。
【００３４】なお、実施の形態１では、半導体レーザア
レイ１２を固体レーザ媒質５Ａの側面に２個配置する構
成を示したが、本発明はこの数に限られるものではな
く、１個でも、３個以上でもよく、その配置位置は、半
導体レーザアレイ１２の発光部１３から発せられる励起
光９が固体レーザ媒質５Ａに入射する位置から、自由に
選んでよい。
レイ１２を固体レーザ媒質５Ａの側面に２個配置する構
成を示したが、本発明はこの数に限られるものではな
く、１個でも、３個以上でもよく、その配置位置は、半
導体レーザアレイ１２の発光部１３から発せられる励起
光９が固体レーザ媒質５Ａに入射する位置から、自由に
選んでよい。
【００３５】以上のように、上述した構成の半導体レー
ザ励起固体レーザ増幅装置は、励起光の波長ピークを活
性固体レーザ媒質を含む固体レーザ媒質の吸収スペクト
ルの範囲内で、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペクトル
ピーク波長と一致しないようにしたので、固体レーザ媒
質を均一に励起でき、高品質のレーザ増幅を行うことが
できる。また、フローチューブ内を流れる冷却媒体によ
り固体レーザ媒質を冷却するようにしたので、効率良く
固体レーザ媒質を冷却することができる。
ザ励起固体レーザ増幅装置は、励起光の波長ピークを活
性固体レーザ媒質を含む固体レーザ媒質の吸収スペクト
ルの範囲内で、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペクトル
ピーク波長と一致しないようにしたので、固体レーザ媒
質を均一に励起でき、高品質のレーザ増幅を行うことが
できる。また、フローチューブ内を流れる冷却媒体によ
り固体レーザ媒質を冷却するようにしたので、効率良く
固体レーザ媒質を冷却することができる。
【００３６】実施の形態２．図４は本発明の実施の形態
２による半導体レーザ励起固体レーザ増幅装置を示す構
成図であり、図４（ａ）は横断面構成図、図４（ｂ）は
縦断面構成図、図４（ｃ）は集光器を横方向から見た側
面構成図である。図において、１６は固体レーザ媒質５
Ａを囲むように配置され、内面が励起光９を反射するよ
うに構成された集光器であり、半導体レーザアレイ１２
の発光部１３から発せられる励起光９を内部に導入する
ための開口部１７が開けられている。実施の形態２にお
いて、集光器１６は例えば金の内面を鏡面研摩したも
の、あるいは、ガラスの内面に励起光９に対する全反射
コーティングを施したものからなっている。半導体レー
ザアレイ１２は、発光部１３から発せられる励起光９が
集光器１６に開けられた開口部１７から集光器１６の内
部にほとんど損失なく導入されるよう、発光部１３が開
口部１７に近接するように配置されている。
２による半導体レーザ励起固体レーザ増幅装置を示す構
成図であり、図４（ａ）は横断面構成図、図４（ｂ）は
縦断面構成図、図４（ｃ）は集光器を横方向から見た側
面構成図である。図において、１６は固体レーザ媒質５
Ａを囲むように配置され、内面が励起光９を反射するよ
うに構成された集光器であり、半導体レーザアレイ１２
の発光部１３から発せられる励起光９を内部に導入する
ための開口部１７が開けられている。実施の形態２にお
いて、集光器１６は例えば金の内面を鏡面研摩したも
の、あるいは、ガラスの内面に励起光９に対する全反射
コーティングを施したものからなっている。半導体レー
ザアレイ１２は、発光部１３から発せられる励起光９が
集光器１６に開けられた開口部１７から集光器１６の内
部にほとんど損失なく導入されるよう、発光部１３が開
口部１７に近接するように配置されている。
【００３７】上述したように構成された半導体レーザ励
起固体レーザ増幅装置においては、上記実施の形態１と
同様、冷却板７Ａは、冷却媒体により、図示しない図１
の冷却媒体循環装置と共に、半導体レーザアレイ１２の
発光部１３から発せられる励起光９の波長ピークを活性
固体レーザ媒質を含む固体レーザ媒質５Ａの吸収スペク
トルの範囲内で、かつ、固体レーザ媒質５Ａの吸収スペ
クトルピーク波長と一致しないように温度制御して波長
設定を行う。固体レーザ媒質５Ａは、開口部１７から損
失なく集光器１６内に導入された励起光９により側面か
ら励起され、レーザビームを増幅するレーザ増幅媒質と
なる。
起固体レーザ増幅装置においては、上記実施の形態１と
同様、冷却板７Ａは、冷却媒体により、図示しない図１
の冷却媒体循環装置と共に、半導体レーザアレイ１２の
発光部１３から発せられる励起光９の波長ピークを活性
