JPH04229690A - 弱吸収レーザ材をポンピングするための装置及び方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体レーザ全般に関し、
特に、弱吸収材（ｗｅａｋｌｙ　　ａｂｓｏｒｂｉｎｇ
　　ｍａｔｅｒｉａｌ）が他のレーザによりポンプされ
るレーザシステム及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ある固体レーザが他の固体レーザをポン
プするために使用される場合、効率よく稼動するには、
すべてのポンプフォトンがポンプされるレーザ材に吸収
されることが大切である。これは、従来においては、９
０％以上のポンプ波長の光が、レーザ材中を一回通過す
ると吸収されるのに十分な程にレーザ材を長くすること
で実現されていた。しかし、この手法は、十分に大きな
レーザ材を得ることが難しく、それによる損失も避けら
れないから、弱吸収材（すなわち、吸収力が１センチメ
ートルあたり数％のレーザ材）を用いる場合には適当で
ない。レーザ材の吸収率を増加させるという単純な試み
（たとえば、活性イオンの濃度を増やすという方法）は
、励起状態の寿命を減ずることになるというような物理
的に受け入れ難い結果を招くために一般には成功してい
ない。よって、弱吸収材を効率良くポンピングする技術
が望まれている。

【０００３】医学の分野での３μｍレーザへの潜在的需
要が高出力の固体レーザの開発に拍車を駆けている。た
とえば、多種の基材へのフラッシュランプポンピングを
使用したホルミウムレーザが明らかにされている。また
、最低のしきい値が、ホルミウムをドープしたイットリ
ウム−アルミニウム−灰チタン石（ＹＡｌＯ３　）すな
わちＨ０　：ＹＡＰを用いることにより観測されている
。 このＨ０　：ＹＡＰでのレーザ輻射は　５Ｉ６　→　５
Ｉ７　遷移における２．９２μｍ及び３．０２μｍであ
ると報告されている。

【０００４】Ｈ０　：ＹＡＰロッドをポンプするために
Ｎｄ：ＹＡＰレーザの１．０８μｍ線を用いた内部空洞
レーザポンピングが報告されている〔ボウマン（Ｓ．Ｒ
．Ｂｏｗｍａｎ）、ラビノビッチ（Ｗ．Ｓ．Ｒａｂｉｎ
ｏｖｉｃｈ）、ボウマン（Ａ．Ｐ．Ｂｏｗｍａｎ）及び
フェルドマン（Ｂ．Ｊ．Ｆｅｌｄｍａｎ）による「レー
ザポンプされる３μｍＨ０　：ＹＡｌＯ３　レーザ」（
１９８９年１０月１６日）〕。そこでは、特に、上記Ｈ
０　：ＹＡＰロッドは、このロッドを除いて空洞内での
損失が低いフラッシュランプでポンプされるＮｄ：ＹＡ
Ｐレーザの空洞中に配置されていた。このロッドはＮｄ
：ＹＡＰレーザの空洞中での損失の大部分を占めるため
に、多数回経路を通過するとポンプ光の大部分を吸収す
る。ここでは、上記Ｎｄ，ＹＡＰレーザ空洞の軸からわ
ずかな角度だけ傾いた位置にある分離空洞（ｓｅｐａｒ
ａｔｅ　　ｃａｖｉｔｙ）内に上記Ｈ０　：ＹＡＰロッ
ドが含まれていた。レーザ輻射は、２．８５μｍに新し
く現れた線と同様に２．９２μｍでも観測された。２．
８５μｍの線は極度に大気中の水分吸収に敏感であり、
レーザが乾燥窒素によりパージされたときにのみ現れた
。最適効率になっていない空洞内において、上記１．０
８μｍでのポンプに関しては約４％の傾斜効率（ｓｌｏ
ｐｅ　　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）、及び、８ｍＪの最大
出力エネルギが得られた。

【０００５】ボウマンらのシステムは比較的大きい（た
とえば、ホルミウムがドープされたレーザロッドは６．
３ｍｍ×７５ｍｍ）ものである。高出力密度のものが要
求されているが、その形状のためにＨ０　：ＹＡＰ基材
は効率的に使われていなかった。さらに、しきい値もま
だかなり高いものであって。

【０００６】エルビウムは、目に安全な（ｅｙｅ　　ｓ
ａｆｅ）領域である１．５４μｍの光輻射を発生すると
いう点で実用のレーザ材として興味深い。フラッシュラ
ンプによりポンプされるＹｂ，Ｅｒ：ガラスレーザは、
０．３から０．５％のエネルギ効率を有している。これ
に対して、最適条件下でイッテルビウムによりポンプさ
れるエルビウムのエネルギ変換効率は、４０％から５０
％の範囲であろうと予想されている〔「アプライド・フ
ィジィクス・レターズ」、第６巻、４５ページ、Ｓｎｉ
ｔｚｅｒ＆Ｗｏｏｄｃｏｃｋ（１９６５年）〕。Ｙｂ及
びＥｒにより増感され、１０６０ｎｍ付近のＮｄレーザ
によりポンプされるガラスは、ガポンツェフ（Ｇｏｐｏ
ｎｔｓｅｖ）その他により研究され、良好な効率が観測
されている〔「Ｏｐｔｉｃｓ　　Ｃｏｍｍ．」４６（１
９８３年）２２６〕。ファイバーレーザ（ｆｉｂｅｒ　
　ｌａｓｅｒ）の８６０ｎｍダイオードを使用したＹｂ
ポンピングについては、バーンス（Ｗ．Ｌ．Ｂａｒｎｅ
ｓ）その他により研究されている「Ｅｒ３＋−Ｙｂ３＋
及びＥｒ３＋をドープされたファイバーレーザー」、Ｊ
ｏｕｎａｌ　　ｏｆ　　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　　Ｔｅｃ
ｈ．，第７巻１０号、１４６１ページ（１９８９年１０
月）〕。

【０００７】Ｙｂ３＋イオン（１．５×１０２１個／ｃ
ｍ３　）及びＥｒ３＋イオン（２．５×１０１９個／ｃ
ｍ３　）で活性化されたバリウム−アルミニウム−メタ
燐酸塩ガラスについても研究がされている〔ガボンツェ
フその他による「効果的な１．０５４−１．５４μｍの
誘導輻射変換」、ＪＥＴＰ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ（１９７
３年）１８，２５１−２５３ページ〕。その研究には、
長方形の活性Ｅｒ３＋−Ｙｂ３＋要素が使用された。こ
れは１０ｍｍ×１４ｍｍの断面、及び、７０ｍｍの長さ
を有しており、その両端面は４５度だけ傾いていた。ま
た、これは、１０ｍｍ×３２ｍｍの断面と２８０ｍｍの
長さを有し、その両端面がブリュスター（Ｂｒｅｗｓｔ
ｅｒ）角となるようにされた長方形の板であるＬＧＳ−
４０燐酸塩ガラス２枚からなる共振器中に配置された。 ２つの燐酸塩ガラス要素はＹｂ３＋−Ｅｒ３＋要素に対
して対称に置かれた。

