JPH11233857A

JPH11233857A - 偏光保持自己補償反射装置とレーザ共振器及びレーザ増幅器

Info

Publication number: JPH11233857A
Application number: JP2695998A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Yanagisawa; 隆行柳澤; Yoshihito Hirano; 嘉仁平野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 1999-08-27
Anticipated expiration: 2018-02-09
Also published as: JP3472471B2

Abstract

(57)【要約】【目的】反射装置のアライメントずれを自己補償し、
簡単な光学系により任意の偏光を持つ入力光の偏光を保
存して反射するようにした偏光保持自己補償反射装置を
得る。【構成】入力光を入力光とほぼ平行方向に反射して出
力し、入力光に対し垂直な平面内の第１の軸方向の偏光
の位相変化量と入力光に対し垂直な平面内の第１の軸に
垂直な第２の軸方向の偏光の位相変化量の差がπとなる
ように構成されたプリズム１０と、ファスト軸に与える
位相変化とスロー軸に与える位相変化量の差がπ／２＋
ｍπ（ｍは整数）となるよう構成され、ファスト軸また
はスロー軸が第１の軸または第２の軸と一致するように
配置された波長板１とからなり、入力光の偏光を保存し
て反射するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、反射鏡の傾きを
補償しかつ入射した光の偏光を保存して反射する偏光保
持自己補償反射装置と、これを用いたレーザ共振器及び
レーザ増幅器に関し、特に人工衛星や航空機などの飛翔
体に搭載される固体レーザの反射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の反射装置としては図８乃
至図１０に示すようなものが知られている。図８乃至図
１０は、Walter Koechner, "Splid-State Laser Engine
ergin"4th Ed, Springer Series in Optical Sciences,
Vol.1 (Springer, Germany,1995) の２２７ページに記
載されているレーザ発振器において、反射装置として用
いられているルーフプリズムを示したものである。図８
において、１００はルーフプリズム、１０１〜１０５は
プリズム１００を構成する各面、１０６は面１０２と面
１０３が交差する稜線である。

【０００３】更に、図８を参照して、この従来のプリズ
ム１００について詳細に説明する。プリズム１００の各
斜面について、面１０１が面１０２となす角度は４５度
かつ面１０３となす角度は４５度、面１０２が面１０３
となす角度は９０度であり、面１０４および面１０５
は、面１０１〜１０３それぞれとほぼ９０度の角度をな
すように構成されている。

【０００４】次に、図８乃至図１０を参照して、プリズ
ム１００の動作を説明する。図８において、稜線１０６
の方向をｘ軸、ルーフプリズム１００に入射する入力光
の進行方向に垂直な平面内のｘ軸に垂直な方向をｙ軸と
し、入力光は面１０１にほぼ垂直に入射するものとす
る。

【０００５】ルーフプリズム１００の面１０１にほぼ垂
直に入射した入力光は、面１０２に対して入射角θ₁₀で
入射する。入力光は面１０２から反射され、面１０３に
対して入射角θ₁₁で入射され、面１０３から反射され
て、面１０１から出力光として射出される。

【０００６】図９を参照して、ルーフプリズム１００に
入射したレーザ光の反射方向を説明する。図９におい
て、Ｌ１は入射した入力光の光路、Ｌ２はルーフプリズ
ム１００により反射された出力光の光路である。面１０
２と面１０３は互いに９０度に固定されているため、面
１０１と光路Ｌ１のなす角θ₁₀、および面１０１と光路
Ｌ１のなす角θ₁₁はそれぞれほぼ４５度となり、θ₁₀と
θ₁₁の和は９０度となる。

【０００７】光路Ｌ１を進み、ルーフプリズム１００に
入射した入力光は、面１０２によりほぼ９０度、面１０
３によりほぼ９０度の角度変化が与えられ、二つの面が
入力光に与える全角度変化は、合計１８０度となる。す
なわち、ルーフプリズム１００により反射された出力光
の光路Ｌ２は光路Ｌ１と平行になる。

