JPH09508500A - 共焦点ダイオード励起型レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高効率ダイオードポンプ型レーザは、近似的共焦点共振器を限定する共振器ミラー（４０）と出力カプラ（４２）を具備している。レーザ結晶（４３）は、その共振器の中に配置されている。ダイオード励起源（４４）は、レーザ結晶に励起ビームを供給して、出力ビームを生成する。強い熱レンズは、非共焦点共振器を近似的共焦点共振器に変換する。レーザ結晶のＴＥＭ₀₀モード直径は、そのレーザ結晶に入射している励起ビームの直径より小さくてもよい。４Ｗ以上の出力仕事率が達成され、総合光学効率は２５％を超え、また、４０％以上のＴＥＭ₀₀モードでの光学的勾配効率が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 共焦点ダイオードポンプ型レーザ 関連出願との相互参照 “制御された楕円率の熱レンズ(THERMAL LENS OF CONTROLLED ELLIPTICITY)” 、米国特許出願第０８／１９１,６５４号、１９９４年２月４日出願、発明者：M ark K．Kierstead，William L．Nighan，Jr．および Thomas M．Baer 、即時出 願の譲受人に譲渡済み、参考のために本書に添付。 “強い熱レンズ結晶を有するダイオードポンプ型レーザ（DIODE PUMPED LASER WITH STRONG THERMAL LENS CRYSTAL）、米国特許出願第０８／１９１,６５５ 号、１９９４年２月４日出願、発明者：William L．Nighan，Jr.および Mark K. Kierstead、即時出願の譲受人に譲渡済み、参考のために本書に添付。 技術分野 本発明は、高いビーム照準安定度を有し、心合わせ不良に対して低い感度を有 する高効率で高仕事率のＴＥＭ₀₀レーザに関し、特に、近似的に共焦点であるダ イオード励起型レーザに関する。 背景技術 心合わせ不良に対する不感度とビーム照準安定度が重要であるレーザアプリケ ーションが多い。これらの特性は、レーザ仕事率とモードが、振動、衝撃、また は熱サイクルによって劣化しないために望ましい特性である。 心合わせ不良に対する感度とビーム照準安定度が重要な考慮点である場合には 、共焦点または近似的共焦点共振器は、適切な候補である。共焦点共振器により 、その共振器のモード直径は、約２の平方根より大きく変動することはない。別 の説明をすると、そのレーザ共振器は、空洞内モードのレイリー距離の約２倍の 長さである。 共焦点または近似的共焦点共振器に関するさらに深い理解は、第１（ａ）図の ２軸であるｇ₁とｇ₂の安定度グラフを参照すれば、確実になる。安定度パラメー タであるｇ₁とｇ₂の値は、下記のように定義される： ｇ₁＝１−Ｌ／Ｒ₁ ｇ₂＝１−Ｌ／Ｒ₂ ここで、第１（ｂ）図に示すように、Ｌは共振器の長さであり、Ｒ₁とＲ₂は、そ の共振器のミラーＭ１とＭ２の各曲率半径である。２ミラー型レーザ共振器は、 ０＜（ｇ₁）（ｇ₂）＜１であれば、安定である。共振器のＴＥＭ₀₀モード・サイ ズは、ｇ₁とｇ₂の項で表現可能であり、また、安定度パラメータも、心合わせ不 良感度や他の実際の共振器特性を判断するために使用可能である。この背景説明 は、当分野の専門家にはよく知られていることであるが、文献「W.Koechner,“ 固体レーザ技術(Solid State Laser Engineering)”、第３版、Springer-Verlag ，NY，p.２０４−２０５（１９２２）」で見ることができる。 この安定度分析は、第１（ｃ）図に示すようなものだけでなく、空洞内に単一 レンズまたは複数のレンズを有する共振器に拡張可能であることに注意する必要 がある。空洞内レンズは、従来のレンズまたは熱レンズでもよい。熱レンズは、 ダイオード励起光またはランプ励起光によって、レーザ結晶中に生成され得る。 この場合、ｇパラメータは下記のようになる： ｇ₁＝１−Ｌ₂／Ｆ−Ｌ₀／Ｒ₁ ｇ₂＝１−Ｌ₁／Ｆ−Ｌ₀／Ｒ₁ ここで、Ｌ₀＝Ｌ₁＋Ｌ₂−（Ｌ₁、Ｌ_2/f）およびＬ＝Ｌ₁＋Ｌ₂は、第１（ｃ）図 に示す通りであり、Ｒ₁とＲ₂はレンズが無い場合の曲率半径であり、ｆは、熱レ ンズであることも可能な空洞内レンズの焦点距離である。この背景説明に関して も、文献文献「W.Koechner、“固体レーザ技術(Solid State Laser Engineering )”、第３版、Springer-Verlag，NY，p．２０４−２０５(１９２２)」に説明さ れている。 安定度パラメータｇ₁とｇ₂を使用する従来の２ミラー安定度分析は、さらに複 雑な多重ミラーおよびレンズ共振器を考慮する際にも有用であることに注意する 必要がある。 第１（ａ）図を参照すると、右上の象限において、双曲線１０は、双曲線１０ と２つのｇ軸で囲まれた領域１２を限定する。領域１２内のｇ₁とｇ₂の値を有す る共振器に対し、ガウスモードが存在し得る。双曲線１０は、ｇ₁×ｇ₂＝１の特 性を有する。領域１２は、安定状態を表している：ガウスモードは、共振器 を限定している２つのミラー間に存在し得る。下部の象限において、別の安定状 態が見られる：ガウスモードは、これらのｇの値に対しても存在し得る。理想的 な共焦点共振器は、点１６、つまりｇ₁軸とｇ₂軸の交点（ｇ₁＝ｇ₂＝０）に対応 する。点１６は、理想的な共焦点共振器を表している。共振器は、ｇ₁とｇ₂が大 き過ぎない場合に、近似的に共焦点であるということができる。 第２図において、理想的な共焦点共振器１８が、それぞれ曲率半径Ｒ₁とＲ₂を 有している２つの相対しているミラー２０と２２によって限定されている。ミラ ー２０と２２は、距離Ｌだけ離れている。理想的な共焦点共振器１８については 、Ｒ₁＝Ｒ₂＝Ｌである。