JPH11126934A - 固体レーザ装置並びにその光共振器の設計方法 - Google Patents
固体レーザ装置並びにその光共振器の設計方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 励起光以外の要因により発生した固体レーザ
媒質以外の波長変換素子や透過光学素子などの熱レンズ
を含めて安定型共振器を構成し、安定に、高出力なレー
ザビームを効率よく発生することができる固体レーザ装
置を得ること及びその光共振器の設計方法を得ることが
課題である。 【解決手段】 固体レーザ装置の光共振器７ａは、固体
レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質３ａに発生した熱レン
ズＦ１、波長変換素子１７、波長変換素子１７に発生し
た熱レンズＦ２、反射ミラー４ａ及びハーモニックミラ
ー１９の組み合わせにより安定型共振器となる。
媒質以外の波長変換素子や透過光学素子などの熱レンズ
を含めて安定型共振器を構成し、安定に、高出力なレー
ザビームを効率よく発生することができる固体レーザ装
置を得ること及びその光共振器の設計方法を得ることが
課題である。 【解決手段】 固体レーザ装置の光共振器７ａは、固体
レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質３ａに発生した熱レン
ズＦ１、波長変換素子１７、波長変換素子１７に発生し
た熱レンズＦ２、反射ミラー４ａ及びハーモニックミラ
ー１９の組み合わせにより安定型共振器となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、安定に、高出力で
高品質なレーザビームを発生させることのできる固体レ
ーザ装置、及びその光共振器の設計方法に関するもので
ある。
高品質なレーザビームを発生させることのできる固体レ
ーザ装置、及びその光共振器の設計方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図１３は例えばＰＣＴ特許ＷＯ９６／３
５２４６号公報に示された従来の半導体レーザ励起固体
レーザ装置を示す構成図である。図において、１は半導
体レーザ、２は励起光、３は活性固体媒質を含む固体レ
ーザ媒質、４は反射ミラー、５は部分反射ミラー、６は
レーザビーム、７は光共振器、８は励起光を伝搬する光
ファイバ、９は励起光をコリメートするレンズ、１１は
励起光を集光するレンズである。また、図において、Ｌ
は共振器長、Ｌ１は反射ミラー４と固体レーザ媒質３の
距離、Ｌ２は部分反射ミラー５と固体レーザ媒質３の距
離であり、Ｆは固体レーザ媒質内に発生した熱レンズ焦
点距離である。光共振器７は、反射ミラー４、部分反射
ミラー５、固体レーザ媒質３、及び固体レーザ媒質内の
温度分布による熱レンズＦにより構成されている。
５２４６号公報に示された従来の半導体レーザ励起固体
レーザ装置を示す構成図である。図において、１は半導
体レーザ、２は励起光、３は活性固体媒質を含む固体レ
ーザ媒質、４は反射ミラー、５は部分反射ミラー、６は
レーザビーム、７は光共振器、８は励起光を伝搬する光
ファイバ、９は励起光をコリメートするレンズ、１１は
励起光を集光するレンズである。また、図において、Ｌ
は共振器長、Ｌ１は反射ミラー４と固体レーザ媒質３の
距離、Ｌ２は部分反射ミラー５と固体レーザ媒質３の距
離であり、Ｆは固体レーザ媒質内に発生した熱レンズ焦
点距離である。光共振器７は、反射ミラー４、部分反射
ミラー５、固体レーザ媒質３、及び固体レーザ媒質内の
温度分布による熱レンズＦにより構成されている。
【０００３】従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置は
上記のように構成されており、半導体レーザ１から出射
される励起光２は、光ファイバ１０により伝搬され、レ
ンズ８、９により固体レーザ媒質３に導入され、これを
励起してレーザ増幅媒質とするとともに固体レーザ媒質
内に焦点距離Ｆの熱レンズを発生させる。レーザ増幅媒
質より発生された自然放出光は、反射ミラー４と部分反
射ミラー５の間を往復する間に増幅され、指向性の良い
レーザビーム６となり、一定以上の大きさに達すると部
分反射ミラー５から外部に放出される。
上記のように構成されており、半導体レーザ１から出射
される励起光２は、光ファイバ１０により伝搬され、レ
ンズ８、９により固体レーザ媒質３に導入され、これを
励起してレーザ増幅媒質とするとともに固体レーザ媒質
内に焦点距離Ｆの熱レンズを発生させる。レーザ増幅媒
質より発生された自然放出光は、反射ミラー４と部分反
射ミラー５の間を往復する間に増幅され、指向性の良い
レーザビーム６となり、一定以上の大きさに達すると部
分反射ミラー５から外部に放出される。
【０００４】ここで、例えば文献（Optical Electronic
s, 4th ed., Holt, Rinehart and Winston, Inc., 125-
127 頁）に示されているように、共振器の安定条件式
は、共振器内を１往復する光に対する光線行列の要素
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて、 −１＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１ …（１） で表される。
s, 4th ed., Holt, Rinehart and Winston, Inc., 125-
127 頁）に示されているように、共振器の安定条件式
は、共振器内を１往復する光に対する光線行列の要素
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて、 −１＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１ …（１） で表される。
【０００５】ここで、共振器の安定条件を表現するため
に必要な光線行列について説明する。種々の光学要素に
おける光線の透過または反射特性は２行２列の行列であ
る光線行列によって表すことができ、光線行列の要素は
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと表される。光学要素の光軸である円筒
座標対称軸をｚ軸とし、光学要素への入射面における光
線の光軸からの距離をｒｉｎ、光線の傾きｄｒｉｎ／ｄ
ｚをｒｉｎ’、光学要素の出射面における光線の光軸か
らの距離をｒｏｕｔ、光線の傾きｄｒｏｕｔ／ｄｚをｒ
ｏｕｔ’とすれば、これらは光線行列の要素を用いて、
ｒｏｕｔ＝Ａｒｉｎ＋Ｂｒｉｎ’、ｒｏｕｔ’＝Ｃｒｉ
ｎ＋Ｄｒｉｎ’の二式で関係づけることができる。ここ
で、ｒ１＝｛ｒｉｎ，ｒｉｎ’｝およびｒ２＝｛ｒｏｕ
ｔ，ｒｏｕｔ’｝という列マトリックスを用い、光線行
列をＭで表すと、行列の積の規則を用いて、上記二式は
ｒ２＝Ｍｒ１と書き表すことができる。さらに、例えば
２つの光学要素を通過する場合の入射光線の列マトリッ
クスｒ１と出射光線の列マトリックスｒ２の関係は、第
１の光学要素を表す光線行列をＭ１、第２の光線行列を
表す光線行列をＭ２として、行列の積の規則にしたがっ
て光線行列を並べて、ｒ２＝Ｍ２Ｍ１ｒ１のようにな
る。これと同様に、さらに多数の光学要素を通過する場
合の出射光線の列マトリックスは、行列の積の規則にし
たがってそれぞれの光学要素の光線行列と入射光線の列
マトリックスの積の演算を行うことにより求めることが
できる。代表的な光学要素を表す光線行列を次に示す。
屈折率ｎ０、長さＬの自由空間を表す光線行列は、
｛Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ｝＝｛１，Ｌ／ｎ０，０，１｝であ
る。屈折率ｆの肉薄レンズを表す光線行列は、ｆ＞０の
場合を集光レンズとして、｛Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ｝＝｛１，
Ｏ，−１／ｆ，１｝である。曲率半径Ｒの球面反射ミラ
ーを表す光線行列は、Ｒ＞０の場合を凹面反射ミラーと
して、｛Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ｝＝｛１，０，−２／Ｒ，１｝
である。入射側の屈折率ｎ１、出射側の屈折率ｎ２、曲
率半径Ｒの誘電媒質界面を表す光線行列は、Ｒ＞０の場
合を凹面として、｛Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ｝＝｛１，０，（ｎ
２−ｎ１）／ｎ２Ｒ，ｎ１／ｎ２｝である。光共振器の
安定条件は、光共振器の安定なモードにおいては、光線
は光共振器内を一往復したときに元の状態に回帰してい
なければならないという条件から求まり、光共振器の一
往復を表す光線行列の要素をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると、
−１＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１となる。
に必要な光線行列について説明する。種々の光学要素に
おける光線の透過または反射特性は２行２列の行列であ
る光線行列によって表すことができ、光線行列の要素は
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと表される。光学要素の光軸である円筒
座標対称軸をｚ軸とし、光学要素への入射面における光
線の光軸からの距離をｒｉｎ、光線の傾きｄｒｉｎ／ｄ
ｚをｒｉｎ’、光学要素の出射面における光線の光軸か
らの距離をｒｏｕｔ、光線の傾きｄｒｏｕｔ／ｄｚをｒ
ｏｕｔ’とすれば、これらは光線行列の要素を用いて、
ｒｏｕｔ＝Ａｒｉｎ＋Ｂｒｉｎ’、ｒｏｕｔ’＝Ｃｒｉ
ｎ＋Ｄｒｉｎ’の二式で関係づけることができる。ここ
で、ｒ１＝｛ｒｉｎ，ｒｉｎ’｝およびｒ２＝｛ｒｏｕ
ｔ，ｒｏｕｔ’｝という列マトリックスを用い、光線行
列をＭで表すと、行列の積の規則を用いて、上記二式は
ｒ２＝Ｍｒ１と書き表すことができる。さらに、例えば
２つの光学要素を通過する場合の入射光線の列マトリッ
クスｒ１と出射光線の列マトリックスｒ２の関係は、第
１の光学要素を表す光線行列をＭ１、第２の光線行列を
表す光線行列をＭ２として、行列の積の規則にしたがっ
て光線行列を並べて、ｒ２＝Ｍ２Ｍ１ｒ１のようにな
る。これと同様に、さらに多数の光学要素を通過する場
合の出射光線の列マトリックスは、行列の積の規則にし
たがってそれぞれの光学要素の光線行列と入射光線の列
マトリックスの積の演算を行うことにより求めることが
できる。代表的な光学要素を表す光線行列を次に示す。
屈折率ｎ０、長さＬの自由空間を表す光線行列は、
｛Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ｝＝｛１，Ｌ／ｎ０，０，１｝であ
る。屈折率ｆの肉薄レンズを表す光線行列は、ｆ＞０の
場合を集光レンズとして、｛Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ｝＝｛１，
Ｏ，−１／ｆ，１｝である。曲率半径Ｒの球面反射ミラ
ーを表す光線行列は、Ｒ＞０の場合を凹面反射ミラーと
して、｛Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ｝＝｛１，０，−２／Ｒ，１｝
である。入射側の屈折率ｎ１、出射側の屈折率ｎ２、曲
率半径Ｒの誘電媒質界面を表す光線行列は、Ｒ＞０の場
合を凹面として、｛Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ｝＝｛１，０，（ｎ
２−ｎ１）／ｎ２Ｒ，ｎ１／ｎ２｝である。光共振器の
安定条件は、光共振器の安定なモードにおいては、光線
は光共振器内を一往復したときに元の状態に回帰してい
なければならないという条件から求まり、光共振器の一
往復を表す光線行列の要素をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると、
−１＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１となる。
【０００６】図１３の従来の半導体レーザ励起固体レー
ザ装置の場合の共振器の安定条件式は、反射ミラー４の
曲率半径をR1、部分反射ミラー５の曲率半径をR2とし
て、安定条件式に１を加えて、２で割ることにより、 0<(1-L2/F-(L1+L2-(L1L2/F))/R1)(1-L1/F-(L1+L2-(L1L2/F))/R2)<1 …（２） と表される。従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置に
おいては、L1<<L2、F=L、R1，R2>>L となるように配置
されているので、共振器の安定条件を満たしている。
ザ装置の場合の共振器の安定条件式は、反射ミラー４の
曲率半径をR1、部分反射ミラー５の曲率半径をR2とし
て、安定条件式に１を加えて、２で割ることにより、 0<(1-L2/F-(L1+L2-(L1L2/F))/R1)(1-L1/F-(L1+L2-(L1L2/F))/R2)<1 …（２） と表される。従来の半導体レーザ励起固体レーザ装置に
おいては、L1<<L2、F=L、R1，R2>>L となるように配置
されているので、共振器の安定条件を満たしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の固体レーザ装置
では、上記のように、光共振器を反射ミラー、部分反射
ミラー、固体レーザ媒質、および励起光により発生する
固体レーザ媒質内の熱レンズにより安定型共振器となる
ように構成したため、光共振器内に固体レーザ媒質以外
の熱レンズを生じる波長変換素子や透過光学素子などが
存在する場合、共振器の安定条件が崩れた。このため
に、従来の構成では、安定に、高出力なレーザビームを
効率良く発生させることはできなかった。
では、上記のように、光共振器を反射ミラー、部分反射
ミラー、固体レーザ媒質、および励起光により発生する
固体レーザ媒質内の熱レンズにより安定型共振器となる
ように構成したため、光共振器内に固体レーザ媒質以外
の熱レンズを生じる波長変換素子や透過光学素子などが
存在する場合、共振器の安定条件が崩れた。このため
に、従来の構成では、安定に、高出力なレーザビームを
効率良く発生させることはできなかった。
【０００８】また、従来の固体レーザ装置では、熱レン
ズの発生要因として、励起光のみしか考慮していないた
め、レーザビームなどの励起光以外の要因により、共振
器内部の波長変換素子や透過光学素子などに熱レンズが
発生した場合、共振器の安定条件が崩れた。このため
に、従来の構成では、安定に、高出力なレーザビームを
効率良く発生させることはできなかった。
ズの発生要因として、励起光のみしか考慮していないた
め、レーザビームなどの励起光以外の要因により、共振
器内部の波長変換素子や透過光学素子などに熱レンズが
発生した場合、共振器の安定条件が崩れた。このため
に、従来の構成では、安定に、高出力なレーザビームを
効率良く発生させることはできなかった。
【０００９】さらに、従来の固体レーザ装置では、熱レ
ンズの発生要因として、励起光のみしか考慮していない
ため、レーザビームなどの励起光以外の要因により、共
振器内部の波長変換素子や透過光学素子などに熱レンズ
が発生した場合、共振器の安定条件を満たす光共振器を
設計することはできなかった。
ンズの発生要因として、励起光のみしか考慮していない
ため、レーザビームなどの励起光以外の要因により、共
振器内部の波長変換素子や透過光学素子などに熱レンズ
が発生した場合、共振器の安定条件を満たす光共振器を
設計することはできなかった。
【００１０】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、光共振器内の固体レーザ媒質
以外の波長変換素子や透過光学素子などの熱レンズを含
めて安定型共振器を構成し、安定に、高出力なレーザビ
ームを効率よく発生することができる固体レーザ装置を
得ることを目的とする。
めになされたものであり、光共振器内の固体レーザ媒質
以外の波長変換素子や透過光学素子などの熱レンズを含
めて安定型共振器を構成し、安定に、高出力なレーザビ
ームを効率よく発生することができる固体レーザ装置を
得ることを目的とする。
【００１１】また、励起光以外の要因により発生した固
体レーザ媒質以外の波長変換素子や透過光学素子などの
熱レンズを含めて安定型共振器を構成し、安定に、高出
力なレーザビームを効率よく発生することができる固体
レーザ装置を得ることを目的とする。
体レーザ媒質以外の波長変換素子や透過光学素子などの
熱レンズを含めて安定型共振器を構成し、安定に、高出
力なレーザビームを効率よく発生することができる固体
レーザ装置を得ることを目的とする。
【００１２】また、固体レーザ装置の光共振器内の固体
レーザ媒質以外の波長変換素子や透過光学素子などの熱
レンズを含めて、安定に、高出力なレーザビームを効率
よく発生することができる固体レーザ装置の光共振器の
設計方法を得ることを目的とする。
レーザ媒質以外の波長変換素子や透過光学素子などの熱
レンズを含めて、安定に、高出力なレーザビームを効率
よく発生することができる固体レーザ装置の光共振器の
設計方法を得ることを目的とする。
【００１３】さらに、励起光以外の要因により発生した
固体レーザ媒質以外の波長変換素子や透過光学素子など
の熱レンズを含めて、安定に、高出力なレーザビームを
効率よく発生することができる固体レーザ装置の光共振
器の設計方法を得ることを目的とする。
固体レーザ媒質以外の波長変換素子や透過光学素子など
の熱レンズを含めて、安定に、高出力なレーザビームを
効率よく発生することができる固体レーザ装置の光共振
器の設計方法を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成に係
る固体レーザ装置は、レーザビームの光軸に沿って延
び、内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レ
ーザ媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体
レーザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レ
ーザビームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの
一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１
つの波長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレ
ーザビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により
波長変換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つ
の反射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーか
らなる光共振器を備え、上記光共振器は、上記固体レー
ザ媒質、上記固体レーザ媒質に発生した熱レンズ、上記
波長変換素子、上記波長変換素子に発生した熱レンズ、
上記反射ミラー及び上記ハーモニックミラーの組み合わ
せに対して安定条件を満足させるようにしたものであ
る。
る固体レーザ装置は、レーザビームの光軸に沿って延
び、内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レ
ーザ媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体
レーザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レ
ーザビームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの
一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１
つの波長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレ
ーザビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により
波長変換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つ
の反射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーか
らなる光共振器を備え、上記光共振器は、上記固体レー
ザ媒質、上記固体レーザ媒質に発生した熱レンズ、上記
波長変換素子、上記波長変換素子に発生した熱レンズ、
上記反射ミラー及び上記ハーモニックミラーの組み合わ
せに対して安定条件を満足させるようにしたものであ
る。
【００１５】本発明の第２の構成に係る固体レーザ装置
は、第１の構成に加えて、上記レーザビームの一部を吸
収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透過
光学素子を備え、上記光共振器は、上記固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質に発生した熱レンズ、上記波長
変換素子、上記波長変換素子に発生した熱レンズ、上記
透過光学素子、上記透過光学素子に発生した熱レンズ、
上記反射ミラー及び上記ハーモニックミラーの組み合わ
せに対して安定条件を満足させるようにしたものであ
る。
は、第１の構成に加えて、上記レーザビームの一部を吸
収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透過
光学素子を備え、上記光共振器は、上記固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質に発生した熱レンズ、上記波長
変換素子、上記波長変換素子に発生した熱レンズ、上記
透過光学素子、上記透過光学素子に発生した熱レンズ、
上記反射ミラー及び上記ハーモニックミラーの組み合わ
せに対して安定条件を満足させるようにしたものであ
る。
【００１６】本発明の第３の構成に係る固体レーザ装置
は、レーザビームの光軸に沿って延び、内部に活性固体
媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒質、上記固体
レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ媒質内に熱レ
ンズを発生させる励起光源、上記レーザビームの一部を
吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透
過光学素子、及び上記固体レーザ媒質からレーザビーム
を取り出す少なくとも１つの反射ミラーと少なくとも１
つの部分反射ミラーからなる光共振器を備え、上記光共
振器は、上記固体レーザ媒質、上記固体レーザ媒質に発
生した熱レンズ、上記透過光学素子、上記透過光学素子
に発生した熱レンズ、上記反射ミラー及び上記部分反射
ミラーの組み合わせに対して安定条件を満足させるよう
にしたものである。
は、レーザビームの光軸に沿って延び、内部に活性固体
媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒質、上記固体
レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ媒質内に熱レ
ンズを発生させる励起光源、上記レーザビームの一部を
吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透
過光学素子、及び上記固体レーザ媒質からレーザビーム
を取り出す少なくとも１つの反射ミラーと少なくとも１
つの部分反射ミラーからなる光共振器を備え、上記光共
振器は、上記固体レーザ媒質、上記固体レーザ媒質に発
生した熱レンズ、上記透過光学素子、上記透過光学素子
に発生した熱レンズ、上記反射ミラー及び上記部分反射
ミラーの組み合わせに対して安定条件を満足させるよう
にしたものである。
【００１７】本発明の第４の構成に係る固体レーザ装置
は、レーザビームの光軸に沿って延び、内部に活性固体
媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒質、上記固体
レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ媒質内に熱レ
ンズを発生させる励起光源、上記レーザビームの波長を
変換し、かつ、上記レーザビームの一部を吸収し、内部
に熱レンズを発生する少なくとも１つの波長変換素子、
上記波長変換素子の屈折率温度変化率と逆符号の屈折率
温度変化率を持ち、上記レーザビームの一部を吸収し、
内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光学素
子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザビームを共
振させ、かつ、上記波長変換素子により波長変換された
レーザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラーと
少なくとも一つのハーモニックミラーからなる光共振器
を備えたものである。
は、レーザビームの光軸に沿って延び、内部に活性固体
媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒質、上記固体
レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ媒質内に熱レ
ンズを発生させる励起光源、上記レーザビームの波長を
変換し、かつ、上記レーザビームの一部を吸収し、内部
に熱レンズを発生する少なくとも１つの波長変換素子、
上記波長変換素子の屈折率温度変化率と逆符号の屈折率
温度変化率を持ち、上記レーザビームの一部を吸収し、
内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光学素
子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザビームを共
振させ、かつ、上記波長変換素子により波長変換された
レーザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラーと
少なくとも一つのハーモニックミラーからなる光共振器
を備えたものである。
【００１８】本発明の第５の構成に係る固体レーザ装置
は、レーザビームの光軸に沿って延び、内部に活性固体
媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒質、上記固体
レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ媒質内に熱レ
ンズを発生させる励起光源、上記レーザビームの波長を
変換し、かつ、上記レーザビームの一部を吸収し、内部
に熱レンズを発生する少なくとも１つの波長変換素子、
上記波長変換素子に発生した熱レンズの焦点距離と逆符
号の焦点距離を持つ少なくとも１つのレンズ、及び上記
固体レーザ媒質から出たレーザビームを共振させ、か
つ、上記波長変換素子により波長変換されたレーザビー
ムを取り出す少なくとも１つの反射ミラーと少なくとも
一つのハーモニックミラーからなる光共振器を備えたも
のである。
は、レーザビームの光軸に沿って延び、内部に活性固体
媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒質、上記固体
レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ媒質内に熱レ
ンズを発生させる励起光源、上記レーザビームの波長を
変換し、かつ、上記レーザビームの一部を吸収し、内部
に熱レンズを発生する少なくとも１つの波長変換素子、
上記波長変換素子に発生した熱レンズの焦点距離と逆符
号の焦点距離を持つ少なくとも１つのレンズ、及び上記
固体レーザ媒質から出たレーザビームを共振させ、か
つ、上記波長変換素子により波長変換されたレーザビー
ムを取り出す少なくとも１つの反射ミラーと少なくとも
一つのハーモニックミラーからなる光共振器を備えたも
のである。
【００１９】本発明の第６の構成に係る固体レーザ装置
は、励起光源が半導体レーザからなるものである。
は、励起光源が半導体レーザからなるものである。
【００２０】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第１の設計方法は、レーザビームの光軸に沿って延び、
内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ
媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レー
ザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザ
ビームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部
を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの
波長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザ
ビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波長
変換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの反
射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーからな
る光共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器
の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−
１＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たすように、上記固
体レーザ媒質、上記波長変換素子、上記反射ミラー、及
び上記ハーモニックミラーの間隔を決定するものであ
る。
第１の設計方法は、レーザビームの光軸に沿って延び、
内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ
媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レー
ザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザ
ビームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部
を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの
波長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザ
ビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波長
変換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの反
射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーからな
る光共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器
の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−
１＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たすように、上記固
体レーザ媒質、上記波長変換素子、上記反射ミラー、及
び上記ハーモニックミラーの間隔を決定するものであ
る。
【００２１】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第２の設計方法は、第１の設計方法に係る固体レーザ装
置に加えて、上記レーザビームの一部を吸収し、内部に
熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光学素子を備
えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往復
を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜（Ａ＋Ｄ）
／２＜１の関係を満たすように、上記固体レーザ媒質、
上記波長変換素子、上記透過光学素子、上記反射ミラ
ー、及び上記ハーモニックミラーの間隔を決定するもの
である。
第２の設計方法は、第１の設計方法に係る固体レーザ装
置に加えて、上記レーザビームの一部を吸収し、内部に
熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光学素子を備
えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往復
を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜（Ａ＋Ｄ）
／２＜１の関係を満たすように、上記固体レーザ媒質、
上記波長変換素子、上記透過光学素子、上記反射ミラ
ー、及び上記ハーモニックミラーの間隔を決定するもの
である。
【００２２】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第３の設計方法は、レーザビームの光軸に沿って延び、
内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ
媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レー
ザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザ
ビームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少な
くとも１つの透過光学素子、及び上記固体レーザ媒質か
らレーザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラー
と少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光共振器を
備えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往
復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜（Ａ＋
Ｄ）／２＜１の関係を満たすように、上記固体レーザ媒