【０００８】次に、図１０を参照して、ルーフプリズム
１００が、ｘ軸に平行な軸を回転軸として角度β傾いた
ときに入射したレーザ光の反射方向を説明する。図１０
に示すように、入力光がルーフプリズム１００に入射さ
れたときに、入力光が面１０２により与えられる角度変
化は（９０＋２β）度、面１０２から反射した入力光が
面１０３により与えられる角度変化は（９０−２β）度
となり、光路Ｌ１と光路Ｌ２がなす角度は合計１８０度
となる。従って、ルーフプリズム１００に、稜線１０６
を中心とした傾きが生じた場合でも、ルーフプリズム１
００は、入射した入力光を、入射した入力光に平行で進
行方向が逆方向の出力光として反射される。そのため、
ルーフプリズム１００は、ｘ軸に平行な軸を回転軸とし
たアライメントずれに対して、アライメントずれを補償
する自己補償反射装置として作用する。

【０００９】次に、ルーフプリズム１００から反射され
る出力光の偏光状態を考える。光が１つの平面から反射
する場合、入力光と出力光を含む平面に垂直方向の偏光
成分をＳ偏光、入力光と出力光を含む平面内で振動し、
Ｓ偏光に垂直な方向の偏光成分をＰ偏光という。例え
ば、面１０１において、入力光のｘ軸方向の偏光成分が
Ｓ偏光、ｙ軸方向の偏光成分がＰ偏光となる。プリズム
内の全反射面では、入射角θの入力光に対し、Ｓ偏光成
分はδ（θ）位相が進み、Ｐ偏光成分はδ（θ）の位相
の遅れが生じる。ここで、δ（θ）はプリズム材料の屈
折率ｎを用いて、下式〔数１〕により表わされる。

【００１０】

【数１】

【００１１】入力光の偏光をｘ軸方向の成分Ｅｘとｙ軸
方向の成分Ｅｙに分離すると、任意の入力光の偏光は次
式〔数２〕で表される。

【００１２】

【数２】

【００１３】面１０２における位相の変化Ｊ１０２、お
よび面１０３における位相の変化Ｊ１０３はジョーンズ
マトリクスを用いて下式〔数３〕及び〔数４〕のように
表される。

【００１４】

【数３】

【００１５】

【数４】

【００１６】従って、プリズム１００を通過した光の位
相の全変化量を表すジョーンズマトリクスＪ１００は下
式〔数５〕のように表される。

【００１７】

【数５】

【００１８】〔数５〕により、出力光のｘ軸成分とｙ軸
成分は、２（δ（θ₁₀）＋δ（θ₁₁））の位相差が生ず
る。入力光の偏光がｘ軸成分とｙ軸成分を共に持つ場合
には、通常の光学材料ではδ（θ）はゼロでない値を持
つため、入力光と出力光の偏光状態は変化する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の反射装置においては、〔数５〕で示したように、入
力光の偏光のｘ軸成分とｙ軸成分で異なった位相変化が
生ずるため、入力光の偏光がｘ軸成分とｙ軸成分を持つ
場合、入力光と出力光の偏光状態が変化してしまうとい
う問題があった。具体的には、レーザ共振器やレーザ増
幅器の反射鏡や折り返し鏡において、偏光を保持して反
射させるには、入力光の偏光成分をｘ軸成分またはｙ軸
成分のみにする必要があり、そのため、光学系が複雑に
なるという問題があった。

【００２０】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたもので、反射装置のアライメントずれを自己
補償するとともに、偏光方向を調整する光学部品を必要
とせず、少ない光学部品の簡単な光学系により、任意の
偏光を持つ入力光に対し偏光を保存して反射するように
した偏光保持自己補償反射装置とレーザ共振器及びレー
ザ増幅器を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
にかかる偏光保持自己補償反射装置は、入力光を入力光
とほぼ平行方向に反射して出力し、入力光に対し垂直な
平面内の第１の軸方向の偏光の位相変化量と入力光に対
し垂直な平面内の第１の軸に垂直な第２の軸方向の偏光
の位相変化量の差がπとなるように構成されたプリズム
と、ファスト軸に与える位相変化とスロー軸に与える位
相変化量の差がπ／２＋ｍπ（ｍは整数）となるよう構
成され、前記ファスト軸またはスロー軸が前記第１の軸
または第２の軸と一致するように配置された波長板とを
備えるようにしたものである。

