WO2005069454A1 - 固体レーザ励起モジュール及びレーザ発振器 - Google Patents

Abstract

　励起光８の吸収により発生した利得を与えてレーザ光を増幅する平板状の固体レーザ媒質３と、固体レーザ媒質３のレーザ光入射面側に光学的に接合し、当該接合部分を介して励起光８を固体レーザ媒質３に入射させる平板状のスラブ導波路２と、固体レーザ媒質３のレーザ光入射面に垂直な側面に設けられ、スラブ導波路２から固体レーザ媒質３に入射した励起光８のうち、固体レーザ媒質３外部に向かう励起光をその内部へ反射する励起光反射膜４と、固体レーザ媒質３のレーザ光入射面に対向する面側に設けられ、上記入射面から入射して固体レーザ媒質３内部を伝搬したレーザ光を反射する全反射膜５と、全反射膜５を介して固体レーザ媒質３で発生して伝搬してくる熱を排熱するヒートシンク７とを有する固体レーザ励起モジュール。

Description

固体レーザ励起モジュール及びレーザ発振器

技術分野

この発明は、 レーザレーダ用レーザ装置や加工用レーザ装置に好適な 薄ディ スク型の固体レーザ媒質を用いた固体レーザ励起モジュール及び レーザ発振器に関するものである。 背景技術

レーザ装置に用いられるレーザ媒質の形状は、 ロッ ド型、 スラブ型及 び薄ディスク型に大別される。 ロッ ド型レーザ媒質とは、 断面が円形若 しくは多角形の口 ッ ド形状にレーザ媒質を加工したものである。

口ッ ド型レーザ媒質にてパワーを増幅するレーザ光は、 当該レーザ媒 質の端面に垂直な光軸に沿って一方の端面から他方の端面に抜けるよう に通過させて増幅させる。

この構成では、 レーザ媒質中を伝搬するレーザ光の通過距離が長く な るため、 大きな利得を得やすいという特長がある。 また、 レーザ媒質が 光軸に対して対称な形状を有するため、 対称な強度分布を持つレーザ光 を得やすいという利点もある。

ここで、 励起されたロ ッ ド型レーザ媒質で発生する熱は、 その外周面 を排熱面として排熱される。 このため、 ロ ッ ド型レーザ媒質では、 光軸 方向に垂直な断面内に温度分布が発生する。 これは、 励起状態で変化す る熱レンズ効果、 波面収差ゃ熱複屈折効果などの不具合を与える要因と なる。

具体的に説明すると、 熱レンズ効果は、 レーザ媒質内の温度勾配によ り レーザ発振器内でのレーザ光のビームサイズや拡がり角などのビーム モー ドを変化させて しまう。 また、 波面収差は、 レーザ光が発振器内を 周回する際に損失が発生して発振効率を低下させると共に、 レーザ光の ビーム品質を低下させる。 さらに、 熱複屈折効果は、 特に直線偏光のレ —ザ発振を得る場合に、 レーザ光の偏光度を低下させる。 このため、 発 振器内の損失が増加して発振効率が低下すると共に、 レーザ光のビーム 品質が低下してしまう。

次に、 スラブ型レーザ媒質は、 台形状にレーザ媒質を加工したもので ある。 励起されたスラブ型レーザ媒質で発生する熱は、 スラブ型レーザ 媒質の台形を構成する面のうち、 平行な対向する面を排熱面として排熱 が行われる。 また、 スラブ型レーザ媒質内に入射したレーザ光は、 上記 排熱面にて複数回反射して伝搬してゆき増幅される。

この構成では、 レーザ媒質中を伝搬するレーザ光の通過距離が長いた め、 大きな利得を得やすいという特長がある。 また、 入射したレーザ光 は、 排熱面で複数回反射して出力される。 このため、 排熱方向に発生す る熱レンズ効果が打ち消されて励起状態によるビームモー ドの変化が小 さいという利点がある。

さらに、 排熱方向が一方向であるため、 理想的にはレーザ媒質内の温 度分布が一方向に発生する。 従って、 当該レーザ媒質内での熱複屈折は 、 排熱方向とこれに垂直な方向とに軸を持つこととなる。 これによ り、 レーザ媒質に対して熱複屈折の軸方向の直線偏光を伝搬させることで、 熱複屈折による偏光状態の変化を小さ く することができるという利点が ある。

しかしながら、 スラブ型レーザ媒質では、 上述したようにレーザ光を 排熱面で複数回反射させるため、 排熱面に対して高い精度の平面度が要 求される。 また、 実際には、 排熱面以外の側面からも熱が逃げるため、 励起によ り発生した熱によるレーザ媒質内の温度分布は、 一方向ではな く、 熱レンズ効果が完全に打ち消される訳ではない。

従って、 スラブ型レーザ媒質においても、 依然として熱レンズ効果に よる励起状態の変化に起因したビームモー ドの変化が発生することにな る。 さらに、 レーザ媒質内で熱複屈折によ り レーザ光の偏光度が劣化す るために、 その損失が増加してレーザ装置の発振効率が低下するという 問題もある。

続いて、 薄ディスク型レーザ媒質は、 レーザ媒質を薄いディスク状に 加工したものである。 この薄ディスク型レーザ媒質では、 上記ディスク 形状を構成する面のうち、 最も面積の大きい面の一方から レーザ光を入 射し、 この入射面に対向する面で反射させてディスクの厚さ方向に伝搬 させながら増幅する。

励起された薄ディスク型レーザ媒質で発生した熱は、 上記入射面に対 向する面を排熱面として排熱する。 この構成では、 大きな排熱面が得ら れるため他の二つの形状に比べて排熱が容易である。 また、 排熱方向が 光軸と平行になるため、 熱レンズ効果ゃ熱複屈折効果もほとんど発生し ない。 このように薄ディスクレーザ媒質には、 他の形状のレーザ媒質で は得られない特有の利点がある。

一方、 この形状のレーザ媒質の短所としては、 レーザ光が通過する レ 一ザ媒質内での距離がディスクの厚さ方向であるため、 薄型であればあ るほど利得が小さいという問題がある。 また、 薄ディスク型レーザ媒質 において、 同じ厚さ、 同じ励起パワーで大きな利得を得るためには、 デ イスク径を小さ く して励起光を集光させ、 励起光の密度を高く するこ と が要求される。

しかしながら、 ディスク径を小さ く すると排熱面も小さ くなるので排 熱の効率が悪く なる。 従って、 このようなディスク径の小さいレーザ媒 質に励起光を集中させると、 発熱密度が大き くなる。

