JPH11177167A

JPH11177167A - 小型半導体レーザ励起固体レーザ装置

Info

Publication number: JPH11177167A
Application number: JP34314097A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Suzudo; 剛鈴▲ド▼
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】固体レーザ装置の組立工程の省力化及びそれに
伴う低コスト化を実現し、小型、高効率でビーム品質が
良く、且つ安価に固体レーザ装置を提供する。【解決手段】本発明は、レーザ結晶１３と、レーザ結晶
が内部に配置されたレーザ共振器と、レーザ結晶を励起
するための励起用半導体レーザ（ＬＤ）１２と、励起用
ＬＤからのレーザ光を集光しレーザ結晶に入射させる集
光光学系を備え、上記集光光学系は、光学基板上にレン
ズ形状を作製したレンズ素子（マイクロレンズ）１２に
よって構成されている固体レーザ装置において、レンズ
素子１２が、レンズ頂部よりも高さが高く、励起用ＬＤ
１１やレーザ結晶１３との間隔を一義的に設定した距離
に決定できるガイド部分１６，１７を光学基板上に一体
型で備えていることを特徴とする。これにより装置組み
立ての際にＬＤやレーザ結晶とレンズ間の距離を決定す
るためのアライメント工程が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクドライ
ブ装置の光ピックアップ用や光プリンター装置用の小型
光源、または光計測用光源、非線形波長変換用の励起光
源等に用いられる小型半導体レーザ励起固体レーザ装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高出力半導体レーザの低価格化に
伴い半導体レーザ励起固体レーザ装置の研究開発・商品
化が盛んになってきている。半導体レーザ励起固体レー
ザ装置は従来のランプ励起と比較して、励起光源のスペ
クトル幅が狭いため、非常に高効率であり、また励起光
源である半導体レーザも小さく、小型化、高効率化に大
変適したレーザである。また半導体レーザ励起固体レー
ザ装置は高出力の室温連続発振、高品質ビームのレーザ
発振などが可能なばかりでなく、エネルギーの蓄積性、
周波数の安定性に大変優れているという特徴を持ってい
る。そのため小型で高効率且つ高品質のレーザ光源とし
てかなりの期待が集まっている。また、上記固体レーザ
と非線形光学結晶を用いた、波長変換技術も盛んに研究
開発・商品化が進んでいる。特に固体レーザ基本波の第
２高調波発生は、固体レーザ基本波の良好なビーム特性
を損なわずに波長のみを半分に変換できることから、将
来のブルー、グリーンなどの可視光源として、さらに第
４高調波発生による紫外光源用励起光源として期待さ
れ、研究・商品開発が盛んに行われている。

【０００３】これらのレーザ光源の用途は、加工、計
測、通信など多岐にわたっているが、可搬性を求める光
源、光プリンター用光源や光ピックアップ用光源などの
光源では、小型化、軽量化が要望されている。また、上
記用途に使用する場合には光源としての安定性や低電力
駆動などを目的とした高効率化が望まれている。また、
これらのレーザ光源の商品化に関しては、デバイス製作
コストや部品コストなどを低減することによる低コスト
化も望まれている。すなわち、小型、高効率、高品質、
且つ低価格なレーザ光源が商品として熱望されている。

【０００４】一般的な小型半導体レーザ励起固体レーザ
装置には、特開平７−１０４３３２号公報に開示されて
いるようなレーザ光発生装置がある。このレーザ光発生
装置では図５に示すように、パッケージ１０１内のＴＥ
クーラー１１１上に設けた基板１１２の上に、波長変換
素子１０３、スペーサ１０４、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ媒質
１０５、１／４波長板１０６、集光用レンズ１０７、半
導体レーザ素子１０８、サーミスタ１０９、反射ミラー
１１０等のレーザ装置に必要な部品を実装し、小型化し
ている。また、レーザ媒質１０５や非線形光学結晶から
なる波長変換素子１０３をＴＥクーラー１１１上に実装
し温度調節を行うことにより、安定動作を行っている。
ここで、半導体レーザ素子１０８による励起の部分に注
目すると、励起集光系である集光用レンズ１０７の占有
部分が大きくなっており、さらに小型化を進めることが
難しい。また、半導体レーザ素子１０８と集光用レンズ
１０７の位置合わせなどが微妙であり、アライメント工
程が多くなるなど組立工数が増加してしまう。このよう
に図５に示す構成のレーザ光発生装置では小型化、低コ
スト化に限界が存在する。

【０００５】上記従来例を改善し、小型化、低コスト化
を進めるために、特開平６−３５０１６８号公報や特開
平６−２７５８９１号公報に記載のような発明がなされ
ている。まず、特開平６−３５０１６８号公報記載の発
明は、固体レーザ発振器の小型化と組立の容易化を目的
になされたものであり、図６に示すように、励起用の半
導体レーザ２０１と、レーザ共振器を構成する凸型共振
器ミラー２０２、固体レーザ媒質２０３、誘電体多層反
射膜２０６，２０６’、誘電体多層無反射膜２０７，２
０８などを備えている。特徴としては、固体レーザの共
振器ミラーと半導体レーザ２０１の集光レンズの役割を
一枚の凸形状のミラー２０２で行うことと、共振器ミラ
ー２０２と固体レーザ媒質２０３を低融点ガラスや半田
などにより接合することにより、小型化を実現している
ことである。すなわち、ここでは固体レーザ媒質２０３
と共振器ミラー２０２とを接合することにより、レーザ
媒質と共振器のアライメントを容易にすることができ
る。しかし、問題点として、共振器内に低融点ガラスな
どの異物質が存在するために、吸収や回折などの光学損
失が発生してしまう。また、共振器とレーザ媒質のアラ
イメントは容易になるが、半導体レーザ２０１とレンズ
（共振器ミラー）２０２のアライメントに関しては改善
されていない。

【０００６】特開平６−２７５８９１号公報記載の発明
は、固体レーザ装置の小型化を目的になされたものであ
り、図７に示すように、固体レーザ媒質３０３の一端面
に基本波及び２次の高調波で高反射となる入力側ミラー
３０４を形成し、他端面に、基本波で高反射となり２次
の高調波で高透過となる出力側ミラー３０５を形成し、
入力側ミラー３０４の表面にレンズ３０６を一体的に形
成した構成となっている。特徴としては、半導体レーザ
３０１からの励起光を集光するためのレンズ３０６をレ
ーザ共鳴器３０２の結晶端の入力側ミラー３０４表面に
設け、且つ出力側には共振器となるような凸面形状３０
３ａを設けている。これによって励起効率などの効率を
損なわずに、小型化が達成できる。しかし問題点として
は、半導体レーザ３０１と集光用レンズ３０６のアライ
メントに関しては改善されていないことである。また、
半導体レーザからの励起光を集光するレンズ材料の形成
にＴｉＯ₂ の薄膜を利用しているために、デバイス作製
コストの低コスト化に限界がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、小型半
導体レーザ励起固体レーザ装置においては、半導体レー
ザとその集光光学系とのアライメントの容易化に関して
や、さらなる組立工程の簡略化に関する発明が望まれて
おり、これによる低コスト化が望まれている。

