JPH022196A

JPH022196A - クロムをドープしたホーステライト単結晶レーザー

Info

Publication number: JPH022196A
Application number: JP63307671A
Authority: JP
Inventors: Robert R Alfano; ロバート　アール．アルファノ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-12-04
Filing date: 1988-12-05
Publication date: 1990-01-08
Anticipated expiration: 2013-04-28
Also published as: EP0319332B1; EP0319332A3; EP0319332A2; JP2744798B2; DE3888799T2; DE3888799D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、−ｍにレーザーに関し、特にレーザー媒体（
ｌａｓｅｒ　ｍｅｄｉｕｍ）がクロムをドープしたオル
ト珪酸マグネシウムホーステライ１〜（ｆｏｒｓｔｅｒ
ｉｔｅ）（Ｃｒ：Ｍ　ｇ２Ｓ　ｉｏ　４）の羊結晶であ
るレーザーに関する。

〔従来の技術〕

科学及び工業でレーザーは広く採用されており、用途の
種類は益々広がりつつある。レーザーは、距離測定装置
、光学的外科手術、光学的印刷機、光学的読み取り及び
金属削孔の如き広い範囲でその用途が見出だされている
。簡箪に述べると、レーザーは輻射線の誘導放出による
光増幅の原理に基ついて作動し、極めて強い集中光を生
ずることができる。レーザー　キャビティー　（ｃａｖ
ｉｔｙ）で生じたコーヒーレット光ビームはレーザー物
質で増幅される。レーザー　ホス１ｌｈｏｓｔ）として
用いられている材料には、カス、液体、ガラス及び単結
晶固体が含まれる。

単結晶固体がレーザーで用いられる場合、それらの結晶
は一般に長い棒の形をしている。結晶材料の構造は非常
に完全に近いものでなければならない。何故なら光学的
不均質さはレーザービームの歪み及び散乱を起こし、そ
れによって輻射線の強度及びコーヒーレンズを減するか
らである。レーザー発生性能に悪影響を与える結晶の不
完全性には、弾性歪み、結晶不整合、化学的濃度不均質
性、欠陥、含有物及び気泡が含まれる。

Ｒ，Ｃ，モリスその他による米国特許第３，９９７，８
５３号明細書には、ホストが、三価クロムイオンをドー
プしたアルミン酸ベリリウム（Ｂ　ｅＡ　１２０４）の
単結晶で、結晶学的に実質的にｂ軸から少なくとも３０
°離れたａ−ｃ面に沿って配向され、約０．００５〜１
．０原子％の範囲のクロムドープ濃度を有する単結晶か
らなるレーザーが記載されている。

Ｊ、Ｃ，ウォリングその他による米国特許第４．２７２
，７３３号明細書には、レーザー媒体としてクリソベリ
ル（ｃｈｒｙｓｏｂｅｒｙｌ）構造をもつクロムをドー
プしたアルミン酸ベリリウム（ＢｅＡ１２０．・Ｃｒ’
）の特別な単結晶、及びレーザー媒体を励起するための
手段、及びチューニング（ｔｕｎｉｎｇ）手段を具えた
高電力で広い波長域でチューニング可能なレーザー装置
が記載されている。そのレーザーは、低温から、上昇さ
せた温度までの広い温度範囲に亘って作動することがで
きる。しかし、上昇させた温度が好ましい。何故ならそ
れらは一層大きなレーザー利得をもたらすからである。

赤から赤外のスペクトル範囲で放射し、そのレーザーは
、防衛、通信、アイソト−プ分離、光化学等々の分野で
有用である。

Ｗ、Ｄ　、ファウンティンによる米国特許第４．０１９
，１５６号明装置ｌＩＩ書には、光学的キャビティー内
に同時的能動（電気光学的）及び受動〔可飽和吸収体（
ｓａｔｕｒａｂｌｅ　ａｂｓｏｂｃｒ））損失変調を用
いたＱ−スイッチ／モードロックＮ　ｄ　：　Ｙ　Ａ　
Ｇレーザー発振器が記載されている。この「二重変調」
発振器は約３０ピコ秒〜約５ナノ秒の範囲の継続時間を
もつトランスフオーム限定パルスを生ずることができ、
池のモードロック装置に比較して著しく改良された安定
性を有する。この装置で生ずるパルスは、イントラパル
ス周波数又は増幅変調を欠いており、従って高エネルギ
ーへの増幅及び明確に定められたパルスが必要な他の用
途に対し、理想的に適している。またこの装置のパルス
は優れたインターパルス特性を有し、この場合パルスト
レインの個々のパルス間の光学的ノイズはそのトレイン
のピークパルスの電力よりはるかに低い。