これによ り、 励起時にレーザ媒質の温度が過度に上昇すると、 レーザ 媒質自体が熱破壊してしまう可能性がある。 さらに、 一般に、 レーザ媒 質は温度が上昇すると発生する利得も小さ くなるため、 増幅の効率も低 下するという問題があった。

また、 薄ディスク型レーザ媒質では、 レーザ光の伝搬方向である光軸 に沿って励起光を入射する端面励起を採用すると、 励起光の伝搬距離が ディスクの厚さ方向で規定されてしまう。 これによ り、 励起光の吸収効 率を稼ぐことができず、 レーザ装置の発振効率が低くなるという不具合 が発生する。

上記端面励起を採用せずに、 光軸に平行な側面から励起光を入射する 側面励起によれば、 励起光がディスクの径方向を伝搬することから、 比 較的長い吸収長を得ることができる。 しかしながら、 側面励起において も、 下記のような不具合が発生する。

一般に、 薄ディスク型レーザ媒質を使用してレーザ発振器内で高いビ —ム品質を実現するには、 損失が発生しないよう基本モー ドビーム径に 合わせたディスク径にする必要がある。 ここで、 レーザ発振器で安定し て高いビーム品質を実現するには、 損失が発生しないよう基本モー ドの ビーム径は小さいことが望ましい。

このため、 薄ディスク型レーザ媒質のディスク径をなるベく小さ く し なければならない。 しかしながら、 ディスク径を小さ くすると、 不可避 的に励起光の入射面積が小さ く なり、 側面励起での励起光の入射が困難 になる。 これによ り、 励起光の入射時における損失による影響の方が大 き くなつて、 かえってレーザ装置の発振効率を低下させて しまう。

例えば、 高出力なアレー状の半導体レーザ （ L D ) を用いた場合、 L Dの広い発光面から出力される励起光を、 薄くて小さな薄ディスク型レ —ザ媒質のディスク側面に入射することは非常に困難である。

このような薄ディスク型レーザ媒質における不具合を解決するものと して、 例えば特開 2 0 0 2 . 1 4 1 5 8 5号公報 （以下、 特許文献 1 と 称する） に開示される希土類が ドープされた ドープ部の周囲全てから排 熱を行う レーザ装置がある。 この装置は、 特許文献 1の図 1 に記載され るように、 ドープ部の全ての面よ り排熱を行うことを特徴としている。 また、 ドープ部は、 下端面をヒー トシンクに接触させると共に、 これ 以外の外周面と上端面を非 ド一プ材料で覆い、 かつ、 この非 ド一プ材料 を上記ヒー トシンクに接触させて構成されている。

ドープ部と非 ドープ部を含むレーザ媒質は、 その外周を励起光が全反 射する励起光用誘電体多層膜によ り覆われており、 側面の一部には励起 光を通過させる入光部が設けられている。

L Dからの励起光は、 集光レンズによ り集光されて上記入光部よ り レ 一ザ媒質内に入射し、 上記非 ドープ材料を通過して ドープ部に直接入射 される。 ドープ部に直接入射しなかった励起光は、 励起光用誘電体多層 膜によ り反射を繰り返すうちに ドープ部に入射して吸収される。 ド一プ 部で発生した熱は、 直接ヒー トシンクから排熱されると共に、 ドープ部 の側面及び上端面から、 非 ドープ材料を通して排熱される。

このように構成することで、 L Dの励起光を効率よ く非 ドープ材料に 吸収させると共に、 ドープ部の全ての面から効率よく排熱することがで ぎる。

しかしながら、 上記特許文献 1 による装置では、 薄ディスク型レーザ 媒質が有する上記不具合の全てを解決するものではない。

上記装置では、 ドープ部は外周面が非 ドープ材料で覆われ、 排熱され ている。 外周面から排熱した場合、 排熱方向が光軸と垂直になるため、 ロッ ド型レーザ媒質で発生した不具合と同様の熱レンズ効果、 波面収差 ゃ熱複屈折効果が発生するという課題があった。

また、 上記装置では、 集光レンズを用いて入光部に集光させている。 この構成において、 励起光のパワーを増やしてレーザ光の高出力化を図 るためにアレー状の L Dを使用しょう とする場合、 集光された励起光の ビームサイズが大き く なることから必然的に 光部も大き く しなければ ならなく なる。

ドープ部に直接入射しなかった励起光は、 励起光用誘電体多層膜によ り反射してレーザ媒質内に閉じこめられる。 しかしながら、 上述のよう に入光部が大き く なると、 励起光が ド一プ部に吸収される前に入光部か ら外部に漏れてしまい、 その吸収効率が低下するという課題がある。 また、 励起光のパワーを増やすために、 複数の L Dと集光レンズを配 置することも考えられる。 しかしながら、 この場合においても、 複数の 入光部が必要になるため、 結果的に ドープ部に吸収される前に励起光が 入光部から外部に漏れてしまい、 その吸収効率が低下してしまう。

この発明は、 上記のような課題を解決するためになされたものであ り 、 薄ディ スク型レーザ媒質の排熱方向を光軸と平行にして熱レンズ効果 、 波面収差、 及び熱複屈折効果を抑制すると共に、 大きなパワーの励起 光を入射することができる固体レーザ励起モジュール及びレーザ発振器 を得ることを目的とする。 発明の開示

この発明に係る固体レーザ励起モジュールは、 励起光の吸収により発 生した利得を与えてレーザ光を増幅する平板状の励起光蓄積部と、 励起 光蓄積部のレーザ光入射面と光学的に接合し、 当該接合部分を介して励 起光を励起光蓄積部に入射させる励起光伝搬部と、 励起光蓄積部のレー ザ光入射面に対向する面側に設けられ、 上記入射面から入射して励起光 蓄積部内を伝搬したレーザ光を反射する反射面部と、 反射面部を介して 励起光蓄積部で発生して伝搬して く る熱を排熱する冷却部とを備えるも のである。

この構成を有することで、 スラブ導波路である励起光伝搬部と薄ディ スク型の固体レーザ媒質である励起光蓄積部との光学的な接合部分を介 して励起光を導入することから、 大きなパワーの励起光を入射するこ と ができるという効果がある。 また、 固体レーザ媒質の励起時における排 熱方向をレーザ光の光軸とほぼ平行にすることができ、 熱レンズ効果、 波面収差、 及び熱複屈折効果を抑制することができることから、 髙品質 のレーザ光を得ることができるという効果がある。