【０００８】本発明は上述の従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、請求項１，２，３，４ま
たは５の発明では、小型半導体レーザ励起固体レーザ装
置の組立工程の省力化、及びそれに伴う低コスト化を実
現し、小型、高効率でビーム品質が良く、且つ安価に小
型半導体レーザ励起固体レーザ装置を提供することを目
的としている。請求項６の発明では、上記請求項１，
２，３，４または５における小型半導体レーザ励起固体
レーザ装置の動作の安定化を実現し、小型、高効率でビ
ーム品質が良く、且つ安価に小型半導体レーザ励起固体
レーザ装置を提供することを目的としている。請求項
７，８の発明では、上記請求項１，２，３，４，５また
は６における小型半導体レーザ励起固体レーザ装置の高
効率化と高品質化を実現し、小型、高効率でビーム品質
が良く、且つ安価に小型半導体レーザ励起固体レーザ装
置を提供することを目的としている。請求項９の発明で
は、上記請求項１，２，３，４，５，６，７または８に
おける小型半導体レーザ励起固体レーザ装置の波長の短
波長化を実現し、小型、高効率でビーム品質が良く、且
つ安価に小型半導体レーザ励起固体レーザ装置を提供す
ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成・動作について説明する。請求項１の発
明による小型半導体レーザ励起固体レーザ装置は、レー
ザ結晶と、レーザ結晶を励起するための励起用半導体レ
ーザ（以下、ＬＤ：Laser Diodeとする）と、ＬＤから
のレーザ光（以下、ＬＤ光とする）を集光しレーザ結晶
に入射させる励起用半導体レーザ集光光学系（以下、集
光光学系とする）、及びレーザ光を発振させるためのレ
ーザ共振器から構成されており、その配置はレーザ共振
器の内部にレーザ結晶が配置され、レーザ共振器の光軸
方向と平行な方向で且つレーザ光出射側の反対側（後
方）よりＬＤによる励起を行うために、レーザ共振器後
方にＬＤとその集光光学系を配置している。ここでＬＤ
光の集光光学系の部品としては、光学基板上に微小なレ
ンズ形状を作製したレンズ素子（以後、これをマイクロ
レンズと呼ぶ）を採用している。そしてこのマイクロレ
ンズのＬＤ光入射側の形状が、レンズ最頂部よりも高さ
が高く、励起用ＬＤとマイクロレンズ間の距離（間隔）
を一義的に設定した距離に決定できるガイドの部分を、
その光学基板上に一体型で備えていることが最大の特徴
となる。そしてその動作は、ＬＤより発光された励起用
ＬＤ光を集光光学系によって集光し、レーザ結晶に入射
させる。これによってレーザ結晶に添加されているイオ
ンが励起され、ある波長の蛍光が発光される。ここで励
起用ＬＤ光の強度を大きくしていくに従って蛍光の強度
が大きくなり、レーザ共振器によって誘導放出が始ま
り、さらに励起用ＬＤ光の強度を強くしていくに従って
レーザ共振器の出力ミラー側よりレーザ光が取り出され
ることになる。

【００１０】請求項２の発明による小型半導体レーザ励
起固体レーザ装置は、レーザ結晶と、レーザ結晶を励起
するためのＬＤと、ＬＤ光を集光しレーザ結晶に入射さ
せる集光光学系、及びレーザ光を発振させるためのレー
ザ共振器から構成されており、その配置はレーザ共振器
の内部にレーザ結晶が配置され、レーザ共振器の光軸方
向と平行な方向で且つレーザ光出射側の反対側（後方）
よりＬＤによる励起を行うために、レーザ共振器後方に
ＬＤとその集光光学系を配置している。ここでＬＤ光の
集光光学系の部品としては、マイクロレンズを採用して
いる。そしてこのマイクロレンズのＬＤ光出射側の形状
が、レンズ最頂部よりも高さが高く、レーザ結晶とマイ
クロレンズ間の距離（間隔）を一義的に設定した距離に
決定できるガイドの部分を、その光学基板上に一体型で
備えていることが最大の特徴となる。そしてその動作
は、上記請求項１における動作と同様である。

【００１１】請求項３の発明による小型半導体レーザ励
起固体レーザ装置は、レーザ結晶と、レーザ結晶を励起
するためのＬＤと、ＬＤ光を集光しレーザ結晶に入射さ
せる集光光学系、及びレーザ光を発振させるためのレー
ザ共振器から構成されており、その配置はレーザ共振器
の内部にレーザ結晶が配置され、レーザ共振器の光軸方
向と平行な方向で且つレーザ光出射側の反対側（後方）
よりＬＤによる励起を行うために、レーザ共振器後方に
ＬＤとその集光光学系を配置している。ここでＬＤ光の
集光光学系の部品としては、マイクロレンズを採用して
いる。そしてこのマイクロレンズのＬＤ光入射側の形状
が、レンズ最頂部よりも高さが高く、励起用ＬＤとマイ
クロレンズ間の距離（間隔）を一義的に設定した距離に
決定できるガイドの部分と、ＬＤ光出射側の形状が、レ
ンズ最頂部よりも高さが高く、レーザ結晶とマイクロレ
ンズ間の距離（間隔）を一義的に設定した距離に決定で
きるガイドの部分を、その光学基板上に一体型で備えて
いることが最大の特徴となる。そしてその動作は、上記
請求項１，２における動作と同様である。

【００１２】請求項４の発明による小型半導体レーザ励
起固体レーザ装置は、請求項１または３の固体レーザ装
置の部品構成、レーザ構成と同様であるが、ＬＤ集光光
学系に採用しているマイクロレンズのＬＤ光入射側の形
状が、レンズ最長部よりも高さが高く、励起用ＬＤとマ
イクロレンズ間の距離を一義的に設定した距離に決定で
きるガイドの部分と、ＬＤの出力光拡がり角の大きい方
向の位置（ＬＤの光軸と垂直な方向の位置）を一義的に
決定できるガイドの部分を、その光学基板上に一体型で
備えていることが最大の特徴となる。そしてその動作
は、上記請求項１または３における動作と同様である。

【００１３】請求項５の発明による小型半導体レーザ励
起固体レーザ装置は、請求項２または３の固体レーザ装
置の部品構成、レーザ構成と同様であるが、ＬＤ集光光
学系に採用しているマイクロレンズのＬＤ光出射側の形
状が、レンズ最長部よりも高さが高く、レーザ結晶とマ
イクロレンズ間の距離を一義的に設定した距離に決定で
きるガイドの部分と、レーザ結晶の光軸と垂直方向の位
置を一義的に決定できるガイドの部分を、その光学基板
上に一体型で備えていることが最大の特徴となる。そし
てその動作は、上記請求項２または３における動作と同
様である。

