JPH04174577A

JPH04174577A - 半導体励起固体レーザ

Info

Publication number: JPH04174577A
Application number: JP27825090A
Authority: JP
Inventors: Akira Ishimori; 彰石森; Toyohiro Uchiumi; 内海　豊博; Shigenori Yagi; 重典八木; Taku Yamamoto; 卓山本; Mayumi Fujimura; 藤村　まゆみ
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1992-06-22
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: JP3091764B2

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〕この発明は半導体レーザを励起源とする固体レーザに関
し、特にその発振効率、ビームモードを向上できる半導
体励起固体レーザに関するものである。

〔従来の技術〕

第２４図は例えば特開平１−１２２１８０号公報に示さ
れた従来の半導体励起固体レーザ装置を示す図であり、
第２４図（ａ）はその全体構成図、第２４図（ｂ）は第
２４図（ａ）中のＢ−Ｂ断面図である。これら図におい
て、１は励起光を出射する半導体レーザ、１０２はヒー
トシンク、１０３は線状のレンズ、３は例えばＹＡＧの
結晶からなる固体レーザ媒質、２０５は選択性反射膜、
１０６は透過膜、７０は全反射ミラー、７は部分反射ミ
ラー、２は励起光、６はレーザ光である。

なお、以下の説明では区別を明確にするため、半導体レ
ーザから出射される光は単に励起光と呼び、半導体励起
固体レーザから出射される光をレーザ光と呼ぶ。

次に動作について説明する。

半導体レーザ１によって出射された励起光２は線状のレ
ンズ１０３によって発散角を狭くされ、固体レーザ媒質
３に入射する。半導体レーザの出射光の発散角を狭くす
ることは励起の密度を低下させず、結果として高いレー
ザ発振効率を得る上で重要である。選択性反射膜１０５
は励起光２に対して透過、レーザ光６に対して全反射の
反射選択性をもたせてあり、全反射ミラー７０１部分反
射ミラー７に挟まれた共振器空間に、その光軸を固体レ
ーザ媒質３中でジグザグに構成することにより、レーザ
光６を得る。

また、第２３図は例えば三菱電機技報６３巻。

４号、　　（１９８９）ｐ２ｇ７−２９ｏに示された従
来の半導体励起固体レーザの概略構成を示すものである
。

図において、１は半導体レーザ、２は半導体レーザから
出射されるレーザビームで以下励起光と呼ぶ。９．１０
はレンズ、３は固体レーザ媒質、６は固体レーザ媒質か
ら出力されるレーザ光、７は部分反射ミラー、固体レー
ザ媒質３の端面にはレーザ光６に対して全反射性のコー
ティング３２と無反射性のコーティング３３が施され、
全反射性のコーティング３２と部分反射ミラー７０間で
レーザ共振器が構成されている。

次に動作について説明する。半導体レーザｌによって出
射された励起光２はレンズ９によって平行化され、レン
ズ１０によって固体レーザ媒質３に集光入射される。励
起光２は固体レーザ媒質３の中で広がりながら吸収され
、固体レーザ媒質３を励起する。吸収された励起光２の
エネルギーの一部はレーザ光６として外部に出力される
。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の半導体励起固体レーザは以上のように構成されて
おり、以下のような問題点かあった。

即ち、まず第２４図の半導体励起固体レーザ装置では、
励起光の発散角か大きいとレーザ光に寄与しない無効励
起光か増えることとなり、励起効率が低下することとな
るか、励起光の固体レーザ媒質内の発散角は半導体レー
ザ、線状のレンズ。

およびレーザ媒質の相互位置関係で大きく変化し、これ
を安定に小さく設定するのか困難である。またこの半導
体励起固体レーザでは、レーザ光の光軸と励起光の位置
は選択性反射膜上て正確に合致させる必要かあるが、励
起光の増大とともに固体レーザ媒質内に熱的な分布、お
よびそれによる屈折率の分布が生じ、これによりレーザ
光軸か変化して励起光入射位置とのずれか生ずる。また
選択性反射膜での光損失は一般に大きく、総合的な共振
器損失か光軸の折り返し回数とともに増大するなと、半
導体レーザを多数並列配置して高出力化を図ることか困
難であるという問題点かあった。