【０００８】

【発明が解決しようとする問題点】従来の外部空洞シス
テムにおいて用いられていたものよりも吸収の弱いレー
ザ材及び／又は薄型のレーザ材を用いることが望ましい
であろう。もし内部空洞を用いることにより効率的なポ
ンピングが実現できるのであれば、潜在的に有用である
多くの材を用いることができ、システムが大型であるこ
とに関した多くの問題を減ずることができる。さらに、
レーザダイオードの低出力での利点を開発利用すること
ができるであろう。

【０００９】本発明の目的のひとつは、弱吸収材を効率
的に用いる方法及びそのための新しいレーザシステムを
提供することである。

【００１０】本発明のもうひとつの目的は、励起のしき
い値が低いという特徴を持った、コンパクトでエネルギ
効率の良いレーザシステム及びその方法を提供すること
である。

【００１１】本発明のもうひとつの目的は、第２のレー
ザ材に吸収されるパワーが、第１のレーザ材を備えるレ
ーザの最適出力結合と同等であるような２つのレーザ材
を備える内部空洞レーザシステムを提供することである
。

【００１２】本発明のもうひとつの目的は、できるだけ
少ない構成要素と簡単な仕掛で、１．５５μｍの光輻射
を発生するＹｂを増感させたＥｒ：ガラスをポンプする
、ダイオードポンプされるＮｄ：ＹＡＧレーザを提供す
ることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第１のレーザ空洞と、上記第１のレーザ
空洞中に配置され、第１のレーザ波長でレーザ発振する
第１のレーザ材と、上記第１のレーザ材からの上記光輻
射によりポンプされ上記第１のレーザ波長の光輻射を上
記第１のレーザ材からの光輻射に最適な出力結合と同等
の量だけ吸収し、かつ、第２のレーザ波長でレーザ発振
する第２のレーザ材とを備え、上記第１のレーザ材及び
上記第２のレーザ材は、上記第１のレーザ波長及び上記
第２のレーザ波長における励起状態吸収による損失が最
小となるようにされている。

【００１４】本発明の好ましい具体例として、Ｙｂ，Ｅ
ｒ：燐酸塩ガラスの１ミリメートル以下の厚さの板が、
約８００ｎｍで稼動するレーザダイオードによりポンプ
されるＮｄ：ＹＡＧレーザ源によりポンプされる。この
板はＮｄ：ＹＡＧレーザの出力がその一方の面（入力側
）に入射するように配置され、もう一方の面（Ｎｄ：Ｙ
ＡＧレーザから最も離れた面すなわち出力側）はＮｄ：
ＹＡＧレーザのレーザ波長（たとえば約１０６０ｎｍ）
を高い反射率で反射するように被覆される。また入力側
は約１．５ミクロンのレーザに対して高い反射率を有す
るように被覆される。このように、上記の板はＮｄ：Ｙ
ＡＧのレーザ空洞中であってかつ自身のレーザ空洞中に
配置される。

【００１５】本発明によって内部空洞ポンピングは、レ
ーザダイオードポンピングに使用できるレーザシステム
の数を拡大する手段としての可能性を有する。さらには
、本発明は、３準位レーザ又は上方遷移レーザのような
難しいシステムの使用を可能にする。当業者は、このよ
うな本発明のレーザの望ましくかつ商業的に重要な特徴
を認めるであろう。

【００１６】本発明の他の利点及び特徴は、以下に述べ
る実施例及び図面から明らかとなるであろう。

【００１７】

【実施例】本発明は種々の異なった形で実施可能である
が、以下その中のいくつかについて図を参照しながら本
発明の実施例が述べられる。しかし、本発明は以下の実
施例に限られるものではなく、他の様々な形での実施が
可能である。

【００１８】フラッシュランプ、発光ダイオード（ここ
では、高輝度ダイオード及び高輝度ダイオードアレイを
含む）及びレーザダイオード（ここでは、レーザダイオ
ードアレイを含む）を固体レーザ材の光ポンプすなわち
励起に用いることはよく知られている。従来の発光ダイ
オード及びレーザダイオードは、構成要素の機能として
は、約６３０ｎｍから約１６００ｎｍの範囲の波長を有
する出力放射を発生するものである。このように、レー
ザ材をポンプするために有効な波長の光ポンピング輻射
を発生する素子は本発明を実用化する際に用いられる。

【００１９】たとえば、ＧａＩｎＰベースの素子からの
出力輻射の波長は、素子の構成成分を変えることによっ
て約６３０ｎｍから約７００ｎｍまで変えることができ
る。同様に、ＧａＡｌＡｓベースの素子からの出力輻射
の波長は、素子の構成成分を変えることによって約７５
０ｎｍから約９００ｎｍまで変えることができる。Ｉｎ
ＧａＡｌＰベースの素子は同様の方法により約１０００
ｎｍから約１６００ｎｍの範囲の波長の輻射を提供する
ために用いられる。

【００２０】本発明により、ある固体レーザ（第１のレ
ーザすなわちポンピングレーザ）の空洞の内部に配置さ
れた第２の固体レーザ材を効率的にポンプする上記第１
のレーザを用いる方法及び装置が明らかにされる。これ
により、第２のレーザ材により吸収されるレーザパワー
は、ポンピングレーザの出力結合（ｏｕｔｐｕｔ　　ｃ
ｏｕｐｌｉｎｇ）を決定する。好ましくは、上記レーザ
パワーは、ポンピングレーザの最適出力結合に等しくな
るようにセットされるべきである。たとえば、ダイオー
ドでポンプされるＮｄ：ＹＡＧレーザを備える第１のレ
ーザの最適出力結合は、一般的には数％である。これは
第２のレーザ材での吸収が従来よりもかなり弱いという
ことである（従来は、第２の固体レーザ材での吸収が９
０％イオンであることが望ましかった）。

【００２１】特に、約９４６ｎｍ、１０６４ｎｍ、１３
２０ｎｍでのネオジムレーザ遷移の近くで吸収を行うレ
ーザ材を第２のレーザとして用いると、本発明の原理に
より、第１のレーザにより効率的にポンプされる。この
ようなレーザ材としては、可視光及び赤外光をレーザ発
振するイッテルビウム（Ｙｂ）増感材、及び、エルビウ
ム（Ｅｒ）、ホルミウム（Ｈｏ）又はツリウム（Ｔｍ）
を含有した材などがある。吸収がかなり強い（たとえば
、９４６ｎｍでのＹｂ）場合には、薄型のレーザ材が第
２のレーザとして実用される。これは、高励起密度が効
率的な稼動のために必要である３準位レーザまたは上方
遷移レーザのような場合に特に有効である超高励起密度
に相当する。加うるに、ポンピング線の強さは第２のレ
ーザ材中ではほとんど変わらないので、ポンピングは非
常に均一である。

