KR20050067104A - 레이저발생장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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히사시 마스다
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Abstract

레이저광 발생장치에 있어서, 진동이나 경년변화에 대한 안정성을 높이고, 습도변화에 의한 공진기로의 영향을 저감한다.
연속파의 여기광을 발생시키는 여기광원(2)과, 여기위치에서의 발열에 의한 열렌즈효과를 이용한 고체레이저공진기(4)를 갖는 레이저광 발생장치(1)에 있어서, 고체레이저공진기가 레이저매질(4a), 가포화흡수체(4b), 중간매질(4c), 반사수단(4d)을 구성요소로서 구비하고 있다. 레이저매질(4a)의 기판과, 가포화흡수체(4b)의 기판을 결합하여 일체화시키므로 진동의 영향을 저감한다. 그리고, 온도변화를 이용한 동작점의 선택방법을 필요로 하지 않고, 열적 영향을 받기 어려운 구성을 채용하는 동시에, 여기광학계와 공진기로의 위치관계에 대하여, 양자간의 상대적인 이동에 의해, 공진기 광로길이를 조정하여 안정한 동작점을 선택하도록 구성하였다.

Description

레이저발생장치 및 그 제조방법{Laser beam generator and its manufacturing method}
본 발명은 레이저매질을 포함하는 고체레이저 공진기를 구비한 레이저광 발생장치에 있어서, 조립시의 미조정을 용이하게 하고, 또, 특성의 안전화 및 내진성의 향상을 도모하고, 환경이나 경년변화의 영향을 받기 어렵게 하기 위한 기술에 관한다.
연속파여기의 수동Q스위치는 모드락펄스광원에 대해서는, 레어저매질(Nd: YVO4 등)과, 가포화흡수체(Saturable absorber)를 포함하는 구성을 구비하고 있다. 특히 단펄스를 필요로 하는 경우나 반복주파수를 높이고자 하는 경우에는, 공진기길이를 짧게 하기 위해, 양자를 서로 밀착시켜서 이용하는 경우가 많다(예를 들면, 특허문헌1참조).
레이저매질과 가포화흡수체로 이루는 소형의 펄스레이저를 예로 들면, 공진기길이를 짧게 하여 안정화를 도모하기 위해, 반도체의 가포화흡수체 예를 들면 SESAM(Semiconductor Saturable Absorber Mirror)이나 SBR(Saturable Bragg Reflector) 등을 이용하여 소자의 두께를 얇게 할 수 있으므로, 높은 반복주파수를 얻고자 하는 때나 단펄스화에 있어서 바람직하다. 이 종류의 레이저공진기는 곡률제로의 평면미러 한쌍을 이용하여 구성되고, 레이저매질내에서의 열렌즈효과를 이용하여 안정공진기를 형성하는 것이 통상적이다.
도 8은 열렌즈효과에 의한 렌즈초점거리의 여기광 파워의존성에 대해서 예시한 도면이고, 횡축에 입력파워 「Pin」(단위: W)를 취하고, 종축에 초점거리 「f」(단위: mm)를 취하여, 양자의 관계를 나타내고 있다.
도시와 같이, Pin의 증가에 따라서 f가 작게되어 가는 경향이 인식된다.
레이저매질에 있어서, 여기광의 조사영역에서의 여기광흡수의 부산물로서, 비발진 에너지의 포논(phonon)으로의 변환이나 광의 재흡수를 위해, 여기중심부근에서 습도상승이 생기는 것을 이용하고, 굴절률의 온도의존성에 의한 열렌즈 효과를 이용하여 공진기를 형성할 수 있다.
도 9는 여기광에 의한, 레이저매질(Nd : YVO4)의 반경방향에 있어서의 승온의 모습을 예시한 그래프도이고, 횡축에는 여기중심위치를 기준으로 한 반경 「r」(단위 : mm)을 취하고, 종축에는 r=0에서의 온도를 기준으로 하는 상대적인 온도변화 「△T」(단위 : K)를 취하여 양자의 관계를 나타내고 있다(여기중심부에서 주변부로 감에 따라서 온도가 낮게 되어 간다.).
레이저 매질에 집광된 약 1W의 여기광에 의해, 여기중심부(r=0)에서 200K정도의 온도상승이 인식된다.
이와 같은 온도상승에 의해, 레이저매질에 대해서 밀착된 가포화흡수체의 온도가 상승하고, 그 성능이 변화할 염려가 있고, 그 결과로서, 출력을 크게 하는 것이 어렵다. 즉, 레이저매질에 발생하는 열이나 고온부가 가포화흡수체에 주어지는 영향이 문제가 된다.
이것을 회피하기 위해서는, 레이저매질과 가포화흡수체 사이에 공기층이나 중간막을 개재시키는 형태(예를 들면, 특허문헌2, 특허문헌3, 특허문헌4 참조)가 알려져 있고, 레이저매질의 온도상승이 가포화흡수체에 미치는 열적영향(열전도의 정도)를 저감하는 것이 가능하다.
도 10은 그와 같은 구성예a를 개략적으로 나타낸 것이고, 레이저매질과 가포화흡수체를 분리한 구성으로 되어 있다.
여기광원(b)에서 발한 여기광은 광학계(c)를 통하여 기판(d)에 입사되어 레이저매질(e)에 조사된다.
레이저매질(e)에 대향하는 가포화흡수체(f)는 기판(g)상에 형성되어 있고, 레이저매질(e)과 가포화흡수체(f)의 사이에는 공극(h)이 형성되고, 공기층이 존재한다. 그리고, 레이저매질(e)과 가포화흡수체(f)의 대향면 끼리 평행한 상태로 되어 있고, 공극(h)의 길이를 조정하므로 공진기길이(광로길이)를 변하게 할 수 있다.
특허문헌1 : 특개2001-185794호공보(제 4-7페이지, 도 1, 도 7)
특허문헌2 : 특개2000-1001175호공보(제 7-8페이지, 도 4)
특허문헌3 : 특개2001-358394호공보(제 3-5페이지, 도 1, 도 3-도 5)
특허문헌4 : 특개평 11-261136호공보(제 6-8페이지, 도 1, 도 2)
그렇지만, 상기한 구성에서는 진동이나 경시변화에 의해, 안정성이 저해되게 되는 것이 문제이다.
레이저매질이나 가포화흡수체가 각각 독립한 기판상에 고정된 구조에서는, 예를 들면, 진동이나 온도변화에 따르는 접착제의 팽창 등에 의해, 공진기길이가 발진파장의 4분의 1정도 변화하면, 발진파장과 게인 스펙트럼의 상대위치의 변화에 의해, 실효게인이 변화하기 때문에, 출력이나 펄스반복 주파수 등의 특성이 크게 변화하게 된다. 또, 기계적인 진동의 영향을 받기 쉽게 되고, 지터가 증가하거나, 경년변화에 의해 공진기길이가 약간 변화한 것만으로 출력이나 펄스반복주파수 등의 동작점이 크게 변화하게 된다는 불편(안정성의 저하)을 수반한다.
