JP3321317B2 - エタロン作製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザー共振器内に配
されるエタロンの作製方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開昭62-189783 号公報に示され
るように、ネオジウム等の希土類がドーピングされた固
体レーザーロッドを半導体レーザー（レーザーダイオー
ド）等によってポンピングする固体レーザーが公知とな
っている。

【０００３】この種の固体レーザー等においては、例え
ばOptics Letters（オプティクス・レターズ）Vol.18
(1993) p.420 に記載されているように、モード競合ノ
イズの発生を抑えるために、その共振器内にエタロンを
配して波長選択し、発振モードを単一縦モード化するこ
とも行なわれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにエ
タロンを用いて単一縦モード化を図る従来のレーザーに
おいては、レーザーが発振するためのポンピングパワー
のしきい値が著しく上昇し、その結果、レーザーの出力
低下等の問題が生じることがある。このしきい値上昇
は、レーザー媒質の発振可能な波長幅内に複数のエタロ
ン縦モードが存在して、単一縦モード化が不可能になる
ことを避けるために、エタロン縦モード間隔を上記発振
可能な波長幅に対して十分大きく設定することに起因し
ている。

【０００５】すなわち、そのような構成においては一般
に、エタロン厚さをサブミクロンのオーダーで制御しな
い限り、エタロン縦モードとレーザー媒質のゲインピー
ク波長とが一致することはなく、そのようになっている
とゲインが有効に使われないために、発振しきい値が上
昇してしまうのである。

【０００６】エタロン厚さを研磨によりサブミクロンの
オーダーで制御するのは、極めて困難であり、例え可能
であっても莫大なコストを要するので、現実的ではな
い。そこで従来、共振器内に挿入するエタロンの共振器
軸に対する傾きを調整することにより、エタロンの光路
長を調整し、エタロン縦モードとレーザー媒質のゲイン
ピーク波長とを一致させる試みがなされてきた。

【０００７】しかしエタロンの傾きが大きくなり過ぎる
と、エタロン挿入ロスが増大して、やはり発振しきい値
の上昇と、それに伴う出力低下等の問題が生じる。それ
とは逆にエタロンの傾きが小さくなり過ぎると、出力は
出るものの、単一縦モード性が悪化する等の問題が生じ
る。また、特にレーザー装置を大量生産する場合には、
１台毎にエタロンの角度調整をする必要があるから、生
産性が低下するとともに、１台毎に発振しきい値や出力
等の仕様が異なってしまうという問題も生じる。さら
に、光路長調整のためにエタロンを大きく傾ける必要が
ある場合は、そのようにエタロンを傾けたことにより、
発振ビームのプロファイルが歪むという問題も生じる。

【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、発振しきい値の上昇と、それに伴う出力低下等
の問題、およびビームプロファイルの歪みの問題、さら
には単一縦モード性の悪化の問題のない単一縦モードレ
ーザーを実現するためのエタロンを比較的簡単に、かつ
低コストで作製できる方法を提供することを目的とする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による第１のエタ
ロン作製方法は、レーザー装置の共振器内に配置されて
レーザービームを単一縦モード化するエタロンを作製す
る方法において、所望のエタロンよりも大面積のエタロ
ン基板にその一表面側から、該エタロンが配されること
になるレーザー装置のレーザー媒質のゲインピーク波長
と等しい波長の単一縦モードレーザービームを照射し、
その際エタロン基板を通過した単一縦モードレーザービ
ームが形成する干渉縞を観察し、この干渉縞において所
定の明るさの部分を形成させた基板部分を細分してエタ
ロンとすることを特徴とするものである。