【００２２】第２のレーザ材は、（１）部分的には、ポ
ンピングレーザに用いられる光学的レンズ、又は（２）
分離した構造、により定義される第２の空洞中にレーザ
発振するようになされる。（２）の方がより一般的であ
るが、２つの波長を分離する方法が必要であり、かつ、
２つの空洞を揃える必要がある。（１）の方ではシステ
ムの複雑さを減ずることができるが、２つのレーザ材が
分光学的に適合していなければならない。

【００２３】内部空洞ポンピング 本発明による内部空洞ポンピングの技術が図面に描かれ
ている。図１は、Ｙｂ増感Ｅｒガラスレーザ材（第２の
レーザ材、ガラス）１２、これをポンプする輻射を発生
するレーザ材（第１のレーザ材）１４（たとえば、Ｎｄ
：ＹＬｉＦ４又はＮｄ：ＹＬＦ）、及び、これをレンズ
１５を通してポンプするレーザダイオード源１６を備え
るレーザ装置１０を示している。

【００２５】レーザダイオード源１６は、１つ以上の発
光ダイオード又はレーザダイオードを備えることができ
る。

【００２６】より好ましくは、レーザダイオード源１６
は、ヒートシンクと結合した、約８０８ｎｍの波長の光
を発するＧａＡｌＡｓレーザダイオードアレイを備える
。ヒートシンクは受動的要因のものであるが、ヒートシ
ンクはレーザダイオードアレイを一定の温度に保つため
に熱電冷却器を備え、それゆえ、一定波長でのレーザダ
イオードアレイの最適稼動を確実とすることができる。

【００２７】稼動中には、レーザダイオード源１６は適
当な電源に接続されてもよい。簡単のために、レーザダ
イオードアレイから電源への電気リード及び他の従来の
構成物は図面中には描かれていない。

【００２８】レンズ１５は、第１のレーザ材１４に合焦
したポンピング輻射を与える。この合焦は、２つのレー
ザ材１２及び１４の強いポンピング強度及び高いフォト
ン変換効率を引き起こす。レンズ１５は、屈折率勾配（
ＧＲＩＮ）レンズ、ボールレンズ、非球レンズ又は組合
せレンズのような従来の合焦手段のいずれかからなる。 しかし、従来の合焦手段は、本発明の本質的な要素では
ない。

【００２９】もしレーザダイオードがレーザダイオード
源１６として用いられた場合、出力面すなわちレーザダ
イオード源の端部は、レンズ１５を使うことなしに第１
のレーザ材１４の入力表面と基部結合（ｂｕｔｔ−ｃｏ
ｕｐｌｉｎｇ）の関係に置かれる。ここで基部結合とは
、レーザダイオード源１６から発する光ポンピング輻射
の発散光線が、レーザ材中で本質的にただ１つの伝送モ
ードでのレーザ稼動（ＴＥＭ００モード稼動）を行うよ
うにするために十分に小さな伝送断面積を有した第１の
レーザ材１４中において１モード体積だけ光ポンプする
ような十分近い結合を意味する。

【００３０】第１のレーザ材１４としては、活性材及び
活性材がレーザ材の化学量論的成分である物質をドープ
されたガラス性及び結晶性の基材からなる群から選ばれ
る固体が好ましいが、これに限られるものではない。上
記活性材としては、クロム、チタン及び希土類金属のイ
オンが好ましいが、これに限られるものではない。具体
的には、第１のレーザ材１４としては、ネオジムをドー
プしたＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネットす
なわちＹ３　Ａｌ５　Ｏ１２）すなわちＮｄ：ＹＡＧ、
ネオジムをドープしたＹＬｉＦ４　（ＹＬＦ）、ネオジ
ムをドープしたＧｄ３　Ｇａ５　Ｏ１２（ＧＧＧ）、ネ
オジムをドープしたＧｄ３　Ｓｃ２　Ｇａ３　Ｏ１２（
ＧＳＧＧ）又はＧｄ３　Ｓｃ２　Ａｌ３　Ｏ１２（ＧＳ
ＡＧ）、ネオジム５リン酸、ネオジムアルミニウムホウ
酸塩（ＮＡＢ）及びリチウムネオ４リン酸（ＬＮＰ）が
好ましい。

【００３１】特に、ネオジムをドープしたＹＡＧは、約
８０８ｎｍの波長の光を発生するレーザダイオード源１
６と共に用いるのに適した第１のレーザ材である。この
波長の光でポンプされたとき、ネオジムをドープしたＹ
ＡＧは、約１０６４ｎｍ又は約１３２０ｎｍの波長を有
する光を発することができる。

【００３２】同じ空洞中に存在する２つのレーザ材を同
時に稼動することは、（１）ポンピングレーザ材１４が
ポンプされるレーザ材１２により発せられた波長に対し
てほぼ透明であり、（２）ポンプされるレーザ材１２に
おけるポンピング波長での吸収がポンピングレーザ１４
の最適出力結合に匹敵するすなわちほぼ等しく、かつ、
（３）いずれかのレーザ波長でのいずれかのレーザ材に
おける付加的な損失（たとえば、励起状態吸収（ＥＳＡ
）による）がない場合は容易なことである。

【００３３】図１には、レンズ１５を通して７９２ｎｍ
のレーザダイオード源１６によりポンプされる、平面−
凸面型Ｎｄ：ＹＬＦレーザロッドである第１のレーザ材
１４が描かれている。このロッド１４の一端面（ここで
は左側の端面すなわち平坦面）１４ａは、１０４７ｎｍ
と１５４０ｎｍとに対して高い反射率及び７９２ｎｍに
対して高い透過率を有するように被覆され、右側の端面
すなわち凸端面１４ｂは、１０４７ｎｍと１５４０ｎｍ
とに対して非反射性を有するように被覆される。凸端面
１４ｂの曲率半径は、ミラー端面１２ｂと合同したとき
にレーザ空洞がおよそ１００μｍの半径のモードを有し
て形成されるように１０ｍｍに選ばれた。ロッドの長さ
は約３ｍｍであった。

【００３４】凸端面１４ｂの向い側には、厚さが約０．
７ｍｍで、凸端面１４ｂに近接した面すなわち内側面が
、１０４７ｎｍ及び１５４０ｎｍに対して非反射性を有
するように被覆されたエルビウム−イットリビウムリン
酸塩ガラスの小片である第２のレーザ材１２が配置され
る。ガラスレーザ材１２は被覆せずに空洞の縦方向軸に
対してブリュスター（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ）角だけ傾ける
か、又は、通常の入射エタロンとして被覆せずに挿入さ
れてもよい。これらは、それぞれ異なった色の二色性被
覆をすることを避ける手段である。

【００３５】ガラスレーザ材１２の厚さとイットリビウ
ムの濃度は、１０４７ｎｍでの吸収が往復でおよそ２％
となるように選ばれる。当業者は、この程度の損失がＮ
ｄ：ＹＬＦレーザ１４の最適出力結合を実現するために
必要であると承認するであろう。この吸収損失により、
ネオジムレーザ１４はより長波長へ遷移して稼動するこ
ととなる。Ｎｄ：ＹＬＦでは、これらの遷移はまだかな
りのＹｂ吸収がなされる１０７１ｎｍ付近である。