또, 레이저매질이나 가포화흡수체의 사이에 스페이서나 심(shim) 등의 중간물을 개재시키는 구성형태의 경우, 레이저매질로부터 가포화흡수체로의 직접적인 열전도는 없지만, 중간물을 개재시켜서 가포화흡수체에 열이 전달되기 때문에, 일반적으로 열전도율이 낮은 레이저매질이나 가포화흡수체의 온도가 상승하게 된다는 문제가 남긴다. 또, 얇은 스페이서를 이용할 필요가 있기 때문에, 접착시, 접착제의 표면장력에 의한 문제(스며듦 등)가 생기고, 제조상의 곤란성을 수반한다.
본 발명은 레이저 발생장치에 있어서, 진동이나 경년변화에 대한 안정성을 높이는 것 및 온도변화에 의한 공진기로의 영향을 저감하는 것을 과제로 한다.
도 1은 본 발명에 관계하는 레이저 발생장치의 기본구성예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 3과 함께 레이저 발생장치의 구성예를 나타내는 도면이고, 본 도면은 여기광학계 및 고체레이저 공진기를 나타내는 도면이다.
도 3은 고체레이저공진기의 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 공진기의 광로길이에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 광학 기대 상에서 공진기를 이동시키는 것에 의한 동작점의 선택을 나타내는 설명도이다.
도 6은 고체레이저공진기에 대해서 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 7은 고체레이저공진기에 대해서 또 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 8은 열렌즈효과에 의한 렌즈초점거리의 여기광파워 의존성에 대해서 예시한 그래프도이다.
도 9는 여기중심위치를 기준으로 한 상대적인 온도분포의 일예를 나타낸 그래프이다.
도 10은 종래의 레이저 발생장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해, 연속파의 여기광원과, 레이저매질에 있어서의 여기위치에서의 발열에 의한 열렌즈효과를 이용한 고체레이저공진기를 갖는 레이저광 발생장치에 있어서, 하기에 나타내는 사항을 구비한 것이다.
·고체레이저공진기의 각 구성요소가 설치된 기판끼리 결합되므로 일체화되고, 공진기의 반사수단 또는 가포화흡수체와 레이저매질이 중간매질을 통하여 대향한 구조를 가지는 것
·고체레이저공진기의 구성요소가 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대하여 경사진 경계면을 가지고, 여기광의 광축에 대하여 평행한 방향에 있어서의 고체레이저공진기의 광로길이가 여기위치에 따라서 다른 것. 즉, 여기광의 광축에 직교하는 방향에 있어서의 여기위치의 설정에 따라서 공진기의 광로길이를 규정 또는 조정할 수 있는 것.
따라서, 본 발명에 의하면, 고체레이저공진기의 각 구성요소가 각각 설치된 기판이 분리된 상태로 개별로 유지되는 구조에 비해서, 진동 등의 영향에 의한 공진기 광로길이의 변화를 받기 어렵다. 그리고, 레이저매질에 있어서의 여기위치를 변화시켜 공진기 광로길이를 조정하므로, 특성상의 안정한 동작점을 선택하는 것이 가능하게 된다.
본 발명은 연속파의 여기광 조사에 의한 열렌즈효과를 이용한 고체레이저공진기 및 이 공진기를 구비한 레이저 발생장치에 관한 것이고, 각종의 광원 예를 들면 GLV(Grating Light Valve) 등을 1차원 광변조소자로서 이용한 디스플레이장치(2차원 화상표시장치)의 광원에 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관계하는 레이저 발생장치의 기본구성예에 대해서 설명하기 위한 개략도이고, 수동Q스위치 레이저로의 적용을 상정한 것이다.
레이저 발생장치(1)는 연속파의 여기광을 발생시키는 여기광원(2)을 갖추고 있고, 이 여기광원(2)에 의한 여기광은 광학계(3)(도면에는 단렌즈로 간략화하여 나타낸다.)를 통하여 고체 레이저공진기(4)에 조사된다. 또한, 여기광원(2)으로서는 예를 들면 장치의 소형화에 적합한 반도체 레이저(레이저 다이오드)가 이용된다. 또, 여기광원(2)과 고체레이저공진기(4)의 사이에 배치된 광학계(준광광학계)(3)는 거의 등배율의 광학계로 되거나 혹은 여기광원(2)에서의 광을 조이기 위해 축소배율의 광학계로 된다.
고체레이저공진기(4)는 여기광원(2)에서의 광을 흡수하는 레이저매질(4a)과, 가포화흡수체(4b)를 갖추고 있고, 레이저매질(4a)에 있어서의 여기위치에서의 발열에 의한 열렌즈효과를 이용하여 공진기가 형성된다.
또한, 레이저매질(4a)과, 가포화흡수체(4b)의 사이의 광로상에는 중간매질(4c)이 설치되어 있고, 굴절률이 거의 1의 기체층(공기층 등)으로 된다. 중간매질(4c)을 고체로 하는 경우에는, 레이저매질(4a)과 가포화흡수체(4b)의 사이에 스페이서를 개재시키는 형태로 동일의 문제(열전달의 영향 등)를 동반하는 것, 또 액체에서는 취급이 용이하기 않으므로, 중간매질(4c)로서는 기체가 바람직하고, 또, 굴절의 영향이나 구성의 간소화 등을 고려하면 공기가 바람직하다.
공진기(광공진기)를 형성하기 위한 반사수단(4d)으로서는, 레이저매질(4a)이나 가포화흡수체(4b)에 형성되는 반사면 또는 코팅막 등이 이용된다.
공진기에서 출력되는 펄스광에 대해서는, 예를 들면 고체레이저의 전형적인 발진파장범위를 고려하여, 그 파장 「λ」의 범위가 「700≤λ≤1600」(단위 nm:나노미터)로 된다. 단, 본 발명의 적용범위가 이 파장범위에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 여기광원이나 공진기에 대한 온도조정수단으로서, 펠티에(Peltier) 소자 등의 온도제어용 소자를 이용한 전자온도조절기를 설치한 구성형태와, 그와 같은 수단을 이용하지 않으므로 코스트저감을 도모하도록 한 구성형태를 들 수 있다.
이 외, 연속파의 레이저출력을 얻기에는, 도 1에 있어서 가포화흡수체(4b)를 설치하지 않고, 레이저매질(4a)과, 이것에 대향하는 반사수단(4d)의 사이에 중간매질(4c)을 개재시키는 구성을 이용하면 좋다. 또, 도 1의 가포화흡수체(4b)를 비선형 광학결정에 치환하므로 고주파발생 등이 가능하다.
본 발명에서는, 후술하는 것같이, 여기광축에 평행한 방향에 있어서의 공진기가 광로길이가 일정하지 않고, 여기광축에 직교하는 방향에 따라서 공진기 광로길이가 변화하므로, 이 광로길이의 조정에 의해 안정한 동작점의 선택 및 설정이 가능하다.
