KR100348012B1 - 수동적으로 안정화된 내부 공동 이광 레이저 - Google Patents

Abstract

다이오드 펌핑된 레이저는 내부 공동 비 선형 광 결정(8)을 이용하여 변환된 파장이며, 파장이 변환된 출력(9)은 비 편광된 레이저를 이용한 짧은 공동에 의해 수동적으로 안정화된다. 엔드 펌핑은 다수의 가로 공동 모드를 제한하며, 내부 공동 에탈론 효과를 레이저 또는 비 선형 결정에 증착된 부가의 코팅물(5')에 의해 성취될수 있다. 파장이 변환된 출력은 선형 공동내에서 역방향 변환을 최소화함으로서 강화되거나 비선형 또는 레이저 결정(1)의 기울어진면을 통해 공동을 폴딩함으로서 강화된다.

Description

수동적으로 안정화된 내부 공동 이광 레이저{PASSIVELY STABILIZED INTRACAVITY DOUBLING LASER}

고체 레이저의 내부 공동 주파수 이광(doubling)은 티.베이저에 의한 Opt.Soc.Am.3(1175)1986 에서 소위 "녹색 문제"로서 야기되었으며, 이것은 지배적으로 이광출력에서 불안정한 변동을 나타나게 한다.

안정한 내부 공동 주과수 이광화는 일반적으로 레이저를 단일 세로 모드와 단일 편광 모드에서 동작하도록 강요하므로서 어떤 연구자에 의해서 성취되어 왔다. 그러나 복굴절인 이광 결정이 제1 파장 판과 제2 파장판으로 작용하도록 수행 될때 직교 편광의 두 세로 모드에서 최근 보고된 안정한 동작을하는 다른 것이 두 직교 편광된 세로 모드를 분리하는데 이용되고 있다. 내부 공동"잡음 억제" 에탈론(etalon)은 공지된 예로서 L.Y. Lie,et al.,Opt.Lett., Vol.19(1994)pp.189 와 미국특허 제4,656,635호(Baser & Kierstead)에서와 같이 세로 모드 스팩트럼이 좁아지도록하기위해 상기 후자의 레이저에 이용되고 있다.

여기에는 최적의 방향에서 이광 효율이 최대화되도록 이광 결정축의 방향에의해 한정된 주파수를 이광화하는 최적의 편광이 존재한다. 이런 방법(예, Baser에 의한 미국특허 제4,653,056, 4,723,257, 4,756,003, 4,701,929, 4,872,177호들)으로 이광화를 최적화하기위해 요구되는 구성요소는 최적의 편이 이광 결정에 매칭 되도록하기위해 편광될 내부 공동 기본 광을 요구한다.

이광 결정이 KTP와같은 복굴절일때, 리우등, 나이팅 게일 및 존슨 그리고 제임스등의 논문에서 논의한 바와같이 기본 레이저 방출의 비 편광에 의해 야기된 부가의 문제가 존재한다. 이러한 문제는 파동 지연의 정수를 가진 파장 판으로 작용하도록, 다시말해 전체(full-wave)파장 판으로 작용하도록 이광 결정의 길이를 커팅함으로서 막을 수 있다. 예로서 J.L.나이팅 게일 및 J.K.존슨 논문을 참조하시요. Feb. 10-11, Slat Lake City, UT(1994), 논문 PD-6에 기술된 0.6W 안정, 단일-주파수 녹색 레이저인 압축 청색-녹색 레이저상에서 국부적인 집합의 처리를 참조한다. 부가적으로, 주파수 더블러(doubler)는 작동적으로 안정화된 온도이어야만 한다. 한편 복굴절은 온도 변화에 따라 변화한다(나이팅 게일 및 존슨, 리우등). 나이팅 게일 및 존슨에 의한것은 단일 주파수 동작을 성취하기 위해 링 공동을 사용하며 또한 레이저 결정과 더블러의 확실한 온도 에어를 요구한다. 리우등에 의한 것은 단일 주파수 동작을 성취하기위해 내부 공동 에탈론과 겹쳐진 공동을 이용하며 또한 확실한 온도 제어를 요구한다. 오카와 쿠보타는, 더블러와 파장 판이 분수의 크기내에서 작동적으로 안정화된 온도일경우 내부 공동 파장 판이 비 편광된 광의 안정한 주파수의 이광화에 이용될수 있다는 것을 설명하고 있다. 따라서, 모든 이러한 구성들은 부가의 제어 또는 광 조절 소자를 요구하며, 또한 일반적으로 비교적 작은 총 전기적-광 출력 효율을 요구한다.

제2의 고조파의 출력을 증가시키기위해, 한 종래 기술 구성은 오스틴의 미국 특허 제4,887,270호에서 2개-통과 이광화를 성취하기위해 겹쳐진 공동을 갖고있다. 이 구성에서는 이것이 레이저 로드를 통과한후, 후면 거울을 통해 후방으로 간단히 출사할수 없다. 왜냐하면, 대부분의 고체 매질이 제2 고조파를 강하게 흡수하기 때문이다.

레이저 결정이 예를들어 Nd:YAG 레이저와같은 비 등방성매체이면, 겹친 거울은 레이저 방출의 s-편광 및 p-편광의 게인들간에 약간의 격차를 야기한다. s-편광은 레이저 공동에서 최고의 거울 반사율과 최저의 손실을 갖게된다. 레이저는 최저의 손실상태로 레이저를 방출한다. 따라서 기본적인 편광은 손실을 최소차하기위한 방향이다. 즉, 레이저는 s-편광으로 레이저를 방출한다.

더블러의 축이 레이저 편광에 따라 정렬될때, 기본 광의 공동으로부터 이광화된 주파수와 커플링된 연속출력은 레이저에 대해 또 다른 손실 메카니즘으로 여전히 남는다. 레이저가 이러한 손실을 가질때, 레이저는 손실을 최소화하기위해 다른 편광으로서 레이저를 방출한다. 따라서, 고유의 비 안정화된 상황이 발생한다. 결과적으로, 예를들어 다른 편광으로서 레이징을 방해하는 브루스터(Brewster)파장판과 같이 강한 편광 기술을 이용하지 않고 레이저 공동을 겹치는것은 비교적 낮은 출력을 초래한다.