Ｒ，Ｒアルファノその他による米国特許第４．４６４，
７６１号明測置には、レーザー媒体がＢｅｚＡ２（Ｓ　
ｉｏ　ｚ）−：Ｃｒ３（エメラルド）の単結晶であるレ
ーザー装置が記載されている。その材料は蛍光帯域が広
いので、１０〜５００ヘムト秒位の短い継続時間をもつ
高強度チューニング可能モードロックパルスに適してい
る。このレーザー媒体を有する多数の異なったレーザー
装置が記載されている。

５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ａｍｅｒｉｃａｎ、　Ｏｃｔ、
、　１９８０．　Ｖｏｌ、２４３Ｎｏ、４．ｐｐ、１２
４−１５６に見られるカート・ナツツ−（Ｋｕｒｔ　Ｎ
ａ５ｓａｕ）による’Ｃｏｆｏｒ”と題する文献にはル
ビー、アレクサンドライト（ａｌｅｘａｎｄｒｉｔｅ）
及びエメラルドの種々の性質か論じられている。

〔本発明の要約〕

本発明の目的は、新規で改良されたレーザーを与えるこ
とである。

本発明の他の目的は、新規で改良されたレーザー↑勿質
を与えることである。

本発明の更に他の目的は、新規で改良されたりロムをド
ープしたレーザー物ａを与えることである。

本発明の更に別の目的は、広範囲にチューニングするこ
とができ、ピコ秒及びヘムト秒の範囲の継続時間を有す
る短いパルスを生ずることができる新規な改良された固
体レーザーを与えることである。

本発明の教示によれば、三価クロムイオンをドープした
ホーステライト（Ｃｒコ゛：　Ｍ　ｇ　２　Ｓ○、）の
単結晶の形のレーザー媒体、該レーザー媒体を励起して
コーヒーシンｌ−輻射線を放出させるための手段、及び
前記レーザ・−媒体によって放出されたコーヒーレット
輻射線を維持するための光学的共振キャビティーを具え
たレーザーが与えられる。

本発明の一つの態様によれば、レーザーは光学的共振キ
ャビティー内に、ある範囲の周波数に亘ってレーザーを
チューニングするためのチューニング手段を有し、本発
明の別の態様によれば、レーザーはモードロック作動を
行わせるためのモードロック手段を有する。レーザー物
質は、棒型或は円型型のいずれの形状に作ってもよい。

クロムのドーピングは、約０．０１〜０．５原子％の範
囲にある。

新規なレーザー物質を用いた多数の異なったレーザー装
置構造について記述する。

本発明をその目的及び他の目的と共に一層よく理解でき
るように付図に関連して次に記述する。

本発明の範囲は特許請求の範囲に記載されている。

〔好ましい態様についての詳細な記述９図中、同じ番号
は同様な部品を示す３本発明は、クロムをドープしたホーステライト、即ちク
ロムをドープしたオルト珪酸マグネシウムが、チューニ
ング可能な固体レーザーのためのレーザー媒体として働
き、特にそのクロムをドープしたホーステライトがレー
ザー光を発すると言う発見に基づいている。

行なわれた実験によれば、クロムをドープしたホーステ
ライトレーザー装置の発光スベクＩ・ルは、５００ｎｍ
ブレイズド（ｂｌａｚｅｄ）格子分光計及び１１０００
ｎまでの感度を有するｓ−１光電子増倍管を用いて取ら
れ、７００〜１１０００ｎスペクトル範囲のレーザー作
動を得るように設計されたキャビティーは、用いられた
結晶中の不純物イオンによる８５０〜１１５０ｎｍにわ
たるＪ！吸収のためレーザー作用を示さなかった。

しかし、その後で蛍光スペクトルを、１１０００ｎブレ
イズド格子及びゲルマニウム光ダイオードの組み合わせ
を具えた分光計で７００〜１３５０ｎｍのスペクトル範
囲を走査してとって見ると、１１５０〜１３５０ｎｍス
ペクトル範囲でレーザー作用を示した。１１５０へ１３
５０ｎｍのスペクトル範囲に対し、高反射率をもち、ポ
ンプレーザーに対し５３２　ｎｍで大きな透過性をもつ
配列鏡を用いて、安定なキャビティーがこれらの鏡と共
に設計され、パルスレーザー作用が、ＱスイッチＮｄ：
ＹＡＧレーザーからの５３２ｎｍ、１Ｏｎｓパルスを用
いて結晶の長手方向のボンピングにより容易に得られた
。