この発明に係るレーザ発振器によれば、 励起光の吸収によ り発生した 利得を与えてレーザ光を増幅する複数の励起光蓄積部と、 各励起光蓄積 部のレーザ光入射面側に光学的に接合し、 これらの接合部分を介して励 起光を各励起光蓄積部に入射させる励起光伝搬部と、 各励起光蓄積部の レーザ光入射面に対向する面側に設けられ、 上記入射面から入射して励 起光蓄積部内を伝搬したレーザ光を反射する反射面部と、 反射面部を介 して励起光蓄積部で発生して伝搬して く る熱を排熱する冷却部とを有す る固体レーザ励起モジュールと、 固体レーザ励起モジュールの励起光蓄 積部ごとにレーザ光の入射及び各反射面部からの反射光の再入射を繰り 返してレーザ発振させたレーザ光を出力する光学系部とを備えるもので ある。

この構成を有することで、 固体レーザ励起モジュールの各薄ディスク 型固体レーザ媒質である励起光蓄積部に対してスラブ導波路である励起 光伝搬部との光学的な接合部分を介して大きなパワーの励起光を導入す ることができることから、 高出力のレーザ光が得られるレーザ装置を提 供することができるという効果がある。 また、 固体レーザ媒質の励起時 における排熱方向をレーザ光の光軸とほぼ平行にすることができ、 熱レ ンズ効果、 波面収差、 及び熱複屈折効果を抑制することができることか ら、 高品質のレーザ光が得られるレーザ装置を提供することができると いう効果がある。 図面の簡単な説明

第 1図 Aは、 この発明の実施の形態 1 による固体レーザ励起モジュ一 ルの構成を示す図である。 第 1図 Bは、 第 1図 A中の固体レーザ励起モ ジュールを側面から見た図である。 第 2図 Aから第 2図 Hまでは、 第 1 図中のスラブ導波路 2の様々な構成例を示す図である。 第 3図は、 この 発明の実施の形態 2 による固体レーザ励起モジュールの構成を示す図で ある。 第 4図は、 この発明の実施の形態 3による固体レーザ励起モジュ ールの構成を示す図である。 第 5図及び第 6図は、 実施の形態 3による 固体レーザ励起モジュールの他の構成例を示す図である。 第 7図 Aは、 この発明の実施の形態 4による固体レーザ励起モジュールの構成を示す 図である。 第 7図 Bは、 実施の形態 4による固体レーザ励起モジュール の他の構成例を示す図である。 第 8図は、 実施の形態 4による固体レー ザ励起モジュールを用いたレーザ発振器の構成を示す図である。 第 9図 は、 実施の形態 4による固体レーザ励起モジュールを用いたレーザ発振 器の他の構成例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明をよ り詳細に説明するために、 この発明を実施するた めの最良の形態について、 添付の図面に従ってこれを説明する。

実施の形態 1 .

第 1 図 Aは、 この発明の実施の形態 1 による固体レーザ励起モジユー ルの構成を示す図である。 また、 第 1図 Bは、 第 1図 A中の固体レーザ 励起モジュールを側面から見た図である。 本実施の形態 1 による固体レ 一ザ励起モジュールは、 反射防止膜 1、 スラブ導波路 （励起光伝搬部） 2、 固体レーザ媒質 （励起光蓄積部） 3、 励起光反射膜 （励起光反射部 ) 4、 全反射膜 （反射面部） 5、 接合剤 6及びビー トシンク （冷却部） 7から構成される。

全反射膜 5は、 接合剤 6 を介してヒー トシンク 7に接合される。 この 全反射膜 5上には、 薄ディスク形状の固体レーザ媒質 3が設けられる。 固体レーザ媒質 3の全反射膜 5 と接合する面に対向する端面上にスラブ 導波路 2が設けられる。

さらに、 固体レーザ媒質 3の上記端面に対応するスラブ導波路 2上に 反射防止膜 1 が形成される。 固体レーザ媒質 3の周囲には励起光反射膜 4を形成する。

また、 励起光 8は、 パワーを増幅する対象であるレーザ光の光軸 9 に 対して垂直なスラブ導波路 2の側面から入射する。 反射防止膜 1では、 スラブ導波路 2 を介して固体レーザ媒質 3に入射するレーザ光のほぼ全 てを透過する。 反射防止膜 1 としては、 例えば誘電体薄膜を積層して構 成する。

スラブ導波路 2は、 固体レーザ媒質 3の z方向の厚さに比べて小さな 厚さを有し、 オプティ カルコンタク ト又は拡散接合などによって固体レ 一ザ媒質 3 と光学的に接合される。

このスラブ導波路 2 としては、 固体レーザ媒質 3のホス ト材料か又は 固体レーザ媒質 3 とほぽ同じ屈折率を有する結晶、 又は、 ガラス材料で 構成する。

固体レーザ媒質 3 と しては、 一般的な固体レーザ媒質を使用するこ と ができる。 例えば、 N d : Y A G、 N d : Y L F、 N d : G l a s s、 Y b ： Y A G_s Yb : YL F、 E r : G l a s s、 E r : YAG、 Tm ： YAG、 Tm : YL F、 H o : YAG、 H o : Y L F、 Tm, H o : YAG、 Tm, H o : YL F、 T i : S a p p h i r e、 C r : L i S A Fなどを用いる。

また、 固体レーザ媒質 3は、 レーザ光の光軸 9に垂直な断面が円形、 楕円形や多角形などの任意の形状のものを用いることができる。 特に、 レーザ光の光軸 9に対称な円形若しくは正多角形が望ましい。

励起光反射膜 4は、 励起光 8を反射して固体レーザ媒質 3内に閉じこ める。 この励起光反射膜 4としては、 誘電体薄膜を積層する若しくは金 属膜の蒸着などを用いることで作成することができる。 なお、 第 1図 B では、 励起光反射膜 4のみを X z平面での断面で表し、 これに被覆され る内部構成を視認できるようにしている。

全反射膜 5は、 反射防止膜 1から入射して、 スラブ導波路 2及び固体 レーザ媒質 3を透過したレーザ光を全反射する。 この全反射膜 5として は、 誘電体薄膜を積層する、 若しくは、 金属膜の蒸着などを用いるこ と で作成することができる。

接合剤 6は、 全反射膜 5を介して固体レーザ媒質 3で発生した熱をヒ — トシンク 7へ排熱する。 この接合剤 6は、 金属半田や光学接着剤、 熱 伝導性接着剤等によ り実現可能である。

次に動作について説明する。

スラブ導波路 2の側面よ り入射された励起光 8は、 スラブ導波路 2の 内部で全反射しながら伝搬する。 固体レーザ媒質 3とスラブ導波路 2は 光学的に接合されているので、 固体レーザ媒質 3の上部に達した励起光 8は、 固体レーザ媒質 3に入射して吸収され、 利得を発生させる。