【００２２】請求項２に記載の本発明にかかるレーザ共
振器は、請求項１に記載の偏光保持自己補償反射装置
と、偏光保持自己補償反射装置の出力光を入力光として
ほぼ平行に反射するように配置された反射素子と、偏光
保持自己補償反射装置と反射素子とにより形成される光
路上に配置されたレーザ媒質と、レーザ媒質を励起する
励起光源とを備えるようにしたものである。

【００２３】請求項３に記載の本発明にかかるレーザ共
振器は、前記反射素子として、コーナーキューブを用い
るようにしたものである。請求項４に記載の本発明にか
かるレーザ共振器は、前記反射素子に代わり、前記請求
項１に記載の偏光保持自己補償反射装置を第２の偏光保
持自己補償反射装置として用い、前記第２の偏光保持自
己補償反射装置の第４の軸を、前記請求項２記載の偏光
保持自己補償反射装置の第３の軸と直交するよう配置す
るようにしたものである。

【００２４】請求項５に記載の本発明にかかるレーザ増
幅器は、光を入射する偏光子と、光路上に配置されたレ
ーザ媒質と、レーザ媒質を励起する励起光源と、入射光
を反射するよう配置された請求項１に記載の偏光保持自
己補償反射装置と、前記レーザ媒質と偏光保持自己補償
反射装置との間に、偏光保持自己補償反射装置に入射す
る前と後では偏光方向を互いに直行する方向に回転させ
る偏光回転素子とを備えるようにしたものである。

【００２５】請求項６に記載の本発明にかかるレーザ増
幅器は、前記偏光回転素子として、１／４波長板を用
い、ファスト軸またはスロー軸を入射光の偏光方向に対
して４５度の角度をなすように１／４波長板を配置する
ようにしたものである。

【００２６】請求項７に記載の本発明にかかるレーザ増
幅器は、前記偏光回転素子として、１回の通過で４５度
偏光を回転させるファラデーローテータを用いるように
したものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面、図１乃至図７に
基づき、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は
本発明の実施の形態１における偏光保持自己補償反射装
置の構成を示す図、図２は図１に示す偏光保持自己補償
反射装置を構成するプリズムの説明図、図３は図１に示
す偏光保持自己補償反射装置における偏光方向の説明
図、図４は本発明の実施の形態２におけるレーザ共振器
の構成を示す図、図５は本発明の実施の形態３における
レーザ共振器の構成を示す図、図６は本発明の実施の形
態４におけるレーザ共振器の構成を示す図、図７は本発
明の実施の形態５におけるレーザ増幅器の構成を示す図
である。

【００２８】実施の形態１．まず、図１及び図２を参照
して、本発明の実施の形態１における偏光保持自己補償
反射装置の構成を説明する。図１において、１は位相変
化量（後述する）を調整する波長板、３は偏光保持自己
補償反射装置、１０は入力光に対し垂直な平面内のｘ軸
方向（第１の軸方向）の偏光の位相変化量と入力光に対
し垂直な平面内のｘ軸に垂直なｙ軸方向（第２の軸方
向）の偏光の位相変化量の差がπとなるように構成され
たプリズムである。また、図２において、１１乃至１５
はプリズム１０を構成するそれぞれの面である。

【００２９】波長板１はファスト（ｆａｓｔ）軸方向の
偏光成分の位相を進め、ファスト軸に垂直なスロー（ｓ
ｌｏｗ）軸方向の偏光成分の位相を遅らせる作用を持
つ。波長板１は、ファスト軸に与える位相変化量とスロ
ー軸に与える位相変化量の差が２α＝π／２＋ｍπ（ｍ
は整数）となるように構成され、ファスト軸またはスロ
ー軸がｘ軸またはｙ軸と一致するように配置される。

【００３０】図２に基づき、プリズム１０について説明
する。各斜面は、面１１が面１３となす角度が９０度で
あり、面１２が面１１となす角度は４５度でかつ面１３
となす角度は９０度、面１４が面１１となす角度は９０
度でかつ面１３となす角度は１３５度、面１５が面１１
となす角度は９０度でかつ面１４となす角度は９０度で
ある。