また、第２３図の半導体励起固体レーザ装置では、励起
光２の固体レーザ媒質３の中での広がりか大きく、実質
的に励起の断面積を小さくすることか困難であった。そ
のためレーザ発振のしきい値が大きくなってレーザ発振
のエネルギー効率か小さいという問題点、レーザ光６は
次数の高いモードか立ち集束性のよい基本モードのビー
ムを得ることか困難であるなどの問題点かあった。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る半導体励起固体レーザは、固体レーザ媒
質を薄い平板状、矩形状、または細いほぼ円形断面のも
のとし、その端面に近接して半導体レーザを配置し、媒
質端面より励起光を入射させるとともに、レーザ共振器
を励起光と一致する光軸をもつ安定型、または導波路型
共振器構造としたものである。

また、この発明に係る半導体励起固体レーザは、固体レ
ーザ媒質を薄い平板状のものとし、その側面に近接して
半導体レーザを配置し、媒質側面より励起光を入射させ
るとともに、レーザ共振器を励起光と直交する光軸をも
つ安定型、または−次元不安定型共振器構造としたもの
である。

また、この発明に係る半導体励起固体レーザは、固体レ
ーザ媒質を薄い平板状、矩形状、または細いほぼ円形断
面のものとし、かつ上記固体レーザ媒質を保持体ととも
に一体化して、光学研磨したものである。

また、この発明に係る半導体励起固体レーザは、固体レ
ーザ媒質を薄い平板状、矩形状、または細いほぼ円形断
面のものとし、かつ上記固体レーザ媒質を光学接着剤に
より金属ブロックに固定したものである。

〔作用〕

この発明においては、励起光の拡かり幅よりも狭い厚み
９幅等をもつ固体レーザ媒質の内部反射によって励起光
を狭い領域に閉じこめたまま、これを吸収するので、レ
ーザ発振のエネルギー効率を向上できる。また媒質の長
手方向にレーザ光軸をとることにより光軸の通過する領
域を媒質全体に広げた共振器構造としたから、励起光と
レーザ光の位置関係が多少ずれても安定な動作が可能と
なる。

またこの発明においては、固体レーザ媒質の端面を、よ
り大きな断面を有する保持体と一体化して光学研磨した
から、レーザ発振に最適な曲率を有する面を容易に形成
てき、効率かよく、ビーム品質の高いレーザを実現でき
る。

またこの発明においては、固体レーザ媒質を光学接着剤
により金属ブロックに固定した構造としたから、固体レ
ーザ媒質の冷却、ＬＤや出力ミラーなど他の部品との実
装を容易とてき、効率がよく、ビーム品質のよい固体レ
ーザを実現てきる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図について説明する。

第１図は本発明の第１の実施例による半導体励起固体レ
ーザを示す図てあり、第１図（ａ）は上視図、（ｂｌは
横断面図である。これら図において、第９図と同一符号
は同一または相当部分である。５０は選択性反射膜であ
り、部分反射ミラー７とて安定型共振器を構成している
。４１は基台、４２は反射膜である。

半導体レーザｌから出射される励起光９は一般にその発
散角か、例えば全角で活性層の垂直方向６０°、水平方
向２０°と非常に大きく、かつ異方性を持つ。ここでは
発散角の大きい方向が固体レーザ媒質の厚み方向になる
よう配置している。

次に動作について説明する。

半導体レーザ１の励起光２は近接配置されたレーザ媒質
３に入射し、屈折率の差に応じた発散角で伝搬しながら
吸収されるが、励起光２のうち広がった部分は反射膜４
２て反射され、再び固体し−ザ媒質３内に閉じこめられ
、有効に吸収される。