固体レーザ媒質を含む固体レーザ媒質５Ａの吸収スペク
トルの範囲内で、かつ、固体レーザ媒質５Ａの吸収スペ
クトルピーク波長と一致しないように温度制御して波長
設定を行う。固体レーザ媒質５Ａは、開口部１７から損
失なく集光器１６内に導入された励起光９により側面か
ら励起され、レーザビームを増幅するレーザ増幅媒質と
なる。
【００３８】上述した構成において、固体レーザ媒質５
Ａによって吸収されなかった励起光９は、固体レーザ媒
質５Ａを通過後、集光器１６の内面で反射し、再び固体
レーザ媒質５Ａを均一に励起する。
Ａによって吸収されなかった励起光９は、固体レーザ媒
質５Ａを通過後、集光器１６の内面で反射し、再び固体
レーザ媒質５Ａを均一に励起する。
【００３９】実施の形態２に示した構成によれば、固体
レーザ媒質によって吸収されなかった励起光が、固体レ
ーザ媒質を通過後、集光器の内面で反射し、再び固体レ
ーザ媒質を均一に励起するようにしたので、固体レーザ
媒質を均一に、効率良く励起でき、高品質のレーザ増幅
を効率良く行うことができる。
レーザ媒質によって吸収されなかった励起光が、固体レ
ーザ媒質を通過後、集光器の内面で反射し、再び固体レ
ーザ媒質を均一に励起するようにしたので、固体レーザ
媒質を均一に、効率良く励起でき、高品質のレーザ増幅
を効率良く行うことができる。
【００４０】実施の形態３．図５は本発明の実施の形態
３による半導体レーザ励起固体レーザ増幅装置を示す構
成図であり、図５（ａ）は横断面構成図、図５（ｂ）は
縦断面構成図、図５（ｃ）は拡散反射集光器を横方向か
ら見た側面構成図である。図において、１８は固体レー
ザ媒質５Ａを囲むように配置され、内面が拡散反射面か
らなる拡散反射集光器であり、開口部１７Ａが開けられ
ている。１９は板状の、例えばサファイア、ドープされ
ていないＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ
Ｇａｒｎｅｔ）、または励起光９に対して高屈折率のガ
ラスからなる、励起光９を導波する光導波光学素子であ
り、開口部１７Ａ内に配設される。半導体レーザアレイ
１２は、発光部１３から発せられる励起光９が光導波光
学素子１９端面からほとんど損失なく導入されるよう、
発光部１３が光導波光学素子１９端面に近接するように
配置されている。
３による半導体レーザ励起固体レーザ増幅装置を示す構
成図であり、図５（ａ）は横断面構成図、図５（ｂ）は
縦断面構成図、図５（ｃ）は拡散反射集光器を横方向か
ら見た側面構成図である。図において、１８は固体レー
ザ媒質５Ａを囲むように配置され、内面が拡散反射面か
らなる拡散反射集光器であり、開口部１７Ａが開けられ
ている。１９は板状の、例えばサファイア、ドープされ
ていないＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ
Ｇａｒｎｅｔ）、または励起光９に対して高屈折率のガ
ラスからなる、励起光９を導波する光導波光学素子であ
り、開口部１７Ａ内に配設される。半導体レーザアレイ
１２は、発光部１３から発せられる励起光９が光導波光
学素子１９端面からほとんど損失なく導入されるよう、
発光部１３が光導波光学素子１９端面に近接するように
配置されている。
【００４１】上述のように構成された半導体レーザ励起
固体レーザ増幅装置においては、実施の形態１と同様、
冷却板７Ａは、図示しない図１の冷却媒体循環装置と共
に、半導体レーザアレイ１２の発光部１３から発せられ
る励起光９の波長ピークを活性固体レーザ媒質を含む固
体レーザ媒質５Ａの吸収スペクトルの範囲内で、かつ、
固体レーザ媒質５Ａの吸収スペクトルピーク波長と一致
しないように温度制御して波長設定を行う。光導波光学
素子１９の端面には、励起光９に対する無反射コーティ
ングが施されており、励起光９はほとんど損失なく光導
波光学素子１９内に導かれる。光導波光学素子１９は例
えばサファイア、ドープされていないＹＡＧ（Ｙｔｔｒ
ｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）、または励
起光９に対して高屈折率のガラスから作られており、屈
折率が１．７から１．８と大きいため、光導波光学素子
１９内に斜入射された励起光９は、光導波光学素子１９
の上下面で全反射させられ、ほとんど損失なく拡散反射
集光器１８内に導かれる。固体レーザ媒質５Ａは、開口
部１７から損失なく拡散反射集光器１８内に導入され
た、励起光９により側面から励起され、レーザビームを
増幅するレーザ増幅媒質となる。