【００３１】プリズム１０に入射する入力光は、面１１
にほぼ垂直に入射し、入射角θ１の角度で面１２に入射
し、反射される。面１２により反射された入力光は、入
射角θ２で面１４に入射し、反射される。面１４により
反射された入力光は、入射角θ３で面１５に入射し、反
射される。面１５で反射された入力光は、入射角θ４で
面１２に再び入射し、反射され、面１１から出力光とし
て出力される。

【００３２】プリズム１０に入射する入力光のｘ軸方向
の偏光成分は、面１２に対してＰ偏光、ｙ軸方向の偏光
成分が面１２に対してＳ偏光となるため、面１２におけ
るジョーンズマトリクスＪ１２は次式〔数６〕で表され
る。

【００３３】

【数６】

【００３４】同様に、面１４および面１５に対しては、
ｘ軸方向の偏光成分がＳ偏光、ｙ軸方向の偏光成分がＰ
偏光となるため、面１４と面１５の反射のジョーンズマ
トリクスＪ１４−１５は下記〔数７〕のように表され
る。

【００３５】

【数７】

【００３６】ここで、面１４と面１５がなす稜線に対象
な方向の電界方向が反転することを考慮した。さらに、
面１２により再び反射するため、入射から出射までのプ
リズム１０のジョーンズマトリクスは、次式〔数８〕で
表される。

【００３７】

【数８】

【００３８】ここで、θ１〜θ４はすべて４５度となる
ので、δ（θ１）＝δ（θ２）＝δ（θ３）＝δ（θ
４）となり、〔数８〕は下記〔数９〕のようになる。

【００３９】

【数９】

【００４０】次に、図３に基づき、波長板１とプリズム
１０を組み合わせたときのジョーンズマトリクスを考え
る。図３において、２は波長板１のファスト軸である。
波長板１は、ファスト軸方向の偏光成分とファスト軸に
垂直な方向（スロー軸）の偏光成分に異なった位相変化
を与える。ファスト軸とｘ軸のなす角度をφとし、ファ
スト軸とスロー軸の偏光成分に与える位相変化の差を２
αとすると、波長板１のジョーンズマトリクスは次式
〔数１０〕で表される。

【００４１】

【数１０】

【００４２】偏光板１のファスト軸とｘ軸のなす角度φ
をφ＝ｎπ／２（ｎは整数）、かつファスト軸とスロー
軸に与える位相変化の差２αを２α＝π／２＋ｍπとし
たとき、波長板１に入射し、プリズム１０を通過して、
再び波長板１から出射される場合の入射から出射までの
ジョーンズマトリクスＪは次式〔数１１〕で表される。

【００４３】

【数１１】

【００４４】従って、ｙ軸方向の偏光成分とｘ軸方向の
偏光成分に対して、同じ位相の変化を与えるため、任意
の偏光状態の入力光に対しても、偏光の状態を保持して
出力光として出射される。

【００４５】また、上述したように、プリズム１０の面
１４と面１５とにより構成されるルーフプリズム形状に
より、ｘ軸に平行な軸を回転軸としたアライメントずれ
を補償する自己補償反射装置として作用する。以上の説
明により、ｘ軸に平行な軸を回転軸としたアライメント
ずれを補償し、かつ任意の偏光状態の入力光をその偏光
状態を保持したまま反射する偏光保持自己補償反射装置
を構成することができる。

【００４６】実施の形態２．まず、図４を参照して、本
発明の実施の形態２における自己補償型レーザ共振器
（以下、レーザ共振器という）の構成を説明する。図４
において、１は波長板、３は図１に示したものと同様な
偏光保持自己補償反射装置、４はレーザ媒質、５は励起
光源、６は反射素子、１０はプリズムである。

【００４７】次に、図４を参照して、本発明の実施の形
態２におけるレーザ共振器の動作を説明する。反射素子
６は偏光保持自己補償反射装置３からの出力光をほぼ平
行に反射するように配置され、レーザ光が装置内に閉じ
こめられるようにしたレーザ共振器を構成する。レーザ
媒質４はレーザ光の光路上に配置され、励起光源５によ
り励起されている。装置内に閉じこめられたレーザ光が
レーザ媒質を通過すると、レーザ光が増幅され、レーザ
発振器として動作する。