質、上記透過光学素子素子、上記反射ミラー、及び上記
部分反射ミラーの間隔を決定するものである。
第３の設計方法は、レーザビームの光軸に沿って延び、
内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ
媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レー
ザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザ
ビームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少な
くとも１つの透過光学素子、及び上記固体レーザ媒質か
らレーザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラー
と少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光共振器を
備えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往
復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜（Ａ＋
Ｄ）／２＜１の関係を満たすように、上記固体レーザ媒
質、上記透過光学素子素子、上記反射ミラー、及び上記
部分反射ミラーの間隔を決定するものである。
【００２３】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第４の設計方法は、レーザビームの光軸に沿って延び、
内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ
媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レー
ザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザ
ビームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部
を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの
波長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザ
ビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波長
変換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの反
射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーからな
る光共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器
の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−
０．９９＜（Ａ＋Ｄ）／２＜０．９９の関係を満たすよ
うに、上記固体レーザ媒質、上記波長変換素子、反射ミ
ラー、及びハーモニックミラーの間隔を決定するもので
ある。
第４の設計方法は、レーザビームの光軸に沿って延び、
内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ
媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レー
ザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザ
ビームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部
を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの
波長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザ
ビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波長
変換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの反
射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーからな
る光共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器
の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−
０．９９＜（Ａ＋Ｄ）／２＜０．９９の関係を満たすよ
うに、上記固体レーザ媒質、上記波長変換素子、反射ミ
ラー、及びハーモニックミラーの間隔を決定するもので
ある。
【００２４】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第５の設計方法は、第４の設計方法に係る固体レーザ装
置に加えて、上記レーザビームの一部を吸収し、内部に
熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光学素子を備
えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往復
を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−０．９９＜（Ａ
＋Ｄ）／２＜０．９９の関係を満たすように、上記固体
レーザ媒質、上記波長変換素子、上記透過光学素子、上
記反射ミラー、及び上記ハーモニックミラーの間隔を決
定するものである。
第５の設計方法は、第４の設計方法に係る固体レーザ装
置に加えて、上記レーザビームの一部を吸収し、内部に
熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光学素子を備
えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往復
を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−０．９９＜（Ａ
＋Ｄ）／２＜０．９９の関係を満たすように、上記固体
レーザ媒質、上記波長変換素子、上記透過光学素子、上
記反射ミラー、及び上記ハーモニックミラーの間隔を決
定するものである。
【００２５】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第６の設計方法は、レーザビームの光軸に沿って延び、
内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ
媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レー
ザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザ
ビームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少な
くとも１つの透過光学素子、及び上記固体レーザ媒質か
らレーザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラー
と少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光共振器を
備えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往
復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−０．９９＜
（Ａ＋Ｄ）／２＜０．９９の関係を満たすように、上記
固体レーザ媒質、上記透過光学素子素子、上記反射ミラ
ー、及び上記部分反射ミラーの間隔を決定するものであ
る。
第６の設計方法は、レーザビームの光軸に沿って延び、
内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ
媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レー
ザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザ
ビームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少な
くとも１つの透過光学素子、及び上記固体レーザ媒質か
らレーザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラー
と少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光共振器を
備えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往
復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−０．９９＜
（Ａ＋Ｄ）／２＜０．９９の関係を満たすように、上記
固体レーザ媒質、上記透過光学素子素子、上記反射ミラ
ー、及び上記部分反射ミラーの間隔を決定するものであ
る。
【００２６】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第７の設計方法は、レーザビームの光軸に沿って延び、
内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ
媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レー
ザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザ
ビームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部
を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの
波長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザ
ビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波長
変換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの反
射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーからな
る光共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器
の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−
１＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たす励起光源の出力
値における光線行列の要素に対して、励起光源の他の出
力値における光共振器の共振器一往復を表す光線行列要
素Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が（Ａ１＋Ｄ１）／２＝（Ａ
＋Ｄ）／２あるいは （Ａ１＋Ｄ１）／２＝−（Ａ＋
Ｄ）／２の関係を満たすように、励起光源の他の出力値
における上記固体レーザ媒質、上記波長変換素子、上記
反射ミラー、及び上記ハーモニックミラーの間隔を決定
するものである。
第７の設計方法は、レーザビームの光軸に沿って延び、
内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ
媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レー
ザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザ
ビームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部
を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの
波長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザ
ビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波長
変換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの反
射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーからな
る光共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器
の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−
１＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たす励起光源の出力
値における光線行列の要素に対して、励起光源の他の出
力値における光共振器の共振器一往復を表す光線行列要
素Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が（Ａ１＋Ｄ１）／２＝（Ａ
＋Ｄ）／２あるいは （Ａ１＋Ｄ１）／２＝−（Ａ＋
Ｄ）／２の関係を満たすように、励起光源の他の出力値
における上記固体レーザ媒質、上記波長変換素子、上記
反射ミラー、及び上記ハーモニックミラーの間隔を決定
するものである。
【００２７】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第８の設計方法は、第７の設計方法に係る固体レーザ装
置に加えて、上記レーザビームの一部を吸収し、内部に
熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光学素子を備
えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往復
を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜（Ａ＋Ｄ）
／２＜１の関係を満たす励起光源の出力における光線行
列の要素に対して、励起光源の他の出力値における光共
振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ１、Ｂ１、Ｃ
１、Ｄ１が （Ａ１＋Ｄ１）／２＝（Ａ＋Ｄ）／２ある
いは（Ａ１＋Ｄ１）／２＝−（Ａ＋Ｄ）／２の関係を満
たすように、他の励起光源の出力における上記固体レー
ザ媒質、上記波長変換素子、上記透過光学素子、上記反
射ミラー、及び上記ハーモニックミラーの間隔を決定す
るものである。
第８の設計方法は、第７の設計方法に係る固体レーザ装
置に加えて、上記レーザビームの一部を吸収し、内部に
熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光学素子を備
えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往復
を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜（Ａ＋Ｄ）
／２＜１の関係を満たす励起光源の出力における光線行
列の要素に対して、励起光源の他の出力値における光共
振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ１、Ｂ１、Ｃ
１、Ｄ１が （Ａ１＋Ｄ１）／２＝（Ａ＋Ｄ）／２ある
いは（Ａ１＋Ｄ１）／２＝−（Ａ＋Ｄ）／２の関係を満
たすように、他の励起光源の出力における上記固体レー
ザ媒質、上記波長変換素子、上記透過光学素子、上記反
射ミラー、及び上記ハーモニックミラーの間隔を決定す
るものである。
【００２８】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第９の設計方法は、レーザビームの光軸に沿って延び、
内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ
媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レー
ザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザ
ビームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少な
くとも１つの透過光学素子、及び上記固体レーザ媒質か
らレーザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラー
と少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光共振器を
備えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往
復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜（Ａ＋
Ｄ）／２＜１の関係を満たす励起光源の出力における光
線行列の要素に対して、励起光源の他の出力値における
光共振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ１、Ｂ
１、Ｃ１、Ｄ１が（Ａ１＋Ｄ１）／２＝（Ａ＋Ｄ）／２
あるいは（Ａ１＋Ｄ１）／２＝−（Ａ＋Ｄ）／２の関係
を満たすように、他の励起光源の出力における上記固体
レーザ媒質、上記透過光学素子、上記反射ミラー、及び
上記部分反射ミラーの間隔を決定するものである。
第９の設計方法は、レーザビームの光軸に沿って延び、
内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ
媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レー
ザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザ
ビームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少な
くとも１つの透過光学素子、及び上記固体レーザ媒質か
らレーザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラー
と少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光共振器を
備えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往
復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜（Ａ＋
Ｄ）／２＜１の関係を満たす励起光源の出力における光
線行列の要素に対して、励起光源の他の出力値における
光共振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ１、Ｂ
１、Ｃ１、Ｄ１が（Ａ１＋Ｄ１）／２＝（Ａ＋Ｄ）／２
あるいは（Ａ１＋Ｄ１）／２＝−（Ａ＋Ｄ）／２の関係
を満たすように、他の励起光源の出力における上記固体
レーザ媒質、上記透過光学素子、上記反射ミラー、及び
上記部分反射ミラーの間隔を決定するものである。
【００２９】
実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１である固体
レーザ装置を示す縦断面構成図である。図において、３
ａは活性固体レーザ媒質を含む固体レーザ媒質であり、
例えばＮｄ濃度０．６〜１．１原子％のＮｄ：ＹＡＧ
（Ｎｄ：Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎ
ｅｔ）からなり、断面が円形のロッド状の形をしてい
る。１１は励起光源である半導体レーザアレイ、２は半
導体レーザアレイ１１から発せられた励起光である。１
２はフローチューブで、このフローチューブ１２と固体
レーザ媒質３ａの間には冷却媒体が流される。１３は固
体レーザ媒質３ａを囲むように配置された集光器であ
り、例えば内面が拡散反射面からなる拡散反射集光器、
金の内面を鏡面研摩したもの、あるいは、ガラスの内面
に励起光２に対する全反射コーティングを施したものな
どからなっており、開口部１４が開けられている。１５
は、励起光２を導波する光導波光学素子であり、例えば
厚み０．５ｍｍ程度の板状の、例えばサファイア、ドー
プされていないＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎ
ｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）、または励起光２に対して高屈折
率のＳＦ１０などのガラスからなり、端面に励起光に対
する無反射コーティングが施されており、開口部１４内
に配設される。半導体レーザアレイ１１は、励起光２が
光導波光学素子１５端面からほとんど損失なく導入され
るよう、光導波光学素子１５端面に近接するように配置
されている。１６は、固体レーザ媒質３ａ、フローチュ
ーブ１２、及び集光器１３を支持する機構、及び冷却媒
体を装置外部からフローチューブ１２内へ導入する機構
を備えた側板である。１７は例えばKTiOPO4、LiBO3など
からなる波長変換素子、１８は波長変換素子１７を冷却
するための冷却装置である。６ａは基本波レーザビー
ム、６ｂは波長変換素子１７によって波長変換された高
調波レーザビームである。７ａは基本波レーザビーム６
ａを共振させ、かつ、高調波レーザビーム６ｂを取り出
すための光共振器である。４ａ、１９は光共振器７ａの
端に配置される光学素子であり、４ａは反射ミラー、１
９は基本波レーザビームを反射し、高調波レーザビーム
を透過するハーモニックミラーである。２０は側板１
６、冷却装置１８、反射ミラー４ａ、ハーモニックミラ
ー１９を配置するための基台である。Ｌａは共振器長、
Ｌ１ａは反射ミラー４ａと固体レーザ媒質３ａの距離、
Ｌ３は固体レーザ媒質３ａと波長変換素子１７の距離、
Ｌ４は波長変換素子１７とハーモニックミラー１９の距
離であり、Ｆ１は固体レーザ媒質内に発生した熱レンズ
焦点距離、Ｆ２は波長変換素子内に発生した熱レンズ焦
点距離である。なお、図において、半導体レーザアレイ
１１に電流を流すための電源、冷却媒体、及び冷却媒体
を循環させるための冷却媒体循環装置、チューブなどは
省略されている。
レーザ装置を示す縦断面構成図である。図において、３
ａは活性固体レーザ媒質を含む固体レーザ媒質であり、
例えばＮｄ濃度０．６〜１．１原子％のＮｄ：ＹＡＧ
（Ｎｄ：Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎ
ｅｔ）からなり、断面が円形のロッド状の形をしてい
る。１１は励起光源である半導体レーザアレイ、２は半
導体レーザアレイ１１から発せられた励起光である。１
２はフローチューブで、このフローチューブ１２と固体
レーザ媒質３ａの間には冷却媒体が流される。１３は固
体レーザ媒質３ａを囲むように配置された集光器であ
り、例えば内面が拡散反射面からなる拡散反射集光器、
金の内面を鏡面研摩したもの、あるいは、ガラスの内面
に励起光２に対する全反射コーティングを施したものな
どからなっており、開口部１４が開けられている。１５
は、励起光２を導波する光導波光学素子であり、例えば
厚み０．５ｍｍ程度の板状の、例えばサファイア、ドー
プされていないＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎ
ｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）、または励起光２に対して高屈折
率のＳＦ１０などのガラスからなり、端面に励起光に対
する無反射コーティングが施されており、開口部１４内
に配設される。半導体レーザアレイ１１は、励起光２が
光導波光学素子１５端面からほとんど損失なく導入され
るよう、光導波光学素子１５端面に近接するように配置
されている。１６は、固体レーザ媒質３ａ、フローチュ
ーブ１２、及び集光器１３を支持する機構、及び冷却媒
体を装置外部からフローチューブ１２内へ導入する機構
を備えた側板である。１７は例えばKTiOPO4、LiBO3など
からなる波長変換素子、１８は波長変換素子１７を冷却
するための冷却装置である。６ａは基本波レーザビー
ム、６ｂは波長変換素子１７によって波長変換された高
調波レーザビームである。７ａは基本波レーザビーム６
ａを共振させ、かつ、高調波レーザビーム６ｂを取り出
すための光共振器である。４ａ、１９は光共振器７ａの
端に配置される光学素子であり、４ａは反射ミラー、１
９は基本波レーザビームを反射し、高調波レーザビーム
を透過するハーモニックミラーである。２０は側板１
６、冷却装置１８、反射ミラー４ａ、ハーモニックミラ
ー１９を配置するための基台である。Ｌａは共振器長、
Ｌ１ａは反射ミラー４ａと固体レーザ媒質３ａの距離、
Ｌ３は固体レーザ媒質３ａと波長変換素子１７の距離、
Ｌ４は波長変換素子１７とハーモニックミラー１９の距
離であり、Ｆ１は固体レーザ媒質内に発生した熱レンズ
焦点距離、Ｆ２は波長変換素子内に発生した熱レンズ焦
点距離である。なお、図において、半導体レーザアレイ
１１に電流を流すための電源、冷却媒体、及び冷却媒体
を循環させるための冷却媒体循環装置、チューブなどは
省略されている。
【００３０】光共振器７ａは、反射ミラー４ａ、固体レ
ーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、波長
変換素子１７、波長変換素子内に発生した熱レンズＦ
２、及びハーモニックミラー１９により安定型共振器と
して構成している。すなわち、共振器内を１往復する光
に対する光線行列の要素をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとするとき、
共振器の安定条件式、 -1＜(A+D)/2＜1 …（３） を満たしており、反射ミラー４ａの曲率半径をR1a 、ハ
ーモニックミラー１９の曲率半径をR2a 、 L0=L1a+L3+L4-L1a(L3+L4)/F1-L4(L1a+L3)/F2+L1a L3 L4/(F1 F2) …（４） として、共振器の安定条件である、 0<(1-(L3+L4)/F1-L4/F2+L3 L4/(F1 F2)-L0/R1a) (1-(L1a+L3)/F2-L1a/F1+L1a L3/(F1 F2)-L0/R2a)<1 …（５） の関係を満たすように構成している。
ーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、波長
変換素子１７、波長変換素子内に発生した熱レンズＦ
２、及びハーモニックミラー１９により安定型共振器と
して構成している。すなわち、共振器内を１往復する光
に対する光線行列の要素をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとするとき、
共振器の安定条件式、 -1＜(A+D)/2＜1 …（３） を満たしており、反射ミラー４ａの曲率半径をR1a 、ハ
ーモニックミラー１９の曲率半径をR2a 、 L0=L1a+L3+L4-L1a(L3+L4)/F1-L4(L1a+L3)/F2+L1a L3 L4/(F1 F2) …（４） として、共振器の安定条件である、 0<(1-(L3+L4)/F1-L4/F2+L3 L4/(F1 F2)-L0/R1a) (1-(L1a+L3)/F2-L1a/F1+L1a L3/(F1 F2)-L0/R2a)<1 …（５） の関係を満たすように構成している。
【００３１】上記のように構成された固体レーザ装置に
おいては、半導体レーザアレイ１１から発せられる励起
光２はほとんど損失なく光導波光学素子１５内に導かれ
る。光導波光学素子１５は例えばサファイア、ドープさ
れていないＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ
Ｇａｒｎｅｔ）、または励起光２に対して高屈折率の
ＳＦ１０などのガラスから作られており、屈折率が１．
７から１．８程度と大きいため、光導波光学素子１５内
に斜入射された励起光２は、光導波光学素子１５の上下
面で全反射させられ、ほとんど損失なく集光器１３内に
導かれる。固体レーザ媒質３ａは、集光器１３内に導入
された励起光２により側面から励起され、基本波レーザ
ビーム６ａを増幅するレーザ増幅媒質となる。固体レー
ザ媒質３ａによって吸収されなかった励起光２は、固体
レーザ媒質３ａを通過後、集光器１３の内面で反射し、
再び固体レーザ媒質３ａを励起する。
おいては、半導体レーザアレイ１１から発せられる励起
光２はほとんど損失なく光導波光学素子１５内に導かれ
る。光導波光学素子１５は例えばサファイア、ドープさ
れていないＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ
Ｇａｒｎｅｔ）、または励起光２に対して高屈折率の
ＳＦ１０などのガラスから作られており、屈折率が１．
７から１．８程度と大きいため、光導波光学素子１５内
に斜入射された励起光２は、光導波光学素子１５の上下
面で全反射させられ、ほとんど損失なく集光器１３内に
導かれる。固体レーザ媒質３ａは、集光器１３内に導入
された励起光２により側面から励起され、基本波レーザ
ビーム６ａを増幅するレーザ増幅媒質となる。固体レー
ザ媒質３ａによって吸収されなかった励起光２は、固体
レーザ媒質３ａを通過後、集光器１３の内面で反射し、
再び固体レーザ媒質３ａを励起する。
【００３２】固体レーザ媒質３ａに吸収された励起光２
の内基本波レーザビーム６ａとならなかった成分は熱と
なり、この熱により加熱された固体レーザ媒質３ａは、
周囲に配置されたフローチューブ１２内を流れる冷却媒
体により冷却される。その結果、固体レーザ媒質３ａ内
では、中心付近の温度が高く、側面付近の温度が低い放
物形状の温度分布が生じる。固体レーザ媒質３ａの屈折
率変化はほぼ温度に比例するため、固体レーザ媒質３ａ
内に発生した温度分布により、固体レーザ媒質３ａ内に
屈折率分布が生じ、熱レンズＦ１が発生する。
の内基本波レーザビーム６ａとならなかった成分は熱と
なり、この熱により加熱された固体レーザ媒質３ａは、
周囲に配置されたフローチューブ１２内を流れる冷却媒
体により冷却される。その結果、固体レーザ媒質３ａ内
では、中心付近の温度が高く、側面付近の温度が低い放
物形状の温度分布が生じる。固体レーザ媒質３ａの屈折
率変化はほぼ温度に比例するため、固体レーザ媒質３ａ
内に発生した温度分布により、固体レーザ媒質３ａ内に
屈折率分布が生じ、熱レンズＦ１が発生する。
【００３３】励起された固体レーザ媒質３ａより発生さ
れた自然放出光は、光共振器中を往復する間に増幅さ
れ、指向性の良い基本波レーザビーム６ａとなる。基本
波レーザビーム６ａの一部は、波長変換素子１７により
波長変換され、高調波レーザビーム６ｂとなる。波長変
換された高調波レーザビーム６ｂはハーモニックミラー
１９を透過し、外部に取り出すことができる。
れた自然放出光は、光共振器中を往復する間に増幅さ
れ、指向性の良い基本波レーザビーム６ａとなる。基本
波レーザビーム６ａの一部は、波長変換素子１７により
波長変換され、高調波レーザビーム６ｂとなる。波長変
換された高調波レーザビーム６ｂはハーモニックミラー
１９を透過し、外部に取り出すことができる。
【００３４】また、基本波レーザビーム６ａ及び高調波
レーザビーム６ｂの一部は波長変換素子１７により吸収
され、熱となる。この熱により加熱された波長変換素子
１７は、周囲に配置された冷却装置により冷却される。
その結果、波長変換素子１７内では、中心付近の温度が
高く、側面付近の温度が低い形状の温度分布が生じる。
波長変換素子１７の屈折率はほぼ温度に比例するため、
波長変換素子１７内に発生した温度分布により、波長変
換素子１７内に屈折率分布が生じ、熱レンズＦ２が発生
する。
レーザビーム６ｂの一部は波長変換素子１７により吸収
され、熱となる。この熱により加熱された波長変換素子
１７は、周囲に配置された冷却装置により冷却される。
その結果、波長変換素子１７内では、中心付近の温度が
高く、側面付近の温度が低い形状の温度分布が生じる。
波長変換素子１７の屈折率はほぼ温度に比例するため、
波長変換素子１７内に発生した温度分布により、波長変
換素子１７内に屈折率分布が生じ、熱レンズＦ２が発生
する。
【００３５】ここで、励起光源の出力に対する固体レー
ザ媒質端ガウスビーム径の関係を表す図２を用いて、光
共振器の設計方法について詳細に説明する。図におい
て、破線は反射ミラー４ａと固体レーザ媒質３ａの距離
がＬ１ａ、固体レーザ媒質３ａと波長変換素子１７の距
離がＬ３、波長変換素子とハーモニックミラーの距離が
Ｌ４の場合（光共振器Ａとする）について示しており、
実線は反射ミラー４ａと固体レーザ媒質３ａの距離がＬ
１ａ＋ｄＬ１ａ、固体レーザ媒質３ａと波長変換素子１
７の距離がＬ３＋ｄＬ３、波長変換素子とハーモニック
ミラーの距離がＬ４＋ｄＬ４の場合（光共振器Ｂとす
る）について示している。図の動作点１の励起光源の出
力における固体レーザ媒質内に発生した熱レンズ焦点距
離をＦ１、波長変換素子内に発生した熱レンズ焦点距離
をＦ２とし、動作点２の励起光源の出力における固体レ
ーザ媒質内に発生した熱レンズ焦点距離をＦ１＋ｄＦ
１、波長変換素子内に発生した熱レンズ焦点距離をＦ２
＋ｄＦ２とする。光共振器Ａの場合、動作点１では、固
体レーザ媒質端ガウスビーム径が有限値として存在し、
共振器の安定条件を満たすが、動作点２では、固体レー
ザ媒質端ガウスビーム径が有限値として存在せず、共振
器の安定条件を満たさない。動作点２で、固体レーザ媒
質端ガウスビーム径が有限値として存在し、共振器の安
定条件を満たす光共振器Ｂは、光共振器Ａの共振器安定
条件を満たす動作点１の励起光源の出力における共振器
一往復を表す光線行列要素Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１と光
共振器Ｂの動作点２の励起光源の出力における共振器一
往復を表す光線行列要素Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２から、 （Ａ２＋Ｄ２）／２＝（Ａ１＋Ｄ１）／２ …（６） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ３、ｄＬ４を設