【００１４】請求項６の発明による小型半導体レーザ励
起固体レーザ装置は、請求項１〜５のいずれかの固体レ
ーザ装置の部品構成、レーザ構成と同様であるが、ＬＤ
集光光学系に採用しているマイクロレンズのガイド形状
が、ガイド部分を境としてガイド内部とガイド外部の間
を気体が容易に通過できるような空間（溝、空洞等）を
設けた形状であることが最大の特徴である。そしてその
動作は、上記請求項１〜５のいずれかにおける動作と同
様である。

【００１５】請求項７の発明による小型半導体レーザ励
起固体レーザ装置は、請求項１〜６のいずれかの固体レ
ーザ装置の部品構成、レーザ構成と同様であるが、ＬＤ
集光光学系に採用しているマイクロレンズのレンズ構成
が、ＬＤから発光される楕円光をレーザ結晶領域でほぼ
円形に整形できるようなレンズ構成であることが最大の
特徴である。そしてその動作は、基本的に上記請求項１
〜６のいずれかにおける動作と同様であるが、ＬＤ励起
光がレーザ結晶領域でほぼ円形となっているために、出
力されるレーザ光もほぼ円形での出力がなされる。

【００１６】請求項８の発明による小型半導体レーザ励
起固体レーザ装置は、請求項１〜７のいずれかの固体レ
ーザ装置の部品構成、レーザ構成と同様であるが、ＬＤ
集光光学系に採用しているマイクロレンズの材質が、固
体レーザ励起用半導体レーザ波長に対して透過率の高い
材料で作製されていることが最大の特徴である。そして
その動作は、上記請求項１〜７のいずれかにおける動作
と同様である。

【００１７】請求項９の発明による小型半導体レーザ励
起固体レーザ装置は、請求項１〜８のいずれかの固体レ
ーザ装置の部品構成、レーザ構成と同様であるが、レー
ザ共振器の内部に、レーザ基本波光を第２高調波に変換
することのできる非線形光学結晶を配置した構成とした
ことが最大の特徴である。そしてその動作は、上記請求
項１〜８のいずれかにおける動作と同様にレーザ基本波
を発生させるが、ここでレーザ共振器の反射率の設定が
レーザ基本波を共振器内に閉じ込める構成を取り、共振
器内には高い強度のレーザ基本波が存在する。この高い
強度のレーザ基本波を共振器内部に配置した非線形光学
結晶に入射させることによって、レーザ基本波を周波数
が２倍である第２高調波に変換する。そして共振器内で
発生した第２高調波は出力ミラーより取り出され、第２
高調波出力のレーザ光源となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図示の実施例を用いて本発
明の構成・動作を詳細に説明する。第一の実施例を図１
に示す。本実施例は請求項１，２，３，７，８の発明に
おける実施例となっている。ここで、図１において
（ａ）は小型半導体レーザ励起固体レーザ装置（以下、
固体レーザ装置とする）の側面図、（ｂ）は固体レーザ
装置の上面図、（ｃ）はマイクロレンズのＬＤ光入射側
の正面図、（ｄ）はマイクロレンズの側面図、（ｅ）は
マイクロレンズのＬＤ光出射側の正面図となっている。

【００１９】図１に示す固体レーザ装置は、ＬＤ１１、
マイクロレンズ１２、レーザ結晶１３、及び出力ミラー
１４から構成されている。その配列は、ＬＤ１１、マイ
クロレンズ１２、レーザ結晶１３、出力ミラー１４の順
で配置されている。その配置の間隔は、ＬＤ１１の端面
とＬＤ光入射側のマイクロレンズ１２のレンズ頂部との
間隔が１０μｍ、ＬＤ光出射側のマイクロレンズ１２の
レンズ頂部とレーザ結晶１３の端面との間隔が１０μ
ｍ、レーザ結晶１３と出力ミラー１４との間隔が２５ｍ
ｍとして配置している。また、ＬＤ１１はヒートシンク
１５上に実装されている。このＬＤ１１は中心波長８０
９ｎｍ、出力５００ｍＷで発光径が１×５０μｍのもの
を使用している。その拡がり角（１／ｅ²：以下、全て
この値）はＶ面で６７°、Ｈ面で１８°の拡がり全角を
有している。

【００２０】マイクロレンズ１２の材質は石英を使用し
ており、そのサイズは、基板厚さが５４０μｍ、基板サ
イズが４×４ｍｍで作製した。また、マイクロレンズ１
２のレンズ形状は両凸形状にしており、その曲率半径は
ＬＤ側端面が５０μｍ×３００μｍ、レーザ結晶側端面
が３５０μｍ×３５０μｍとしている。その曲率はＬＤ
１１の発光形状と対応しており、ＬＤ光の発光径の小さ
い方向で曲率半径が小さく、発光径の大きい方向で曲率
半径が大きくなるように配置している。また、レンズの
高さは、ＬＤ１１側のレンズの高さＨ11を６μｍ、レー
ザ結晶１３側のレンズの高さＨ12を１０μｍとしてお
り、そのレンズ径はＬＤ１１側で４７μｍ×１１９μ
ｍ、レーザ結晶１３側で１６０μｍ×１６０μｍとなっ
ている。また、その両端には基板表面での反射による損
失を防ぐために、両面にＬＤ光である波長８０９ｎｍの
光に対する透過率が９９．９％のコーティングを施して
いる。

【００２１】レーザ結晶１３はＮｄを１．０at％添加し
たＮｄ：ＹＶＯ₄ 結晶を使用し、厚さを５００μｍと
し、結晶サイズはマイクロレンズ１２と同様で４×４ｍ
ｍとしている。そしてその両端にはレーザ発振を可能に
するようにコーティングが施されており、励起側の端面
は励起光である波長８０９ｎｍのＬＤ光に対して透過率
が９９．９％で且つレーザ発振光である波長１０６４ｎ
ｍの光に対して反射率が９９．９％になっている。ま
た、レーザ出力側端面は波長８０９ｎｍのＬＤ光に対し
て反射率９９．９％、波長１０６４ｎｍのレーザ発振光
に対して透過率９９．９％としている。

【００２２】出力ミーラ１４は材質としては石英を用い
ており、直径１２．５ｍｍで曲率半径が５０ｍｍの凹面
ミラーとなっている。そしてレーザ出力ミラーとして使
用するために、出力ミラー１４には波長１０６４ｎｍの
レーザ発振光に対して、透過率を約５％に設定したコー
ティングを施している。