レンズが、空洞の中心で使用され、平面鏡が使用される 場合、ｆ＝Ｌ／２の場合に、共焦点共振器が出現する。レンズと曲面鏡の組み合 わせも、共焦点共振器を生成できる。 第１（ａ）図を再度参照すると、平行平面共振器が、２４で示された点（ｇ₁ ＝ｇ₂＝１）に対応する。ｇ₁とｇ₂の値は、この共振器を安定度グラフの瑞部の 右側に配置するので、心合わせ不良と照準安定度に対する不感性を要求するアプ リケーションにとっては、平行平面共振器は、通常、最良の選択ではない。 大きな半径の共振器は、Ｒ₁とＲ₂がＬより非常に大きい場合に存在して、第１ （ａ）図の点２６に対応する。大きな半径の共振器は、ダイオード励起用に有用 である。大きな半径の共振器の実施例において、Ｎｄ：ＹＬＦ結晶が使用され、 ＴＥＭ₀₀のモードサイズは大きく、そのために、従来のモード・マッチングが容 易である。しかし、この共振器は、心合わせ不良と照準に敏感である。例えば、 距離Ｌで、Ｒ＝１０Ｌの大きな半径の共振器は、距離Ｌの共焦点共振器より心合 わせ不良に対して５倍敏感である。これも、参考文献の W．Koechnerの著書に示 されている。 Ｒ₁＝Ｒ₂＝Ｌ／２である共焦点または球形共振器は、２４で表されている。こ の場合、ｇ₁＝ｇ₂＝１である。モードはその共振器のある点では非常に大きく、 一方、別の点では非常に小さい。これは、主にミラーが球面上にあることが原因 である。そのような共振器のＴＥＭ₀₀モードは、その共振器の中心で非常に小さ く、しかし端部では非常に大きい。等価な共振器は、１個のレンズまたは複数の レンズと複数の平面鏡、または複数のレンズと複数の曲面鏡で構成できる。 半対称共振器３０は、第３図に図示されている。この共振器は、曲面鏡３２と 、距離Ｌだけ離れた平面鏡３４によって限定される。この例で、Ｒ₁は、ミラー ３２の曲率半径である。ミラー３４は平面であるので、無限大の曲率半径を有し ている。ｇ₂＝１でｇ₁〜１／２であれば、半対称共振器に、共焦点共振器と等価 な特性を持たせることが可能である。第１（ａ）図において、半対称共焦点共振 器は、安定度グラフの点３６に対応する。半対称共振器は、１つのミラーは平面 で、他のミラーは曲率Ｒ₁≫Ｌを有している、大きな半径の共振器であっても良 い。繰り返すと、等価な共振器は、１個のレンズまたは複数のレンズと複数の平 面鏡、または複数のレンズと複数の曲面鏡で構成できる。 共焦点共振器は、心合わせ不良に対して相対的に不感的であるので、ミラーは ある程度傾けることが可能で、仕事率は、他の形式のレーザ程には早く低下しな い。共焦点共振器のモードはミラーが傾けられるのに応じて、それ程大きくは変 化しないか、または移動しない。共焦点の照準安定度とその心合わせ不良に対す る感度は非常に良いので、例えば、環境変化の関数として、この形式の共振器は 、数点の有用な特性を有している。 共焦点共振器の主な欠点は、任意の長さＬの任意の共振器の平均ＴＥＭ₀₀モー ド直径が、最も小さいことである。本質的に、長さＬの共焦点共振器のＴＥＭ₀₀ モード体は、長さＬの他の共振器よりもさらに小さい。このことが、従来のモー ド・マッチングを難しくする。 このことは、文献「A.E．Siegman，“レーザ(Lasers)，Ｕniversity Sceience Book，Mill Valley，CA，p.750-759，1986」に説明されている。その小さな平 均サイズのために、共焦点共振器のＴＥＭ₀₀モードは、大きな直径の利得媒体か ら出力を抽出する際に、それ程効果的ではない。さらに、そのＴＥＭ₀₀モードの 小さな平均サイズのために、共焦点共振器は、最低次と最高次のモードの組合わ さった状態で発振する可能性が高い。多数のダイオード励起固体レーザに対する 設計目標は、可能な限り高い効率と仕事率で、殆ど回折が制限されたＴＥＭ₀₀出 力の生成である。共焦点共振器の小さなＴＥＭ₀₀モードサイズと、最低次と最高 次のモードの組合わさった状態で発振する傾向により、共焦点共振器を励起する ダイオード終端は、有用であるとは考えられていなかった。 モード・マッチングの効果は、結晶中のＴＥＭ₀₀モードと励起量との結合を最 大にすることである。つまり、そのレーザの光学的勾配と総合的光学効率の両方 が、最大になる。古典的なモード・マッチングされた配置において、ＴＥＭ₀₀モ ードの直径のＮｄ：ＹＡＧ励起レーザにおける励起ビームの直径に対する比率は 、約１.３以上である。ＴＥＭ₀₀サイズが小さいので、この比率を、共焦点共振 器で達成することはさらに難しい。 レーザ結晶中の熱レンズは、近似的共焦点共振器を設計するために、複数の曲 面ミラーまたは複数の従来型レンズと組み合わせて使用され得る。ある種の結晶 は強い熱レンズ特性を表し、これらの結晶は、レーザ共振器に適した候補に挙げ られる原因となっている他の重要な特性を有している。例えば、Ｎｄ：ＹＬＦと の組み合わせで、強い熱レンズ物質Ｎｄ：ＹＶＯ₄は高いゲインと短い上位状態 寿命を有している。高パルス・エネルギーまたは高繰返し数を有するＱスイッチ レーザ、または光学的なフィードバックに不感的なレーザを設計するときに、こ れらの特性は重要で適切なパラメータを提供する。また、Ｎｄ：ＹＶＯ₄は、８ ０９nm迄のダイオード励起波長で高い吸収係数を有するので、Ｎｄ：ＹＶＯ₄結 晶へのダイオード励起光の結合を効率的にする。 多数のレーザ結晶が、強い熱レンズを有している。強い熱レンズにより、励起 されたレンズのピント合わせ能力は、レーザ共振器中の他の光学系と少なくとも 同等である。強い熱レンズは、その共振器内のレーザ共振器の固有モードのサイ ズとダイバージェンスを大幅に変更する。 弱い熱レンズでは、励起されたレンズのピント合わせ能力は、レーザ共振器中 の他の光学系、例えば、複数のミラーや複数の従来型レンズ等より本質的に低い 。レーザ共振器中の他の光学系が、その共振器の固有モードのサイズとダイバー ジェンスを表す。 