定することにより、設計することができる。すなわち、 ((dF1 dF2 dL1a F1 F2 L1a+dF1 dF2 dL3 F1 F2 L3-dF2 dL1a dL3 F2 L1a L3+d F1 dF2 dL4 F1 F2 L4-dF1 dL1a dL4 F1 L1a L4-dF2 dL1a dL4 F2 L1a L4-dF1 dL 3 dL4 F1 L3 L4+dL1a dL3 dL4 L1a L3 L4-dF1 dF2 F1 F2 R1a+dF2 dL3 F2 L3 R1 a+dF1 dL4 F1 L4 R1a+dF2 dL4 F2 L4 R1a-dL3 dL4 L3 L4 R1a) (dF1 dF2 dL1a F 1 F2 L1a+dF1 dF2 dL3 F1 F2 L3-dF2 dL1a dL3 F2 L1a L3+dF1 dF2 dL4 F1 F2 L 4-dF1 dL1a dL4 F1 L1a L4-dF2 dL1a dL4 F2 L1a L4-dF1 dL3 dL4 F1 L3 L4+dL1 a dL3 dL4 L1a L3 L4-dF1 dF2 F1 F2 R2a+dF1 dL1a F1 L1a R2a+dF2 dL1a F2 L1 a R2a+dF1 dL3 F1 L3 R2a-dL1a dL3 L1a L3 R2a))/(dF1^2 dF2^2 F1^2 F2^2 R1a R2a) = ((F1 F2 L1a+F1 F2 L3-F2 L1a L3+F1 F2 L4-F1 L1a L4-F2 L1a L4-F1 L3 L4 +L1a L3 L4-F1 F2 R1a+F2 L3 R1a+F1 L4 R1a+F2 L4 R1a-L3 L4 R1a) (F1 F2 L1a +F1 F2 L3-F2 L1a L3+F1 F2 L4-F1 L1a L4-F2 L1a L4-F1 L3 L4+L1a L3 L4-F1 F 2 R2a+F1 L1a R2a+F2 L1a R2a+F1 L3 R2a-L1a L3 R2a))/(F1^2 F2^2 R1a R2a) …（７） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ３、ｄＬ４を設
定することにより、光共振器Ｂを設計することができ
る。また、 （Ａ２＋Ｄ２）／２＝−（Ａ１＋Ｄ１）／２ …（８） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ３、ｄＬ４を設
定することによっても、光共振器Ｂを設計することがで
きる。すなわち、 ((dF1 dF2 dL1a F1 F2 L1a+dF1 dF2 dL3 F1 F2 L3-dF2 dL1a dL3 F2 L1a L3+d F1 dF2 dL4 F1 F2 L4-dF1 dL1a dL4 F1 L1a L4-dF2 dL1a dL4 F2 L1a L4-dF1 dL 3 dL4 F1 L3 L4+dL1a dL3 dL4 L1a L3 L4-dF1 dF2 F1 F2 R1a+dF2 dL3 F2 L3 R1 a+dF1 dL4 F1 L4 R1a+dF2 dL4 F2 L4 R1a-dL3 dL4 L3 L4 R1a) (dF1 dF2 dL1a F 1 F2 L1a+dF1 dF2 dL3 F1 F2 L3-dF2 dL1a dL3 F2 L1a L3+dF1 dF2 dL4 F1 F2 L 4-dF1 dL1a dL4 F1 L1a L4-dF2 dL1a dL4 F2 L1a L4-dF1 dL3 dL4 F1 L3 L4+dL1 a dL3 dL4 L1a L3 L4-dF1 dF2 F1 F2 R2a+dF1 dL1a F1 L1a R2a+dF2 dL1a F2 L1 a R2a+dF1 dL3 F1 L3 R2a-dL1a dL3 L1a L3 R2a))/(dF1^2 dF2^2 F1^2 F2^2 R1a R2a) = ((-(F1 F2 L1a)-F1 F2 L3+F2 L1a L3-F1 F2 L4+F1 L1a L4+F2 L1a L4+F1 L3 L4-L1a L3 L4) (F1 F2 L1a+F1 F2 L3-F2 L1a L3+F1 F2 L4-F1 L1a L4-F2 L1a L 4-F1 L3 L4+L1a L3 L4-F1 F2 R1a+F2 L3 R1a+F1 L4 R1a+F2 L4 R1a-L3 L4 R1a-F 1 F2 R2a+F1 L1a R2a+F2 L1a R2a+F1 L3 R2a-L1a L3 R2a-F1 R1a R2a-F2 R1a R2 a+L3 R1a R2a))/(F1^2 F2^2 R1a R2a) …（９） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ３、ｄＬ４を設
定することによっても、光共振器Ｂを設計することがで
きる。ここで、ｄＬ１ａ、ｄＬ３、ｄＬ４のうちいくつ
かの値を固定し、残りのものの値を求めてもよい。これ
により、調整するパラメータを選択することができる。
ザ媒質端ガウスビーム径の関係を表す図２を用いて、光
共振器の設計方法について詳細に説明する。図におい
て、破線は反射ミラー４ａと固体レーザ媒質３ａの距離
がＬ１ａ、固体レーザ媒質３ａと波長変換素子１７の距
離がＬ３、波長変換素子とハーモニックミラーの距離が
Ｌ４の場合（光共振器Ａとする）について示しており、
実線は反射ミラー４ａと固体レーザ媒質３ａの距離がＬ
１ａ＋ｄＬ１ａ、固体レーザ媒質３ａと波長変換素子１
７の距離がＬ３＋ｄＬ３、波長変換素子とハーモニック
ミラーの距離がＬ４＋ｄＬ４の場合（光共振器Ｂとす
る）について示している。図の動作点１の励起光源の出
力における固体レーザ媒質内に発生した熱レンズ焦点距
離をＦ１、波長変換素子内に発生した熱レンズ焦点距離
をＦ２とし、動作点２の励起光源の出力における固体レ
ーザ媒質内に発生した熱レンズ焦点距離をＦ１＋ｄＦ
１、波長変換素子内に発生した熱レンズ焦点距離をＦ２
＋ｄＦ２とする。光共振器Ａの場合、動作点１では、固
体レーザ媒質端ガウスビーム径が有限値として存在し、
共振器の安定条件を満たすが、動作点２では、固体レー
ザ媒質端ガウスビーム径が有限値として存在せず、共振
器の安定条件を満たさない。動作点２で、固体レーザ媒
質端ガウスビーム径が有限値として存在し、共振器の安
定条件を満たす光共振器Ｂは、光共振器Ａの共振器安定
条件を満たす動作点１の励起光源の出力における共振器
一往復を表す光線行列要素Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１と光
共振器Ｂの動作点２の励起光源の出力における共振器一
往復を表す光線行列要素Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２から、 （Ａ２＋Ｄ２）／２＝（Ａ１＋Ｄ１）／２ …（６） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ３、ｄＬ４を設
定することにより、設計することができる。すなわち、 ((dF1 dF2 dL1a F1 F2 L1a+dF1 dF2 dL3 F1 F2 L3-dF2 dL1a dL3 F2 L1a L3+d F1 dF2 dL4 F1 F2 L4-dF1 dL1a dL4 F1 L1a L4-dF2 dL1a dL4 F2 L1a L4-dF1 dL 3 dL4 F1 L3 L4+dL1a dL3 dL4 L1a L3 L4-dF1 dF2 F1 F2 R1a+dF2 dL3 F2 L3 R1 a+dF1 dL4 F1 L4 R1a+dF2 dL4 F2 L4 R1a-dL3 dL4 L3 L4 R1a) (dF1 dF2 dL1a F 1 F2 L1a+dF1 dF2 dL3 F1 F2 L3-dF2 dL1a dL3 F2 L1a L3+dF1 dF2 dL4 F1 F2 L 4-dF1 dL1a dL4 F1 L1a L4-dF2 dL1a dL4 F2 L1a L4-dF1 dL3 dL4 F1 L3 L4+dL1 a dL3 dL4 L1a L3 L4-dF1 dF2 F1 F2 R2a+dF1 dL1a F1 L1a R2a+dF2 dL1a F2 L1 a R2a+dF1 dL3 F1 L3 R2a-dL1a dL3 L1a L3 R2a))/(dF1^2 dF2^2 F1^2 F2^2 R1a R2a) = ((F1 F2 L1a+F1 F2 L3-F2 L1a L3+F1 F2 L4-F1 L1a L4-F2 L1a L4-F1 L3 L4 +L1a L3 L4-F1 F2 R1a+F2 L3 R1a+F1 L4 R1a+F2 L4 R1a-L3 L4 R1a) (F1 F2 L1a +F1 F2 L3-F2 L1a L3+F1 F2 L4-F1 L1a L4-F2 L1a L4-F1 L3 L4+L1a L3 L4-F1 F 2 R2a+F1 L1a R2a+F2 L1a R2a+F1 L3 R2a-L1a L3 R2a))/(F1^2 F2^2 R1a R2a) …（７） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ３、ｄＬ４を設
定することにより、光共振器Ｂを設計することができ
る。また、 （Ａ２＋Ｄ２）／２＝−（Ａ１＋Ｄ１）／２ …（８） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ３、ｄＬ４を設
定することによっても、光共振器Ｂを設計することがで
きる。すなわち、 ((dF1 dF2 dL1a F1 F2 L1a+dF1 dF2 dL3 F1 F2 L3-dF2 dL1a dL3 F2 L1a L3+d F1 dF2 dL4 F1 F2 L4-dF1 dL1a dL4 F1 L1a L4-dF2 dL1a dL4 F2 L1a L4-dF1 dL 3 dL4 F1 L3 L4+dL1a dL3 dL4 L1a L3 L4-dF1 dF2 F1 F2 R1a+dF2 dL3 F2 L3 R1 a+dF1 dL4 F1 L4 R1a+dF2 dL4 F2 L4 R1a-dL3 dL4 L3 L4 R1a) (dF1 dF2 dL1a F 1 F2 L1a+dF1 dF2 dL3 F1 F2 L3-dF2 dL1a dL3 F2 L1a L3+dF1 dF2 dL4 F1 F2 L 4-dF1 dL1a dL4 F1 L1a L4-dF2 dL1a dL4 F2 L1a L4-dF1 dL3 dL4 F1 L3 L4+dL1 a dL3 dL4 L1a L3 L4-dF1 dF2 F1 F2 R2a+dF1 dL1a F1 L1a R2a+dF2 dL1a F2 L1 a R2a+dF1 dL3 F1 L3 R2a-dL1a dL3 L1a L3 R2a))/(dF1^2 dF2^2 F1^2 F2^2 R1a R2a) = ((-(F1 F2 L1a)-F1 F2 L3+F2 L1a L3-F1 F2 L4+F1 L1a L4+F2 L1a L4+F1 L3 L4-L1a L3 L4) (F1 F2 L1a+F1 F2 L3-F2 L1a L3+F1 F2 L4-F1 L1a L4-F2 L1a L 4-F1 L3 L4+L1a L3 L4-F1 F2 R1a+F2 L3 R1a+F1 L4 R1a+F2 L4 R1a-L3 L4 R1a-F 1 F2 R2a+F1 L1a R2a+F2 L1a R2a+F1 L3 R2a-L1a L3 R2a-F1 R1a R2a-F2 R1a R2 a+L3 R1a R2a))/(F1^2 F2^2 R1a R2a) …（９） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ３、ｄＬ４を設
定することによっても、光共振器Ｂを設計することがで
きる。ここで、ｄＬ１ａ、ｄＬ３、ｄＬ４のうちいくつ
かの値を固定し、残りのものの値を求めてもよい。これ
により、調整するパラメータを選択することができる。
【００３６】さらに、上記動作点１として、上記光共振
器Ａの共振器一往復を表す光線行列の要素Ａ１，Ｂ１，
Ｃ１，Ｄ１が、 −０．９９＜（Ａ１＋Ｄ１）／２＜０．９９ …（１０） となる範囲、すなわち、 0.005<(1-(L3+L4)/F1-L4/F2+L3 L4/(F1 F2)-L0/R1a) (1-(L1a+L3)/F2-L1a/F1+ L1a L3/(F1 F2)-L0/R2a)<0.995 …（１１） を満たす範囲で動作点１を選択し、これに基づいてＡ
２，Ｄ２を決定することにより、動作点２でより安定に
発振を行うことができる光共振器Ｂを設計することがで
きる。また、必ずしも式（６）の関係を満たさなくて
も、−１＜（Ａ１＋Ｄ１）／２＜１をそれぞれ独立に満
たすようにしてもよい。式（８）についても同様であ
る。
器Ａの共振器一往復を表す光線行列の要素Ａ１，Ｂ１，
Ｃ１，Ｄ１が、 −０．９９＜（Ａ１＋Ｄ１）／２＜０．９９ …（１０） となる範囲、すなわち、 0.005<(1-(L3+L4)/F1-L4/F2+L3 L4/(F1 F2)-L0/R1a) (1-(L1a+L3)/F2-L1a/F1+ L1a L3/(F1 F2)-L0/R2a)<0.995 …（１１） を満たす範囲で動作点１を選択し、これに基づいてＡ
２，Ｄ２を決定することにより、動作点２でより安定に
発振を行うことができる光共振器Ｂを設計することがで
きる。また、必ずしも式（６）の関係を満たさなくて
も、−１＜（Ａ１＋Ｄ１）／２＜１をそれぞれ独立に満
たすようにしてもよい。式（８）についても同様であ
る。
【００３７】以上のように、本実施の形態に示す固体レ
ーザ装置においては、光共振器を反射ミラー４ａ、固体
レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、波
長変換素子１７、波長変換素子内に発生した熱レンズＦ
２、及びハーモニックミラー１９により安定型共振器と
して構成しているので、光共振器内部の固体レーザ媒質
以外の波長変換素子などに熱レンズが発生した場合にお
いても、安定に、高出力な高調波レーザビームを発生す
ることができる。
ーザ装置においては、光共振器を反射ミラー４ａ、固体
レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、波
長変換素子１７、波長変換素子内に発生した熱レンズＦ
２、及びハーモニックミラー１９により安定型共振器と
して構成しているので、光共振器内部の固体レーザ媒質
以外の波長変換素子などに熱レンズが発生した場合にお
いても、安定に、高出力な高調波レーザビームを発生す
ることができる。
【００３８】また、本実施の形態に示す固体レーザ装置
の光共振器の設計方法においては、光共振器を反射ミラ
ー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レ
ンズＦ１、波長変換素子１７、波長変換素子内に発生し
た熱レンズＦ２、及びハーモニックミラー１９により安
定型共振器となるように設計しているので、励起光以外
の要因により固体レーザ媒質以外の波長変換素子などに
熱レンズが発生する場合においても、安定に、高出力な
レーザビームを効率よく発生することができる固体レー
ザ装置の光共振器を設計することができる。
の光共振器の設計方法においては、光共振器を反射ミラ
ー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レ
ンズＦ１、波長変換素子１７、波長変換素子内に発生し
た熱レンズＦ２、及びハーモニックミラー１９により安
定型共振器となるように設計しているので、励起光以外
の要因により固体レーザ媒質以外の波長変換素子などに
熱レンズが発生する場合においても、安定に、高出力な
レーザビームを効率よく発生することができる固体レー
ザ装置の光共振器を設計することができる。
【００３９】実施の形態２．図３は本発明の実施の形態
２である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。図
において、２、６ａ、６ｂ、１１、１２、１３、１４、
１５、１６、１８、２０は実施の形態１に示した固体レ
ーザ装置と同一のものであり、７ｂは光共振器、２１、
２１ａ、２１ｂは共振器長調整手段である。光共振器７
ｂは、反射ミラー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レー
ザ媒質内の熱レンズＦ１、波長変換素子１７、波長変換
素子１７内の熱レンズＦ２、及びハーモニックミラー１
９よりなり、共振器長調整手段２１、２１ａ、２１ｂに
より反射ミラー４ａ、波長変換素子１７、ハーモニック
ミラー１９の位置を移動させ、共振器長Ｌａを調整する
ことにより、安定型共振器として構成している。すなわ
ち、反射ミラー４ａの曲率半径をR1a、ハーモニックミ
ラー１９の曲率半径をR2a、 L0=L1a+L3+L4-L1a(L3+L4)/F1-L4(L1a+L3)/F2+L1a L3 L4/(F1 F2) …（１２） として、共振器の安定条件である、 0<(1-(L3+L4)/F1-L4/F2+L3 L4/(F1 F2)-L0/R1a) (1-(L1a+L3)/F2-L1a/F1+L1a L 3/(F1 F2)-L0/R2a)<1 …（１３） の関係を満たすように共振器長Ｌａを調整し、安定型共
振器を構成している。
２である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。図
において、２、６ａ、６ｂ、１１、１２、１３、１４、
１５、１６、１８、２０は実施の形態１に示した固体レ
ーザ装置と同一のものであり、７ｂは光共振器、２１、
２１ａ、２１ｂは共振器長調整手段である。光共振器７
ｂは、反射ミラー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レー
ザ媒質内の熱レンズＦ１、波長変換素子１７、波長変換
素子１７内の熱レンズＦ２、及びハーモニックミラー１
９よりなり、共振器長調整手段２１、２１ａ、２１ｂに
より反射ミラー４ａ、波長変換素子１７、ハーモニック
ミラー１９の位置を移動させ、共振器長Ｌａを調整する
ことにより、安定型共振器として構成している。すなわ
ち、反射ミラー４ａの曲率半径をR1a、ハーモニックミ
ラー１９の曲率半径をR2a、 L0=L1a+L3+L4-L1a(L3+L4)/F1-L4(L1a+L3)/F2+L1a L3 L4/(F1 F2) …（１２） として、共振器の安定条件である、 0<(1-(L3+L4)/F1-L4/F2+L3 L4/(F1 F2)-L0/R1a) (1-(L1a+L3)/F2-L1a/F1+L1a L 3/(F1 F2)-L0/R2a)<1 …（１３） の関係を満たすように共振器長Ｌａを調整し、安定型共
振器を構成している。
【００４０】共振器長Ｌａの調整方法の一例をあげる。
実施の形態１に示した共振器設計方法により、任意の動
作点２に対してｄＬ１ａ、ｄＬ３、ｄＬ４を求め、そし
て、固体レーザ装置を動作させる励起光２の出力に対し
て、ｄＬ１ａ、ｄＬ３、ｄＬ４ずつそれぞれの素子間の
距離を変化させ、共振器長Ｌａを調整する。
実施の形態１に示した共振器設計方法により、任意の動
作点２に対してｄＬ１ａ、ｄＬ３、ｄＬ４を求め、そし
て、固体レーザ装置を動作させる励起光２の出力に対し
て、ｄＬ１ａ、ｄＬ３、ｄＬ４ずつそれぞれの素子間の
距離を変化させ、共振器長Ｌａを調整する。
【００４１】上記のように構成された固体レーザ装置に
おいては、励起光２の出力によって変化する固体レーザ
媒質３ａ内に発生した熱レンズＦ１、及び光共振器内を
往復するレーザビームのパワーによって変化する波長変
換素子１７内に発生した熱レンズＦ２に応じて、共振器
長Ｌａを調整することにより、励起光源の出力に因らず
に光共振器を反射ミラー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固
体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、波長変換素子１７、波
長変換素子１７内に発生した熱レンズＦ２、及びハーモ
ニックミラー１９よりなる安定型共振器として構成して
いるので、光共振器内部の波長変換素子に熱レンズが発
生した場合においても、安定に、高出力な高調波レーザ
ビームを励起光源の出力に因らずに発生することができ
る。
おいては、励起光２の出力によって変化する固体レーザ
媒質３ａ内に発生した熱レンズＦ１、及び光共振器内を
往復するレーザビームのパワーによって変化する波長変
換素子１７内に発生した熱レンズＦ２に応じて、共振器
長Ｌａを調整することにより、励起光源の出力に因らず
に光共振器を反射ミラー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固
体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、波長変換素子１７、波
長変換素子１７内に発生した熱レンズＦ２、及びハーモ
ニックミラー１９よりなる安定型共振器として構成して
いるので、光共振器内部の波長変換素子に熱レンズが発
生した場合においても、安定に、高出力な高調波レーザ
ビームを励起光源の出力に因らずに発生することができ
る。
【００４２】実施の形態３．図４は本発明の実施の形態
３である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。図
において、２、６ａ、１１、１２、１３、１４、１５、
１６、２０は実施の形態１に示した固体レーザ装置と同
一のものであり、２２は例えばＱスイッチ素子、偏光素
子、レンズ、光学基板などの透過光学素子、１８ａは透
過光学素子２２を冷却するための冷却装置、５はレーザ
ビームの一部を反射し、かつ、残りのレーザビームを透
過する部分反射ミラー、７ｃは光共振器である。Ｌｂは
共振器長、Ｌ１ａは反射ミラー４ａと固体レーザ媒質３
ａの距離、Ｌ５は固体レーザ媒質３ａと透過光学素子２
２の距離、Ｌ６は透過光学素子２２と部分反射ミラー５
の距離であり、Ｆ１は固体レーザ媒質内に発生した熱レ
ンズ焦点距離、Ｆ３は透過光学素子内に発生した熱レン
ズ焦点距離である。光共振器７ｃは、反射ミラー４ａ、
固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ
１、透過光学素子２２、透過光学素子２２内に発生した
熱レンズＦ３、及び部分反射ミラー５により安定型共振
器として構成している。すなわち、反射ミラー４ａの曲
率半径をR1a、部分反射ミラー５の曲率半径をR2、 L0a=L1a+L5+L6-L1a(L5+L6)/F1-L6(L1a+L5)/F3+L1a L5 L6/(F1 F3)…（１４） として、共振器の安定条件である、 0<(1-(L5+L6)/F1-L6/F3+L5 L6/(F1 F3)-L0a/R1a) (1-(L1a+L5)/F3-L1a/F1+L1a L5/(F1 F3)-L0a/R2)<1 …（１５） の関係を満たすように構成している。
３である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。図
において、２、６ａ、１１、１２、１３、１４、１５、
１６、２０は実施の形態１に示した固体レーザ装置と同
一のものであり、２２は例えばＱスイッチ素子、偏光素
子、レンズ、光学基板などの透過光学素子、１８ａは透
過光学素子２２を冷却するための冷却装置、５はレーザ
ビームの一部を反射し、かつ、残りのレーザビームを透
過する部分反射ミラー、７ｃは光共振器である。Ｌｂは
共振器長、Ｌ１ａは反射ミラー４ａと固体レーザ媒質３
ａの距離、Ｌ５は固体レーザ媒質３ａと透過光学素子２
２の距離、Ｌ６は透過光学素子２２と部分反射ミラー５
の距離であり、Ｆ１は固体レーザ媒質内に発生した熱レ
ンズ焦点距離、Ｆ３は透過光学素子内に発生した熱レン
ズ焦点距離である。光共振器７ｃは、反射ミラー４ａ、
固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ
１、透過光学素子２２、透過光学素子２２内に発生した
熱レンズＦ３、及び部分反射ミラー５により安定型共振
器として構成している。すなわち、反射ミラー４ａの曲
率半径をR1a、部分反射ミラー５の曲率半径をR2、 L0a=L1a+L5+L6-L1a(L5+L6)/F1-L6(L1a+L5)/F3+L1a L5 L6/(F1 F3)…（１４） として、共振器の安定条件である、 0<(1-(L5+L6)/F1-L6/F3+L5 L6/(F1 F3)-L0a/R1a) (1-(L1a+L5)/F3-L1a/F1+L1a L5/(F1 F3)-L0a/R2)<1 …（１５） の関係を満たすように構成している。
【００４３】上記のように構成された半導体レーザ励起
固体レーザ装置においては、励起された固体レーザ媒質
より発生された自然放出光は、安定型共振器として構成
している光共振器７ｂ内を往復する間に増幅され、指向
性の良い基本波レーザビーム６ａとなリ、一定以上の大
きさに達すると部分反射ミラー５から外部に取り出され
る。
固体レーザ装置においては、励起された固体レーザ媒質
より発生された自然放出光は、安定型共振器として構成
している光共振器７ｂ内を往復する間に増幅され、指向
性の良い基本波レーザビーム６ａとなリ、一定以上の大
きさに達すると部分反射ミラー５から外部に取り出され
る。
【００４４】また、光共振器内を往復する基本波レーザ
ビーム６ａの一部は透過光学素子２２により吸収され、
熱となり、この熱により加熱された透過光学素子２２
は、周囲に配置された冷却装置１８ａにより冷却され
る。その結果、透過光学素子２２内では、中心付近の温
度が高く、側面付近の温度が低い形状の温度分布が生じ
る。透過光学素子２２の屈折率変化はほぼ温度に比例す
るため、透過光学素子２２内に発生した温度分布によ
り、透過光学素子２２内に屈折率分布が生じ、熱レンズ
Ｆ３が発生する。
ビーム６ａの一部は透過光学素子２２により吸収され、
熱となり、この熱により加熱された透過光学素子２２
は、周囲に配置された冷却装置１８ａにより冷却され
る。その結果、透過光学素子２２内では、中心付近の温
度が高く、側面付近の温度が低い形状の温度分布が生じ
る。透過光学素子２２の屈折率変化はほぼ温度に比例す
るため、透過光学素子２２内に発生した温度分布によ
り、透過光学素子２２内に屈折率分布が生じ、熱レンズ
Ｆ３が発生する。
【００４５】ここで、励起光源の出力に対する固体レー
ザ媒質端ガウスビーム径の関係を表す図２を用いて、本
発明における固体レーザ光共振器の設計方法について詳
細に説明する。図において、破線は反射ミラー４ａと固
体レーザ媒質３ａの距離がＬ１ａ、固体レーザ媒質３ａ
と透過光学素子２２の距離がＬ５、透過光学素子２２と
部分反射ミラー５の距離がＬ６の場合（光共振器Ａとす
る）について示しており、実線は反射ミラー４ａと固体
レーザ媒質３ａの距離がＬ１ａ＋ｄＬ１ａ、固体レーザ
媒質３ａと透過光学素子２２の距離がＬ５＋ｄＬ５、透
過光学素子２２と部分反射ミラー５の距離がＬ６＋ｄＬ
６の場合（光共振器Ｂとする）について示している。図
の動作点１の励起光源の出力における固体レーザ媒質内
に発生した熱レンズ焦点距離をＦ１、透過光学素子２２
内に発生した熱レンズ焦点距離をＦ３とし、動作点２の
励起光源の出力における固体レーザ媒質内に発生した熱
レンズ焦点距離をＦ１＋ｄＦ１、透過光学素子２２内に
発生した熱レンズ焦点距離をＦ３＋ｄＦ３とする。光共
振器Ａの場合、動作点１では、固体レーザ媒質端ガウス
ビーム径が有限値として存在し、共振器の安定条件を満
たすが、動作点２では、固体レーザ媒質端ガウスビーム
径が有限値として存在せず、共振器の安定条件を満たさ
ない。動作点２で、固体レーザ媒質端ガウスビーム径が
有限値として存在し、共振器の安定条件を満たす光共振
器Ｂは、光共振器Ａの共振器安定条件を満たす動作点１
の励起光源の出力における共振器一往復を表す光線行列
要素Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１と光共振器Ｂの動作点２の
励起光源の出力における共振器一往復を表す光線行列要
素Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２から、 （Ａ２＋Ｄ２）／２＝（Ａ１＋Ｄ１）／２ …（１６） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ５、ｄＬ６を設
定することにより、設計することができる。すなわち、 ((dF1 dF3 dL1a F1 F3 L1a+dF1 dF3 dL5 F1 F3 L5-dF3 dL1a dL5 F3 L1a L5+d F1 dF3 dL6 F1 F3 L6-dF1 dL1a dL6 F1 L1a L6-dF3 dL1a dL6 F3 L1a L6-dF1 dL 5 dL6 F1 L5 L6+dL1a dL5 dL6 L1a L5 L6-dF1 dF3 F1 F3 R1a+dF3 dL5 F3 L5 R1 a+dF1 dL6 F1 L6 R1a+dF3 dL6 F3 L6 R1a-dL5 dL6 L5 L6 R1a) (dF1 dF3 dL1a F 1 F3 L1a+dF1 dF3 dL5 F1 F3 L5-dF3 dL1a dL5 F3 L1a L5+dF1 dF3 dL6 F1 F3 L 6-dF1 dL1a dL6 F1 L1a L6-dF3 dL1a dL6 F3 L1a L6-dF1 dL5 dL6 F1 L5 L6+dL1 a dL5 dL6 L1a L5 L6-dF1 dF3 F1 F3 R2+dF1 dL1a F1 L1a R2+dF3 dL1a F3 L1a R2+dF1 dL5 F1 L5 R2-dL1a dL5 L1a L5 R2))/(dF1^2 dF3^2 F1^2 F3^2 R1a R2 ) = ((F1 F3 L1a+F1 F3 L5-F3 L1a L5+F1 F3 L6-F1 L1a L6-F3 L1a L6-F1 L5 L6+L1a L5 L6-F1 F3 R1a+F3 L5 R1a+F1 L6 R1a+F3 L6 R1a-L5 L6 R1a) (F1 F3 L1a+F1 F3 L5-F3 L1a L5+F1 F3 L6-F1 L1a L6-F3 L1a L6-F1 L5 L6+L1a L5 L6 -F1 F3 R2+F1 L1a R2+F3 L1a R2+F1 L5 R2-L1a L5 R2))/(F1^2 F3^2 R1a R2) …（１７） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ５、ｄＬ６を設
定することにより、光共振器Ｂを設計することができ
る。また、 （Ａ２＋Ｄ２）／２＝−（Ａ１＋Ｄ１）／２ …（１８） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ５、ｄＬ６を設
定することによっても、光共振器Ｂを設計することがで
きる。すなわち、 ((dF1 dF3 dL1a F1 F3 L1a+dF1 dF3 dL5 F1 F3 L5-dF3 dL1a dL5 F3 L1a L5+d F1 dF3 dL6 F1 F3 L6-dF1 dL1a dL6 F1 L1a L6-dF3 dL1a dL6 F3 L1a L6-dF1 dL 5 dL6 F1 L5 L6+dL1a dL5 dL6 L1a L5 L6-dF1 dF3 F1 F3 R1a+dF3 dL5 F3 L5 R1 a+dF1 dL6 F1 L6 R1a+dF3 dL6 F3 L6 R1a-dL5 dL6 L5 L6 R1a) (dF1 dF3 dL1a F 1 F3 L1a+dF1 dF3 dL5 F1 F3 L5-dF3 dL1a dL5 F3 L1a L5+dF1 dF3 dL6 F1 F3 L 6-dF1 dL1a dL6 F1 L1a L6-dF3 dL1a dL6 F3 L1a L6-dF1 dL5 dL6 F1 L5 L6+dL1 a dL5 dL6 L1a L5 L6-dF1 dF3 F1 F3 R2+dF1 dL1a F1 L1a R2+dF3 dL1a F3 L1a R2+dF1 dL5 F1 L5 R2-dL1a dL5 L1a L5 R2))/(dF1^2 dF3^2 F1^2 F3^2 R1a R2 ) = ((-(F1 F3 L1a)-F1 F3 L5+F3 L1a L5-F1 F3 L6+F1 L1a L6+F3 L1a L6+F1 L5 L6-L1a L5 L6) (F1 F3 L1a+F1 F3 L5-F3 L1a L5+F1 F3 L6-F1 L1a L6-F3 L1 a L6-F1 L5 L6+L1a L5 L6-F1 F3 R1a+F3 L5 R1a+F1 L6 R1a+F3 L6 R1a-L5 L6 R1 a-F1 F3 R2+F1 L1a R2+F3 L1a R2+F1 L5 R2-L1a L5 R2-F1 R1a R2-F3 R1a R2+L5 R1a R2))/(F1^2 F3^2 R1a R2) …（１９ ） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ５、ｄＬ６を設
定することによっても、光共振器Ｂを設計することがで
きる。
ザ媒質端ガウスビーム径の関係を表す図２を用いて、本
発明における固体レーザ光共振器の設計方法について詳
細に説明する。図において、破線は反射ミラー４ａと固
体レーザ媒質３ａの距離がＬ１ａ、固体レーザ媒質３ａ
と透過光学素子２２の距離がＬ５、透過光学素子２２と
部分反射ミラー５の距離がＬ６の場合（光共振器Ａとす
る）について示しており、実線は反射ミラー４ａと固体
レーザ媒質３ａの距離がＬ１ａ＋ｄＬ１ａ、固体レーザ
媒質３ａと透過光学素子２２の距離がＬ５＋ｄＬ５、透
過光学素子２２と部分反射ミラー５の距離がＬ６＋ｄＬ
６の場合（光共振器Ｂとする）について示している。図
の動作点１の励起光源の出力における固体レーザ媒質内
に発生した熱レンズ焦点距離をＦ１、透過光学素子２２
内に発生した熱レンズ焦点距離をＦ３とし、動作点２の
励起光源の出力における固体レーザ媒質内に発生した熱
レンズ焦点距離をＦ１＋ｄＦ１、透過光学素子２２内に
発生した熱レンズ焦点距離をＦ３＋ｄＦ３とする。光共
振器Ａの場合、動作点１では、固体レーザ媒質端ガウス
ビーム径が有限値として存在し、共振器の安定条件を満
たすが、動作点２では、固体レーザ媒質端ガウスビーム
径が有限値として存在せず、共振器の安定条件を満たさ
ない。動作点２で、固体レーザ媒質端ガウスビーム径が
有限値として存在し、共振器の安定条件を満たす光共振
器Ｂは、光共振器Ａの共振器安定条件を満たす動作点１
の励起光源の出力における共振器一往復を表す光線行列
要素Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１と光共振器Ｂの動作点２の
励起光源の出力における共振器一往復を表す光線行列要
素Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２から、 （Ａ２＋Ｄ２）／２＝（Ａ１＋Ｄ１）／２ …（１６） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ５、ｄＬ６を設