【００４８】偏光保持自己補償反射装置３は、反射素子
６や光路中に配置された光学部品のｘ軸に平行な軸を中
心としたアライメントずれを補償する。また、例えば１
つの軸方向の偏光が発振し易いなど、レーザ媒質が偏光
依存性を持つ場合、偏光保持自己補償反射装置３による
反射が偏光を保存するため、レーザ媒質の偏光依存性に
あわせた自由な方向の偏光でレーザ発振を生ずることが
可能となる。

【００４９】さらに、レーザ媒質４の励起光源５による
励起分布は、特にレーザ媒質４の側面から励起を行う場
合に生ずることが多いが、光軸に対して非対称な分布に
なることがある。励起分布が非対称な場合には、レーザ
光にも非対称な強度分布が生ずることになる。偏光保持
自己補償反射装置３は、プリズムの稜線を中心として線
対称な強度分布で入力光を反射するので、レーザ共振器
を周回すると、ｘ軸に対して折り返されるため、レーザ
光の強度分布は、光軸を中心とした軸対称に近い形状と
なる。

【００５０】上記のような作用により、レーザ媒質の偏
光依存性にあわせた自由な偏光方向で発振させることが
可能であり、アライメントずれに対して自己補償の機能
を有する安定したレーザ共振器を構成することができ
る。また、レーザ媒質の励起分布が非対称性を持つ場合
でも、軸対称に近い形状のレーザ出力を得ることができ
る。

【００５１】実施の形態３．まず、図５を参照して、本
発明の実施の形態３における自己補償型レーザ共振器
（以下、レーザ共振器という）の構成を説明する。図５
において、１は波長板、３は図１に示したものと同様な
偏光保持自己補償反射装置、４はレーザ媒質、５は励起
光源、７はコーナーキューブリフレクタ、１０はプリズ
ムである。

【００５２】次に、図５を参照して、本発明の実施の形
態３におけるレーザ共振器の動作を説明する。コーナー
キューブリフレクタ７は偏光保持自己補償反射装置３か
らの出力光をほぼ平行に反射するように配置され、レー
ザ光が装置内に閉じこめられるようにしたレーザ共振器
を構成する。レーザ媒質４はレーザ光の光路上に配置さ
れ、励起光源５により励起される。装置内に閉じこめら
れたレーザ光は、レーザ媒質を通過するときに増幅さ
れ、レーザ発振器として動作する。

【００５３】コーナーキューブリフレクタ７は、３つの
反射面が互いに９０度の角度をなすように構成されてお
り、コーナーキューブリフレクタ７を構成する反射面の
一つに入射した入力光を、入力光と平行で進行方向が反
対の出力光として反射する。従って、コーナキューブリ
フレクタ７は、偏光保持自己補償反射装置３のｙ軸方向
のアライメントずれや光路中に配置された光学部品のア
ライメントずれによるレーザ光の光路の傾きを補償し、
安定したレーザ共振器を構成することが可能となる。

【００５４】さらに、レーザ媒質４の励起光源５による
励起分布は、特にレーザ媒質４の側面から励起を行う場
合に生ずることが多いが、光軸に対して非対称な分布に
なることがある。励起分布が非対称な場合には、レーザ
光にも非対称な強度分布が生ずることになる。偏光保持
自己補償反射装置３は、プリズム１０の稜線を中心とし
て線対称な強度分布で入力光を反射し、コーナーキュー
ブリフレクタは、３つの面がなす稜線で強度分布を折り
返して反射するため、レーザ共振器を周回すると、複数
方向でレーザ光の強度分布が折り返され、光軸を中心と
した軸対称に近い形状となる。

【００５５】上記のような作用により、アライメントず
れに対して自己補償の機能を有する安定した自己補償型
レーザ共振器を構成することができる。また、レーザ媒
質の励起分布が非対称性を持つ場合でも、軸対称に近い
形状のレーザ出力を得ることができる。