【００１０】また、本発明による第２のエタロン作製方
法は、レーザー装置の共振器内に配置されてレーザービ
ームを単一縦モード化するエタロンを作製する方法にお
いて、所望のエタロンよりも大面積のエタロン基板を、
該エタロンが配されることになるレーザー装置と同じレ
ーザー媒質を備えた評価用レーザー装置の共振器内に挿
入し、この評価用レーザー装置から発せられる評価用レ
ーザービームによって上記エタロン基板を２次元走査
し、その際エタロン基板を透過したレーザービームの発
振波長を測定し、該エタロン基板の各位置毎にこの発振
波長を示すマップを作成し、このマップが示す、上記発
振波長が上記レーザー媒質のゲインピーク波長と等しく
なっているエタロン基板の部分を細分してエタロンとす
ることを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明による第３のエタロン作製方
法は、レーザー装置の共振器内に配置されてレーザービ
ームを単一縦モード化するエタロンを作製する方法にお
いて、所望のエタロンよりも大面積のエタロン基板を細
分して複数の細片を形成し、これらの細片を、エタロン
が配されることになるレーザー装置と同じレーザー媒質
を備えた評価用レーザー装置の共振器内に順次挿入し
て、その場合のレーザービームの発振波長を各細片毎に
測定し、この発振波長が上記レーザー装置のレーザー媒
質のゲインピーク波長と等しくなっている細片を選び出
して、それをエタロンとすることを特徴とするものであ
る。

【００１２】

【作用および発明の効果】上記第１、２および３のエタ
ロン作製方法において用いられる大面積のエタロン基板
は、２つの表面（エタロンとされた際に光通過端面とな
る面）が完全に平行となる状態に研磨することはほとん
ど不可能である。換言すれば、このエタロン基板は必ず
厚さの分布を有し、通常は、それを細分してエタロンと
した際にエタロン縦モードがレーザー媒質のゲインピー
ク波長と等しくなるような特定厚さの部分も含む。

【００１３】そのような特定厚さとなっているエタロン
基板部分は、上記第１のエタロン作製方法において、干
渉縞が所定の明るさになっている部分（すなわち明部あ
るいは暗部）として特定できる。そこで、該第１の方法
において、干渉縞が所定の明るさになっている基板部分
を細分してエタロンとすれば、そのエタロンは、縦モー
ドがレーザー媒質のゲインピーク波長と一致するものと
なる。

【００１４】また、第２のエタロン作製方法において、
上述のような特定厚さとなっているエタロン基板部分を
評価用レーザービームが通過すると、その発振波長はレ
ーザー媒質のゲインピーク波長と等しくなる。そこで、
該第２の方法において、評価用レーザービームを透過さ
せたときその発振波長がレーザー媒質のゲインピーク波
長と等しくなるエタロン基板部分を細分してエタロンと
すれば、そのエタロンは、縦モードがレーザー媒質のゲ
インピーク波長と一致するものとなる。

【００１５】また、エタロン基板が上述のような特定厚
さの部分を有していれば、上記第３のエタロン作製方法
において該基板から得た複数の細片には、この特定厚さ
となっているものも含まれることになる。そこでそれら
の複数の細片から、評価用レーザービームを透過させた
ときその発振波長がレーザー媒質のゲインピーク波長と
等しくなる細片を選び出してエタロンとすれば、そのエ
タロンは、縦モードがレーザー媒質のゲインピーク波長
と一致するものとなる。

【００１６】以上説明の通り本発明による第１〜３のエ
タロン作製方法は、エタロンを所定厚さとなるように厳
密に研磨して仕上げるものではなく、大きく形成された
エタロン基板には厚さの分布が生じる点に着目し、その
ような基板の中の特定厚さの部分を利用して所望のエタ
ロンを得るものであるから、これらの各方法によれば、
縦モードがレーザー媒質のゲインピーク波長と等しくな
るエタロンを比較的簡単に、そして低コストで作製可能
となる。

【００１７】なお単一縦モードレーザーにおいては通
常、エタロンが、互いに平行な２つの光通過端面が共振
器軸に対して所定の角度をなす状態にして配されるもの
であるが、この角度としては例えば90°±30′程度が適
当である。

【００１８】本発明による第１〜３のエタロン作製方法
は、そのように所定角度傾けて配置されるエタロンを作
製する場合に適用可能である。すなわち、第１のエタロ
ン作製方法においては、エタロン基板に単一縦モードレ
ーザービームを照射する際に、エタロン基板をレーザー
ビームの入射方向に対して上記所定角度だけ傾けておけ
ばよい。また第２のエタロン作製方法においては、エタ
ロン基板を評価用レーザー装置の共振器軸に対して上記
所定角度だけ傾けておけばよい。さらに第３のエタロン
作製方法においては、エタロン基板の細片を評価用レー
ザー装置の共振器軸に対して上記所定角度だけ傾けてお
けばよい。