【００２３】図１に示した構成の固体レーザ装置の動作
は、ＬＤ１１からの出力を両凸マイクロレンズ１２一枚
で集光し、その集光されたＬＤ光を励起光としてレーザ
結晶１３に入射させることにより、レーザ結晶１３から
の波長１０６４ｎｍの蛍光がレーザ共振器内でレーザ発
振する。ここで、出力ミラー１４の透過率を波長１０６
４ｎｍのレーザ発振光に対して５％に設定しているた
め、レーザ光が出力される。また、レーザ結晶１３の励
起側端面のＬＤ光に対する透過率を９９．９％とし、レ
ーザ出力側の端面の反射率を９９．９％とし、ＬＤ光を
レーザ出力側端面で折り返すことにより、ＬＤ光の吸収
長を確保している。

【００２４】上記に示すような四準位系のレーザでは、
一般的に励起光とレーザ光のレーザ結晶内での横モード
の一致性（モードマッチング）が効率に大きく影響す
る。すなわち小型で且つ出力ミラーの曲率半径が小さく
なるほどレーザ光のレーザ結晶内でのスポットサイズは
小さくなるので、励起光はさらに小径に絞らなければな
らない。よって励起光はレーザ結晶に入射する場合に
は、レーザ共振器モードよりも小さいビーム径かもしく
は等しいビーム径になっていることが望ましい。そこで
本実施例では、高効率化を目的に集光光学系に両凸マイ
クロレンズ１２を使用し、ＬＤ１１側の曲率半径を５０
μｍ×３００μｍとし、レーザ結晶１３側の曲率半径を
３５０μｍ×３５０μｍとしている。このことによって
励起用ＬＤ光をレーザ結晶中で７０μｍ×６８μｍ〜６
６μｍ×７１μｍのほぼ円形に且つ小径に集光すること
ができ、高効率化が図れるとともに、ガウシアンビーム
に限り無く近い（Ｍ²＝１．１０）横モードでの発振が
可能になった。また、マイクロレンズ１２を励起光集光
光学系に使用しているために、装置の小型化が可能なば
かりでなく、レーザ結晶１３と形状を統一できるために
実装上でも実装形態の統一化が図れるというメリットが
ある。

【００２５】またここで、本実施例ではマイクロレンズ
１２の形状を図１（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示すような
形状にしていることが特徴である。すなわち、図１
（ｃ）のマイクロレンズのＬＤ光入射側の正面図に示す
符号１６の部分はＬＤ１１とマイクロレンズ１２間の距
離（間隔）を一義的に設定した距離に決定するためのガ
イド部分として設けてあり、図１（ｅ）のマクロレンズ
のＬＤ光出射側の正面図に示す符号１７の部分はマイク
ロレンズ１２とレーザ結晶１３の距離（間隔）を一義的
に設定した距離に決定できるガイド部分として設けてい
る。また、マイクロレンズ１２の側面形状は図１（ｄ）
の側面図に示したようになっている。ここで、マイクロ
レンズ１２のＬＤ光入射側のレンズ部分の頂部とガイド
部分１６の高さの差は１０μｍ、マイクロレンズ１２の
ＬＤ光出射側のレンズ部分の頂部とガイド部分１７の高
さの差は１０μｍとしている。このような形状のマイク
ロレンズ１２を使用することにより、図１（ａ），
（ｂ）に示すように、ＬＤ１１とマイクロレンズ１２の
レンズ頂部との距離を１０μｍと正確に決定することが
でき、アライメントが容易になる。また、マイクロレン
ズ１２とレーザ結晶１３の距離も一義的に設定した距離
に決定できるため、レンズの設計通りのレーザ特性が実
現でき、アライメントなどの組立工程の簡略化が達成で
きるばかりでなく、組立後のレーザ特性の再現性にも優
れる装置となる。そしてこのようなマイクロレンズを用
いることにより、固体レーザ装置の組み立て工程の簡略
化を実現でき、低コスト化が図れることが最大の特徴と
なる。

【００２６】次に第二の実施例を図２に示す。本実施例
は請求項４，５，７，８の発明における実施例となって
いる。ここで、図２において（ａ）は固体レーザ装置の
側面図、（ｂ）は固体レーザ装置の上面図、（ｃ）はマ
イクロレンズのＬＤ光入射側の正面図、（ｄ）はマイク
ロレンズの側面図、（ｅ）はマイクロレンズのＬＤ光出
射側の正面図となっている。図２に示す固体レーザ装置
は、ＬＤ２１、マイクロレンズ２２、レーザ結晶２３か
ら構成されている。その配列は、ＬＤ２１、マイクロレ
ンズ２２、レーザ結晶２３の順で配置されている。その
配置の間隔は、ＬＤ２１の端面とＬＤ光入射側のマイク
ロレンズ２２のレンズ頂部との間隔が１０μｍ、ＬＤ光
出射側のマイクロレンズ２２のレンズ頂部とレーザ結晶
２３の端面との間隔が１０μｍとして配置している。ま
た、ＬＤ２１はヒートシンク２４上に実装されている。
このＬＤ２１は中心波長８０９ｎｍ、出力５００ｍＷで
発光径が１×５０μｍのものを使用している。その拡が
り角（１／ｅ²）はＶ面で６７°、Ｈ面で１８°の拡が
り全角を有している。

【００２７】マイクロレンズ２２の材質は石英を使用し
ており、その大きさは、基板厚さが５４０μｍ、基板サ
イズが４×４ｍｍで作製した。また、マイクロレンズ２
２のレンズ形状は両凸形状にしており、その曲率半径は
ＬＤ側端面が５０μｍ×３００μｍ、レーザ結晶側端面
が３５０μｍ×３５０μｍとしている。その曲率はＬＤ
２１の発光形状と対応しており、ＬＤ光の発光径の小さ
い方向で曲率半径が小さく、発光径の大きい方向で曲率
半径が大きくなるように配置している。また、レンズの
高さは、ＬＤ２１側のレンズの高さＨ21を６μｍ、レー
ザ結晶２３側のレンズの高さＨ22を１０μｍとしてお
り、そのレンズ径はＬＤ２１側で４７μｍ×１１９μ
ｍ、レーザ結晶２３側で１６０μｍ×１６０μｍとなっ
ている。また、その両端には基板表面での反射による損
失を防ぐために、両面にＬＤ光である波長８０９ｎｍの
光に対する透過率が９９．９％のコーティングを施して
いる。

【００２８】レーザ結晶２３はＮｄを１．０at％添加し
たＮｄ：ＹＶＯ₄ 結晶を使用し、マイクロチップ構成を
実現するために、厚さを５００μｍとし、結晶サイズは
３×４ｍｍとしている。そしてその両端にはレーザ発振
を可能にするようにコーティングが施されており、励起
側の端面は励起光である波長８０９ｎｍのＬＤ光に対し
て透過率が９９．９％で且つレーザ発振光である波長１
０６４ｎｍの光に対して反射率が９９．９％になってい
る。また、レーザ出力側端面は波長８０９ｎｍのＬＤ光
に対して反射率９９．９％、波長１０６４ｎｍのレーザ
発振光に対して透過率３％としている。