【００３６】この波長でのポンピングを再最適化するた
めにガラスの長さの調整が必要となる。２００ｍＷレー
ザダイオード源１６によりポンプされる最適出力結合さ
れた１０４７ｎｍを出力するレーザ１４は、典型的には
５０ｍＷのレーザを発生する。同様のパワーがガラスレ
ーザ材１２に結合される。このことと、約８ミリ秒のエ
ルビウムの寿命、１００μｍのモード半径及びガラスレ
ーザ１２中の約１ｍｍの経路長を結び付けると、吸収さ
れるエネルギは約１３Ｊ・ｃｍ−３であり、これは励起
した原子にして７×１０１９個・ｃｍ−３に相当する。 これはエルビウム原子の総密度にして０．７％に相当す
る。このことは、このようなガラスにおいて典型的な０
．３％から０．５％のエルビウム濃度の反転分布を実現
させるのに十分であることを示す。さらに、光線の径を
小さくすることで、より大きなポンピング密度が得られ
る。

【００３７】このときの第２のレーザ材でのゲイン（利
得）はかなり小さなものである。１ｍｍ厚の０．７％エ
ルビウムガラス１２を完全に反転分布させたときの往復
でのゲインは約１０％である。マージン（Ａ．Ｇ．Ｍｕ
ｒｚｉｎ）その他による「イテルビウム−エルビウムガ
ラスのレーザ励起のいくつかの特徴」，Ｓｏｖ．Ｊ．Ｑ
ｕａｎｔｕｍ　　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，　　１５（
３），１９８５年３月，によると、飽和（ｓａｔｕｒａ
ｔｉｏｎ）、漂白（ｂｌｅａｃｈｉｎｇ）及び上方遷移
などのために、実際に実現される反転分布は幾分低い程
度のものとなる。このように、レーザシステムは第２の
レーザ材１２でのゲインが数％でも働くように設計され
なければならない。ゲインは、ポンピング強度及びレー
ザビームの照射されるエルビウム原子の数を増加させる
ことにより増加させることができる。エルビウム濃度及
び第１のレーザ材１４の長さを調整することは、与えら
れたポンプ強度での最適状態を見いだすために必要とな
ろう。しかしながら、低ゲインレーザを配列する最大の
困難の１つがこの設計では取り除かれている。なぜなら
、２つのレーザは同じ空洞を有しかつ軸方向をそろえら
れるので、エルビウムレーザ１２は自動的にポンピング
レーザ１４の方向にそろえられるからである。

【００３８】ガラス１２の右側面すなわち外側面１２ｂ
はミラーすなわち出力結合手段である。２波長で動作す
るレーザシステムにおいては、外側面１２ｂは、１０４
７ｎｍに対して高反射率及び１５４０ｎｍに対しては若
干の透過率を有するように被覆された平坦なミラーであ
る。これによって約１５４０ｎｍの連続波（ｃｏｎｔｉ
ｎｕｏｕｓ　　ｗａｖｅ：ＣＷ）が出力される。

【００３９】より品質の満足できるＥｒガラスレーザ材
１２は、Ｙｂ濃度が１．５×１０２１ｃｍ−３かつＥｒ
濃度が５．０×１０１９ｃｍ−３であるリン酸塩ガラス
である。 この材は、１５４０ｎｍの目に安全な波長を発振する３
準位レーザとして働く。このガラス中で、Ｙｂ吸収の波
長帯が大きいために、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ１４の１０４
７ｎｍ波長が弱吸収される。Ｎｄレーザ波長での典型的
な吸収係数は、１０４７ｎｍに対しては０．０７０ｃｍ
−１、及び、１０６４ｎｍに対しては０．０２０ｃｍ−
１である。これと同様のガラスは市販されており、同じ
ような特性を有している。

【００４０】図１に示された装置１０は、ガラス１２中
でのＹｂ吸収をＮｄ：ＹＬＦレーザ１４の出力結合とし
て用いている。レーザダイオード源１６からの数百ミリ
ワットの出力によりポンプされるＣＷ発振をするＮｄ：
ＹＬＦレーザの場合、最適出力結合が約１％であること
を当業者は認めるだろう。上述のＹｂ，Ｅｒ：ガラスの
０．７２ｍｍ厚の小片を空洞中に配置することでこの結
合に等しい吸収を実現できる。レーザ材（第２の吸収材
）１２の好ましい厚さは、ガラス成分及びＮｄレーザ基
１４の選択により変化する。上述のＹｂ、Ｅｒ：ガラス
１２及び１０６４ｎｍＮｄ：ＹＡＧレーザ１４を用いる
場合には、厚さ約２．５ｎｍのリン酸塩ガラスの小片が
これと同じ効果を奏するであろう。Ｙｂ濃度のより高い
（吸収深さが浅い）ガラスも存在する。以下に述べる飽
和効果又はＮｄレーザがより長い波長で稼動する波長シ
フト（Ｙｂ吸収による）のために、実際の最適ガラス厚
は幾分変化する。

【００４１】Ｅｒレーザは３準位レーザであるので、レ
ーザダイオードポンピングに用いることは普通考えられ
ない。しかしながら、ここで述べられた内部空洞ポンピ
ングでは、少量の活性材が励起されるという効率の良さ
により、このようなシステムが特に望ましいものである
。非安定点近くまで引っ張ることにより、図１の空洞の
ガラスレーザ材１２中に４０μｍのウエスト（Ｗ）の１
／ｅ２　ビームが表れる。これは約８０Ｊ／ｃｍ３　の
ポンプ密度である。また、これは効率的なＣＷ稼動をす
るのに十分に大きな量である。

【００４２】実際の稼動においては、ガラス中で漂白が
起こることが期待されるので、安定状態吸収が達成され
る。最適なガラス厚は、最適出力結合に等しい部分的飽
和吸収を与えるものである。実際には、これは、ガラス
厚及び出力結合の実験による変更が、最適なＣＷ動作を
達成するために必要であることを意味する。

【００４３】図１は、第１のレーザ１４と第２のレーザ
１２とが同じ空洞を分け合っているシステムを示してい
る。このシステムは、第１のレーザ１４のポンピングレ
ーザ基材が、第２のレーザが稼動する波長に対して透明
であれば最もよい動作をする。これは、約１５４０ｎｍ
を発振するすべてのＮｄを含有した第１のレーザ材１４
について自動的にあてはまるものではない。多くの基材
においては、　４Ｉ９／２　→　４Ｉ１５／２吸収帯の
最高エネルギ遷移はこの波長近くで起こる。しかし、数
種の基材には、この波長を越えた短波長側での吸収端を
有するものが存在する。これには、Ｎｄ：ＹＶＯ４　（
１５８２ｎｍの吸収端、１０６５ｎｍでレーザ発振）及
びＮｄ：ＹＬＦ（１５５５ｎｍの吸収端、１０４７ｎｍ
でレーザ発振）が含まれる。両者共にダイオードでポン
プされる動作に優れている。