【００５６】実施の形態４．まず、図６を参照して、本
発明の実施の形態４における自己補償型レーザ共振器
（以下、レーザ共振器という）の構成を説明する。図６
において、１ａ及び１ｂは波長板、３ａ及び３ｂは図１
に示したものと同様な偏光保持自己補償反射装置、４は
レーザ媒質、５は励起光源、１０ａ及び１０ｂはプリズ
ムである。

【００５７】次に、図６を参照して、本発明の実施の形
態４におけるレーザ共振器の動作を説明する。偏光保持
自己補償反射装置３ｂは偏光保持自己補償反射装置３ａ
からの出力光（その出力光路を第３の軸とする）をほぼ
平行に反射し、その反射光路（その反射光路を第４の軸
とする）を中心軸として９０度回転するように配置さ
れ、レーザ光が装置内に閉じこめられるようにしたレー
ザ共振器を構成する。尚、前記第１の軸と第２の軸とは
直交するよう配置する。レーザ媒質４はレーザ光の光路
上に配置され、励起光源５により励起されている。閉じ
こめられたレーザ光がレーザ媒質を通過すると、レーザ
光が増幅され、レーザ発振器として動作する。

【００５８】偏光保持自己補償反射装置３ｂは、偏光保
持自己補償反射装置３ａや光路中に配置された光学部品
のｙ軸に平行な軸を中心としたアライメントずれを補償
し、偏光保持自己補償反射装置３ａは、偏光保持自己補
償反射装置３ｂや光路中に配置された光学部品のｘ軸に
平行な軸を中心としたアライメントずれを補償する。ま
た、例えば一つの軸方向の偏光が発振しやすいなど、レ
ーザ媒質が偏光依存性を持つ場合、偏光保持自己補償反
射装置３ａ、３ｂによる反射が偏光を保存するため、レ
ーザ媒質の偏光依存性にあわせた自由な方向の偏光でレ
ーザ発振を生じさせることができる。

【００５９】さらに、レーザ媒質４の励起光源５による
励起分布は、特にレーザ媒質４の側面から励起を行う場
合に生ずることが多いが、光軸に対して非対称な分布に
なることがある。励起分布が非対称な場合には、レーザ
光にも非対称な強度分布が生ずることになる。偏光保持
自己補償反射装置３ａおよび３ｂは、プリズムの稜線を
中心として線対称な強度分布で入力光を反射するので、
レーザ共振器を周回すると、ｘ軸およびｙ軸に対して複
数回折り返されるため、レーザ光の強度分布は、光軸を
中心とした軸対称に近い形状となる。

【００６０】上記のような作用により、レーザ媒質の偏
光依存性にあわせた自由な偏光方向で発振させることが
可能であり、アライメントずれに対し自己補償の機能を
有する安定したレーザ共振器を構成することができる。
また、レーザ媒質の励起分布が非対称性を持つ場合で
も、軸対称に近い形状のレーザ出力を得ることができ
る。

【００６１】実施の形態５．まず、図７を参照して、本
発明の実施の形態５におけるレーザ増幅器の構成を説明
する。図７において、１は波長板、３は図１に示したも
のと同様な偏光保持自己補償反射装置、４はレーザ媒
質、５は励起光源、８は偏光子、９は偏光回転素子、１
０はプリズムである。

【００６２】次に、図７を参照して、本発明の実施の形
態５におけるレーザ増幅器の動作を説明する。偏光子８
は、第１の軸方向の偏光を反射し、光路に対して垂直な
平面内の第一の軸に垂直な第２の軸方向の偏光を透過す
る。偏光子８により反射するような偏光方向で入射した
レーザ光は、励起光源５によって励起されたレーザ媒質
４を通過するときに増幅される。レーザ媒質４から出射
したレーザ光は、偏光回転素子９を透過して偏光保持自
己補償反射装置３に入射する。レーザ光は偏光保持自己
補償反射装置３により、入射方向とほぼ平行に反射さ
れ、再び偏光回転素子９に入射する。偏光回転素子９
は、偏光保持反射装置３に入射する前と後で、偏光方向
をお互いに直交する方向に回転させる作用を持つ。レー
ザ光は、再びレーザ媒質４により増幅され、偏光子８を
透過して外部に出力される。偏光保持自己補償反射装置
３は、偏光回転素子９や光路中に配置された光学部品の
ｘ軸に平行な軸を中心としたアライメントずれを補償す
る。