固体レーザ増幅装置においては、実施の形態１と同様、
冷却板７Ａは、図示しない図１の冷却媒体循環装置と共
に、半導体レーザアレイ１２の発光部１３から発せられ
る励起光９の波長ピークを活性固体レーザ媒質を含む固
体レーザ媒質５Ａの吸収スペクトルの範囲内で、かつ、
固体レーザ媒質５Ａの吸収スペクトルピーク波長と一致
しないように温度制御して波長設定を行う。光導波光学
素子１９の端面には、励起光９に対する無反射コーティ
ングが施されており、励起光９はほとんど損失なく光導
波光学素子１９内に導かれる。光導波光学素子１９は例
えばサファイア、ドープされていないＹＡＧ（Ｙｔｔｒ
ｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）、または励
起光９に対して高屈折率のガラスから作られており、屈
折率が１．７から１．８と大きいため、光導波光学素子
１９内に斜入射された励起光９は、光導波光学素子１９
の上下面で全反射させられ、ほとんど損失なく拡散反射
集光器１８内に導かれる。固体レーザ媒質５Ａは、開口
部１７から損失なく拡散反射集光器１８内に導入され
た、励起光９により側面から励起され、レーザビームを
増幅するレーザ増幅媒質となる。
【００４２】上述した構成において、固体レーザ媒質５
Ａによって吸収されなかった励起光９は、固体レーザ媒
質５Ａを通過後、拡散反射集光器１８の内面で拡散反射
し、再び固体レーザ媒質５Ａを均一に励起する。
Ａによって吸収されなかった励起光９は、固体レーザ媒
質５Ａを通過後、拡散反射集光器１８の内面で拡散反射
し、再び固体レーザ媒質５Ａを均一に励起する。
【００４３】実施の形態３に示した構成によれば、固体
レーザ媒質によって吸収されなかった励起光が、固体レ
ーザ媒質を通過後、拡散反射集光器の内面で拡散反射
し、再び固体レーザ媒質を均一に励起するようにしたの
で、固体レーザ媒質をさらに均一に、効率良く励起で
き、さらに高品質のレーザ増幅を効率良く行うことがで
きる。
レーザ媒質によって吸収されなかった励起光が、固体レ
ーザ媒質を通過後、拡散反射集光器の内面で拡散反射
し、再び固体レーザ媒質を均一に励起するようにしたの
で、固体レーザ媒質をさらに均一に、効率良く励起で
き、さらに高品質のレーザ増幅を効率良く行うことがで
きる。
【００４４】実施の形態４．また、上述したいずれの実
施の形態においても、固体レーザ増幅装置としての構成
について述べてきたが、例えば図６に示すように図５に
おいて示した実施の形態３と同様の構造を有する半導体
レーザ励起固体レーザ増幅装置を使用し、活性固体レー
ザ媒質を含む固体レーザ媒質５Ａの前後に全反射ミラー
４及び部分反射ミラー６を設置し、光共振器を構成すれ
ば、励起された固体レーザ媒質より発生された自然放出
光は、ミラー４とミラー６により構成される光共振器間
を往復する間に増幅され、指向性の良いレーザビーム１
０となり、一定以上の大きさに達するとレーザビーム１
１として外部に取り出すことができるので、半導体レー
ザ励起固体レーザ装置として使用でき、高品質のレーザ
ビームを高効率に得ることができる。
施の形態においても、固体レーザ増幅装置としての構成
について述べてきたが、例えば図６に示すように図５に
おいて示した実施の形態３と同様の構造を有する半導体
レーザ励起固体レーザ増幅装置を使用し、活性固体レー
ザ媒質を含む固体レーザ媒質５Ａの前後に全反射ミラー
４及び部分反射ミラー６を設置し、光共振器を構成すれ
ば、励起された固体レーザ媒質より発生された自然放出
光は、ミラー４とミラー６により構成される光共振器間
を往復する間に増幅され、指向性の良いレーザビーム１
０となり、一定以上の大きさに達するとレーザビーム１
１として外部に取り出すことができるので、半導体レー
ザ励起固体レーザ装置として使用でき、高品質のレーザ
ビームを高効率に得ることができる。
【００４５】実施の形態５．実施の形態１ないし実施の
形態４においては、固体レーザ媒質、フローチューブ、
集光器、及び拡散反射集光器内面の断面が円形のものに
ついて説明したが、いずれも円形に限るものでなく、例
えば矩形、楕円等どのような形でもよく、また、フロー
チューブ内を流れる冷却媒体により固体レーザ媒質を冷
却する構成としたが、本発明の冷却手段は、これら限る
ものではなく、どのような冷却手段を用いてもよい。例
えば、図７に示すように、冷却板２０上に断面が四角の
棒上の固体レーザ媒質５Ａを配置するように構成すれ
ば、より簡単な構成で、固体レーザ媒質５Ａを冷却する