熱レンズが、近似的共焦点共振器の製作に使用できることは明白である。しか し、強い熱レンズ物質の大きな収差が高仕事率共振器の効率を制限していると考 えられてきた。強い熱レンズ化は、高いＴＥＭ₀₀ビーム品質、高仕事率、および 高効率を有する効率的なレーザの設計と製造の障害となっていると、一般に思わ れていた。従って、さらに高い励起仕事率における、強い熱レンズ物質の使用の 成功は、限られていた。 また、古典的なモード・マッチングによれば、レーザのしきい値が高く、達成 可能な変換効率が非常に低いので、ＴＥＭ₀₀モード直径の励起ビーム直径との、 １より小さい比率は、殆ど利益がないと言われてきた。１未満の比率は、さらに 低いゲインを生み、一方、１に近いかそれ以上の比率は、収差のために、より高 い損失を生む。ＴＥＭ₀₀モードサイズが小さいので、近似的共焦点共振器で１を 超える比率を達成することはさらに難しい。この特徴は、従来のモード・マッチ ングの教えるところと逆である。 共焦点共振器用に励起源としてのダイオードの使用は、コスト、サイズ、およ び埋込コンセント効率に対して、望ましいことである。ある種の強い熱レンズ物 質は、それらをダイオードポンプ型レーザ用に有用であるようにする特性を有し ている。 心合わせ不良に不感的で、高い照準安定度を有している、小型で、効率的で、 低コストのダイオードポンプ型レーザを有することは、望ましいことである。ま た、これらの特性を有し、ダイオード励起で、高仕事率で、高効率で、励起ビー ムの直径よりも小さいレーザ結晶におけるＴＥＭ₀₀モード直径を有する、近似的 共焦点共振器を提供することも、望ましいことである。 発明の開示 本発明の目的は、ダイオード励起式の近似的共焦点共振器を提供することであ る。 本発明の別の目的は、高効率、高仕事率、およびダイオード励起の近似的共焦 点共振器を提供することである。 本発明のさらに別の目的は、回折が制限された、高効率、およびダイオード励 起の近似的共焦点共振器を提供することである。 本発明の別の目的は、強い熱レンズレーザ結晶を使用する近似的共焦点共振器 を提供することである。 本発明のさらに別の目的は、ダイオード励起の、多重ポート型近似的共焦点共 振器を提供することである。 本発明の別の目的は、高効率で、高出力仕事率を有する、多重ポートダイオー ドポンプ型近似的共焦点共振器を提供することである。 本発明のこれらおよび他の目的は、共振器ミラーまたは複数のミラー、出力カ プラ、および熱レンズとしても動作する１個以上の結晶を具備し、これらの全て が、近似的共焦点共振器を限定しているという特徴を有する高効率ダイオードポ ンプ型レーザによって、達成される。レーザ結晶または複数の結晶は、共振器の 光学軸に沿って、共振器中に配置されている。ダイオード励起源は、レーザ結晶 に励起ビームを供給して、出力ビームを生成する。電源は、ダイオード励起源に 電力を供給する。 近似的に回折が制限された出力が、生成される。これは、レーザ結晶における ＴＥＭ₀₀モードとほぼ同じサイズの励起源直径により、またはＴＥＭ₀₀モードよ りさらに大きい励起源直径により、達成され得る。強い熱レンズレーザ結晶また は複数の結晶が使用可能で、また望ましい共焦点特性である。心合わせ不良に対 する不感性と改善されたビーム照準安定度は、共焦点または近似的共焦点である 共振器において達成される。強い熱レンズレーザ結晶の熱レンズ化効果は、近似 的共焦点共振器を製作するために、複数の平面または曲面鏡を有する共振器に使 用され得る。そのピント合わせ能力は、その共振器の安定度を変更し、またその レーザを、「冷えた」非励起共振器よりも、安定度グラフ上の別の点に移動させ る。ＴＥＭ₀₀モードでの共焦点または近似的共焦点共振器の高効率ダイオード励 起動作は、以前の研究者によって予言されたことはなかった。 その共振器の出力仕事率を増加するために、複数のレーザ結晶を使用すること ができる。レーザ結晶の数を増やすために、単純な直線設計だけでなく、“Ｗ” 、“Ｖ”、“Ｚ”、および多重“Ｚ”等の折り返しのある配置をすることが可能 である。共振器の出力仕事率を増加するために、レーザ結晶を複数のダイオード 源で励起することが可能である。複数のレーザ結晶または１個の結晶の複数の面 を励起することは、レーザ結晶を破壊または破損することなく、仕事率を増大す るために有用であり、また仕事率のスケーリングを可能にする。 回折が制限されたビーム品質を有する高仕事率で、高効率のダイオードポンプ 型レーザが提供される。そのレーザは、心合わせ不良に対して不感性があり、さ らに高いとビーム照準安定度を示す。 図面の簡単な説明 第１（ａ）図は、２ミラー型共振器用の安定度グラフである。本グラフは、レ ンズを有する共振器も含めた種々の形式の共振器に対する安定度パラメータを示 している。理想的な共焦点共振器は、ｇ₁とｇ₂が０の場所である。 第１（ｂ）図は、距離Ｌだけ離れて、それぞれ曲率半径Ｒ₁とＲ₂を有するミラ ーＭ₁とＭ₂を有する単純な２ミラー型共振器の概略図であるが、図面には、レー ザ結晶は含まれていない。 第１（ｃ）図は、空洞内レンズ付き２ミラー型共振器の概略図である。 第２図は、単純な２ミラー型共焦点共振器の概略図である。ミラーはそれぞれ 曲率半径Ｒ₁とＲ₂を有し、距離Ｌだけ離れている。 第３図は、２ミラー型半対称共焦点共振器の概略図である。１つの鏡は、平面 である。曲面鏡は、２Ｌに等しい曲率半径Ｒ₁を有し、ここで、Ｌは、その２つ の鏡間の距離である。平面鏡は無限大の曲率半径を有している。 第４図は、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ結晶を使用した大きな半径の共振器の概略図で あり、さらに比較のために、Ｎｄ：ＹＶＯ₄結晶を使用したレーザのモードサイ ズを示している。 