【００６３】偏光回転素子９としては、例えば、１／４
波長板（図示せず）を用いる方法がある。入射したレー
ザ光の偏光方向に対してファスト軸またはスロー軸が４
５度の角度をなすように１／４波長板を配置すれば、偏
光保持自己補償反射装置３に入射する前のレーザ光は円
偏光となり、偏光保持自己補償反射装置３により偏光状
態を保持して反射される。再び１／４波長板に入射した
円偏光のレーザ光は、入射したレーザ光の偏光方向に対
して垂直方向の直線偏光に変換され、１／４波長板より
出力される。従って、入射したレーザ光の偏光方向に対
してファスト軸またはスロー軸が４５度の角度をなすよ
うに配置された１／４波長板は、偏光回転素子９として
動作する。

【００６４】また、偏光回転素子９として、ファラデー
ローテータ（図示せず）を用いても良い。ファラデーロ
ーテータは、入力光の偏光状態に関わらず、偏光をある
一定角度回転させる作用を持つ。偏光回転素子９とし
て、４５度の偏光回転角を持つファラデーローテータを
配置すると、レーザ光はファラデーローテータを２度通
過するので、偏光回転素子９として動作する。ファラデ
ーローテータを偏光回転素子９として用いたレーザ増幅
器では、ファラデーローテータは波長板１にあるような
軸を持たないため、軸あわせの調整を必要とせず、調整
が容易になる。

【００６５】さらに、レーザ媒質４の励起光源５による
励起分布は、光軸に対して非対称な分布になることがあ
る。励起分布が非対称な場合、レーザ光にも非対称な強
度分布が生ずることになる。偏光保持自己補償反射装置
３は、プリズム１０の稜線を中心として線対称な強度分
布で入力光を反射するので、レーザ光の強度分布がｘ軸
に対して折り返されるため、出力光は光軸を中心とした
軸対称に近い形状となる。

【００６６】上記のような作用により、本実施の形態
は、アライメントずれに対して自己補償の機能を有する
安定したレーザ増幅器を構成することが可能となる。ま
た、レーザ媒質の励起分布が非対称性を持つ場合でも、
軸対称に近い形状のレーザ出力を得ることができる。さ
らに、ファラデーローテータを偏光回転素子９として用
いた場合には、調整の容易なレーザ増幅器を得ることが
できる。

【００６７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明にかかる偏光保持
自己補償反射装置は、上記のように構成し、特にルーフ
プリズム形状としたことにより、１つの軸を中心とした
アライメントずれを補償することができ、またｘ軸方向
及びｙ軸方向の偏向成分に対し同じ位相の変化を与える
ようにしたため、任意の偏光を持つ入力光に対してもそ
の偏光状態を完全に保持して反射し出力光として出力す
ることができる。そのため、例えば、レーザ共振器の反
射鏡やレーザ増幅器の折り返し鏡に使用した場合、偏光
方向を調整する光学部品を必要とせず、簡単な構成且つ
少ない光学部品で、安定な光学系を構成することができ
る。

【００６８】また、請求項２乃至請求項４に記載の発明
にかかるレーザ共振器は、請求項１に記載の偏光保持自
己補償反射装置と反射手段としてそれぞれ反射素子、コ
ーナーキューブリフレクタまたは第２の偏光保持自己補
償反射装置とを使用したことにより、アライメントずれ
に対して自己補償の機能を有する安定したレーザ共振器
を得ることができ、また偏光保持自己補償反射装置から
の反射が偏光を保持するため、レーザ光が周回すること
により、レーザ媒質の励起分布が非対称性を持つ場合で
も、軸対称に近い形状のレーザ出力を得ることができ
る。

【００６９】さらに、請求項２乃至請求項４に記載の発
明にかかるレーザ共振器は、偏光依存性を有するレーザ
媒質を使用した場合、レーザ媒質の偏光依存性にあわせ
た自由な偏光方向で発振させることが可能である。

