JPH07307507A

JPH07307507A - 固体レーザ

Info

Publication number: JPH07307507A
Application number: JP9965494A
Authority: JP
Inventors: Takao Kobayashi; 喬郎小林
Original assignee: OYO KODEN KENKIYUUSHITSU KK
Current assignee: OYO KODEN KENKIYUUSHITSU KK
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【目的】希土類元素をドープしたガラスまたは結晶を
レーザ媒質とし、外部励起光により励起されレーザ発振
する固体レーザであって、レーザ媒質からの放熱が容易
な固体レーザを提供する。【構成】棒状のレーザ媒質23と、この棒状のレーザ媒
質23の軸方向の両端に設けられレーザ共振器を構成する
ための反射器25と、棒状のレーザ媒質23にそれの前記両
端面を除く側面で接するように設けられ、熱良導性およ
び前記外部励起光を反射する性質を有した材料で構成さ
れた放熱部27とを具えた固体レーザ21である。ただし、
棒状のレーザ媒質23は、外部励起光のビーム径と同一若
しくはほぼ同一の径のものとしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、外部励起光により励
起されてレーザ発振する固体レーザに関するもので、特
に熱伝導度の小さな材料で構成される固体レーザに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】希土類元素［例えば、エルビウム（Ｅ
ｒ）やイッテルビウム（Ｙｂ）］をドープしたガラスで
固体レーザを構成する研究が、進められている。この種
のガラスが、アイセーフ領域（波長１．４μｍ以上の領
域）のレーザ光を発するレーザ媒質に成り得るため、光
通信、光計測、医療、分光分析などの種々の分野で利用
可能な固体レーザの実現に寄与すると考えられるからで
ある。例えば文献Ｉ（１９９４年春，応用物理学関係連
合講演会予稿集，Ｎｏ．３，ｐ．９５２．３０ａ−Ｆ−
６）には、Ｅｒ及びＹｂをドープしたガラスでレーザ媒
質を構成した短共振器レーザの研究例が、開示されてい
る。この短共振器レーザについて、図９を参照して簡単
に説明する。ここで、図９は、この短共振器レーザ１１
を外部励起光用の光源１３及び集光レンズ１５と共に示
した図である。

【０００３】文献Ｉに開示の短共振器レーザ１１は、希
土類元素としてＥｒ及びＹｂをドープしたガラス（具体
的にはＨＯＹＡ社製の商品名ＬＥＧ−３０）を、３ｍｍ
×３ｍｍ角で厚さが１ｍｍの形状に加工して構成したレ
ーザ媒質１１ａと、このレーザ媒質１１ａの３ｍｍ×３
ｍｍの面それぞれに設けられレーザ共振器を構成するた
めの反射器１１ｂ，１１ｃ（ここでは各面にそれぞれコ
ーテイングされた反射膜１１ｂ，１１ｃ）とを具えるも
のであった。この短共振器レーザ１１では、レーザ媒質
１１ａに外部励起光用の光源１３からの励起光を集光レ
ンズ１５を介して入射すると、レーザ媒質１１ａの固有
の波長のレーザ光が得られる。具体的には、波長１．５
３μｍでの連続発振が得られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、固体レーザ
を動作させた場合レーザ媒質では励起光を吸収すること
による発熱が生じる。一方、固体レーザを正常動作させ
るためにはレーザ媒質で生じる上記熱を外部に逃がす必
要がある。なぜなら、レーザ媒質の熱を外部に逃がさな
いと、レーザ媒質の温度が数１０度も上昇することによ
りレーザ媒質では屈折率歪みが生じるのでレーザ媒質が
レンズ状となり、この結果、レーザビーム放射角が広が
ることによる発振効率の低下やコヒーレンス度の悪化を
招くからである。また、上記温度上昇の影響で発振波長
が不安定になる等の不具合が生じるからである。

【０００５】このような不具合を回避するため、レーザ
媒質に放熱用媒体を接触させて熱を逃がすことが一般に
行なわれる。例えば、上記例で考えれば、３ｍｍ×３ｍ
ｍ×１ｍｍのレーザ媒質１１ａの側面に放熱用媒体例え
ばアルミニウムブロックを接触させて上記熱を逃がす方
法などである。