第５図は、非対称型共振器の概略図である。 第６図は、折り返され、単一ポートを有する対称型共振器の概略図である。 第７図は、２ポート型共振器の概略図である。 第８図は、Ｌ₁、Ｌ₂およびＬ₃の関係を示すために、折り返し部分を無くすた めに引き離した図７の共振器の概略図である。 第９図は、２重“Ｚ”型に折り返した共振器の概略図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明の高効率で、高仕事率のダイオードポンプ型レーザは、近似的共焦点共 振器を限定している共振器ミラーまたは複数のミラーおよび出力カプラを有して いる。レーザ結晶は、共振器の光学軸に沿って、共振器の中に配置されている。 ダイオード励起源は、レーザ結晶に励起ビームを供給して、出力ビームを生成す る。電源は、ダイオード励起源に電力を供給する。開口絞りが、ＴＥＭ₀₀動作の 改善のために具備されることがある。 本発明のために、近似的共焦点共振器は、正確に共焦点であることを意味し、 また下記のものも含んでいる。 対称型共振器。ここで、ｇ₁＝ｇ₂で、ｇ₁、ｇ₂＜０.５または空洞長Ｌは 、共振器固有モードの胴部のレイリー距離の約２倍であり、そのレイリー距離は 、 Ｒ＝πｗｏ²／λ ここで、ｗｏ＝胴部の半径、およびλ＝波長である。 完全な対称型共焦点共振器は、ｇ₁＝ｇ₂＝０か、または正確にＬ＝２Ｒで ある。 共振器が、半対称である場合、ｇ₁またはｇ₂〜１であり、他のｇパラメータは 、０.５であるか、または空洞長Ｌが、共振器固有モードの胴部のレイリー距離 にほぼ等しい。 さらに、近似的共焦点は、近似的共焦点共振器と半対称共振器の特性を共有し ている長さＬの非対称共振器も含んでいる。パラメータは、上記の定義とは違う 場合があるが、共振器の長さは、上記のようにレイリー距離の１倍と２倍の間に ある。 本発明のために、下記の定義を適用する： 強い熱レンズ： 励起により誘導されたレンズのピント合わせ能力は、 レーザ共振器にある他の光学系と少なくとも同等である。強い熱レンズは、その 共振器内のレーザ共振器の固有値のサイズとダイバージェンスを大幅に変更する 。 弱い熱レンズ： 励起により誘導されたレンズのピント合わせ能力は、 レーザ共振器にある他の光学系より本質的に低い。レーザ共振器の他の光学系が 、その共振器の固有値のサイズとダーバージェンスを表す。 本発明のレーザは、２５％を超える光学的効率を有している。好ましい実施例 においては、光学的効率は、４０％を超えている。レーザの高仕事率であって、 偏光されたＴＥＭ₀₀動作は、ＴＥＭ₀₀モードで４Ｗを超える出力ビームとなる。 出力ビームの仕事率の少なくとも９５％が、１.２未満のＭ²の値であるという測 定結果である場合（ここで、Ｍ２は、空洞外の胴部のサイズにより予測されるよ うに、ビームの理論的な共焦点パラメータの、実際に測定された共焦点パラメー タに対する比率として定義されている）、その出力は、本質的にＴＥＭ₀₀である か、またはほぼ回折が制限されている。好ましい実施例においては、Ｍ₂＜1.05 である。出力ビームの断面は、１０％未満の理想的なガウス断面からの最小２乗 偏差を有している。好ましい実施例においては、この偏差は、１％未満である。 さらに、ある実施例では、レーザは、結晶中のダイオード励起により誘導された 熱レンズが、双曲線で表現されない半径の関数として、光学的経路差を与えるレ ーザ結晶を使用する場合がある。 第４図において、大きな半径のミラー共振器３８は、高反射鏡４０、出力カプ ラ４２、レーザ結晶４４、およびダイオード励起源４４を具備している。レーザ 結晶４４が、Ｎｄ：ＹＬＦであり、直径約０.７mmの励起ビーム４６が結晶４４ に入射する場合、ＴＥＭ₀₀モード直径４８は、約１mmであり、共振器３８の中で 、ほぼ一定値を維持する。Ｎｄ：ＹＶＯ₂等の強い熱収差を有する強い熱レンズ 物質を使用すると、同じ励起直径が、励起直径より小さい０.５６mmのＴＥＭ₀₀ モード直径５０を生成できる。そのレーザは、従来のモード・マッチングからの この偏差にも関わらず、非常に効率的である。 ダイオード励起源４４は、単一ダイオード、空間エミッタ、ダイオード・バー 、または複数のダイオードまたはダイオード・バーでよい。適切なダイオード源 ４４としては、カリフォルニア州 City of Industry の Opto Power Corpordtio n社から入手可能なモデル番号ＯＰＣ−Ａ０２０−８１０−ＣＳ．がある。ダイ オード源４４の好ましい波長は、７９５から８１５nmの範囲である。特定の結晶 の波長は、下記の通りである： Ｔｍ：ＹＡＧ−７８５nm：Ｎｄ：ＹＬＦ−７９ ７；およびＮｄ：ＹＡＧ，Ｎｄ：ＹＶＯ₄−８０９nm。 ダイオード源４４は、１本以上の光ファイバ５２の連結されている。一束にな った光ファイバ５２が使用されることが好ましい。連結は、米国特許第5,127,06 8に記述されているようにして、完了され得る。適合するファイバ５２は、シリ カ被覆のシリカ心線を有するものを含むが、しかしそれらに限定はされない。 望遠鏡装置は、出力ビームがレーザ結晶４４に入射するように、ダイオード源 ４４から出力ビームのピント合わせに設けられている。ある実施例では、望遠鏡 配置は、結晶４４の割れを防ぐために励起ビーム４６のサイズを最適化するが、 ＴＥＭ₀₀モード直径の励起ビーム直径に対する比率が、１より小さくなるように 励起ビームを生成する第１と第２のレンズ５４と５６を具備している。 レンズの無い共焦点共振器において、それぞれ曲率Ｒ₁とＲ₂の２個の相対する ミラーが、使用され、その２つのミラーは、距離Lだけ離れているが、ここでＲ₁ ＝Ｒ₂＝Ｌである。繰り返すが、これが完全な共焦点共振器である。 強い熱レンズ物質は、本発明に関わるレーザ結晶用に使用され得る。