【００４４】第１のレーザ１４のＹＬＦ材は、ＹＡＧの
ような他のレーザ基材に置き換えることができる。しか
し、２つの理由からＹＬＦが好ましい。１つには、１０
４７ｎｍという最も短い波長を発振するネオジムレーザ
材として現に存在しているからである。これはイッテル
ビウム吸収との重なりを最適化し、第２のレーザ材１２
のポンピング効率を改善する。２つ目には、ＹＬＦは、
１．５４μに対して透明であるという利点を有する。Ｙ
ＡＧのようなほとんど他のレーザ基材では、ネオジムの
　４Ｉ９／２　及び　４Ｉ１５／２の準位の分裂により
１．５４μでいくらかの吸収があるが、ＹＬＦではこの
ような問題はさけられる。さらに、１．５４μでネオジ
ムは認められるほどの励起状態吸収（ＥＳＡ）を有しな
い。

【００４５】最後に、Ｎｄの　４Ｉ９／２　→　４Ｉ１
５／２吸収バンドはたいていの第１のレーザ材と比較し
ても特に弱いものである。よって、たとえ１５４０ｎｍ
で吸収の検出される基材（たとえば、Ｎｄ：ＹＡＧ）中
においても、吸収損失は通常での材中の散乱損失よりも
かなり小さい。この材の組み合わせもＥＳＡの面で同様
に好ましい。おそらく１０４７ｎｍで損失を有するであ
ろうＥｒの　４Ｉ１３／２→　４Ｉ９／２　遷移は、レ
ーザ線よりもわずかに低いエネルギであろう。同様に、
Ｅｒ発光は、潜在的に困難のあるＮｄの　４Ｆ３／２　
→　４Ｇ７／２　及び　４Ｆ３／２　→　４Ｇ７／２　
の励起状態吸収の間に当たる。

【００４６】分離空洞 分離空洞についての具体例が図２から図７までに示され
ている。前に述べた、レーザダイオード源１６及びレン
ズ１５の使用、基部結合、好ましいレーザ材、最適出力
結合と同等な量の光輻射を吸収させる第２のレーザ材１
２の大きさ、各材のレーザ発振する波長において付加的
な損失のないこと、第２のレーザ材の成分及び第１のレ
ーザ材１４の端面への被覆はここでも応用可能である。 空洞が分離された場合、第１のレーザ材１４は、第２の
レーザ材１２が発した波長に対して透明である必要がな
い。

【００４７】図２の（Ａ）と（Ｂ）は、２つのレーザ空
洞を分離した例を示している。

【００４８】図２の（Ａ）においては、第１のレーザ材
１４（たとえば、Ｎｄ：ＹＡＧ）の左端面１４ａは、８
０８ｎｍに対して高透過率及び１０６４ｎｍと１５４０
ｎｍに対しては高反射率を有するように被覆される。レ
ーザダイオード源（たとえば、図１に示された）は上記
左端面を８０８ｎｍでポンプするために用いられる。右
端面１４ｂは１０６４ｎｍに対して非反射性を有するよ
うに被覆される。

【００４９】第２のレーザ材１２（たとえば、Ｙｂ，Ｅ
ｒ：リン酸塩ガラス）は、第１のレーザ材１４と鏡出力
カプラ（ｍｉｒｒｏｒ　　ａｎｄ　　ｏｕｔｐｕｔ　　
ｃｏｕｐｌｅｒ）２０との間に配置される。第２のレー
ザ材１２は、原型においては０．７２ｍｍ厚であり、エ
タロンに形成されていた。第１のレーザ材１４に近接し
た面１２ａは、１０６４ｎｍに対して高透過率及び１５
４０ｎｍに対して高反射率を有するように被覆される。 その反対の面１２ｂは、１０６４ｎｍに対して高反射率
及び１５４０ｎｍに対して高透過率を有するように被覆
される。それによって、第１のレーザ材１４の左端面１
４ａと第２のレーザ材１２の右側面１２ｂは空洞すなわ
ち１０６４ｎｍをレーザ発振する第１のレーザ材のレー
ザ共振器を形成する。

【００５０】鏡出力カプラ２０は、１０６４ｎｍに対し
て高反射率及び１５４０ｎｍを光透過させるように被覆
される。それによって、Ｙｂ，Ｅｒ：リン酸塩ガラス１
２の左端面１２ａと鏡出力カプラ２０とが空洞すなわち
１５４０ｎｍをレーザ発振するレーザ共振器を形成する
。１５４０ｎｍの出力は、約５００ｍＷのレーザダイオ
ード入力に対して３０ｍＷであった。

【００５１】ガラス１２の２つの面１２ａ、１２ｂには
、２つの波長を区別するために高反射及び非反射の２種
類の被覆がなされる。しかし、こうした面を得ることは
実際には困難である。さらにこうした被覆は、上記２つ
の波長のどちらかの損失を非常に大きくする。それにも
かかわらず、図２の（Ａ）に示された装置は、鏡出力カ
プラ２０及び上記の被覆を用いて実用されている。

【００５２】出力波長は、３ｎｍ以内の幅と５つの縦モ
ードを有した約１５３５ｎｍに中心のあるものであり、
安定なＣＷ稼動が得られた。最適な空洞設計ではスパイ
キング（ｓｐｉｋｉｎｇ）は観測されなかった。ガラス
厚は約１ｍｍであり、原型での空洞総長は約４インチで
あった。また、０．２９ピッチのＧＲＩＮレンズが合焦
に使用された。鏡２０の曲率半径は５０ｍｍであり、第
１のレーザ材の発光面１４ｂの曲率半径は２０ｍｍであ
った。第２のレーザ材１２は、約１２．５％のＹｂと０
．５％のＥｒをドープされたショット（Ｓｃｈｏｔｔ）
ＬＧ−７５０ガラスであった。

【００５３】鏡２０の反射性被覆は、単一周波数稼動を
させるモードセレクタ（ｍｏｄｅｓｅｌｅｃｔｏｒ）に
置き換えてもよい。これは、たとえば、メタルフィルム
被覆又はエタロン反射器であってよい。他のモードセレ
クタとしては、非被覆エタロンやリオット（Ｌｙｏｔ）
フィルタがある。これは図７に示されている。そのとき
エルビウムガラス１２はブリュスター板として用いられ
る。

【００５４】加うるに、数ミリメートル厚のクオーツ結
晶１９の小片が、ブリュスター板の軸に対して４５度の
角度で空洞中に配置される。クオーツ結晶１９は、１０
４７ｎｍ及び１５４０ｎｍの両方に対して全波板（ｆｕ
ｌｌ−ｗａｖｅ　　ｐｌａｔｅ）となるようにカットさ
れる。もし空洞が十分に小さければ（すなわち、モード
が十分に離れていれば）、単一モード稼動が１つ又は両
方の波長で行われるであろう。クオーツ結晶はブリュス
ター板としても用いられる。これは通常色素レーザにお
いて用いられるような従来の複屈折フィルタとして機能
する。