定することにより、設計することができる。すなわち、 ((dF1 dF3 dL1a F1 F3 L1a+dF1 dF3 dL5 F1 F3 L5-dF3 dL1a dL5 F3 L1a L5+d F1 dF3 dL6 F1 F3 L6-dF1 dL1a dL6 F1 L1a L6-dF3 dL1a dL6 F3 L1a L6-dF1 dL 5 dL6 F1 L5 L6+dL1a dL5 dL6 L1a L5 L6-dF1 dF3 F1 F3 R1a+dF3 dL5 F3 L5 R1 a+dF1 dL6 F1 L6 R1a+dF3 dL6 F3 L6 R1a-dL5 dL6 L5 L6 R1a) (dF1 dF3 dL1a F 1 F3 L1a+dF1 dF3 dL5 F1 F3 L5-dF3 dL1a dL5 F3 L1a L5+dF1 dF3 dL6 F1 F3 L 6-dF1 dL1a dL6 F1 L1a L6-dF3 dL1a dL6 F3 L1a L6-dF1 dL5 dL6 F1 L5 L6+dL1 a dL5 dL6 L1a L5 L6-dF1 dF3 F1 F3 R2+dF1 dL1a F1 L1a R2+dF3 dL1a F3 L1a R2+dF1 dL5 F1 L5 R2-dL1a dL5 L1a L5 R2))/(dF1^2 dF3^2 F1^2 F3^2 R1a R2 ) = ((F1 F3 L1a+F1 F3 L5-F3 L1a L5+F1 F3 L6-F1 L1a L6-F3 L1a L6-F1 L5 L6+L1a L5 L6-F1 F3 R1a+F3 L5 R1a+F1 L6 R1a+F3 L6 R1a-L5 L6 R1a) (F1 F3 L1a+F1 F3 L5-F3 L1a L5+F1 F3 L6-F1 L1a L6-F3 L1a L6-F1 L5 L6+L1a L5 L6 -F1 F3 R2+F1 L1a R2+F3 L1a R2+F1 L5 R2-L1a L5 R2))/(F1^2 F3^2 R1a R2) …（１７） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ５、ｄＬ６を設
定することにより、光共振器Ｂを設計することができ
る。また、 （Ａ２＋Ｄ２）／２＝−（Ａ１＋Ｄ１）／２ …（１８） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ５、ｄＬ６を設
定することによっても、光共振器Ｂを設計することがで
きる。すなわち、 ((dF1 dF3 dL1a F1 F3 L1a+dF1 dF3 dL5 F1 F3 L5-dF3 dL1a dL5 F3 L1a L5+d F1 dF3 dL6 F1 F3 L6-dF1 dL1a dL6 F1 L1a L6-dF3 dL1a dL6 F3 L1a L6-dF1 dL 5 dL6 F1 L5 L6+dL1a dL5 dL6 L1a L5 L6-dF1 dF3 F1 F3 R1a+dF3 dL5 F3 L5 R1 a+dF1 dL6 F1 L6 R1a+dF3 dL6 F3 L6 R1a-dL5 dL6 L5 L6 R1a) (dF1 dF3 dL1a F 1 F3 L1a+dF1 dF3 dL5 F1 F3 L5-dF3 dL1a dL5 F3 L1a L5+dF1 dF3 dL6 F1 F3 L 6-dF1 dL1a dL6 F1 L1a L6-dF3 dL1a dL6 F3 L1a L6-dF1 dL5 dL6 F1 L5 L6+dL1 a dL5 dL6 L1a L5 L6-dF1 dF3 F1 F3 R2+dF1 dL1a F1 L1a R2+dF3 dL1a F3 L1a R2+dF1 dL5 F1 L5 R2-dL1a dL5 L1a L5 R2))/(dF1^2 dF3^2 F1^2 F3^2 R1a R2 ) = ((-(F1 F3 L1a)-F1 F3 L5+F3 L1a L5-F1 F3 L6+F1 L1a L6+F3 L1a L6+F1 L5 L6-L1a L5 L6) (F1 F3 L1a+F1 F3 L5-F3 L1a L5+F1 F3 L6-F1 L1a L6-F3 L1 a L6-F1 L5 L6+L1a L5 L6-F1 F3 R1a+F3 L5 R1a+F1 L6 R1a+F3 L6 R1a-L5 L6 R1 a-F1 F3 R2+F1 L1a R2+F3 L1a R2+F1 L5 R2-L1a L5 R2-F1 R1a R2-F3 R1a R2+L5 R1a R2))/(F1^2 F3^2 R1a R2) …（１９ ） の関係を満たすように、ｄＬ１ａ、ｄＬ５、ｄＬ６を設
定することによっても、光共振器Ｂを設計することがで
きる。
【００４６】さらに、上記動作点１として、上記光共振
器Ａの共振器一往復を表す光線行列の要素Ａ１，Ｂ１，
Ｃ１，Ｄ１が、 −０．９９＜（Ａ１＋Ｄ１）／２＜０．９９ …（２０） となる範囲、すなわち、 0.005<(1-(L5+L6)/F1-L6/F3+L5 L6/(F1 F3)-L0/R1a) (1-(L1a+L5)/F3-L1a/F1+ L1a L5/(F1 F3)-L0/R2a)<0.995 …（２１） を満たす範囲で動作点１を選択し、これに基づいてＡ
２，Ｄ２を決定することにより、動作点２でより安定に
発振を行うことができる光共振器Ｂを設計することがで
きる。また、必ずしも式（１６）を満たす必要はなく、
−１＜（Ａ１＋Ｄ１）＜１および−１＜（Ａ２＋Ｄ２）
／２＜１をそれぞれ独立に満たすようにしてもよい。式
（１８）についても同様である。
器Ａの共振器一往復を表す光線行列の要素Ａ１，Ｂ１，
Ｃ１，Ｄ１が、 −０．９９＜（Ａ１＋Ｄ１）／２＜０．９９ …（２０） となる範囲、すなわち、 0.005<(1-(L5+L6)/F1-L6/F3+L5 L6/(F1 F3)-L0/R1a) (1-(L1a+L5)/F3-L1a/F1+ L1a L5/(F1 F3)-L0/R2a)<0.995 …（２１） を満たす範囲で動作点１を選択し、これに基づいてＡ
２，Ｄ２を決定することにより、動作点２でより安定に
発振を行うことができる光共振器Ｂを設計することがで
きる。また、必ずしも式（１６）を満たす必要はなく、
−１＜（Ａ１＋Ｄ１）＜１および−１＜（Ａ２＋Ｄ２）
／２＜１をそれぞれ独立に満たすようにしてもよい。式
（１８）についても同様である。
【００４７】以上のように、本実施の形態に示す固体レ
ーザ装置においては、光共振器７ｃを反射ミラー４ａ、
固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ
１、透過光学素子２２、透過光学素子２２内に発生した
熱レンズＦ３、及び部分反射ミラー５により安定型共振
器として構成しているので、光共振器内部の透過光学素
子に熱レンズが発生した場合においても、安定に、高出
力な基本波レーザビームを発生することができる。
ーザ装置においては、光共振器７ｃを反射ミラー４ａ、
固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ
１、透過光学素子２２、透過光学素子２２内に発生した
熱レンズＦ３、及び部分反射ミラー５により安定型共振
器として構成しているので、光共振器内部の透過光学素
子に熱レンズが発生した場合においても、安定に、高出
力な基本波レーザビームを発生することができる。
【００４８】また、本実施の形態に示す固体レーザ装置
の光共振器の設計方法においては、光共振器を反射ミラ
ー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レ
ンズＦ１、透過光学素子２２、透過光学素子２２内に発
生した熱レンズＦ３、及び部分反射ミラー５により安定
型共振器となるように設計しているので、励起光以外の
要因により固体レーザ媒質以外の透過光学素子などに熱
レンズが発生する場合においても、安定に、高出力なレ
ーザビームを効率よく発生することができる固体レーザ
装置の光共振器を設計することができる。
の光共振器の設計方法においては、光共振器を反射ミラ
ー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レ
ンズＦ１、透過光学素子２２、透過光学素子２２内に発
生した熱レンズＦ３、及び部分反射ミラー５により安定
型共振器となるように設計しているので、励起光以外の
要因により固体レーザ媒質以外の透過光学素子などに熱
レンズが発生する場合においても、安定に、高出力なレ
ーザビームを効率よく発生することができる固体レーザ
装置の光共振器を設計することができる。
【００４９】実施の形態４．図５は本発明の実施の形態
４である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。図
において、２、６ａ、１１、１２、１３、１４、１５、
１６、１８ａ、２０は実施の形態３に示した固体レーザ
装置と同一のものであり、２１、２１ａ、２１ｂは、共
振器長Ｌｂを調整するための共振器長調整手段である。
光共振器７ｄは、反射ミラー４ａ、固体レーザ媒質３
ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、透過光学素子２
２、透過光学素子２２内に発生した熱レンズＦ３、及び
部分反射ミラー５よりなり、共振器長調整手段２１によ
り部分反射ミラー５の位置を移動させ、共振器長Ｌｂを
調整することにより、安定型共振器として構成してい
る。すなわち、反射ミラー４ａの曲率半径をR1a 、部分
反射ミラー５の曲率半径をR2、 L0a=L1a+L5+L6-L1a(L5+L6)/F1-L6(L1a+L5)/F3+L1a L5 L6/(F1 F3)…（２２） として、共振器の安定条件である、 0<(1-(L5+L6)/F1-L6/F3+L5 L6/(F1 F3)-L0a/R1a) (1-(L1a+L5)/F3-L1a/F1+L1a L5/(F1 F3)-L0a/R2)<1 …（２３） の関係を満たすように共振器長Ｌｂを調整し、安定型共
振器を構成している。
４である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。図
において、２、６ａ、１１、１２、１３、１４、１５、
１６、１８ａ、２０は実施の形態３に示した固体レーザ
装置と同一のものであり、２１、２１ａ、２１ｂは、共
振器長Ｌｂを調整するための共振器長調整手段である。
光共振器７ｄは、反射ミラー４ａ、固体レーザ媒質３
ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、透過光学素子２
２、透過光学素子２２内に発生した熱レンズＦ３、及び
部分反射ミラー５よりなり、共振器長調整手段２１によ
り部分反射ミラー５の位置を移動させ、共振器長Ｌｂを
調整することにより、安定型共振器として構成してい
る。すなわち、反射ミラー４ａの曲率半径をR1a 、部分
反射ミラー５の曲率半径をR2、 L0a=L1a+L5+L6-L1a(L5+L6)/F1-L6(L1a+L5)/F3+L1a L5 L6/(F1 F3)…（２２） として、共振器の安定条件である、 0<(1-(L5+L6)/F1-L6/F3+L5 L6/(F1 F3)-L0a/R1a) (1-(L1a+L5)/F3-L1a/F1+L1a L5/(F1 F3)-L0a/R2)<1 …（２３） の関係を満たすように共振器長Ｌｂを調整し、安定型共
振器を構成している。
【００５０】共振器長Ｌｂの調整方法の一例をあげる。
実施の形態３に示した共振器設計方法により、任意の動
作点２に対してｄＬ１ａ、ｄＬ５、ｄＬ６を求め、そし
て、固体レーザ装置を動作させる励起光２の出力に対し
て、ｄＬ１ａ、ｄＬ５、ｄＬ６ずつそれぞれの素子間の
距離を変化させ、共振器長Ｌｂを調整する。
実施の形態３に示した共振器設計方法により、任意の動
作点２に対してｄＬ１ａ、ｄＬ５、ｄＬ６を求め、そし
て、固体レーザ装置を動作させる励起光２の出力に対し
て、ｄＬ１ａ、ｄＬ５、ｄＬ６ずつそれぞれの素子間の
距離を変化させ、共振器長Ｌｂを調整する。
【００５１】上記のように構成された固体レーザ装置に
おいては、励起光２の出力によって変化する固体レーザ
媒質３ａ内に発生した熱レンズＦ１、及び光共振器７ｄ
内を往復する基本波レーザビーム６ａのパワーによって
変化する透過光学素子２２内に発生した熱レンズＦ２に
応じて、共振器長Ｌｂを調整することにより、励起光源
の出力に因らずに光共振器を反射ミラー４ａ、固体レー
ザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、透過光
学素子２２、透過光学素子２２内に発生した熱レンズＦ
３、及び部分反射ミラー５よりなる安定型共振器として
構成しているので、光共振器内部の透過光学素子に熱レ
ンズが発生した場合においても、安定に、高出力な基本
波レーザビームを励起光源の出力に因らずに発生するこ
とができる。
おいては、励起光２の出力によって変化する固体レーザ
媒質３ａ内に発生した熱レンズＦ１、及び光共振器７ｄ
内を往復する基本波レーザビーム６ａのパワーによって
変化する透過光学素子２２内に発生した熱レンズＦ２に
応じて、共振器長Ｌｂを調整することにより、励起光源
の出力に因らずに光共振器を反射ミラー４ａ、固体レー
ザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、透過光
学素子２２、透過光学素子２２内に発生した熱レンズＦ
３、及び部分反射ミラー５よりなる安定型共振器として
構成しているので、光共振器内部の透過光学素子に熱レ
ンズが発生した場合においても、安定に、高出力な基本
波レーザビームを励起光源の出力に因らずに発生するこ
とができる。
【００５２】実施の形態５．図６は本発明の実施の形態
５である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。図
において、２、６ａ、６ｂ、１１、１２、１３、１４、
１５、１６、１８、２０は実施の形態１に示した固体レ
ーザ装置と同一のものであり、３ａは第１の活性固体レ
ーザ媒質を含む固体レーザ媒質、３ｂは第２の活性固体
レーザ媒質を含む固体レーザ媒質、７ｅは光共振器であ
る。Ｌｅは共振器長、Ｌ１ｂは反射ミラー４ａと第１の
固体レーザ媒質３ａの距離、Ｌ３ａは第２の固体レーザ
媒質３ａと波長変換素子１７の距離、Ｌ４は波長変換素
子１７とハーモニックミラー１９の距離、Ｌ７は第１の
固体レーザ媒質３ａと第２の固体レーザ媒質３ｂの距離
である。Ｆ１ａは第１の固体レーザ媒質３ａ内に発生し
た熱レンズ焦点距離、Ｆ１ｂは第２の固体レーザ媒質内
に発生した熱レンズ焦点距離、Ｆ２は波長変換素子１７
に発生した熱レンズ焦点距離である。光共振器７ｅは、
反射ミラー４ａ、第１の固体レーザ媒質３ａ、第１の固
体レーザ媒質３ａ内の熱レンズＦ１ａ、第２の固体レー
ザ媒質３ｂ、第２の固体レーザ媒質３ｂ内の熱レンズＦ
１ｂ、波長変換素子１７、波長変換素子１７内に発生し
た熱レンズＦ２、及びハーモニックミラー１９により安
定型共振器として構成している。すなわち、反射ミラー
４ａの曲率半径をR1a、ハーモニックミラー１９の曲率
半径をR2a、 L0b=L1b+L3a+L4+L7-L1b(L3a+L4+L7)/F1a-(L1b+L7)(L3a+L4)/F1b-L4(L1b+L3a+L 7)/F2+L1b L7(L3a+L4)/(F1a F1b)+L3a L4(L1b+L7)/(F1b F2)+L1b L4(L3a+L7)/(F 1a F2)-L1b L3a L4 L7/(F1a F1b F2) …（２４） として、共振器の安定条件である、 0<(1-(L3a+L4+L7)/F1a-(L3a+L4)/F1b-L4/F2+L7(L3a+L4)/(F1a F1b)+L3a L4/(F 1b F2)+L4(L3a+L7)/(F1a F2)-L3a L4 L7/(F1a F1b F2)-L0b /R1a)(1-(L1b+L3a+ L7)/F2-(L1b+L7)/F1b-L1b/F1a+L1b L7/(F1a F1b)+L3a(L1b+L7)/(F1b F2)+L1b(L3 a+L7)/(F1a F2)-L1b L3a L7/(F1a F1b F2)-L0b/R2a)<1 …（２５） の関係を満たすように構成している。
５である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。図
において、２、６ａ、６ｂ、１１、１２、１３、１４、
１５、１６、１８、２０は実施の形態１に示した固体レ
ーザ装置と同一のものであり、３ａは第１の活性固体レ
ーザ媒質を含む固体レーザ媒質、３ｂは第２の活性固体
レーザ媒質を含む固体レーザ媒質、７ｅは光共振器であ
る。Ｌｅは共振器長、Ｌ１ｂは反射ミラー４ａと第１の
固体レーザ媒質３ａの距離、Ｌ３ａは第２の固体レーザ
媒質３ａと波長変換素子１７の距離、Ｌ４は波長変換素
子１７とハーモニックミラー１９の距離、Ｌ７は第１の
固体レーザ媒質３ａと第２の固体レーザ媒質３ｂの距離
である。Ｆ１ａは第１の固体レーザ媒質３ａ内に発生し
た熱レンズ焦点距離、Ｆ１ｂは第２の固体レーザ媒質内
に発生した熱レンズ焦点距離、Ｆ２は波長変換素子１７
に発生した熱レンズ焦点距離である。光共振器７ｅは、
反射ミラー４ａ、第１の固体レーザ媒質３ａ、第１の固
体レーザ媒質３ａ内の熱レンズＦ１ａ、第２の固体レー
ザ媒質３ｂ、第２の固体レーザ媒質３ｂ内の熱レンズＦ
１ｂ、波長変換素子１７、波長変換素子１７内に発生し
た熱レンズＦ２、及びハーモニックミラー１９により安
定型共振器として構成している。すなわち、反射ミラー
４ａの曲率半径をR1a、ハーモニックミラー１９の曲率
半径をR2a、 L0b=L1b+L3a+L4+L7-L1b(L3a+L4+L7)/F1a-(L1b+L7)(L3a+L4)/F1b-L4(L1b+L3a+L 7)/F2+L1b L7(L3a+L4)/(F1a F1b)+L3a L4(L1b+L7)/(F1b F2)+L1b L4(L3a+L7)/(F 1a F2)-L1b L3a L4 L7/(F1a F1b F2) …（２４） として、共振器の安定条件である、 0<(1-(L3a+L4+L7)/F1a-(L3a+L4)/F1b-L4/F2+L7(L3a+L4)/(F1a F1b)+L3a L4/(F 1b F2)+L4(L3a+L7)/(F1a F2)-L3a L4 L7/(F1a F1b F2)-L0b /R1a)(1-(L1b+L3a+ L7)/F2-(L1b+L7)/F1b-L1b/F1a+L1b L7/(F1a F1b)+L3a(L1b+L7)/(F1b F2)+L1b(L3 a+L7)/(F1a F2)-L1b L3a L7/(F1a F1b F2)-L0b/R2a)<1 …（２５） の関係を満たすように構成している。
【００５３】上記のように構成された固体レーザ装置に
おいては、第１の固体レーザ媒質３ａ及び第２の固体レ
ーザ媒質３ｂに吸収された励起光２の内基本波レーザビ
ーム６ａとならなかった成分は熱となり、この熱により
加熱された第１の固体レーザ媒質３ａ及び第２の固体レ
ーザ媒質３ｂは、周囲に配置されたフローチューブ１４
内を流れる冷却媒体により冷却される。その結果、第１
の固体レーザ媒質３ａ及び第２の固体レーザ媒質３ｂ内
では、中心付近の温度が高く、側面付近の温度が低い放
物形状の温度分布が生じる。第１の固体レーザ媒質３ａ
及び第２の固体レーザ媒質３ｂの屈折率変化はほぼ温度
に比例するため、第１の固体レーザ媒質３ａ及び第２の
固体レーザ媒質３ｂ内に発生した温度分布により、第１
の固体レーザ媒質３ａ及び第２の固体レーザ媒質３ｂ内
に屈折率分布が生じ、熱レンズＦ１ａ及びＦ１ｂが発生
する。
おいては、第１の固体レーザ媒質３ａ及び第２の固体レ
ーザ媒質３ｂに吸収された励起光２の内基本波レーザビ
ーム６ａとならなかった成分は熱となり、この熱により
加熱された第１の固体レーザ媒質３ａ及び第２の固体レ
ーザ媒質３ｂは、周囲に配置されたフローチューブ１４
内を流れる冷却媒体により冷却される。その結果、第１
の固体レーザ媒質３ａ及び第２の固体レーザ媒質３ｂ内
では、中心付近の温度が高く、側面付近の温度が低い放
物形状の温度分布が生じる。第１の固体レーザ媒質３ａ
及び第２の固体レーザ媒質３ｂの屈折率変化はほぼ温度
に比例するため、第１の固体レーザ媒質３ａ及び第２の
固体レーザ媒質３ｂ内に発生した温度分布により、第１
の固体レーザ媒質３ａ及び第２の固体レーザ媒質３ｂ内
に屈折率分布が生じ、熱レンズＦ１ａ及びＦ１ｂが発生
する。
【００５４】ここで、励起光源の出力に対する固体レー
ザ媒質端ガウスビーム径の関係を表す図２を用いて、光
共振器の設計方法について詳細に説明する。図におい
て、破線は反射ミラー４ａと第１の固体レーザ媒質３ａ
の距離がＬ１ｂ、第２の固体レーザ媒質３ｂと波長変換
素子１７の距離がＬ３ａ、波長変換素子とハーモニック
ミラーの距離がＬ４，第１の固体レーザ媒質３ａと第２
の固体レーザ媒質３ｂの距離がＬ７の場合（光共振器Ａ
とする）について示しており、実線は反射ミラー４ａと
第１の固体レーザ媒質３ａの距離がＬ１ｂ＋ｄＬ１ｂ、
第２の固体レーザ媒質３ｂと波長変換素子１７の距離が
Ｌ３ａ＋ｄＬ３ａ、波長変換素子とハーモニックミラー
の距離がＬ４＋ｄＬ４，第１の固体レーザ媒質３ａと第
２の固体レーザ媒質３ｂの距離がＬ７＋ｄＬ７の場合
（光共振器Ｂとする）について示している。図の動作点
１の励起光源の出力における第１の固体レーザ媒質内に
発生した熱レンズ焦点距離をＦ１ａ、第２の固体レーザ
媒質内に発生した熱レンズ焦点距離をＦ１ｂ、波長変換
素子内に発生した熱レンズ焦点距離をＦ２とし、動作点
２の励起光源の出力における第１の固体レーザ媒質内に
発生した熱レンズ焦点距離をＦ１ａ＋ｄＦ１ａ、第２の
固体レーザ媒質内に発生した熱レンズ焦点距離をＦ１ｂ
＋ｄＦ１ｂ、波長変換素子内に発生した熱レンズ焦点距
離をＦ２＋ｄＦ２とする。
ザ媒質端ガウスビーム径の関係を表す図２を用いて、光
共振器の設計方法について詳細に説明する。図におい
て、破線は反射ミラー４ａと第１の固体レーザ媒質３ａ
の距離がＬ１ｂ、第２の固体レーザ媒質３ｂと波長変換
素子１７の距離がＬ３ａ、波長変換素子とハーモニック
ミラーの距離がＬ４，第１の固体レーザ媒質３ａと第２
の固体レーザ媒質３ｂの距離がＬ７の場合（光共振器Ａ
とする）について示しており、実線は反射ミラー４ａと
第１の固体レーザ媒質３ａの距離がＬ１ｂ＋ｄＬ１ｂ、
第２の固体レーザ媒質３ｂと波長変換素子１７の距離が
Ｌ３ａ＋ｄＬ３ａ、波長変換素子とハーモニックミラー
の距離がＬ４＋ｄＬ４，第１の固体レーザ媒質３ａと第
２の固体レーザ媒質３ｂの距離がＬ７＋ｄＬ７の場合
（光共振器Ｂとする）について示している。図の動作点
１の励起光源の出力における第１の固体レーザ媒質内に
発生した熱レンズ焦点距離をＦ１ａ、第２の固体レーザ
媒質内に発生した熱レンズ焦点距離をＦ１ｂ、波長変換
素子内に発生した熱レンズ焦点距離をＦ２とし、動作点
２の励起光源の出力における第１の固体レーザ媒質内に
発生した熱レンズ焦点距離をＦ１ａ＋ｄＦ１ａ、第２の
固体レーザ媒質内に発生した熱レンズ焦点距離をＦ１ｂ
＋ｄＦ１ｂ、波長変換素子内に発生した熱レンズ焦点距
離をＦ２＋ｄＦ２とする。
【００５５】光共振器Ａの場合、動作点１では、固体レ
ーザ媒質端ガウスビーム径が有限値として存在し、共振
器の安定条件を満たすが、動作点２では、固体レーザ媒
質端ガウスビーム径が有限値として存在せず、共振器の
安定条件を満たさない。動作点２で、固体レーザ媒質端
ガウスビーム径が有限値として存在し、共振器の安定条
件を満たす光共振器Ｂは、光共振器Ａの共振器安定条件
を満たす動作点１の励起光源の出力における共振器一往
復を表す光線行列要素Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１と光共振
器Ｂの動作点２の励起光源の出力における共振器一往復
を表す光線行列要素Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２から、 （Ａ２＋Ｄ２）／２＝（Ａ１＋Ｄ１）／２ …（２６） の関係を満たすように、ｄＬ１ｂ、ｄＬ３ａ、ｄＬ４、
ｄＬ７を設定することにより、設計することができる。
すなわち、 ((dF1a dF1b dF2 dL1b F1a F1b F2 L1b+dF1a dF1b dF2 dL3a F1a F1b F2 L3a- dF1a dF2 dL1b dL3a F1a F2 L1b L3a-dF1b dF2 dL1b dL3a F1b F2 L1b L3a+dF1a dF1b dF2 dL4 F1a F1b F2 L4-dF1a dF1b dL1b dL4 F1a F1b L1b L4-dF1a dF2 d L1b dL4 F1a F2 L1b L4-dF1b dF2 dL1b dL4 F1b F2 L1b L4-dF1a dF1b dL3a dL4 F1a F1b L3a L4+dF1a dL1b dL3a dL4 F1a L1b L3a L4+dF1b dL1b dL3a dL4 F1b L1b L3a L4+dF1a dF1b dF2 dL7 F1a F1b F2 L7-dF1b dF2 dL1b dL7 F1b F2 L1b L7-dF1a dF2 dL3a dL7 F1a F2 L3a L7+dF2 dL1b dL3a dL7 F2 L1b L3a L7-dF1a dF1b dL4 dL7 F1a F1b L4 L7-dF1a dF2 dL4 dL7 F1a F2 L4 L7+dF1b dL1b dL4 dL7 F1b L1b L4 L7+dF2 dL1b dL4 dL7 F2 L1b L4 L7+dF1a dL3a dL4 dL7 F1a L3a L4 L7-dL1b dL3a dL4 dL7 L1b L3a L4 L7-dF1a dF1b dF2 F1a F1b F2 R1a +dF1a dF2 dL3a F1a F2 L3a R1a+dF1b dF2 dL3a F1b F2 L3a R1a+dF1a dF1b dL4 F1a F1b L4 R1a+dF1a dF2 dL4 F1a F2 L4 R1a+dF1b dF2 dL4 F1b F2 L4 R1a-dF 1a dL3a dL4 F1a L3a L4 R1a-dF1b dL3a dL4 F1b L3a L4 R1a+dF1b dF2 dL7 F1b F2 L7 R1a-dF2 dL3a dL7 F2 L3a L7 R1a-dF1b dL4 dL7 F1b L4 L7 R1a-dF2 dL 4 dL7 F2 L4 L7 R1a+dL3a dL4 dL7 L3a L4 L7 R1a) (dF1a dF1b dF2 dL1b F1a F1b F2 L1b+dF1a dF1b dF2 dL3a F1a F1b F2 L3a-dF1a dF2 dL1b dL3a F1a F2 L 1b L3a-dF1b dF2 dL1b dL3a F1b F2 L1b L3a+dF1a dF1b dF2 dL4 F1a F1b F2 L 4-dF1a dF1b dL1b dL4 F1a F1b L1b L4-dF1a dF2 dL1b dL4 F1a F2 L1b L4-dF1 b dF2 dL1b dL4 F1b F2 L1b L4-dF1a dF1b dL3a dL4 F1a F1b L3a L4+dF1a dL1b dL3a dL4 F1a L1b L3a L4+dF1b dL1b dL3a dL4 F1b L1b L3a L4+dF1a dF1b dF2 dL7 F1a F1b F2 L7-dF1b dF2 dL1b dL7 F1b F2 L1b L7-dF1a dF2 dL3a dL7 F1a F2 L3a L7+dF2 dL1b dL3a dL7 F2 L1b L3a L7-dF1a dF1b dL4 dL7 F1a F1b L 4 L7-dF1a dF2 dL4 dL7 F1a F2 L4 L7+dF1b dL1b dL4 dL7 F1b L1b L4 L7+dF2 dL1b dL4 dL7 F2 L1b L4 L7+dF1a dL3a dL4 dL7 F1a L3a L4 L7-dL1b dL3a dL4 dL7 L1b L3a L4 L7-dF1a dF1b dF2 F1a F1b F2 R2a+dF1a dF1b dL1b F1a F1b L 1b R2a+dF1a dF2 dL1b F1a F2 L1b R2a+dF1b dF2 dL1b F1b F2 L1b R2a+dF1a d F1b dL3a F1a F1b L3a R2a-dF1a dL1b dL3a F1a L1b L3a R2a-dF1b dL1b dL3a F1b L1b L3a R2a+dF1a dF1b dL7 F1a F1b L7 R2a+dF1a dF2 dL7 F1a F2 L7 R2a- dF1b dL1b dL7 F1b L1b L7 R2a-dF2 dL1b dL7 F2 L1b L7 R2a-dF1a dL3a dL7 F 1a L3a L7 R2a+dL1b dL3a dL7 L1b L3a L7 R2a) ) / (dF1a^2 dF1b^2 dF2^2 F1a ^2 F1b^2 F2^2 R1a R2a) = ((F1a F1b F2 L1b+F1a F1b F2 L3a-F1a F2 L1b L3a-F1b F2 L1b L3a+F1a F1 b F2 L4-F1a F1b L1b L4-F1a F2 L1b L4-F1b F2 L1b L4-F1a F1b L3a L4+F1a L1 b L3a L4+F1b L1b L3a L4+F1a F1b F2 L7-F1b F2 L1b L7-F1a F2 L3a L7+F2 L1b L3a L7-F1a F1b L4 L7-F1a F2 L4 L7+F1b L1b L4 L7+F2 L1b L4 L7+F1a L3a L4 L7-L1b L3a L4 L7-F1a F1b F2 R1a+F1a F2 L3a R1a+F1b F2 L3a R1a+F1a F1b L 4 R1a+F1a F2 L4 R1a+F1b F2 L4 R1a-F1a L3a L4 R1a-F1b L3a L4 R1a+F1b F2 L 7 R1a-F2 L3a L7 R1a-F1b L4 L7 R1a-F2 L4 L7 R1a+L3a L4 L7 R1a) (F1a F1b F 2 L1b+F1a F1b F2 L3a-F1a F2 L1b L3a-F1b F2 L1b L3a+F1a F1b F2 L4-F1a F1b L1b L4-F1a F2 L1b L4-F1b F2 L1b L4-F1a F1b L3a L4+F1a L1b L3a L4+F1b L1 b L3a L4+F1a F1b F2 L7-F1b F2 L1b L7-F1a F2 L3a L7+F2 L1b L3a L7-F1a F1b L4 L7-F1a F2 L4 L7+F1b L1b L4 L7+F2 L1b L4 L7+F1a L3a L4 L7-L1b L3a L4 L7-F1a F1b F2 R2a+F1a F1b L1b R2a+F1a F2 L1b R2a+F1b F2 L1b R2a+F1a F1 b L3a R2a-F1a L1b L3a R2a-F1b L1b L3a R2a+F1a F1b L7 R2a+F1a F2 L7 R2a- F1b L1b L7 R2a-F2 L1b L7 R2a-F1a L3a L7 R2a+L1b L3a L7 R2a)) / (F1a^2 F1 b^2 F2^2 R1a R2a) …（２７ ） の関係を満たすように、ｄＬ１ｂ、ｄＬ３ａ、ｄＬ４、
ｄＬ７を設定することにより、光共振器Ｂを設計するこ
とができる。また、 （Ａ２＋Ｄ２）／２＝−（Ａ１＋Ｄ１）／２ …（２８） の関係を満たすように、ｄＬ１ｂ、ｄＬ３ａ、ｄＬ４、
ｄＬ７を設定することによっても、光共振器Ｂを設計す
ることができる。すなわち、 ((dF1a dF1b dF2 dL1b F1a F1b F2 L1b+dF1a dF1b dF2 dL3a F1a F1b F2 L3a- dF1a dF2 dL1b dL3a F1a F2 L1b L3a-dF1b dF2 dL1b dL3a F1b F2 L1b L3a+dF1a dF1b dF2 dL4 F1a F1b F2 L4-dF1a dF1b dL1b dL4 F1a F1b L1b L4-dF1a dF2 d L1b dL4 F1a F2 L1b L4-dF1b dF2 dL1b dL4 F1b F2 L1b L4-dF1a dF1b dL3a dL4 F1a F1b L3a L4+dF1a dL1b dL3a dL4 F1a L1b L3a L4+dF1b dL1b dL3a dL4 F1b L1b L3a L4+dF1a dF1b dF2 dL7 F1a F1b F2 L7-dF1b dF2 dL1b dL7 F1b F2 L1b L7-dF1a dF2 dL3a dL7 F1a F2 L3a L7+dF2 dL1b dL3a dL7 F2 L1b L3a L7-dF1a dF1b dL4 dL7 F1a F1b L4 L7-dF1a dF2 dL4 dL7 F1a F2 L4 L7+dF1b dL1b dL4 dL7 F1b L1b L4 L7+dF2 dL1b dL4 dL7 F2 L1b L4 L7+dF1a dL3a dL4 dL7 F1a L3a L4 L7-dL1b dL3a dL4 dL7 L1b L3a L4 L7-dF1a dF1b dF2 F1a F1b F2 R1a +dF1a dF2 dL3a F1a F2 L3a R1a+dF1b dF2 dL3a F1b F2 L3a R1a+dF1a dF1b dL4 F1a F1b L4 R1a+dF1a dF2 dL4 F1a F2 L4 R1a+dF1b dF2 dL4 F1b F2 L4 R1a-dF 1a dL3a dL4 F1a L3a L4 R1a-dF1b dL3a dL4 F1b L3a L4 R1a+dF1b dF2 dL7 F1b F2 L7 R1a-dF2 dL3a dL7 F2 L3a L7 R1a-dF1b dL4 dL7 F1b L4 L7 R1a-dF2 dL 4 dL7 F2 L4 L7 R1a+dL3a dL4 dL7 L3a L4 L7 R1a) (dF1a dF1b dF2 dL1b F1a F1b F2 L1b+dF1a dF1b dF2 dL3a F1a F1b F2 L3a-dF1a dF2 dL1b dL3a F1a F2 L 1b L3a-dF1b dF2 dL1b dL3a F1b F2 L1b L3a+dF1a dF1b dF2 dL4 F1a F1b F2 L 4-dF1a dF1b dL1b dL4 F1a F1b L1b L4-dF1a dF2 dL1b dL4 F1a F2 L1b L4-dF1 b dF2 dL1b dL4 F1b F2 L1b L4-dF1a dF1b dL3a dL4 F1a F1b L3a L4+dF1a dL1b dL3a dL4 F1a L1b L3a L4+dF1b dL1b dL3a dL4 F1b L1b L3a L4+dF1a dF1b dF2 dL7 F1a F1b F2 L7-dF1b dF2 dL1b dL7 F1b F2 L1b L7-dF1a dF2 dL3a dL7 F1a F2 L3a L7+dF2 dL1b dL3a dL7 F2 L1b L3a L7-dF1a dF1b dL4 dL7 F1a F1b L 4 L7-dF1a dF2 dL4 dL7 F1a F2 L4 L7+dF1b dL1b dL4 dL7 F1b L1b L4 L7+dF2 dL1b dL4 dL7 F2 L1b L4 L7+dF1a dL3a dL4 dL7 F1a L3a L4 L7-dL1b dL3a dL4 dL7 L1b L3a L4 L7-dF1a dF1b dF2 F1a F1b F2 R2a+dF1a dF1b dL1b F1a F1b L 1b R2a+dF1a dF2 dL1b F1a F2 L1b R2a+dF1b dF2 dL1b F1b F2 L1b R2a+dF1a d F1b dL3a F1a F1b L3a R2a-dF1a dL1b dL3a F1a L1b L3a R2a-dF1b dL1b dL3a F1b L1b L3a R2a+dF1a dF1b dL7 F1a F1b L7 R2a+dF1a dF2 dL7 F1a F2 L7 R2a- dF1b dL1b dL7 F1b L1b L7 R2a-dF2 dL1b dL7 F2 L1b L7 R2a-dF1a dL3a dL7 F 1a L3a L7 R2a+dL1b dL3a dL7 L1b L3a L7 R2a) ) / (dF1a^2 dF1b^2 dF2^2 F1a ^2 F1b^2 F2^2 R1a R2a) = ((-(F1a F1b F2 L1b)-F1a F1b F2 L3a+F1a F2 L1b L3a+F1b F2 L1b L3a-F1a F1b F2 L4+F1a F1b L1b L4+F1a F2 L1b L4+F1b F2 L1b L4+F1a F1b L3a L4-F1a L1b L3a L4-F1b L1b L3a L4-F1a F1b F2 L7+F1b F2 L1b L7+F1a F2 L3a L7-F2 L1b L3a L7+F1a F1b L4 L7+F1a F2 L4 L7-F1b L1b L4 L7-F2 L1b L4 L7-F1a L 3a L4 L7+L1b L3a L4 L7) (F1a F1b F2 L1b+F1a F1b F2 L3a-F1a F2 L1b L3a-F1 b F2 L1b L3a+F1a F1b F2 L4-F1a F1b L1b L4-F1a F2 L1b L4-F1b F2 L1b L4-F 1a F1b L3a L4+F1a L1b L3a L4+F1b L1b L3a L4+F1a F1b F2 L7-F1b F2 L1b L7 -F1a F2 L3a L7+F2 L1b L3a L7-F1a F1b L4 L7-F1a F2 L4 L7+F1b L1b L4 L7+F2 L1b L4 L7+F1a L3a L4 L7-L1b L3a L4 L7-F1a F1b F2 R1a+F1a F2 L3a R1a+F1b F2 L3a R1a+F1a F1b L4 R1a+F1a F2 L4 R1a+F1b F2 L4 R1a-F1a L3a L4 R1a-F 1b L3a L4 R1a+F1b F2 L7 R1a-F2 L3a L7 R1a-F1b L4 L7 R1a-F2 L4 L7 R1a+L3a L4 L7 R1a-F1a F1b F2 R2a+F1a F1b L1b R2a+F1a F2 L1b R2a+F1b F2 L1b R2a+ F1a F1b L3a R2a-F1a L1b L3a R2a-F1b L1b L3a R2a+F1a F1b L7 R2a+F1a F2 L7 R2a-F1b L1b L7 R2a-F2 L1b L7 R2a-F1a L3a L7 R2a+L1b L3a L7 R2a-F1a F1b R1a R2a-F1a F2 R1a R2a-F1b F2 R1a R2a+F1a L3a R1a R2a+F1b L3a R1a R2a+ F1b L7 R1a R2a+F2 L7 R1a R2a-L3a L7 R1a R2a)) / (F1a^2 F1b^2 F2^2 R1a R 2a) …（２９） の関係を満たすように、ｄＬ１ｂ、ｄＬ３ａ、ｄＬ４、