ことができる。
形態４においては、固体レーザ媒質、フローチューブ、
集光器、及び拡散反射集光器内面の断面が円形のものに
ついて説明したが、いずれも円形に限るものでなく、例
えば矩形、楕円等どのような形でもよく、また、フロー
チューブ内を流れる冷却媒体により固体レーザ媒質を冷
却する構成としたが、本発明の冷却手段は、これら限る
ものではなく、どのような冷却手段を用いてもよい。例
えば、図７に示すように、冷却板２０上に断面が四角の
棒上の固体レーザ媒質５Ａを配置するように構成すれ
ば、より簡単な構成で、固体レーザ媒質５Ａを冷却する
ことができる。
【００４６】さらに、上述した実施の形態では、波長設
定手段として、冷却媒体循環装置、冷却板、冷却媒体等
からなる温度制御構成を示したが、これらに代わり、ペ
ルチェ素子等の電子冷却素子を冷却板等に用いることも
できる。この場合も実施の形態１で説明したと同様、電
子冷却素子の温度、すなわちその駆動電流を決定するこ
とで、半導体レーザアレイによる励起光の波長の設定を
行うことができる。
定手段として、冷却媒体循環装置、冷却板、冷却媒体等
からなる温度制御構成を示したが、これらに代わり、ペ
ルチェ素子等の電子冷却素子を冷却板等に用いることも
できる。この場合も実施の形態１で説明したと同様、電
子冷却素子の温度、すなわちその駆動電流を決定するこ
とで、半導体レーザアレイによる励起光の波長の設定を
行うことができる。
【００４７】実施の形態６．上述したいずれの実施の形
態においても、励起光源として半導体レーザを用い、波
長設定手段として、温度制御（冷却媒体循環装置等ある
いは電子冷却素子等）により励起光のピーク波長を活性
固体レーザ媒質を含む固体レーザ媒質の吸収スペクトル
の範囲内で、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペクトルピ
ーク波長と一致しないように設定する例を示したが、本
発明の波長設定手段は、これらに限られるものではな
く、例えばチタンサファイアレーザ等の他の可変波長レ
ーザを励起光源として用い、この励起光の波長を、例え
ば複屈折性光学素子、またはエタロン板等の光学素子を
用いて固体レーザ媒質の吸収スペクトルの範囲内で、か
つ、固体レーザ媒質の吸収スペクトルピーク波長と一致
しない波長に変更するようにしてもよい。
態においても、励起光源として半導体レーザを用い、波
長設定手段として、温度制御（冷却媒体循環装置等ある
いは電子冷却素子等）により励起光のピーク波長を活性
固体レーザ媒質を含む固体レーザ媒質の吸収スペクトル
の範囲内で、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペクトルピ
ーク波長と一致しないように設定する例を示したが、本
発明の波長設定手段は、これらに限られるものではな
く、例えばチタンサファイアレーザ等の他の可変波長レ
ーザを励起光源として用い、この励起光の波長を、例え
ば複屈折性光学素子、またはエタロン板等の光学素子を
用いて固体レーザ媒質の吸収スペクトルの範囲内で、か
つ、固体レーザ媒質の吸収スペクトルピーク波長と一致
しない波長に変更するようにしてもよい。
【００４８】または、このような波長設定手段を設け
ず、活性固体レーザ媒質を含む固体レーザ媒質の吸収ス
ペクトルの範囲内で、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペ
クトルピーク波長と一致しない波長で発振する、例えば
他の固体レーザ、またはイオンレーザなどの固定波長の
レーザを励起光源としてもよい。要は、活性固体レーザ
媒質を含む固体レーザ媒質の吸収スペクトルの範囲内
で、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペクトルピーク波長
と一致しない波長の光源を励起光源として用いればよ
い。
ず、活性固体レーザ媒質を含む固体レーザ媒質の吸収ス
ペクトルの範囲内で、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペ
クトルピーク波長と一致しない波長で発振する、例えば
他の固体レーザ、またはイオンレーザなどの固定波長の
レーザを励起光源としてもよい。要は、活性固体レーザ
媒質を含む固体レーザ媒質の吸収スペクトルの範囲内
で、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペクトルピーク波長
と一致しない波長の光源を励起光源として用いればよ