固体レーザ媒質３の厚さは励起光２の固体レーザ媒質３
内の広がり幅に対して薄く形成してあり、励起領域がレ
ーザ光６の領域に比へて著しく大きくなるのを防いでい
る。このため、レーザ発振のエネルギー効率は高い。実
測値として、第１図の装置によって発振実験を行なった
ところ、半導体レーザ出カフ３０ｍＷてＹＡＧ出力出力
２００奢Ｗることができ、レンズ集光型の従来のものに
おいてＹＡＧ出力出力２００奢Ｗるために必要とする半
導体レーザ出力ＩＷに対し、発振効率の向上を図ること
ができた。

なお、本実施例ではレーザ光軸の通過領域か媒質全体に
拡かっているので励起光２とレーザビーム６との位置関
係は厳密に合う必要がなく、半導体レーザ１の配置は基
台４１の上に固体レーザ媒質３と半導体レーザ１とを機
械精度の範囲で合致させる程度でよい。

また、上記第１の実施例ではレーザ媒質４の下面のみに
反射膜４２を設けているか、必要に応じ上面にも反射膜
を設けてもよい。なお励起光９の発散角かあまり大きく
ない場合はレーザ媒質３と外部との屈折率差がさほと大
きくなくとも励起光２は媒質側面で全反射されるので、
反射膜４２を省略することかできる。

また、固体レーザ媒質３の入射端面にレンズ体を密着さ
せ、これにより励起光２をさらによく固体レーザ媒質３
内に閉じこめ吸収させることも可能である。

第２図は本発明の第２の実施例を示す図であり、図にお
いて、４３は高誘電率ガイドで、例えば金属を用い、固
体レーザ媒質３を挟んでいる。このため選択性反射膜５
０と全反射ミラー７の間には固体レーザ媒質３の厚み方
向平面内に導波路共振器か形成される。

第３図は本発明の第３の実施例を示す図であり、固体レ
ーザ媒質３は幅方向も厚みと同様に薄く形成され、励起
光２かより狭い領域に閉じこめられる構造となっている
。この場合、固体レーザ媒質の形状は矩形、多角形９円
形いずれてもよく、はぼ同様の効果を発揮する。

第４図は本発明の第４の実施例による半導体励起固体レ
ーザを示す概略構成図であり、第５図は第４図中のＩ−
ＩＦ断面拡大図である。これら図において、４１は基台
、４２．４５は反射膜である。

７０．７１は全反射ミラー、７は部分反射ミラーであり
、全反射ミラー７０，７１．および部分反射ミラー７で
安定型共振器が構成されている。

次に動作について説明する。

半導体レーザ１の励起光２は上述のように、例えば活性
層に対し垂直方向の広がりの全角が６０゜水平方向に２
０°と大きな発散角と異方性を持つ。

従って励起光２は近接配置されたレーザ媒質３に入射し
、屈折率の差に応じた大きな発散角で伝搬しながら吸収
されるが、励起光２のうち広かった部分は反射膜４２で
反射され、再びレーザ媒質３内に閉じこめられ、有効に
吸収される。固体レーザ媒質３の厚さは励起光２の固体
レーザ媒質３内の広がり幅に比べて薄く形成してあり、
かつレーザビーム６が固体レーザ媒質４断面のほぼ全域
を満たしており、励起領域がレーザビーム領域に比べて
著しく大きくなるのを防いている。このためレーザ発振
のエネルギー効率は高い。また、励起光２とレーザビー
ム６との位置関係は厳密に合う必要かなく、半導体レー
ザ１の多数並列配置は基台４１の上に固体レーザ媒質３
と半導体レーザｌとを機械精度の範囲で合致させる程度
でよい。

なお、上記第４の実施例では固体レーザ媒質３の上面、
下面に反射膜４２を設けているが、励起光２の発散角が
あまり大きくない場合はレーザ媒質３と外部との屈折率
差かさほと大きくなくとも励起光２は媒質側面で全反射
されるので、反射膜４２を省略することかできる。

第６図は本発明の第５の実施例を示す断面拡大図である
。この変形例は固体レーザ媒質３にレンズ体４３を密着
させたもので、これにより励起光２はさらによく固体レ
ーザ媒質３内に閉じこめられ、吸収される。