【００２９】図２に示した構成の固体レーザ装置では、
ＬＤ２１からの出力を両凸マイクロレンズ２２一枚で集
光し、その集光されたＬＤ光を励起光として利用してレ
ーザ結晶２３に入射させることにより、レーザ結晶２３
から波長１０６４ｎｍの蛍光が発光され、その蛍光がレ
ーザ結晶内で共振しレーザ発振する。すなわちレーザ結
晶２３がマイクロチップ構成のレーザ共振器を構成して
いるために共振器内でレーザ発振が実現される。ここ
で、マイクロチップレーザのレーザ出力側端面（出力ミ
ラーに相当する）の透過率を波長１０６４ｎｍのレーザ
発振光に対して３％に設定しているため、レーザ光が出
力される。また、レーザ結晶２３の励起側端面のＬＤ光
に対する透過率を９９．９％とし、レーザ出力側の端面
の反射率を９９．９％とすることで、ＬＤ光をレーザ出
力側端面で折り返すことにより、ＬＤ光の吸収長を確保
している。

【００３０】上記に示すような四準位系のマイクロチッ
プレーザは、一般的に励起光の大きさや形状に比例した
横ビーム品質が得られる。すなわち楕円形状で励起する
と発振、出力されるレーザ光も楕円形状で得られてしま
う。よって励起光はレーザ結晶に入射する場合にほぼ円
形に且つ小ビーム径になっていることが望ましい。そこ
で本実施例では、高効率化を目的に集光光学系に両凸マ
イクロレンズ２２を使用し、ＬＤ２１側の曲率半径を５
０μｍ×３００μｍとし、レーザ結晶２３側の曲率半径
を３５０μｍ×３５０μｍとしている。このことによっ
て励起用ＬＤ光をレーザ結晶中で７０μｍ×６８μｍ〜
６６μｍ×７１μｍのほぼ円形に且つ小径に集光するこ
とができ、高効率化が図れるとともに、高品質な横モー
ドでの発振が可能になった。また、マイクロレンズ２２
を励起光集光光学系に使用しているために、装置の小型
化が可能なばかりでなく、レーザ結晶２３と形状を統一
できるために実装上でも実装形態の統一化が図れるとい
うメリットがある。

【００３１】またここで、本実施例ではマイクロレンズ
２２の形状を図２（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示すような
形状にしていることが特徴である。すなわち、図２
（ｃ），（ｄ）に示すように、マイクロレンズ２２のＬ
Ｄ光入射側には、ＬＤ２１とマイクロレンズ２２間の距
離（間隔）を一義的に設定した距離に決定するためのガ
イド部分２７を設け、且つＬＤ２１の高さ方向の位置も
一義的に決定できるガイド部分２６を設けている。ま
た、図２（ｄ），（ｅ）に示すように、マイクロレンズ
２２のＬＤ光出射側には、マイクロレンズ２２とレーザ
結晶２３の距離（間隔）と位置を一義的に決定できるガ
イド部分２９と、マイクロレンズ２２とレーザ結晶２３
の光軸と垂直方向の位置を決定できるガイド部分２８を
設けている。ここで、ガイド部分２６と２７の段差は１
０μｍ、ガイド部分２７とレンズ頂部との高さの差は１
０μｍ、ガイド部分２８と２９の段差は５μｍ、ガイド
部分２９とレンズ頂部の高さの差は１０μｍとしてい
る。このような形状のマイクロレンズ２２を使用するこ
とにより、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ＬＤ２１
とマイクロレンズ２２のレンズ頂部との距離を１０μｍ
とし、高さを正確に決定することができ、アライメント
が容易になる。また、マイクロレンズ２２とレーザ結晶
２３の距離と位置も一義的に決定できるため、レンズの
設計通りのレーザ特性が実現でき、アライメントなどの
組立工程の簡略化が達成できるばかりでなく、組立後の
レーザ特性の再現性にも優れる装置となる。そしてこの
ようなマイクロレンズを用いることにより、固体レーザ
装置の組み立て工程の簡略化を実現でき、低コスト化が
図れることが最大の特徴となる。

【００３２】次に第三の実施例は請求項６，７，８の発
明における実施例であり、基本的には前述した第一の実
施例の図１に示した構成や、あるいは第二の実施例の図
２に示した構成と同様であるが、図１、図２との違いは
マイクロレンズ部分であり、本実施例では例えば図３に
示すような形状のマイクロレンズを使用している。ここ
で、図３の（ａ）は図１（ｃ）や図２（ｃ）に相当する
マイクロレンズ３２のＬＤ光入射側（ＬＤ側）の正面
図、（ｂ）は図１（ｄ）や図２（ｄ）に相当するマイク
ロレンズ３２の側面図、（ｃ）は図１（ｅ）や図２
（ｅ）に相当するマイクロレンズ３２のＬＤ光出射側
（レーザ結晶側）の正面図となっている。

【００３３】より具体的に述べると、図３（ａ）の符号
３６の部分はＬＤとマイクロレンズ間の距離を一義的に
決定するためのガイド部分で、本実施例ではこのガイド
部分３６に、そのガイド内部分とガイド外部分とに気体
が容易に通過することができるように溝部３８を設けて
いる。また、図３（ｅ）に示す符号３７の部分はマイク
ロレンズ３２とレーザ結晶の距離を一義的に決定できる
ガイド部分で、ここにもガイド内部分とガイド外部分と
に気体が容易に通過することができるように溝部３８を
設けている。このような形状のマイクロレンズ３２を例
えば図１（ａ），（ｂ）の構成の固体レーザ装置のマイ
クロレンズに使用することにより、ＬＤ１１とマイクロ
レンズ３２のレンズ頂部の距離を１０μｍと正確に決定
することができ、アライメントが容易になる。また、マ
イクロレンズ３２のレンズ頂部とレーザ結晶１３の距離
も一義的に決定できるため、レンズの設計通りのレーザ
特性が実現でき、アライメントなどの組み立て工程の簡
略化が達成できるばかりでなく、組み立て後のレーザ特
性の再現性にも優れる装置となる。また、マイクロレン
ズ３２の両面のガイド部分３６，３７にそれぞれ溝部３
８を設けることにより、装置全体の温度制御を行う際の
窒素封入などを行う際に、容易に窒素封入が可能なばか
りでなく、最も発熱の大きいレーザ結晶の励起部分にも
充填ガスが行き渡り、十分な放熱が可能になる。よっ
て、このようなマイクロレンズを用いることにより、組
み立て工程の簡略化を実現でき、低コスト化が図れ、特
性も安定することが最大の特徴となる。