대부분의 재료에서, 특히 Nd:YAG는 기본 편광을 회전시키는 강한 열적 복굴절 갖는다. 복굴절 이광 결정이 공동내에 위치될때, 이것 역시 내부 공동 광의 편광을 회전 시킨다. 이러한 회전은 강한 편광 소자를 통해 커플링된 출력에 의한 손실을 야기한다. (예, 브루스터 판과 레이저 공동외부의 반사율 감소)

그럼에도 불구하고, 내부 공동 이광화된 레이저를 겹치는 것은 정밀한 온도 제어에 따른 주파수 이광 결정의 복굴절을 제어하고, 또한 레이저 결정에 의해 도입되는 열적으로 유도된 비 편광에 대한 보상을 함으로서 수행된다. 이것은 오카 및 쿠보따의 1988년 논문, 리우등에 의한 논문, 안톤과 시페스의 아니헤임 캘리포니아 논문 cwc3 (1990), 레이저 및 전자광학에서 컨포런스의 처리, 그리고 미국 특허 제 4,887,270호 및 제 4,884,277호에서 개시하고 있다. 이러한 기술은 레이저의 구성을 복잡하게 하고 높은 수준의 열적 제어를 요구한다.

마이크로칩 레이저는 하나의 세로 모드만이 레이저를 방출할 수 있을 정도의 짧은 레이저 공동을 제어함으로써, 단일 주파수 동작을 달성하기 위해 제조되었다. 효과적으로 이것은 Opt. Lett. Vol. 16(1991) pp.1955에서 테이라 등에 의해 개시된 바와 같이 1mm보다 작은 공동 길이를 요구한다. 이러한 짧은 공동 길이에 따라 효과적으로 레이저를 방출하기 위해 세로로 펌핑되는 레이저 결정은 다이오드 펌핑의 극히 높은 흡수를 나타낸다. CLED '94년 5월 8-13. 아나헤임, 캘리포니아(1994), 레이저 및 전자 광학에서 컨포런스의 처리에 관하여 맥킨슨 등은 이광 결정을 바로 레이저 칩에 결합하며 짧은 공동 길이를 유지함으로써 저진폭 잡음을 가진 주파수 이광 구조로서 레이저에 이용하는 것을 최근 보고하였다.

고흡수 레이저를 위한 또 다른 구조는 하나의 공동 미러에 인접 위치된 게인 매체의 초단(Ultra-short) 길이를 이용한다. 이러한 후자의 구조는 공간적 홀의 버닝을 방지하기 위해 개발되었다. 모든 세로 모드는 단부 미러에서 노드를 갖기 때문에, 홀 버닝은 게인 매체가 충분히 짧으면 단부 미러의 게인 매체에서 일어날 수 있다. 보고된 바에 의하면, 게인 길이는 250mm보다 더 짧아야 한다. G.킨츠와 T. 베이어에 의한 IEEE J. 양자 전자, 26전 (1990년) 1457페이지 참조.

요약하면, 종래의 구조는 주파수 이광 결정의 내부 공동 파장판 또는 에탈론의 작동 온도 안정화 및 통상적인 레이저 결정의 작동 온도 안정화에 이용하였다. 예를 들어 이광 결정의 비정열로 인해 복굴절에서 약간의 변화가 불안정한 출력을 일으킨다. 레이저는 두 직교 편광된 방향중 하나 또는 두 방향에서 단일 세로 모드로 동작하게 된다.

확실한 온도 제어 또는 다수의 내부 공동 소자를 요구하지 않는 수동으로 안정화된 레이저가 바람직하다. 오히려 이러한 레이저를 위한 구조는 진동에 강하고 둔해야 한다.

선형 공동은 구성하기에 더 간단하고 더 값싼 것으로 생각된다. 왜냐하면, 이것은 더 적은 광학 소자를 요구하며 잠재적으로 폴딩된 공동보다 더 작은 손실을 초래하기 때문이다. 부가의 목적은 이광 결정을 통해 다시 통과할 때 방출되는 이 주파수 광을 재생하고 이를 사용 가능한 출력 빔에 조사하는 동작 구조를 안정화하는 것이다.

본 발명은 레이저에 관한 것으로, 특히 다이오드-펌빙된 내부 공동 이광 레이저에 관한 것이다.

도 1은 섬유-결합된 다이오드 어레이에 의해 엔드-펌핑되는 내부 공동 이광 레이저의 바람직한 실시예로서 공동 길이는 가로 모드가 주파수 이광 출력을 안정화시킨 도면.

도 2는 개개의 소자로서 기술된 공동미러를 가진 도 1의 레이저 부분의 상세한 도면.

도 3은 도 1의 실시예의 공동 모드와 굴곡된 백리러의 상세도.

도 4는 제 1투파상에서 흡수되지 않은 백반사 다이오드 광에 반사막 코팅을 한 레이저 결정 도면.

도 5는 레이저가 엔드-펌핑되기보다는 오히려 측면-펌핑된 다른 실시예 도면.

도 6(A) 및 도 6(B)는 단일 방향의 출력빔으로서 출사에 의해 이광화되는 두 개의 투과용 폴딩된 공진기를 나타내는데, 도 6(A)는 45도 폴딩된것을 나타내고 도 6(B)는 편광 및 편광된 내부 공동 기본 레이저 사이의 편차를 최소화하는 작은 각의 폴딩을 나타내는 도면.

도 7(A) 및 도 7(B)은 레이저 결정상에서 각을 갖는 면에 의해 폴딩되는 다른 폴딩된 공동을 나타내는데, 도 7(A)는 분리 미러를 나타내고 도 7(B)는 이광 결정에 바로 위치되는 굴곡된 미러를 나타내는 도면.

도 8은 이광 결정상에서 각을 갖는 반사면에 의해 폴딩되는 다른 폴딩된 공동 실시예를 나타내는 도면.

도 9는 순방향-발생된 제 2 고조파와 같은 방향으로 앞면 미러를 통해 역방향-발생된 제 2 고조파광을 반사시키기 위해 부가의 미러를 가진 다른 선형 공동 실시예를 나타낸 도면.

도 10도는 레이저 출력의 라인 폭을 좁게 하기 위해 조금 미세한 에탈론으로 레이저 결정의 앞면에 바로 배치시킨 미러를 갖는 제 9도의 것과 유사한 실시예를 나타낸 도면.

도 11은 제 9도에서와 같이 역방향의 이광을 반사시키는 동안, 조금 미세한 에탈론으로 작동하고 레이저 출력의 라인 폭을 좁게하기 위해 이광 결정에 위치된 코팅물을 갖는 제 10도의 것과 유사한 실시예를 나타낸 도면.

도 12는 제 2 고조파 파장으로 저흡수를 갖는 레이저 결정과 레이저 결정의후면에 코팅된 제 2 고조파 반사체를 이용하여, 하나의 출력빔에서 이광의 두 투과를 얻기 위해 또 다른 실시예 도면.

도 13은 이광 표면과 레이저 결정에 바로 위치된 코팅물을 가진 또 다른 실시예 도면.

도 14는 모범 실시예로서 광 공동 길이의 함수에 의한 이광 출력의 피크-대-피크 진폭 변동(잡음)을 나타낸 도면.