레이저매질(4a)과 가포화흡수체(4b)를 각각 별개의 기판상에 설치하고, 각 기판을 개개로 유지하는 형태에서는 진동 등의 영향을 받기 쉬우므로, 본 발명에서는 레이저매질(4a)이 설치된 기판과, 상기 가포화흡수체(4b)(또는 반사수단(4d))가 설치된 기판을 결합시키므로 양자를 일체화하고, 레이저매질과 가포화흡수체가 중간매질을 통하여 대향한 구조를 갖고 있다. 예를 들면, 하기에 나타내는 형태를 들 수 있다.
(Ⅰ) 가포화흡수체의 기판을 레이저매질의 기판에 대하여 이 레이저매질의 부분에 있어서 접착에 의해 결합시키는 형태
(Ⅱ) 가포화흡수체의 기판을 레이저매질의 기판에 대하여 이 레이저매질이 형성되어 있지 않은 부분에 있어서 접착에 의해 결합시키는 형태
도 2 및 도 3은 형태 (Ⅰ)에 대해서 고체레이저공진기(4)의 구성예를 나타낸 것이다.
도 2에서는, 공진기의 단면구조를 중앙에 나타내고, 광축방향으로부터 본 도면(가포화흡수체측에서 본 도면)을 우측에 나타내고 있다.
기판(5)은 평판상을 한 레이저매질(4a)의 지지기판이고, 그 한편의 면(여기광의 입사면과는 반대측의 면)에 레이저매질(4a)이 설치되어 있다.
또, 기판(6)은 가포화흡수체(4b)의 지지기판이고, 오목부(6a)를 갖는 구형판상으로 형성되어 있다. 그리고, 오목부(6a)내에 가포화흡수체(4b)가 수납된 상태에서 접착에 의해 고정되어 있다. 또, 기판(6)의 중앙부에는 오목부(6a)에 연통하는 공(본 예에서는 원공)(6b)이 형성되어 있지만, 이와 같은 공을 설치하지 않은 구성도 가능하다.
기판(5, 6)에는 투명기재(석영이나 사파이어 등)가 이용되고, 레이저매질이나 가포화흡수체에 비해서 열전도성이 좋은 재료가 바람직하다. 기판(5, 6)은 도시하지 않은 지지부재에 고정되어 사용되므로, 당해 부재로의 부착면(혹은 고정면)이 전열면으로 되고, 레이저매질이나 가포화흡수체의 열방산에 유효하다(비열을 용이하게 행하기 때문에).
도 3은 공진기의 단면구조에 대해서 요부를 개략적으로 나타낸 것이다(층 두께 등을 과장하여 표시).
기판(5)에 설치되는 레이저매질(4a)에는 예를 들면 희토류를 도포(주입)한 고체레이저매질(네오디뮴 Nd3 )을 도포함 Nd : YVO4나, Nd :YAG(Y3Al5O12)등이 이용되고, 그 입사면측에는 유전체 다층막 등에 의한 미러(7)가 형성되는 동시에, 이 미러(7)와는 반대측(가포화흡수체측)의 면에는 전반사(AR) 코트가 실시되고 있다.
가포화흡수체(4b)에 대해서는 그 주연가장자리의 부분이 오목부(6a)의 저면(도면의 α부참조)에 접착되므로 기판(6)에 부착된다.
레이저매질(4a)을 포함하는 기판(5)의 기판(6)으로의 부착은 접착에 의해 행해지고, 레이저매질(4a)의 주연가장자리의 부분과, 오목부(6a)의 개구 가장자리의 주위부분이 접착된다(도면의 β부참조).
이렇게 하여 일체화된 고체레이저공진기(혹은 공진기 어셈블리)(4)에 있어서, 레이저매질(4a)과 가포화흡수체(4b)의 사이에는, 굴절률이 거의 1의 기체층 바람직하게는 공기층이 개재된다.
소형화 등의 관점에서는 가포화흡수체(4b)로서, 반도체 가포화흡수체(SESAM, SBR 등)가 바람직하다. 또, 가포화흡수체(4b)에 있어서의 반사면은 예를 들면 브래그 반사경(Bragg Reflector)상에 양자 우물구조를 형성한 SBR(Saturable Bragg Reflector)의 경우, DBR(Distributed Bragg Reflector)로서 형성된다. 또한, SBR에서는, 여기광에 의해 공진기내에 축적된 광을 양자 우물의 포텐셜에 넣기 위해, 미포화의 상태에서는 공진기 손실로서 기능하고, 혹은 일정량의 광이 양자 우물에 들어가면 포화하고, 급속히 손실이 작게 되고, 과도적으로 공진기 게인 스위치로서 기능한다.
여기광원(2)의 여기광이 기판(5)의 한측 면에서 미러(7)를 투과하여 레이저매질(4a)에 조사되면, 도 8에 있어서, 설명한 열렌즈효과에 의해 열렌즈가 형성되고, 레이저매질 및 가포화흡수체를 포함하는 공진기가 형성된다. 그리고, 공진기에서의 펄스광이 출력되게 되지만, 이 출력광에 대해서는, 여기광에 관계하는 입사방향(도 3의 우측)에 대해서 반대방향(도 3의 좌측)으로 출사되는 형태(예를 들면, 출력광은 다이크로익 미러 등에 의한 반사로 광로변경을 받아서 추출된다.)와, 가포화흡수체를 투과하여 여기광의 입사의 방향과 동일 방향으로 출사되는 형태를 들 수 있다.
본 발명에 있어서, 고체레이저공진기의 광로길이는 여기광의 광축에 대해서 직교하는 방향을 따라서 연속적으로 변화하는 분포를 갖는다. 또한, 여기서 「광로길이」는 레이저발진파장(λ)에서의 굴절률에 물리길이(기하학길이)를 곱한 양의 합으로서 정의되고, 이하에서는 공진기의 광로길이를 「L」로 표시하고, 그 변화량을 「△L」로 표기하게 한다.
도 3에 나타내는 예에서는, 여기광의 광축에 따라서 배치된다. 미러(7), 레이저매질(4a)에 있어서의 여기위치(여기광의 조사에 의해 발열하는 위치)의 영역, 중간매질(4c)(공기층), 가포화흡수체(4b)에 의해 공진기가 형성되게 되지만, 공진기의 광로길이에 대해서는, 광축에 대하여 직교하는 방향(화살표 「A」로 나타낸다.)에 따라서 변화한다. 즉, 여기광의 광축을 화살표(A)방향에 있어서 상대적으로 엇갈리면, 그 여기위치의 변화에 따라서 공진기의 광로길이가 변화하게 된다.
도 4는 광로길이(L)의 변화에 대해서 개념적으로 설명하기 위한 도면이고, 대형상을 한 부분이 공진기(단면형상)를 나타내고 있다.
도면중에 나타내는 광로길이(L)는 여기광의 광축(실선으로 나타낸다.)상에서의 광로길이를 나타내고 있지만, 광축에 대해서 직교하는 방향(화살표 「A」로 나타낸다.)에 있어서, 예를 들면 광축을 도면의 상방에 엇갈리면, 광로길이가 짧게 되고(△L<0), 역으로 광축을 도면의 하방에 엇갈리면, 광로길이가 길게 된다(△L<0). 또한, 이와 같은 위치의 조정이나 설정을 행하는데는, 여기광과 공진기 사이의 상대적 위치관계를 변화시키면 좋다.