アレクサンドライト及びエメラルドレーザーの広い波長
域でチューニング可能な室温作動の成功に鼓舞され、チ
ューニング可能な固体レーザーについての研究活動の波
は８０年代に広まった。これらの研究活動の進行は二つ
の方向にあった。一つは、三価クロムイオンのための新
規なホスト材料を求めることであり、第二は一般に用い
られるホスト結晶でレーザー光を出す新しいイオンにつ
いての研究であった。これらの努力は、新しいレーザー
イオンである三価のチタン（Ｔｉ”）及び二価のロジウ
ム（Ｒ１＋２°）の発見及び二価遷移金属イオンＮ　ｉ
”、ＣＯ２″″及びＶ”に基づくチューニング可能なフ
ォノン終端（ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ）レーザーの再発見
により、多数のホストで広域波長のチューニング可能レ
ーザー作動の成功によって報われた。

本発明は、ホーステライＩ−（Ｍｇ２Ｓ　Ｉｏ　１）中
（７）Ｃｒ３″の最初の室温振動パルスレーザー作動に
関する。

アレクサンドライトと同様にホーステライトは、かんら
ん石系結晶の一つである。それは天然に産出する宝石で
ある。ホーステライトの単結晶は、チョクラルスキー法
により成長させることができる。ホーステライトの単位
胞は斜方晶系構造の空間群に四つの式羊位ρｂｎｍを有
する。！柱位胞の大きさは、ａ＝４．７６人、ｂ＝１０
．２２人及びｃ＝４．９９人である、ＣＳ’イオンが、
二つの明確な八面体配位点にあるＭｇ２−イオンと置き
代わっているニーつ（Ｍｌ）は逆対照（Ｃｉ）であり、
他方（Ｍ２）は鏡面対照（Ｃｓ）て′ある。Ｃｒ”イオ
ンによって占められる二つの点の比は、Ｍｌ：Ｍ２＝３
：２である。

分光器及びレーザー作用測定のために用いられた（Ｃｒ
”：ＭｇｚＳ　ｉｏ、）の単結晶はチョコラルスキー法
によって成長させた。結晶は９　ｍｍＸ　９　ｍｍＸ４
．５ｍｍ直方体で、その三つの直交する辺は結晶軸ａ、
ｂ及びＣに沿って配向していた。結晶は０．０４〜１％
のＣｒ″゛イオンを含み、それは６．９ｘ　１０１８イ
オン／ｃｍ’のクロムイオン濃度に等しい。

Ｅ　ｌｌｂ結晶軸についてのＣｒ：Ｍｇ２５ｉＯ＋の室
温吸収及び蛍光スペクトルを第１　Ｊａｆ図及び第’１
．．１．ｂＪ図に示す。吸収スペクトルは、パーキン・
エルマチムダ−１分光光度計を用い、試料の４．５ｍｍ
の長さの辺に沿って測定しな。それはＣｒ”イオンの４
Ａ２→４Ｔ２及び４Ａ２→４Ｔ１の吸収遷移に夫々起因
する＋４０ｎｍ及び４６０ｎｍに中心をもつ二つの広い
吸収帯を更に有する。吸収スペクトルの形及び強度は、
７０２ｎｍでの鋭い線及び５４０〜５７５ｎｍの間の３
本の線が現れる点分除き、液体窒素温度でたいして変化
しない。７０２ｎ…の線は蛍光スペクトル中の盟著な特
徴を示している。この後者の特徴は、Ｃｒ”の４Ａ２→
２Ｅ遷移に起因する。

５４０〜５７５ｎｍの間の弱い鋭い線はスピン禁制４Ａ
２→２Ｔ２遷移に起因する。　８５０〜１１５０ｎｍの
間の広くて弱い吸収帯は励起スペクトルでは観察されな
い、このことはこの吸収の原因がＣｒ”イオンの遷移に
あるのではなく、例えば、ホスト結晶中の成る他の不純
物イオンによるものであることを示している。このバッ
クグラウンド吸収は、がなりの放出スペクトル範囲と重
複しており、その領域でのレーザー作用を妨げることが
第１図がら明らかである。