본 발명에 따른 레이저 장치는 기본 레이저 방사의 편팡을 요구하지 않는 새로운 수동 안정화 기술에 의해 이광화된 내부 공동 주파수를 이용하여 고 출력으로안정한 연속파(CW)의 주파수 이광 레이저 출력을 제공하고 있다. 이것은 레이징 상태를 안정화하기위해 짧은 공동 길이를 이용한다.

본 발명은 나이팅 게일과 존슨, 또는 리우 등에 의한 구조의 온도 안정화가 필요없이, 편광 회전기가 필요없이, 또한 기본광의 편에 대하여 더블러 축의 정확한 정렬이 필요없이도 상기한 결과 및 다른 결과를 달성한다. 본 발명의 간단한 실시예는 마이크로 칩 레이저 또는 킨츠와 베이어의 단일 주파수 레이저에 공통적으로 이용되는 높은 도핑 레벨보다는 아주 적게 도핑된 레이저 결정을 이동한다. 더욱이, 내부 공동 기본광은 비 편광되어있으므로, 간단한 구조와 비교적 높은 효율을 허용한다.

오히려, 공동 광학은 후방으로 통과할 때 즉 빛이 레이저 결정 쪽으로 조사 할 때 발생된 이광의 양을 최소화하는 것이다. 공동 광학은 레이저 결정에서 이광의 흡수로 인한 손실을 감소시키고, 또한 이것이 제 2 또는 그후 쪽을 다시 통과할 때 이광화될 수 있는 기본 방사를 증가시킨다. 주파수 더블러가 한 방향만으로 작동할 수 있도록 함으로써, 본 발명은 비교 가능한 종래 구조보다 더 높은 에너지 레벨을 갖는 주파수 이광 출력을 성취하게 된다.

본 발명의 기본 실시에에서 레이저도 주파수 더블러는 단일 선형 공동을 형성한다. 오히려, 섬유-결합된 다이오드 어레이는 레이저 결정을 구동하고 펌프체적의 가로 크기를 제어하며, 한편 예를 들어 Nd:YAG로드일 수 있는 레이저 결정의 짧은 가로 범위 내에 확실한 집광을 허용한다. 백 미러는 로드 상에 바로 코팅할 수 있다. 약 10-3Omm 이하 사이의 전체 공동 길이는 정렬상에 놓이게 되며, 모드 호핑을 방지하기 위해 세로 모드를 충분히 고립될 수 있게 한다. 이에 따라 이것은 넓은 온도 영역에 거쳐 안정한 동작을 낳게 한다. 광학 펌핑의 주파수로 빛을 반사하고 주파수 이광을 투과시키기 위해 선택된 곡면을 가진 출력 미러는 순방향 통과시 초기에 이광화되는 다중 투과 빔을 발생시키기 위해 공동의 역가로 방향으로 주파수 이광 효율을 감소시킨다. 좀 더 후술하는 바와 같이, 공동내의 더블러의 존재는 레이저 출력과 기본 주파수의 손실을 방지한다. 짧은 공동 길이는 이광의 모드 비팅이 GHz 범위로 감소했는지 또한 이광이 모든 실제적인 적용에 대하여 연속파를 고려했는지를 보증한다.

본 발명의 이들 및 다른 특징은 도면을 참고로 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 레이지 로드 또는 결정(1)이 레이저 다이오드 어레이에 의해 펌핑되는 본 발명의 시스템의 바람직한 실시예를 나타낸다. 다이오드 어레이(2)는 광섬유 또는 섬유 다발(40)을 통해 한정된 펌핑광 빔(32)을 제공하는 출력 커플러(40')와 결합된다. 광학 소자(4), 예를 들어 하나 또는 그 이상의 렌즈는 형태를 갖춘 펌핑 빔(36)에 입사하는 핌핑 빔(3 )을 결정(1)의 입구와 면(5)에 집광해서 조사한다. 예시한 실시예에서, 레이저 결정(1)은 섬유 - 결합된 다이오드 어레이에 의해 엔드-펌핑된다. 즉 펌펑 방사는 동일축을 따라 조사되며 이에 따라 레이저 결정(1)은 기본적인 방사를 방출한다. 섬유 결합은 펌핑 레이저 어레이(2)가 패키지 설계에서 고도의 가요성을 갖도록 하게 하며, 입력 광학(4)에 대하여 정확한 정렬을 성취시킨다. 예시된 다이오드 펌핑 구조는 예를 들어 K, 쿠보데라와 J, 노다에 의해 Appl. Opt. 21호(1082)3466페이지에 개시된 것과 유사하다.

또한 도 1에 관해서, 펌핑 빔(3b)은 결정(1) 내의 작은 게인 영역(3)에 조사되며 또한 기본 레이저 빔(6)의 방출을 여기시킨다. 빔(6)은 축(A)을 따라 결정(1)의 정면(5')을 통과해서 비선형 광학 소자 (8)인 제 2 결정 또는 매질로 투과한다. 이 소자 (8)은 기본 빔을 주파수-이광 빔으로 변환시키고 예시된 빔(9)으로 출사시킨다. 또한 이 주파수는 제 2 고조파라고 정의한다. 비선형 소자 (8)의 단부와 미러(7)는 빔(6)의 기본 주파수로서 에너지를 반사한다. 즉 처음은 우측에서 왼쪽 방향으로 다음에는 면(5)에서 우측을 향해 소자(8)와 결정(1)을 다시 투과하도록, 이광 주파수로 변환되지 않은 빔(6) 에너지를 반사한다. 비선형 소자(8)에서 제 2 고조파로 변환되는 재투과된 에너지는 예시된 빔(31)으로 출사하고 나서 빔(9)을 추론한다.

레이저 결정(1)의 후면(5)은 빔(3b)의 입사 다이오드 방사를 투과시키고 다이오드 펌핑에 응답하여 레이저 결정에 의해 발생되는 기본 레이저 방사(6)의 빔을 전부 반사시키기 위해 코팅된다. 레이저 로드의 정면(5')이나 결정(1)은 기본 레이지 파장으로 무반사 코팅된다. 레이저 결정(1)은 나머지 다이오드 광에 의해 발생된 열을 제거하는 전도성 가열 싱크(12)(개략적으로 도시함) 위에 바람직하게 설치된다. 레이저 공동은 레이저 결정의 후면(5)에 분리 미러(7) 및 광학 소자 등, 결정(1) 및 소자(8)에 의해 형성된다. 미러(7)는 기본 파장에서 고 반사율을 가지며, 제 2 고조파 파장 즉 기본 파장의 1/2인 파장에서 고 투과율을 갖는다.