ｄＬ７を設定することによっても、光共振器Ｂを設計す
ることができる。
ーザ媒質端ガウスビーム径が有限値として存在し、共振
器の安定条件を満たすが、動作点２では、固体レーザ媒
質端ガウスビーム径が有限値として存在せず、共振器の
安定条件を満たさない。動作点２で、固体レーザ媒質端
ガウスビーム径が有限値として存在し、共振器の安定条
件を満たす光共振器Ｂは、光共振器Ａの共振器安定条件
を満たす動作点１の励起光源の出力における共振器一往
復を表す光線行列要素Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１と光共振
器Ｂの動作点２の励起光源の出力における共振器一往復
を表す光線行列要素Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２から、 （Ａ２＋Ｄ２）／２＝（Ａ１＋Ｄ１）／２ …（２６） の関係を満たすように、ｄＬ１ｂ、ｄＬ３ａ、ｄＬ４、
ｄＬ７を設定することにより、設計することができる。
すなわち、 ((dF1a dF1b dF2 dL1b F1a F1b F2 L1b+dF1a dF1b dF2 dL3a F1a F1b F2 L3a- dF1a dF2 dL1b dL3a F1a F2 L1b L3a-dF1b dF2 dL1b dL3a F1b F2 L1b L3a+dF1a dF1b dF2 dL4 F1a F1b F2 L4-dF1a dF1b dL1b dL4 F1a F1b L1b L4-dF1a dF2 d L1b dL4 F1a F2 L1b L4-dF1b dF2 dL1b dL4 F1b F2 L1b L4-dF1a dF1b dL3a dL4 F1a F1b L3a L4+dF1a dL1b dL3a dL4 F1a L1b L3a L4+dF1b dL1b dL3a dL4 F1b L1b L3a L4+dF1a dF1b dF2 dL7 F1a F1b F2 L7-dF1b dF2 dL1b dL7 F1b F2 L1b L7-dF1a dF2 dL3a dL7 F1a F2 L3a L7+dF2 dL1b dL3a dL7 F2 L1b L3a L7-dF1a dF1b dL4 dL7 F1a F1b L4 L7-dF1a dF2 dL4 dL7 F1a F2 L4 L7+dF1b dL1b dL4 dL7 F1b L1b L4 L7+dF2 dL1b dL4 dL7 F2 L1b L4 L7+dF1a dL3a dL4 dL7 F1a L3a L4 L7-dL1b dL3a dL4 dL7 L1b L3a L4 L7-dF1a dF1b dF2 F1a F1b F2 R1a +dF1a dF2 dL3a F1a F2 L3a R1a+dF1b dF2 dL3a F1b F2 L3a R1a+dF1a dF1b dL4 F1a F1b L4 R1a+dF1a dF2 dL4 F1a F2 L4 R1a+dF1b dF2 dL4 F1b F2 L4 R1a-dF 1a dL3a dL4 F1a L3a L4 R1a-dF1b dL3a dL4 F1b L3a L4 R1a+dF1b dF2 dL7 F1b F2 L7 R1a-dF2 dL3a dL7 F2 L3a L7 R1a-dF1b dL4 dL7 F1b L4 L7 R1a-dF2 dL 4 dL7 F2 L4 L7 R1a+dL3a dL4 dL7 L3a L4 L7 R1a) (dF1a dF1b dF2 dL1b F1a F1b F2 L1b+dF1a dF1b dF2 dL3a F1a F1b F2 L3a-dF1a dF2 dL1b dL3a F1a F2 L 1b L3a-dF1b dF2 dL1b dL3a F1b F2 L1b L3a+dF1a dF1b dF2 dL4 F1a F1b F2 L 4-dF1a dF1b dL1b dL4 F1a F1b L1b L4-dF1a dF2 dL1b dL4 F1a F2 L1b L4-dF1 b dF2 dL1b dL4 F1b F2 L1b L4-dF1a dF1b dL3a dL4 F1a F1b L3a L4+dF1a dL1b dL3a dL4 F1a L1b L3a L4+dF1b dL1b dL3a dL4 F1b L1b L3a L4+dF1a dF1b dF2 dL7 F1a F1b F2 L7-dF1b dF2 dL1b dL7 F1b F2 L1b L7-dF1a dF2 dL3a dL7 F1a F2 L3a L7+dF2 dL1b dL3a dL7 F2 L1b L3a L7-dF1a dF1b dL4 dL7 F1a F1b L 4 L7-dF1a dF2 dL4 dL7 F1a F2 L4 L7+dF1b dL1b dL4 dL7 F1b L1b L4 L7+dF2 dL1b dL4 dL7 F2 L1b L4 L7+dF1a dL3a dL4 dL7 F1a L3a L4 L7-dL1b dL3a dL4 dL7 L1b L3a L4 L7-dF1a dF1b dF2 F1a F1b F2 R2a+dF1a dF1b dL1b F1a F1b L 1b R2a+dF1a dF2 dL1b F1a F2 L1b R2a+dF1b dF2 dL1b F1b F2 L1b R2a+dF1a d F1b dL3a F1a F1b L3a R2a-dF1a dL1b dL3a F1a L1b L3a R2a-dF1b dL1b dL3a F1b L1b L3a R2a+dF1a dF1b dL7 F1a F1b L7 R2a+dF1a dF2 dL7 F1a F2 L7 R2a- dF1b dL1b dL7 F1b L1b L7 R2a-dF2 dL1b dL7 F2 L1b L7 R2a-dF1a dL3a dL7 F 1a L3a L7 R2a+dL1b dL3a dL7 L1b L3a L7 R2a) ) / (dF1a^2 dF1b^2 dF2^2 F1a ^2 F1b^2 F2^2 R1a R2a) = ((F1a F1b F2 L1b+F1a F1b F2 L3a-F1a F2 L1b L3a-F1b F2 L1b L3a+F1a F1 b F2 L4-F1a F1b L1b L4-F1a F2 L1b L4-F1b F2 L1b L4-F1a F1b L3a L4+F1a L1 b L3a L4+F1b L1b L3a L4+F1a F1b F2 L7-F1b F2 L1b L7-F1a F2 L3a L7+F2 L1b L3a L7-F1a F1b L4 L7-F1a F2 L4 L7+F1b L1b L4 L7+F2 L1b L4 L7+F1a L3a L4 L7-L1b L3a L4 L7-F1a F1b F2 R1a+F1a F2 L3a R1a+F1b F2 L3a R1a+F1a F1b L 4 R1a+F1a F2 L4 R1a+F1b F2 L4 R1a-F1a L3a L4 R1a-F1b L3a L4 R1a+F1b F2 L 7 R1a-F2 L3a L7 R1a-F1b L4 L7 R1a-F2 L4 L7 R1a+L3a L4 L7 R1a) (F1a F1b F 2 L1b+F1a F1b F2 L3a-F1a F2 L1b L3a-F1b F2 L1b L3a+F1a F1b F2 L4-F1a F1b L1b L4-F1a F2 L1b L4-F1b F2 L1b L4-F1a F1b L3a L4+F1a L1b L3a L4+F1b L1 b L3a L4+F1a F1b F2 L7-F1b F2 L1b L7-F1a F2 L3a L7+F2 L1b L3a L7-F1a F1b L4 L7-F1a F2 L4 L7+F1b L1b L4 L7+F2 L1b L4 L7+F1a L3a L4 L7-L1b L3a L4 L7-F1a F1b F2 R2a+F1a F1b L1b R2a+F1a F2 L1b R2a+F1b F2 L1b R2a+F1a F1 b L3a R2a-F1a L1b L3a R2a-F1b L1b L3a R2a+F1a F1b L7 R2a+F1a F2 L7 R2a- F1b L1b L7 R2a-F2 L1b L7 R2a-F1a L3a L7 R2a+L1b L3a L7 R2a)) / (F1a^2 F1 b^2 F2^2 R1a R2a) …（２７ ） の関係を満たすように、ｄＬ１ｂ、ｄＬ３ａ、ｄＬ４、
ｄＬ７を設定することにより、光共振器Ｂを設計するこ
とができる。また、 （Ａ２＋Ｄ２）／２＝−（Ａ１＋Ｄ１）／２ …（２８） の関係を満たすように、ｄＬ１ｂ、ｄＬ３ａ、ｄＬ４、
ｄＬ７を設定することによっても、光共振器Ｂを設計す
ることができる。すなわち、 ((dF1a dF1b dF2 dL1b F1a F1b F2 L1b+dF1a dF1b dF2 dL3a F1a F1b F2 L3a- dF1a dF2 dL1b dL3a F1a F2 L1b L3a-dF1b dF2 dL1b dL3a F1b F2 L1b L3a+dF1a dF1b dF2 dL4 F1a F1b F2 L4-dF1a dF1b dL1b dL4 F1a F1b L1b L4-dF1a dF2 d L1b dL4 F1a F2 L1b L4-dF1b dF2 dL1b dL4 F1b F2 L1b L4-dF1a dF1b dL3a dL4 F1a F1b L3a L4+dF1a dL1b dL3a dL4 F1a L1b L3a L4+dF1b dL1b dL3a dL4 F1b L1b L3a L4+dF1a dF1b dF2 dL7 F1a F1b F2 L7-dF1b dF2 dL1b dL7 F1b F2 L1b L7-dF1a dF2 dL3a dL7 F1a F2 L3a L7+dF2 dL1b dL3a dL7 F2 L1b L3a L7-dF1a dF1b dL4 dL7 F1a F1b L4 L7-dF1a dF2 dL4 dL7 F1a F2 L4 L7+dF1b dL1b dL4 dL7 F1b L1b L4 L7+dF2 dL1b dL4 dL7 F2 L1b L4 L7+dF1a dL3a dL4 dL7 F1a L3a L4 L7-dL1b dL3a dL4 dL7 L1b L3a L4 L7-dF1a dF1b dF2 F1a F1b F2 R1a +dF1a dF2 dL3a F1a F2 L3a R1a+dF1b dF2 dL3a F1b F2 L3a R1a+dF1a dF1b dL4 F1a F1b L4 R1a+dF1a dF2 dL4 F1a F2 L4 R1a+dF1b dF2 dL4 F1b F2 L4 R1a-dF 1a dL3a dL4 F1a L3a L4 R1a-dF1b dL3a dL4 F1b L3a L4 R1a+dF1b dF2 dL7 F1b F2 L7 R1a-dF2 dL3a dL7 F2 L3a L7 R1a-dF1b dL4 dL7 F1b L4 L7 R1a-dF2 dL 4 dL7 F2 L4 L7 R1a+dL3a dL4 dL7 L3a L4 L7 R1a) (dF1a dF1b dF2 dL1b F1a F1b F2 L1b+dF1a dF1b dF2 dL3a F1a F1b F2 L3a-dF1a dF2 dL1b dL3a F1a F2 L 1b L3a-dF1b dF2 dL1b dL3a F1b F2 L1b L3a+dF1a dF1b dF2 dL4 F1a F1b F2 L 4-dF1a dF1b dL1b dL4 F1a F1b L1b L4-dF1a dF2 dL1b dL4 F1a F2 L1b L4-dF1 b dF2 dL1b dL4 F1b F2 L1b L4-dF1a dF1b dL3a dL4 F1a F1b L3a L4+dF1a dL1b dL3a dL4 F1a L1b L3a L4+dF1b dL1b dL3a dL4 F1b L1b L3a L4+dF1a dF1b dF2 dL7 F1a F1b F2 L7-dF1b dF2 dL1b dL7 F1b F2 L1b L7-dF1a dF2 dL3a dL7 F1a F2 L3a L7+dF2 dL1b dL3a dL7 F2 L1b L3a L7-dF1a dF1b dL4 dL7 F1a F1b L 4 L7-dF1a dF2 dL4 dL7 F1a F2 L4 L7+dF1b dL1b dL4 dL7 F1b L1b L4 L7+dF2 dL1b dL4 dL7 F2 L1b L4 L7+dF1a dL3a dL4 dL7 F1a L3a L4 L7-dL1b dL3a dL4 dL7 L1b L3a L4 L7-dF1a dF1b dF2 F1a F1b F2 R2a+dF1a dF1b dL1b F1a F1b L 1b R2a+dF1a dF2 dL1b F1a F2 L1b R2a+dF1b dF2 dL1b F1b F2 L1b R2a+dF1a d F1b dL3a F1a F1b L3a R2a-dF1a dL1b dL3a F1a L1b L3a R2a-dF1b dL1b dL3a F1b L1b L3a R2a+dF1a dF1b dL7 F1a F1b L7 R2a+dF1a dF2 dL7 F1a F2 L7 R2a- dF1b dL1b dL7 F1b L1b L7 R2a-dF2 dL1b dL7 F2 L1b L7 R2a-dF1a dL3a dL7 F 1a L3a L7 R2a+dL1b dL3a dL7 L1b L3a L7 R2a) ) / (dF1a^2 dF1b^2 dF2^2 F1a ^2 F1b^2 F2^2 R1a R2a) = ((-(F1a F1b F2 L1b)-F1a F1b F2 L3a+F1a F2 L1b L3a+F1b F2 L1b L3a-F1a F1b F2 L4+F1a F1b L1b L4+F1a F2 L1b L4+F1b F2 L1b L4+F1a F1b L3a L4-F1a L1b L3a L4-F1b L1b L3a L4-F1a F1b F2 L7+F1b F2 L1b L7+F1a F2 L3a L7-F2 L1b L3a L7+F1a F1b L4 L7+F1a F2 L4 L7-F1b L1b L4 L7-F2 L1b L4 L7-F1a L 3a L4 L7+L1b L3a L4 L7) (F1a F1b F2 L1b+F1a F1b F2 L3a-F1a F2 L1b L3a-F1 b F2 L1b L3a+F1a F1b F2 L4-F1a F1b L1b L4-F1a F2 L1b L4-F1b F2 L1b L4-F 1a F1b L3a L4+F1a L1b L3a L4+F1b L1b L3a L4+F1a F1b F2 L7-F1b F2 L1b L7 -F1a F2 L3a L7+F2 L1b L3a L7-F1a F1b L4 L7-F1a F2 L4 L7+F1b L1b L4 L7+F2 L1b L4 L7+F1a L3a L4 L7-L1b L3a L4 L7-F1a F1b F2 R1a+F1a F2 L3a R1a+F1b F2 L3a R1a+F1a F1b L4 R1a+F1a F2 L4 R1a+F1b F2 L4 R1a-F1a L3a L4 R1a-F 1b L3a L4 R1a+F1b F2 L7 R1a-F2 L3a L7 R1a-F1b L4 L7 R1a-F2 L4 L7 R1a+L3a L4 L7 R1a-F1a F1b F2 R2a+F1a F1b L1b R2a+F1a F2 L1b R2a+F1b F2 L1b R2a+ F1a F1b L3a R2a-F1a L1b L3a R2a-F1b L1b L3a R2a+F1a F1b L7 R2a+F1a F2 L7 R2a-F1b L1b L7 R2a-F2 L1b L7 R2a-F1a L3a L7 R2a+L1b L3a L7 R2a-F1a F1b R1a R2a-F1a F2 R1a R2a-F1b F2 R1a R2a+F1a L3a R1a R2a+F1b L3a R1a R2a+ F1b L7 R1a R2a+F2 L7 R1a R2a-L3a L7 R1a R2a)) / (F1a^2 F1b^2 F2^2 R1a R 2a) …（２９） の関係を満たすように、ｄＬ１ｂ、ｄＬ３ａ、ｄＬ４、
ｄＬ７を設定することによっても、光共振器Ｂを設計す
ることができる。
【００５６】さらに、上記動作点１として、上記光共振
器Ａの共振器一往復を表す光線行列の要素Ａ１，Ｂ１，
Ｃ１，Ｄ１が、 −０．９９＜（Ａ１＋Ｄ１）／２＜０．９９ …（３０） となる範囲、すなわち、 0.005<(1-(L3a+L4+L7)/F1a-(L3a+L4)/F1b-L4/F2+L7(L3a+L4)/(F1a F1b)+L3a L 4/(F1b F2)+L4(L3a+L7)/(F1a F2)-L3a L4 L7/(F1a F1b F2)-L0b /R1a)(1-(L1b+ L3a+L7)/F2-(L1b+L7)/F1b-L1b/F1a+L1b L7/(F1a F1b)+L3a(L1b+L7)/(F1b F2)+L1 b(L3a+L7)/(F1a F2)-L1b L3a L7/(F1a F1b F2)-L0b/R2a)<0.995 …（３１） を満たす範囲で動作点１を選択することにより、動作点
２でより安定に発振を行うことができる光共振器Ｂを設
計することができる。
器Ａの共振器一往復を表す光線行列の要素Ａ１，Ｂ１，
Ｃ１，Ｄ１が、 −０．９９＜（Ａ１＋Ｄ１）／２＜０．９９ …（３０） となる範囲、すなわち、 0.005<(1-(L3a+L4+L7)/F1a-(L3a+L4)/F1b-L4/F2+L7(L3a+L4)/(F1a F1b)+L3a L 4/(F1b F2)+L4(L3a+L7)/(F1a F2)-L3a L4 L7/(F1a F1b F2)-L0b /R1a)(1-(L1b+ L3a+L7)/F2-(L1b+L7)/F1b-L1b/F1a+L1b L7/(F1a F1b)+L3a(L1b+L7)/(F1b F2)+L1 b(L3a+L7)/(F1a F2)-L1b L3a L7/(F1a F1b F2)-L0b/R2a)<0.995 …（３１） を満たす範囲で動作点１を選択することにより、動作点
２でより安定に発振を行うことができる光共振器Ｂを設
計することができる。
【００５７】以上のように、本実施の形態に示す固体レ
ーザ装置においては、光共振器を反射ミラー４ａ、第１
の固体レーザ媒質３ａ、第１の固体レーザ媒質内の熱レ
ンズＦ１ａ、第２の固体レーザ媒質３ｂ、第２の固体レ
ーザ媒質内の熱レンズＦ１ｂ、波長変換素子１７、波長
変換素子１７内に発生した熱レンズＦ２、及びハーモニ
ックミラー１９により安定型共振器として構成している
ので、光共振器内部の波長変換素子に熱レンズが発生し
た場合においても、安定に、高出力な高調波レーザビー
ムを発生することができる。また、複数の固体レーザ媒
質を用いているので、単一の固体レーザ媒質を用いた場
合より、高出力な高調波レーザビームを発生することが
できる。
ーザ装置においては、光共振器を反射ミラー４ａ、第１
の固体レーザ媒質３ａ、第１の固体レーザ媒質内の熱レ
ンズＦ１ａ、第２の固体レーザ媒質３ｂ、第２の固体レ
ーザ媒質内の熱レンズＦ１ｂ、波長変換素子１７、波長
変換素子１７内に発生した熱レンズＦ２、及びハーモニ
ックミラー１９により安定型共振器として構成している
ので、光共振器内部の波長変換素子に熱レンズが発生し
た場合においても、安定に、高出力な高調波レーザビー
ムを発生することができる。また、複数の固体レーザ媒
質を用いているので、単一の固体レーザ媒質を用いた場
合より、高出力な高調波レーザビームを発生することが
できる。
【００５８】さらに、本実施の形態に示す固体レーザ装
置の光共振器の設計方法においては、光共振器を反射ミ
ラー４ａ、第１の固体レーザ媒質３ａ、第１の固体レー
ザ媒質内の熱レンズＦ１ａ、第２の固体レーザ媒質３
ｂ、第２の固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１ｂ、波長変
換素子１７、波長変換素子１７内に発生した熱レンズＦ
２、及びハーモニックミラー１９により安定型共振器と
なるように設計しているので、励起光以外の要因により
固体レーザ媒質以外の波長変換素子などに熱レンズが発
生する場合においても、安定に、高出力なレーザビーム
を効率よく発生することができる固体レーザ装置の光共
振器を設計することができる。
置の光共振器の設計方法においては、光共振器を反射ミ
ラー４ａ、第１の固体レーザ媒質３ａ、第１の固体レー
ザ媒質内の熱レンズＦ１ａ、第２の固体レーザ媒質３
ｂ、第２の固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１ｂ、波長変
換素子１７、波長変換素子１７内に発生した熱レンズＦ
２、及びハーモニックミラー１９により安定型共振器と
なるように設計しているので、励起光以外の要因により
固体レーザ媒質以外の波長変換素子などに熱レンズが発
生する場合においても、安定に、高出力なレーザビーム
を効率よく発生することができる固体レーザ装置の光共
振器を設計することができる。
【００５９】なお、本実施の形態においては、固体レー
ザ媒質が２個の場合を示したが、３個以上の固体レーザ
媒質を用いても良く、光共振器を反射ミラー、複数の固
体レーザ媒質、複数の固体レーザ媒質内の熱レンズ、波
長変換素子、波長変換素子内に発生した熱レンズ、及び
ハーモニックミラーにより安定型共振器として構成する
ことにより、本実施の形態と同様の効果を奏する。
ザ媒質が２個の場合を示したが、３個以上の固体レーザ
媒質を用いても良く、光共振器を反射ミラー、複数の固
体レーザ媒質、複数の固体レーザ媒質内の熱レンズ、波
長変換素子、波長変換素子内に発生した熱レンズ、及び
ハーモニックミラーにより安定型共振器として構成する
ことにより、本実施の形態と同様の効果を奏する。
【００６０】実施の形態６．図７は本発明の実施の形態
６である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。図
において、２、６ａ、６ｂ、１１、１２、１３、１４、
１５、１６、１８、２０は実施の形態１に示した固体レ
ーザ装置と同一のものであり、１７ａは第１の波長変換
素子、１７ｂは第２の波長変換素子、７ｆは光共振器で
ある。Ｌｆは共振器長、Ｌ１ａは反射ミラー４ａと固体
レーザ媒質３ａの距離、Ｌ３ａは固体レーザ媒質３ａと
第１の波長変換素子１７ａの距離、Ｌ４ａは第２の波長
変換素子１７ｂとハーモニックミラー１９の距離、Ｌ８
は第１の波長変換素子１７ａと第２の波長変換素子１７
ｂの距離である。Ｆ１は固体レーザ媒質３ａ内に発生し
た熱レンズ焦点距離、Ｆ２ａは第１の波長変換素子１７
ａ内に発生した熱レンズ焦点距離、Ｆ２ｂは第２の波長
変換素子１７ｂ内に発生した熱レンズ焦点距離である。
光共振器７ｆは、反射ミラー４ａ、固体レーザ媒質３
ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、第１の波長変換
素子１７ａ、第１の波長変換素子１７ａ内の熱レンズＦ
２ａ、第２の波長変換素子１７ｂ、第２の波長変換素子
１７ｂ内に発生した熱レンズＦ２ｂ、及びハーモニック
ミラー１９により安定型共振器として構成している。す
なわち、反射ミラー４ａの曲率半径をR1a 、ハーモニッ
クミラー１９の曲率半径をR3、 L0c=L1a+L8+L4a+L3a-L1a(L8+L4a+L3a)/F1-(L1a+L3a)(L8+L4a)/F2a-L4a(L1a+L8 +L3a)/F2b+L1a L3a(L8+L4a)/(F1 F2a)+L8 L4a(L1a+L3a)/(F2a F2b)+L1a L4a(L8 +L3a)/(F1 F2b)-L1a L8 L4a L3a/(F1 F2a F2b) …（３２） として、共振器の安定条件である、 0<(1-(L8+L4a+L3a)/F1-(L8+L4a)/F2a-L4a/F2b+L3a(L8+L4a)/(F1 F2a)+L8 L4a/ (F2a F2b)+L4a(L8+L3a)/(F1 F2b)-L8 L4a L3a/(F1 F2a F2b)-L0c/R1a)(1-(L1a+L 8+L3a)/F2b-(L1a+L3a)/F2a-L1a/F1+L1a L3a/(F1 F2a)+L8(L1a+L3a)/(F2a F2b)+L 1a(L8+L3a)/(F1 F2b)-L1a L8 L3a/(F1 F2a F2b)-L0c/R3)<1 …（３３） の関係を満たすように構成している。
６である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。図
において、２、６ａ、６ｂ、１１、１２、１３、１４、
１５、１６、１８、２０は実施の形態１に示した固体レ
ーザ装置と同一のものであり、１７ａは第１の波長変換
素子、１７ｂは第２の波長変換素子、７ｆは光共振器で
ある。Ｌｆは共振器長、Ｌ１ａは反射ミラー４ａと固体
レーザ媒質３ａの距離、Ｌ３ａは固体レーザ媒質３ａと
第１の波長変換素子１７ａの距離、Ｌ４ａは第２の波長
変換素子１７ｂとハーモニックミラー１９の距離、Ｌ８
は第１の波長変換素子１７ａと第２の波長変換素子１７
ｂの距離である。Ｆ１は固体レーザ媒質３ａ内に発生し
た熱レンズ焦点距離、Ｆ２ａは第１の波長変換素子１７
ａ内に発生した熱レンズ焦点距離、Ｆ２ｂは第２の波長
変換素子１７ｂ内に発生した熱レンズ焦点距離である。
光共振器７ｆは、反射ミラー４ａ、固体レーザ媒質３
ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、第１の波長変換
素子１７ａ、第１の波長変換素子１７ａ内の熱レンズＦ
２ａ、第２の波長変換素子１７ｂ、第２の波長変換素子
１７ｂ内に発生した熱レンズＦ２ｂ、及びハーモニック
ミラー１９により安定型共振器として構成している。す
なわち、反射ミラー４ａの曲率半径をR1a 、ハーモニッ
クミラー１９の曲率半径をR3、 L0c=L1a+L8+L4a+L3a-L1a(L8+L4a+L3a)/F1-(L1a+L3a)(L8+L4a)/F2a-L4a(L1a+L8 +L3a)/F2b+L1a L3a(L8+L4a)/(F1 F2a)+L8 L4a(L1a+L3a)/(F2a F2b)+L1a L4a(L8 +L3a)/(F1 F2b)-L1a L8 L4a L3a/(F1 F2a F2b) …（３２） として、共振器の安定条件である、 0<(1-(L8+L4a+L3a)/F1-(L8+L4a)/F2a-L4a/F2b+L3a(L8+L4a)/(F1 F2a)+L8 L4a/ (F2a F2b)+L4a(L8+L3a)/(F1 F2b)-L8 L4a L3a/(F1 F2a F2b)-L0c/R1a)(1-(L1a+L 8+L3a)/F2b-(L1a+L3a)/F2a-L1a/F1+L1a L3a/(F1 F2a)+L8(L1a+L3a)/(F2a F2b)+L 1a(L8+L3a)/(F1 F2b)-L1a L8 L3a/(F1 F2a F2b)-L0c/R3)<1 …（３３） の関係を満たすように構成している。
【００６１】上記のように構成された固体レーザ装置に
おいては、基本波レーザビーム６ａ及び高調波レーザビ
ーム６ｂの一部は第１の波長変換素子１７ａ及び第２の
波長変換素子１７ｂにより吸収され、熱となる。この熱
により加熱された第１の波長変換素子１７ａ及び第２の
波長変換素子１７ｂは、周囲に配置された冷却装置によ
り冷却される。その結果、第１の波長変換素子１７ａ及
び第２の波長変換素子１７ｂ内では、中心付近の温度が
高く、側面付近の温度が低い形状の温度分布が生じる。
第１の波長変換素子１７ａ及び第２の波長変換素子１７
ｂの屈折率変化はほぼ温度に比例するため、第１の波長
変換素子１７ａ及び第２の波長変換素子１７ｂ内に発生
した温度分布により、第１の波長変換素子１７ａ及び第
２の波長変換素子１７ｂ内に屈折率分布が生じ、熱レン
ズＦ２ａ及びＦ２ｂが発生する。
おいては、基本波レーザビーム６ａ及び高調波レーザビ
ーム６ｂの一部は第１の波長変換素子１７ａ及び第２の
波長変換素子１７ｂにより吸収され、熱となる。この熱
により加熱された第１の波長変換素子１７ａ及び第２の
波長変換素子１７ｂは、周囲に配置された冷却装置によ
り冷却される。その結果、第１の波長変換素子１７ａ及
び第２の波長変換素子１７ｂ内では、中心付近の温度が
高く、側面付近の温度が低い形状の温度分布が生じる。
第１の波長変換素子１７ａ及び第２の波長変換素子１７
ｂの屈折率変化はほぼ温度に比例するため、第１の波長
変換素子１７ａ及び第２の波長変換素子１７ｂ内に発生
した温度分布により、第１の波長変換素子１７ａ及び第
２の波長変換素子１７ｂ内に屈折率分布が生じ、熱レン
ズＦ２ａ及びＦ２ｂが発生する。
【００６２】光共振器は、実施の形態５に示した方法と
同様な方法で設計することができる。
同様な方法で設計することができる。
【００６３】以上のように、本実施の形態に示す固体レ
ーザ装置においては、光共振器７ｆを反射ミラー４ａ、
固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ
１、第１の波長変換素子１７ａ、第１の波長変換素子内
の熱レンズＦ２ａ、第２の波長変換素子１７ｂ、第２の
波長変換素子１７内に発生した熱レンズＦ２ｂ、及びハ
ーモニックミラー１９により安定型共振器として構成し
ているので、光共振器内部の複数の波長変換素子に熱レ
ンズが発生した場合においても、安定に、高出力な高調
波レーザビームを発生することができる。また、複数の
波長変換素子を用いているので、単一の波長変換素子を
用いた場合より、高出力な高調波レーザビームを発生す
ることができる。
ーザ装置においては、光共振器７ｆを反射ミラー４ａ、
固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ
１、第１の波長変換素子１７ａ、第１の波長変換素子内
の熱レンズＦ２ａ、第２の波長変換素子１７ｂ、第２の
波長変換素子１７内に発生した熱レンズＦ２ｂ、及びハ
ーモニックミラー１９により安定型共振器として構成し
ているので、光共振器内部の複数の波長変換素子に熱レ
ンズが発生した場合においても、安定に、高出力な高調
波レーザビームを発生することができる。また、複数の
波長変換素子を用いているので、単一の波長変換素子を
用いた場合より、高出力な高調波レーザビームを発生す
ることができる。
【００６４】さらに、本実施の形態に示す固体レーザ装
置の光共振器の設計方法においては、光共振器７ｆを反
射ミラー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内
の熱レンズＦ１、第１の波長変換素子１７ａ、第１の波
長変換素子内の熱レンズＦ２ａ、第２の波長変換素子１
７ｂ、第２の波長変換素子１７内に発生した熱レンズＦ
２ｂ、及びハーモニックミラー１９により安定型共振器
となるように設計しているので、励起光以外の要因によ
り固体レーザ媒質以外の複数の波長変換素子などに熱レ
ンズが発生する場合においても、安定に、高出力なレー
ザビームを効率よく発生することができる固体レーザ装
置の光共振器を設計することができる。
置の光共振器の設計方法においては、光共振器７ｆを反
射ミラー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内
の熱レンズＦ１、第１の波長変換素子１７ａ、第１の波
長変換素子内の熱レンズＦ２ａ、第２の波長変換素子１
７ｂ、第２の波長変換素子１７内に発生した熱レンズＦ
２ｂ、及びハーモニックミラー１９により安定型共振器
