JPH11163441A - 光学部材の固定構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学部材を金属製支持部材の一面に接着固定
する構造において、温度変化を受けたときに光学部材に
歪みが生じることを防止する。 【解決手段】 線膨張係数が光学部材16とほぼ等しい材
料からなり、この光学部材16よりも剛性が高いホルダー
25に該光学部材16を接着固定し、このホルダー25を、金
属製支持部材20の一面20ａに接着固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学部材を支持部材
に固定する構造に関し、特に詳細には、光学部材を金属
製支持部材に接着固定する構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開昭６２−１８９７８３号に示
されるように、ネオジウム（Ｎｄ）が添加されたレーザ
ー結晶を半導体レーザーから発せられた光によって励起
する固体レーザーが公知となっている。

【０００３】この種の固体レーザーにおいては、発振モ
ードを単一縦モード化するため、あるいは偏光方向を制
御する等のために、エタロン等の光学部材が共振器内に
配設されることが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのエタロン
や、さらにはレーザー結晶、共振器ミラー等の光学部材
は、共通の支持部材に接着固定して所定の位置に取り付
けられることが多い。

【０００５】このような支持部材は、レーザー結晶の放
熱を良くするために、また非線形光学結晶により発振ビ
ームを波長変換するような場合は該結晶の温度調節精度
確保のために、さらには、形状が複雑な場合は加工容易
化のために、銅等の金属から形成されるのが一般的であ
る。

【０００６】それに対してエタロン等の光学部材は、石
英ガラス、カルサイト等の材料からなり、通常このよう
な材料は、銅等の金属とは線膨張係数が大きく異なって
いる。そのため、固体レーザーが使用、輸送あるいは保
管時等に温度変化を受けると、線膨張係数の差異に起因
してエタロン等の光学部材が歪みやすい。

【０００７】例えばエタロンにこのような歪みが生じる
と、その光路長や取付角度が変化し、さらにはストレス
による屈折率変化を招くため、最大光出力を得ることが
できる波長が変化して、レーザー性能が著しく変わって
しまう。特にエタロンは、薄いほどモード間隔が広がっ
て波長選択性が高くなることから、一般に厚さ０．２〜
０．５ｍｍ程度とかなり薄く形成されるので、剛性が低
くて上述の歪みが発生しやすくなっている。

【０００８】このような問題に鑑み、本出願人は先に、
光学部材の歪み発生を防止できる固定構造を提案した
（特願平８−２４５１８７号）。この構造は、光学部材
を支持部材の一面に接着固定する光学部材の固定構造に
おいて、支持部材の一面に複数の溝を形成し、該一面内
においてこれらの溝によって画成された、光学部材より
も小さい部分のみに光学部材を接着固定するものであ
る。

【０００９】この構造によれば、光学部材の歪みをかな
り抑えることができるが、それでも支持部材と光学部材
との間の線膨張率の差異の影響は本質的に残るので、改
善の余地が残されている。

【００１０】そこで本発明は、温度変化による光学部材
の歪み発生をより確実に抑制できる、光学部材の固定構
造を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による光学部材の
固定構造は、前述したように光学部材を金属製支持部材
の一面に接着固定する光学部材の固定構造において、線
膨張係数が前記光学部材とほぼ等しい材料からなり、こ
の光学部材よりも剛性が高いホルダーに該光学部材が接
着固定され、このホルダーが、上記金属製支持部材の一
面に接着固定されていることを特徴とするものである。

【００１２】なお上記の構成において上記ホルダーは、
より好ましくは、光学部材と同じ材料を用いて該光学部
材よりも厚く形成される。またこのホルダーは、光学部
材に入射する光を通過させる切欠部を有する形状とされ
るのが望ましい。

【００１３】

【発明の効果】上記構成の光学部材の固定構造におい
て、ホルダーは光学部材よりも剛性が高いので、金属製
支持部材に直接光学部材が接着固定された場合の光学部
材と比べれば歪み難い。したがって、ホルダーと金属製
支持部材との線膨張係数の違いに起因してこのホルダー
を歪ませるような力が生じても、その力はホルダーと金
属製支持部材とを接着固定している接着剤の層に吸収さ
れて、ホルダーの歪み、つまりは光学部材の歪み発生が
防止される。