また、 レーザ媒質 3に吸収されずに残留した励起光 8は、 スラブ導波 路 2の厚さが固体レーザ媒質 3の厚さに比して薄いことから、 スラブ導 波路 2 を介して外部に漏れる量は少ない。 この場合、 残留した励起光 8 のほとんどが励起光反射膜 4で反射されて固体レーザ媒質 3内に閉じこ められ、 再度、 固体レーザ媒質 3に吸収される。 これによ り、 励起光 8 の高い吸収効率を実現することが可能である。

光軸 9 に平行に入射するレーザ光は、 反射防止膜 1 からスラブ導波路 2 を透過して、 固体レーザ媒質 3に入射して増幅される。 増幅されたレ —ザ光は、 全反射膜 5で反射された後、 再度、 固体レーザ媒質 3で増幅 される。 そして、 当該レーザ光は、 スラブ導波路 2 を透過した後、 反射 防止膜 1 よ り光軸 9に平行に外部に出力する。

また、 固体レーザ媒質 3の励起時に発生した熱は、 全反射膜 5から接 合剤 6 を伝導してヒー トシンク 7へ排熱される。 ヒー トシンク 7では、 例えば冷却水や空冷フアンなどで冷却することによ り、 固体レーザ媒質 3の温度が上昇することを抑制する。

ここで、 励起光反射膜 4の外側は、 大気、 若しくは、 断熱材によ り、 ほぼ断熱されていることから、 固体レーザ媒質 3で発生した熱は、 第 1 図 B中に矢印で示す一 z方向にのみ排熱される。 従って、 レーザ光の光 軸 9 を排熱方向に平行にすれば、 熱レンズ効果ゃ熱複屈折効果はほとん ど発生しない。 このため、 熱レンズによるレーザ光のモー ドの変化や、 熱複屈折による損失が少ない励起モジュールを得ることができる。

また、 図示は省略したが、 レーザ光の一部を反射し、 一部を透過させ る部分反射鏡を用意し、 これを光軸 9上に配置することで、 レーザ光が 上記部分反射鏡及び本発明の固体レーザ励起モジュールからなる経路で レーザ発振するレーザ発振器を構成することができる。 これによ り、 上 記部分反射鏡から外部へ上記レーザ発振器にて増幅されたレーザ光を出. 力するレーザ装置として使用することが可能である。

上記説明では、 励起光 8 を固体レーザ媒質 3 に閉じ込めるための励起 光反射膜 4を誘電体膜又は金属膜で作成する例を示したが、 励起光 8 を 拡散反射して高い反射率が得られるセラ ミ ック材料を用いて作成しても よい。 セラミ ック材料としては、 例えばマセライ ト （登録商標） ゃスぺ ク トラロン （登録商標） などを用いることができる。

このようなセラ ミ ック材料による反射膜に入射した励起光 8は、 拡散 反射して固体レーザ媒質 3に閉じ込められて吸収されるので、 誘電体膜 や金属膜を用いた場合に比べて、 当該固体レーザ媒質 3中を通過するレ 一ザ光を均一に励起することが可能となる。

なお、 励起光反射膜 4 としてセラ ミ ック材料を用いた場合、 レーザ媒 質 8の上面及び下面において励起光 8が全反射条件を満たさなく なり、 外部へ漏れる励起光成分が増加する。 このため、 反射防止膜 1及び全反 射膜 5 に励起光 8を反射する機能を持たせることが望ましい。

第 2図 A〜 Hは、 第 1図中のスラブ導波路 2の様々な構成例を示す図 である。 第 2図 Aは、 第 1図で示した励起光 8 を出力する励起用半導体 レーザ （以下、 励起用 L Dと称する） ' 1 0が、 スラブ導波路 2に励起光 8を入射する構成を示す x y平面図である。

この構成では、 励起光 8の拡がり角が小さ く、 固体レーザ媒質 3にお ける励起光 8のビーム幅が固体レーザ媒質 3の幅方向の大きさに比べて 小さい場合に有効である。 この場合、 励起用 L D 1 0からのほぼ全ての 励起光 8 を固体レーザ媒質 3に入射することができる。

また、 第 2図 Bは、 X y平面での形状が四角形のスラブ導波路 2 に対 してその四辺に励起用 L D 1 0 をそれそれ配置した構成であ り、 第 2図 Cは、 X y平面での形状が六角形のスラブ導波路 2 に対してその六辺に 励起用 L D 1 0をそれそれ配置した構成である。

上述した第 2図 Aで示す構成では励起用 L D 1 0を 1個配置するもの であったが、 第 2図 B及び第 2図 Cのように、 1つのスラブ導波路 2 に 対して励起用 L D 1 0 を 2個以上配置した構成にしてもよい。

このように構成することによ り、 よ り大きな励起光 8を固体レーザ媒 質 3に入射することができ、 固体レーザ媒質 3の高利得化や高出力化を 実現することができる。

また、 第 2図 Dは、 側面をテーパ状に加工したスラブ導波路 2で励起 光 8を固体レーザ媒質 3に入射する構成を示す X y平面図である。 この 第 2図 Dに示す構成では、 励起光 8の拡がり角が大きいか、 又は、 励起 用 L D 1 0の発光部の幅が大き く、 固体レーザ媒質 3における励起光の ビーム幅が固体レーザ媒質 3の幅方向の大きさに比べて大きく なる場合 に有効である。

側面をテーパ状に加工したスラブ導波路 2は、 励起用 L D 1 0からの 励起光 8を X軸方向について集光しながら固体レーザ媒質 3に入射させ る。 これによ り、 励起光 8 を固体レーザ媒質 3 に入射させる際、 高い入 射効率を実現するものである。

この構成では、 固体レーザ媒質 3に入射せずに通過した励起光 8や、 固体レーザ媒質 3に入射した後にスラブ導波路 2へ漏れだした励起光成 分を、 スラブ導波路 2のテーパ形状で反射を繰り返して、 再度レーザ媒 質 3に入射させることも可能である。

また、 スラブ導波路 2の励起光入射面に対向した側面 2 aに励起光 8 を全反射する全反射膜を配置することによ り、 さらに高い入射光率を実 現することが可能である。

なお、 第 2図 Dでは、 励起用 L D 1 0を 1個配置する例を示したが、 励起用 L D 1 0を 2個以上配置する構成にしてもよい。 例えば、 第 2図 Eでは、 テーパ形状が対向するスラブ導波路 2 を採用して 2つの励起用 L D 1 0にてレーザ光を励起する。

また、 第 2図 Fに示すように、 X y平面での形状が十字型となる 4つ のテーパ形状を有するスラブ導波路 2を採用して 4つの励起用 L D 1 0 にて励起する構成としてもよい。

このように構成することによ り、 よ り大きな励起光 8 を固体レーザ媒 質 3に入射することができ、 固体レーザ媒質 3の高利得化や高出力化を 実現することができる。