となるように設計しているので、励起光以外の要因によ
り固体レーザ媒質以外の複数の波長変換素子などに熱レ
ンズが発生する場合においても、安定に、高出力なレー
ザビームを効率よく発生することができる固体レーザ装
置の光共振器を設計することができる。
【００６５】なお、本実施の形態においては、波長変換
素子が２個の場合を示したが、３個以上の波長変換素子
を用いても良く、光共振器を反射ミラー、固体レーザ媒
質、固体レーザ媒質内の熱レンズ、複数の波長変換素
子、複数の波長変換素子内に発生した熱レンズ、及びハ
ーモニックミラーにより安定型共振器として構成するこ
とにより、本実施の形態と同様の効果を奏する。
素子が２個の場合を示したが、３個以上の波長変換素子
を用いても良く、光共振器を反射ミラー、固体レーザ媒
質、固体レーザ媒質内の熱レンズ、複数の波長変換素
子、複数の波長変換素子内に発生した熱レンズ、及びハ
ーモニックミラーにより安定型共振器として構成するこ
とにより、本実施の形態と同様の効果を奏する。
【００６６】さらに、複数の固体レーザ媒質及び複数の
波長変換素子を用いても良く、光共振器を反射ミラー、
複数の固体レーザ媒質、複数の固体レーザ媒質内の熱レ
ンズ、複数の波長変換素子、複数の波長変換素子内に発
生した熱レンズ、及びハーモニックミラーにより安定型
共振器として構成することにより、安定に、さらに高出
力な高調波レーザビームを発生することができる。
波長変換素子を用いても良く、光共振器を反射ミラー、
複数の固体レーザ媒質、複数の固体レーザ媒質内の熱レ
ンズ、複数の波長変換素子、複数の波長変換素子内に発
生した熱レンズ、及びハーモニックミラーにより安定型
共振器として構成することにより、安定に、さらに高出
力な高調波レーザビームを発生することができる。
【００６７】実施の形態７．図８は本発明の実施の形態
７である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。図
において、２、６ａ、１１、１２、１３、１４、１５、
１６、１８ａ、２０は実施の形態３に示した固体レーザ
装置と同一のものであり、２２ａは第１の透過光学素
子、２２ｂは第２の透過光学素子、７ｇは光共振器であ
る。Ｌｇは共振器長、Ｌ１ａは反射ミラー４ａと固体レ
ーザ媒質３ａの距離、Ｌ５ａは固体レーザ媒質３ａと第
１の透過光学素子２２ａの距離、Ｌ６ａは第２の透過光
学素子２２ｂと部分反射ミラー５の距離、Ｌ９は第１の
透過光学素子２２ａと第２の透過光学素子２２ｂの距離
である。Ｆ１は固体レーザ媒質３ａ内に発生した熱レン
ズ焦点距離、Ｆ３ａは第１の透過光学素子２２ａ内に発
生した熱レンズ焦点距離、Ｆ３ｂは第２の透過光学素子
２２ｂ内に発生した熱レンズ焦点距離である。光共振器
７ｇは、反射ミラー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レ
ーザ媒質内の熱レンズＦ１、第１の透過光学素子２２
ａ、第１の透過光学素子内の熱レンズＦ３ａ、第２の透
過光学素子２２ｂ、第２の透過光学素子２２ｂ内の熱レ
ンズＦ３ｂ、及び部分反射ミラー５により安定型共振器
として構成している。すなわち、反射ミラー４ａの曲率
半径をR1a、部分反射ミラー５の曲率半径をR2、 L0d=L1+L9+L6a+L5a-L1(L9+L6a+L5a)/F1-(L1+L5a)(L9+L6a)/F3a-L6a(L1+L9+L5a )/F3b+L1L5a(L9+L6a)/(F1 F3a)+L9 L6a(L1+L5a)/(F3a F3b)+L1 L6a(L9+L5a)/(F1 F3b)-L1 L9 L6a L5a/(F1 F3a F3b) …（３４） として、共振器の安定条件である 0<(1-(L9+L6a+L5a)/F1-(L9+L6a)/F3a-L6a/F3b+L5a(L9+L6a)/(F1 F3a)+L9 L6a/ (F3a F3b)+L6a(L9+L5a)/(F1 F3b)-L9 L6a L5a/(F1 F3a F3b)-L0d/R1a)(1-(L1+L9 +L5a)/F3b-(L1+L5a)/F3a-L1/F1+L1 L5a/(F1 F3a)+L9(L1+L5a)/(F3a F3b)+L1(L9+ L5a)/(F1 F3b)-L1 L9 L5a/(F1 F3a F3b)-L0d/R2)<1 …（３５） の関係を満たすように構成している。
７である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。図
において、２、６ａ、１１、１２、１３、１４、１５、
１６、１８ａ、２０は実施の形態３に示した固体レーザ
装置と同一のものであり、２２ａは第１の透過光学素
子、２２ｂは第２の透過光学素子、７ｇは光共振器であ
る。Ｌｇは共振器長、Ｌ１ａは反射ミラー４ａと固体レ
ーザ媒質３ａの距離、Ｌ５ａは固体レーザ媒質３ａと第
１の透過光学素子２２ａの距離、Ｌ６ａは第２の透過光
学素子２２ｂと部分反射ミラー５の距離、Ｌ９は第１の
透過光学素子２２ａと第２の透過光学素子２２ｂの距離
である。Ｆ１は固体レーザ媒質３ａ内に発生した熱レン
ズ焦点距離、Ｆ３ａは第１の透過光学素子２２ａ内に発
生した熱レンズ焦点距離、Ｆ３ｂは第２の透過光学素子
２２ｂ内に発生した熱レンズ焦点距離である。光共振器
７ｇは、反射ミラー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レ
ーザ媒質内の熱レンズＦ１、第１の透過光学素子２２
ａ、第１の透過光学素子内の熱レンズＦ３ａ、第２の透
過光学素子２２ｂ、第２の透過光学素子２２ｂ内の熱レ
ンズＦ３ｂ、及び部分反射ミラー５により安定型共振器
として構成している。すなわち、反射ミラー４ａの曲率
半径をR1a、部分反射ミラー５の曲率半径をR2、 L0d=L1+L9+L6a+L5a-L1(L9+L6a+L5a)/F1-(L1+L5a)(L9+L6a)/F3a-L6a(L1+L9+L5a )/F3b+L1L5a(L9+L6a)/(F1 F3a)+L9 L6a(L1+L5a)/(F3a F3b)+L1 L6a(L9+L5a)/(F1 F3b)-L1 L9 L6a L5a/(F1 F3a F3b) …（３４） として、共振器の安定条件である 0<(1-(L9+L6a+L5a)/F1-(L9+L6a)/F3a-L6a/F3b+L5a(L9+L6a)/(F1 F3a)+L9 L6a/ (F3a F3b)+L6a(L9+L5a)/(F1 F3b)-L9 L6a L5a/(F1 F3a F3b)-L0d/R1a)(1-(L1+L9 +L5a)/F3b-(L1+L5a)/F3a-L1/F1+L1 L5a/(F1 F3a)+L9(L1+L5a)/(F3a F3b)+L1(L9+ L5a)/(F1 F3b)-L1 L9 L5a/(F1 F3a F3b)-L0d/R2)<1 …（３５） の関係を満たすように構成している。
【００６８】上記のように構成された固体レーザ装置に
おいては、基本波レーザビーム６ａ及び高調波レーザビ
ーム６ｂの一部は第１の透過光学素子２２ａ及び第２の
透過光学素子２２ｂにより吸収され、熱となる。この熱
により加熱された第１の透過光学素子２２ａ及び第２の
透過光学素子２２ｂは、周囲に配置された冷却装置によ
り冷却される。その結果、第１の透過光学素子２２ａ及
び第２の透過光学素子２２ｂ内では、中心付近の温度が
高く、側面付近の温度が低い形状の温度分布が生じる。
第１の透過光学素子２２ａ及び第２の透過光学素子２２
ｂの屈折率変化はほぼ温度に比例するため、第１の透過
光学素子２２ａ及び第２の透過光学素子２２ｂ内に発生
した温度分布により、第１の透過光学素子２２ａ及び第
２の透過光学素子２２ｂ内に屈折率分布が生じ、熱レン
ズＦ３ａ及びＦ３ｂが発生する。
おいては、基本波レーザビーム６ａ及び高調波レーザビ
ーム６ｂの一部は第１の透過光学素子２２ａ及び第２の
透過光学素子２２ｂにより吸収され、熱となる。この熱
により加熱された第１の透過光学素子２２ａ及び第２の
透過光学素子２２ｂは、周囲に配置された冷却装置によ
り冷却される。その結果、第１の透過光学素子２２ａ及
び第２の透過光学素子２２ｂ内では、中心付近の温度が
高く、側面付近の温度が低い形状の温度分布が生じる。
第１の透過光学素子２２ａ及び第２の透過光学素子２２
ｂの屈折率変化はほぼ温度に比例するため、第１の透過
光学素子２２ａ及び第２の透過光学素子２２ｂ内に発生
した温度分布により、第１の透過光学素子２２ａ及び第
２の透過光学素子２２ｂ内に屈折率分布が生じ、熱レン
ズＦ３ａ及びＦ３ｂが発生する。
【００６９】光共振器は、実施の形態５に示した方法と
同様な方法で設計することができる。
同様な方法で設計することができる。
【００７０】以上のように、本実施の形態に示す固体レ
ーザ装置においては、光共振器を反射ミラー４ａ、固体
レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、第
１の透過光学素子２２ａ、第１の透過光学素子内の熱レ
ンズＦ３ａ、第２の透過光学素子２２ｂ、第２の透過光
学素子２２ｂ内の熱レンズＦ３ｂ、及び部分反射ミラー
５により安定型共振器として構成しているので、光共振
器内部の複数の透過光学素子に熱レンズが発生した場合
においても、安定に、高出力な基本波レーザビームを発
生することができる。
ーザ装置においては、光共振器を反射ミラー４ａ、固体
レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、第
１の透過光学素子２２ａ、第１の透過光学素子内の熱レ
ンズＦ３ａ、第２の透過光学素子２２ｂ、第２の透過光
学素子２２ｂ内の熱レンズＦ３ｂ、及び部分反射ミラー
５により安定型共振器として構成しているので、光共振
器内部の複数の透過光学素子に熱レンズが発生した場合
においても、安定に、高出力な基本波レーザビームを発
生することができる。
【００７１】さらに、本実施の形態に示す固体レーザ装
置の光共振器の設計方法においては、光共振器を反射ミ
ラー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱
レンズＦ１、第１の透過光学素子２２ａ、第１の透過光
学素子内の熱レンズＦ３ａ、第２の透過光学素子２２
ｂ、第２の透過光学素子２２ｂ内の熱レンズＦ３ｂ、及
び部分反射ミラー５により安定型共振器となるように設
計しているので、励起光以外の要因により固体レーザ媒
質以外の複数の透過光学素子などに熱レンズが発生する
場合においても、安定に、高出力なレーザビームを効率
よく発生することができる固体レーザ装置の光共振器を
設計することができる。
置の光共振器の設計方法においては、光共振器を反射ミ
ラー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱
レンズＦ１、第１の透過光学素子２２ａ、第１の透過光
学素子内の熱レンズＦ３ａ、第２の透過光学素子２２
ｂ、第２の透過光学素子２２ｂ内の熱レンズＦ３ｂ、及
び部分反射ミラー５により安定型共振器となるように設
計しているので、励起光以外の要因により固体レーザ媒
質以外の複数の透過光学素子などに熱レンズが発生する
場合においても、安定に、高出力なレーザビームを効率
よく発生することができる固体レーザ装置の光共振器を
設計することができる。
【００７２】なお、本実施の形態においては、透過光学
素子が２個の場合を示したが、３個以上の透過光学素子
を用いても良く、光共振器を反射ミラー、固体レーザ媒
質、固体レーザ媒質内の熱レンズ、複数の透過光学素
子、複数の透過光学素子内の熱レンズ、及び部分反射ミ
ラーにより安定型共振器として構成することにより、本
実施の形態と同様の効果を奏する。
素子が２個の場合を示したが、３個以上の透過光学素子
を用いても良く、光共振器を反射ミラー、固体レーザ媒
質、固体レーザ媒質内の熱レンズ、複数の透過光学素
子、複数の透過光学素子内の熱レンズ、及び部分反射ミ
ラーにより安定型共振器として構成することにより、本
実施の形態と同様の効果を奏する。
【００７３】さらに、複数の固体レーザ媒質及び複数の
透過光学素子を用いても良く、光共振器を反射ミラー、
複数の固体レーザ媒質、複数の固体レーザ媒質内の熱レ
ンズ、複数の透過光学素子、複数の透過光学素子内の熱
レンズ、及び部分反射ミラーにより安定型共振器として
構成することにより、安定に、さらに高出力な基本波レ
ーザビームを発生することができる。
透過光学素子を用いても良く、光共振器を反射ミラー、
複数の固体レーザ媒質、複数の固体レーザ媒質内の熱レ
ンズ、複数の透過光学素子、複数の透過光学素子内の熱
レンズ、及び部分反射ミラーにより安定型共振器として
構成することにより、安定に、さらに高出力な基本波レ
ーザビームを発生することができる。
【００７４】実施の形態８．図９は本発明の実施の形態
８である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。図
において、２、６ａ、６ｂ、１１、１２、１３、１４、
１５、１６、１８、１８ａ、２０は実施の形態１または
実施の形態３に示した固体レーザ装置と同一のものであ
り、２２は透過光学素子、１７は波長変換素子、７ｈは
光共振器である。Ｌｈは共振器長、Ｌ１ａは反射ミラー
４ａと固体レーザ媒質３ａの距離、Ｌ５ｂは固体レーザ
媒質３ａと透過光学素子２２の距離、Ｌ４ｂは波長変換
素子１７とハーモニックミラー１９の距離、Ｌ１０は透
過光学素子２２と波長変換素子１７の距離である。Ｆ１
は固体レーザ媒質３ａ内に発生した熱レンズ焦点距離、
Ｆ３は透過光学素子２２内に発生した熱レンズ焦点距
離、Ｆ２は波長変換素子１７内に発生した熱レンズ焦点
距離である。光共振器７ｈは、反射ミラー４ａ、固体レ
ーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、透過
光学素子２２、透過光学素子２２内の熱レンズＦ３、波
長変換素子１７、波長変換素子１７内の熱レンズＦ２、
及びハーモニックミラー１９により安定型共振器として
構成している。すなわち、反射ミラー４ａの曲率半径を
R1a 、ハーモニックミラー１９の曲率半径をR3、 L0e=L1a+L10+L4b+L5b-L1a(L10+L4b+L5b)/F1-(L1a+L5b)(L10+L4b)/F3-L4b(L1a+ L10+L5b)/F2+L1a L5b(L10+L4b)/(F1 F3)+L10 L4b(L1a+L5b)/(F3 F2)+L1a L4b(L1 0+L5b)/(F1 F2)-L1a L10 L4b L5b/(F1 F3 F2) …（３６） として、共振器の安定条件である、 0<(1-(L10+L4b+L5b)/F1-(L10+L4b)/F3-L4b/F2+L5b(L10+L4b)/(F1 F3)+L10 L4b /(F3 F2)+L4b(L10+L5b)/(F1 F2)-L10 L4b L5b/(F1 F3 F2)-L0e/R1a)(1-(L1a+L10 +L5b)/F2-(L1a+L5b)/F3-L1a/F1+L1a L5b/(F1 F3)+L10(L1a+L5b)/(F3 F2)+L1a(L1 0+L5b)/(F1 F2)-L1a L10 L5b/(F1 F3 F2)-L0e/R3)<1 …（３７） の関係を満たすように構成している。
８である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。図
において、２、６ａ、６ｂ、１１、１２、１３、１４、
１５、１６、１８、１８ａ、２０は実施の形態１または
実施の形態３に示した固体レーザ装置と同一のものであ
り、２２は透過光学素子、１７は波長変換素子、７ｈは
光共振器である。Ｌｈは共振器長、Ｌ１ａは反射ミラー
４ａと固体レーザ媒質３ａの距離、Ｌ５ｂは固体レーザ
媒質３ａと透過光学素子２２の距離、Ｌ４ｂは波長変換
素子１７とハーモニックミラー１９の距離、Ｌ１０は透
過光学素子２２と波長変換素子１７の距離である。Ｆ１
は固体レーザ媒質３ａ内に発生した熱レンズ焦点距離、
Ｆ３は透過光学素子２２内に発生した熱レンズ焦点距
離、Ｆ２は波長変換素子１７内に発生した熱レンズ焦点
距離である。光共振器７ｈは、反射ミラー４ａ、固体レ
ーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、透過
光学素子２２、透過光学素子２２内の熱レンズＦ３、波
長変換素子１７、波長変換素子１７内の熱レンズＦ２、
及びハーモニックミラー１９により安定型共振器として
構成している。すなわち、反射ミラー４ａの曲率半径を
R1a 、ハーモニックミラー１９の曲率半径をR3、 L0e=L1a+L10+L4b+L5b-L1a(L10+L4b+L5b)/F1-(L1a+L5b)(L10+L4b)/F3-L4b(L1a+ L10+L5b)/F2+L1a L5b(L10+L4b)/(F1 F3)+L10 L4b(L1a+L5b)/(F3 F2)+L1a L4b(L1 0+L5b)/(F1 F2)-L1a L10 L4b L5b/(F1 F3 F2) …（３６） として、共振器の安定条件である、 0<(1-(L10+L4b+L5b)/F1-(L10+L4b)/F3-L4b/F2+L5b(L10+L4b)/(F1 F3)+L10 L4b /(F3 F2)+L4b(L10+L5b)/(F1 F2)-L10 L4b L5b/(F1 F3 F2)-L0e/R1a)(1-(L1a+L10 +L5b)/F2-(L1a+L5b)/F3-L1a/F1+L1a L5b/(F1 F3)+L10(L1a+L5b)/(F3 F2)+L1a(L1 0+L5b)/(F1 F2)-L1a L10 L5b/(F1 F3 F2)-L0e/R3)<1 …（３７） の関係を満たすように構成している。
【００７５】上記のように構成された固体レーザ装置に
おいては、基本波レーザビーム６ａ及び高調波レーザビ
ーム６ｂの一部は透過光学素子２２及び波長変換素子１
７により吸収され、熱となる。この熱により加熱された
透過光学素子２２及び波長変換素子１７は、周囲に配置
された冷却装置により冷却される。その結果、透過光学
素子２２及び波長変換素子１７内では、中心付近の温度
が高く、側面付近の温度が低い形状の温度分布が生じ
る。透過光学素子２２及び波長変換素子１７の屈折率変
化はほぼ温度に比例するため、透過光学素子２２及び波
長変換素子１７内に発生した温度分布により、透過光学
素子２２及び波長変換素子１７内に屈折率分布が生じ、
熱レンズＦ３及びＦ２が発生する。
おいては、基本波レーザビーム６ａ及び高調波レーザビ
ーム６ｂの一部は透過光学素子２２及び波長変換素子１
７により吸収され、熱となる。この熱により加熱された
透過光学素子２２及び波長変換素子１７は、周囲に配置
された冷却装置により冷却される。その結果、透過光学
素子２２及び波長変換素子１７内では、中心付近の温度
が高く、側面付近の温度が低い形状の温度分布が生じ
る。透過光学素子２２及び波長変換素子１７の屈折率変
化はほぼ温度に比例するため、透過光学素子２２及び波
長変換素子１７内に発生した温度分布により、透過光学
素子２２及び波長変換素子１７内に屈折率分布が生じ、
熱レンズＦ３及びＦ２が発生する。
【００７６】光共振器は、実施の形態５に示した方法と
同様な方法で設計することができる。
同様な方法で設計することができる。
【００７７】以上のように、本実施の形態に示す固体レ
ーザ装置においては、光共振器を反射ミラー４ａ、固体
レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、透
過光学素子２２、透過光学素子内の熱レンズＦ３、波長
変換素子１７、波長変換素子１７内の熱レンズＦ２、及
びハーモニックミラー１９により安定型共振器として構
成しているので、光共振器内部の透過光学素子及び波長
変換素子に熱レンズが発生した場合においても、安定
に、高出力な高調波レーザビームを発生することができ
る。
ーザ装置においては、光共振器を反射ミラー４ａ、固体
レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、透
過光学素子２２、透過光学素子内の熱レンズＦ３、波長
変換素子１７、波長変換素子１７内の熱レンズＦ２、及
びハーモニックミラー１９により安定型共振器として構
成しているので、光共振器内部の透過光学素子及び波長
変換素子に熱レンズが発生した場合においても、安定
に、高出力な高調波レーザビームを発生することができ
る。
【００７８】さらに、本実施の形態に示す固体レーザ装
置の光共振器の設計方法においては、光共振器を反射ミ
ラー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱
レンズＦ１、透過光学素子２２、透過光学素子内の熱レ
ンズＦ３、波長変換素子１７、波長変換素子１７内の熱
レンズＦ２、及びハーモニックミラー１９により安定型
共振器となるように設計しているので、励起光以外の要
因により固体レーザ媒質以外の透過光学素子及び波長変
換素子に熱レンズが発生する場合においても、安定に、
高出力なレーザビームを効率よく発生することができる
固体レーザ装置の光共振器を設計することができる。
置の光共振器の設計方法においては、光共振器を反射ミ
ラー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱
レンズＦ１、透過光学素子２２、透過光学素子内の熱レ
ンズＦ３、波長変換素子１７、波長変換素子１７内の熱
レンズＦ２、及びハーモニックミラー１９により安定型
共振器となるように設計しているので、励起光以外の要
因により固体レーザ媒質以外の透過光学素子及び波長変
換素子に熱レンズが発生する場合においても、安定に、
高出力なレーザビームを効率よく発生することができる
固体レーザ装置の光共振器を設計することができる。
【００７９】なお、本実施の形態においては、透過光学
素子及び波長変換素子が各１個の場合を示したが、２個
以上の透過光学素子を用いても良く、光共振器を反射ミ
ラー、固体レーザ媒質、固体レーザ媒質内の熱レンズ、
複数の透過光学素子、複数の透過光学素子内の熱レン
ズ、波長変換素子、波長変換素子内の熱レンズ及びハー
モニックミラーにより安定型共振器として構成すること
により、本実施の形態と同様の効果を奏する。また、２
個以上の波長変換素子を用いても良く、光共振器を反射
ミラー、固体レーザ媒質、固体レーザ媒質内の熱レン
ズ、透過光学素子、透過光学素子内の熱レンズ、複数の
波長変換素子、複数の波長変換素子内の熱レンズ及びハ
ーモニックミラーにより安定型共振器として構成するこ
とにより、本実施の形態と同様の効果を奏する。
素子及び波長変換素子が各１個の場合を示したが、２個
以上の透過光学素子を用いても良く、光共振器を反射ミ
ラー、固体レーザ媒質、固体レーザ媒質内の熱レンズ、
複数の透過光学素子、複数の透過光学素子内の熱レン
ズ、波長変換素子、波長変換素子内の熱レンズ及びハー
モニックミラーにより安定型共振器として構成すること
により、本実施の形態と同様の効果を奏する。また、２
個以上の波長変換素子を用いても良く、光共振器を反射
ミラー、固体レーザ媒質、固体レーザ媒質内の熱レン
ズ、透過光学素子、透過光学素子内の熱レンズ、複数の
波長変換素子、複数の波長変換素子内の熱レンズ及びハ
ーモニックミラーにより安定型共振器として構成するこ
とにより、本実施の形態と同様の効果を奏する。
【００８０】また、図９には、図の左から固体レーザ媒
質、透過光学素子、波長変換素子の順番で並べた例を示
したが、これに限るものでなく、並べる順番に係らず、
光共振器を反射ミラー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体
レーザ媒質内の熱レンズＦ１、透過光学素子２２、透過
光学素子内の熱レンズＦ３、波長変換素子１７、波長変
換素子１７内の熱レンズＦ２、及びハーモニックミラー
１９により安定型共振器として構成することにより、本
実施の形態と同様の効果を奏する。
質、透過光学素子、波長変換素子の順番で並べた例を示
したが、これに限るものでなく、並べる順番に係らず、
光共振器を反射ミラー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体
レーザ媒質内の熱レンズＦ１、透過光学素子２２、透過
光学素子内の熱レンズＦ３、波長変換素子１７、波長変
換素子１７内の熱レンズＦ２、及びハーモニックミラー
１９により安定型共振器として構成することにより、本
実施の形態と同様の効果を奏する。
【００８１】さらに、複数の固体レーザ媒質、複数の透
過光学素子、及び複数の波長変換素子を用いても良く、
光共振器を反射ミラー、複数の固体レーザ媒質、複数の
固体レーザ媒質内の熱レンズ、複数の透過光学素子、複
数の透過光学素子内の熱レンズ、複数の波長変換素子、
複数の波長変換素子内の熱レンズ、及びハーモニックミ
ラーにより安定型共振器として構成することにより、安
定に、さらに高出力な高調波レーザビームを発生するこ
とができる。
過光学素子、及び複数の波長変換素子を用いても良く、
光共振器を反射ミラー、複数の固体レーザ媒質、複数の
固体レーザ媒質内の熱レンズ、複数の透過光学素子、複
数の透過光学素子内の熱レンズ、複数の波長変換素子、
複数の波長変換素子内の熱レンズ、及びハーモニックミ
ラーにより安定型共振器として構成することにより、安
定に、さらに高出力な高調波レーザビームを発生するこ
とができる。
【００８２】実施の形態９．図１０は本発明の実施の形
態９である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。
図において、２、６ａ、６ｂ、１１、１２、１３、１
４、１５、１６、１８、２０は実施の形態１に示した固
体レーザ装置と同一のものであり、７ｉは光共振器であ
る。２２ｃは、光共振器７ｉの光軸上の波長変換素子１
７の近傍に配置され、波長変換素子１７の屈折率温度変
化率と逆符号の屈折率温度変化率を持つ透過光学素子で
ある。１８ａは透過光学素子２２ｃを冷却するための冷
却装置である。Ｆ１は固体レーザ媒質内に発生した熱レ
ンズ焦点距離、Ｆ２は波長変換素子１７内に発生した熱
レンズ焦点距離、Ｆ４は透過光学素子２２ｃ内に発生し
た熱レンズ焦点距離である。光共振器７ｉは、反射ミラ
ー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レ
ンズＦ１、透過光学素子２２ｃ、透過光学素子２２ｃに
発生する熱レンズＦ４、波長変換素子１７、波長変換素
子内に発生した熱レンズＦ２、及びハーモニックミラー
１９により安定型共振器として構成している。
態９である固体レーザ装置を示す縦断面構成図である。
図において、２、６ａ、６ｂ、１１、１２、１３、１
４、１５、１６、１８、２０は実施の形態１に示した固
体レーザ装置と同一のものであり、７ｉは光共振器であ
る。２２ｃは、光共振器７ｉの光軸上の波長変換素子１
７の近傍に配置され、波長変換素子１７の屈折率温度変
化率と逆符号の屈折率温度変化率を持つ透過光学素子で
ある。１８ａは透過光学素子２２ｃを冷却するための冷
却装置である。Ｆ１は固体レーザ媒質内に発生した熱レ
ンズ焦点距離、Ｆ２は波長変換素子１７内に発生した熱
レンズ焦点距離、Ｆ４は透過光学素子２２ｃ内に発生し
た熱レンズ焦点距離である。光共振器７ｉは、反射ミラ
ー４ａ、固体レーザ媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レ
ンズＦ１、透過光学素子２２ｃ、透過光学素子２２ｃに
発生する熱レンズＦ４、波長変換素子１７、波長変換素
子内に発生した熱レンズＦ２、及びハーモニックミラー
１９により安定型共振器として構成している。
【００８３】上記のように構成された固体レーザ装置に
おいては、半導体レーザアレイ１１から発せられる励起
光２により励起された固体レーザ媒質３ａより発生され
た自然放出光は、光共振器中を往復する間に増幅され、
指向性の良い基本波レーザビーム６ａとなる。基本波レ
ーザビーム６ａの一部は、波長変換素子１７により波長
変換され、高調波レーザビーム６ｂとなる。波長変換さ
れた高調波レーザビーム６ｂはハーモニックミラー１９
を透過し、外部に取り出すことができる。
おいては、半導体レーザアレイ１１から発せられる励起
光２により励起された固体レーザ媒質３ａより発生され
た自然放出光は、光共振器中を往復する間に増幅され、
指向性の良い基本波レーザビーム６ａとなる。基本波レ
ーザビーム６ａの一部は、波長変換素子１７により波長
変換され、高調波レーザビーム６ｂとなる。波長変換さ
れた高調波レーザビーム６ｂはハーモニックミラー１９
を透過し、外部に取り出すことができる。
【００８４】また、基本波レーザビーム６ａ及び高調波
レーザビーム６ｂの一部は波長変換素子１７及び透過光
学素子２２ｃにより吸収され、熱となる。この熱により
加熱された波長変換素子１７及び透過光学素子２２ｃ
は、周囲に配置された冷却装置により冷却される。その
結果、波長変換素子１７及び透過光学素子２２ｃ内で
は、中心付近の温度が高く、側面付近の温度が低い形状
の温度分布が生じる。波長変換素子１７及び透過光学素
子２２ｃの屈折率はほぼ温度に比例するため、波長変換
素子１７及び透過光学素子２２ｃ内に発生した温度分布
により、波長変換素子１７及び透過光学素子２２ｃ内に
屈折率分布が生じ、熱レンズＦ２及びＦ４が発生する。
透過光学素子２２ｃとして、波長変換素子１７の屈折率
温度係数と逆符号の屈折率温度係数を持つ材質の素子を
用いることにより、Ｆ２と−Ｆ４をほぼ等しい値にする
ことが可能となり、波長変換素子１７に発生した熱レン
ズＦ２を透過光学素子２２ｃの熱レンズＦ４によりキャ
ンセルすることができる。例えば、波長変換素子１７と
してKTiOPO4 などの正の屈折率温度係数を持つ非線形光
学結晶を用いる場合、CaF2、BaF2、NaCl、KCl、AgCl、K
Brなどの負の屈折率温度係数を持つ光学材料を透過光学
素子として用いることにより、Ｆ２と−Ｆ４をほぼ等し
い値にすることが可能となり、波長変換素子１７に発生
した熱レンズＦ２を透過光学素子２２ｃの熱レンズＦ４
によりキャンセルすることができる。また、Ｆ４による
熱レンズのキャンセルは、Ｆ２とＦ１の変化を合わせて
キャンセルするようにしてもよい。
レーザビーム６ｂの一部は波長変換素子１７及び透過光
学素子２２ｃにより吸収され、熱となる。この熱により
加熱された波長変換素子１７及び透過光学素子２２ｃ
は、周囲に配置された冷却装置により冷却される。その
結果、波長変換素子１７及び透過光学素子２２ｃ内で
は、中心付近の温度が高く、側面付近の温度が低い形状
の温度分布が生じる。波長変換素子１７及び透過光学素
子２２ｃの屈折率はほぼ温度に比例するため、波長変換
素子１７及び透過光学素子２２ｃ内に発生した温度分布
により、波長変換素子１７及び透過光学素子２２ｃ内に
屈折率分布が生じ、熱レンズＦ２及びＦ４が発生する。
透過光学素子２２ｃとして、波長変換素子１７の屈折率
温度係数と逆符号の屈折率温度係数を持つ材質の素子を
用いることにより、Ｆ２と−Ｆ４をほぼ等しい値にする
ことが可能となり、波長変換素子１７に発生した熱レン
ズＦ２を透過光学素子２２ｃの熱レンズＦ４によりキャ
ンセルすることができる。例えば、波長変換素子１７と
してKTiOPO4 などの正の屈折率温度係数を持つ非線形光
学結晶を用いる場合、CaF2、BaF2、NaCl、KCl、AgCl、K
Brなどの負の屈折率温度係数を持つ光学材料を透過光学
素子として用いることにより、Ｆ２と−Ｆ４をほぼ等し
い値にすることが可能となり、波長変換素子１７に発生
した熱レンズＦ２を透過光学素子２２ｃの熱レンズＦ４
によりキャンセルすることができる。また、Ｆ４による
熱レンズのキャンセルは、Ｆ２とＦ１の変化を合わせて
キャンセルするようにしてもよい。
【００８５】以上のように本実施の形態に示した固体レ
ーザ装置においては、波長変換素子に発生した熱レンズ
を透過光学素子によりキャンセルすることができるの
で、共振器の安定条件を満たす固体レーザの動作範囲が
広くなり、より安定に、高出力な高調波レーザビームを
発生することができる。
ーザ装置においては、波長変換素子に発生した熱レンズ
を透過光学素子によりキャンセルすることができるの
で、共振器の安定条件を満たす固体レーザの動作範囲が
広くなり、より安定に、高出力な高調波レーザビームを
発生することができる。
【００８６】本実施の形態においては、透過光学素子２
２ｃを１個用い、波長変換素子１７と固体レーザ媒質３
ａの間に配置する構成を示しが、波長変換素子１７とハ
ーモニックミラー１９の間に配置しても良い。また、複
数の透過光学素子を用いて、波長変換素子１７の両側に
配置しても良く、例えば、２個の透過光学素子を用い、
２個の透過光学素子に発生する熱レンズをそれぞれＦ４
ａ、Ｆ４ｂ、波長変換素子に発生する熱レンズの焦点距
離をＦ２とした場合、（１／Ｆ４ａ＋１／Ｆ４ｂ）と−
１／Ｆ２をほぼ等しい値とすることにより、波長変換素
子に発生する熱レンズを透過光学素子に発生する熱レン
ズによりキャンセルすることができる。
２ｃを１個用い、波長変換素子１７と固体レーザ媒質３
ａの間に配置する構成を示しが、波長変換素子１７とハ
ーモニックミラー１９の間に配置しても良い。また、複
数の透過光学素子を用いて、波長変換素子１７の両側に
配置しても良く、例えば、２個の透過光学素子を用い、
２個の透過光学素子に発生する熱レンズをそれぞれＦ４
ａ、Ｆ４ｂ、波長変換素子に発生する熱レンズの焦点距
離をＦ２とした場合、（１／Ｆ４ａ＋１／Ｆ４ｂ）と−
１／Ｆ２をほぼ等しい値とすることにより、波長変換素
子に発生する熱レンズを透過光学素子に発生する熱レン
ズによりキャンセルすることができる。
【００８７】実施の形態１０．図１１は本発明の実施の
形態１０である固体レーザ装置を示す縦断面構成図であ
る。図において、２、６ａ、６ｂ、１１、１２、１３、
１４、１５、１６、１８、２０は実施の形態１に示した
固体レーザ装置と同一のものであり、７ｊは光共振器で
ある。２３は、光共振器７ｉの光軸上の波長変換素子１
７の近傍に配置され、波長変換素子１７に発生する熱レ
ンズ焦点距離Ｆ２と逆符号の焦点距離Ｆ５を持つレンズ
である。光共振器７ａは、反射ミラー４ａ、固体レーザ
媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、レンズ２
３、波長変換素子１７、波長変換素子内に発生した熱レ
ンズＦ２、及びハーモニックミラー１９により安定型共
振器として構成している。
形態１０である固体レーザ装置を示す縦断面構成図であ
る。図において、２、６ａ、６ｂ、１１、１２、１３、
１４、１５、１６、１８、２０は実施の形態１に示した
固体レーザ装置と同一のものであり、７ｊは光共振器で
ある。２３は、光共振器７ｉの光軸上の波長変換素子１
７の近傍に配置され、波長変換素子１７に発生する熱レ
ンズ焦点距離Ｆ２と逆符号の焦点距離Ｆ５を持つレンズ
である。光共振器７ａは、反射ミラー４ａ、固体レーザ
媒質３ａ、固体レーザ媒質内の熱レンズＦ１、レンズ２
３、波長変換素子１７、波長変換素子内に発生した熱レ
ンズＦ２、及びハーモニックミラー１９により安定型共
振器として構成している。
【００８８】上記のように構成された固体レーザ装置に
おいては、基本波レーザビーム６ａ及び高調波レーザビ
ーム６ｂの一部を吸収して発生した波長変換素子１７に