い。
【００４９】なお、上述したいずれの実施の形態におい
ても、固体レーザ媒質としてＮｄ：ＹＡＧ（Ｎｄ：Ｙｔ
ｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）を用い
るものについて示したが、本発明はこれに限られるもの
でなく、光励起できる固体レーザ媒質であればよい。
ても、固体レーザ媒質としてＮｄ：ＹＡＧ（Ｎｄ：Ｙｔ
ｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）を用い
るものについて示したが、本発明はこれに限られるもの
でなく、光励起できる固体レーザ媒質であればよい。
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば、活性固体媒質を含む固
体レーザ媒質と、固体レーザ媒質を冷却する冷却手段
と、固体レーザ媒質を励起する光を発する励起光源と、
励起光源が発する光の波長を設定する波長設定手段とを
備え、励起光源は、固体レーザ媒質の光軸に対してほぼ
垂直方向から固体レーザ媒質を励起し、波長設定手段
は、固体レーザ媒質を冷却する冷却媒体の温度を設定す
ることにより、光の波長を、固体レーザ媒質の吸収スペ
クトルの範囲内で、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペク
トルのピーク波長と一致せず、かつ、固体レーザ媒質の
吸収スペクトル波長からずれ量が５．１ｎｍ以下の波長
に設定するので、固体レーザ媒質の軸に垂直な方向の励
起分布を均一にすることができ、高品質、高出力のレー
ザビームを発生する固体レーザ増幅装置を簡単な構成に
より安価に得ることができる。
体レーザ媒質と、固体レーザ媒質を冷却する冷却手段
と、固体レーザ媒質を励起する光を発する励起光源と、
励起光源が発する光の波長を設定する波長設定手段とを
備え、励起光源は、固体レーザ媒質の光軸に対してほぼ
垂直方向から固体レーザ媒質を励起し、波長設定手段
は、固体レーザ媒質を冷却する冷却媒体の温度を設定す
ることにより、光の波長を、固体レーザ媒質の吸収スペ
クトルの範囲内で、かつ、固体レーザ媒質の吸収スペク
トルのピーク波長と一致せず、かつ、固体レーザ媒質の
吸収スペクトル波長からずれ量が５．１ｎｍ以下の波長
に設定するので、固体レーザ媒質の軸に垂直な方向の励
起分布を均一にすることができ、高品質、高出力のレー
ザビームを発生する固体レーザ増幅装置を簡単な構成に
より安価に得ることができる。
【００５１】
【００５２】また、本発明によれば、いずれかの光励起
固体レーザ増幅装置に対し、フローチューブを流れる冷
却媒体により、活性固体媒質を含む固体レーザ媒質を冷
却するように構成したので、上記効果に加え、効率良く
固体レーザ媒質を冷却できる効果も得ることができる。
固体レーザ増幅装置に対し、フローチューブを流れる冷
却媒体により、活性固体媒質を含む固体レーザ媒質を冷
却するように構成したので、上記効果に加え、効率良く
固体レーザ媒質を冷却できる効果も得ることができる。
【００５３】また、本発明によれば、光励起固体レーザ
増幅装置に対し、活性固体媒質を含む固体レーザ媒質を
囲むように配置される集光器、及びこの集光器に設けら
れ、上記固体レーザ媒質を励起する光を導入する開口部
を備えたので、上記効果に加え、ほとんど損失なく励起
光源から発せられる光を集光器内に導くことができると
ともに、励起光源の光を集光器内で反射して、高効率に
高品質のレーザ増幅を行うことができる。
増幅装置に対し、活性固体媒質を含む固体レーザ媒質を
囲むように配置される集光器、及びこの集光器に設けら
れ、上記固体レーザ媒質を励起する光を導入する開口部
を備えたので、上記効果に加え、ほとんど損失なく励起
光源から発せられる光を集光器内に導くことができると
ともに、励起光源の光を集光器内で反射して、高効率に
高品質のレーザ増幅を行うことができる。
【００５４】また、本発明によれば、光励起固体レーザ
増幅装置に対し、集光器の内面を光拡散反射面で構成し
たので、励起光源の光を集光器内でより均一に反射し
て、固体レーザ媒質を極めて均一に励起でき、高効率に
さらに高品質のレーザ増幅を行うことができる。
増幅装置に対し、集光器の内面を光拡散反射面で構成し
たので、励起光源の光を集光器内でより均一に反射し
て、固体レーザ媒質を極めて均一に励起でき、高効率に
さらに高品質のレーザ増幅を行うことができる。
【００５５】また、本発明によれば、光励起固体レーザ
増幅装置に対し、励起光源として半導体レーザを用いる