바람직한 실시예의 몇 가지 다른 특징은 도 1에 나타내었고, 도 9 및 도 10과 관련하여 부가로 후술하였으며, 다만 갈결하게 여기에 언급하였다. 이들 특징들 사이에서 정면(5)은 도 4의 미러(30)와 같이 이광 파장으로 고 반사율이 되도록 바람직하게 코팅하였기 때문에, 역방향 투과 즉 도 1에서 우측에서 좌측으로 조사되는 이광 (즉 비선형 소자(8)에서 방출되어 레이저 결정(1) 쪽으로 조사되는 주파수 이광)은 출력 방향 즉 좌에서 우포 이광 빔(9)을 추정하기 위해 조사하는 이광 빔(31)을 형성하도록 l8O도 반사된다. 이러한 구조와 동작은 다른 방법으로 중요한 열을 발생시킬 수 있는 레이저 결정(1)에 의해서 이광의 흡수를 감소시킨다. 도 1에서 정면(5')의 다층에 의해 나타낸 또 다른 특징이 구성됨으로써 이러한 위치--- 면 (5')에 코팅퇴거나 각각 배치되어 견고하게 정렬된 위치---에서 반사 표면은 백 미러 (5)와 함께 다수의 세로 공동 모드를 한정하는 내부 공동 에탈론을 구성하기 위해 정렬된다. 후술하는 도 10의 소자(35)와 같이 결정면(5') 상에 바로 코팅되면, 코팅은 결정(1)을 모노리딕 에탈론으로 만들며, 에탈론 미러 정열의 높은 안정도를 낳는다.

본 발명의 한 측면에 따르면, 다이오드 펌핑된 레이저는 수정적으로 안정화된다. 즉, 특별한 환경적인 제어 피드백(예 : 신호 또는 광 상태)에 의한 것과는 달리 안정화되고, 또한 공동과 커플러 한정 소자상의 부가의 광학 소자에 의한 것과 달리 안정화된다. 본 발명은 내부 공동 더블러를 갖는 도 1의 실시예에서 안정화가 달성된다. 도 1의 고체 레이저 시스템은 다른 소스의 펌핑 광을 가지고 펌핑 될 수 있으며, 또한 주파수 이광 결정에 부가하여 다른 형태의 내부 공동 비선형 결정에 의해 이용될 수 있다고 생각된다. 예를 들어 미국 특허 제 5,181,255호에 개시된 내부 공동 광학 패라 메트릭 발진기는 본 발명의 구성에 따라 안정화될 수 있다. 그러나, 명확하는 해설을 위해서 후술하는 논제는 다른 비선형 결정 성분 또는 다른 펌핑 소스를 갖는 더 복잡한 일반적 시스템보다는 내부 공동 주파수 더블러를 가진 레이저 다이오드-펌핑된 레이저 시스템의 기본적 실시예에 집중된다.

도 2는, 미러가 레이징 동작이나 주파수 이광화를 제공하는 결정에 바로 코팅되기보다는 분리된 광학 소자와 마찬가지로 기술되는 도 1의 바람직한 실시예의 또 다른 예를 나타낸다. 다이오드 펌핑 방사는 바람직하게는 원형이고 통상 1 이하의 직경을 가진 작은 개구의 출력 커플러(40)로부터 방출된다. 펌핑 방사는 로드렌즈 다시말해 방사적으로 등급된 굴절률을 가진 로드의 세그먼트와 같은 광학 이미징 소자(4)를 이용하여 레이저 결정(1)의 단부에 집광된다. 레이저 결정(1)의 후면(5)은 다이오드 방사를 투과시키고, 또한 다이오드 펌핑에 응답하여 레이저 결정에 의해 발생되는 기본 레이저 방사(6)의 빔을 전부 반사시키기 위해 코팅된다. 레이저 결정 또는 로드(1)의 정면(5')은 기본적인 레이저 파장으로 무반사 코팅된다. 레이저 결정(1)은 나머지 다이오드 광에 의해 발생되는 열을 제거하는 전도성 가열 싱크(도시 안됨)상에 바람직하게 설치된다. 레이저 공동은 레이저 결정(1)의 후면(5) 및 분리 미러(7)에 의해 형성되며 이들 사이에 광학 소자를 포함한다. 미러(7)는 기본적인 파장으로 고 반사율을 가지며, 제 2 고조파 파장 즉, 기본 파장의 1/2파장으로 고 투과율을 갖는다.

반사체(5 및 7)에 의해 형성된 레이저 공동 내에는 레이저 결정으로부터 방출된 기본적인 레이저 광의 주파수(반파장)를 이광화하는 주파수 이광 결정(8)이 있다. 시스템의 광축(A)에 따라, 레이저 결정(1)의 후면(5)과 정면 미러(7) 사이의 총 거리는 약 100mm이하이며, 악 10 내지 20mm 정도가 바람직하다. 주어진 한 쌍의 소자(1 및 8)에 대하여, 이상적인 공동 길이는 정면 미러(7)의 위치를 변화시켜서결정되며, 이때 제 2고조파의 주파수로서 빔 에너지의 변동을 검출하기 위한 검출기를 가지고 레이저 시스템의 제 2고조파 출력을 모니터링한다. 출력이 안정할 때, 최적의 길이가 달성된다. 이러한 점에서, 미러(7)는 광축(A)을 따라 소자(1 및 8)와 관련하여 소정 위치에 장착된다.

본 발명의 간결한 이론적인 논의는 앞의 구성을 명확히 할 것이다. 레이저 공동이 너무 길면, 다수의 세로 모드가 레이저의 게인 대역폭 하에서 레이징할 수 있다. 모드는 서로 고동치며 레이저 출력을 불안정하게 할 수 있다. 10 간격에 대해 약 20개 모드가 레이저를 발생할 수 있다. 전형적으로 레이저 재료의 게인 프로필의 피크에 가까운 몇 개의 모드만이 실제로 레이저를 발생할 수 있다. 공동이 단축되면, C/2nL(여기서 C 는 빛의 속도, L 은 공동 길이이고 n 은 굴절률이다)과 동일한 세로 모드의 간격이 증가된다. 또한 약 1mm정도로서 공동 길이의 감축은 모든 다른 모드를 배제하며 또한 레이지는 "단일 주파수"로 레이저를 발생한다. 이러한 동작은 "마이크로 칩" 레이저로서 달성된다.