適切な強 い熱レンズ物質は、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＯ₄、Ｎｄ：ＧＶ₄、Ｎｄ：ＹＶＯ₄ 、Ｎｄ：ＢＥＬ、Ｎｄ：ＹＡＬＯ、およびＮｄ：ＬＳＢを含むが、これらに限定 されない。好ましい物質は、Ｎｄ：ＹＶＯ₄であり、北カロライナ州 Charlotte のLitton-Airtron社から入手可能である。Ｎｄの原子百分率は、０.５から３.０ ％であり、好ましいのは０.６から０.９％であり、最も好ましいのは０.８％で ある。Ｎｄ：ＹＶＯ₄は、Ｎｄ：ＹＬＦと比べて、高ゲインで、短い上位状態寿 命を示すので、ある種のアプリケーションに対しては、魅力的な物質である。Ｎ ｄ：ＹＡＧは、中間的なゲインと中間的な上位状態寿命を有する。Ｎｄ：ＹＶＯ₄ も、８０９nmまでのダイオード励起波長での吸収係数が非常に高く、ダイオー ド励起ビーム４６の結合を効率的にするので、ダイオード励起用に適している。 Ｎｄ：ＹＶＯ₄の光学的、熱的、および機械的特性は、その“ａ”軸と“ｃ” 軸では異なっている。“ａ”軸に平行な方向での熱膨脹係数は、“ｃ”軸に平行 な場合より約２.５倍小さい。温度の関数として、屈折率の変化は、“ａ”軸と “ｃ”軸では２.８倍の差がある。Ｎｄ：ＹＶＯ₄は、強く複屈折するので、２つ の結晶軸に対する屈折率間の差は、１０％を超えている。 強い熱レンズ特性を有するＮｄ：ＹＶＯ₄と他の結晶は、米国特許出願第０８ ／１９１,６５４号に記述されているように、結晶中の熱伝導の適切な制御によ り、環状等の制御された楕円率の熱レンズを有することができる。 第５図において、半対称共振器５８は、レーザ結晶６０を有している。共振器 ミラー６２と出力カプラ６４は、長さＬの共振空洞を限定している。第５図にお いて、本書における全ての図面に付いても同様であるが、同じ参照番号は、同じ 要素を示している。共振器ミラー６２とレーザ結晶６０との間の距離は、Ｌ₁で あり、出力カプラ６４とレーザ結晶６０との間の距離はＬ₂である。Ｌ₁≪Ｌ₂、 Ｆ＝Ｌ、およびＲ₂≫Ｌであれば、共振器５８は、殆ど完全な共焦点共振器とな り得る。Ｒ₁は、共振器ミラー６２の曲率半径であり、またＦは、レーザ結晶６ ０の焦点距離である。 また、Ｎｄ：ＹＶＯ₄等の強い熱レンズ物質は、そのピント合わせ能力が共振 器とその安定度を変更するために、レーザ結晶６０として使用され得る。本貢的 に、第１（ａ）図の安定度グラフ上のこのレーザのｇパラメータの位置は、完全 な共焦点共振器の位置の方に、さらに移動される。強い熱レンズの効果は、平面 鏡と共に使用する場合でさえも、共焦点共振器を作成するのに十分である。しか も、曲面鏡が採用される場合は、それが好ましい。 第６図は、折り返しのある配置を有する対称型近似的共焦点共振器６６を示し ている。本共振器は、曲率半径Ｒ₁の出力カプラ６８と、曲率半径Ｒ₂の共振器ミ ラー７０によって限定される。Ｌ₁は、出力カプラ６８とレーザ結晶７２との間 の距離であり、Ｌ₂は、共振器ミラー７０とレーザ結晶７２との間の距離である 。折り返しミラー７４は、通常は平面なので、無限大の曲率半径Ｒ₃を持つ。対 称型共振器に対しては、Ｌ₁＝Ｌ₂でＲ₁＝Ｒ₂である。レーザ結晶７２は、制御さ れた楕円率を持つＮｄ：ＹＶＯ₄等の強い熱レンズ物質である。 「２ポート」共振器７６は、第７図に示すように、曲率半径Ｒ₁の出力カプラ ７８、曲率半径Ｒ₂の共振器ミラー８０、および共振器７６の折り返しアームを 限定する２枚の折り返しミラー８２と８４によって限定される。用語「ポート」 は、ダイオード励起光が入射する点を言う。２個のレーザ結晶８６と８８は、折 り返し光学軸９０に沿って配置される。２個の結晶が示されているが、１個でも 可能である。２台のダイオード励起源４４、２組の光ファイバ５２、およびレン ズ５４と５６による２組の望遠鏡装置が、含まれる。１台のダイオード励起源と １本の２叉ファイバ束を使用することも可能である。共振器７６の出力仕事率を 増加するために、２台の励起源が使用される。レーザ結晶への損傷を最小にする ために、２個の結晶８６と８８が使用される。結晶８６と８８は、強い熱レンズ 物質であってもよく、Ｎｄ：ＹＶＯ₄から製作されたものであってもよい。 折り返しミラー８２と８４は、ダイクロイックである。光学系は、レーザ波長 で高い反射率であり、また励起波長でも高い反射率である。これらは、「励起窓 」と呼ばれる２本の励起ビームは、それぞれダイオード励起源４４から来たもの であるが、それぞれが、全励起仕事率の半分を供給する。繰り返しになるが、こ れは、そのレーザ結晶の入射面の破損限界を超えることに対する余裕を与える。 ２本の励起ビームは、レーザ結晶中でのそれらの逆並列性と共振器７６のＴＥＭ₀₀ モードに関する同軸伝搬を保証するように構成される。これは、円筒状で、対 称的な励起体と、放射状に対称的な混成の熱レンズを生成する。 ダイオード源４４から出て、１本のファイバ５２またはファイバ束を通過する 励起光が、レーザ結晶８６と８８が無い状態で、他のファイバ５２またはファイ バ束に最適な状態で連結されることを保証することにより、レーザ５４と５６を 通過して、結晶８６と８８に入射する励起光の結像をする２台の望遠鏡装置の最 適の横方向配置が、実現される。結晶８６と８８の挿入に関して、その望遠鏡の 横方向の配置を再調整する必要はない。２台の望遠鏡の長手方向の位置の単純な 最適化は、結晶８６と８８の挿入後に必要になる場合がある。出力カプラ７８と 共振器ミラー８０も、励起された円筒体と共振器７６のＴＥＭ₀₀モードの同心性 を確保するために、調整されることがある。開口絞り９２は、最低次のモードで の発振を確保するために具備されることがある。 Ｎｄ：ＹＶＯ₄等の強い熱レンズ結晶が使用される場合、結晶８６と８８にお けるその熱レンズの倍率によって、共振器７６の空洞が、近似的共焦点になる。 