Ｃｒ”　：Ｍ　ｇ２Ｓ　ｉｏ、の蛍光スペクトルはアル
ゴンイオンレーザーからの４８８ｎｍ輻射線によって励
起され、１１０００ｎブレイズド格子を具えた０、２５
−ｍ単色光器［５ＰＥＸミニメイト（ｍｉｎｉｍａｔｅ
）　）の端に配置したゲルマニウム光ダイオード検出器
・ロッキング増幅器併用装置により記録した。室温スペ
クトルは７００〜１３００ｎｍの波長範囲を覆う広い帯
域である。液体窒素温度ではスペクトルは鋭い２Ｅ−４
Ｔ２　　零−ホノン線を示し、続いて精巧な構造の側波
帯が７５０ｎｍまで伸び、９８０ｎｍにピークをもつ広
い帯を示している。その広い帯は４Ｔ２状態がら４Ａ２
基準状態の振動水準への遷移によるものであり、殆んど
の全蛍光はこの帯中ヘチャンネルされている。室温蛍光
寿命は１５ｕｓである。

Ｃｒ：Ｍｇ２５　ｉｏ　＋系の吸収及び放出スペクトル
の両方共、入射光の偏光及び試料中の結晶軸の配向に強
く依存する。この偏光依存性は、０ｎ−＝Ｄ２のＣｒ点
対称の減少及びそれに付随する偏光選択規則によって説
明することができるであろう。

（ｒ：Ｍｇ２５　ｉｏ　＜のレーザー作用を研究するた
めの実験装置は、第２図に概略示されている。クロムを
ドープしたホーステライト試料Ｓは、２０ｃｍの間沼を
開けて配置した二つの曲率半径３０ｃｍの鏡Ｍ１及びＭ
２によって形成された安定な共振器の中心に万かれてい
る。鏡Ｍ、及びＭ２は５３２ｎｍポンプビームを透過し
、１１５０〜１３５０ｎｍのスペクトル範囲で大きな反
射率をもつように誘電体で被覆されていた。後方鏡Ｍ１
の反射率は９９．９％であるが、出力鏡Ｍ２の反射率は
特定の波長範囲での通常の入射に対し９８％である。こ
のスペクトル範囲は蛍光スペクトルのピークに相当する
ものではないが、バックグラウンド吸収が最小になるよ
うに選択されていることに注意すべきである。試料Ｓは
、１０Ｈｚの反復速度で作動するＱ−スイッチＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザー〔カンタ・レイ（Ｑｕａｎｄａ　Ｒａｙ）
　Ｄ　ＣＲ−１１）Ｌからの周波数２倍５３２ｎｍ、１
Ｏ−ｎｓ　Ｆ　Ｗ　ＨＭ　パルスにより、長手方向にボ
ンピングした。ポンプパルスの空間形状は不安定なキャ
ビティーに特徴的なドーナッツ型であった。試料Ｓの結
晶軸に沿って直線偏光されたポンプビームは、フィルタ
ーＦ１によってＰ波され、次に焦点距離２５ｃｍのレン
ズＥによって試料Ｓの前３ｃＩｌｌの所に焦点を結ばせ
た。試料Ｓの中心でのポンプビームの半径は、−６００
ｕｍである。レーザーキャビティーの出力はフィルター
Ｆ２によって７戸波し、ゲルマニウム光ダイオード検出
器りによってモニターした。検出器りの出力は高速オッ
シロスコープＯに表示した。

キャビティー中には、散乱素子は入れてなく、レーザー
は自由な走査モードで作動させた。

２．２ＭＪのレーザー発生閾値以上でボンピングするこ
とにより、パルスレーザー作動も得られた。

単一出力レーザーパルスが得られ、レーザー発生水準の
寿命より短いポンプパルス継続時間の結果であるゲイン
・スイッチ作動を暗示していた。レーザーパルスの振幅
及び継続時間は、ポンプレーザーのパルス毎のエネルギ
ー変動から予想されるように変動した。出力は、キャビ
ティーのわずがな不整合に対してさえも、或はガラス板
（損失８％）をキャビティー中に挿入することに対して
も極めて鋭敏であった。

Ｃｒ：Ｍｇｚｓ　ｉｏ　＋レーザーパルスの瞬間的波形
は第３図に示されている。出力レーザーパルスの瞬間的
継続時間（ＦＷＨＭ）は、閾値での２００ｎｓから閾値
エネルギーの２．４倍での１００ｎｓへ変化した。

ポンプパルスのピークとＣｒ”＋Ｍｇ２５ｉＯ＜レーザ
ーパルスのピークとの１ｍの遅れも、閾値での７００ｎ
ｓから閾値の２．４倍での２００ｎｓへ、ポンプパルス
エネルギーと共に予想通り変化した。このことは、レー
ザーキャビティーが極めて損失か大きく、キャビティー
中にレーザー発振を確立するのに数百回の往復走行（ｔ
ｒｉｐ）が必要であることを示している。