また、 第 2図 Eや第 2図 Fに示したスラブ導波路 2は、 形状が複雑で あり、 製作が困難であると共にコス トが高く なつてしまう場合がある。 そこで、 第 2図 Gに示すように、 一つの固体レーザ媒質 3に対して複数 の励起用 L D 1 0 とスラブ導波路 2 b〜 2 dを配置する構成にしてもよ い o

この構成の側面図である第 2図 Hに示すように、 スラブ導波路 2 b〜 2 dは、 固体レーザ媒質 3の上部付近のみにそれそれ接合部を介して光 学的に接合されている。 これによ り、 スラブ導波路 2 cから入射した励 起光 8は、 スラブ導波路 2 bを介して固体レーザ媒質 3に入射し、 スラ ブ導波路 2 dから入射した励起光 8はスラブ導波路 2 c , 2 bを介して 固体レーザ媒質 3に入射する。

このように構成すれば、 比較的簡単な形状のスラブ導波路 2 を用いて 、 複数の励起用 L D 1 0から出力される励起光 8を固体レーザ媒質 3 に 入射させることができる。 従って、 固体レーザ媒質 3の高利得化や高出 力化を廉価に実現することができる。 実施の形態 2 .

上記実施の形態 1 に示した固体レーザ励起モジュールでは、 固体レー ザ媒質 3の z方向の厚さよ りスラブ導波路 2が薄く なければならない。 一方、 励起光 8の吸収量が同じ場合、 固体レーザ媒質 3の温度上昇を小 さ くするには、 固体レーザ媒質 3の厚さを薄くすることが望ま しい。 しかしながら、 固体レーザ媒質 3の厚さを薄くすると、 これに閉じ込 められた励起光 8のうち、 スラブ導波路 2 を介して外部に漏れる励起光 8の量が増加し、 レーザ装置の効率が低下してしまう。 また、 固体レー ザ媒質 3の厚さが薄くなるので、 壊れやすいという問題もある。

この実施の形態 2は、 上記不具合を解消して固体レーザ媒質を薄く し た構成を開示するものである。

第 3図は、 この発明の実施の形態 2 による固体レーザ励起モジュール の構成を示す図であり、 固体レーザ励起モジュールを側面から見た図で ある。 第 3図においても、 第 1図 B と同様に励起光反射膜 4のみを X z 平面での断面で表し、 これに被覆される内部構成を視認できるようにし ている。

本実施の形態 2による固体レーザ励起モジュールでは、 全反射膜 5上 に設けた固体レーザ媒質 3 aとスラブ導波路 2 との間に固体レーザ保持 材 1 1が介在する。

スラブ導波路 2は、 固体レーザ保持材 1 1 と固体レーザ媒質 3 aの z 方向の厚さの和に比べて小さな厚さを有している。 また、 スラブ導波路 2 と固体レーザ保持材 1 1、 及び、 固体レーザ保持材 1 1 と固体レーザ 媒質 3 aは、 それそれオプティ カルコンタク ト又は拡散接合などによつ て光学的に接合される。

固体レーザ保持材 1 1は、 スラブ導波路 2 と同様に、 励起光 8を伝搬 して固体レーザ媒質 3 aに入射させる。 その材料としては、 固体レーザ 媒質 3 aのホス ト材料か、 又は、 固体レーザ媒質 3 aとほぼ同じ屈折率 を有する結晶、 若しくは、 ガラス材料が用いられる。 なお、 第 1図と同 一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略した。

次に動作について説明する。

スラブ導波路 2の側面よ り入射した励起光 8は、 スラブ導波路 2の内 部で全反射しながら伝搬する。 固体レーザ保持材 1 1 とスラブ導波路 2 、 及び、 固体レーザ保持材 1 1 と固体レーザ媒質 3 aは、 それそれ光学 的に接合されている。 これによ り、 固体レーザ保持材 1 1の上部に達し た励起光 8は、 固体レーザ保持材 1 1 から固体レーザ媒質 3 aに入射し て吸収され、 利得を発生させる。

固体レーザ媒質 3 aに吸収されずに残留した励起光 8は、 スラブ導波 路 2の厚さが固体レーザ媒質 3 aと固体レーザ保持材 1 1 との厚さの和 に比して薄いことから、 スラブ導波路 2 を介して外部に漏れる量が少な い。

このため、 残留した励起光 8のほとんどが励起光反射膜 4で反射して 固体レーザ媒質 3 a又は固体レーザ保持材 1 1 に閉じ込められ、 再度、 固体レーザ媒質 3 aに入射して吸収される。 従って、 励起光 8の高い吸 収効率を実現することが可能である。

光軸 9 に平行に入射するレーザ光は、 反射防止膜 1からスラブ導波路 2及び固体レーザ保持材 1 1 を透過して、 固体レーザ媒質 3 aに入射し て増幅される。 増幅されたレーザ光は、 全反射膜 5で反射された後、 再 度、 固体レーザ媒質 3 aで増幅される。 そして、 当該レーザ光は、 固体 レーザ保持材 1 1及びスラブ導波路 2 を透過して反射防止膜 1から光軸 9 に平行に外部に出力する。

また、 固体レーザ媒質 3 aの励起時に発生した熱は、 全反射膜 5から 接合剤 6 を伝導してヒー トシンク 7へ排熱される。 ヒー トシンク 7では 、 例えば冷却水や空冷ファンなどで冷却することによ り、 固体レーザ媒 質 3 aの温度が上昇することを抑制する。

このように構成することで、 固体レーザ媒質 3 aの厚さを薄く した上 で、 且つその温度上昇を小さ く することができるので、 固体レーザ媒質 3 aの熱破壊や温度上昇による利得の減少を抑制することができる。 ま た、 固体レーザ媒質 3 aに接合された固体レーザ保持材 1 1 が補強部材 になるので、 固体レーザ媒質 3 aが薄くても壊れにく く、 信頼性の高い 固体レーザ励起モジュールを構成することができる。 実施の形態 3 .