発生した熱レンズＦ２と逆符号の焦点距離Ｆ５を持つレ
ンズ２３を波長変換素子の近傍に配置しており、Ｆ５と
−Ｆ２がほぼ等しい値のレンズ２３を用いることによ
り、波長変換素子に発生した熱レンズＦ２をレンズ２３
によりキャンセルすることができる。
おいては、基本波レーザビーム６ａ及び高調波レーザビ
ーム６ｂの一部を吸収して発生した波長変換素子１７に
発生した熱レンズＦ２と逆符号の焦点距離Ｆ５を持つレ
ンズ２３を波長変換素子の近傍に配置しており、Ｆ５と
−Ｆ２がほぼ等しい値のレンズ２３を用いることによ
り、波長変換素子に発生した熱レンズＦ２をレンズ２３
によりキャンセルすることができる。
【００８９】以上のように本実施の形態に示した固体レ
ーザ装置においては、波長変換素子に発生した熱レンズ
をレンズによりキャンセルすることができるので、共振
器の安定条件を満たす固体レーザの動作範囲が広くな
り、より安定に、高出力な高調波レーザビームを発生す
ることができる。
ーザ装置においては、波長変換素子に発生した熱レンズ
をレンズによりキャンセルすることができるので、共振
器の安定条件を満たす固体レーザの動作範囲が広くな
り、より安定に、高出力な高調波レーザビームを発生す
ることができる。
【００９０】本実施の形態においては、レンズ２３を１
個用い、波長変換素子１７と固体レーザ媒質３ａの間に
配置する構成を示しが、波長変換素子１７とハーモニッ
クミラー１９の間に配置しても良い。また、複数のレン
ズを用いて、波長変換素子１７の両側に配置しても良
く、例えば、２個のレンズを用い、２個のレンズのに発
生する焦点距離をそれぞれＦ５ａ、Ｆ５ｂ、波長変換素
子に発生する熱レンズの焦点距離をＦ２とした場合、
（１／Ｆ５ａ＋１／Ｆ５ｂ）と−１／Ｆ２をほぼ等しい
値とすることにより、波長変換素子に発生する熱レンズ
をレンズによりキャンセルすることができる。
個用い、波長変換素子１７と固体レーザ媒質３ａの間に
配置する構成を示しが、波長変換素子１７とハーモニッ
クミラー１９の間に配置しても良い。また、複数のレン
ズを用いて、波長変換素子１７の両側に配置しても良
く、例えば、２個のレンズを用い、２個のレンズのに発
生する焦点距離をそれぞれＦ５ａ、Ｆ５ｂ、波長変換素
子に発生する熱レンズの焦点距離をＦ２とした場合、
（１／Ｆ５ａ＋１／Ｆ５ｂ）と−１／Ｆ２をほぼ等しい
値とすることにより、波長変換素子に発生する熱レンズ
をレンズによりキャンセルすることができる。
【００９１】実施の形態１１．図１２は本発明の実施の
形態１１である固体レーザ装置を示す構成図である。図
において、２、３ａ、６ａ、６ｂ、１１、Ｆ１、Ｆ２は
実施の形態１に示した固体レーザ装置と同一のものであ
り、４ａ、４ｂは反射ミラー、１９はハーモニックミラ
ー、１７は波長変換素子、７ｋは光共振器である。な
お、図においては、フローチューブ、集光器、開口、光
導波光学素子、側板、冷却装置、基台、半導体レーザア
レイ１１に電流を流すための電源、冷却媒体、及び冷却
媒体を循環させるための冷却媒体循環装置、チューブな
どは省略されている。
形態１１である固体レーザ装置を示す構成図である。図
において、２、３ａ、６ａ、６ｂ、１１、Ｆ１、Ｆ２は
実施の形態１に示した固体レーザ装置と同一のものであ
り、４ａ、４ｂは反射ミラー、１９はハーモニックミラ
ー、１７は波長変換素子、７ｋは光共振器である。な
お、図においては、フローチューブ、集光器、開口、光
導波光学素子、側板、冷却装置、基台、半導体レーザア
レイ１１に電流を流すための電源、冷却媒体、及び冷却
媒体を循環させるための冷却媒体循環装置、チューブな
どは省略されている。
【００９２】本実施の形態は、実施の形態１の光共振器
７ｋをハーモニックミラー１９により折り返し、ハーモ
ニックミラー１９と反射ミラー４ｂの間に波長変換素子
１７を配置したものであり、Ｌ１ａを反射ミラー４ａと
固体レーザ媒質３ａの距離、Ｌ３を固体レーザ媒質３ａ
と波長変換素子１７の距離、Ｌ４を波長変換素子１７と
反射ミラー４ｂの距離とすることにより、実施の形態１
と同様な方法で光共振器を設計することができ、実施の
形態１と同様の効果を奏する。さらに、波長変換素子１
７から反射ミラー４ｂ側に発生する高調波レーザビーム
６ｂも反射ミラー４ｂにより反射し、ハーモニックミラ
ー１９から取り出すことができ、さらに高出力な高調波
レーザビームを発生することができる。
７ｋをハーモニックミラー１９により折り返し、ハーモ
ニックミラー１９と反射ミラー４ｂの間に波長変換素子
１７を配置したものであり、Ｌ１ａを反射ミラー４ａと
固体レーザ媒質３ａの距離、Ｌ３を固体レーザ媒質３ａ
と波長変換素子１７の距離、Ｌ４を波長変換素子１７と
反射ミラー４ｂの距離とすることにより、実施の形態１
と同様な方法で光共振器を設計することができ、実施の
形態１と同様の効果を奏する。さらに、波長変換素子１
７から反射ミラー４ｂ側に発生する高調波レーザビーム
６ｂも反射ミラー４ｂにより反射し、ハーモニックミラ
ー１９から取り出すことができ、さらに高出力な高調波
レーザビームを発生することができる。
【００９３】また、本実施の形態においては、ハーモニ
ックミラーにより光共振器を１回折り返す構成を示した
が、ハーモニックミラーや反射ミラーなどにより光共振
器をさらに折り返し、２回以上折り返す構成としても良
い。
ックミラーにより光共振器を１回折り返す構成を示した
が、ハーモニックミラーや反射ミラーなどにより光共振
器をさらに折り返し、２回以上折り返す構成としても良
い。
【００９４】なお、上記いずれの実施の形態において
も、固体レーザ媒質の例としてＮｄ：ＹＡＧ（Ｎｄ：Ｙ
ｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）を用
いるものについて示したが、これに限るものでなく、光
励起できる固体レーザ媒質であればよい。
も、固体レーザ媒質の例としてＮｄ：ＹＡＧ（Ｎｄ：Ｙ
ｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）を用
いるものについて示したが、これに限るものでなく、光
励起できる固体レーザ媒質であればよい。
【００９５】また、上記いずれの実施の形態において
も、励起光源の例として半導体レーザアレイを用いるも
のについて示したが、これに限るものでなく、半導体レ
ーザ、ランプなど固体レーザ媒質を励起できる光源であ
ればよい。
も、励起光源の例として半導体レーザアレイを用いるも
のについて示したが、これに限るものでなく、半導体レ
ーザ、ランプなど固体レーザ媒質を励起できる光源であ
ればよい。
【００９６】さらに、上記いずれの実施の形態において
も、波長変換素子の例としてKTiOPO4、LiBO3などを用い
るものについて示したが、これに限るものでなく、基本
波レーザビームを波長変換し、かつ、内部に熱レンズを
発生する非線形光学結晶であればよい。
も、波長変換素子の例としてKTiOPO4、LiBO3などを用い
るものについて示したが、これに限るものでなく、基本
波レーザビームを波長変換し、かつ、内部に熱レンズを
発生する非線形光学結晶であればよい。
【００９７】
【発明の効果】本発明の第１の構成に係る固体レーザ装
置においては、レーザビームの光軸に沿って延び、内部
に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ
媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビ
ームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部を
吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの波
長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザビ
ームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波長変
換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの反射
ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーからなる
光共振器を備え、上記光共振器は、上記固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質に発生した熱レンズ、上記波長
変換素子、上記波長変換素子に発生した熱レンズ、上記
反射ミラー及び上記ハーモニックミラーの組み合わせに
対して安定条件を満足させるようにしたので、安定に、
高出力な高調波レーザビームを発生することができる。
置においては、レーザビームの光軸に沿って延び、内部
に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ
媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビ
ームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部を
吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの波
長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザビ
ームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波長変
換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの反射
ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーからなる
光共振器を備え、上記光共振器は、上記固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質に発生した熱レンズ、上記波長
変換素子、上記波長変換素子に発生した熱レンズ、上記
反射ミラー及び上記ハーモニックミラーの組み合わせに
対して安定条件を満足させるようにしたので、安定に、
高出力な高調波レーザビームを発生することができる。
【００９８】本発明の第２の構成に係る固体レーザ装置
においては、第１の構成に加えて、上記レーザビームの
一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１
つの透過光学素子を備え、上記光共振器は、上記固体レ
ーザ媒質、上記固体レーザ媒質に発生した熱レンズ、上
記波長変換素子、上記波長変換素子に発生した熱レン
ズ、上記透過光学素子、上記透過光学素子に発生した熱
レンズ、上記反射ミラー及び上記ハーモニックミラーの
組み合わせに対して安定条件を満足させるようにしたの
で、安定に、高出力な高調波レーザビームを発生するこ
とができる。
においては、第１の構成に加えて、上記レーザビームの
一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１
つの透過光学素子を備え、上記光共振器は、上記固体レ
ーザ媒質、上記固体レーザ媒質に発生した熱レンズ、上
記波長変換素子、上記波長変換素子に発生した熱レン
ズ、上記透過光学素子、上記透過光学素子に発生した熱
レンズ、上記反射ミラー及び上記ハーモニックミラーの
組み合わせに対して安定条件を満足させるようにしたの
で、安定に、高出力な高調波レーザビームを発生するこ
とができる。
【００９９】本発明の第３の構成に係る固体レーザ装置
においては、レーザビームの光軸に沿って延び、内部に
活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒質、
上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ媒質
内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビーム
の一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも
１つの透過光学素子、及び上記固体レーザ媒質からレー
ザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラーと少な
くとも１つの部分反射ミラーからなる光共振器を備え、
上記光共振器は、上記固体レーザ媒質、上記固体レーザ
媒質に発生した熱レンズ、上記透過光学素子、上記透過
光学素子に発生した熱レンズ、上記反射ミラー及び上記
部分反射ミラーの組み合わせに対して安定条件を満足さ
せるようにしたので、安定に、高出力な基本波レーザビ
ームを発生することができる。
においては、レーザビームの光軸に沿って延び、内部に
活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒質、
上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ媒質
内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビーム
の一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも
１つの透過光学素子、及び上記固体レーザ媒質からレー
ザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラーと少な
くとも１つの部分反射ミラーからなる光共振器を備え、
上記光共振器は、上記固体レーザ媒質、上記固体レーザ
媒質に発生した熱レンズ、上記透過光学素子、上記透過
光学素子に発生した熱レンズ、上記反射ミラー及び上記
部分反射ミラーの組み合わせに対して安定条件を満足さ
せるようにしたので、安定に、高出力な基本波レーザビ
ームを発生することができる。
【０１００】本発明の第４の構成に係る固体レーザ装置
においては、レーザビームの光軸に沿って延び、内部に
活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒質、
上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ媒質
内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビーム
の波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部を吸収
し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの波長変
換素子、上記波長変換素子の屈折率温度変化率と逆符号
の屈折率温度変化率を持ち、上記レーザビームの一部を
吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透
過光学素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザビ
ームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波長変
換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの反射
ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーからなる
光共振器を備えたので、安定に、高出力な高調波レーザ
ビームを発生することができる。
においては、レーザビームの光軸に沿って延び、内部に
活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒質、
上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ媒質
内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビーム
の波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部を吸収
し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの波長変
換素子、上記波長変換素子の屈折率温度変化率と逆符号
の屈折率温度変化率を持ち、上記レーザビームの一部を
吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透
過光学素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザビ
ームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波長変
換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの反射
ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーからなる
光共振器を備えたので、安定に、高出力な高調波レーザ
ビームを発生することができる。
【０１０１】本発明の第５の構成に係る固体レーザ装置
においては、レーザビームの光軸に沿って延び、内部に
活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒質、
上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ媒質
内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビーム
の波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部を吸収
し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの波長変
換素子、上記波長変換素子に発生した熱レンズの焦点距
離と逆符号の焦点距離を持つ少なくとも１つのレンズ、
及び上記固体レーザ媒質から出たレーザビームを共振さ
せ、かつ、上記波長変換素子により波長変換されたレー
ザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラーと少な
くとも一つのハーモニックミラーからなる光共振器を備
えたので、安定に、高出力な高調波レーザビームを発生
することができる。
においては、レーザビームの光軸に沿って延び、内部に
活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒質、
上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ媒質
内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビーム
の波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部を吸収
し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの波長変
換素子、上記波長変換素子に発生した熱レンズの焦点距
離と逆符号の焦点距離を持つ少なくとも１つのレンズ、
及び上記固体レーザ媒質から出たレーザビームを共振さ
せ、かつ、上記波長変換素子により波長変換されたレー
ザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラーと少な
くとも一つのハーモニックミラーからなる光共振器を備
えたので、安定に、高出力な高調波レーザビームを発生
することができる。
【０１０２】本発明の第６の構成に係る固体レーザ装置
においては、励起光源が半導体レーザからなるので、安
定に、高出力なレーザビームを効率よく発生することが
できる。
においては、励起光源が半導体レーザからなるので、安
定に、高出力なレーザビームを効率よく発生することが
できる。
【０１０３】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第１の設計方法においては、レーザビームの光軸に沿っ
て延び、内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固
体レーザ媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該
固体レーザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上
記レーザビームの波長を変換し、かつ、上記レーザビー
ムの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくと
も１つの波長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出
たレーザビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子に
より波長変換されたレーザビームを取り出す少なくとも
１つの反射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラ
ーからなる光共振器を備えた固体レーザ装置において、
光共振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄが−１＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たすよう
に、上記固体レーザ媒質、上記波長変換素子、上記反射
ミラー、及び上記ハーモニックミラーの間隔を決定する
ようにしたので、安定に、高出力な高調波レーザビーム
を発生することができる固体レーザ装置の光共振器を設
計することができる。
第１の設計方法においては、レーザビームの光軸に沿っ
て延び、内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固
体レーザ媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該
固体レーザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上
記レーザビームの波長を変換し、かつ、上記レーザビー
ムの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくと
も１つの波長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出
たレーザビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子に
より波長変換されたレーザビームを取り出す少なくとも
１つの反射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラ
ーからなる光共振器を備えた固体レーザ装置において、
光共振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄが−１＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たすよう
に、上記固体レーザ媒質、上記波長変換素子、上記反射
ミラー、及び上記ハーモニックミラーの間隔を決定する
ようにしたので、安定に、高出力な高調波レーザビーム
を発生することができる固体レーザ装置の光共振器を設
計することができる。
【０１０４】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第２の設計方法においては、第１の設計方法に係る固体
レーザ装置に加えて、上記レーザビームの一部を吸収
し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光
学素子を備えた固体レーザ装置において、光共振器の共
振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜
（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たすように、上記固体レ
ーザ媒質、上記波長変換素子、上記透過光学素子、上記
反射ミラー、及び上記ハーモニックミラーの間隔を決定
するようにしたので、安定に、高出力な高調波レーザビ
ームを発生することができる固体レーザ装置の光共振器
を設計することができる。
第２の設計方法においては、第１の設計方法に係る固体
レーザ装置に加えて、上記レーザビームの一部を吸収
し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光
学素子を備えた固体レーザ装置において、光共振器の共
振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜
（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たすように、上記固体レ
ーザ媒質、上記波長変換素子、上記透過光学素子、上記
反射ミラー、及び上記ハーモニックミラーの間隔を決定
するようにしたので、安定に、高出力な高調波レーザビ
ームを発生することができる固体レーザ装置の光共振器
を設計することができる。
【０１０５】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第３の設計方法においては、レーザビームの光軸に沿っ
て延び、内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固
体レーザ媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該
固体レーザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上
記レーザビームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生
する少なくとも１つの透過光学素子、及び上記固体レー
ザ媒質からレーザビームを取り出す少なくとも１つの反
射ミラーと少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光
共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器の共
振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜
（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たすように、上記固体レ
ーザ媒質、上記透過光学素子素子、上記反射ミラー、及
び上記部分反射ミラーの間隔を決定するようにしたの
で、安定に、高出力な高調波レーザビームを発生するこ
とができる固体レーザ装置の光共振器を設計することが
できる。
第３の設計方法においては、レーザビームの光軸に沿っ
て延び、内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固
体レーザ媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該
固体レーザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上
記レーザビームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生
する少なくとも１つの透過光学素子、及び上記固体レー
ザ媒質からレーザビームを取り出す少なくとも１つの反
射ミラーと少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光
共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器の共
振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜
（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たすように、上記固体レ
ーザ媒質、上記透過光学素子素子、上記反射ミラー、及
び上記部分反射ミラーの間隔を決定するようにしたの
で、安定に、高出力な高調波レーザビームを発生するこ
とができる固体レーザ装置の光共振器を設計することが
できる。
【０１０６】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第４の設計方法においては、レーザビームの光軸に沿っ
て延び、内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固
体レーザ媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該
固体レーザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上
記レーザビームの波長を変換し、かつ、上記レーザビー
ムの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくと
も１つの波長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出
たレーザビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子に
より波長変換されたレーザビームを取り出す少なくとも
１つの反射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラ
ーからなる光共振器を備えた固体レーザ装置において、
光共振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄが−０．９９＜（Ａ＋Ｄ）／２＜０．９９の関係
を満たすように、上記固体レーザ媒質、上記波長変換素
子、反射ミラー、及びハーモニックミラーの間隔を決定
するようにしたので、安定に、高出力な高調波レーザビ
ームを発生することができる固体レーザ装置の光共振器
を設計することができる。
第４の設計方法においては、レーザビームの光軸に沿っ
て延び、内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固
体レーザ媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該
固体レーザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上
記レーザビームの波長を変換し、かつ、上記レーザビー
ムの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくと
も１つの波長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出
たレーザビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子に
より波長変換されたレーザビームを取り出す少なくとも
１つの反射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラ
ーからなる光共振器を備えた固体レーザ装置において、
光共振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄが−０．９９＜（Ａ＋Ｄ）／２＜０．９９の関係
を満たすように、上記固体レーザ媒質、上記波長変換素
子、反射ミラー、及びハーモニックミラーの間隔を決定
するようにしたので、安定に、高出力な高調波レーザビ
ームを発生することができる固体レーザ装置の光共振器
を設計することができる。
【０１０７】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第５の設計方法においては、第４の設計方法に係る固体
レーザ装置に加えて、上記レーザビームの一部を吸収
し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光
学素子を備えた固体レーザ装置において、光共振器の共
振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−０．
９９＜ （Ａ＋Ｄ）／２＜０．９９の関係を満たすよう
に、上記固体レーザ媒質、上記波長変換素子、上記透過
光学素子、上記反射ミラー、及び上記ハーモニックミラ
ーの間隔を決定するようにしたので、安定に、高出力な
高調波レーザビームを発生することができる固体レーザ
装置の光共振器を設計することができる。
第５の設計方法においては、第４の設計方法に係る固体
レーザ装置に加えて、上記レーザビームの一部を吸収
し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光
学素子を備えた固体レーザ装置において、光共振器の共
振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−０．
９９＜ （Ａ＋Ｄ）／２＜０．９９の関係を満たすよう
に、上記固体レーザ媒質、上記波長変換素子、上記透過
光学素子、上記反射ミラー、及び上記ハーモニックミラ
ーの間隔を決定するようにしたので、安定に、高出力な
高調波レーザビームを発生することができる固体レーザ
装置の光共振器を設計することができる。
【０１０８】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第６の設計方法においては、レーザビームの光軸に沿っ
て延び、内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固
体レーザ媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該
固体レーザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上
記レーザビームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生
する少なくとも１つの透過光学素子、及び上記固体レー
ザ媒質からレーザビームを取り出す少なくとも１つの反
射ミラーと少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光
共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器の共
振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−０．
９９＜（Ａ＋Ｄ）／２＜０．９９の関係を満たすよう
に、上記固体レーザ媒質、上記透過光学素子素子、上記
反射ミラー、及び上記部分反射ミラーの間隔を決定する
ようにしたので、安定に、高出力な高調波レーザビーム
を発生することができる固体レーザ装置の光共振器を設
計することができる。
第６の設計方法においては、レーザビームの光軸に沿っ
て延び、内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固