上述の実験で用いられるたキャビティーについてレーザ
ースロープ効率が測定され、そのデーターを第４図に示
す。レーザー振動は２．２＋ａｊの吸収入力エネルギー
で形成され始める。測定された１％のスロープ効率はむ
しろ低く、キャビティーに大きな損失があることを示し
ている。これらの損失には被覆していない試料表面から
の１３％の反射損失、結晶内の不均質性による散乱、及
びポンプビームの大きさと試料のＣｒ　：　Ｍ　＋？２
　Ｓ　ｉ　Ｏ４キヤビテイーモードとの間の大きな不整
合が含まれる。

Ｃｒ：Ｍｇ２５　ｉｏ　４レーザーのスペクトルは、３
．６ｍｊの吸収ボンピングエネルギーに対して第５図に
示されている。スペクトルは１２１６ｎｍの所でピーク
をもち、２１ｎｍのＦＷ）（Ｍを有する。レーザー出力
の帯域幅は吸収ポンプエネルギーと共に変化する。

しかし、スペクトル範囲は鏡透過率及び不純物吸収によ
り高エネルギ一端が限定されているが、低エネルギ一端
は鏡透過率及び蛍光強度の減少によって限定される。レ
ーザー作用は、Ｃｒ：Ｍｇ２５ｉＯ＜蛍光帯の低エネル
ギ一端で狭いスペクトル範囲で観察されている。結晶成
長法の改良により蛍光帯の殆んどの所でのレーザー作用
を妨げる不純物吸収を除けるであろう。我々が予想する
一層良い結晶を用いることにより、Ｃｒ：Ｍｇ２Ｓｉ○
、レーザーに対し、８００〜１２５０ｎｍのチューニン
グ範囲を予想することができる。

第６図に関し、そこには本発明の教示により製造された
レーザー装置の一例が示されており、全体的に番号１１
で示されている。レーザー装置（１１）はレーザー媒体
（１３）、ボンピング光源（１５）、反射率９９．９％
（即ち完全反射）の端部曲面鏡（１７）及び５０〜９９
％反射率（部分的透過性）の端部曲面鏡（１９）から構
成された光学的共振キャビティー、レーザー媒体（１３
）と端部鏡（１９）との間に配置されたチューニング素
子（２１）、及び簡単に示すためブロック図で例示され
ているレーザー棒（１３）温度調節のための冷却系（２
３）を有する。

レーザー媒体（１３）はクロムをドープしたホーステラ
イトＣｒ：Ｍｇ２５　ｉｏ　＋の単結晶がらなり、クロ
ムのドープ量は約０．０１〜０５原子％の範囲になって
いる。結晶は長い棒の形に作られており、その長手方向
は結晶のＣ軸に沿っている。棒（１３）の両端はブルー
スター角、平面スは６°の角度で切断されていてもよく
、適当な誘電体反射防止被覆で被覆されていてもよい。

棒（１３）の典型的な大きさは１ｃＩＩ×４０Ｉ１１で
あろう。結晶はチョクラルスキー法により成長させるの
が便利であり、ボンピング源（１５）はレーザー媒体（
１３）を励起する非コーヒーレット又はコーヒーレット
波、連続波又はパルス波の適当なボンピング光源でよい
。もしコーヒーレットボンピング源が用いられるならば
、それは、Ｃｒ’ドープ剤の基底状態によって吸収され
るが、励起状態によっては過度に吸収されない放出波長
ともたなければならない。例えば、ボンピング源（１５
）はキセノンランプ又はアルゴンレーザー又はダイオー
ドレーザーでよい。もしボンピング源（１５）がレーザ
ーであるならば、それはレーザー媒体の周りに配置する
（図示の如く）か、又は端部鏡の一方の外側にキャビテ
ィーの軸に沿って配置してもよい、端部ｊＵ（１７）は
約１１５０−１３５０ｎｍ　　Ａの間の帯域幅に亘って
最大反射率を示すように設計された被覆を有する。端部
鏡（１９）は局面をもち、端部鏡（１７）と同じ帯域幅
に亘って最大反射率を示すように設計された同様な被覆
を有する。１１５０〜１３５０ｎｍ　　Ａ帯域幅はコー
ヒーレット光が生ずる周波数範囲を覆う。