第７図は本発明の第６の実施例を示す図であり、図にお
いて、７２は直接固体レーザ媒質４の端面にコーティン
グされた全反射膜である。本実施例てはこのように全反
射膜７２を直接固体レーザ媒質３の端面にコーティング
して設けることにより、全反射ミラー７１を省略てき、
共振器の簡単化を図ることができる。

第８図は本発明の第７の実施例を示す図であり、図にお
いて、１７０はコリメートミラー、１８０は拡大ミラー
であり。本実施例では、レーザ共振器として、平板状の
固体レーザ媒質３の表面に平行な面内てはコリメートミ
ラー１７０．拡大ミラー１８０て構成される一次元不安
定型共振器、これと直交する面内では安定型共振器、ま
たは導波路型共振器が形成されるようにしたものである
。

次に本発明の第８の実施例について説明する。

第９図（ａ）、　（ｂ）は各々この発明の第８の実施例
による半導体励起固体レーザを示す縦断面構成図及び横
断面構成図である。各図において、１は励起光を発生す
る半導体レーザ、２は励起光、３は励起光の広がり幅よ
りも薄い厚みと幅を持つ固体レーザ媒質て、たとえば長
さ１０ｍｍ、−辺０．３ｍｍの正方形断面のＮｄ　：　
ＹＡＧ　（Ｙ２、Ｎｄ、１６０１２）結晶で、側面は励
起光２に対して反射コーティング３１かなされている。

４は接着剤、１０５は例えばガラス、もしくはＹＡＧ結
晶でてきた保持体であり、例えば長さ１０ｍｍ、直径３
ＩＩＬＩＩＩである。

３２は固体半導体レーザ媒質３の端面に形成された第１
のコーティングであり、これは励起光２に対しては無反
射、レーザ光６に対しては全反射である。３３は固体半
導体レーザ媒質３の端面に形成された第２のコーティン
グであり、これは励起光２に対しては高反射、レーザ光
６に対しては無反射である。また、７は部分反射ミラー
である。

なお、固体レーザ媒質３と保持体１０５は接着剤４によ
って一体化され、加工に適した状態になっているので、
端面を光学研磨し、コーティングするなどによって容易
に精度よく製作することができ、レーザ共振器を構成す
る光学部材として使用できる。ここで半導体レーザｌよ
り出射される励起光２は一般に広がりか大きく、たとえ
ば発散角（全角）は半導体レーザ１の活性層の垂直方向
に６００、平行方向に２０°と非常に大きく、かつ異方
性かあるが、本実施例では半導体レーザ１と固体レーザ
媒質３を近接配置し、励起光のビーム径が最小となる点
の近傍に固体レーザ媒質の端面か配置されるようにする
ことによって、励起光２を有効にレーザ媒質３に入射さ
せている。

製作方法についてさらに説明する。

一般にＹＡＧ結晶のような硬い材料を小さい断面積を持
つ棒状のものにした場合、端面にレーザ共振器として必
要な曲率を形成することはきわめて難しいが、本実施例
では、ＹＡＧ結晶を角形の長い棒として切り出し、これ
を保持体の中に埋め込み接着しており、保持体ごと一定
の長さに切断して、端面を研磨して、さらに必要に応じ
て端面にコーティングを施している。このため、固体レ
ーザ媒質の加工が容易にしかも精度よく行なうことがで
きる。

次に動作について説明する。

励起光２は、コーティング３２が施された固体レーザ媒
質３端面より入射し、固体レーザ媒質３の側面３１で内
部反射を繰り返し、固体レーザ媒質３内に閉じ込められ
たまま吸収され、有効にこれを励起する。本実施例では
、固体レーザ媒質３の断面は励起光２の自然な広がりに
対して小さく形成されており、励起領域がレーザ光の領
域に対して著しく大きくなるのを防いでいる。第９図の
固体レーザにおいては、レーザ媒質３のコーティング３
２と部分反射ミラー７との間で安定型共振器が構成され
ており、例えばコーティング３２と部分反射ミラー７の
曲率半径を４００ｍｍ、共振器長を１０ｍｌ１１とした
場合、基本モード（ガウスモード）のビーム直径は約０
．３ｍとなる。このためレーザの基本モード断面積と、
励起光が閉じ込められる断面積とがほぼ一致し、品質の
よいガウス状のビームを高効率で出力することができる
。