【００１９】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１は、本発明の方法によって作製さ
れるエタロンが適用される第１参考例としてのレーザー
ダイオードポンピング固体レーザーを示すものである。
このレーザーダイオードポンピング固体レーザーは、ポ
ンピング光としてのレーザービーム10を発する半導体レ
ーザー（フェーズドアレイレーザー）11と、発散光であ
る上記レーザービーム10を集束させる集光レンズ12と、
ネオジウム （Ｎｄ）がドーピングされた固体レーザー
媒質であるＹＡＧ結晶（以下、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶と称す
る）13と、このＮｄ：ＹＡＧ結晶13の前方側（図中右方
側）に配された共振器ミラー14と、この共振器ミラー14
とＮｄ：ＹＡＧ結晶13との間に配されたエタロン15とか
らなる。以上の各要素は、図示しない共通の筐体にマウ
ントされて一体化されている。またフェーズドアレイレ
ーザー11は、図示しないペルチェ素子と温調回路とによ
り所定温度に保たれる。

【００２０】フェーズドアレイレーザー11としては、波
長809 ｎｍのレーザービーム10を発するものが用いられ
ている。またＮｄ：ＹＡＧ結晶13はＮｄ濃度が１atm ％
で、厚さが１ｍｍのものである。このＮｄ：ＹＡＧ結晶
13は入射したレーザービーム10によってネオジウム原子
が励起されることにより、波長が946.2 ｎｍのレーザー
ビーム16を発する。

【００２１】ここでＮｄ：ＹＡＧ結晶13の両端面13ａお
よび13ｂと、エタロン15の光通過端面15ａおよび15ｂ
と、共振器ミラー14のミラー面14ａおよび光出射端面14
ｂの、以上挙げた波長、並びにＮｄ：ＹＡＧ結晶13の別
の発振線1064ｎｍ、1300ｎｍに対する反射率あるいは透
過率は、適宜のコーティングを施すことにより下表の通
りに調整されている。なおこの表中、Ｒは反射率を、Ｔ
は透過率を示しており、それらの数値の単位は％であ
る。

【００２２】 13ａ 13ｂ 15ａ 15ｂ 14ａ 14ｂ 809 ｎｍ Ｔ≧85 Ｒ≦２ − − − − 946.2ｎｍ Ｒ≧99.9 Ｒ≦0.1 Ｒ＝15 Ｒ＝15 Ｒ≧98 Ｒ≦0.2 1064 ｎｍ Ｔ≧30 Ｒ≦10 − − Ｔ≧30 Ｒ≦10 1300 ｎｍ Ｔ≧70 Ｒ≦25 − − Ｔ≧70 Ｒ≦25 上記の構成においては、エタロン15の両端面15ａ、15ｂ
間に波長946.2 ｎｍの定在波が生じ、この波長946.2 ｎ
ｍのレーザービーム16のみがＮｄ：ＹＡＧ結晶端面13ａ
とミラー面14ａとの間で強く共振し、その一部が共振器
ミラー14の光出射端面14ｂから出射する。このレーザー
ビーム16は、単一縦モードで発振していることが確認さ
れた。

【００２３】なおエタロン15は両端面15ａ、15ｂが互い
に平行な平行平板であり、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶端面13ａと
ミラー面14ａとで構成される共振器の軸に対して、両端
面15ａ、15ｂの法線が30′の角度をなす状態に配置され
ている。

【００２４】ここで本装置においては、図２に示す通
り、レーザー媒質であるＮｄ：ＹＡＧ結晶13のゲインピ
ーク波長は946.2 ｎｍであり、またこの946 ｎｍ帯のゲ
イン半値全幅Ｗは0.8 ｎｍである。一方エタロン15のＦ
ＳＲ（Free Spectral Range ：縦モード間隔）は上記Ｎ
ｄ：ＹＡＧ結晶13のゲイン半値全幅Ｗと一致させて0.8
ｎｍとされ、それとともに、その１つのエタロン縦モー
ドがＮｄ：ＹＡＧ結晶13のゲインピーク波長と一致させ
て946.2 ｎｍとされている。