【００３４】尚、図３に示す形状のマイクロレンズを図
１（ａ），（ｂ）に示す構成の固体レーザ装置のマイク
ロレンズに代えて使用した場合の動作は第一の実施例で
述べた動作と同様であり、図３に示す形状のマイクロレ
ンズを図２（ａ），（ｂ）に示す構成の固体レーザ装置
のマイクロレンズに代えて使用した場合の動作は第二の
実施例で述べた動作と同様である。

【００３５】次に第四の実施例を図４に示す。本実施例
は請求項９の発明における実施例となっている。ここ
で、図４（ａ）は固体レーザ装置の側面図、図４（ｂ）
は固体レーザ装置の上面図である。図４に示す固体レー
ザ装置は、ＬＤ４１、マイクロレンズ４２、レーザ結晶
４３、非線形光学結晶４４から構成されている。その配
列は、ＬＤ４１、マイクロレンズ４２、レーザ結晶４
３、非線形光学結晶４４の順で配置されている。その配
置の間隔は、ＬＤ４１の端面とＬＤ光入射側のマイクロ
レンズ４２のレンズ頂部との間隔が１０μｍ、ＬＤ光出
射側のマイクロレンズ４２のレンズ頂部とレーザ結晶４
３の端面との間隔が１０μｍとし、レーザ結晶４３と非
線形光学結晶４４は図４のように光が透過する部分に空
洞領域を設けて接着している。ここで、レーザ共振器
は、レーザ結晶４３の励起光入射側端面と非線形光学結
晶４４のレーザ光出力側端面とで構成したマイクロチッ
プレーザ構成となっており、その共振器長は約１．５ｍ
ｍとしている。また、ＬＤ４１はヒートシンク４５上に
実装されており、このＬＤ４１は中心波長８０９ｎｍ、
出力１Ｗで発光径が１×５０μｍのものを使用してい
る。その拡がり角（１／ｅ²）はＶ面で６７°、Ｈ面で
１８°の拡がり全角を有している。

【００３６】マイクロレンズ４２の材質は石英を使用し
ており、その大きさは、基板厚さが５４０μｍ、基板サ
イズが４×４ｍｍで作製した。また、マイクロレンズ４
２のレンズ形状は両凸形状にしており、その曲率半径は
ＬＤ側端面が５０μｍ×３００μｍ、レーザ結晶側端面
が３５０μｍ×３５０μｍとしている。その曲率はＬＤ
４１の発光形状と対応しており、ＬＤ光の発光径の小さ
い方向で曲率半径が小さく、発光径の大きい方向で曲率
半径が大きくなるように配置している。また、レンズ部
分の高さは、ＬＤ側で６μｍ、レーザ結晶側で１０μｍ
としており、そのレンズ径はＬＤ側で４７μｍ×１１９
μｍ、レーザ結晶側で１６０μｍ×１６０μｍとなって
いる。また、その両端には基板表面での反射による損失
を防ぐために、両面にＬＤ光である波長８０９ｎｍの光
に対する透過率が９９．９％のコーティングを施してい
る。尚、このマイクロレンズ４２の形状は、第二の実施
例で述べた図２（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示すマイクロ
レンズと略同様の形状であり、ＬＤ側端面にはガイド部
分４６，４７が、レーザ結晶側端面にはガイド部分４
８，４９がそれぞれ設けられている。

【００３７】レーザ結晶４３はＮｄを１．０at％添加し
たＮｄ：ＹＶＯ₄ 結晶を使用し、厚さを５００μｍと
し、結晶サイズは３×４ｍｍとしている。そしてその両
端にはレーザ発振を可能にするようにコーティングが施
されており、励起光入射側の端面は励起光である波長８
０９ｎｍのＬＤ光に対して透過率が９９．９％で且つレ
ーザ発振光である波長１０６４ｎｍの光に対して反射率
が９９．９％、第二高調波である波長５３２ｎｍに対し
て反射率が９９．９％になっている。また、非線形光学
結晶側端面は８０９ｎｍのＬＤ光に対して反射率が９
９．９％、波長５３２ｎｍと１０６４ｎｍの光に対して
透過率９９％としている。

【００３８】非線形光学結晶４４はＫＴＰを使用してい
る。そのカット角度はTypeII位相整合を達成できるよう
なカット角度とし、例えばカット角度はθ＝９０°、φ
＝２４．４°としている。そのサイズはＮｄ：ＹＶＯ₄
結晶と同様に、３×４ｍｍ、厚さが１ｍｍとしている。
その両端にはレーザ発振を可能にするようにコーティン
グが施されており、レーザ結晶側の端面にはレーザ発振
光である波長１０６４ｎｍの光に対して透過率が９９．
９％、第二高調波である波長５３２ｎｍの光に対して透
過率が９９．９％になっている。また、レーザ出力側端
面は波長５３２ｎｍの光に対して透過率が９９％、波長
１０６４ｎｍの光に対して反射率が９９．９％としてい
る。ここでＫＴＰ結晶の形状を図４に示しているような
形状に予め加工し、レーザ光が通過する部分に空洞を設
けることによって、接着剤などによる光学的な損失が無
く、効率良くレーザ光を発光することができる。その凹
部分の高さは１０μｍとし、エッチングにより加工して
いる。

【００３９】図４に示した構成の固体レーザ装置は、Ｌ
Ｄ４１からの出力をマイクロレンズ４２一枚で集光し、
そのＬＤ光を励起光として利用してレーザ結晶４３に入
射させることにより、レーザ結晶４３からの１０６４ｎ
ｍの蛍光が共振器内で共振しレーザ発振が実現される。
ここで、レーザ共振器の反射率設定を基本波である１０
６４ｎｍに対して光反射率に設定し、基本波を共振器内
に閉じ込める構成とする。その際、基本波を第二高調波
に変換するための非線形光学結晶４４を共振器内に配置
することにより、共振器内に高い強度で存在しているレ
ーザ基本波が第二高調波に変換される。そして、レーザ
出力ミラーの反射率設定を上記構成のように設定するこ
とにより、第二高調波出力を共振器から取り出すことが
できる。また、レーザ結晶４３の励起側端面（マイクロ
レンズ側端面）のＬＤ光に対する透過率を９９．９％と
し、非線形光学結晶側のレーザ出力側端面の反射率を９
９．９％とすることで、ＬＤ光をレーザ出力側端面で折
り返すことにより、ＬＤ光の吸収長を確保している。

【００４０】上記に示すような四準位系のマイクロチッ
プレーザは一般的に励起光の大きさや形状に比例した横
ビーム品質が得られる。すなわち楕円形状で励起すると
発振、出力されるレーザ光も楕円形状で得られてしま
う。よって励起光はレーザ結晶に入射する場合にほぼ円
形に且つ小ビーム径になっていることが望ましい。そこ
で本実施例では高効率化を目的に集光光学系にマイクロ
レンズ４２を使用し、ＬＤ４１側の曲率半径を５０μｍ
×３００μｍとし、レーザ結晶４３側の曲率半径を３５
０μｍ×３５０μｍとしている。このことによって励起
用ＬＤ光をレーザ結晶４３中で７０μｍ×６８μｍ〜６
６μｍ×７１μｍのほぼ円形に且つ小径に集光すること
ができ、高効率化が図れるとともに、高品質な横モード
での発振が可能になった。また、マイクロレンズ４２を
励起光集光光学系に使用しているため、装置の小型化が
可能なばかりでなく、レーザ結晶４３と形状を統一でき
るために実装上でも実装形態の統一化が図れるというメ
リットがある。