기계적인 진동 또는 갑작스런 펌핑 전력의 변화 뿐만 아니라 모드 비팅은 레이저 출력의 "스파이킹"을 야기하는 소위 "완화 발진"을 트리거할 수 있다. 스파이킹은 주기 동안에 마이크로 초보다 작은 레이저 출력의 큰 펄스가 고속으로 발생하게 한다. 스파이킹 주파수는 공동 길이에 따라 변화하며, 1 공동이 250 스파이킹 주파수를 갖는다. 한편 25Cm 공동은 50KHz에서만 스파이크한다. 공동 길이가 감소함으로써 스파이킹 주파수는 증가한다. 또한 개개의 스파이크의 펄스 폭은 더 짧아진다.

짧은 공동과 (높은 개인을 가진) 고 펌핑 밀도에 대하여, 스파이킹 주파수는 200KHz초과하며, 스파이크 폭은 100nsec이하가 된다. 이러한 펄스 길이에 따라 주파수 이광 효율은 더 높은 최고 출력 때문에 더 좋아진다. 더욱이 이러한 고 펄스 반복 주파수에서 더욱 제 2 고조파 출력은 CW레이징 동안 보다는 레이저로부터 출력된다. 스파이킹이 발생하면, 레이저 출력은 더 효과적으로 이광화될 수 있는 최고의 강도를 나타냄으로써, 기본적인 출력의 더 큰 손실을 초래한다. 레이저는 최저의 손실 상태에서 레이저를 발생하는 경향이 있기 때문에 그러한 스파이킹이 일어나지 않으며 또한 레이저에서 손실을 증가시키는 변동이 나타나지 않게 된다. 즉, 레이저는 자동으로 안정화된다.

이것이 본 발명에서 짧은 공동 구조를 이용하는 이론적 근거이다. 비선형 내부 공동 소자를 가진 본 발명에 따른 레이저 장치에서는 주파수 변환된 출력이 반드시 단일 주파수이어야 하는 것이 아니며 또한 모드 비팅이 나타날 수 있다. 그러나, 공동이 너무 짧기 때문에 모드는 주파수에서 멀리 떨어진 간격이다. 또한 모드 비팅 주파수가 매우 하이(전형적으로 수GHz)이기 때문에 디 주파수는 극도의 정교한 오실로스코프 및 검출기 없이는 관측될 수 없다. 상업적-유용한 오실로스코프는 약 1GHz의 실시판 대역 폭을 갖기 때문에 수GHz의 변동을 보이기란 곤란하다. 전형적인 레이저 응용을 위해, 500MHz보다 빠른 변동을 가진 소스가 연속파로 고려될 수 있다. 따라서 이광의 모드 비팅은 무시될 수 있다.

도 14는 도 1 및 도 2에 따른 내부 공동 주파수-이광 레이저로부터 구한 실험 결과를 나타낸다. 이 도면을 참주하면, 안정성이 달성되는 공동 길이의 최적의범위는 약 10 내지 30mm이다. 이 결과는 도 1에 개략적으로 나타낸 설계를 이용하여 구했으며, 이때 아주 적게 도핑된(1%Nd) Nd:YAG레이저 로드는 약 lOW의 808nm 다이오드 출력과 함께 섬유-결합된 다이오드 어레이에 의해 엔드-펌핑된다. 이 로드는 길이가 6 mm이었다. 광 공동은 선형이고 백 미러는 레이저 로드의 단부로 바로 코팅되었다. 이광결정은 11타입 이광화용 KTP커트이었다.

본 발명에 따른 레이저 장치의 예시적인 실시예는 선형 공동에서 수행된다. 바람직하게 평평한 미러는 이광결정을 다시 통과하는 기본적 방사와 제 2의 고주파-발생된 방사를 재귀 반사(retroreflect)시키고, 제 1투과에 의해 야기된 워크오프(walkoff)를 소거하는 반사를 위해 이용됨으로써 제 2 투과의 변환 효율을 증가시킨다. 워크오프가 소거되지 않으면 기본적인 빔과 제 2 고조파 빔은 서로 작용할 수 없으며, 제 2 투과의 효율이 더 감소된다. 순방향 투과만이 출사되는 후술되는 선형 공동 실시예에 대하여, 역투과가 효과적으로 이광화하지 못할 경우 다음에 레이저 결정을 순방향 통과시키는데 응용한 펌핑 방사를 증가시킴으로써 고효율이 달성된다.

본 발명에 의해 짧은 공동과 수동적으로 안정화된 레이저의 바람직한 실시예는 수개의 다이오드의 출력을 결합함으로써 스케일링 출력을 성취하는 반면 섬유 결합된 출력의 확실한 집진 특성을 유지하는 섬유-결합된 다이오드 어레이를 이용한다. 이러한 접근의 장점은 펌프 체적의 세로와 가로 범위를 동시에 최소화시키는 것이다. 즉, 전자는 세로 모드 비팅으로 인한 잡음을 제한하고 후자는 전체 공동 길이를 감소시킨다.

짧은 공동 길이는 열팽창에 둔한 레이저 어셈블리를 만든다. 그 이유는 공동 모드가 주파수에서 너무 멀리 떨어져 있기 때문이다. 좀 더 긴 공동에서 주파수 간격은 더 작으며, 열팽창은 비안정성과 모드 "호핑"을 야기하는데 더 중요해진다. 또한 짧은 공동은 공동 미러의 비정렬의 결과를 감소시킨다. 이 강화된 안정성 때문에 레이저 결정과 이광 결정의 온도는 제어될 필요가 없다. 안정한 동작은 하나 또는 두 개의 결정이 모호한 온도 이상인 50℃로 가열될 때 증명된다. 이광 또는 레이저 결정에서 복굴절로 인한 비안정화는 일어나지 않는다. 이광 주파수에서 안정한 출력은 비편광을 도입하기 위해 파장판을 공동내로 도입하였을 때조차도 관측된다. 이러한 결과는 종래 구조의 비안정성과 정확한 정렬 요건에 비해 현저한 대조를 나타낸다.

이제 도2를 다시 보면, 후면 미러(5)는 도3에서와 같이 기본 빔(6)이 이광 결정(8)을 통과할때 기본 빔(6)내에 웨스트(6')를 형성하도록 바람직하게 굴곡되어 있다. 굴곡된 미러(5)에 의한 빔(6)의 이로한 집광은 이광 결정에서 최고 기본 밀도를 증가시킨다. 그러나, 다른 구성에서 후면 미러(5)는 평평해질수 있으며, 레이저 결정(1)에서 발생하는 열적 렌징은 이광 결정에서 웨이스트를 형성하게 될 내부 공동 기본 방사의 집광에 의존할 있다. 바람직한 실시예에서 후면 미러(5)는 레이저 결정(1)에 바로 코팅하여 증착되며, 이에따라 내부 공동 손실이 감소하며, 결정의 후면은 미러(5)의 원하는 집광 특성을 제공하기 위해 곡면이 된다.