【００２５】本装置においては、このようにエタロン縦
モードとＮｄ：ＹＡＧ結晶13のゲインピーク波長とが一
致しているため、ゲインを有効に利用でき、したがって
発振しきい値が低く、発振しきい値上昇に伴う出力低下
等の問題を防止可能で、さらに単一縦モード性も良好と
なる。また本装置は、光路長調整のためにエタロン15の
傾斜角を調整する手段も不要であるから、比較的低コス
トで作製可能となる。

【００２６】なお、エタロン15のＦＳＲをＮｄ：ＹＡＧ
結晶13のゲイン半値全幅Ｗと一致させることは必ずしも
必要ではないが、エタロン15の第２縦モード（隣接モー
ド）で発振することをより確実に防止するためには、そ
のＦＳＲをＮｄ：ＹＡＧ結晶13のゲイン半値全幅Ｗ以上
に設定するのが好ましい。

【００２７】次に図３を参照して、本発明の方法によっ
て作製されるエタロンが適用される第２参考例としての
レーザーダイオードポンピング固体レーザーについて説
明する。なおこの図３において、図１中の要素と同等の
要素には同番号を付し、それらについての重複した説明
は省略する（以下、同様）。

【００２８】この第２参考例のレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーは第１参考例の装置と比べると、共
振器内に光波長変換素子20が配置されている点が基本的
に異なる。この光波長変換素子20は一例として、周期ド
メイン反転構造を有するＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 のバ
ルク結晶からなるものである。この構成においてもエタ
ロン15の作用により、波長946.2 ｎｍの単一縦モードの
レーザービーム16が得られる。そしてこのレーザービー
ム16は光波長変換素子20により、波長が１／２すなわち
473.1 ｎｍの青色の第２高調波21に変換される。

【００２９】ここでＮｄ：ＹＡＧ結晶13の両端面13ａお
よび13ｂと、エタロン15の両端面15ａおよび15ｂと、共
振器ミラー14のミラー面14ａおよび光出射端面14ｂの、
各波長に対する反射率あるいは透過率は、適宜のコーテ
ィングを施すことにより下表の通りに調整されている。
なおこの表中でも、Ｒは反射率を、Ｔは透過率を示して
おり、それらの数値の単位は％である。

【００３０】 13ａ 13ｂ 15ａ 15ｂ 14ａ 14ｂ 809 ｎｍ Ｔ≧85 Ｒ≦２ − − − − 946.2ｎｍ Ｒ≧99.9 Ｒ≦0.1 Ｒ＝15 Ｒ＝15 Ｒ≧99.9 Ｒ≦0.2 1064 ｎｍ Ｔ≧30 Ｒ≦10 − − Ｔ≧30 Ｒ≦10 1300 ｎｍ Ｔ≧70 Ｒ≦25 − − Ｔ≧70 Ｒ≦25 473.1ｎｍ Ｒ≧98 Ｒ≦10 Ｒ≦１ Ｒ≦１ Ｔ≧93 Ｒ≦0.3 また、光波長変換素子20の両端面20ａ、20ｂの反射率
は、以下の通りである。 上記の構成において、波長946.2 ｎｍのレーザービーム
16は共振器ミラー14のミラー面14ａをほとんど透過せ
ず、その一方波長473.1 ｎｍの第２高調波21の一部がこ
のミラー面14ａを透過して、光出射端面14ｂから出射す
る。この第２高調波21も単一縦モードであることが確認
された。

【００３１】この第２参考例の装置においても、エタロ
ン15の縦モードとＮｄ：ＹＡＧ結晶13のゲインピーク波
長とが一致しているため、先に説明した第１参考例の装
置におけるのと同様の効果が得られる。

【００３２】次に図10を参照して、本発明の方法によっ
て作製されるエタロンが適用される第３参考例としての
レーザーダイオードポンピング固体レーザーについて説
明する。この第３参考例のレーザーダイオードポンピン
グ固体レーザーは第２参考例の装置と比べると、光波長
変換素子20とエタロン15の配置の順序が入れ替わってい
る点だけが異なり、それ以外の構成は第２参考例の装置
と基本的に同様である。

【００３３】この構成においてもエタロン15の作用によ
り、波長946.2 ｎｍの単一縦モードのレーザービーム16
が得られる。そしてこのレーザービーム16は光波長変換
素子20により、波長が１／２すなわち473.1 ｎｍの青色
の第２高調波21に変換される。この第２高調波21も単一
縦モードであることが確認された。