なお、固体レーザ媒質３の側面の反射コーティング３１
は場合によっては省略できる。

また、上記第８の実施例では半導体レーザ１は固体レー
ザ媒質３に近接配置され、直接励起光２を入射する構成
としたが、これは第１０図に示す本発明の第９の実施例
のように、レンズ系８，９で励起光２の発散角を修正し
て固体レーザ媒質３に入射するようにしてもよい。

また、上述のように固体レーザ媒質を保持体の中に埋め
込み接着して保持体ごと加工することにより、固体レー
ザ媒質の端面の曲面が正確に形成できるため、第９図の
実施例における部分反射ミラーを固体レーザ媒質の端面
に形成することも初めて可能になる。第１１図は部分反
射ミラーを固体レーザ媒質の端面に形成した、本発明の
第１０の実施例を示す図である。図において３４は固体
レーザ媒質の端面に施されたレーザ光６に対して部分反
射性をもつコーティングである。この実施例では、固体
レーザ媒質の両端面てレーザ共振器が構成されており、
きわめて簡潔、かつ堅牢な共振器を得ることができる。

また、第８〜１０の実施例において、保持体１０５と固
体レーザ媒質３の形状は上述のものに限ることなく、共
振器構成などによって種々の変形が可能である。

第１２図は本発明の第１１の実施例による固体レーザの
断面構造を示す図であり、本実施例ては励起光の固体レ
ーザ媒質内の広がり幅よりも細い直径の円形のレーザ媒
質３が円形の穴を有する保持体１０５に納められ、接着
固定されている。

また、第１３図は本発明の第１２の実施例による固体レ
ーザの断面構造を示す図であり、本実施例は励起光の固
体レーザ媒質内の広がり幅よりも薄い厚みを持つ、断面
が長方形の、板状の固体レーザ媒質３を用いたちのであ
る。本実施例ては、半導体レーザ１による励起光２の広
がりの大きな方向と固体レーザ媒質３の厚み方向即ち長
方形の短辺方向とを一致させるように配置することによ
り、第９図の実施例とほぼ同様の効果を奏する。

また、第１４図は本発明の第１３の実施例による固体レ
ーザの断面構造を示す図であり、本実施例は励起光の固
体レーザ媒質内の広がり幅よりも薄い厚みと幅を持つ、
断面か矩形の、棒状の固体レーザ媒質３を、矩形の穴を
有する保持体１０５に納め接着固定したものである。一
般に矩形の穴を精度よく形成することは困難であるが、
例えば第１５図（ａ）〜（ｄ）に示す手順によれば、容
易に精度よく第１４図と同等の保持体１０５を作成でき
る。

即ち、まず第１５図（ａ）に示すように２つの保持材５
１．５２と固体レーザ媒質３を接着剤４により接着する
。そして側面５５を固体レーザ媒質３と共に研磨した後
、第１５図（ｂ）に示すように接着剤４により保持材５
３と接着し、さらに側面５６を固体レーザ媒質３と共に
研磨した後、第１５図（Ｃ）に示すように接着剤４によ
り保持材５４と接着して、第１５図（ｄ）に示す形状を
得る。

第１６図は本発明の第１４の実施例を示す図であり、本
実施例はレーザ共振器の光軸と励起光が直交するもので
ある。第１６図（ａ）、　（ｂ）は縦断面、第１６図（
Ｃ）は横断面を示す。図において、保持体１０５は金属
又は熱伝導性のよい非金属で構成され、固体レーザ媒質
３と一体になって一次元不安定形共振器（実施例では負
枝・共焦点不安定形）を構成するべく光学研磨され、端
面には全反射性のコーティング３５と無反射性のコーテ
ィング３６が施されている。本実施例においても、固体
レーザ媒質の両端面でレーザ共振器か構成されており、
上記第１１図の実施例と同様、きわめて簡潔、かつ堅牢
な共振器を得ることがてきる。