ようにしたので、コンパクトな励起光源から、高効率で
高出力な光を発生させることができ、高効率に高品質、
高出力のレーザビームを発生する固体レーザ増幅装置を
コンパクトな構成により得ることができる。
増幅装置に対し、励起光源として半導体レーザを用いる
ようにしたので、コンパクトな励起光源から、高効率で
高出力な光を発生させることができ、高効率に高品質、
高出力のレーザビームを発生する固体レーザ増幅装置を
コンパクトな構成により得ることができる。
【００５６】また、本発明によれば、光励起固体レーザ
増幅装置の励起光源からの光により励起された固体レー
ザ媒質から、光共振器を用いて、光を取り出すように構
成したので、高品質、高出力のレーザビームを発生させ
ることができる。
増幅装置の励起光源からの光により励起された固体レー
ザ媒質から、光共振器を用いて、光を取り出すように構
成したので、高品質、高出力のレーザビームを発生させ
ることができる。
【００５７】
【図１】 本発明の実施の形態１による光励起固体レー
ザ増幅装置を示す構成図である。
ザ増幅装置を示す構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態１による光励起固体レー
ザ増幅装置の動作を説明する図である。
ザ増幅装置の動作を説明する図である。
【図３】 本発明の実施の形態１による光励起固体レー
ザ増幅装置の動作を説明する図である。
ザ増幅装置の動作を説明する図である。
【図４】 本発明の実施の形態２による光励起固体レー
ザ増幅装置を示す構成図である。
ザ増幅装置を示す構成図である。
【図５】 本発明の実施の形態３による光励起固体レー
ザ増幅装置を示す構成図である。
ザ増幅装置を示す構成図である。
【図６】 本発明の実施の形態４による光励起固体レー
ザ装置を示す構成図である。
ザ装置を示す構成図である。
【図７】 本発明の実施の形態５による光励起固体レー
ザ増幅装置を示す構成図である。
ザ増幅装置を示す構成図である。
【図８】 従来の光励起固体レーザ装置を示す構成図で
ある。
ある。
【図９】 従来の光励起固体レーザ装置の動作を説明す
る図である。
る図である。
１ フォトダイオード、１ａ，１ｂ，１ｃ フォトダイ
オード領域、２ 半導体レーザ、３ 半導体レーザ発光
部、４，４Ａ 全反射ミラー、５，５Ａ 固体レーザ媒
質、６ 部分反射ミラー、７Ａ 冷却板、８ 基台、９
励起光、１０，１０Ａ レーザビーム、１１ レーザ
ビーム、１２ 半導体レーザアレイ、１３ 発光部、１
４ フローチューブ、１５ 側板、１６ 集光器、１
７，１７Ａ開口部、１８ 拡散反射集光器、２０ 冷却
板、２３ 冷却媒体循環装置、２４ 冷却媒体。
オード領域、２ 半導体レーザ、３ 半導体レーザ発光
部、４，４Ａ 全反射ミラー、５，５Ａ 固体レーザ媒
質、６ 部分反射ミラー、７Ａ 冷却板、８ 基台、９
励起光、１０，１０Ａ レーザビーム、１１ レーザ
ビーム、１２ 半導体レーザアレイ、１３ 発光部、１
４ フローチューブ、１５ 側板、１６ 集光器、１
７，１７Ａ開口部、１８ 拡散反射集光器、２０ 冷却
板、２３ 冷却媒体循環装置、２４ 冷却媒体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/042 H01S 3/094
Claims (6)
- 【請求項１】 活性固体媒質を含む固体レーザ媒質と、
上記固体レーザ媒質を冷却する冷却手段と、上記固体レ
ーザ媒質を励起する光を発する励起光源と、上記励起光
源が発する光の波長を設定する波長設定手段とを備え、 上記励起光源は、上記固体レーザ媒質の光軸に対してほ
ぼ垂直方向から上記固体レーザ媒質を励起し、上記波長設定手段は、上記固体レーザ媒質を冷却する冷
却媒体の温度を設定することにより、上記光の波長を、
上記固体レーザ媒質の吸収スペクトルの範囲内で、か
つ、上記固体レーザ媒質の吸収スペクトルのピーク波長
と一致せず、かつ、上記固体レーザ媒質の吸収スペクト
ル波長からずれ量が５．１ｎｍ以下の波長に設定する光
励起固体レーザ増幅装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光励起固体レーザ増幅
装置において、上記固体レーザ媒質を冷却する冷却手段
が冷却媒体を流すフローチューブで構成されている光励
起固体レーザ増幅装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の光励起
固体レーザ増幅装置において、上記固体レーザ媒質を囲