도4는 손실을 감소시키기위한 또 다른 바람직한 특징을 나타낸다. 레이저 결정(1)은 축 방향 길이로 감소되고 또한 어떤 비 흡수된 핌핑광(3)을 다시 반사시키기위해 정면에 코팅된 반사체(9)를 갖는다. 이 반사체(9)는 다이오드 펌핑 파장으로 고 흡수율을 가지며 기본 파장으로서 고 투과율을 갖는다.

도1에 나타낸것과 같은 설계를 갖는 또 다른 실시예에서, 다이오드 펌핑 반사는 Opt Lett, 10호(1985년 2월)62페이지에서 조우둥에 의해 보고된 것과 유사한 구성을 이용하는 고 브라이트니스 레이저 다이오드에 의해 레이저 결정의 단부에 집광된다. 이러한 보고는 본원의 참조용으로 도입하였다.

도5는 또 다른 실시예를 나타내며, 여기서 레이저 결정(1)은 "사이드-펌핑"되고 선형 다이오드 어레이(본원의 참고용으로 개시한 게이스 및 퀴스트 App, Phys, Lett, 4호(1974)55 페이지 또는 로젠그란츠의 미국특허 제3982201호를 참조)에 의해 제공될수 있는 다이오드 방사는 레이저 공동의 축 방향에 따른 게인 영역의 공간적 범위(3')를 제한하기위해 레이저 결정의 길이에 따라 집광된다. 여기서, 선형 다이오드 어레이(2)는 레이저 결정(1)의 짧은 길이를 펌핑하기 위해 적어도(결정의) 축방향에 집광하는 이미징 소자(4)에 의해 이미징된다. 다른 성분은 도1에 도시한 것과 거의 유사하다.

도6A에 도시한 또 다른 실시예에서, 광 공동은 광축(A)의 밴드를 도입하여 폴딩되고, 기본 레이저 빔(6)의 플럭스를 반사시키고 주파수 이광 빔(9)의 플럭스를 투과시키는 다이로닉 미러(20)에 의해 90도 크기를 갖고 도시하였다. 상술한 정면 미러는 기본 및 제2 고조파 방사 모두를 반사시키는 전부 반사 미러(21)에 의해 대체된다. 이러한 실시예에서, 더블러(8)를 통해 순방향과 역 방향의 기본적인 투과빔 모두로 부터 주파수-이광이 단일 방향의 출력 빔(9)에 모여진다. 폴딩각은 90도일 필요로 없으며, 예를들어 결정(1)으로 부터 출력된 광축(A')에 대해 1도 와 45도사이의 각으로 기울어진 미러(20)에 의해 90도보다 작을수 있다. 작은 각은 레이저 결정이열적으로 유도된 복굴절을 나타낼때 비 안정성에 이르게되는 편광 편차를 방지하기위해 이용될 수 있다. 레이저 결정이 Nd;YAG와 같은 비등방성 매질이면, 폴딩 미러는 IEEE J, 양자 전자, 28호(1992)1158페이지에서 L.R. 마샬등에 의해 논의한 바와같이 레이저 방사의 s- 및 p- 편광의 개인들 사이에서 약간의 편차를 일으킨다. s-편광은 최고의 미러 반사윤을 경험하며 이에 따라 레이저 공동에서 가장 갖은 손실을 경험한다. 레이저는 최저의 손실상태에서 레이저를 방출하는 경향이 있기 때문에, 기본적인 편광은 손실을 최소화하는데 적응시켜야 한다. 즉 레이저는 s-편광으로 레이저를 방출한다. s- 및 p-편광 반사율이 입사각에 따라 약간 변화하기 때문에, 작은 복굴절의 효과는 좀더 작은 입사각으로 폴딩 미러를 배치하여 최소화 될수 있다. 작은 각의 폴딩을 도6B에 나타내었다. 이러한 방향은 미러 코팅에 간섭 경로 길이를 변화시킨다는것을 알아야한다. 따라서, 폴딩 미러(20)는 이용된 작은 입사각에서 기본 고조파의 고 반사율을 위해 그리고 제2 고조파의 고 투과율을 위해 코팅된다.

도7A에 도시한 또 다른 실시예에서, 공동은 기본 고조파를 반사시키고 제2고조파를 투과시키는 다이크로닉에 의해서 광축과 관련한 적절한 각으로 레이저 결정(1)의 정면을 커팅하고, 각을 갖는 단부 면(25)을 코팅함으로서 외부 미러를 이요하지 않고 폴딩된다. 이 구조는 다수의 내부 공동 소자와 인터페이스를 감소시키고 또한 레이저 결정을 통해 이광의 경로 길이를 감소시킴으로서 전체 손실이 더적어지며 이에 의해 이광 효율이 강화된다.

도7A의 실시예에 대한 변경은 도7B에 나타내었는데, "정면" 전체 반사체(21)는 이광 결정(8)에 바로 코팅되는 반사율 코팅(21)에 의해 형성된다. 결정 표면은 광 에너지를 집광시키고 반사시키는 동안 약간 비 정열에 대해 상대적으로 둔감한 결정을 제공하고 공동의 비 정열 없이도 더블러 정렬의 정확한 조정을 허용하기위해 굴곡될수 있다.

각각의 내부 공동 없이 폴딩은 도8에 도시한 또 다른 실시예에서 성취되는데, 디블러(8)의 한면(26)은 적절한 각(전형적으로 45도)으로 커트되며, 기본 고조파를 반사시키고 제2 고조파를 전송하기위한 다이크로닉에 의해 코팅된다. 이것은 손실을 더 적게하며 이광 효율을 강화시킨다. 이광(9)을 출력 결합하기위한 더블러의 면에 폴딩 반사체를 결합함으로서, Nd:YAG가 폴딩 미러를 제공하기위해 커트되는 이전의 방법을 통해 성능이 개선된다. 그 이유는 도8의 구성이 레이저 결정(1)내에서 제2 고조파의 흡수를 완전히 방지하기 때문이다. 이러한 접근에서, 제2고조파는 레이저 결정에 도달하기전에 빔(9)으로서 공동에서 출력된다.

선형 공동 동작에 대한 또 다른 실시예는 도9에 나타내었는데, 이광 파장으로서 고 반사율을 갖지만 기본 파장으로서 고 투과율을 갖는 내부 공동 미러는 레이저 결정(1)과 더블러(8)사이에 위치된다. 이 미러(30)는 더블러를 통해 다시 이광의 역 방향 투과빔을 반사시키기 때문에, 순 방향의 이광 빔(31)모두는 동일 방향에서 단일 빔으로 공동에서 출사된다. 이것은 이전의 다른 실시예에서와 같이 폴딩없이 결정(1)내의 이광의 흡수를 제거한다.