もしボンピング源（１５）がレーザーで、キャビティー
の軸に沿ってキャビティーの外側に配置されているなら
ば、ボンピング光がキャビティー中へ入る時に通過する
端部鏡は、ボンピングレーザー放出周波数、即ちもしそ
れがＮＳ：ＹＡＧレーザーであるならば５３２ｎｍで最
大透過率を与えるように設計されている。端部鏡（１７
）及び（１９）は互いに光学的共振キャビティーを形成
するのに適切な距離だけ離されており、棒（１３）は端
部鏡の焦点に沿って配置されている。端部鏡（１７）及
び（１９）は約３０ｃｍの曲率半径をもっている。矢印
（２５）で示されたレーザー装ｆｆ　（１１）の出力輻
射線は端部鏡（１９）からでる。もし望むならば、両方
の鏡を部分的反射性にしてもよい。冷却系（２３）は流
体（図示されていない）を含み、それはレーザー取付は
ヘッド（図示されていない）とパイプを通して流通して
いるタンクに入れられた空気、水又は低温液体でよい。

チューニング素子（２１）はプリズム又はＤＤＩの如き
可飽和吸収体の入ったセル又はジェット流の形をしてい
てもよい。レーザー（１１）は、慣用的なやり方で（固
体レーザーとして）作動し、１２１５ｎｍに中心をもち
、２０ｎｍの帯域幅をもつ周波数帯、及び１２３５ｎｆ
ｆｌに中心をもち、２０ｎｍの帯域幅をもつ周波数帯の
輻射線を放出する。

第７図に関し、そこには本発明に教示に従って作られた
受動モードにロックしたレーザー装置（３１）が例示さ
れており、全体的に参照番号（３１）で示されている６
レーザー装置（３１）には、レーザー媒体（３３）、ボ
ンピング！　（３５）、端部鏡（３９）と可飽和吸収体
の入った色素セル（４１）と窓（４３）を有する端部複
合体（３７）、端部鏡（４５）、有孔板（４７）及び冷
却系（４９）を有する。

レーザー媒体（３３）は棒（１３）と同様であるが、但
し端部がブルースター角で切断されており、ｂ軸に沿っ
て偏光するように配列されており、棒自身はキャビティ
ーの軸と平衡になるのではなくブルースター角に沿って
配列されている点が異なる。

色素セル（４１）の幅は約１００μ〜２１でよい。色素
セル（４１）は可飽和色素吸収体（即ち可飽和色素溶液
）が入っており、それは受動モードロッキング機構とし
て働く。色素吸収体は可飽和シアナニン色素であるのが
好ましい。可飽和シアニン色素の例は、１．１′−ジエ
チル−２，２′−ジカルボシアニン　アイオダイドをメ
タノールに入れたもの、及び１．１′−ジエチル−２，
４′カルボシアニン　アイオダイドをメタノールに入れ
たものであり、それらはＤＤＩ及びＤＣＩとして夫々一
般に言及されている。ボンピング源（３５）、端部鏡（
３９）、端部鏡（４５）、有孔板（４７）及び冷却系（
４９）は、レーザー装置（１１）の対応する部材（１５
）、（１７）、（１９）、（２１）及び（２３）と夫々
同じである。

第８図には、参照番号（５１）によって示されたモード
をロックしたレーザー装置の別の態様が例示されている
。レーザー装置（５１）はレーザー装置（３１）と同様
であり、異なっている点では、窓（４３）がなく、音響
変調器（４１）が端部鏡（５７）とレーザー棒（３３）
との間に配置されており、はぼブルースター角に配向さ
れており、約１７２〜ｌＣｍの厚さ及び約５ｃｍの直径
を有し、９９．９％反射率の端部鏡（５７）は平らでは
なく、１〜Ｉｏｎの曲率半径をもって曲がっており、５
０〜９８％反射率の出力鏡（５９）は、曲面ではなく対
応する平坦模型をしていることである。別法として鏡（
５７）は平らにし、鏡（５９）を曲面にしてもよい。

第９図には、本発明のモードロックレーザー装ｆｆ　（
６１）の別の態様が例示されており、この場合レーザー
物質（６３）はルビーレーザーで用いられている如き環
状キャビティーの中に配置されており、出力ビームがチ
ューニングされる。

レーザー装置（６１）は、レーザー棒（６３）、平坦模
型９９．９％反射率鏡（６５）、平坦５０〜９８％反射
率楔型鏡（６７）、有孔板（６９）、プリズムの形のチ
ューニング手段（７１）、ＤＤＩの如き可飽和色素吸収
体の入ったセル又はジェット流（７３）、別の平坦９９
．９％反射率楔型鏡（７５）、及びキセノンの如きフラ
ッシュランプの形の光学的ボンピングデバイス（７７）
を有する。レーザー棒（６３）は、第５図のレーザー棒
（３３）と同様に作られ配置されている。鏡（６５）及
び（７５）は第８図の鏡（５７）と同様であり、鏡（６
９）は第６図の鏡（５９）と同様であり、有孔板（６９
）は第５図の有孔板（４７）と同様である。