【００４１】以上、第一、第二、第三、第四の実施例に
ついて説明したが、これら実施例のマイクロレンズの部
分をサファイア、合成石英などの固体レーザ励起用半導
体レーザ波長に対して透過率の高い材料を使用すること
によっても実施できる。その場合はレンズ材料の屈折率
によって、レンズ部の曲率や他の部品の配置位置が変更
になる。それらのメリットとしては、材料の透過率や信
頼性・寿命等の点で固体レーザ装置の特性が向上する。
また各実施例においてはレーザ結晶として四準位系の材
料を示したが、特に制限はなく、例えばＮｄ：ＹＡＧや
Ｎｄ：ＬＳＢなどの他、三準位系のレーザ結晶（例えば
Ｙｂ：ＹＡＧ）においても実施可能である。また、非線
形光学結晶としては、ＫＴＰやＫＮ結晶など位相整合が
とれる材料であれば実施可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、レーザ結晶と、該レーザ結晶が内部に配置されたレ
ーザ共振器と、上記レーザ結晶を励起するための励起用
ＬＤと、該励起用ＬＤからのレーザ光を集光し上記レー
ザ結晶に入射させる励起用ＬＤ集光光学系を備え、上記
励起用ＬＤ集光光学系は、光学基板上にレンズ形状を作
製したレンズ素子（マイクロレンズ）によって構成され
ている小型半導体レーザ励起固体レーザ装置において、
上記レンズ素子が、レンズ頂部よりも高さが高く、上記
励起用ＬＤとの間隔を一義的に設定した距離に決定でき
るガイド部分を上記光学基板上に一体型で備えているこ
とにより、装置組み立ての際にＬＤとレンズ間の距離を
決定するためのアライメント工程が容易になる。よっ
て、固体レーザ装置の組み立て工程が短縮化され、ま
た、固体レーザ装置自体の低コスト化が図れる。

【００４３】請求項２の発明では、レーザ結晶と、該レ
ーザ結晶が内部に配置されたレーザ共振器と、上記レー
ザ結晶を励起するための励起用ＬＤと、該励起用ＬＤか
らのレーザ光を集光し上記レーザ結晶に入射させる励起
用ＬＤ集光光学系を備え、上記励起用ＬＤ集光光学系
は、光学基板上にレンズ形状を作製したレンズ素子（マ
イクロレンズ）によって構成されている小型半導体レー
ザ励起固体レーザ装置において、上記レンズ素子が、レ
ンズ頂部よりも高さが高く、レーザ結晶との間隔を一義
的に設定した距離に決定できるガイド部分を上記光学基
板上に一体型で備えていることにより、装置組み立ての
際にレーザ結晶とレンズ間の距離を決定するための位置
決め工程が容易になる。よって、固体レーザ装置の組み
立て工程が短縮化され、また、固体レーザ装置自体の低
コスト化が図れる。

【００４４】請求項３の発明では、レーザ結晶と、該レ
ーザ結晶が内部に配置されたレーザ共振器と、上記レー
ザ結晶を励起するための励起用ＬＤと、該励起用ＬＤか
らのレーザ光を集光し上記レーザ結晶に入射させる励起
用ＬＤ集光光学系を備え、上記励起用ＬＤ集光光学系
は、光学基板上にレンズ形状を作製したレンズ素子（マ
イクロレンズ）によって構成されている小型半導体レー
ザ励起固体レーザ装置において、上記レンズ素子が、レ
ンズ頂部よりも高さが高く、励起用ＬＤとの間隔を一義
的に設定した距離に決定できるガイド部分と、レーザ結
晶との間隔を一義的に設定した距離に決定できるガイド
部分を上記光学基板上に一体型で備えていることによ
り、装置組み立ての際にＬＤとレンズ間の距離、レーザ
結晶とレンズ間の距離を決定するための位置決め工程が
容易になる。よって、固体レーザ装置の組み立て工程が
さらに短縮化され、また、固体レーザ装置自体の低コス
ト化がより図れる。

【００４５】請求項４の発明では、請求項１または３に
記載の小型半導体レーザ励起固体レーザ装置において、
励起用ＬＤ集光光学系を構成するレンズ素子が、ＬＤ側
のガイド部分にＬＤの光軸と垂直な方向の位置を一義的
に決定できるガイドも備えていることにより、さらにＬ
Ｄとレンズ間のアライメントが容易になる。よって、固
体レーザ装置の組み立て工程がさらに短縮化され、ま
た、固体レーザ装置自体の低コスト化が図れるばかりで
なく、アライメントの容易性が固体レーザ装置自体の特
性の安定化に効果がある。

【００４６】請求項５の発明では、請求項２または３に
記載の小型半導体レーザ励起固体レーザ装置において、
励起用ＬＤ集光光学系を構成するレンズ素子が、レーザ
結晶側のガイド部分にレーザ結晶の光軸と垂直な方向の
位置を一義的に決定できるガイドも備えていることによ
り、さらにレーザ結晶とレンズ間のアライメントが容易
になる。よって、固体レーザ装置の組み立て工程がさら
に短縮化され、また、固体レーザ装置自体の低コスト化
が図れるばかりでなく、アライメントの容易性が固体レ
ーザ装置自体の特性の安定化に効果がある。

【００４７】請求項６の発明では、請求項１〜５のいず
れかに記載の小型半導体レーザ励起固体レーザ装置にお
いて、励起用ＬＤ集光光学系を構成するレンズ素子のガ
イド部分に、ガイド内部分とガイド外部分間の気体が容
易に通過できる空間（溝や空洞）を設けたことにより、
固体レーザ装置全体に冷却ガスを封入する場合に、冷却
ガスが十分にレーザ結晶を冷却することができる。よっ
て、固体レーザ装置の動作環境がより安定化し、特性が
安定する。

【００４８】請求項７の発明では、請求項１〜６のいず
れかに記載の小型半導体レーザ励起固体レーザ装置にお
いて、励起用ＬＤ集光光学系を構成するレンズ素子が、
ＬＤ光をレーザ結晶中でほぼ円形に整形できるレンズ構
成であることにより、レーザ発振がＴＥＭ₀₀モードで行
なわれ、出力されるレーザ光の横モード品質が良好にな
る。よって、固体レーザ装置の品質がより向上する。