【０００６】しかしながら、希土類元素をドープしたガ
ラスでレーザ媒質を構成した場合、レーザ媒質に単に放
熱用媒体を接触させるのみでは効果的な放熱は行なえな
いことがこの出願に係る発明者の検討により明らかにな
った。その理由は、：希土類元素をドープしたガラス
材料の熱伝導度が小さいのでレーザ媒質１１ａで生じた
熱はこのレーザ媒質自体をそもそも伝わりにくいこと、
及び、：従来はレーザ媒質１１ａ自体の大きさが必要
以上に大きいためレーザ媒質１１ａの実際にレーザ発振
に使用している部分（図９中に１１ｘで示した例えば直
径数１０μｍ程度の部分）と、レーザ媒質に接しさせた
放熱用媒体との間に熱伝導度の悪いレーザ媒質自体が広
く存在することになるので、レーザ媒質の実際にレーザ
発振に使用している部分１１ｘにますます熱がこもって
しまものと考えられる。

【０００７】従って、この出願の第一の目的は、希土類
元素をドープしたガラスのように熱伝導度の小さなレー
ザ材料を用いて構成される固体レーザであって、レーザ
媒質で生じる熱の影響を従来より受けにくい固体レーザ
を提供することにある。

【０００８】また、この出願の第二の目的は、希土類元
素をドープしたガラスのように熱伝導度の小さなレーザ
材料を用いて構成された固体レーザであって、軸モード
の制御が容易な新規な構造を提供することにある。

【０００９】また、さらにこの出願の第三の目的は、希
土類元素をドープしたガラスのように熱伝導度の小さな
レーザ材料を用いて構成された固体レーザであって、発
振波長の可変が容易な新規な構造を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の第一の目的の達成
を図るため、この出願の第一発明の固体レーザによれ
ば、(A):棒状のレーザ媒質であって、その軸方向の端面
から入射される外部励起光によって励起されてレーザ発
振し前記外部励起光のビーム径と同一若しくはほぼ同一
の径（好ましくは発振したレーザ光の共振器モードを制
限しない大きさの径）を有した棒状のレーザ媒質と、
(B):該棒状のレーザ媒質の軸方向の両端面若しくは該端
面の近傍に設けられ、レーザ共振器を構成するための反
射器と、(C):前記棒状のレーザ媒質にそれの前記両端面
を除く側面で接するように設けられ、熱良導性および前
記外部励起光を反射する性質を有した材料で構成された
放熱部とを具えたことを特徴とする。

【００１１】ここで、棒状のレーザ媒質２３の長さは、
励起光を有効に吸収できる長さを考慮し設計に応じ決定
されるもので、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の好
適な値とできる。

【００１２】また、この発明において、外部励起光のビ
ーム径と同一若しくはほぼ同一の径を有した棒状のレー
ザ媒質とは、典型的には、丸棒状若しくは角棒状のレー
ザ媒質をいうものとする。断面が三角形や五角形などの
棒状のレーザ媒質ももちろん用い得るがそのようなもの
に比べ、断面が丸形状や四角形状の棒状のレーザ媒質は
作製が容易だからである。また、この発明でいう径と
は、棒状のレーザ媒質の断面形状に応じた適切なさしわ
たし寸法というような意味であるものとし、例えば丸棒
の直径や角棒の一辺の寸法であるものとする。したがっ
て、外部励起光のビームの形状が円形である場合（例え
ば外部励起光が単一モードの光源の場合）の、この発明
でいう棒状のレーザ媒質は、外部励起光のビームの直径
と同一若しくはほぼ同一の直径を有した丸棒状のレーザ
媒質、または、一辺の長さが外部励起光のビームの直径
と同一若しくはほぼ同一の四角棒状のレーザ媒質である
ことができる。さらに、外部励起光のビームの形状が楕
円形である場合（例えば外部励起光が多モードの光源の
場合）の、この発明でいう棒状のレーザ媒質は、外部励
起光の楕円形状のビームの長軸の寸法と同一若しくはほ
ぼ同一の直径を有した丸棒状のレーザ媒質、または、一
辺の長さが外部励起光の楕円形状のビームの長軸の寸法
と同一若しくはほぼ同一の四角棒状のレーザ媒質である
ことができる。用いる外部励起光のビーム径は一般に数
μｍ〜数１００μｍに集光できるから、この発明でいう
棒状のレーザ媒質の径（上記直径や一辺の寸法）は、数
μｍ〜数１００μｍの範囲内の値になると考える。ただ
し、発振したレーザ光の共振器モードを制限しないとい
う点から見れば、棒状のレーザ媒質の径の最少値は１０
数μｍ程度になると考える。なおここで、外部励起光の
ビーム径とほぼ同一の径における「ほぼ」は、放熱効果
とレーザ媒質の加工技術限界との関係を考慮してきめ
る。