体レーザ媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該
固体レーザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上
記レーザビームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生
する少なくとも１つの透過光学素子、及び上記固体レー
ザ媒質からレーザビームを取り出す少なくとも１つの反
射ミラーと少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光
共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器の共
振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−０．
９９＜（Ａ＋Ｄ）／２＜０．９９の関係を満たすよう
に、上記固体レーザ媒質、上記透過光学素子素子、上記
反射ミラー、及び上記部分反射ミラーの間隔を決定する
ようにしたので、安定に、高出力な高調波レーザビーム
を発生することができる固体レーザ装置の光共振器を設
計することができる。
【０１０９】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第７の設計方法においては、レーザビームの光軸に沿っ
て延び、内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固
体レーザ媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該
固体レーザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上
記レーザビームの波長を変換し、かつ、上記レーザビー
ムの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくと
も１つの波長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出
たレーザビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子に
より波長変換されたレーザビームを取り出す少なくとも
１つの反射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラ
ーからなる光共振器を備えた固体レーザ装置において、
光共振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄが−１＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たす励起
光源の出力値における光線行列の要素に対して、励起光
源の他の出力値における光共振器の共振器一往復を表す
光線行列要素Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が（Ａ１＋Ｄ１）
／２＝（Ａ＋Ｄ）／２あるいは （Ａ１＋Ｄ１）／２＝
−（Ａ＋Ｄ）／２の関係を満たすように、励起光源の他
の出力値における上記固体レーザ媒質、上記波長変換素
子、上記反射ミラー、及び上記ハーモニックミラーの間
隔を決定するようにしたので、安定に、高出力な高調波
レーザビームを発生することができる固体レーザ装置の
光共振器を設計することができる。
第７の設計方法においては、レーザビームの光軸に沿っ
て延び、内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固
体レーザ媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該
固体レーザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上
記レーザビームの波長を変換し、かつ、上記レーザビー
ムの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくと
も１つの波長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出
たレーザビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子に
より波長変換されたレーザビームを取り出す少なくとも
１つの反射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラ
ーからなる光共振器を備えた固体レーザ装置において、
光共振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄが−１＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たす励起
光源の出力値における光線行列の要素に対して、励起光
源の他の出力値における光共振器の共振器一往復を表す
光線行列要素Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が（Ａ１＋Ｄ１）
／２＝（Ａ＋Ｄ）／２あるいは （Ａ１＋Ｄ１）／２＝
−（Ａ＋Ｄ）／２の関係を満たすように、励起光源の他
の出力値における上記固体レーザ媒質、上記波長変換素
子、上記反射ミラー、及び上記ハーモニックミラーの間
隔を決定するようにしたので、安定に、高出力な高調波
レーザビームを発生することができる固体レーザ装置の
光共振器を設計することができる。
【０１１０】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第８の設計方法においては、第７の設計方法に係る固体
レーザ装置に加えて、上記レーザビームの一部を吸収
し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光
学素子を備えた固体レーザ装置において、光共振器の共
振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜
（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たす励起光源の出力にお
ける光線行列の要素に対して、励起光源の他の出力値に
おける光共振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ
１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が（Ａ１＋Ｄ１）／２＝（Ａ＋
Ｄ）／２あるいは（Ａ１＋Ｄ１）／２＝−（Ａ＋Ｄ）／
２の関係を満たすように、他の励起光源の出力における
上記固体レーザ媒質、上記波長変換素子、上記透過光学
素子、上記反射ミラー、及び上記ハーモニックミラーの
間隔を決定するようにしたので、安定に、高出力な高調
波レーザビームを発生することができる固体レーザ装置
の光共振器を設計することができる。
第８の設計方法においては、第７の設計方法に係る固体
レーザ装置に加えて、上記レーザビームの一部を吸収
し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光
学素子を備えた固体レーザ装置において、光共振器の共
振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜
（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たす励起光源の出力にお
ける光線行列の要素に対して、励起光源の他の出力値に
おける光共振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ
１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が（Ａ１＋Ｄ１）／２＝（Ａ＋
Ｄ）／２あるいは（Ａ１＋Ｄ１）／２＝−（Ａ＋Ｄ）／
２の関係を満たすように、他の励起光源の出力における
上記固体レーザ媒質、上記波長変換素子、上記透過光学
素子、上記反射ミラー、及び上記ハーモニックミラーの
間隔を決定するようにしたので、安定に、高出力な高調
波レーザビームを発生することができる固体レーザ装置
の光共振器を設計することができる。
【０１１１】本発明の固体レーザ装置に係る光共振器の
第９の設計方法においては、レーザビームの光軸に沿っ
て延び、内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固
体レーザ媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該
固体レーザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上
記レーザビームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生
する少なくとも１つの透過光学素子、及び上記固体レー
ザ媒質からレーザビームを取り出す少なくとも１つの反
射ミラーと少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光
共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器の共
振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜
（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たす励起光源の出力にお
ける光線行列の要素に対して、励起光源の他の出力値に
おける光共振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ
１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が（Ａ１＋Ｄ１）／２＝（Ａ＋
Ｄ）／２あるいは（Ａ１＋Ｄ１）／２＝−（Ａ＋Ｄ）／
２の関係を満たすように、他の励起光源の出力における
上記固体レーザ媒質、上記透過光学素子、上記反射ミラ
ー、及び上記部分反射ミラーの間隔を決定するようにし
たので、安定に、高出力な高調波レーザビームを発生す
ることができる固体レーザ装置の光共振器を設計するこ
とができる。
第９の設計方法においては、レーザビームの光軸に沿っ
て延び、内部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固
体レーザ媒質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該
固体レーザ媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上
記レーザビームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生
する少なくとも１つの透過光学素子、及び上記固体レー
ザ媒質からレーザビームを取り出す少なくとも１つの反
射ミラーと少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光
共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器の共
振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜
（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たす励起光源の出力にお
ける光線行列の要素に対して、励起光源の他の出力値に
おける光共振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ
１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が（Ａ１＋Ｄ１）／２＝（Ａ＋
Ｄ）／２あるいは（Ａ１＋Ｄ１）／２＝−（Ａ＋Ｄ）／
２の関係を満たすように、他の励起光源の出力における
上記固体レーザ媒質、上記透過光学素子、上記反射ミラ
ー、及び上記部分反射ミラーの間隔を決定するようにし
たので、安定に、高出力な高調波レーザビームを発生す
ることができる固体レーザ装置の光共振器を設計するこ
とができる。
【図１】 本発明の実施の形態１の固体レーザ装置を示
す縦断面構成図である。
す縦断面構成図である。
【図２】 本発明の固体レーザ装置における、励起光源
の出力に対する固体レーザ媒質端ガウスビーム径の関係
を示す特性図である。
の出力に対する固体レーザ媒質端ガウスビーム径の関係
を示す特性図である。
【図３】 本発明の実施の形態２の固体レーザ装置を示
す縦断面構成図である。
す縦断面構成図である。
【図４】 本発明の実施の形態３の固体レーザ装置を示
す縦断面構成図である。
す縦断面構成図である。
【図５】 本発明の実施の形態４の固体レーザ装置を示
す縦断面構成図である。
す縦断面構成図である。
【図６】 本発明の実施の形態５の固体レーザ装置を示
す縦断面構成図である。
す縦断面構成図である。
【図７】 本発明の実施の形態６の固体レーザ装置を示
す縦断面構成図である。
す縦断面構成図である。
【図８】 本発明の実施の形態７の固体レーザ装置を示
す縦断面構成図である。
す縦断面構成図である。
【図９】 本発明の実施の形態８の固体レーザ装置を示
す縦断面構成図である。
す縦断面構成図である。
【図１０】 本発明の実施の形態９の固体レーザ装置を
示す縦断面構成図である。
示す縦断面構成図である。
【図１１】 本発明の実施の形態１０の固体レーザ装置
を示す縦断面構成図である。
を示す縦断面構成図である。
【図１２】 本発明の実施の形態１１の固体レーザ装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図１３】 従来の固体レーザ装置を示す構成図であ
る。
る。
２ 励起光、３，３ａ，３ｂ 固体レーザ媒質、４，４
ａ，３ｂ 反射ミラー、５ 部分反射ミラー、６ａ 基
本波レーザビーム（レーザビーム）、６ｂ 高調波レー
ザビーム（レーザビーム）、７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７
ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈ，７ｉ，７ｊ，７ｋ 光共
振器、１１ 半導体レーザアレイ（励起光源、半導体レ
ーザ）、１７，１７ａ，１７ｂ 波長変換素子、１９
ハーモニックミラー、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ
透過光学素子、２３ レンズ、Ｆ１，Ｆ１ａ，Ｆ１ｂ
固体レーザ媒質に発生した熱レンズ、Ｆ２，Ｆ２ａ，Ｆ
２ｂ 波長変換素子に発生した熱レンズ、Ｆ３，Ｆ３
ａ，Ｆ３ｂ，Ｆ４ 透過光学素子に発生した熱レンズ、
Ｆ５ レンズの焦点距離。
ａ，３ｂ 反射ミラー、５ 部分反射ミラー、６ａ 基
本波レーザビーム（レーザビーム）、６ｂ 高調波レー
ザビーム（レーザビーム）、７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７
ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈ，７ｉ，７ｊ，７ｋ 光共
振器、１１ 半導体レーザアレイ（励起光源、半導体レ
ーザ）、１７，１７ａ，１７ｂ 波長変換素子、１９
ハーモニックミラー、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ
透過光学素子、２３ レンズ、Ｆ１，Ｆ１ａ，Ｆ１ｂ
固体レーザ媒質に発生した熱レンズ、Ｆ２，Ｆ２ａ，Ｆ
２ｂ 波長変換素子に発生した熱レンズ、Ｆ３，Ｆ３
ａ，Ｆ３ｂ，Ｆ４ 透過光学素子に発生した熱レンズ、
Ｆ５ レンズの焦点距離。
Claims (15)
- 【請求項１】 レーザビームの光軸に沿って延び、内部
に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ
媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビ
ームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部を
吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの波
長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザビ
ームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波長変
換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの反射
ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーからなる
光共振器を備え、上記光共振器は、上記固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質に発生した熱レンズ、上記波長
変換素子、上記波長変換素子に発生した熱レンズ、上記
反射ミラー及び上記ハーモニックミラーの組み合わせに
対して安定条件を満足させたことを特徴とする固体レー
ザ装置。 - 【請求項２】 上記レーザビームの一部を吸収し、内部
に熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光学素子を
備え、上記光共振器は、上記固体レーザ媒質、上記固体
レーザ媒質に発生した熱レンズ、上記波長変換素子、上
記波長変換素子に発生した熱レンズ、上記透過光学素
子、上記透過光学素子に発生した熱レンズ、上記反射ミ
ラー及び上記ハーモニックミラーの組み合わせに対して
安定条件を満足させたことを特徴とする請求項１記載の
固体レーザ装置。 - 【請求項３】 レーザビームの光軸に沿って延び、内部
に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ
媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビ
ームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なく
とも１つの透過光学素子、及び上記固体レーザ媒質から
レーザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラーと
少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光共振器を備
え、上記光共振器は、上記固体レーザ媒質、上記固体レ
ーザ媒質に発生した熱レンズ、上記透過光学素子、上記
透過光学素子に発生した熱レンズ、上記反射ミラー及び
上記部分反射ミラーの組み合わせに対して安定条件を満
足させたことを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項４】 レーザビームの光軸に沿って延び、内部
に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ
媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビ
ームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部を
吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの波
長変換素子、上記波長変換素子の屈折率温度変化率と逆
符号の屈折率温度変化率を持ち、上記レーザビームの一
部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つ
の透過光学素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレー
ザビームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波
長変換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの
反射ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーから
なる光共振器を備えた固体レーザ装置。 - 【請求項５】 レーザビームの光軸に沿って延び、内部
に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ
媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビ
ームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部を
吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの波
長変換素子、上記波長変換素子に発生した熱レンズの焦
点距離と逆符号の焦点距離を持つ少なくとも１つのレン
ズ、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザビームを共
振させ、かつ、上記波長変換素子により波長変換された
レーザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラーと
少なくとも一つのハーモニックミラーからなる光共振器
を備えた固体レーザ装置。 - 【請求項６】 上記励起光源が半導体レーザであること
を特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の固
体レーザ装置。 - 【請求項７】 レーザビームの光軸に沿って延び、内部
に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ
媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビ
ームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部を
吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの波
長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザビ
ームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波長変
換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの反射
ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーからなる
光共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器の
共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１
＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たすように、上記固体
レーザ媒質、上記波長変換素子、上記反射ミラー、及び
上記ハーモニックミラーの間隔を決定する光共振器の設
計方法。 - 【請求項８】 さらに、上記レーザビームの一部を吸収
し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透過光
学素子を備えた固体レーザ装置において、光共振器の共
振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜
（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たすように、上記固体レ
ーザ媒質、上記波長変換素子、上記透過光学素子、上記
反射ミラー、及び上記ハーモニックミラーの間隔を決定
する請求項７記載の光共振器の設計方法。 - 【請求項９】 レーザビームの光軸に沿って延び、内部
に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ
媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビ
ームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なく
とも１つの透過光学素子、及び上記固体レーザ媒質から
レーザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラーと
少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光共振器を備
えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往復
を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜（Ａ＋Ｄ）
／２＜１の関係を満たすように、上記固体レーザ媒質、
上記透過光学素子素子、上記反射ミラー、及び上記部分
反射ミラーの間隔を決定する光共振器の設計方法。 - 【請求項１０】 レーザビームの光軸に沿って延び、内
部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ
媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビ
ームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部を
吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの波
長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザビ
ームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波長変
換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの反射
ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーからなる
光共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器の
共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−
０．９９＜（Ａ＋Ｄ）／２＜０．９９の関係を満たすよ
うに、上記固体レーザ媒質、上記波長変換素子、反射ミ
ラー、及びハーモニックミラーの間隔を決定する光共振
器の設計方法。 - 【請求項１１】 さらに、上記レーザビームの一部を吸
収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透過
光学素子を備えた固体レーザ装置において、光共振器の
共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−
０．９９＜（Ａ＋Ｄ）／２＜０．９９の関係を満たすよ
うに、上記固体レーザ媒質、上記波長変換素子、上記透
過光学素子、上記反射ミラー、及び上記ハーモニックミ
ラーの間隔を決定する請求項１０記載の光共振器の設計
方法。 - 【請求項１２】 レーザビームの光軸に沿って延び、内
部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ
媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビ
ームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なく
とも１つの透過光学素子、及び上記固体レーザ媒質から
レーザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラーと
少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光共振器を備
えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往復
を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−０．９９＜（Ａ
＋Ｄ）／２＜０．９９の関係を満たすように、上記固体
レーザ媒質、上記透過光学素子素子、上記反射ミラー、
及び上記部分反射ミラーの間隔を決定する光共振器の設
計方法。 - 【請求項１３】 レーザビームの光軸に沿って延び、内
部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ
媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビ
ームの波長を変換し、かつ、上記レーザビームの一部を
吸収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの波
長変換素子、及び上記固体レーザ媒質から出たレーザビ
ームを共振させ、かつ、上記波長変換素子により波長変
換されたレーザビームを取り出す少なくとも１つの反射
ミラーと少なくとも一つのハーモニックミラーからなる
光共振器を備えた固体レーザ装置において、光共振器の
共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１
＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たす励起光源の出力値
における光線行列の要素に対して、励起光源の他の出力
値における光共振器の共振器一往復を表す光線行列要素
Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が（Ａ１＋Ｄ１）／２＝（Ａ＋
Ｄ）／２あるいは（Ａ１＋Ｄ１）／２＝−（Ａ＋Ｄ）／
２の関係を満たすように、励起光源の他の出力値におけ
る上記固体レーザ媒質、上記波長変換素子、上記反射ミ
ラー、及び上記ハーモニックミラーの間隔を決定する光
共振器の設計方法。 - 【請求項１４】 さらに、上記レーザビームの一部を吸
収し、内部に熱レンズを発生する少なくとも１つの透過
光学素子を備えた固体レーザ装置において、光共振器の
共振器一往復を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１
＜（Ａ＋Ｄ）／２＜１の関係を満たす励起光源の出力に
おける光線行列の要素に対して、励起光源の他の出力値
における光共振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ
１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が （Ａ１＋Ｄ１）／２＝（Ａ＋
Ｄ）／２あるいは（Ａ１＋Ｄ１）／２＝−（Ａ＋Ｄ）／
２の関係を満たすように、他の励起光源の出力における
上記固体レーザ媒質、上記波長変換素子、上記透過光学
素子、上記反射ミラー、及び上記ハーモニックミラーの
間隔を決定する請求項１３記載の光共振器の設計方法。 - 【請求項１５】 レーザビームの光軸に沿って延び、内
部に活性固体媒質を含む少なくとも１つの固体レーザ媒
質、上記固体レーザ媒質を励起し、かつ、該固体レーザ
媒質内に熱レンズを発生させる励起光源、上記レーザビ
ームの一部を吸収し、内部に熱レンズを発生する少なく
とも１つの透過光学素子、及び上記固体レーザ媒質から
レーザビームを取り出す少なくとも１つの反射ミラーと
少なくとも１つの部分反射ミラーからなる光共振器を備
えた固体レーザ装置において、光共振器の共振器一往復
を表す光線行列要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１＜（Ａ＋Ｄ）
／２＜１の関係を満たす励起光源の出力における光線行
列の要素に対して、励起光源の他の出力値における光共
振器の共振器一往復を表す光線行列要素Ａ１、Ｂ１、Ｃ
１、Ｄ１が（Ａ１＋Ｄ１）／２＝（Ａ＋Ｄ）／２あるい
は（Ａ１＋Ｄ１）／２＝−（Ａ＋Ｄ）／２の関係を満た
すように、他の励起光源の出力における上記固体レーザ
媒質、上記透過光学素子、上記反射ミラー、及び上記部
分反射ミラーの間隔を決定する上記光共振器の設計方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9292551A JPH11126934A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | 固体レーザ装置並びにその光共振器の設計方法 |
| US09/176,939 US6327294B1 (en) | 1997-10-24 | 1998-10-22 | Solid-state laser apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9292551A JPH11126934A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | 固体レーザ装置並びにその光共振器の設計方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11126934A true JPH11126934A (ja) | 1999-05-11 |
Family
ID=17783240
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP9292551A Pending JPH11126934A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | 固体レーザ装置並びにその光共振器の設計方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6327294B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11126934A (ja) |
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1997
- 1997-10-24 JP JP9292551A patent/JPH11126934A/ja active Pending
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1998
- 1998-10-22 US US09/176,939 patent/US6327294B1/en not_active Expired - Fee Related
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