【００３４】また本参考例においては、第２参考例の装
置と比べると、レーザービーム16のビーム径がより小さ
い位置に光波長変換素子20が配置されているため、波長
変換効率が一層高まり、より高い第２高調波出力が得ら
れるようになる。

【００３５】次に、上述のようにＮｄ：ＹＡＧ結晶13の
ゲインピーク波長と縦モードが一致したエタロン15を作
製する方法について説明する。図４は、本発明の第１の
エタロン作製方法を適用してエタロン15を作製する装置
の一例を示すものである。この装置においては、図１お
よび図３のレーザーダイオードポンピング固体レーザー
と同様にＮｄ：ＹＡＧ結晶をレーザー媒質とする固体レ
ーザー30から単一縦モードのレーザービーム31が発せら
れ、このレーザービーム31はビームエキスパンダ32に通
される。このビームエキスパンダ32によりビーム径が拡
大されたレーザービーム31は、ビームスプリッタ33を透
過して、エタロン基板５に照射される。

【００３６】このエタロン基板５は、一例として屈折率
が1.45のフューズドシリカからなり、厚さが約0.38ｍｍ
で、一辺が50ｍｍの正方形に形成されたものである。こ
のエタロン基板５の面積は、例えば３ｍｍ四方の正方形
とされるエタロン15と比較すれば、十分に大きいもので
ある。

【００３７】またこのエタロン基板５の両表面５ａ、５
ｂ（エタロン15の光通過端面15ａ、15ｂとなる表面）に
は、後にそれが切断されてエタロン15とされた際に適度
なFinesse （縦モード選択性の強さ）を有するように、
所定のコーティングが予め施されている。このコーティ
ングは、例えば図１のレーザー装置に適用するエタロン
15を作製する場合ならば、前述のように 946.2ｎｍの光
に対して反射率Ｒ＝15％となるものである。

【００３８】このエタロン基板５に、その一表面５ａ側
から照射されたレーザービーム31の一部はこの表面５ａ
で反射し、残余は該基板５を透過後に表面５ｂで反射す
る。このように反射したレーザービーム31はビームスプ
リッタ33で反射し、集光レンズ34により収束せしめられ
る。この収束位置にはＣＣＤ撮像素子等からなる２次元
光検出器35が配設されており、レーザービーム31の結像
状態がこの２次元光検出器35によって撮影される。この
撮影された像は、例えばＣＲＴ表示装置等の表示手段36
において拡大再生される。

【００３９】エタロン基板５は平行平板となるように研
磨されたものであるが、両表面５ａ、５ｂを完全に平行
に研磨することは、一般に不可能である。つまりこのエ
タロン基板５は、必ず厚さの分布を有するものとなる。
そのため、上記のエタロン基板表面５ａで反射したレー
ザービーム31と、表面５ｂで反射したレーザービーム31
との干渉により、例えば図５に示すような干渉縞が生じ
る。表示手段36において拡大再生される像は、この干渉
縞を示すものとなる。

【００４０】本例においては反射型の干渉計が構成され
ているので、細分してエタロン15とした際にエタロン縦
モードがＮｄ：ＹＡＧ結晶13のゲインピーク波長946.2
ｎｍと等しくなるような厚さとなっているエタロン基板
５の部分は、上記干渉縞の暗部に対応する部分である。
そこで、この干渉縞の暗部に対応する基板部分を細分し
てエタロン15とし、それを図１、図３あるいは図10のレ
ーザー装置において共振器軸に対して両端面15ａ、15ｂ
が垂直となる向きに配置すれば、そのエタロン15は、縦
モードがＮｄ：ＹＡＧ結晶13のゲインピーク波長と一致
するものとなる。

【００４１】それに対して、透過型の干渉計を利用する
場合は、干渉縞の明部に対応する基板部分を細分してエ
タロン15とすれば、そのエタロン15は、縦モードがＮ
ｄ：ＹＡＧ結晶13のゲインピーク波長と一致するものと
なる。

