JPH07307507A - 固体レーザ - Google Patents
固体レーザInfo
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- JPH07307507A JPH07307507A JP9965494A JP9965494A JPH07307507A JP H07307507 A JPH07307507 A JP H07307507A JP 9965494 A JP9965494 A JP 9965494A JP 9965494 A JP9965494 A JP 9965494A JP H07307507 A JPH07307507 A JP H07307507A
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- laser medium
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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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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))。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 (7)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9965494A JPH07307507A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 固体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9965494A JPH07307507A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 固体レーザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07307507A true JPH07307507A (ja) | 1995-11-21 |
Family
ID=14253047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9965494A Pending JPH07307507A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 固体レーザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07307507A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007028201A1 (en) * | 2005-09-07 | 2007-03-15 | Ellex Medical Pty Ltd | Optical mount for laser rod |
JP2013016678A (ja) * | 2011-07-05 | 2013-01-24 | Nippon Soken Inc | 固体レーザの固定方法とこれを用いたレーザ点火装置 |
JP2018152539A (ja) * | 2017-03-15 | 2018-09-27 | 株式会社リコー | レーザ装置、点火装置および内燃機関 |
-
1994
- 1994-05-13 JP JP9965494A patent/JPH07307507A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007028201A1 (en) * | 2005-09-07 | 2007-03-15 | Ellex Medical Pty Ltd | Optical mount for laser rod |
US7643230B2 (en) | 2005-09-07 | 2010-01-05 | Ellex Medical Pty Ltd | Optical mount for laser rod |
JP2013016678A (ja) * | 2011-07-05 | 2013-01-24 | Nippon Soken Inc | 固体レーザの固定方法とこれを用いたレーザ点火装置 |
JP2018152539A (ja) * | 2017-03-15 | 2018-09-27 | 株式会社リコー | レーザ装置、点火装置および内燃機関 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030204 |