고체레이저발진기의 구성요소로서는, 레이저매질, 가포화흡수체, 중간매질, 반사수단을 들 수 있으므로, 그들중 1개 또는 복수의 것에 대해서, 경사를 준다든지 두께를 변화시킴으로써, 공진기의 광로길이에 대해서 연속적인 변화를 주도록 하는 것이 가능하다.
예를 들면, 이하에 나타내는 형태를 들 수 있다.
(A) 레이저매질(4a)이나 그 기판(5)이 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대해서 경사한 면을 갖는 형태
(B) 가포화흡수체(4b)나 그 기판(6)이 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대해서 경사한 면을 갖는 형태
(C) 레이저매질(4a) 또는 가포화흡수체(4b)에 투설되는 반사수단(4d)이 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대하여 경사한 면을 갖는 형태
(D) 여기광의 광축에 대해서 평행한 방향에 있어서의 레이저매질(4a), 가포화흡수체(4b), 중간매질(4c)의 어느 것의 두께가 이 광축에 대해서 직교하는 방향에 있어서 다른 형태
먼저, 상기 (A)나 (B)에 대해서는, 예를 들면, 기판 등의 고정면이나 기판자신에 대해서, 작은 경사를 설치하므로, 공진기를 형성하는 미러사이에서 상대적인 경상면을 형성하면 좋다. 상기한 것같이, 레이저공진기는 열렌즈효과를 이용하여 형성되므로, 여기광의 광축에 대해서 공진기를 상대적으로 이동시킴으로써 광진기의 광로길이를 조정하여 동작점을 선택하는 것이 가능하다.
또, 상기 (C)에서는 반사수단 자신에 경사를 부여하기 때문에, 제조상의 정밀도를 필요로 한다.
상기 (D)에서는 예를 들면 레이저매질 등, 공진기내의 부품의 두께에 변화를 주므로, 중간매질과의 굴절률의 차이에 의거하여 광로길이차를 변화시킨다. 혹은, 중간매질의 두께에 변화를 주므로, 공진기의 광로길이를 변화시키면 좋다. 또한, 후자의 경우에는, 레이저매질이나 가포화흡수체에 있어서, 중간매질과의 경계면에 경사를 준다든지 두께변화를 부여하는 것이 필수의 조건으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 3의 구성예에서는, 기판(6)의 일부(오목부(6a)의 개구 주변부)가 레이저매질(4a)에 접착되므로, 이 접착의 때에, 기판(6)을 레이저매질(4a)에 대해서 균등한 힘으로 누르지 않고, 불균등한 가압력의 강한 부분과 약한 부분에서는 중간매질(4c)의 두께에 차이가 생기고(가압력이 강한 부분에서 두께가 작은), 결과로서 광로길이(L)에 변화가 생기게 된다.
이 외에는, 상기 어느 2개 이상을 조합한 형태를 들 수 있다. 또한, 도 1에서는 상기 중, 중간매질(4c)의 두께「δ」를 화살표(A)로 나타내는 방향에 있어서 연속적으로 변화시키는 형태를 나타내고 있고, 두께「δ」의 변화에 대해서는 경계면의 경사를 과장하여 나타내고 있다(후술과 같이, 실제의 경사각은 겨우 수밀리 래디안의 차수이다.).
이와 같이 공진기에 대해서는, 상기의 형태 혹은 각 형태의 조합을 채용하므로, 여기광의 광축을 포함하는 면에서 절단한 경우의 단면형상이 쐐기(웨지)형의 구성을 갖고 있다. 공진기의 광로길이에 대해서는, 연속적인 변화를 미리 부여하는 방법과, 단계적인 변화를 미리 부여하는 방법을 들 수 있지만, 후자의 경우에는, 조정범위가 한정되게 되는 것이나 가공정밀도 등이 문제로 되므로, 여기광의 광축에 직교하는 방향에 있어서, 여기위치의 설정 혹은 선택에 따라서 공진기의 광로길이를 규정하기 위해서는 전자의 방법이 바람직하다.
공진기의 광로길이에 관계하는 조정방법으로서는, 예를 들면 하기에 나타내는 방법을 들 수 있다.
(1) 여기광에 대해서 공진기를 이동시키는 방법
(2) 공진기에 대해서 여기광을 이동시키는 방법
(3) (1)과 (2)를 조합시킨 방법
상기 방법(1)은 여기광원(2)이나 광학계(3)의 위치를 고정한 채로, 공진기만을 광축에 직교하는 방향에 이동시키는 방법이다.
도 5는 공진기를 이동시키는 경우의 구성에 대해서 설명하기 위한 개략도이다.
레이저매질의 기판(5) 및 가포화흡수체의 기판(6)은 광학계의 기대(베이스)(8)위에 배치되어 이 기대위에서 이동할 수 있도록 되어 있다. 또한, 기판을 탑재한 지지부재가 기대위에서 이동할 수 있도록 한 구성도 고려되지만, 도 7에서는 간단화를 위해, 기판(5, 6)이 기대(8)상에서 이동되는 것으로 하고 있다. 또, 설명의 편의상, 각 기판이 분리된 상태에서 나타내고 있지만, 상기한 것같이 양 기판은 일체화되어 있으므로, 일체로 이동한다.
도중의 「n1」, 「n2」는 어느 것도 법선 스펙트럼을 나타내고 있고, 「n1」이 레이저매질과 중간매질의 경계면의 법선스펙트럼, 「n2」가 가포화흡수체와 중간매질의 경계면의 법선스펙트럼을 각각 나타내고 있다.
「φ」는 법선스펙트럼 n1의 계면과, 법선스펙트럼 n2의 계면이 이루는 각도이고, 양자간의 상대적인 기울기를 나타낸다(φ값이 클수록 이동량에 대한 광로길이 변화(△L)가 크다).
광로길이(L)의 조정에 있어서는, 여기광축에 직교하는 방향(화살표(A)로 나타낸다)에 따라서, 양 기판(5, 6)을 기대(8)위에서 이동시킨다. 그 때에는, n1 및 n2를 포함하는 평면이 기대면에 대해서 거의 평행한 관계를 유지하도록 하면 좋으므로, 조정은 용이하다. 즉, 법선스펙트럼 n1과 n2의 외적이 기대면에 대해서 수직 또는 거의 수직한 방향을 향하므로, 이 방향에 따라서 양 기판을 움직이게 한 것으로는, 광로길이(L)는 변하지 않는다. 물론, 외적의 방향에 대해서 일정의 각도를 이루는 방향에 따라서 양 기판을 경사지게 움직여도 좋지만(이동량에 대한 광로길이 변화(△L)가 작게 된다), 조정기구가 복잡화하는 것이나 조정후의 위치고정방법 등에 대해서 배려할 필요가 있다.