이러한 실시예의 바람직한 수행에서, 미러(30)는 다수의 세로 공동 모드를 더 제한하는 내부 공동 에탈론을 형성하기 위해 후면 미러(5)에 대해 견고하게 정열된다. 이러한 실시예는 제2 고조파로서 모두 반사시키고 기본적인 고조파의 낮은 손실을 갖는 다이크로닉 코팅을 얻는데에 본 기술적인 어려움이 존재한다. 현재 코팅은 제2 고조파에 대해 고 반사율이 요구되는 경우 기본적인 고조파로 약 95%의 투과율만을 얻게된다.

또 다른 바람직한 실시예에서, 미러(35)는 도10에 나타낸바와 같이, 레이저 결정(1)의 정면에 바로 코팅함으로서 증착되기 때문에, 모노리틱 에탈론은 레이저 결정(1)에 의해 형성된다. 이러한 모노리딕 접근은 소자(1,5 및 35)에 의해 형성된 에탈론이 더 안정할 수 있다.

모노리딕 내부 공동 에탈론을 수행하는 또 다른 실시예는 도11에 나타내었다. 여기서, 이광 결정(8)은 기본 고조파로서 작은 반사율(전형적으로 5-29%)을 가진 낮은 피네스 에탈론으로 코팅된다. 레이저 결정(1)에 가장 근접한 더블러(8)의 면(41)은 제2 고조파 파장으로 고 반사율을 가지며 이에 따라 기본 고조파로서 피할수 없는(작지만)반사율을 초래한다. 에탈론 효과는 레이저에서 다수의 세로 모드를 제거하며 이에따라 이 모드를 안정화 시킨다. 내부 공동 손실은 부가의 소자 또는 이터페이스가 도입되지 않기때문에 최소화되며, 또한 이광 효율이 증가되는데, 그 이유는 에탈론이 이광 결정내에서 부가의 펌핑 방사를 "트랩"하기 때문이다.

또한, 본발명은 기본 고조파와 제2 고조파사이의 워크 오프를 악화시키기위해 곡률을 갖는 정면 미러에 의해 실행될수 있으므로 역 방향 투과 빔을 위해 이광효율을 감소시킨다. 이것은 순방향으로 이광화하는데 유용한 비교적 높은 내부 공동 펌핑에 영향을 준다. 이러한 구성에 의하여, 순 방향으로 조사되는 이광의 무시할수 없는 양만이 발생되며, 도9의 미러(30)와 같은 특정 성분은 결정(1)에서 흡수를 방지하는데 필요하다.

또 다른 실시예(도시하지 않음)에서, 선형 공동 시스템은 역 방향의 이광 효율을 감소시키기위해 구성될수 있고, 이에따라 기본광에서 반 파장 위상 변화를 일으키도록 증착되는 정면 미러(7)상에 반사코팅을 이용함으로서 순 방향의 이광 출력을 증가시킨다. 이것은 나머지 제2고조파를 기본 고조파로 다시 변환시키기 때문에, 출력 빔(9)에 결합되지 않는 이광은 순방향의 이광을 강화시키기위해 반사된 기본 고조파를 추정하게된다.

도12에 나타낸 또 다른 실시예에서, 결정(1)은 Nd;YLF재료와 같이 제2 고조파 파장으로서 강하게 흡수하지 않는 레이저 재료(1')에 의해 대체된다. 또한 이광 반사의 두 투과빔이 출사되는 선형 공동을 형성하기위해 배치된다. 이러한 실시예에서, 레이저 결정(1')의 후면 미러(5)는 또한 이광의 역 투과 빔(31)을 반사시키기위해 코팅되며, 정면 미러(7)를 통해 단일 빔으로서 순 방향의 이광(9)과 함께 역 투과 빔(31)을 출사시킨다.

도13에 도시한 또 다른 실시예에서, 레이저와 이광 출력(1 및 8)은 선형 공동을 형성하며, 앞의 실시예에서 기술된 정면 및 후면 미러(5 및 7)는 레이저의 외부 단부와 이광 결정에 바로 증착된다. 두 미러 곡률은 두 결정이 약간 비 정렬로 나타나도 안정한 동작을 보증하기 위해 선택된다. 즉, 결정의 축을 약간 벗어난 "로킹"에 대해 비교적 둔감한 광학 소자를 제조하기위해 굴곡된다.

본 발명의 바람직한 실시예를 기술하는 동안, 본 발명은 상세한 설명에 제한되지 않고 변경 및 수정이 가능하다. 이러한 변경 및 수정은 본 발명의 청구항등의 범위내에서 본 기술 분야의 당업자가 수행할수 있는 변경 및 수정이 될 것이다.

본 발명은 레이저에 관한 것으로, 특히 다이오드-펌빙된 내부 공동 이광 레이저에 관한 것이다.

Claims (24)

1. 다이오드 펌핑 방사가 광축을 따라 약 10mm의 축 길이보다 작도록 제한하는 레이저 결정과,

   펌핑광을 발생시키기 위한 광 펌핑 수단과,

   상기 레이저 결정을 펌핑시키고 기본 레이저 광을 발생시키는 소정의 레이저 공동 모드에 관해 정렬해서 상기 레이저 결정내로 펌핑광을 집광시키고 조사하기위한 이미징 수단과,

   상기 기본 레이저 광을 반사시키는 후면 미러와,

   상기 기본 레이저 파장으로서 고 반사율을 가지며, 상기 레이저 결정 둘레의 공진광 공동을 상기 후면 미러와 함께 형성하는 정면 미러와,

   상기 기본 레이저 광을 레이저 출력 광을 형성하는 다른 파장의 광으로 변환하기위해 상기 레이저 결정과 정면 미러 사이에 있는 상기 공동에 위치된 비 선형광 결정을 포함하는데,