むように配置され、かつ上記励起光源からの光を導入す
る開口部を有し、上記開口部より導入され上記固体レー
ザ媒質により吸収されない光を上記固体レーザ媒質側に
反射する集光器を備えた光励起固体レーザ増幅装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の光励起固体レーザ増幅
装置において、上記集光器の内面が光拡散反射面で構成
されている光励起固体レーザ増幅装置。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４までのいずれか１
項に記載の光励起固体レーザ増幅装置において、上記励
起光源は半導体レーザである光励起固体レーザ増幅装
置。 - 【請求項６】 請求項１から請求項５までのいずれか１
項に記載の光励起固体レーザ増幅装置に、上記固体レー
ザ媒質から光を取り出す光共振器を備えてなる光励起固
体レーザ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07266596A JP3290345B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 光励起固体レーザ増幅装置、光励起固体レーザ装置、および固体レーザ励起方法 |
| EP97105100A EP0798826A3 (en) | 1996-03-27 | 1997-03-26 | Photoexcitation solid-state laser or amplifier and photoexcitation method |
| US08/825,048 US5889808A (en) | 1996-03-27 | 1997-03-27 | Photoexcitation solid laser amplifier photoexcitation solid laser unit and solid laser excitation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07266596A JP3290345B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 光励起固体レーザ増幅装置、光励起固体レーザ装置、および固体レーザ励起方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260756A JPH09260756A (ja) | 1997-10-03 |
| JP3290345B2 true JP3290345B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=13495897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07266596A Expired - Lifetime JP3290345B2 (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | 光励起固体レーザ増幅装置、光励起固体レーザ装置、および固体レーザ励起方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5889808A (ja) |
| EP (1) | EP0798826A3 (ja) |
| JP (1) | JP3290345B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111711054A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-25 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种新型激光放大器 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1041688A4 (en) * | 1997-12-15 | 2002-07-31 | Mitsubishi Electric Corp | Solid-state laser device excited by semiconductor lasers |
| JP4927051B2 (ja) * | 1998-11-12 | 2012-05-09 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ光出力装置および固体レーザロッド励起モジュール |