上記実施の形態 1では、 直接固体レーザ媒質 3に接合させるスラブ導 波路 2は一枚のみである例を示した。 この実施の形態 4は、 固体レーザ 媒質 3の上下面に二枚のスラブ導波路 2 をそれそれ接合することで、 さ らに高出力の励起光 8を固体レーザ媒質 3に入射して高い利得を実現す るものである。

第 4図は、 この発明の実施の形態 4による固体レーザ励起モジュール の構成を示す図であり、 固体レーザ励起モジュールを側面から見た図で ある。 第 4図においても第 1図 Bと同様に励起光反射膜 4のみを X z平 面での断面で表し、 これに被覆される内部構成を視認できるようにして いる。

第 1のスラブ導波路 2 a及び第 2のスラブ導波路 2 bは、 固体レーザ 媒質 3のホス ト材料か、 又は、 固体レーザ媒質 3 とほぼ同じ屈折率を有 する結晶、 又は、 ガラス材料で構成される。 第 1のスラブ導波路 2 a及 び第 2のスラブ導波路 2 bは、 固体レーザ媒質 3の z方向の厚さに比べ て小さな厚さを有している。

また、 第 1のスラブ導波路 2 aと固体レーザ媒質 3、 及び、 固体レ一 ザ媒質 3 と第 2のスラブ導波路 2 bは、 オプティ カルコンタク ト又は拡 散接合などによってそれそれ光学的に接合される。

第 2のスラブ導波路 2 bは、 全反射膜 5及び接合剤 6 を介して、 ヒー トシンク 7上に固定される。 なお、 第 1図と同一構成要素には同一符号 を付して重複する説明を省略した。 次に動作について説明する。

第 1のスラブ導波路 2 aよ り入射した励起光 8は、 第 1のスラブ導波 路 2 aの内部で全反射しながら伝搬し、 固体レーザ媒質 3に入射する。 また、 第 2のスラブ導波路 2 bよ り入射した励起光 8は、 第 2のスラブ 導波路 2 bの内部で全反射しながら伝搬し、 固体レーザ媒質 3に入射す る。 固体レーザ媒質 3 に入射した励起光 8は、 固体レーザ媒質 3に吸収 され、 利得を発生させる。

固体レーザ媒質 3に吸収されずに残留した励起光 8は、 第 1のスラブ 導波路 2 a及び第 2のスラブ導波路 2 bの厚さが、 固体レーザ媒質 3の 厚さに比して薄いことから、 スラブ導波路 2 a， 2 bを介して外部に漏 れる量が少ない。 このため、 残留した励起光 8のほとんどが、 励起光反 射膜 4で反射して固体レーザ媒質 3 に閉じ込められ、 再度、 固体レーザ 媒質 3に吸収される。

従って、 さらに大きな励起光 8を固体レーザ媒質 3に入射して高い吸 収効率を実現することができるので、 高い利得を得ることができる。 上述した第 4図に示す構成では、 特に部材を介さずに固体レーザ媒質 3 に対して第 1のスラブ導波路 2 aと第 2のスラブ導波路 2 bとをそれ それ接合した。

これに対して、 第 5図に示すように、 厚さの薄い固体レーザ媒質 3 a を固体レーザ保持材 1 1 を介して第 1のスラブ導波路 2 aに接合しても よい。 このように構成すれば、 上記実施の形態 3 と同様の原理で固体レ 一ザ媒質 3 aの温度上昇を小さ くすることができる。

これによ り、 大きな励起光 8を固体レーザ媒質 3 aに入射して高い吸 収効率を実現することができる上、 固体レーザ媒質 3 aの熱破壊や温度 上昇による利得の減少を抑制することができる。

さらに、 第 6図に示すように、 厚さの薄い固体レーザ媒質 3 aを、 第 1の固体レーザ保持材 1 l aを介して第 1のスラブ導波路 2 aと接合し 、 第 2の固体レーザ保持材 1 1 bを介して第 2のスラブ導波路 2 bと接 合してもよい。

ここで、 固体レーザ保持材 1 1 a， 1 1 bは、 固体レーザ保持材 1 1 と同様に機能し、 固体レーザ媒質 3 aのホス ト材料か、 又は、 固体レー ザ媒質 3 aとほぼ同じ屈折率を有する結晶、 若しく は、 ガラス材料で構 成される。 また、 固体レーザ保持材 1 1 a , 1 1 bは、 上記実施の形態 2 と同様の処理にて光学的な接合がなされる。

このように構成すれば、 固体レーザ媒質 3 aが上下方向から励起され るため、 均一な励起分布を有する固体レーザ励起モジュールを構成する ことができる。

なお、 第 5図及び第 6図においても、 第 1 図 Bと同様に励起光反射膜 4のみを X z平面での断面で表し、 これに被覆される内部構成を視認で きるようにしている。 また、 第 1図及び第 3図と同一構成要素には同一 符号を付している。 実施の形態 4 .

上記実施の形態 1では、 スラブ導波路 2 を介して外部に漏れる励起光 の量を抑制する構成を示した。 この構成において、 スラブ導波路 2が固 体レーザ媒質 3の z方向の厚さに比べて充分小さな厚さでないと、 外部 に漏れる励起光の量が増加し、 励起光の吸収効率が低下する。

この実施の形態 4は、 複数の固体レーザ媒質を用いることで残留励起 光を吸収して上記不具合を解消する構成を開示するものである。

第 7図 Aは、 この発明の実施の形態 4による固体レーザ励起モジユー ルの構成を示す図であり、 スラブ導波路 2に固体レーザ媒質 3 A〜 3 D を接合したときの x y平面図を示している。 各固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dは、 第 1図に示した固体レーザ媒質 3 と同様の構成を有しており、 第 1 図で示した固体レーザ媒質 3 と同様の機能を有する。

なお、 スラブ導波路 2 と固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dとの関係がわかる ように、 各固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dについて、 反射防止膜 1や固体レ 一ザ媒質 3 A〜 3 Dの下面に形成する構成の記載を省略している。

次に動作について説明する。

スラブ導波路 2 に入射した励起光 8は、 スラブ導波路 2の内部で全反 射しながら伝搬する。 固体レーザ媒質 3 Aとスラプ導波路 2は光学的に 接合されているので、 固体レーザ媒質 3 Aの上部に達した励起光 8は、 固体レーザ媒質 3 Aに入射して吸収され、 利得を発生させる。

固体レーザ媒質 3 Aに入射した励起光 8のうち、 スラブ導波路 2を介 して外部に漏れた残留励起光、 及び、 固体レーザ媒質 3 Aの上部を通過 せず、 固体レーザ媒質 3 Aに入射されなかった励起光 8は、 再度、 スラ ブ導波路 2の内部で全反射しながら伝搬し、 固体レーザ媒質 3 Bに入射 して吸収され、 利得を発生させる。

さらに、 固体レーザ 3 Bにおいても吸収されなかった残留励起光は、 スラブ導波路 2を伝搬して、 同様にして固体レーザ媒質 3 C及び固体レ —ザ媒質 3 Dに入射して吸収され、 利得を発生させる。

このように、 複数の固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dを配置することによ り 、 残留励起光を減少させ、 効率よ く励起光を吸収させることができる。 これによ り、 効率の高い固体レーザ励起モジュールを構成することがで ぎる。