   상기 공진 광 공동은 상기 비 선형 결정과 연결되어 상기 레이저 출력광의 비 안정성과 잡음을 제한하는데 효과적인 10 mm와 10 Cm사이의 길이를 갖는것을 특징으로하는 레이저 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 레이저와 열적인 접촉으로 상기 레이저 결정으로부터 열을 전도적으로 제거하기위한 열 전도 수단을 더 포함하는것을 특징으로하는 레이저 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 이미징 수단은 펌핑광을 상기 레이저 결정의 단부에 조사하는 것을 특징으로하는 레이저 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 이미징 수단은 상기 레이저 공동의 축 방향을 따라 게인 영역의 공간적 영역을 제한하는 상기 레이저 결정의 측면에 펌핑광을 집광시키는 것을 특징으로하는 레이저 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 광 공동은 1도와 45도사이의 각에 위치된 상기 기본 레이저 광을 반사시키고 변환된 파장의 광을 투과시키는 다이크로닉 미러와 함께 폴딩되며, 상기 정면 미러는 변환된 파장에서 순방향 및 역 방향의 조사 빔이 상기 다이크로닉 미러를 통해 공동으로부터 결합되도록 기본 및 변화된 파장에서 전부가 반사체인 것을 특징으로하는 레이저 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 공동은 소정각으로 커트된 상기 레이저 결정 면에 의해서 여분의 미러 없이 폴딩되며, 상기 기본 레이저 광을 투과시키고 상기 변환된 파장의 광을 반사시키는 다이크로닉으로 코팅되는 것을 특징으로하는 레이저 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 전부 반사체는 상기 비선형 광 결정 면에 바로 코팅되는 것을 특징으로하는 레이저 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 공동은 소정 각으로 커트된 상기 비 선형 광 결정 면에 의해서 여분의 미러 없이 폴딩되며, 상기 변환된 파장의 광을 투과시키고 상기 기본 레이저 광을 반사시키기 위해 증착된 다이크로닉을 갖는것을 특징으로하는 레이저 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 기본 레이저 광을 부분적으로 투과시키고 상기 변환된 파장을 전부 반사시키는 미러는 다수의 세로 공동 모드를 제한하고 상기 레이저 출력의 안정성을 강화시키기위한 레이저 결정의 에탈론을 형성하기위해 상기 레이저 결정면에 바로 증착되는 것을 특징으로하는 레이저 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 정면 미러는 기본 레이저 광과 파장이 변환된 출력 사이에 워크 오프가 현저해지도록 곡면을 형성함으로서, 역 방향으로 반사된 기본 레이저 광의 파장 변환 효율을 감소시키는 것을 특징으로하는 레이저 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 정면 미러는 상기 기본 레이저광으로 위상 변화를 유도하고 나머지 파장이 변환된 출력 광을 상기 기본 광으로 다시 변환시키기위해 증착된 반사성 코팅물을 가짐으로서, 순방항의 파장이 변환된 출력을 갖는것을 특징으로하는 레이저 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 비선형 결정에는, 상기 비선형 결정의 제1 면이 레이저 결정에 가장 가깝게 놓이면서 상기 변환된 파장에서 고 반사율을 갖고, 한편 제2 면은 상기 변환된 파장에서 고투과율을 가지면서 상기 기본 파장에서 고 반사율을 갖도록, 상기 기본 파장에서 적어도 부분적으로 반사성을 갖는 에탈론이 형성되도록 코팅되는 것을 특징으로하는 레이저 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 레이저 결정은 정면과 후면을 가지며, 상기 레이저 결정의 정면은 상기 레이저 출력의 세로 모드 구조를 제한하기위한 에탈론을 레이저 결정으로 형성하기위해 코팅되며, 또한 상기 코팅물은 상기 결정내에서 역 방향으로 조사하는 변환된 파장의 반사율이 되는것을 특징으로하는 레이저장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 레이저 결정은 Nd:YLF와 같이 변환된 파장에서 약하게 흡수하는 재료이고, 상기 후면 미러는 역 방향으로 변환된 광이 단일 출력 빔으로 순방향으로 변환된 파장 광과 결합되도록, 상기 정면 미러를 통해 출사하는 상기 변환된 파장의 역 투과광을 반사시키기위해 코팅되는 것을 특징으로하는 레이저 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 펌펑 수단은 다수의 가로 공동 모드를 제한하여 모드 비팅이 감소하도록 상기 레이저 결정내에서 한정된 세로 범위의 영역을 펌핑하는작은 구경의 낮은 발산광원을 포함하는것을 특징으로하는 레이저 장치.
16. 제1항에 있어서, 상기 펌핑 수단은 한정된 영역의 열적 렌징과 복굴절을 형성하기위해 상기 레이저 결정내에 한정된 세로 크기의 펌핑 체적에 조사되는 매우 밝은 광원을 포함하는것을 특징으로하는 레이저 장치.
17. 제1항에 있어서, 상기 펌핑 수단은 상기 레이저 결정이 펌핑되도록 증가된 다이오드 강도를 제공하기위해 광 섬유를 통해 매우 밝은 펌핑 광원에 의해 결합된 다이오드 어레이를 포함하는것을 특징으로하는 레이저 장치.
18. 제15항에 있어서, 반사시에 상기 레이저 결정내에서 열적 복굴절에 의해 야기된 비 편광을 효과적으로 소거하는 반 파장 편광 변화를 도입하는 상기 결정의 후면에 있는 미러형 코팅물을 포함하는것을 특징으로하는 레이저 장치.
19. 제1항에 있어서, 상기 후면 미러는 상기 레이저 결정에 바로 증착되고 상기 정면 미러는 상기 비선형 광 결정에 따로 증착되는 것을 특징으로하는 레이저 장치.
20. 제1항에 있어서, 상기 비선형 광 결정이 가열되는것을 특징으로하는 레이저 장치.
21. 레이저 공동을 형성하기위해 적어도 하나의 정면 미러와 후면 미러를 갖는 광학수단과,

    상기 공동내의 레이저 결정과,

    기본 주파수 레이저 광을 발생시키기위해 상기 레이저 광을 펌핑하기위한 수단과,

    상기 주파수 레이저 광을 흡수하고 이를 다른 주파수의 레이저 출력으로변환 시키기위해 상기 레이저 광 결절을 포함하는데,

    상기 정면과 후면 미러는 상기 기본광의 짧고 밝은 펄스의 특성 고 스파이킹 주파수를 가진 짧은 공동 길이를 제한하기위해 선택된 간격을 가지며,

    상기 비 선형 광 결정은 연속파 레이저 출력을 받을때 보다 스파이크 레이저 출력을 받을때 더 높은 변환 효율을 갖는것을 특징으로하는 안정화된 레이저.
22. 제21항에 있어서, 상기 미러들의 간격은 상기 출력 빔 모두가 1GHz보다 더 큰 간격을 갖도록하는것을 특징으로하는 안정화된 레이저.
23. 제21항에 있어서, 상기 광학 수단은 상기 비선형 결정에 의한 변환이 상기 순방향 경로에서 우선적으로 일어나도록 다르게 형성된 순방향과 역 방항 경로에 따라 상기 비 선형 결정에 기본광을 조사하는것을 특징으로하는 안정화된 레이저.
24. 제21항에 있어서, 펌핑하기위한 상기 수단은 다이오드 레이저 광을 발생시키는 레이저 다이오드 수단과, 상기 결정의 레이저 모드를 여기시키기 위해 상기 다이오드 레이저 광을 레이저 결정내의 한정된 영역으로 조사시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로하는 안정화된 레이저.

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