| US6567455B1 (en) * | 1998-11-19 | 2003-05-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser-excited solid laser |
| JP2001223423A (ja) * | 2000-02-10 | 2001-08-17 | Inst Of Physical & Chemical Res | レーザー装置 |
| US6647350B1 (en) * | 2000-06-02 | 2003-11-11 | Exactus, Inc. | Radiometric temperature measurement system |
| US7058100B2 (en) * | 2002-04-18 | 2006-06-06 | The Boeing Company | Systems and methods for thermal management of diode-pumped solid-state lasers |
| US7949022B2 (en) * | 2006-04-27 | 2011-05-24 | Lockheed Martin Corporation | Diode pumping of a laser gain medium |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2215906B (en) * | 1988-02-10 | 1992-09-16 | Mitsubishi Electric Corp | Laser device |
| FR2641422B1 (fr) * | 1989-01-04 | 1994-09-30 | Comp Generale Electricite | Laser a barreau avec pompage optique par source a plage d'emission etroite |
| JPH0797675B2 (ja) * | 1989-03-28 | 1995-10-18 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ励起型固体レーザ装置 |
| JP3231341B2 (ja) * | 1991-01-24 | 2001-11-19 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レーザ励起固体レーザ装置およびその励起波長制御方法 |
| US5590147A (en) * | 1994-12-19 | 1996-12-31 | The Morgan Curcible Company Plc | Side-pumped lasers |
| JPH08181368A (ja) * | 1994-12-22 | 1996-07-12 | Mitsubishi Electric Corp | 固体レーザ増幅装置及び固体レーザ装置 |
-
1996
- 1996-03-27 JP JP07266596A patent/JP3290345B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-03-26 EP EP97105100A patent/EP0798826A3/en not_active Withdrawn
- 1997-03-27 US US08/825,048 patent/US5889808A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111711054A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-25 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种新型激光放大器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0798826A3 (en) | 1998-06-17 |
| EP0798826A2 (en) | 1997-10-01 |
| JPH09260756A (ja) | 1997-10-03 |
| US5889808A (en) | 1999-03-30 |
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