【００４９】請求項８の発明では、請求項１〜７のいず
れかに記載の小型半導体レーザ励起固体レーザ装置にお
いて、レンズ素子材料として、励起用ＬＤに対して透過
率の高い材料を用いることにより、励起効率をより高く
確保でき、レーザ装置全体の効率を高くすることができ
る。よって、固体レーザ装置の効率がより向上する。ま
た、レンズ材での吸収が少ないことにより、レンズ部分
での発熱なども防ぐことができ、信頼性の高い固体レー
ザ装置を供給できる。

【００５０】請求項９の発明では、請求項１〜７のいず
れかに記載の小型半導体レーザ励起固体レーザ装置にお
いて、レーザ共振器内部に非線形光学結晶を配置して、
第二高調波を出力することにより短波長光源を実現する
ことができる。これにより、低コストで信頼性の高い短
波長固体レーザ装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す図であって、
（ａ）は固体レーザ装置の構成例を示す側面図、（ｂ）
は固体レーザ装置の上面図、（ｃ）はレンズ素子である
マイクロレンズのＬＤ光入射側の正面図、（ｄ）はマイ
クロレンズの側面図、（ｅ）はマイクロレンズのＬＤ光
出射側の正面図である。

【図２】本発明の第二の実施例を示す図であって、
（ａ）は固体レーザ装置の構成例を示す側面図、（ｂ）
は固体レーザ装置の上面図、（ｃ）はレンズ素子である
マイクロレンズのＬＤ光入射側の正面図、（ｄ）はマイ
クロレンズの側面図、（ｅ）はマイクロレンズのＬＤ光
出射側の正面図である。

【図３】本発明の第三の実施例を示す図であって、
（ａ）はレンズ素子であるマイクロレンズのＬＤ光入射
側の正面図、（ｂ）はマイクロレンズの側面図、（ｃ）
はマイクロレンズのＬＤ光出射側の正面図である。

【図４】本発明の第四の実施例を示す図であって、
（ａ）は固体レーザ装置の構成例を示す側面図、（ｂ）
は固体レーザ装置の上面図である。

【図５】従来技術の一例を示す固体レーザ装置の概略構
成図である。

【図６】従来技術の別の例を示す固体レーザ装置の概略
構成図である。

【図７】従来技術のさらに別の例を示す固体レーザ装置
の概略構成図である。

【符号の説明】

１１，２１，４１・・・・励起用半導体レーザ（ＬＤ）、１
２，２２，３２，４２・・・・レンズ素子（マイクロレン
ズ）、１３，２３，４３・・・・レーザ結晶、１４・・・・出力
ミラー、１５，２４，４５・・・・ヒートシンク、１６，１
７，２６，２７，２８，２９，３６，３７，４６，４
７，４８，４９・・・・ガイド部分、３８・・・・溝部、４４・・
・・非線形光学結晶。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ結晶と、該レーザ結晶が内部に配置
されたレーザ共振器と、上記レーザ結晶を励起するため
の励起用半導体レーザと、該励起用半導体レーザからの
レーザ光を集光し上記レーザ結晶に入射させる励起用半
導体レーザ集光光学系を備え、上記励起用半導体レーザ
集光光学系は、光学基板上にレンズ形状を作製したレン
ズ素子によって構成されている小型半導体レーザ励起固
体レーザ装置において、上記レンズ素子が、レンズ頂部よりも高さが高く、上記
励起用半導体レーザとの間隔を一義的に設定した距離に
決定できるガイド部分を上記光学基板上に一体型で備え
ていることを特徴とする小型半導体レーザ励起固体レー
ザ装置。
【請求項２】レーザ結晶と、該レーザ結晶が内部に配置
されたレーザ共振器と、上記レーザ結晶を励起するため
の励起用半導体レーザと、該励起用半導体レーザからの
レーザ光を集光し上記レーザ結晶に入射させる励起用半
導体レーザ集光光学系を備え、上記励起用半導体レーザ
集光光学系は、光学基板上にレンズ形状を作製したレン
ズ素子によって構成されている小型半導体レーザ励起固
体レーザ装置において、上記レンズ素子が、レンズ頂部よりも高さが高く、レー
ザ結晶との間隔を一義的に設定した距離に決定できるガ
イド部分を上記光学基板上に一体型で備えていることを
特徴とする小型半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【請求項３】レーザ結晶と、該レーザ結晶が内部に配置
されたレーザ共振器と、上記レーザ結晶を励起するため
の励起用半導体レーザと、該励起用半導体レーザからの
レーザ光を集光し上記レーザ結晶に入射させる励起用半
導体レーザ集光光学系を備え、上記励起用半導体レーザ
集光光学系は、光学基板上にレンズ形状を作製したレン
ズ素子によって構成されている小型半導体レーザ励起固
体レーザ装置において、上記レンズ素子が、レンズ頂部よりも高さが高く、励起
用半導体レーザとの間隔を一義的に設定した距離に決定
できるガイド部分と、レーザ結晶との間隔を一義的に設
定した距離に決定できるガイド部分を上記光学基板上に
一体型で備えていることを特徴とする小型半導体レーザ
励起固体レーザ装置。
【請求項４】請求項１または３に記載の小型半導体レー
ザ励起固体レーザ装置において、励起用半導体レーザ集
光光学系を構成するレンズ素子が、半導体レーザ側のガ
イド部分に半導体レーザの光軸と垂直な方向の位置を一
義的に決定できるガイドも備えていることを特徴とする
小型半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【請求項５】請求項２または３に記載の小型半導体レー
ザ励起固体レーザ装置において、励起用半導体レーザ集
光光学系を構成するレンズ素子が、レーザ結晶側のガイ
ド部分にレーザ結晶の光軸と垂直な方向の位置を一義的
に決定できるガイドも備えていることを特徴とする小型
半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の小型半導
体レーザ励起固体レーザ装置において、励起用半導体レ
ーザ集光光学系を構成するレンズ素子のガイド部分に、
ガイド内部分とガイド外部分間の気体が容易に通過でき
る空間を設けたことを特徴とする小型半導体レーザ励起
固体レーザ装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の小型半導
体レーザ励起固体レーザ装置において、励起用半導体レ
ーザ集光光学系を構成するレンズ素子が、半導体レーザ
光をレーザ結晶中でほぼ円形に整形できるレンズ構成で
あることを特徴とする小型半導体レーザ励起固体レーザ
装置。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の小型半導
体レーザ励起固体レーザ装置において、レンズ素子材料
として、励起用半導体レーザに対して透過率の高い材料
を用いたことを特徴とする小型半導体レーザ励起固体レ
ーザ装置。
【請求項９】請求項１〜７のいずれかに記載の小型半導
体レーザ励起固体レーザ装置において、レーザ共振器内
部に非線形光学結晶を配置して、第二高調波を出力する
ことを特徴とする小型半導体レーザ励起固体レーザ装
置。