【００１３】また、上記第一の目的の達成を図るために
次のような第二発明をも主張する。すなわち、この出願
の第二発明の固体レーザによれば、(a):板状のレーザ媒
質であって、その厚さを軸モード単一化が達成される厚
さとしてあり、然も、厚さ方向の端面から入射される外
部励起光により励起されてレーザ発振するレーザ媒質
と、(b):該板状のレーザ媒質の前記厚さ方向の両端面若
しくは該端面の近傍に設けられ、レーザ共振器を構成す
るための反射器と、(c):前記板状のレーザ媒質に前記両
端面で接するように設けられ、熱良導性と外部励起光の
透過性とレーザ光の透過性とを有する材料で構成された
放熱部とを具えたことを特徴とする。

【００１４】また、上記第二の目的の達成を図るため、
この出願の第三発明によれば、第一発明の構成(A) 〜
(C) にさらに、(D):前記レーザ媒質から見て前記反射器
よりさらに外側に設けられた第２の反射器と、(E):この
第２の反射器の間隙を調整するための間隙調整手段とを
具えたことを特徴とする。

【００１５】また、上記第三の目的の達成を図るため、
この出願の第四発明によれば、第一発明の構成における
前記放熱部を構成する材料を、通電により発熱する性質
をさらに有した材料としたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】この第一発明の構成によれば、レーザ媒質はレ
ーザ発振に必要最小限な径を有したものとなるので、レ
ーザ媒質の発熱する部分に放熱部が直接接する構造が構
成される。このためレーザ媒質が熱伝導度の低い材料で
構成されている場合もレーザ媒質から熱を外部に効率良
く逃がすことができる。

【００１７】さらにこの第一発明の構成では、励起光は
放熱部により反射されるのでレーザ媒質中に閉じ込めら
れた状態でレーザ媒質を軸方向に伝搬する。このため、
レーザ媒質における励起強度が一様になるから、：レ
ーザ光と外部励起光との重なり率が大きくなるので発振
効率の向上が期待出来、また、：レーザビームの空間
的均一性が増大するので高出力のコヒーレントな光が得
られる。

【００１８】また、第二発明の構成によれば、レ−ザ媒
質は薄い板状のものになる。なぜなら、軸モード単一化
が図れる厚さ（レーザ共振器の長さ）は通常数１０μｍ
〜数１００μｍだからである。しかも、この板状のレー
ザ媒質の両端面に所定の放熱部が設けられた構成となる
ので、薄いレーザ媒質を放熱部で直接挟んだ構造が構成
される。このためレーザ媒質が熱伝導度の低い材料で構
成されている場合もレーザ媒質から熱を外部に効率良く
逃がすことができる。

【００１９】また、第三発明の構成によれば、レーザ媒
質に備わる共振器と第２の共振器とを有する複合共振器
構造を有した固体レーザが構成される。ここで、第２の
共振器は、所定の間隔調整手段を有しているのでその発
振波長を連続的に制御できる。したがって、この第三発
明の固体レーザでは、レーザ媒質に備わる共振器と、第
２の共振器とで規定される単一軸モードが得られる。

【００２０】また、第四発明の構成によれば、放熱部は
これに通電することによりレーザ媒質を加熱できる手段
になる。しかも、レーザ媒質は必要最小限の径となって
いるので、放熱部を加熱手段として使用した場合もその
熱はレーザ媒質に効率的に作用する。レーザ媒質は温度
変化に応じ屈折率が変化するので、発振波長可変の固体
レーザが実現される。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照してこの出願の各発明の固
体レーザの実施例についてそれぞれ説明する。しかしな
がら、説明に用いる各図はこれら発明が理解出来る程度
に各構成成分の寸法、形状、配置関係を概略的に示して
あるにすぎない。また、各図において、同様な構成成分
は同一の符号を付して示しその重複説明を省略する場合
がある。また、以下の各実施例では特定の材料や特定の
寸法を述べるが、これら材料や寸法はこの発明の範囲内
の一例にすぎない。したがって、これら発明はこれら材
料や寸法に限定されるものではない。