【００７０】また、請求項５乃至請求項７に記載の発明
にかかるレーザ増幅器は、請求項１に記載の偏光保持自
己補償反射装置と偏光回転素子とを使用したことによ
り、アライメントずれを補償する自己補償型レーザ増幅
器を構成することができるとともに、レーザ媒質の励起
分布が非対称な場合でも、軸対称に近い形状のレーザ出
力を得ることができる。

【００７１】さらに、請求項７に記載の発明にかかるレ
ーザ増幅器は、偏光回転素子９としてファラデーローテ
ータを使用したことにより、調整が容易なレーザ増幅器
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における偏光保持自己
補償反射装置の構成を示す図、

【図２】図１に示す偏光保持自己補償反射装置を構成
するプリズムの説明図、

【図３】図１に示す偏光保持自己補償反射装置におけ
る偏光方向の説明図、

【図４】本発明の実施の形態２における自己補償型レ
ーザ共振器の構成を示す図、

【図５】本発明の実施の形態３における自己補償型レ
ーザ共振器の構成を示す図、

【図６】本発明の実施の形態４における自己補償型レ
ーザ共振器の構成を示す図、

【図７】本発明の実施の形態５におけるレーザ増幅器
の構成を示す図、

【図８】従来の自己補償反射装置の構成を示す図、

【図９】従来の自己補償反射装置の反射方向を説明す
る説明図、

【図１０】従来の自己補償反射装置にアライメントず
れが生じたときの反射方向を説明する説明図。

【符号の説明】

１波長板、２波長板のファスト軸、３偏光保
持自己補償反射装置、４レーザ媒質、５励起光
源、７コーナーキューブリフレクタ、６反射素
子、８偏光子、９偏光回転素子、１０プリ
ズム、１１〜１５面、１００ルーフプリズム、
１０１〜１０５面、１０６稜線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力光を入力光とほぼ平行方向に反射し
て出力し、入力光に対し垂直な平面内の第１の軸方向の
偏光の位相変化量と入力光に対し垂直な平面内の第１の
軸に垂直な第２の軸方向の偏光の位相変化量の差がπと
なるように構成されたプリズムと、ファスト軸に与える
位相変化とスロー軸に与える位相変化量の差がπ／２＋
ｍπ（ｍは整数）となるよう構成され、前記ファスト軸
またはスロー軸が前記第１の軸または第２の軸と一致す
るように配置された波長板とを備えたことを特徴とする
偏光保持自己補償反射装置。
【請求項２】請求項１に記載の偏光保持自己補償反射
装置と、偏光保持自己補償反射装置の出力光を入力光と
してほぼ平行に反射するように配置された反射素子と、
偏光保持自己補償反射装置と反射素子とにより形成され
る光路上に配置されたレーザ媒質と、レーザ媒質を励起
する励起光源とを備えたことを特徴とするレーザ共振
器。
【請求項３】前記反射素子として、コーナーキューブ
を用いたことを特徴とする請求項２記載のレーザ共振
器。
【請求項４】前記反射素子に代わり、前記請求項１に
記載の偏光保持自己補償反射装置を第２の偏光保持自己
補償反射装置として用い、前記第２の偏光保持自己補償
反射装置の第４の軸を、前記請求項２記載の偏光保持自
己補償反射装置の第３の軸と直交するよう配置したこと
を特徴とする請求項２記載のレーザ共振器。
【請求項５】光を入射する偏光子と、光路上に配置さ
れたレーザ媒質と、レーザ媒質を励起する励起光源と、
入射光を反射するよう配置された請求項１に記載の偏光
保持自己補償反射装置と、前記レーザ媒質と偏光保持自
己補償反射装置との間に、偏光保持自己補償反射装置に
入射する前と後では偏光方向を互いに直行する方向に回
転させる偏光回転素子とを備えたことを特徴とするレー
ザ増幅器。
【請求項６】前記偏光回転素子として、１／４波長板
を用い、ファスト軸またはスロー軸を入射光の偏光方向
に対して４５度の角度をなすように１／４波長板を配置
したことを特徴とする請求項５記載のレーザ増幅器。
【請求項７】前記偏光回転素子として、１回の通過で
４５度偏光を回転させるファラデーローテータを用いた
ことを特徴とする請求項５記載のレーザ増幅器。