상기 방법(2)에서는, 공진기의 위치를 고정한 채로, 여기광의 광축을 이동시키는 방법이고, 여기광원(2) 또는 광학계(3)의 한편에 대해서 이동시키는 방법과, 여기광원(2) 및 광학계(3)를 이동시키는 방법을 들 수 있다. 또, 광학계(3)를 이동시키는 경우에는 그 전체를 이동시키든가 혹은 수속렌즈 등의 구성부품만을 이동시키는 방법을 들 수 있다.
상기 방법(3)에서는, 방법(1)이나 (2)를 예를 들면 대략 조정, 미세조정에 따라서 사용하는 방법 혹은 방법(1)이나 (2)를 시간적으로 구분하여 적용하는 방법등을 들 수 있다.
요는, 여기광원(2)이나 광학계(3)와, 고체레이저공진기(4)의 사이의 상대적인 위치관계에 대해서 변화시킴으로써 공진기의 광로길이를 조정할 수 있다.
그 때, 고체레이저공진기에 관계하는 주회광로길이에 대해서는, 5mm(밀리 미터)이하인 것이 바람직하다. 이 값은 열렌즈효과를 이용한 공진기의 발진한계에 기초하는 것이다.
또, 상기한 고체레이저공진기의 구성요소중, 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대하여 경사한 면을 구비한 구성요소에 대해서는, 그 경사각도가 0.7 밀리미터이상, 2밀리 래디안 이하인 것이 바람직하다.
동일하게, 여기광의 광축에 대해서 평행한 방향에 있어서의 중간매질(공기층 등)의 두께가 이 광축에 대해서 직교하는 방향에 따라서 변화하도록 규정되어 있는 경우에는, 중간매질과 레이저매질 또는 가포화흡수체의 계면이 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대하여 이루는 경사각도가 0.07밀리 래디안 이상, 2밀리 래디안 이하인 것이 바람직하다.
경사각 0.07 밀리 래디안(하한치)에 대해서는, 소자사이즈에서 제약을 받는다. 예를 들면, 칩사이즈를 D(mm)각 (정방형상)으로 하고, 공진기 구성요소의 계면을 기울이므로 출력파장(λ)의 반분이상의 광로길이차가 얻어지게 되면, 어떠한 공진기 길이라도 조정가능하므로, 그 때의 각도(Θ)를 계산하면 좋다. 즉, 정접함수 「tan」를 이용한 부등식 「tanΘ ≥λ(2·D)」에 있어서, 일차 근사 「tanΘ ≒Θ」를 이용하고, 「Θ ≥λ(2·D)」에 의해 주어진다. 5mm x 5mm의 칩사이즈로, 최단파장 700nm의 경우에, λ/2 =0.35㎛에서 「0.35㎛/5mm = 0.07mrad」으로 계산되므로, 여기광축에 대한 공진기 구성요소의 계면의 경사각은 0.07mrad 이상이 바람직하다.
또, 경사각 2밀리 래디안(상한치)은 특성상의 한계(레이저의 횡모드 발생이나, 파워감소)에서 주어진다. 예를 들면, 열렌즈에서 공진기를 형성하는 레이저의 경우, 및 1W의 여기로 레이저매질(Nd : YVO4)에는 초점거리 f=5mm정도의 경우, 모드직경은 약 50㎂정도가 된다. 모드직경의 20%의 엇갈림, 즉 10㎛의 엇갈림이 여기광과 발진모드의 사이에서 생긴 때에 횡모드가 발생한다든지 파워가 감소하는 것으로서 견적하면, 2mrad 이하로 할 필요가 있다.
또한, 고체레이저 공진기에 관계하는 광로길이(L)에 관해서, 여기위치의 선택에 따라서 규정되는 광로길이변화(△L)는 레이저 발진파장(λ)의 2분의 1이상인 것이 바람직하지만(즉, 「△L ≥λ/2」), 이것은 공진기 종모드가 레이저 발진주파수 부근에서 공진파장(λ/2)마다 반복하기 때문에, 레이저 발진파장이 반드시 게인의 중심파장부근에 위치하기 위한 조건으로 되고, 안정한 동작점을 선택하기 위해 필요하게 된다.
이상의 설명에서는, 공진기 광로길이의 조정에 있어서, 온도의 영향을 무시하고 있지만, 도 9에 나타낸 것같이, 여기중심위치를 기준으로 한 반경방향의 온도분포에 대해서는 200K정도의 온도변화가 발생하고, 열의 영향이 문제가 된다.
그래서, 열스트레스를 경감하기 위해서는, 기판(5, 6)에 관계하는 열팽창계수의 값이 레이저매질이나 가포화흡수체의 열팽창계수에 가까운 값인 것이 바람직하다. 예를 들면, 레이저매질(4a)과 기판(5) 사이의 열팽창계수의 차, 혹은 가포화흡수체(4b)와 기판(6) 사이의 열팽창계수의 차가 ±5 x 10-6[/K]이내의 범위에 수렴하도록 설계하는 것이 바람직하다. 이 허용범위는 실용상 바람직하다고 되는 것이고, 기판재료의 선정시에는 레이저매질이나 가포화흡수체에 대한 열팽창계수의 차가 이 범위를 넘지 않도록 한다. 이와 같은 레이저는 오프와 온의 경우에서, 대략 상온과 200℃의 온도변화를 반복한다. 첩합한 2개의 물질의 열팽창계수의 차가 ±5 x 10-6[/K] 이내이면, 대략 200℃의 온도변화에 의해 최대 0.1%의 길이의 신축밖에 생기지 않고, 스트레스에 의한 파괴나 열화를 억제할 수 있다.
또, 기판(5)이나 기판(6)에 대해서는, 그 열전달계수의 값이 150[W/(m·K)]이상인 것이 바람직하다. 이것은 온도변화의 영향을 받기 어렵게 하기 때문이다. 즉, 방열성이 낮은 경우에는, 레이저매질이나 가포화흡수체의 온도상승이 문제가 되고, 특성이나 수명 등에 악영향을 미치기 때문이다. 또한, 150[W/(m·K)]이상이라는 값은 대략 1.5W의 열이 1mm x 5mm의 단면을 5mm의 길이에 걸쳐서 전도한 때에, 온도차가 10℃로 한 때에, 현실적인 소자의 사이즈, 발열량에서 산출되는 필요한 열전도계수로서 산출하고 있다.
도 2, 도 3에 나타낸 예에서는, 레이저매질(4a)의 열이 기판(5)이나 기판(6)을 통하여 방열되도록 되어 있고, 또 중간매질(4c)의 개재에 의해, 레이저 매질로부터 다른 부분으로의 열적영향이 적다. 이와 같이, 레이저매질(4a)이나 가포화흡수체(4b)에 대해서, 기판 등의 부재를 이용하여 유지하는 경우에는 광축방향에서 보아 레이저매질(4a)이나 가포화흡수체(4b)를 각각 다른 면에 부착하여 고정하는 것이 유효하다.