【００２２】１．第一発明の実施例先ず、第一発明の実施例について、図１〜図４を参照し
て説明する。ここで、図１は、第一発明の実施例の固体
レーザ２１を分解して示した斜視図である。また、図２
は、実施例の固体レーザ２１を、外部励起光用の光源３
１及び集光レンズ３３と共に示した斜視図である。ま
た、図３及び図４は固体レーザ２１に備わるレーザ媒質
２３及び反射器２５の作製方法の一例を示した工程図で
ある。

【００２３】この第一発明の実施例の固体レーザ２１
は、所定の棒状のレーザ媒質２３と、所定の反射器２５
と、所定の放熱部２７とを具えている。

【００２４】ここで、所定の棒状のレーザ媒質２３と
は、その軸方向の端面から入射される外部励起光によっ
て励起されてレーザ発振し、然も、用いる外部励起光の
ビーム径と同一若しくはほぼ同一の径を有した棒状のレ
ーザ媒質である。この実施例では、このレーザ媒質２３
は、エルビウム及びイッテルビウムをドープしたガラス
（ここではＨＯＹＡ社製のＬＥＧ−３０と称されるガラ
ス）を、一辺の長さａ（図１参照）が５０μｍの正方形
の断面を有し長さＬ（図１参照）が２ｍｍの角棒状に加
工したものとしている。ここで、所定の棒状のレーザ媒
質２３における端面の一辺を５０μｍとしているのは、
レーザ媒質２３を励起するための外部励起光源３１の、
レーザ媒質２３端面でのビーム径が、この実施例ではお
およそ５０μｍ程度であるからである。

【００２５】また、反射器２５は、レーザ共振器を構成
するためのものであり、この実施例ではレーザ媒質２３
の両端面に公知の技術で反射膜２５ａ，２５ｂを設ける
ことで構成している。

【００２６】また、放熱部２７は、この実施例の場合、
軟性を有しかつ、外部励起光を反射する性質および熱良
導性を有した材料で構成した第１の部分２７ａと、熱良
導性を有し前記レーザ媒質２３の支持体として機能する
第２の部分２７ｂとで構成している。なお、第１の部分
はこれに限られないが例えば軟性を有する金属例えばイ
ンジウムで構成出来る。第２の部分２７ｂはこれに限ら
れないが例えば金属例えばアルミニウムで構成出来る。
軟性を有する第１の部分を設け、これをレーザ媒質２３
に押し当てると、この第１の部分２７ａはレーザ媒質２
３の表面になじんだ状態で接触するので、第１の部分を
設けない場合に比べレーザ媒質２３と熱良導体との接触
面積を大きくできるから放熱効果を高めることができ
る。なお、放熱部２７は必要に応じ冷却媒体を内包する
構成としレーザ媒質２３を積極的に冷却できるようにし
てももちろん良い。

【００２７】次に、この実施例の理解を深めるため、反
射膜２５ａ，２５ｂを具えた状態のレーザ媒質２３の作
製方法の一例について図３及び図４を参照して説明す
る。

【００２８】エルビウム及びイッテルビウムをドープし
たガラス（ここではＬＥＧ−３０）のブロック２３ｘを
用意する。そしてこのガラスブロック２３ｘを長さがＬ
となるまで研磨する（図３（Ａ））。この研磨は、研磨
面同士が所定の平行度になるように、かつ、これら研磨
面が所定の面粗度となるように、行なう。

【００２９】研磨が済んだガラスブロック２３ｙの研磨
面各々に所定の反射膜２５ａ，２５ｂを、公知の反射膜
形成技術、例えば誘電体反射膜形成技術により形成する
（図３（Ｂ））。

【００３０】次に、反射膜２５ａ，２５ｂの形成が済ん
だガラスブロックに対し複数の溝４１を、溝４１の長手
方向が反射膜面に垂直になるように形成する（図３
（Ｃ））。ただし、となり合う溝間に残存するガラスブ
ロック部分の幅Ｗがここでは５０μｍとなるように、か
つ、溝の深さが少なくとも５０μｍを超えるように溝４
１を形成する。これらの溝の形成は例えばダイシングソ
ウやブレードソウを用いることで行なえる。なお、溝入
れの済んだ試料を、図３（Ｃ）以後、２３ｚを付して示
す。

【００３１】溝入れの済んだ試料２３ｚを研磨用のブロ
ック４３に好適な固定手段（例えば固定用ワックスな
ど。図示は省略。）により固定する（図４（Ａ））。次
いで、研磨用のブロックに固定された試料２３ｚを、そ
の溝形成面とは反対面側から、試料の厚さｔがここでは
５０μｍとなるまで研磨する（図４（Ｂ））。次に、固
定用ワックスを溶解させることでレーザ媒質２３（反射
膜２５ａ，２５ｂがコーティグされた状態のレーザ媒質
２３）が得られる。