【００５５】本発明のその他の具体例が図２の（Ｂ）と
（Ｃ）及び図３から図７に示されている。そのそれぞれ
において、レーザ材１４を利用したレーザ光の経路が破
線で示されている。図２の（Ｂ）においては、二色性反
射器２２が２つのレーザ周波数を分離するために使われ
る。この例においては、二色性偏光器を二色性反射器２
２の替わりに用いることもできる。

【００５６】２つのレーザ材１２、１４からのレーザ光
を分離する他の方法としては、波長又は偏光を用いるも
のがある。これらの方法は図２の（Ｃ）及び図３から図
６に示されている。これらの方法は上述した例のような
単純さはないものであるが、空洞での損失が少ないもの
である。

【００５７】特に、図２の（Ｃ）では、ブリュスタープ
リズムのようなプリズム２４が２つのビームをその波長
によって分離するために用いられる。これは、その２つ
のレーザの波長がかなり離れており、かつ、それらが同
じ偏光で出力されるときにうまく機能する。空洞配置が
波長に依存するために、ポンピングレーザ空洞（その光
路が破線で示されている）を、この図のように配列する
ことが難しい。しかし、このために、ポンピングレーザ
を最も強い遷移以外の波長に合わせることができるので
、この図の配列が有効となることがある。

【００５８】図３及び図４では、２つのレーザ光線を分
離するための偏光プリズムとして、他のタイプのものが
示されている。図３ではグラン（Ｇｌａｎ）プリズム２
６が用いられ、図４ではウォラストン（Ｗｏｌｌａｓｔ
ｏｎ）プリズム２８が用いられている。これらの設計は
比較的単純なものであるが、現在の技術では低損失プリ
ズムを得ることは難しい。

【００５９】図５及び図６では、複屈折結晶３０、３２
が、それぞれ２つのレーザビームを分離するために用い
られている。この例は、簡単で低損失であるが、各構成
成分の配置が大きく制限される。

【００６０】図５には、複屈折結晶３０からの正常光線
「ｏ」と異常光線「ｅ」が描かれている。異常光線「ｅ
」は、レーザ軸から離れて配置された鏡３５で反射され
る。図６では、空間的に変化する被覆３４を表面に有す
る平坦かつ平行であるＮｄ：ＹＬＦ１４と共に曲面を有
する方解石３２が用いられている。上記空間的に変化す
る被覆は、マスクされ非反射性の被覆をされたＮｄ：Ｙ
ＬＦに反射性の被覆をすることで得ることもできる。上
記方解石の曲率は、ガラス１２中の２つのビームのウエ
ストがそろえられるようになされる。よって、図６に示
された空洞は、図１のものと非常に関連したものである
。ポンピングレーザがこの空洞で稼動するようにされる
と、第１のレーザ材１４（たとえば、Ｎｄ：ＹＬＦ）を
適正な表面にするのに必要なことは、各レーザ光路が２
つの周波数稼動をするように配列することだけである。

【００６１】一般的にいって、図２から図６に示された
技術は、図１に示された単一空洞技術よりも配列の点で
困難なものである。これらの場合には、第２のレーザの
モード体積を、第２のレーザ基材中のポンプされる個所
に重ねる必要がある。しかし、これは、ポンプされない
領域で大きな損失のあるシステムを除けば、典型的なレ
ーザダイオードでポンプされる固体レーザを配列するこ
とよりも困難ではない。これらの場合には、２つのレー
ザ間に適当なモードの重なりがあることが重要である。

【００６２】図８には、もう一つのレーザシステム４０
が示されている。このシステム４０は、外部（第１の）
レーザ４１、アイソレータ４２、レンズ１５、反射性被
覆１２ａ及びミラー２０を備え、出力波長でレーザ発振
をするレーザ材１２のレーザ空洞すなわち共振器を形成
する。

【００６３】第１のレーザ４１は、単一縦モードで稼動
するようになされる。第１のレーザ４１は、たとえば、
レーザダイオード又はダイオードポンプされる固体レー
ザであってよい。図示のように第１のレーザ４１の出力
は、アイソレータ４２を経てモード−マッチング（ｍｏ
ｄｅ−ｍａｔｃｈｉｎｇ）レンズ１５に入射する。レン
ズ１５は、入射されたレーザビームの適正な空間的重な
りと、反射性被覆１２ａ及びミラー２０により形成され
た空洞の基本的空間モードとを保証するために用いられ
る。焦電素子（光線分離器４３及び制御回路４４からの
フィードバックにより制御される）４２で空洞の長さを
調節することにより、空洞は入射レーザビームと共振さ
せることができる。これにより、内部空洞の強度は外部
レーザ４１の空洞と同じかそれ以上となる。

【００６４】共振を達成するための調節技術としては、
空洞長の電気光学的調節及び入射レーザを安定にする外
部空間の使用を含んだ外部空間共振２倍化と共に上記の
ものを含む。共振器中に信号を入射することの問題点は
、シーグマン（ｓｉｅｇｍａｎ）のレーザ（１９８８）
、という教科書中で議論されている。

【００６５】外部共振器の出力結合は、上述のものと同
じように、吸収材１２（たとえば、イッテルビウム増感
エルビウムドープリン酸塩ガラス）により供給される。 反射性被覆１２ａ及びミラー２０は、材１２のレーザ波
長（たとえば、１．５４μｍ）に対して反射性を有する
。空洞を形成するミラー２０及び被覆１２ａの必要条件
は、２つのレーザ空洞のある上述の具体例と同様である
。

【００６６】図８の装置を用いることの主な利点は、ポ
ンピングレーザと内部空洞損失との相互作用を最小化で
きることである。ポンピングレーザは最適出力となるよ
うに配置される。たとえば、リオットフィルタ（図７参
照）のような大きな出力結合（損失の大きな内部空洞要
素）が、効率的な単一周波数稼動を達成するために加え
られることができる。ミラー２０と反射性被覆１２ａと
により形成された共振器は、好ましい過程が実現される
ように独立に最適化される。

【００６７】効率的なモード結合のための条件は限定的
なものであり、単なる内部空洞技術だけではなくより正
確な調節が要求されるものである。このように、外部共
振器レーザシステムは、内部空洞ポンプレーザシステム
よりも典型的にはより手間のかかるものである。

【００６８】しかし、内部空洞ポンピングが実用として
用いられない場合（半導体レーザがポンプビームとして
用いられたとき）もある。こうした場合には、図８の装
置を用いることが有効である。単純な内部空洞２倍化で
は、ポンピングレーザとしてダイオードレーザを用いる
ことができない（なぜなら、ゲイン媒質の固有の損失が
強い内部空洞場の形成を妨げるから）。外部空洞により
、損失があるにもかかわらず大きな内部空洞強度を達成
する手段が提供される。

【００６９】ここで述べられた内部空洞ポンピングの技
術は、内部空洞２倍化の技術と概念的には同じである。 両方の場合共に、比較的弱い相互作用が、レーザ空洞中
の大きな光強度によって効率的に開発された。内部空洞
２倍化過程は位相に関する過程であるので複雑である。 異常なフィードバック効果及び不安定性が、第２高調波
を基底波に変換する光パラメトリック過程により起こる
。こういった過程は弱吸収材中では起こらず、内部空洞
２倍素子を悩ます不安定性及びノイズも起こらない。