共振器７６は、その中心に対して、配置的に対称であるので、両方の結晶８６と ８８におけるモードサイズが、ほぼ同じになることと、それ等の熱レンズの収差 部分による損失が最低になることを確実にする。２つの大きな収差のある励起体 におけるＴＥＭ₀₀モードサイズは、殆ど同一である。また、結晶８６と８８の２ つの励起体は、殆ど同一である。結晶８６と８８の近接で、ほぼ単一の複合レン ズとして動作できるようになり、これらの間の望ましくない動特性が最小になる 。共振器７６の中間点への結晶８６と８８の近接で、その対称性が確保される。 ある実施例で、共振器が、約２０cmの総合長を有していて、複合熱レンズ結晶 ８６と８８は、約９cmの複合焦点距離Ｆの空洞の中心にある。単一結晶の使用も 可能である。これは、ポート当たり１３Ｗの入射仕事率のために実行される。開 口絞り９２が、ＴＥＭ₀₀動作を確実にするために使用される。この実施例では、 ダイクロイック折り返しミラー８２と８４は、平面である。また、この実施例で は、出力カプラ７８と共振器ミラー８０は平面か、または大きな曲率半径である 。他の実施例では、共振器７６は２３cmの長さで、同じ熱レンズ能力を有し、平 面折り返しミラー８２と８６を具備している。しかし、出力カプラ７８と共振器 ミラー８０の曲率は６０cmである。この実施例の共振器は、ミラーの曲率のため に、低仕事率でさらに容易に位置決めされ、また高い照準安定度と心合わせ不良 に対する不感性を示す。両方の実施例において、共振器は、近似共焦点であり； その共振器の一端から他端までのモードサイズは、２の平方根を超えない程度の 倍数の変化をする。第１（ａ）図の安定度グラフに関して、共焦点と面平行との 間にある上半分に比べると、両共振器は、そのグラフの下半分にあり、共焦点と 同心との間にある。励起ビーム直径に対する結晶８６と８８におけるＴＥＭ₀₀モ ード直径の比率は、１.２から０.６である。ある実施例では、それは０.８３で ある。 結晶８６と８８におけるＴＥＭ₀₀モード直径の比率は、ある実施例では１未満 である。ファイバ束が使用されると、シルクハット状の励起ビームの直径に対す る、それぞれの結晶８６と８８のＴＥＭ₀₀モード直径の比率は、１より小さく、 約０.８３である。これは、１より小さい比率は非効率であるという以前の教え とは、対照的である。結晶８６と８８におけるＴＥＭ₀₀モード直径は、モード輝 度が、その最大輝度の１／ｅ²（〜１３.５％）になる位置の直径として、伝統的 に定義されている。結晶中の励起ビーム直径は、結晶中の励起ビームの画像の直 径として定義されている；その励起ビームの輝度分布は、シルクハット形状に似 ている。 以前の研究者達が１未満の比率は、強い熱レンズまたは弱い熱レンズ物質のど ちらであっても、効率的でないレーザしか生まないと言ってきたが、本発明は、 別の結果を生みだした。ある実施例では、Ｎｄ：ＹＶＯ₄等の強い熱レンズレー ザ結晶８６と８８、“ｃ”結晶面を通過する熱伝導の管理、およびファイバ結合 ダイオード励起源の組み合わせで、励起仕事率の広い範囲にわたって、ＴＥＭ₀₀ モードで動作する高効率のレーザが製作された。 第８図は、折り返しを戻した配置の共振器７６の概略図である。これは、井振 器７６の構成部品の相対的な長さを示すことを意図している。対称型共振器に対 しては、Ｌ₁＝Ｌ₂、Ｆ₁＝Ｆ₂、Ｒ₁＝Ｒ₂、およびＬ₃≪Ｌ₁、Ｌ₂である。 ２重“Ｚ”折り返し共焦点共振器９２は、第９図に描かれている。共振器９２ は、出力カプラ９４と共振器ミラー９６により限定されている。単一レーザ結晶 ９８または２個の結晶は、第１の折り返しアーム光軸１００に沿って配置されて いる。単一レーザ結晶１０２または２個の結晶は、第２の折り返しアーム光軸１ ０２に沿って配置されている。開口絞り１０６が使用されている。Ｌ₁〜Ｌ₂でＬ₃ ≪Ｌ₁、Ｌ₂であれば、共振器９２は、対称である。 本発明の２ポート型レーザは、ある実施例においては、下記の特性を得られる ：約１−１２Ｗの範囲の出力仕事率；約２５％であり、好ましくは４０％を超え る総合光学的効率；４０％を超えるＴＥＭ₀₀モードでの光学的勾配効率；約１. ２から０.８であり、好ましくは１.０より小さく０.８３迄の範囲にある結晶中 の励起ビーム直径に対するＴＥＭ₀₀モード直径の比率；１.２より小さく、好ま しくは約１.０５であるＭ²；および１０％より少なく、好ましくは約１％のガウ ス断面からのビーム断面の最小２乗偏差。 特定して記述された実施例の変更は、添付の請求の範囲によってのみ限定され ることが意図されている本発明の範囲から離れることなく実施可能である。

【手続補正書】 【提出日】１９９７年１月１０日 【補正内容】 １．請求の範囲を別紙のとおり補正する。 ２．発明の名称を「共焦点ダイオード励起型レーザ装置」と補正する。 ３．明細書第１頁第１５行の“高仕事率”を「高仕事率（ハイパワー）」と補正 する。 請求の範囲 １．共振器光学軸を有する近似的共焦点共振器を構成する共振器ミラーと出力カ プラと、 前記共振器光学軸に沿って、前記共振器内に配置されるレーザ結晶と、 出力ビームを生成する前記レーザ共振器の前記レーザ結晶に励起ビームを供給 するダイオード励起源と、 前記ダイオード励起源に電力を供給する電源とを具備し、 前記出力ビームが約４Ｗより大きなパワーを有することを特徴とする高効率ダ イオード励起型レーザ装置。 ２．前記レーザ装置が、約４０％より大きな、ＴＥＭ₀₀モードにおける光学的傾 斜効率を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のレーザ装置。 ３．前記レーザ装置が、約２５％より大きな光学的効率を有することを特徴とす る請求の範囲第１項に記載のレーザ装置。 ４．