【００３２】一方、第１の部分２７ｂは例えばアルミニ
ウムブロックを周知の機械加工技術で加工することで形
成する。この第１の部分２７ｂに第１の部分２７ａとし
てのインジウムを塗布する。インジウムは比較的低温で
溶融するので容易に第２の部分２７ｂの所定部に塗布出
来る。

【００３３】反射膜２５ａ，２５ｂがコーティグされた
状態のレーザ媒質２３を、インジウムの塗布された２個
のアルミニウムブロックの間に位置させた後、これらア
ルミニウムブロックを押す。両アルミブロック同士を例
えばネジ止めする等の方法で固定する。これにより第一
発明の実施例の固体レーザ２１が得られる。

【００３４】この第一発明の実施例の固体レーザ２１
は、図２に示したように、外部励起光光源からの励起光
をレーザ媒質２３の軸方向端面から入射することでレー
ザ発振する。なお、外部励起光源３１および集光レンズ
３３は公知のもの例えば半導体レーザやシリンドリカル
レンズ等で構成出来る。

【００３５】この第一発明の実施例の固体レーザでは、
レーザ媒質２３の径（ここでは四角形の一辺）が、外部
励起光のビーム径と同一若しくはほぼ同一となる。すな
わち、レーザ媒質２３は、レーザ発振の際に発熱する部
分そのものの大きさとなる。したがって、放熱部２７は
レーザ媒質２３の発熱部分自体に直接接する。したがっ
て、レーザ媒質２３で生じる熱を放熱部２７は効率良く
外部に逃がす。

【００３６】また、この第一発明の固体レーザを、従来
から知られているファイバーレーザと比較した場合例え
ば次の点で大きく相違する。ここで、ファイバーレーザ
とは、コア部と、これの外部を覆っていてコア部より屈
折率が低くされたクラッド部とで構成され長さが少なく
とも１ｍ以上のファイバーを用いたレーザのことであ
る。このファイバーレーザは、励起光もレーザ光も閉じ
込め得る導波路構造を有する。これに対し第一発明の固
体レーザはクラッドに相当するものがなく、かつ、レー
ザ媒質の長さも最大でも１０ｍｍ程度と短いものであ
る。さらに、この第一発明の固体レーザでは、励起光は
放熱部によって反射されるが、レーザ光自体は放熱部と
レーザ媒質との境界壁に当たらずレーザ媒質内を通過す
る。すなわち、この第一発明の固体レーザは、自由空間
モードで動作しかつ共振器モードで発振するものであ
り、導波路モードであるファイバーレーザと大きく相違
する。また、この第一発明の固体レーザは、レーザ媒質
の径を例えば数１０μｍ〜数１００μｍまで大きくでき
るので、ファイバーレーザに比べ高出力の固体レーザが
期待できる。この第一発明の固体レーザのファイバーレ
ーザに対する優位点は、以下の第二発明の固体レーザで
も同様に得られる。

【００３７】なお、この第一発明は上述の実施例に限ら
れない。たとえば、上述の実施例では、放熱部を第１の
部分２７ａ及び第２の部分２７ｂで構成しているが、放
熱部をこのように２つの部分とせず一体としても良い。
また、上述の実施例では、反射器２５をレーザ媒質２３
の両端面に直接コーティングした反射膜２５ａ，２５ｂ
で構成していたが、反射器２５はレーザ媒質２３に直接
設けることなくその近傍に配置した反射鏡で構成する場
合があっても良く、またさらに、反射器のいずれか一方
の反射部を媒質２３の端面にコーティングされた反射膜
で構成し他方の反射部を上記反射鏡で構成するような場
合があっても良い。

【００３８】２．第二発明の実施例次に、第二発明の実施例について説明する。この説明を
図５を参照して行なう。ここで、図５は、第二発明の実
施例の固体レーザ５１を外部励起光用の光源６１及び所
定のレンズ６３と共に示した斜視図である。

【００３９】この第二発明の実施例の固体レーザ５１
は、所定の板状のレーザ媒質５３と、所定の反射器５５
と、所定の放熱部５７とを具えるものである。

【００４０】ここで、所定の板状のレーザ媒質５３と
は、その厚さが軸モード単一化が達成される厚さとされ
たものである。この実施例では、このレーザ媒質５３
は、エルビウム及びイッテルビウムをドープしたガラス
（ここではＨＯＹＡ社製のＬＥＧ−３０と称されるガラ
ス）を厚さが軸モード単一化が達成される厚さ（例えば
２００μｍ程度）となるように研磨した円板状のものと
している。円板の直径は設計に応じた任意の値とでき
る。