【００７０】以上の説明から、当業者にとっては種々の
設計変更が可能となる。たとえば、Ｅｒ，Ｈｏ及びＴｍ
からの可視光放射を増感するＹｂを用いる上方遷移レー
ザを用いることもできる。Ｎｄ：ＹＬＦは５５１．５ｎ
ｍのＨ。遷移の両方及び６７０．９ｎｍのＥｒ線に対し
て比較的透明であるので、図１に示されたものと同じ空
洞がこのために用いることができる。しかしながら、基
底状態又は励起状態吸収は１つ以上のこれらレーザの稼
動を妨げるものではないということは決して確実ではな
い。このようなときは、図２から図６に示された空洞の
一つが有効となるであろう。

【００７１】図２から図７に示されたレーザはポンピン
グ様式に影響を与えないような様々な変更が可能である
。たとえば、レーザ空洞中に要素を追加して配置するこ
とにより、Ｑスイッチ、モードロック又はモードセレク
タが可能となる。また、上述の具体例は変更をされると
異なった利点を有するものである。たとえば、図２の（
Ａ）に示された空洞は、レーザロッドの平行面に関連し
たエタロン効果のためにモードロックには適さない。 図２の（Ａ）に示された空洞をＱスイッチ化したものは
、表面１２ｂの近くのビームを横切る単純なチョッパー
ウィール（ｃｈｏｐｐｅｒ−ｗｈｅｅｌ）Ｑスイッチを
用いて実用化される。

【００７２】このように数々の設計変更が特許請求の範
囲の記載に基づいてなされる。もちろん、特許請求の範
囲はこういった設計変更を含んだものとなっている。

【００７３】

【発明の効果】本発明により、励起のしきい値が低くコ
ンパクトで、かつ効率の良い、弱吸収材を用いたレーザ
システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す図である。