共振器光学軸を有する近似的共焦点共振器を構成する共振器ミラーと出力カ プラと、 強い熱レンズレーザ結晶であって、前記熱レンズは制御された楕円率を有し、 前記共振器光学軸に沿って前記共振器の中に配置され、ＴＥＭ₀₀モード直径を有 する強い熱レンズレーザ結晶と、 出力ビームを生成し、さらに前記ＴＥＭ₀₀モード直径より大きい前記レーザ共 振器結晶における励起ビーム直径を生成する前記レーザ共振器の前記レーザ結晶 に励起ビームを供給するダイオード励起源と、 前記ダイオード励起源に電力を供給する電源と、 を具備することを特徴とする近似的に回折を制限された高効率ダイオード励起型 レーザ装置。 ５．前記レーザ装置が、約４０％より大きな、ＴＥＭ₀₀モードにおける光学的傾 斜効率を有することを特徴とする請求の範囲第４項に記載のレーザ装置。 ６．前記レーザ装置が、約２５％より大きな光学的効率を有することを特徴とす る請求の範囲第４項に記載のレーザ装置。 ７．前記レーザ結晶が、Ｎｄ：ＹＶＯ₄であることを特徴とする請求の範囲第４ 項に記載のレーザ装置。 ８．近似的共焦点共振器を構成する共振器ミラーおよび出力カプラであって、前 記共振器は、前記共振器のそれの第１の折り返しアームを限定する第１と第２の 励起窓を有し、前記第１の折り返しアームは、第１の折り返しアームの光学軸を 画定している共振器ミラーおよび出力カプラと、 前記第１の折り返しアーム光学軸の沿って、前記共振器に配置された第１のレ ーザ結晶と、 出力ビームを生成する前記レーザ共振器の前記レーザ結晶に第１の励起ビーム を供給し、前記第１の励起窓に隣接して配置された第１のダイオード励起源と、 前記出力ビームを生成する前記レーザ共振器の前記レーザ結晶に第２の励起ビ ームを供給し、前記第２の励起窓に隣接して配置された第２のダイオード励起源 と、 前記第１と第２のダイオード励起源に電力を供給する、少なくとも１つの電源 と、 を具備することを特徴とする多重ポート高効率ダイオード励起型レーザ装置。 ９．前記レーザ装置が、約４０％より大きな、ＴＥＭ₀₀モードにおける光学的傾 斜効率を有することを特徴とする請求の範囲第８項に記載のレーザ装置。 １０．前記レーザ装置が、約２５％より大きな光学的効率を有することを特徴と する請求の範囲第９項に記載のレーザ装置。 １１．前記結晶中の励起ビーム直径に対するＴＥＭ₀₀モード直径の比率が、１． ０より小さく、０．８３迄の範囲にあることを特徴とする請求の範囲第１０項に 記載のレーザ装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．共振器光学軸を有する近似的共焦点共振器を限定する共振器ミラーと出力カ プラと、 前記共振器光学軸に沿って、前記共振器内に配置されるレーザ結晶と、 出力ビームを生成する前記レーザ共振器の前記レーザ結晶に励起ビームを供 給するダイオード励起源と、 前記ダイオード励起源に電力を供給する電源とを、 具備し、 前記出力ビームが約４Ｗを超える仕事率を有することを、 特徴とする高効率ダイオードポンプ型レーザ。 ２．前記レーザが、約４０％を超えるＴＥＭ₀₀モードにおける光学的勾配効率を 有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のレーザ。 ３．前記レーザが、約２５％を超える光学的効率を有することを特徴とする請求 の範囲第１項に記載のレーザ。 ４．前記結晶中の励起ビーム直径に対する前記レーザ結晶のＴＥＭ₀₀モード直径 の比率が、１.０より小さく、０.８３迄であることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載のレーザ。 ５．前記出力ビームが、回折制限されたガウス・ビームであることを特徴とする 請求の範囲第１項に記載のレーザ。 ６．共振器光学軸を有する非共焦点共振器を限定する共振器ミラーと出力カプラ と、 強い熱レンズレーザ結晶であって、前記熱レンズは制限された楕円率を有し 、前記非共焦点共振器を近似的共焦点共振器に変換する前記共振器光学軸に沿っ て前記共振器の中に配置されている強い熱レンズレーザ結晶と、 出力ビームを生成する前記レーザ共振器の前記レーザ結晶に励起ビームを供 給するダイオード励起源と、 前記ダイオード励起源に電力を供給する電源とを、 具備することを特徴とする高効率ダイオードポンプ型レーザ。 ７．前記レーザが、約４０％を超えるＴＥＭ₀₀モードにおける光学的勾配効率を 有することを特徴とする請求の範囲第６項に記載のレーザ。 ８．前記レーザが、約２５％を超える光学的効率を有することを特徴とする請求 の範囲第６項に記載のレーザ。 ９．前記結晶中の励起ビーム直径に対する前記レーザ結晶のＴＥＭ₀₀モード直径 の比率が、１.０より小さく、０.８３迄であることを特徴とする請求の範囲第６ 項に記載のレーザ。 10．前記出力ビームが、回折制限されたガウス・ビームであることを特徴とする 請求の範囲第６項に記載のレーザ。 11．前記出力ビームが約４Ｗを超える仕事率を有することを特徴とする請求の範 囲第６項に記載のレーザ。 12．共振器光学軸を有する近似的共焦点共振器を限定する共振器ミラーおよび出 力カプラと、 強い熱レンズレーザ結晶であって、熱レンズは制御された楕円率を有し、前 記共振器光学軸に沿って前記共振器の中に配置され、ＴＥＭ₀₀モード直径を有す る強い熱レンズレーザ結晶と、 出力ビームを生成し、さらに前記ＴＥＭ₀₀モード直径より大きい前記レーザ 結晶における励起ビーム直径を生成する前記レーザ共振器の前記レーザ結晶に 励起ビームを供給するダイオード励起源と、 前記ダイオード励起源に電力を供給する電源とを、 具備することを特徴とする近似的に回折を制限された高効率ダイオードポンプ 型レーザ。 13．前記レーザが、約４０％を超えるＴＥＭ₀₀モードにおける光学的勾配効率を 有することを特徴とする請求の範囲第１２項に記載のレーザ。 14．