【００４１】また、反射器５５は、ここでは円板状のレ
ーザ媒質５３の、厚さ方向の両端面に設けた反射膜５５
ａ，５５ｂで構成してある。また、所定の放熱部５７と
は、前記板状のレーザ媒質５３に前記両端面で接するよ
うに設けられ、熱良導性と外部励起光の透過性とレーザ
光の透過性とを有する材料で構成されたものである。こ
の放熱部５７を構成する材料はこれに限られないが例え
ばサファイヤとすることができる。なお、放熱部５７は
必要に応じ冷却媒体に接する構成としレーザ媒質５３を
積極的に冷却できるようにしてももちろん良い。

【００４２】この第二発明の場合は、薄くされたレーザ
媒質５３の両側を所定の放熱部で挟む構成であるので、
レーザ媒質の発熱する部分に放熱部が直接接することに
なる。このため、第一発明と同様レーザ媒質の熱を放熱
部により外部に効率的に逃がすことが出来る。なお、こ
の第二発明ではレーザ媒質５３が薄いので外部励起光の
ビーム径があまり小さいと固体レーザ自体の出力はあま
り大きくならない。これは、外部励起光のビーム径を広
げることで回避できる。また、外部励起光のビーム径を
一層広げるようにすることで、大出力な固体レーザの実
現が期待出来る。なお、外部励起光のビーム径の制御は
例えば所定のレンズ系６３を工夫することにより実現出
来る。

【００４３】３．第三発明の実施例上述の第一発明の固体レーザ２１では、レーザ媒質の径
を必要最小限の寸法とすることから、レーザ媒質の長さ
をある程度の寸法とする必要が生じる。励起光を吸収す
るためである。したがって、このレーザ媒質２１と２枚
の反射膜２５ａ，２５ｂで構成されるファブリペロー型
のレーザ共振器では、多数の軸（縦）モードが生じ易
い。光通信や光計測分野などでの使用を考えた場合、固
体レーザは軸モード単一で動作する方が好ましいので改
善が望まれる。この第三発明はその例である。この説明
を図６を参照して説明する。ここで、図６は第三発明の
実施例の固体レーザ７１を外部励起光用の光源３１及び
集光レンズ３３と共に示した断面図である。ただし、図
面が複雑になることを回避するために断面を示すハッチ
ングを一部省略してある。

【００４４】この第三発明の固体レーザは、第一発明の
構成に加え、第一発明に係るレーザ媒質２３から見て第
一発明に係る反射器２５ａ，２５ｂよりさらに外側に第
２の反射器７３を具え、かつ、この第２の反射器７３の
間隙を調整するための間隙調整手段７５を具えたもので
ある。

【００４５】ここで、第２の反射器７３は、この実施例
の場合、第一発明の固体レーザ２１の出射用端面の前方
に別途に設けた平面境で構成している。この平面境７３
は、第一発明の固体レーザ２１の反射膜２５ａとの間で
反射器を構成し、また、第一発明の固体レーザ２１の反
射膜２１ｂとの間で反射器を構成する。一方、間隔調整
手段７５は、この実施例の場合、第一発明の固体レーザ
２１のレーザ通過経路上は貫通状態とされた圧電素子す
なわちドーナツ状の圧電素子で構成している。これら第
２の反射器（平面境）７３及び間隔調整手段（圧電素
子）７５は、第一発明の固体レーザ２１の放熱部２７に
おける第２の部分２７ｂに圧電素子７５を任意好適な方
法で固定し、この固定された圧電素子７５に平面鏡７５
を固定するという方法で、第一発明の固体レーザ２１と
接続してある。この構成では、圧電素子７５を動作させ
ることで、第一発明の固体レーザ２１の出射用端面と第
三発明に係る平面境７５との間隔を調整できる。

【００４６】この第三発明の固体レーザ７１では、第２
の反射器７３とレーザ媒質２３との距離を間隔調整手段
７５によって微動させレーザ媒質２３における共振器の
共振モードの一つを選択することで、単一軸モード動作
を実現できる。また、第２の反射器７３のレーザ媒質２
３との距離を間隔調整手段７５によって順次変えレーザ
媒質２３における共振器で立っている多数のモードを順
次に選択することで、周波数可変をおこなえる。