なお、 第 7図 Aでは、 励起光 8を 1 力所から入射する構成例を示した が、 スラブ導波路 2の複数面から励起光を入射するようにしてもよい。 このように構成すれば、 蓄積パワーが大きな固体レーザ励起モジュール を構成することができる。 固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dの配置方法として、 第 7図 Bに示すような 構成を採用してもよい。 第 7図 Bに示す固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dは、 隣接する固体レーザ媒質が励起光 8の伝搬方向に対してそれそれ重なら ないようにジグザグに配置される。

このように固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dをそれぞれ配置すると、 励起光 8の導入時にいずれの固体レーザ媒質 3 A ~ 3 Dにおいても励起光 8が 直接入射する成分を有するようになる。

これによ り、 第 7図 Aに示したように、 固体レーザ媒質 3 Aに吸収さ れなかった残留励起光を他の固体レーザ媒質 3 B〜Dに吸収させる構成 と比較して、 複数の固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dの個々の蓄積パワーを均 一にすることができる。

なお、 第 7図 A及び第 7図 Bにおいて固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dを 4 個で構成する例を示したが、 2個以上であれば同様の効果が得られるこ とは明らかである。

また、 第 7図 A及び第 7図 Bにおいて、 スラブ導波路 2の側面を励起 光 8の伝搬方向に垂直な方向の幅が中心付近で狭く なるようにテーパ状 に加工してもよい。

このように構成すれば、 励起光 8の強度が弱くなる中心付近で励起光 8が集光されるので、 中心付近の固体レーザ媒質 3 B， 3 Cの吸収効率 が高くなり、 複数の固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dの蓄積パワーを均一にす ることが可能である。

第 8図は、 第 7図 A又は第 7図 B中の固体レーザ励起モジュールを用 いたレーザ発振器の構成の一例を示す図であり、 固体レーザ励起モジュ ールを側面から見た図である。 各固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dに対してレ 一ザ光 1 2 a〜 1 2 dをそれぞれ入射し、 これら レーザ光 1 2 a〜 1 2 dが部分反射鏡 1 3 と固体レーザ励起モジュールとの間を往復すること でレーザ発振がなされる。

なお、 スラブ導波路 2と固体レーザ媒質 3 A~3 Dとの関係がわかる ように、 各固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dについて、 反射防止膜 1や固体レ —ザ媒質 3 A〜 3 Dの下面に形成する構成の記載を省略している。

次に動作について説明する。

上述のようにスラブ導波路 2を介して入力した励起光によ り固体レー ザ媒質 3 A〜 3 Dが励起されて利得が発生すると、 レーザ光 1 2 a~ l 2 dを各固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dに入射する。

これらレーザ光 1 2 a〜 1 2 dは、 入射後に固体レーザ媒質 3 A〜 3 D内部をそれそれ通過する際にパワーが増加され、 不図示の全反射膜 5 で部分反射鏡 1 3方向に反射される。 このとき、 各固体レーザ媒質 3 A - 3 Dにおける全反射膜 5による反射光も固体レーザ媒質 3 A〜 3 D内 部をそれそれ通過することでパワーが増加される。

部分反射鏡 1 3に至ったレーザ光 1 2 a〜 1 2 dは、 固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dに向けて反射される。 これによ り、 上記と同様にして固体レ 一ザ媒質 3 A〜 3 D内部でレーザ光 1 2 a〜 l 2 dのパワーがそれそれ 増加される。

これによ り、 部分反射鏡 1 3と固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dの下面の各 全反射膜 5との間でレーザ発振が起こる。 これらレーザ光 1 2 a〜 1 2 dは、 部分反射鏡 1 3から外部へ出射することができる。 すなわち、 複 数のレーザ光 1 2 a〜 l 2 dをそれそれ出力するレーザ発振器として動 作することになる。

このように構成すれば、 複数の固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dに蓄積され たパワーを複数のレーザ光 1 2 a〜 1 2 dとして外部に出力することが できるため、 高出力なレーザ出力を得ることができる。

また、 本実施の形態では、 励起光 8を発生する半導体レーザなどの光 源を固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dの数だけ用意する必要が無く、 少ない個 数の光源で励起することができる。

このため、 第 1図に示したような 1つの固体レーザ媒質 3を扱う固体 レーザ励起モジュールを複数個配置する構成と比較して、 小型な固体レ 一ザ励起モジユールを提供することができる。

また、 第 8図では、 部分反射鏡 1 3を 1枚で構成する例を示したが、 レーザ光 1 2 a〜 l 2 dに対して部分反射鏡 1 3をそれそれ配置するよ うに構成してもよい。

また、 レーザ発振器で発生するレーザ光のビームモー ドを調整するた め、 レーザ光 1 2 a〜 1 2 dに対して凹面の部分反射鏡 1 3をそれそれ 用いてもよい。 このように構成すれば、 所望のビームモー ドを有するレ —ザ発振器を得ることができる。

さらに、 部分反射鏡 1 3の代わりに、 レーザ光 1 2 a〜 1 2 dの光路 上にそれそれレンズを配置し、 平面鏡を用いて各レンズを介してレーザ 光 1 2 a〜 1 2 dを固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dに導く ように構成しても よい。

このように構成することで、 各レンズでレーザ光 1 2 a〜 1 2 dのモ ー ドを調整し、 レーザ発振器の安定条件を満たすビーム径とすることが できる。 これによ り、 安定したレーザ発振器を得ることができる。 また 、 部分反射鏡 1 3を 1枚の平面鏡で構成することができるので、 廉価に レーザ発振器を製造することもできる。

ここで、 レーザ光 1 2 a〜 l 2 dの光路上に配置するレンズは、 1つ の基材にレンズをアレー状に加工したレンズアレーを用いてもよい。 こ のように構成すると、 それそれのレンズを個別に固定する必要がなく、 レーザ装置の構成を簡略化することができる。 また、 安定したレーザ発 振器を得ることもできる。 さらに、 レーザ発振器内の複数のレーザ光 1 2 a〜 1 2 dの位相を同 期させてもよい。 例えば、 単一周波数発振のレーザ光をシー ド光として 用意し、 シ一 ド光を分割して上記レーザ光 1 2 a〜 1 2 dの光路にそれ それ入射させる。 これによ り、 レーザ光 1 2 a〜 1 2 dの位相をシー ド 光の位相に同期させてレーザ発振させることができる。 この位相同期方 法は、 イ ンジヱクシヨ ンシーデイ ング法と呼ばれる。

また、 タルボッ ト発振器など、 上記レーザ発振器に対して、 生成した 各レーザ発振光の一部を他の発振器に混じ り込むように配置して同じ位 相で発振させる方法などでも実現可能である。