【００４２】本方法によれば、エタロン基板５が前述の
通り50ｍｍ四方の正方形で、エタロン15を３ｍｍ四方の
正方形に切断する場合で、縦モードがＮｄ：ＹＡＧ結晶
13のゲインピーク波長と一致するエタロン15を一度に10
0 枚以上作製することができる。

【００４３】なお、予めエタロン基板５をどのように切
断するか定めておき、その切断線（図５中、１点鎖線で
表示）を表示手段36においてスーパーインポーズ等の手
法により干渉像と重ね合わせて表示すれば、例えば右か
ら何列目の上から何番目の切断片は干渉縞の暗部にある
からエタロン15として利用できる、ということが一目瞭
然となり、エタロン作製作業の能率が向上する。

【００４４】次に、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13のゲインピーク
波長と縦モードが一致したエタロン15を作製する別の方
法について説明する。図６は、本発明の第２のエタロン
作製方法を適用してエタロン15を作製する装置の一例を
示すものである。この装置においては、ポンピング光と
してのレーザービーム40を発する半導体レーザー（フェ
ーズドアレイレーザー）41と、発散光である上記レーザ
ービーム40を集束させる集光レンズ42と、Ｎｄ：ＹＡＧ
結晶43と、共振器ミラー44とからなる評価用レーザー装
置が用いられる。

【００４５】上記Ｎｄ：ＹＡＧ結晶43は、図１、図３お
よび図10のレーザー装置を構成するＮｄ：ＹＡＧ結晶13
と同様にゲインピーク波長が946.2 ｎｍのものである。
またこの評価用レーザー装置の共振器はＮｄ：ＹＡＧ結
晶43と共振器ミラー44とによって構成されるが、その中
には、前述したものと同様のエタロン基板５が配され
る。

【００４６】エタロン基板５はこの評価用レーザー装置
においてエタロンとして作用し、それによりレーザービ
ーム45が単一縦モード化される。このレーザービーム45
は集光レンズ46によって集光されて光ファイバー47内に
入射し、そこを伝搬して光スペクトラムアナライザー48
に導かれる。光スペクトラムアナライザー48はレーザー
ビーム45の発振波長を測定し、その測定結果を示す信号
Ｓ１をコンピューター49に入力する。

【００４７】このコンピューター49は、エタロン基板５
を保持している２次元移動ステージ50に駆動制御信号Ｓ
２を入力する。２次元移動ステージ50はこの駆動制御信
号Ｓ２に基づいて駆動し、エタロン基板５をレーザービ
ーム45に対して２次元的に、つまり図中の上下方向およ
び紙面に垂直な方向に相対移動させる。それによりエタ
ロン基板５は、レーザービーム45によって２次元走査さ
れる。

【００４８】先に述べた通りエタロン基板５は厚さの分
布を有するので、レーザービーム45のエタロン基板５上
の走査位置に応じてその発振波長が変化する。コンピュ
ーター49は２次元移動ステージ50からその移動位置（す
なわちレーザービーム45のエタロン基板５上の走査位
置）を示す信号Ｓ３を受け、そのとき入力される上記信
号Ｓ１と該信号Ｓ３とを対応させて、エタロン基板５上
の各位置毎にレーザービーム45の発振波長を示すマップ
を作成する。

【００４９】このマップは、例えば図７に示すようなも
のとなり、例えばＣＲＴ表示装置等の表示手段51におい
て表示される。そこでこの表示されたマップを見れば、
エタロン基板５のどの部分を切断してエタロン15とすれ
ば、そのエタロン縦モードがＮｄ：ＹＡＧ結晶13のゲイ
ンピーク波長と一致するかを知ることができる。例えば
図７のような場合は、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13のゲインピー
ク波長946.2 ｎｍに対してエタロン縦モードの誤差を±
0.2 ｎｍ許容するならば、エタロン基板５の図中斜線を
付した部分を切断してエタロン15とすればよい。このよ
うにして得られたエタロン15も、そのエタロン縦モード
がＮｄ：ＹＡＧ結晶13のゲインピーク波長と一致する。

【００５０】本方法によれば、エタロン基板５が前述の
通り50ｍｍ四方の正方形で、エタロン15を３ｍｍ四方の
正方形に切断する場合で、縦モードがＮｄ：ＹＡＧ結晶
13のゲインピーク波長と一致する（誤差±0.2 ｎｍ以
内）エタロン15を一度に100 枚以上作製することができ
る。