【００４７】４．第四発明の実施例上記第一発明の固体レーザ２１では、放熱部２７は、熱
良導性でかつ外部励起光を反射する性質を有するもので
あれば良いと説明した。しかし、放熱部を場合によって
は加熱手段として用い得ることができるものとしておく
と、レーザ媒質２３の温度を変化させることができ、こ
れに応じ固体レーザに周波数変調（ＦＭ）を施すことが
出来る。この第四発明はその例である。この説明を図７
を参照して説明する。ここで、図７は第四発明の実施例
の固体レーザ８１を示した断面図である。ただし図７で
は第四発明の固体レーザ８１の一部を省略してある。

【００４８】この第四発明の実施例の固体レーザ８１
は、第一発明の固体レーザにおける放熱部の代わりに、
熱良導性および前記外部励起光を反射する性質を有し、
かつ、通電により発熱する性質を有した材料で構成した
放熱部２７ｘを具えたものである。放熱部２７ｘを構成
する上記材料としては、これに限られないが、例えば、
カーボンが挙げられる。なお、図７の例では、放熱部２
７ｘを第１の部分２７ａと第２の部分２７ｂとで構成し
た例を示している。このような場合は、第１の部分２７
ａを熱良導性および前記外部励起光を反射する性質を有
し、かつ、通電により発熱する性質を有した材料で構成
し、第２の部分２７ｂは熱良導性を有する材料で構成す
ることで、第四発明の目的は達成できると考える。

【００４９】この第四発明の実施例の固体レーザ８１で
は、図７に示したように、外部電源８３から電流を流す
と放熱部２７ｘ（この例では第１の部分２７ｂ）が発熱
する。そして、レーザ媒質２３は第一発明の実施例で説
明したように小さな径のものであるので放熱部２７ｘの
熱がレーザ媒質２３に効率よく伝わりレーザ媒質２３の
温度が変化する。この結果、比較的高速（１〜１０ｍｓ
ｅｃ程度）に周波数変調を施せる。

【００５０】５．他の実施例の説明また、第一発明にかかる棒状のレーザ媒質２３を複数本
平行に具え、これらレーザ媒質２３間に第一発明に係る
放熱部２７或は第四発明に係る放熱部２７ｘを具え、か
つ、これらレーザ媒質２３おのおのに第一発明に係る反
射器２５ａ，２５ｂを具えた、バンドル（束）型の固体
レーザを構成しても良い。その一例を図８（Ａ）及び
（Ｂ）に示した。ここで、図８（Ａ）はバンドル型の固
体レーザ９１を外部励起光用の光源としての例えば半導
体レーザアレイ９３と集光レンズアレイ９５と反射鏡９
７と共に示した側面図、図８（Ｂ）はバンドル型の固体
レーザ９１を反射膜２５ｂ側（図８（Ａ）にＰで示した
方向）から見た平面図である。

【００５１】このバンドル型の固体レーザ９１によれ
ば、大出力な固体レーザが期待出来る。

【００５２】なお、このようなバンドル型の固体レーザ
の作製は、例えば、次のような方法で行なえる。アルミ
ブロックに、レーザ媒質２３を並列に並べ得るような凹
部を複数形成する。この溝形成済みのアルミブロックの
これら溝内に例えばインジウムを塗布する。このインジ
ウム塗布済みの各溝にレーザ媒質２３（反射膜２５ａ，
２５ｂをコーティングした物）をそれぞれ埋め込んで一
列分のレーザ媒質アレイブロックを作る。このようなレ
ーザ媒質アレイブロックを複数積層した後、各ブロック
を固定することでバンドル型の固体レーザが得られる。

【００５３】なお、上述においては希土類元素をドープ
したガラスを用いた例により各発明を説明したが、これ
ら発明を適用できるレーザ材料は上記ガラスに限られず
他のものでも良いことは明らかである。もちろん熱伝導
度がそれほど悪くないレーザ材料を用いる場合にも、こ
の発明は適用出来る。

【００５４】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の出願の第一及び第二発明の固体レーザおのおのでは、
レーザ媒質のレーザ発振に使用される部分に放熱部を直
接接続する構成と出来る。このため、レーザ媒質で生じ
る熱を外部に効率良く逃がせるので、熱の影響が従来に
比べ少ない固体レーザが得られる。したがって、希土類
元素をドープしたガラス等のように熱伝導度が悪いレー
ザ材料であっても所望の固体レーザの実現が期待出来
る。