次に本発明の第１５の実施例について説明する。

第１７図は本発明の第１５の実施例による半導体励起固
体レーザの概略構成を示す図であり、図において、ｌは
励起光を発生する半導体レーザ、２は励起光、３は固体
レーザ媒質で、例えば長さ５１ｎＩ１１、輻２ｍ、厚さ
０．５＝の矩形断面のＮｄ：ＹＡＧ　（Ｙ３−、Ｎｄ、
　Ａｌｓ　０１２）結晶である。４は光学接着剤、５は
金属ブロックで、例えは長さ５ｍｍ、輻４＋ｎｍ、厚さ
３ｍｍの直方体の金メツキを施した銅ブロックである。

３２は固体レーザ媒質３の端面に形成されたコーティン
グで励起光２に対しては無反射、レーザ光６に対しては
全反射である。３３は固体レーザ媒質３の端面に形成さ
れた光学薄膜で励起光２に対しては高反射、レーザ光６
に対しては無反射である。７は部分反射ミラー、８は筐
体である。

半導体レーザ１より出射される励起光２は一般に広がり
が大きく、例えば発散角（全角）は半導体レーザ１の活
性層の垂直方向（以下、単に垂直方向と呼ぶ）に６０°
、平行方向（以下、単に平行方向と呼ぶ）に２０°　（
いずれも全角）と非常に大きく、かつ異方性があるが、
半導体レーザ１と固体レーザ媒質３を近接配置すること
によって励起光２を有効にレーザ媒質３に入射させてい
る。

次に動作について説明する。

励起光２はコーティング３２を施された固体レーザ媒質
３端面から入射する。固体レーザ媒質３の屈折率か例え
ばＮｄ：ＹＡＧの場合約１．８３であり、光学接着剤４
として屈折率が１．５前後のものを採用すれば（例えば
、ダウ・コーニング社の５ｉｌｐｏｔ、Ｎｏ、１８４　
）　、上記励起光２に対して、固体レーザ媒質３と光学
接着剤４の間で全反射条件を作り出すことかできる。一
方、固体レーザ媒質３の非接着面、即ち上面では固体レ
ーザ媒質と空気との間で、さらに広い入射角度に対し全
反射条件を作り出すことかできる。したかって入射した
励起光は固体レーザ媒質３の上下面３１て内部反射を繰
り返し、固体レーザ媒質３内に閉じ込められたまま吸収
され、有効にこれを励起する。半導体レーザ媒質内の光
励起領域は、垂直方向平行方向ともに０．５ｍｍ程度に
することができる。

固体レーザ媒質３で発生した熱は金属ブロック５、筐体
８を介して効率よく放熱される。

本実施例ではコーティング３２と部分反射ミラー７の間
で安定形共振器か構成され、例えはコーティング３２て
は平面、部分反射ミラー７の曲率半径２５００ｍｍ、共
振器長１０ｍｍの場合、基本モード（ガウスモード）の
ビーム直径は約０．３５ｍｍである。このためレーザの
基本モード断面積と、励起光の閉じ込められる断面積と
がほぼ一致し、品質のよいガウス状のビームを高効率て
出力することがてきる。

第１８図は金属ブロック５の固体レーザ媒質３端面に隣
接する部分の角を落とした本発明の第１６の実施例を示
す図である。このような形状にすることによって接着の
際光学接着剤４が固体レーザ媒質３の端面に付着するの
を防止することかできる。

第１９図は金属ブロック５の長さを固体レーザ媒質３の
長さよりわずかに短くした本発明の第１７の実施例を示
す図であり、このような形状によっても接着の際光学接
着剤４か固体レーザ媒質３の端面に付着するのを防止す
ることかできる。

第２０図は金属ブロック５に段差を設けた本発明の第１
８の実施例を示す図である。本実施例では、接着の際光
学接着剤４か固体レーザ媒質３の端面に付着するのを防
止するとともに、半導体レーザ１、部分反射ミラー７と
の一体化か容易となり堅牢な共振器を得ることかできる
。