【００５１】なおこの方法においても、予めエタロン基
板５をどのように切断するか定めておき、その切断線
（図５中、１点鎖線で表示したもの）を表示手段51にお
いてマップと重ね合わせて表示すれば、例えば右から何
列目の上から何番目の切断片はエタロン15として利用で
きる、ということが一目瞭然となり、エタロン作製作業
の能率が向上する。

【００５２】次に、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13のゲインピーク
波長と縦モードが一致したエタロン15を作製するさらに
別の方法について説明する。図８は、本発明の第３のエ
タロン作製方法を適用してエタロン15を作製する装置の
一例を示すものである。この装置は、先に図６に示した
装置と比べると基本的に、エタロン基板５に代えて複数
の基板細片５Ｐを保持した治具60が配される点、および
２次元移動ステージ50の代りに１次元移動ステージ61が
用いられている点が異なるものである。

【００５３】なお上記基板細片５Ｐは、前述したような
比較的大面積のエタロン基板５をエタロンサイズに切断
してなるものであり、それらは図９の正面図にも示す通
り、治具60に１列に並べて保持される。そして治具60
は、保持している基板細片５Ｐの両表面に固体レーザー
ビーム（評価用レーザービーム）45が入射する向きにし
て、１次元移動ステージ61に保持されている。

【００５４】基板細片５Ｐはこの評価用レーザー装置に
おいてエタロンとして作用し、それによりレーザービー
ム45が単一縦モード化される。このレーザービーム45の
発振波長は、図６の装置におけるのと同様にして光スペ
クトラムアナライザー48によって測定される。そして光
スペクトラムアナライザー48が出力する上記発振波長を
示す信号Ｓ１が、コンピューター49に入力される。１次
元移動ステージ61はコンピューター49が出力する駆動制
御信号Ｓ２に基づいて駆動し、治具60を図中の上下方向
に、基板細片５Ｐの取付けピッチと同じピッチで間欠移
動させる。

【００５５】このように治具60が移動することにより、
そこに取り付けられている複数の基板細片５Ｐが、順次
共振器内でレーザービーム45の照射を受ける位置に配さ
れる。先に述べた通りエタロン基板５は厚さの分布を有
するので、それが切断されてなる複数の基板細片５Ｐ
は、必ずしも同じ厚さにはなっていない。そこで、共振
器内に配された基板細片５Ｐの厚さに応じて、レーザー
ビーム45の発振波長が変化することになる。

【００５６】コンピューター49は、１次元移動ステージ
61を１ピッチ移動させる毎に、つまり各基板細片５Ｐが
レーザービーム45の照射を受ける位置に配される毎に、
そのとき入力される信号Ｓ１が示すレーザービーム45の
発振波長がＮｄ：ＹＡＧ結晶13のゲインピーク波長946.
2 ｎｍと、例えば許容誤差±0.2 ｎｍで一致するか否か
を判定する。この判定結果は、表示手段51においてリス
トにして表示される。このリストは例えば、「No.1＝Ｏ
Ｋ No.2＝ＯＫ No.3＝ＮＧ ………」等のよう
に、各基板細片５Ｐの共振器内に配される順番と対応付
けて記載される。この順番は、治具60における基板細片
５Ｐの並び順と対応するから、図９に示すように治具60
に表示しておくことができる。

【００５７】そこで、上記リストでＯＫとされた番号の
基板細片５Ｐを選び出してそれをエタロン15とし、それ
を図１、図３あるいは図10のレーザー装置において使用
すれば、そのエタロン縦モードがＮｄ：ＹＡＧ結晶13の
ゲインピーク波長と、誤差±0.2 ｎｍ以内で一致するよ
うになる。

【００５８】本方法によれば、エタロン基板５が前述の
通り50ｍｍ四方の正方形で、エタロン15を３ｍｍ四方の
正方形に形成する場合で、縦モードがＮｄ：ＹＡＧ結晶
13のゲインピーク波長と一致する（誤差±0.2 ｎｍ以
内）エタロン15を歩留まり約50％で作製することも可能
である。