또, 본 예에서는 기판(6)의 일부와 레이저매질(4a)이 접착제로 고정되어 있고, 가포화흡수체(4b)가 기판(6)의 오목부(6a)에 접착제로 고정되어 있지만, 이것은 접착제(일반적으로 열팽창률이 크다)의 열팽창에 기인하는, 공진기길이의 변화를 억제하기 때문이다. 즉, 레이저매질(4a)과 기판(6)의 고정용 접착제에 대해서, 그 온도변화에 따르는 팽창방향(도 3의 β부의 화살표참조)과, 가포화흡수체(4b)와 기판(6)의 고정용 접착제에 대해서, 그 온도변화에 따르는 팽창방향(도 3의 α부의 화살표참조)이 동일 방향으로 된다. 따라서, 예를 들면 각 접착제의 열팽창량이 동 정도의 경우에는, 각각 열팽창량에 의한 공진기길이의 변화가 거의 서로 제거되게 된다. 또, 각 접착제의 열팽창량이 동일 정도없는 경우라도, 공진기길이의 변화에 대해서, 그 차가 줄어들게 된다(공진기길이의 변화량은 열팽창량의 차에 비례한다).
이와 같이, 온도변화에 대한 공진기길이의 변화가 작게 되면, 온도변화를 적극적으로 이용하여 동작점을 선별한다는 종래의 방법을 사용하지 않게 되지만, 상기한 것같이, 공진기의 광로길이(L)를 일정하게 하지 않고, 광축에 직교하는 방향에 있어서 광로길이(L)에 변화를 주는 동시에, 여기위치의 변경에 따른 광로길이의 조정에 의해 안정한 동작점을 선별할 수 있다(바꾸어 말하면, 온도변화 등의 영향을 저감하기 위한 구성을 채용한 결과, 온도제어 이외의 방법에서 공진기길이를 조정하기 위한 구성이 필요하게 되므로, 공진기에 쐐기형의 구성을 채용하고 있다).
다음에, 상기한 형태(Ⅱ)에 대해서 설명한다.
도 6은 상기 형태(Ⅱ)에 대해서 구성예를 나타내는 도면이고, 공진기의 단면구조를 나타낸다.
본 예에 나타내는 고체레이저 공진기(4A)에서는 레이저매질(4a)이 기판(6)에 접착되지 않고, 기판(5)중, 레이저매질(4a)이 형성되어 있지 않은 부분이 기판(6)에 접착되어 있다. 따라서, 레이저매질(4a)이 기판(6)에 대하여 접착되지 않으므로, 양자간의 접착부분에 있어서 레이저매질(4a)에 걸리는 열스트레스의 걱정이 없다.
그리고, 레이저매질(4a)에 있어서, 미러가 형성된 편의 측이 기판(5)에 접착되어 있고, 기판(5)과 기판(6)이 결합된 상태에서는, 레이저매질(4a)이 오목부(6a)내에 수용된다. 또, 가포화흡수체(4b)에 대해서는 도 3의 경우와 동일하게 오목부(6a)의 저면의 단차부에 접착제에서 고정되어 있다.
또한, 여기광의 광축과 공진기의 상대적인 위치관계에 있어서, 화살표(A)에서 나타내는 방향에 따라서 여기광학계 또는 공진기를 이동시킴으로써, 공진기의 광로길이(L)를 조정하여 동작점을 선택할 수 있도록, 공진기의 구성요소에 대해서, 면의 경사나 두께의 변화가 부여되므로 쐐기형의 구조를 갖고 있다.
본 예에서는 레이저매질(4a)을 기판(5)에 고정하는 접착제의 열팽창방향과, 가포화흡수체(4b)를 기판(6)에 고정하는 접착제의 열팽창방향이 서로 반대방향으로 되기 때문에, 열팽창에 의한 공진기길이의 변화가 서로 해소되는 관계로 되어 있지 않지만(공진기길이가 짧게 되는 방향으로 변화한다), 기판(5)과 기판(6)의 고정용 접착제에 관계하는 열팽창방향이, 가포화흡수체(4b)와 기판(6)의 고정용 접착제에 관계하는 열팽창방향이 동일 방향으로 되므로, 각 접착제의 열팽창량이 동정도의 경우에는, 각각 열팽창에 의한 공진기길이의 변화가, 거의 서로 해소되게 된다(또는 각 접착제의 열팽창량이 동정도가 아닌 경우라도, 공진기길이의 변화에 대해서, 그 차가 축소된다).
도 7은 상기 형태(Ⅱ)에 대해서 다른 구성예를 나타내는 도면이고, 공진기의 단면구조를 나타낸다.
도 6에 나타내는 구성과 상위점은 가포화흡수체(4b)가 소기판(9)에 고정되어 있고, 이 소기판이 기판(6)의 오목부(6a)에 형성된 단차부에 접착으로 고정되어 있는 것이다.
본 예에 나타내는 고체레이저 공진기(4B)에서는, 가포화흡수체(4b)를 기판(6)에 대하여 직접적으로 고정하고 있지 않으므로, 열팽창에 의한 스트레스가 작게 완료한다는 이점이 있다. 또, 소기판(9)의 사이즈 등이 작고, 열전도성이 좋은 재료를 사용하면, 가포화흡수체(4b) 등으로의 열스트레스가 그만큼 크게는 되지 않는다.
또한, 여기광의 광축과 공진기의 상대적인 위치관계에 있어서, 화살표(A)로 나타내는 방향에 따라서 여기광학계 또는 공진기를 이동시킴으로서, 공진기의 광로길이(L)를 조정하여 동작점을 선택할 수 있도록, 공진기의 구성요소에 대해서, 면의 경사나 두께의 변화가 부여되므로 쐐기형의 구조를 갖고 있다.
또, 기판(5)과 기판(6)의 고정용 접착제에 관계하는 열팽창방향과, 소기판(9)과 기판(6)의 고정용 접착제에 관계하는 열팽창방향이 동일 방향으로 되므로, 각 접착제의 열팽창량이 동 정도의 경우에는, 각각 열팽창량에 의한 공진기길이의 변화가 거의 해소되게 된다(또는, 각 접착제의 열팽창량이 동 정도가 아닌 경우라도, 공진기길이의 변화에 대해서, 그 차가 축소된다).
최후에, 레이저광 발생장치의 제조방법에 대해서 설명한다.
주요한 공정은 하기와 같다.
(i) 고체레이저 공진기의 제조공정
(ii) 여기광학계와 고체레이저 공진기의 얼라인먼트 및 공진기의 광로길이(L)의 조정공정
먼저, 공정(i)에서는 고체레이저 공진기(어셈블리)를 구성하는 레이저매질, 가포화흡수체가 각각 설치된 기판끼리를 결합한다. 이것에 의해, 레이저매질과 가포화흡수체의 사이에, 중간매질을 개재시킨 배치로 하고, 상기한 것같이, 공진기의 구성요소에 대해서, 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대하여 경사한 면을 형성하든가 혹은 여기광의 광축에 대해서 평행한 방향에 있어서의 구성요소의 두께를 이 광축에 대하여 직교하는 방향에 따라서 변화시킨 구조로 한다.