【００１４】なおホルダーは、線膨張係数が光学部材と
ほぼ等しい材料（好ましくは同材料）から形成されてい
るので、このホルダーと光学部材との間においては、線
膨張係数の違いにより光学部材を大きく歪ませるような
力は作用しない。

【００１５】本発明による光学部材の固定構造において
は、以上のようにして光学部材の歪みが防止されるか
ら、この光学部材をより薄く形成することができる。し
たがって、この光学部材が前述のエタロンである場合
は、エタロンの薄層化による単一縦モード性向上の効果
が得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一つの実
施形態である光学部材の固定構造を示すものであり、ま
た図２はこの固定構造を採用したレーザーダイオードポ
ンピング固体レーザーを示すものである。

【００１７】まず図２を参照して、上記レーザーダイオ
ードポンピング固体レーザーについて説明する。このレ
ーザーダイオードポンピング固体レーザーは、励起光と
してのレーザービーム10を発する半導体レーザー11と、
発散光であるレーザービーム10を集光する集光レンズ12
と、ネオジウム（Ｎｄ）がドープされた固体レーザー媒
質であるＹＡＧ結晶（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）13と、このＮ
ｄ：ＹＡＧ結晶13の前方側（半導体レーザー11と反対
側）に配された共振器ミラー14とを有している。

【００１８】またＮｄ：ＹＡＧ結晶13と共振器ミラー14
との間には、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13側から順に、周期ドメ
イン反転構造が形成された非線形光学材料であるＬＮ
（ＬｉＮｂＯ₃ ）結晶15、エタロン16が配設されてい
る。

【００１９】Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13、ＬＮ結晶15、エタロ
ン16、および共振器ミラー14は、例えば銅からなる共通
の金属製支持部材20に接着固定されている。一方、半導
体レーザー11および集光レンズ12は、別の金属製支持部
材21に接着固定されている。これらの金属製支持部材2
0、21はともに、ペルチェ素子30の上に固定されてい
る。そして、図示しない温度制御回路によりペルチェ素
子30の電流が調節されて、共振器内および半導体レーザ
ー11の温度が所定の温度に維持される。

【００２０】半導体レーザー11は活性層幅が約50μｍの
ブロードエリアレーザーで、中心波長809 ｎｍのレーザ
ービーム10を発するものが用いられている。集光レンズ
12は、レーザービーム10をＮｄ：ＹＡＧ結晶13の内部に
おいて収束させる。

【００２１】Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13は、入射したレーザー
ビーム10によってネオジウムイオンが励起されることに
より、波長1064ｎｍの光を発する。Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13
の入射端面13ａには、波長1064ｎｍの光は良好に反射さ
せ（反射率99.9％以上）、波長809 ｎｍの励起用レーザ
ービーム10は良好に透過させる（透過率93％以上）コー
ティングが施されている。

【００２２】一方共振器ミラー14のミラー面14ａには、
波長1064ｎｍの光は良好に反射させ（反射率99.9％以
上）、下記の波長532 ｎｍの光は透過させる（透過率90
％以上）コーティングが施されている。

【００２３】したがって、上記波長1064ｎｍの光はそれ
に対する高反射面となっているＮｄ：ＹＡＧ結晶端面13
ａとミラー面14ａとの間に閉じ込められてレーザー発振
を引き起こし、波長1064ｎｍのレーザービーム18が発生
する。このレーザービーム18はＬＮ結晶15により、波長
が１／２すなわち532 ｎｍの第２高調波19に変換され、
共振器ミラー14からは主にこの第２高調波19が出射す
る。

【００２４】図１に詳しく示される通り、エタロン16は
ホルダー25に対して接着剤26により固定され、そしてこ
のホルダー25が接着剤27によって金属製支持部材20に固
定されている。またエタロン16は、金属製支持部材20の
ホルダー固定面20ａが傾斜面とされることにより、レー
ザー発振の光軸に対して適当な角度に傾けて配置されて
いる。このエタロン16は、例えば厚み 0.3 ｍｍの石英
ガラスからなり、レーザービーム18を単一縦モード化す
る。