【図３】本発明のもうひとつの実施例を示す図である。

【図４】本発明のもうひとつの実施例を示す図である。

【図５】本発明のもうひとつの実施例を示す図である。

【図６】本発明のもうひとつの実施例を示す図である。

【図７】本発明のもうひとつの実施例を示す図である。

【図８】本発明のもうひとつの実施例を示す図である。

【符号の説明】

１２　　　　レーザ材 １４　　　　レーザ材 １５　　　　レンズ １６　　　　レーザダイオード手段

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のレーザ空洞と、上記第１のレーザ空
   洞中に配置され、第１のレーザ波長の光輻射をレーザ発
   振する第１のレーザ材と、上記第１のレーザ材からの上
   記光輻射によりポンプされ、上記第１のレーザ波長の光
   輻射を上記第１のレーザ材からの上記光輻射への最適な
   出力結合と同等の量だけ吸収し、かつ、第２のレーザ波
   長でレーザ発振する第２のレーザ材とを備え、上記第１
   のレーザ材及び上記第２のレーザ材は、上記第１のレー
   ザ波長及び上記第２のレーザ波長における励起状態吸収
   による損失が最小となるような材であるレーザ装置。
2. 【請求項２】上記第１のレーザ材がダイオードポンピン
   グ手段によりポンプされることのできる材から選ばれた
   ものである請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】上記第２のレーザ材が上記第１のレーザ空
   洞中に配置され、上記第１のレーザ材が上記第２のレー
   ザ波長に対して本質的に透明である請求項１記載の装置
   。
4. 【請求項４】上記第２のレーザ材が、イッテルビウムを
   ０．０１重量％から１５重量％、及び、エルビウムとホ
   ルミウムとツリウムとからなる群から選ばれた材を０．
   ０１重量％から１．０重量％含む希土類ガラスを備える
   請求項１記載の装置。
5. 【請求項５】上記第２のレーザ材が第２のレーザ空洞中
   に配置され、かつ、上記第１の波長の光輻射を上記第２
   の波長の光輻射と上記光輻射の波長で分離する波長分離
   手段を用いて上記第１のレーザ空洞とポンピングによっ
   て結合されている請求項１記載の装置。
6. 【請求項６】上記波長分離手段が二色性反射器手段及び
   屈折力を有するプリズム手段からなる群から選ばれる請
   求項５記載の装置。
7. 【請求項７】上記第２のレーザ材が第２のレーザ空洞中
   に配置され、かつ、上記第２の波長の光輻射を上記光輻
   射の偏光で分離する偏光分離手段を用いて上記第１のレ
   ーザ空洞とポンピングによって結合されている請求項１
   記載の装置。
8. 【請求項８】上記偏光分離手段が、二色性偏光手段、グ
   ランプリズム手段、ブリュスタープリズム手段及びウォ
   ーラストンプリズム手段からなる群から選ばれる請求項
   ７記載の装置。
9. 【請求項９】上記第２のレーザ材が第１及び第２の対向
   する平行平坦面を有する１ミリメートル以下の厚さの希
   土類増感ガラスを備え、上記第１の面は上記第１のレー
   ザ波長に対して高い透過率及び上記第２のレーザ波長に
   対して高い反射率を有するような被覆手段を備えており
   、上記第２の面は上記第２のレーザ波長に対して高い透
   過率及び上記第１のレーザ波長に対して高い反射率を有
   するような被覆手段を備えている請求項１記載の装置。
10. 【請求項１０】上記第２のレーザ材が上記第１のレーザ
    空洞中でかつ第２のレーザ空洞中に配置され、さらに、
    上記第１のレーザ空洞中でかつ上記第２のレーザ空洞中
    に配置されており上記第２のレーザ波長の光輻射を上記
    第１のレーザ波長の光輻射と実質的に分離する複屈折結
    晶手段を用いて上記第１のレーザ波長の上記光輻射とポ
    ンピングによって結合されている請求項１記載の装置。
11. 【請求項１１】上記第１のレーザ空洞がミラーを備えて
    おり、上記第２のレーザ材が上記ミラーと上記第１のレ
    ーザ材の間に配置され、上記第２のレーザ空洞を形成す
    る手段が、上記第１のレーザ材に備えられており上記第
    ２のレーザ波長に対して高い反射率を有している濃度が
    空間的に変化するマルチ被覆手段と、上記第２のレーザ
    材と上記マルチ被覆手段との間に配置され、かつ、上記
    ミラーと上記マルチ被覆手段との間において上記第２の
    レーザ波長のレーザビームをレーザ発振するように置か
    れている上記複屈折結晶手段とを備える請求項１０記載
    の装置。
12. 【請求項１２】上記第１のレーザ空洞は光反射手段を備
    え、上記第２のレーザ材は上記光反射手段と上記第１の
    レーザ材との間に配置され、上記第２のレーザ空洞を形
    成する手段は、上記光反射手段の方向を向いたミラーと
    、上記第１のレーザ波長の光輻射が上記複屈折結晶手段
    中であってかつ上記ミラーと光反射手段の間を通過した
    ときに形成される正常光線及び異常光線のうちの一方に
    上記第１の光輻射が偏光され上記第２の光輻射が正常光
    線及び異常光線のうちのもう一方に偏光されるように上
    記ミラーと上記光反射手段との間に挿入され、さらに、
    上記第２のレーザ波長の光を上記ミラーに反射するよう
    に配置された上記複屈折結晶手段とを備える請求項１０
    記載の装置。
13. 【請求項１３】上記複屈折結晶手段が、方解石、ＬｉＮ
    ｂＯ３　及びＴｉＯ２　からなる群から選ばれる請求項
    １０記載の装置。
14. 【請求項１４】ａ）第１の光学的空洞を備え、この第１
    の光学的空洞中にあってダイオードポンピング手段によ
    り片面をポンプされ第１の波長のレーザ光を光路に沿っ
    て放射する第１のレーザ材を有する第１のレーザ手段と
    、 ｂ）上記第１のレーザ材からの上記レーザ光を上記第１
    のレーザ手段の最適出力結合と一般的にはほぼ同等な量
    だけ吸収するのに十分に厚い増感された第２のレーザ材
    から形成され、上記第１のレーザ手段からの上記レーザ
    光を入射される第１の面とこの第１の面の反対側の面で
    ある第２の面とを有し、これらの面が上記光路に対して
    垂直であるエタロンと、 ｃ）上記光路と同じ軸を有し、上記増感された第２のレ
    ーザ材が第２の波長でレーザ発振するために最小限の部
    分のレーザ空洞を形成し、上記第１及び第２のレーザ材
    が上記第１の波長及び上記第２の波長における損失が最
    小となるような空洞手段、とを備えるレーザシステム。
15. 【請求項１５】上記増感された第２のレーザ材がＹｂ増
    感Ｅｒガラスであり、上記エタロンが１ミリメートル以
    下の厚さである請求項１４記載のシステム。
16. 【請求項１６】上記エタロンは上記第１の光学的空洞中
    に配置されており、上記空洞手段は、上記エタロンの上
    記第１の面が上記第２の波長に対して高い反射率及び上
    記第１の波長に対して高い透過率を有するような被覆を
    備えた請求項１５記載のシステム。
17. 【請求項１７】上記エタロンの上記第２の面が上記第１
    の波長に対して高い反射率及び上記第２の波長に対して
    高い透過率を有するように被覆されており、上記空洞手
    段が上記第２の波長の光を上記エタロンの第２の面へ向
    けて反射するミラーを備える請求項１６記載のシステム
    。
18. 【請求項１８】上記増感された第２のレーザ材が、２つ
    の対向した面を持った１ミリメートル以下の厚さのエタ
    ロンに形成されたＹｂ，Ｅｒ：リン酸塩ガラスであり、
    上記空洞手段は上記第２の波長に対して高い反射率を有
    するように上記第１の面が被覆され、かつ、上記第１の
    波長及び上記第２の波長に対して高い反射率を有するミ
    ラーを備えた請求項１４記載のシステム。
19. 【請求項１９】上記第１の面が上記第１の波長に対して
    高い透過率を有するような被覆を備えており、上記第２
    の面が上記第２の波長に対して高い透過率を有するよう
    な被覆を備えている請求項１８記載のシステム。
20. 【請求項２０】ａ）ＹＡＧ、ＹＶＯ４　及びＹＬＦから
    なる群から選ばれ、レーザ空洞中に配置され、レーザダ
    イオード源によりポンプされてレーザ光を発し、所定波
    長の光に対して実質的に透明である平面−凸面結晶と、
    ｂ）上記空洞中に配置され、上記結晶の上記凸面からの
    上記レーザ光を上記結晶の最適出力結合に近い量だけ吸
    収し、上記所定の波長でレーザ光を発振し、Ｙｂ及びＥ
    ｒからなる群から選ばれた希土類を少なくとも一つ含み
    、上記結晶に近接して配置された面である第１の面及び
    その反対側の面である第２の面を有する比較的薄厚の増
    感リン酸ガラスレーザ材とを備えており、上記結晶の上
    記平面及び上記ガラスの上記第２の面が上記レーザ光に
    対して高い反射率を有するように被覆され、上記結晶の
    上記凸面及び上記ガラスの上記第１の面が上記レーザ光
    に対して非反射性を有するように被覆され、上記ガラス
    の上記第１の面が上記所定の波長に対して高い反射率を
    有するように被覆され、上記ガラスの第２の面が上記所
    定の波長を反射するように被覆されることを特徴とする
    固体レーザシステム。
21. 【請求項２１】 ａ）第１の波長での出力を有するレーザ源と、ｂ）第２
    の波長及び上記第１の波長の光を反射する出力カプラと
    、上記ミラーと上記源との間に配置され、上記源からの
    上記レーザ光を上記源の最適出力結合とほぼ同じ量だけ
    吸収し、上記第２の波長でレーザ光を発振し、上記源の
    方向を向いた第１の面を有し、かつ、上記出力カプラの
    方向を向いた第２の面を有する比較的薄厚の増感ガラス
    レーザ材と、上記源に近接し、上記第１の波長及び上記
    第２の波長の光を上記第１の面に反射する手段、とを備
    えるレーザ空洞、とを備えるレーザシステム。
22. 【請求項２２】上記源は、上記源の上記出力を受け取り
    、上記出力を上記レーザ材の上記第１の面に伝送する光
    学的なアイソレータを有する請求項２１記載のレーザシ
    ステム。
23. 【請求項２３】上記レーザ空洞は、上記出力カプラを上
    記ガラスレーザ材の上記第２の面から遠ざけたり近づけ
    たりするための手段を有する請求項２２記載のレーザシ
    ステム。
24. 【請求項２４】ａ）第１のレーザ波長及び第２のレーザ
    波長での励起状態吸収による損失が最小となるような第
    １及び第２のレーザ材を選び、 ｂ）次に、上記第１のレーザ材が上記第１のレーザ波長
    のレーザ光を発振するように、上記第１のレーザ材を第
    １の空洞中に配置し、 ｃ）次に、上記第１のレーザ材からの上記光への最適出
    力結合と同量だけ上記第１の波長の光を吸収するように
    、上記第１のレーザ材からのレーザ光で上記第２のレー
    ザ材をポンピングすることによって上記第２の波長の光
    を発振する、という段階を備えた弱吸収レーザ材をポン
    ピングする方法。
25. 【請求項２５】上記第２のレーザ材は上記第１のレーザ
    空洞中に配置され、上記のａ）段階は上記第１のレーザ
    材が上記第２の波長の光に対して実質的に透明となるよ
    うに選ぶということを含む請求項２４記載の方法。
26. 【請求項２６】上記第２のレーザ材は第２のレーザ空洞
    中に配置され、上記のｃ）段階は、上記第２のレーザ材
    を上記第１の波長の上記光にポンピング結合し、かつ、
    上記第２の波長の光を上記第１の波長の光と上記光の偏
    光及び波長のどちらか一つの特性で実質的に分離する段
    階を含む請求項２４記載の方法。