공정(ii)에서는 여기광원(2)이나 광학계(3)를 포함하는 여기광학계를 공정(i)에서 제조된 고체레이저 공진기에 대해서, 광학적인 위치정합을 행한다. 그 때에는, 여기광의 광축에 직교하는 방향에 있어서, 여기위치를 변화시키고, 이 변화에 따라서 공진기의 광로길이를 레이저 발진파장 이하의 정밀도로 조정함으로써 안정한 동작점을 선택한다(소망의 특성을 안정성 좋게 얻을 수 있다).
그를 위해서는, 예를 들면 하기의 방법을 이용한다.
(1) 레이저파워 또는 펄스반복 주파수의 변화에 대해서 모니터링하기 위한 광검출수단(포토 디텍터등)을 설치한다.
(2) 광검출수단의 검출신호를 감시하면서 공진기에 있어서의 여기위치를 서서히 변화시켜 간다.
(3) 레이저파워 또는 펄스반복 주파수가 그 목표치 또는 극대치에 달한 때, 혹은 목표치나 극대치 또는 그들 근방을 포함하는 허용범위에 들어간 때에, 공진기의 광로길이에 관계하는 조정을 종료시키지만, 그렇지 않은 경우에는 (2)에 돌아가서 조정을 계속한다.
상기한 것같이, 여기광학계와 고체레이저 공진기의 사이의 상대적인 위치관계를 변화시키는데 있어서는 각종의 형태를 들 수 있지만, 예를 들면 도 5에서 설명한 것같이, 광학계의 기대위에서 고체레이저 공진기를 이동시키면 좋다.(기대면위에서 레이저매질 및 가포화흡수체를 포함하는 공진기를 기대면에 평행한 방향으로 이동시키는 구성이 간단하다.)
그러나, 상기의 구성에 의하면, 하기에 나타내는 이점이 얻어진다.
·공진기가 서브어셈블리로서, 일체화된 기판에 고정된 구성을 이용하므로, 진동에 기인하는 불편(펄스 지터의 증가등)을 억제할 수 있다.
·공진기의 광로길이에 대해서, 장기적으로 변화하기 어려운 구조를 채용하므로, 내진성이 양호하게 되고, 또, 장시간 동작에 있어서 동작점의 이동이나 변동이 생기기 어렵다.
·쐐기형상구조를 갖는 공진기에 의해, 조립시에 파장이하의 높은 정밀도를 요하지 않고, 용이하게 동작점을 선별하여 장치를 제조하는 것이 가능하게 된다.
이상에 기재한 것으로부터 명백한 것같이, 청구항 1, 18에 관계하는 발명에 의하면, 진동이나 경년변화의 영향에 의해 공진기 광로길이가 변화를 받기 어려우므로, 동작으로 안정하다(예를 들면 펄스 지터가 적다).
그리고, 레이저매질에 있어서의 여기위치를 변화시켜 공진기광로길이를 조정함으로써, 특성상의 안정한 동작점을 선택할 수 있고, 온도변화를 이용한 동작점의 선택방법을 요하지 않게 된다. 결과로서, 온도변화에 의한 공진기길이의 변화를 작게 하는 것(혹은 열의 영향을 받기 어려운 구조의 채용)이 가능하게 된다.
청구항 2, 19에 관계하는 발명에 의하면, 수동Q스위치 레이저로의 적용에 있어서 안정한 동작을 보증할 수 있다.
청구항 3에 관계하는 발명에 의하면, 광학계를 통하여 여기광을 소망의 위치에 조사할 수 있다.
청구항 4에 관계하는 발명에 의하면, 고체레이저의 출력파장역에서의 레이저공을 얻을 수 있다.
청구항 5에 관계하는 발명에 의하면, 레이저매질에 있어서의 열렌즈효과를 이용하여 공진기를 형성하는 경우에, 발진동작의 확실성을 높일 수 있다.
청구항 6에 관계하는 발명에 의하면, 장치의 소형화에 유리하다.
청구항 7, 8에 관계하는 발명에 의하면, 제법의 특수한 재료나, 고가의 재료를 필요로 하지 않고, 비교적 손쉬운 재료를 이용하여 공진기를 구성할 수 있다.
청구항 10, 11에 관계하는 발명에 의하면, 제조가 용이하고, 또 구성의 간소화가 가능하다.
청구항 14, 24에 관계하는 발명에 의하면, 공진기의 광로길이가 조정하기 쉽고, 조정을 위한 구성이 간단하다.
청구항 15에 관계하는 발명에 의하면, 열스트레스의 영향을 저감할 수 있다.
청구항 16에 관계하는 발명에 의하면, 방열성을 높일 수 있다.
청구항 17, 25에 관계하는 발명에 의하면, 열팽창에 의한 공진기길이의 변화를 억제할 수 있다.
청구항 20에 관계하는 발명에 의하면, 공진기 광로길이를 정밀도 좋게 조정할 수 있다.
청구항 21에 관계하는 발명에 의하면, 공진기 광로길이의 조정방법이 비교적 간단하고, 복잡한 조정기구를 필요로 하지 않는다.