【００５９】なお、上述のように駆動源を備えた１次元
移動ステージ61とコンピューター49とを使用せずに、マ
ニュアル操作により各基板細片５Ｐをレーザービーム45
の照射を受ける位置に順次配し、その都度光スペクトラ
ムアナライザー48が表示するレーザービーム45の発振波
長を読み取って、各基板細片５Ｐをエタロン15として使
用できるか否か判定するようにしても構わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法によって作製されるエタロンが適
用される第１参考例としての固体レーザー装置を示す側
面図

【図２】図１の装置におけるレーザー媒質のゲインとエ
タロン縦モードとの関係を示すグラフ

【図３】本発明の方法によって作製されるエタロンが適
用される第２参考例としての固体レーザー装置を示す側
面図

【図４】本発明の第１のエタロン作製方法を実施する装
置の一例を示す側面図

【図５】図４の装置において生じる干渉縞とエタロン基
板との位置関係を示す概略図

【図６】本発明の第２のエタロン作製方法を実施する装
置の一例を示す側面図

【図７】図６の装置における評価用レーザービームの発
振波長とエタロン基板との位置関係を示すマップの概略
図

【図８】本発明の第３のエタロン作製方法を実施する装
置の一例を示す側面図

【図９】図８の装置の一部を拡大して示す正面図

【図１０】本発明の方法によって作製されるエタロンが
適用される第３参考例としての固体レーザー装置を示す
側面図

【符号の説明】

５ エタロン基板 ５Ｐ エタロン基板細片 10 レーザービーム（ポンピング光） 11、41 半導体レーザー 12、34、42、46 集光レンズ 13、43 Ｎｄ：ＹＡＧ結晶 14、44 共振器ミラー 15 エタロン 15ａ、15ｂ エタロンの光通過端面 16 固体レーザービーム 20 光波長変換素子 21 第２高調波 30 固体レーザー 31 単一縦モードレーザービーム 32 ビームエキスパンダ 33 ビームスプリッタ 35 ２次元光検出器 36、51 表示手段 45 評価用レーザービーム 47 光ファイバー 48 光スペクトラムアナライザー 49 コンピューター 50 ２次元移動ステージ 60 治具 61 １次元移動ステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−80980（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−60401（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−233501（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30 G02F 1/37 H01S 3/094 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー装置の共振器内に配置されてレ
   ーザービームを単一縦モード化するエタロンを作製する
   方法であって、 所望のエタロンよりも大面積のエタロン基板にその一表
   面側から、前記レーザー装置のレーザー媒質のゲインピ
   ーク波長と等しい波長の単一縦モードレーザービームを
   照射し、 その際エタロン基板を通過した単一縦モードレーザービ
   ームが形成する干渉縞を観察し、 この干渉縞において所定の明るさの部分を形成させた基
   板部分を細分してエタロンとすることを特徴とするエタ
   ロン作製方法。
2. 【請求項２】 レーザー装置の共振器内に配置されてレ
   ーザービームを単一縦モード化するエタロンを作製する
   方法であって、 所望のエタロンよりも大面積のエタロン基板を、前記レ
   ーザー装置と同じレーザー媒質を備えた評価用レーザー
   装置の共振器内に挿入し、 この評価用レーザー装置から発せられる評価用レーザー
   ビームによって前記エタロン基板を２次元走査し、 その際エタロン基板を透過したレーザービームの発振波
   長を測定し、 該エタロン基板の各位置毎にこの発振波長を示すマップ
   を作成し、 このマップが示す、前記発振波長が前記レーザー媒質の
   ゲインピーク波長と等しくなっているエタロン基板の部
   分を細分してエタロンとすることを特徴とするエタロン
   作製方法。
3. 【請求項３】 レーザー装置の共振器内に配置されてレ
   ーザービームを単一縦モード化するエタロンを作製する
   方法であって、 所望のエタロンよりも大面積のエタロン基板を細分して
   複数の細片を形成し、 これらの細片を、前記レーザー装置と同じレーザー媒質
   を備えた評価用レーザー装置の共振器内に順次挿入し
   て、その場合のレーザービームの発振波長を各細片毎に
   測定し、 この発振波長が前記レーザー装置のレーザー媒質のゲイ
   ンピーク波長と等しくなっている細片を選び出して、そ
   れをエタロンとすることを特徴とするエタロン作製方
   法。