【００２５】一方、ホルダー25はエタロン16と同じく石
英ガラスからなり、エタロン16と比べて約３倍の、厚み
１ｍｍとされている。したがってこのホルダー25は、エ
タロン16よりも高い剛性を備えるものとなっている。こ
のホルダー25は、図３に斜視形状を示す通り、レーザー
ビーム18を通過させる切欠部としての円孔25ａを有し、
この円孔25ａが金属製支持部材20の光通過孔20ｂとほぼ
整合する状態に固定されている。

【００２６】上記の通りホルダー25はエタロン16よりも
厚く形成されて剛性が高くなっているので、金属製支持
部材20に直接エタロン16を接着固定する場合のエタロン
16と比べれば歪み難い。したがって、ホルダー25と金属
製支持部材20との線膨張係数の違いに起因してこのホル
ダー25を歪ませるような力が生じても、その力はホルダ
ー25と金属製支持部材20とを接着固定している接着剤27
の層に吸収され、ホルダー25の歪み、つまりはエタロン
16の歪み発生が防止される。

【００２７】またホルダー25は、エタロン16と同材料か
ら形成されて、両者の間に線膨張係数の差は存在しない
から、それらの間においては、線膨張係数の違いにより
エタロン16を歪ませるような力は作用しない。

【００２８】以上のようにしてエタロン16の歪みが防止
されるようになっていれば、このエタロン16を、剛性の
点は特別考慮せずに、前述のように薄く形成することが
できる。そこで、エタロン16の薄層化による単一縦モー
ド性向上の効果が得られる。

【００２９】なお前述のような形状を有するホルダー25
は、図４に示すように、石英ガラス基板25Ａに多数の円
孔25ａを穿設した後、図中破線で示す部分で切断するこ
とにより、多数一括して製造することができる。そのよ
うにすれば、ホルダー25の製造コストをより低く抑える
ことができる。

【００３０】またエタロン16の形状は上述したものに限
らず、例えば図５に示すように、四隅のうちの１つが切
り取られて光通過用切欠部25ｂが形成されたものや、図
６に示すように、ほぼ凹字状とされて光通過用切欠部25
ｃが形成されたもの等、その他種々の形状が適用可能で
ある。

【００３１】以上、固体レーザーの共振器内に配されて
発振モードを単一縦モード化するエタロン16の固定に本
発明を適用した実施形態について説明したが、本発明は
勿論エタロン以外の光学部材の固定に対しても適用可能
であり、そして同様の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施形態である光学部材の固定
構造を示す側面図

【図２】図１の光学部材の固定構造が適用された固体レ
ーザーを示す側面図

【図３】図１の固定構造に用いられたホルダーの斜視図

【図４】上記ホルダーの製造方法を説明する概略図

【図５】本発明に用いられるホルダーの別の例を示す平
面図

【図６】本発明に用いられるホルダーのさらに別の例を
示す平面図

【符号の説明】

10 レーザービーム（ポンピング光） 11 半導体レーザー 12 集光レンズ 13 Ｎｄ：ＹＡＧ結晶 14 共振器ミラー 15 ＬＮ結晶 16 エタロン 18 固体レーザービーム 19 第２高調波 20、21 金属製支持部材 20ａ 金属製支持部材のホルダー固定面 25 ホルダー 25ａ ホルダーの円孔 25ｂ、25ｃ ホルダーの光通過用切欠部 26、27 接着剤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学部材を金属製支持部材の一面に接着
   固定する光学部材の固定構造において、 線膨張係数が前記光学部材とほぼ等しい材料からなり、
   この光学部材よりも剛性が高いホルダーに該光学部材が
   接着固定され、 このホルダーが、前記金属製支持部材の一面に接着固定
   されていることを特徴とする光学部材の固定構造。
2. 【請求項２】 前記ホルダーが、前記光学部材と同じ材
   料を用いて、該光学部材よりも厚く形成されていること
   を特徴とする請求項１記載の光学部材の固定構造。
3. 【請求項３】 前記ホルダーが、前記光学部材に入射す
   る光を通過させる切欠部を有することを特徴とする請求
   項１または２記載の光学部材の固定構造。
4. 【請求項４】 前記光学部材が、固体レーザーの共振器
   内に配されて発振モードを単一縦モード化するエタロン
   であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記
   載の光学部材の固定構造。