【００５５】また、第三発明によれば、複合共振器を構
成するので、単一軸モード発振動作する固体レーザおよ
び波長可変できる固体レーザが提供出来る。

【００５６】また、第四発明の固体レーザによれば、放
熱部を加熱手段として使用することでレーザ媒質の屈折
率を変化させて、周波数可変の固体レーザが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一発明の実施例の説明図である。

【図２】第一発明の実施例の説明に供する図１に続く図
である。

【図３】第一発明の実施例の説明に供する図２に続く図
である。

【図４】第一発明の実施例の説明に供する図３に続く図
である。

【図５】第二発明の実施例の説明に供する図である。

【図６】第三発明の実施例の説明に供する図である。

【図７】第四発明の実施例の説明に供する図である。

【図８】その他の実施例の説明図であり、バンドル型の
固体レーザの説明図である。

【図９】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

２１：第一発明の実施例の固体レーザ２３：所定の棒状のレーザ媒質２５：反射器２５ａ，２５ｂ：反射膜２７：所定の放熱部２７ａ：第１の部分２７ｂ：第２の部分３１：外部励起光用の光源３３：集光レンズ２３ｘ：Ｅｒ，Ｙｂドープのガラスブロック２３ｙ：研磨が済んだガラスブロック２３ｚ：溝入れの済んだ試料４３：研磨用ブロック５１：第二発明の実施例の固体レーザ５３：所定の板状のレーザ媒質５５：反射器５７：所定の放熱部６１：外部励起光用の光源６３：所定のレンズ７１：第三発明の実施例の固体レーザ７３：第２の反射器７５：間隙調整手段８１：第四発明の実施例の固体レーザ２７ｘ：第四発明に係る放熱部８３：外部電源９１：バンドル型の固体レーザ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】棒状のレーザ媒質であって、軸方向の端
面から入射される外部励起光によって励起されてレーザ
発振し前記外部励起光のビーム径と同一若しくはほぼ同
一の径を有したレーザ媒質と、該棒状のレーザ媒質の軸方向の両端面若しくは該端面の
近傍に設けられ、レーザ共振器を構成するための反射器
と、前記棒状のレーザ媒質にそれの前記両端面を除く側面で
接するように設けられ、熱良導性および前記外部励起光
を反射する性質を有した材料で構成された放熱部とを具
えたことを特徴とする固体レーザ。
【請求項２】請求項１に記載の固体レーザにおいて、前記放熱部を、軟性を有しかつ外部励起光を反射する性
質および熱良導性を有する材料で構成した第１の部分
と、熱良導性を有し前記レーザ媒質の支持体として機能
する第２の部分とで構成してあることを特徴とする固体
レーザ。
【請求項３】板状のレーザ媒質であって、その厚さを
軸モード単一化が達成される厚さとしてあり、厚さ方向
の端面から入射される外部励起光により励起されてレー
ザ発振するレーザ媒質と、該板状のレーザ媒質の前記厚さ方向の両端面若しくは該
端面の近傍に設けられ、レーザ共振器を構成するための
反射器と、前記板状のレーザ媒質に前記両端面で接するように設け
られ、熱良導性と外部励起光の透過性とレーザ光の透過
性とを有する材料で構成された放熱部とを具えたことを
特徴とする固体レーザ。
【請求項４】請求項１または２に記載の固体レーザに
おいて、前記レーザ媒質から見て前記反射器よりさらに外側に設
けられた第２の反射器と、該第２の反射器の間隙を調整するための間隙調整手段と
をさらに具えたことを特徴とする固体レーザ。
【請求項５】請求項１または２に記載の固体レーザに
おいて、前記放熱部を構成する材料を、通電により発熱する性質
をさらに有した材料としたことを特徴とする固体レーザ
（ただし、放熱部が第１及び第２の部分で構成される場
合は少なくとも第１の部分の構成材料を当該材料とす
る。）。
【請求項６】請求項１に記載のレーザ媒質を複数本平
行に具え、これらレーザ媒質間に請求項１または５に記載の放熱部
を具え、これらレーザ媒質おのおのに請求項１に記載の反射器を
具えたことを特徴とする固体レーザ。
【請求項７】請求項１または３に記載の固体レーザに
おいて、前記レーザ媒質を希土類元素をドープしたガラス系のレ
ーザ材料で構成したことを特徴とする固体レーザ。