前記レーザが、約２５％を超える光学的効率を有することを特徴とする請求 の範囲第１２項に記載のレーザ。 15．前記結晶中の励起ビーム直径に対するＴＥＭ₀₀モード直径の比率が、１.０ より小さく、０.８３迄であることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載のレ ーザ。 16．前記出力ビームが、回折制限されたガウス・ビームであることを特徴とする 請求の範囲第１２項に記載のレーザ。 17．前記レーザ結晶が、Ｎｄ：ＹＶＯ₄であることを特徴とする請求の範囲第１ ２項に記載のレーザ。 18．近似的共焦点共振器を限定する共振器ミラーおよび出力カプラであって、前 記共振器は、前記共振器のそれの第１の折り返しアームを限定する第１と第２の 励起窓を有し、前記第１の折り返しアームは第１の折り返しアームの光学軸を限 定していることを特徴とする共振器ミラーおよび出力カプラと、 前記第１の折り返しアーム光学軸に沿って、前記共振器に配置された第１の レーザ結晶と、 出力ビームを生成する前記レーザ共振器の前記レーザ結晶に第１の励起ビー ムを供給し、前記第１の励起窓に隣接して配置された第１のダイオード励起源と 、 前記出力ビームを生成する前記レーザ共振器の前記レーザ結晶に第２の励起 ビームを供給し、前記第２の励起窓に隣接して配置された第２のダイオード励起 源と、 前記第１と第２のダイオード励起源に電力を供給する、少なくとも１台の電 源とを、 具備することを特徴とする多重ポート高効率ダイオードポンプ型レーザ。 19．前記レーザが、約４０％を超えるＴＥＭ₀₀モードにおける光学的勾配効率を 有することを特徴とする請求の範囲第１８項に記載のレーザ。 20．前記レーザが、約２５％を超える光学的効率を有することを特徴とする請求 の範囲第１９項に記載のレーザ。 21．前記結晶中の励起ビーム直径に対するＴＥＭ₀₀モード直径の比率が、１.０ より小さく、０.８３迄であることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載のレ ーザ。 22．前記出力ビームが、回折制限されたガウス・ビームであることを特徴とする 請求の範囲第２０項に記載のレーザ。 23．前記出力ビームが約４Ｗを超える仕事率を有することを特徴とする請求の範 囲第２０項に記載のレーザ。 24．前記レーザ結晶が、制御された楕円率の熱レンズを有し、強い熱レンズ物質 から製作されていることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載のレーザ。 25．前記レーザ結晶が、Ｎｄ：ＹＶＯ₄であることを特徴とする請求の範囲第２ ０項に記載のレーザ。 26．前記第１のレーザ結晶と前記第２の励起窓の間で、前記折り返し光学軸に沿 って前記第１のレーザ結晶に隣接して配置された第２のレーザ結晶を、さらに具 備することを特徴とする請求の範囲第２０項に記載のレーザ。 27．近似的共焦点共振器を限定する共振器ミラーおよび出力カプラであって、前 記共振器は、前記共振器の第１の折り返しアームを限定する第１と第２の励起窓 を有し、第３と第４の励起窓が前記共振器の第２のアームを限定し、前記第１の 折り返しアームは第１の折り返しアームの光学軸を限定し、また前記第２の折り 返しアームは第２の折り返しアームの光学軸を限定していることを特徴とする共 振器ミラーおよび出力カプラと、 前記第１の折り返しアーム光学軸に沿って、前記共振器内に配置された第１ のレーザ結晶と、 前記第２の折り返しアーム光学軸に沿って、前記共振器内に配置された第２ のレーザ結晶と、 出力ビームを生成する前記第１のレーザ結晶に第１の励起ビームを供給し、 前記第１の励起窓に隣接して配置された第１のダイオード励起源と、 前記出力ビームを生成する前記第１のレーザ結晶に第２の励起ビームを供給 し、前記第２の励起窓に隣接して配置された第２のダイオード励起源と、 前記出力ビームを生成する前記第２のレーザ結晶に第３の励起ビームを供給 し、前記第３の励起窓に隣接して配置された第３のダイオード励起源と、 前記出力ビームを生成する前記第２のレーザ結晶に第４の励起ビームを供給 し、前記第４の励起窓に隣接して配置された第４のダイオード励起源と、 前記第１、第２、第３、および第４のダイオード励起源に電力を供給する、 少なくとも１台の電源とを、 具備することを特徴とする多重ポート高効率ダイオードポンプ型レーザ。 28．前記レーザが、約４０％を超えるＴＥＭ₀₀モードにおける光学的勾配効率を 有することを特徴とする請求の範囲第２７項に記載のレーザ。 29．前記レーザが、約２５％を超える光学的効率を有することを特徴とする請求 の範囲第２７項に記載のレーザ。 30．前記結晶中の対応する励起ビーム直径に対する各レーザ結晶のＴＥＭ₀₀モー ド直径の比率が、１.０より小さく、０.８３迄であることを特徴とする請求の範 囲第２７項に記載のレーザ。 31．前記出力ビームが、回折制限されたガウス・ビームであることを特徴とする 請求の範囲第２７項に記載のレーザ。 32．前記出力ビームが約４Ｗを超える仕事率を有することを特徴とする請求の範 囲第２７項に記載のレーザ。 33．前記レーザ結晶が、制御された楕円率の熱レンズを有し、強い熱レンズ物質 から製作されていることを特徴とする請求の範囲第２７項に記載のレーザ。 34．前記レーザ結晶が、Ｎｄ：ＹＶＯ₄であることを特徴とする請求の範囲第２ ７項に記載のレーザ。 35．前記第１のレーザ結晶と前記第２の励起窓の間で、前記第１の折り返しアー ムの光学軸に沿って前記第１のレーザ結晶に隣接して配置された第３のレーザ結 晶と、 前記第２のレーザ結晶と前記第４の励起窓の間で、前記第２の折り返しアー ムの光学軸に沿って前記第２のレーザ結晶に隣接して配置された第４のレーザ結 晶とを、 さらに具備することを特徴とする請求の範囲第２７項に記載のレーザ。