Claims (25)

  1. 연속파의 여기광을 발생시키는 여기광원과, 레이저매질에 있어서의 여기위치에서의 열렌즈효과를 이용한 고체레이저공진기를 갖는 레이저광 발생장치에 있어서,
    상기 고체레이저공진기의 구성요소가 설치된 기판끼리 결합되므로 일체화되고, 이 고체레이저 공진기의 반사수단 또는 가포화흡수체와 상기 레이저매질이 중간매질을 통하여 대향한 구조를 갖는 동시에,
    상기 고체레이저 공진기의 구성요소가 상기 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대하여 경사진 계면을 가지고, 상기 여기광의 광축에 대하여 평행한 방향에 있어서의 상기 고체레이저공진기의 광로길이가 상기 여기위치의 설정에 따라서 다른 것을 특징으로 하는 레이저 발생장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고체레이저공진기가 상기 여기광을 흡수하는 레이저매질과, 가포화흡수체와, 레이저매질과 가포화흡수체의 사이의 광로상에 설치되는 중간매질과, 공진기를 형성하는 반사수단을 구성요소로서 갖추고 있는 것,
    상기 레이저매질이 설치된 기판과, 상기 가포화흡수체가 설치된 기판이 결합되므로 일체화되고, 상기 레이저매질과 가포화흡수체가 상기 중간매질을 통하여 대향한 구조를 갖는 것,
    상기 고체레이저공진기의 구성요소에 있어서의 1개 또는 복수의 요소가 상기 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대하여 경사한 면을 갖는가 또는 상기 여기광의 광축에 대하여 평행한 방향에 있어서의 상기 레이저매질 혹은 가포화흡수체 혹은 중간매질의 두께가 이 광축에 대하여 직교하는 방향에 있어서 다르고, 상기 여기광의 광축에 직교하는 방향에 있어서의 상기 여기위치에 따라서 공진기의 광로길이가 규정되는 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 여기광원과 상기 고체레이저 공진기 사이에, 거의 등배율 또는 축소배율의 광학계가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    출력파장이 700나노미터 이상이며 1600나노미터 이하인 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 고체레이저공진기에 관계하는 주회광로길이가 5밀리미터 이하인 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    반도체 가포화 흡수체를 이용한 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    희토류를 도포한 고체레이저매질을 이용한 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    고체레이저매질로서 Nd를 도포한 YVO4를 이용한 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 고체레이저 공진기의 구성요소중, 상기 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대하여 경사한 계면을 갖춘 구성요소의 이 평면에 대한 기울기 각도가 0.07 밀리 래디안 이상, 2밀리 래디안 이하인 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 중간매질로서 굴절률이 거의 1의 기체층을 이용한 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 중간매질로서 공기층을 이용한 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  12. 제 4항에 있어서,
    상기 여기광의 광축에 대하여 평행한 방향에 있어서의 상기 중간매질의 두께가 이 광축에 대하여 직교하는 방향에 따라서 변화하는 동시에, 이 중간매질과 레이저매질 또는 가포화흡수체의 경계면이 상기 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대하여 이루는 경사각도가 0.07밀리래디안 이상, 2밀리 래디안이하인 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 고체레이저 공진기에 관계하는 공진기 광로길이에 관해서, 상기 여기위치에 따라서 규정되는 경우의 이 광로길이변화가 레이저발진파장의 2분의 1이상인 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  14. 제 2항에 있어서,
    상기 레이저매질이 설치된 기판 및 상기 가포화흡수체가 설치된 기판이 광학계의 기대상에 배치되는 동시에,
    상기 레이저매질과 상기 중간매질의 경계면의 법선 및 상기 가포화흡수체와 상기 중간매질의 경계면의 법선을 포함하는 평면이 상기 광학계의 기대면에 대하여 거의 평행이 되도록, 이 레이저매질 및 가포화흡수체가 광학계의 기대면위를 이동할 수 있는 구성을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저매질과 그 기판의 사이의 열팽창계수의 차, 또는 상기 가포화흡수체와 그 기판의 사이의 열팽창계수의 차가 ±5 x 10-6[/K] 이내의 범위에 수렴하고 있는 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저매질의 기판 또는 상기 가포화흡수체의 기판에 대하여, 그 열전도계수의 값이 150[W/(m·k)]이상인 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  17. 제 2항에 있어서,
    상기 레이저매질과 상기 가포화흡수체의 기판을 고정하기 위한 접착제에 관계하는 열팽창방향과, 상기 가포화흡수체를 그 기판에 고정하기 위한 접착제에 관계하는 열팽창방향이 동일 방향으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치.
  18. 연속파의 여기광을 발생시키는 여기광원과, 레이저매질에 있어서의 여기위치에서의 열렌즈효과를 이용한 고체레이저공진기를 갖는 레이저광 발생장치의 제조방법에 있어서,
    상기 고체레이저공진기의 각 구성요소가 설치된 기판끼리 결합하는 동시에, 레이저매질과 공진기의 반사수단 또는 가포화흡수체의 사이에 중간매질을 개재시킨 배치로 하고,
    상기 고체레이저 공진기의 구성요소의 어느 것이 상기 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대하여 경사진 계면을 갖도록 형성하고, 상기 여기광의 광축에 직교하는 방향에 있어서의 상기 여기위치를 변화시키고, 이 변화에 따라서 공진기의 광로길이를 레이저 발진파장 이하의 정밀도로 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치의 제조방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 고체레이저공진기를 구성하는 레이저매질, 가포화흡수체가 각각 설치된 기판끼리를 결합하는 동시에, 레이저매질과 가포화흡수체의 사이에 중간매질을 개재시킨 배치로 하고,
    상기 레이저매질 혹은 그 기판 또는 가포화흡수체 혹은 그 기판 또는 상기 고체레이저공진기를 구성하는 반사수단에, 상기 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대하여 경사한 면을 형성하는가 혹은 상기 여기광의 광축에 평행한 방향에 있어서의 상기 레이저매질 혹은 가포화흡수체 혹은 중간매질의 두께를 이 광축에 대하여 직교하는 방향에 따라서 변화시킴으로써, 상기 여기광의 광축에 직교하는 방향에 있어서의 상기 여기위치를 변화시키고, 이 변화에 따라서 공진기의 광로길이를 레이저발진파장 이하의 정밀도로 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치의 제조방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    레이저광 발생장치가 출력하는 파워 또는 펄스반복 주파수의 변화를 감시하면서 상기 여기위치를 여기광축에 직교하는 방향에 따라서 변화시켜 가고, 이 파워 또는 펄스반복 주파수가 그 목표치 혹은 극대치에 달한 때 또는 목표치 혹은 극대치를 포함하는 허용범위에 들어간 때에, 공진기의 광로길이에 관계하는 조정을 종료시키는 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치의 제조방법.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 여기광원 및 상기 고체레이저 공진기 사이에 배치되어 있는 광학계와, 상기 고체레이저공진기 사이의 상대적인 위치관계를 변화시킴으로써, 상기 여기위치를 변화시켜서 공진기의 광로길이를 조정하는 것을 레이저광 발생장치의 제조방법.
  22. 제 18항에 있어서,
    상기 여기위치를 변화시킴으로써 상기 고체레이저공진기에 관계하는 공진기 광로길이를 레이저 발진파장의 2분의 1 이상 변화시키도록 한 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치의 제조방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 여기광의 광축에 대하여 평행한 방향에 있어서의 상기 중간매질의 두께를 이 광축에 대하여 직교하는 방향에 따라서 변화시킴으로써, 이 중간매질과 레이저매질과 상기 레이저매질 또는 가포화흡수체의 경계면을 상기 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대하여 경사시키는 동시에, 그 경사각도가 0.07밀리래디안 이상, 2밀리 래디안이하로 규정한 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치의 제조방법.
  24. 제 19항에 있어서,
    상기 레이저매질이 설치된 기판 및 상기 가포화흡수체가 설치된 기판을 광학계의 기대상에 배치하는 동시에,
    공진기의 광로길이를 조정하는 때에는, 상기 레이저매질 또는 가포화흡수체중, 상기 여기광의 광축에 직교하는 평면에 대하여 경사한 면의 법선을 포함하는 평면이, 광학계의 기대면에 대하여 거의 평행한 상태에서, 상기 양기판을 포함하는 고체레이저공진기를 이동시키는 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치의 제조방법.
  25. 제 19항에 있어서,
    상기 가포화흡수체를 그 기판에 접착으로 고정하는 동시에, 상기 레이저매질을 상기 가포화흡수체의 기판에 접착으로 고정하는 것에 있어서, 상기 레이저매질을 상기 가포화흡수체의 기판에 고정하기 위한 접착제에 관계하는 열팽창방향과, 상기 가포화흡수체를 그 기판에 고정하기 위한 접착제에 관계하는 열팽창방향을 일방향으로 한 것을 특징으로 하는 레이저광 발생장치의 제조방법.
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