第１０図には、本発明による別のレーザー装置（８１）
が示されている。装置（８１）は、第１即ち出力鏡（８
３）、第２鏡（８５）、第３鏡（８７）、クロムをドー
プしたホーステライト結晶レーザー媒体（８８）、第４
鏡（８９）、第５鏡（９１）、第６鏡（９３）、四つの
チューニング素子（９５）、（９７）、（９９）及び（
１０１）、モードロッキング色素の入ったセル（１０３
）及びポンピングレーザー（１０５）を有する。

第１１図には、本発明による非点収差補正キャビティー
装置（２０１）が示されている。装置（２０１）は曲面
の出力鏡（２０３）、チューニング素子（２０５）、曲
面のコリメーター５塵（２０７）、クロム゛をドープし
たホーステライト　レーザー棒（２０９）、曲面の後方
鏡（２１１）、及び焦点を結ぶためのレンズ（２１３）
を有する。

本発明の特別な具体例をここに記述し、例示してきたが
、当業者には修正及び変更が容易に思い付くことは認め
られるであろう。従って、特許請求の範囲はそのような
修正及び同等のものを包含するものと解釈されるべきで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１八折図及び第１ノｂ？図は、Ｃｒ　：　Ｍ　ｇｔ　
Ｓ　ｉ　Ｏ＊の室温吸収及び蛍光スペクトルを夫々示す
グラフである。第２図は、Ｃｒ：Ｍｇ２５ｉＯ＋のレーザー作用を研究
するのに用いられた実験装置の概略的例示図である。第３図は、レーザーパルスの瞬間的波形のグラフである
。第４図は、第２図に示したキャビティーのスロープ効率
のグラフである。第５図は、第２図に示したレーザー装置の出カスベクト
ルのグラフである。第６図は、本発明によりつくられたチューニング可能レ
ーザー装置を例示する概略的図である。第７図は、本発明によりつくられた別のレーザー装置を
例示する概略的図である。第８図は、本発明によりつくられた別のレーザー装置を
例示する概略的図である。第９図は、本発明によりつくられた別のレーザー装置を
例示する概略的図である２第１０図は、本発明によりつくられた別のレーザー装置
を例示する概略的図である。第１１図は、本発明によりつくられた別のレーザー装置
を例示する概略的図である６し一ボンピングレーザー、　ＦビーＨＡ３０フィルター
、　　Ｅ−レンズ、Ｍｌ、Ｍ　２−鏡、Ｒ６１０００フイルターＤ−ゲルマニウム検出器Ｏ−オッシロスコープ、代　　理　　人浅　　村皓 −−ヤ蛍光（任意単イ立）ＦＩＧ。ＦＩＧ。５反長（ｎｍ）ＦＩＧ。咳収ボンブエ杢ルギ−（ｍＪ）ＦＩＧ。アＦＩＧ。ＦＩＧ。手続補正書防式）平成　１年４月２７６