また、上記第１５〜１８の実施例では固体レーザ媒質３
０片面にのみ金属ブロック５を接着したが、第２１図に
示す本発明の第１９の実施例のように固体レーザ媒質３
の両面に金属ブロック５１゜５２を接着してもよい。こ
の構成により、固体レーザ媒質３の冷却がよりよく行わ
れる効果がある。

さらに上記実施例ではコーティング３２と部分反射ミラ
ー７の間で安定形共振器を構成したか、第２２図に示す
本発明の第２０の実施例のように、部分反射ミラーを固
体レーザ媒質３の端面に形成してもよい。図において、
３４はレーザ光６に対して部分反射性のコーティングで
ある。この場合、固体レーザ媒質の両端面てレーザ共振
器が構成されており、きわめて簡潔、堅牢な共振器とな
る利点かある。

以上の第１５〜２ｏの実施例ては半導体レーザ１の励起
光２とレーザ光６の光軸か一致しているいわゆる端面励
起型の半導体励起固体レーザについて示したが、励起光
２とレーザ光６の光軸が直交・している側面励起型の半
導体励起固体レーザにおいても、光学接着剤により金属
ブロックに固着する構成とすることかでき、レーザ媒質
の冷却効果に優れ、半導体レーザ、出方ミラー等の他の
部品の実装が容易な固体レーザを実現てきる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、固体レーザ媒質を励
起光の媒質内での広がり幅より薄い厚みを持つ平板状、
励起光の媒質内ての広がり幅より薄い厚み及び幅を持つ
断面矩形、あるいは励起光の媒質内での広がり幅より小
さい直径の断面円形のものとし、その端面に近接して半
導体レーザを配置し、媒質の端面より励起光を入射させ
るとともにレーザ共振器を媒質の長手方向に光軸をとる
、即ちその光軸が励起光の伝搬方向と一致する安定型、
または導波路型共振器構造としたので、レーザ発振のエ
ネルギー効率が高（、安定な半導体励起固体レーザを実
現てきる効果がある。

また、この発明によれば、固体レーザ媒質を励起光の媒
質内での広がり幅より薄い厚みを持つ平板状のものとし
、その側面に近接して複数の半導体レーザを配置し、媒
質の側面より励起光を入射させるとともに、レーザ共振
器を媒質の長手方向に光軸をとる、即ちその光軸が励起
光と直交する安定型、または−次元不安定型共振器構造
としたので、レーザ発振のエネルギー効率か高く、高出
力化に適合した安定な半導体励起固体レーザを実現でき
る効果がある。

また、この発明によれば、固体レーザ媒質を励起光の媒
質内での広がり幅より薄い厚みを持つ平板状、励起光の
媒質内での広がり幅より薄い厚み及び幅を持つ断面矩形
、あるいは励起光の媒質内での広がり幅より小さい直径
の断面円形のものとし、かつ固体レーザ媒質の端面を、
より大きな断面を有する保持体と一体化して光学研磨し
たから、レーザ発振に最適な曲率を有する面を容易に形
成でき、効率がよく、ビーム品質の高いレーザを実現で
きる効果がある。

また、この発明によれば、固体レーザ媒質を励起光の媒
質内での広がり幅より薄い厚みを持つ平板状、励起光の
媒質内ての広がり幅より薄い厚み及び幅を持つ断面矩形
のものとし、かつ該固体レーザ媒質を光学接着剤を介し
て金属ブロックに固定した構成としたから、固体レーザ
媒質の冷却。

ＬＤや出力ミラーなと他の部品との実装を容易とでき、
効率がよく、ビーム品質のよい固体レーザを実現できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による半導体励起固体レ
ーザを示す図、第２図、第３図は本発明の第２．第３の
実施例による半導体励起固体レーザを示す図、第４図は
本発明の第４の実施例による半導体励起固体レーザを示
す図、第５図は第４図のＩ−ＩＩ断面図、第６図は本発
明の第５の実施例を示す断面図、第７図、第８図は本発
明の第６゜第７の実施例を示す図、第９図（ａ）、　（
ｂ）は本発明の第８の実施例による半導体励起固体レー
ザを示す縦断面構成図及び横断面構成図、第１０図、′
第１１図は本発明の第９．第１０の実施例を示す縦断面
構成図、第１２図、第１３図、第１４図は本発明の第１
１．第１２．第１３の実施例による半導体励起固体レー
ザの横断面構成図、第１５図（ａ）〜（ｄ）は第１３図
の実施例の保持体の製作手順を示す図、第１６図は本発
明の第１４の実施例による半導体励起固体レーザを示す
図、第１７図は本発明の第１５の実施例による半導体励
起固体レーザを示す図、第１８図、第１９図、第２０図
、第２１図、及び第２２図は本発明の第１６．第１７．
第１８、第１９．及び第２０の実施例を示す図、第２３
図は従来の半導体励起固体レーザの構成を示す図、第２
４図は従来の他の半導体励起固体レーザの構成を示す図
である。１は半導体レーザ、２は励起光、３は固体レーザ媒質、
４は接着剤、５は金属ブロック、３２は励起光２に対し
ては無反射、レーザ光６に対しては全反射のコーティン
グ、３４はレーザ光６に対して部分反射性のコーティン
グ、６はレーザ光、７は部分反射ミラーである。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　励起光を出射する半導体レーザと、上記励起光
により励起される固体レーザ媒質と、該固体レーザ媒質
よりレーザ光を出射させるためのレーザ共振器構造とか
ら構成される半導体励起固体レーザにおいて、上記固体レーザ媒質を、励起光の固体レーザ媒質内の広
がり幅よりも薄い厚みをもつ板状の、あるいは励起光の
固体レーザ媒質内の広がり幅よりも薄い厚みと幅をもつ
断面矩形の、あるいは励起光の固体レーザ媒質内の広が
り幅よりも細い直径の断面がほぼ円形の形状を有するも
のとし、上記半導体レーザを、上記固体レーザ媒質の端
面に近接して配置し、かつ上記レーザ共振器構造を、そ
の光軸が励起光と一致するよう構成したことを特徴とす
る半導体励起固体レーザ。
（２）　励起光を出射する半導体レーザと、上記励起光
により励起される固体レーザ媒質と、該固体レーザ媒質
よりレーザ光を出射させるためのレーザ共振器構造とか
ら構成される半導体励起固体レーザにおいて、上記固体レーザ媒質を、薄い板状の形状を有するものと
し、上記半導体レーザを、上記固体レーザ媒質の側面に近接
して多数個並列に配置し、かつ上記レーザ共振器構造を、その光軸が励起光と直交
するよう構成したことを特徴とする半導体励起固体レー
ザ。
（３）　励起光を出射する半導体レーザと、上記励起光
により励起される固体レーザ媒質と、該固体レーザ媒質
よりレーザ光を出射させるためのレーザ共振器構造とか
ら構成される半導体励起固体レーザにおいて、上記固体レーザ媒質を上記励起光のビーム径が最小とな
る点の近傍に配置するとともに、上記励起光の固体レー
ザ媒質内の広がり幅よりも薄い厚みをもつ板状の、ある
いは励起光の固体レーザ媒質内の広がり幅よりも薄い厚
みと幅をもつ断面矩形の、あるいは励起光の固体レーザ
媒質内の広がり幅よりも細い直径の断面がほぼ円形の形
状を有するものとし、かつ上記固体レーザ媒質は保持体
とともに一体化され光学研磨されていることを特徴とす
る半導体励起固体レーザ。
（４）　励起光を発生する半導体レーザと、断面が励起
光の広がりに対して十分小さい固体レーザ媒質と、上記
固体レーザ媒質からレーザ光を出射させるためのレーザ
共振器構造とから構成される半導体励起固体レーザにお
いて、上記固体レーザ媒質が光学接着剤を介して金属ブロック
に固定されていることを特徴とする半導体励起固体レー
ザ。