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ａ、三価クロムイオンをドープしたホーステライ
ト単結晶（Ｃｒ：Ｍｇ＿２ＳｉＯ＿４）からなるレーザ
ー媒体、ｂ、前記レーザー媒体を励起してコーヒーレット光輻射
線を放出するための光学的手段、及びｃ、前記レーザー媒体によって放出されたコーヒーレッ
ト輻射線を維持するための光学的共振キャビティー、を具えたレーザー。
（２）ａ、約０．０１〜０．５原子％の範囲の濃度で三
価クロムイオンをドープしたホーステライト単結晶（Ｃ
ｒ：Ｍｇ＿２ＳｉＯ＿４）からなるレーザー媒体、ｂ、
前記レーザー媒体を励起してコーヒーレット輻射線を放
出するための手段、及びｃ、前記レーザー媒体によって
放出されたコーヒーレット輻射線を維持するための光学
的共振キャビティー、を具えたレーザー。
（３）レーザー媒体の単結晶が結晶学的にそのｂ軸に沿
って配向されている請求項２に記載のレーザー。
（４）レーザーのモードをロックするためのモードロッ
ク手段を更に有する請求項３に記載のレーザー。
（５）モードロック手段が、光学的共振キャビティー内
に配置された可飽和吸収体からなる請求項４に記載のレ
ーザー。
（６）可飽和吸収体がシアニン色素である請求項５に記
載のレーザー。
（７）レーザー媒体によって放出されたコーヒーレット
輻射線をチューニングするためのチューニング手段を更
に有する請求項３に記載のレーザー。
（８）チューニング手段が、光学的共振キャビティー内
に配置されたブルースタープリズムである請求項７に記
載のレーザー。
（９）光学的共振キャビティーが、約８５０ｎｍ〜１３
５０ｎｍの広い帯域に亘って最大反射率を与えるように
設計された鏡を有する請求項３に記載のレーザー。
（１０）レーザー媒体がＣｒ：Ｍｇ＿２ＳｉＯ＿４の長
い棒からなり、光学的共振キャビティーが、一対の鏡で
、その一つが約８５０ｎｍ〜１３５０ｎｍＡの範囲で１
００％の反射率になるように設計されており、他の鏡が
約８５０ｎｍ〜１３５０ｎｍＡの範囲で約５０％〜８０
％の反射率になるように設計されており、励起手段がフ
ラッシュランプである請求項３に記載のレーザー。
（１１）光学的共振キャビティー内に配置された有孔板
を更に有する請求項１０に記載のレーザー。
（１２）光学的共振キャビティー内に配置されたモード
ロック手段を更に有する請求項１０に記載のレーザー。
（１３）棒の両端がブルースター角度で切断されている
請求項１０に記載のレーザー。
（１４）光学的共振キャビティーが、チューニングのた
めのエタロンと環状型形状に配置された複数の鏡を具え
た請求項１０に記載のレーザー。
（１５）レーザー媒体が薄い円盤又は小板の形をしてお
り、光学的共振キャビティーが環状型形状に配置された
複数の鏡を具え、励起手段がポンピングレーザーであり
、キャビティー内にモードロック手段及びチューニング
手段を有し、円盤がブルースター角度で切断されている
請求項３に記載のレーザー。
（１６）高電力ナノ秒パルスを発生させるためＱスイッ
チ作動のための可飽和吸収体又は音響・光学変調器を更
に有する請求項３に記載のレーザー。
（１７）媒体を励起させるための手段が、パルスＮＳ：
ＹＡＧレーザー、パルス窒素レーザー、色素レーザー、
ＣＷアルゴンイオン及びクリプトンイオンレーザー又は
フラッシュランプである請求項３に記載のレーザー。
（１８）レーザーキャビティーがＣｒ：Ｍｇ＿２ＳｉＯ
＿４結晶を内部に有する安定図に適合する請求項３に記
載のレーザー。
（１９）レーザーキャビティーが２０ｃｍ隔てられた曲
率半径０．３ｍの二つの凹面鏡を具えている請求項３に
記載のレーザー。
（２０）凹面鏡が、１１５０〜１３５０ｎｍの範囲で大
きな反射率を示し、ポンプ波長で大きな透過性を示すよ
うに被覆されている請求項１９に記載のレーザー。
（２１）レーザーキャビティーが、ＹＡＧレーザーの第
２高調波の５３２ｎｍのポンプ波長に対し構成されてい
る請求項２０に記載のレーザー。
（２２）キャビティーが、アルゴンイオンレーザーの４
８８及び５１４５ｎｍのポンプ波長に対し構成されてい
る請求項２０に記載のレーザー。
（２３）キャビティーが窒素レーザーの３５３ｎｍのポ
ンプ波長に対し構成されている請求項２０に記載のレー
ザー。
（２４）レーザー結晶が８５０〜１３５０ｎｍのスペク
トル範囲、特に１１５０〜１３５０ｎｍの波長範囲に対
し、反射防止膜が被覆されている請求項３に記載のレー
ザー。
（２５）二価バナジウムをドープしたホーステライト（
Ｖ＾２＾＋：Ｍｇ＿２ＳｉＯ＿４）のレーザー結晶から
なるレーザーシステム。
（２６）一つの鏡が９５〜９９％の反射率をもつ平面鏡
である三つの鏡をもつ多重非点収差補正キャビティー、
別の鏡の曲率半径の所に配置されたＣｒ：Ｍｇ＿２Ｓｉ
Ｏ＿４結晶、及び該結晶から離れた焦点距離の所に置か
れたコリメーターを具え、然も、後者の二つの鏡の反射
率が９９．９％であるレーザー。
（２７）チューニング素子として複屈折フィルター又は
エタロンを更に有する請求項３に記載のレーザーキャビ
ティー。