このように位相同期をとることで、 出力される複数のレーザ光の位相 を揃えることができる。 これによ り、 複数のレーザ光全体を 1つのレー ザ光の出力として取り扱う ことができ、 髙出力でビーム品質の高いレー ザ出力を得ることができる。

第 9図は、 第 7図 A又は第 7図 B中の固体レーザ励起モジュールを用 いたレーザ発振器の構成例を示す図であり、 固体レーザ励起モジュール を側面から見た図である。 本構成のレーザ発振器は、 一本のレーザ光 1 2 を折り返し鏡 1 4で逐次全反射させながら各固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dに入射することでレーザ発振する。

全反射鏡 1 5は、 光源からのレーザ光 1 2 を全反射して固体レーザ媒 質 3 Aに導入する。 また、 部分反射鏡 1 6は、 レーザ光 1 2の一部を反 射し、 一部を透過して出力光とする。

なお、 固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dとレーザ光 1 2の関係が分かるよう に、 各固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dについて、 反射防止膜 1や固体レーザ 媒質 3 A〜 3 Dの下面に形成する構成の記載を省略している。

次に動作について説明する。

上述のようにスラブ導波路 2 を介して入力した励起光によ り固体レー ザ媒質 3 A〜 3 Dが励起されて利得が発生すると、 全反射鏡 1 5で反射 されたレーザ光 1 2 を、 固体レーザ媒質 3 Aに入射する。

当該レーザ光 1 2は、 入射後に固体レーザ媒質 3 A内部を通過する際 にパワーが増加され、 不図示の全反射膜 5で折り返し鏡 1 4方向に反射 される。 このとき、 全反射膜 5 による反射光も固体レーザ媒質 3 A内部 を通過することでパワーが増加される。

折り返し鏡 1 4に至ったレーザ光 1 2は、 固体レーザ媒質 3 Bに向け て反射される。 固体レーザ媒質 3 Bでは、 固体レーザ媒質 3 Aと同様に してレーザ光 1 2のパワーを増加させる。 パワー増加後のレーザ光 1 2 は、 固体レーザ媒質 3 Bについて設けられた不図示の全反射膜 5で折り 返し鏡 1 4方向に反射される。

このようにして、 レーザ光 1 2は、 固体レーザ媒質 3 C， 3 Dに逐次 入射してパワー増加がなされた後、 固体レーザ媒質 3 Dについて設けら れた不図示の全反射膜 5で部分反射鏡 1 6方向に反射される。

部分反射鏡 1 6は、 レーザ光 1 2の一部を反射して上記動作の逆方向 、 すなわち固体レーザ媒質 3 Dから固体レーザ媒質 3 Aの順で入射した 後に全反射鏡 1 5 に至る経路に導く。

これによ り、 全反射鏡 1 5、 固体レーザ媒質 3 A、 折り返し鏡 1 4、 固体レーザ媒質 3 B、 折り返し鏡 1 4、 固体レーザ媒質 3 C、 折り返し 鏡 1 4、 固体レーザ媒質 3 D、 及び、 部分反射鏡 1 6からなる経路でレ 一ザ発振する。

また、 第 7図 Bに示したような、 X y平面でジグザグに固体レーザ媒 質 3 A〜 3 Dが配置された固体レーザ励起モジュールを使用する場合、 固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dごとに折り返し鏡 1 4を設けて全反射鏡 1 5 で反射したレーザ光 1 2 を逐次入射させるように構成する。

上述のようにレーザ共振したレーザ光 1 2は、 部分反射鏡 1 6から外 部へ出射することができる。 すなわち、 複数の固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dに蓄積されたパワーを一つのレーザ光 1 2で出力するレーザ発振器と して動作することになる。

このように構成すれば、 複数の固体レーザ媒質 3 A〜 3 Dに蓄積され たパワーを、 一つのレーザ光 1 2 として外部に出力することができるた め、 高出力なレーザ出力を得ることができる。

なお、 上記実施の形態 4では、 各固体レーザ媒質 3 A ~ 3 Dについて のモジュール構成として上記実施の形態 1の第 1図で示したものを適用 する例を示したが、 上記実施の形態 2の第 3図で示した構成、 上記実施 の形態 3の第 4図から第 6図で示した構成のいずれかを適用してもかま わない。 産業上の利用可能性

以上のように、 この発明に係る固体レーザ励起モジュール及びレーザ 発振器は、 薄ディスク型レーザ媒質の励起時における温度上昇を抑制し 、 高い利得を得ることができることから、 大きなレーザ光出力が要求さ れるレーダ用レーザ装置や加工用レーザ装置に適用可能である。

Claims

請 求 の 範 囲 1 . 励起光の吸収によ り発生した利得を与えてレーザ光を増幅する平板 状の励起光蓄積部と、

上記励起光蓄積部のレーザ光入射面側に光学的に接合し、 当該接合部 分を介して励起光を上記励起光蓄積部に入射させる励起光伝搬部と、 上記励起光蓄積部のレーザ光入射面に対向する面側に設けられ、 上記 入射面から入射して上記励起光蓄積部内を伝搬したレーザ光を反射する 反射面部と、

上記反射面部を介して上記励起光蓄積部で発生して伝搬して く る熱を 排熱する冷却部と

を備えた固体レーザ励起モジュール。

2 . 励起光蓄積部のレーザ光入射面に垂直な側面に設けられ、 励起光伝 搬部から上記励起光蓄積部に入射した励起光のうち、 上記励起光蓄積部 外に向かう励起光を内部へ反射する励起光反射面部を備えたことを特徴 とする請求の範囲第 1項記載の固体レーザ励起モジュール。

3 . 励起光伝搬部は、 励起光源からの励起光を入射する入射端面から励 起光蓄積部との接合部分に向かうにつれて励起光の伝搬方向に垂直な断 面の面積が小さ く なる形状に構成したことを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の固体レーザ励起モジュール。

4 . 励起光伝搬部と励起光蓄積部との間に設けられ、 これらと光学的に 接合して上記励起光伝搬部からの励起光を上記励起光蓄積部に入射させ る保持部を備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の固体レーザ 励起モジュール

5 . 励起光蓄積部と反射面部との間に設けられ、 上記励起光蓄積部と光 学的に接合し、 当該接合部分を介して励起光を上記励起光蓄積部に入射 させる励起光伝搬部を備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の 固体レーザ励起モジュール。

6 . 励起光伝搬部は、 複数の励起光蓄積部とそれそれ光学的に接合し、 これらの接合部分を介して励起光を上記各励起光蓄積部に入射させるこ とを特徴とする請求の範囲第 1項記載の固体レーザ励起モジュール。

7 . 励起光の吸収によ り発生した利得を与えてレーザ光を増幅する、 複 数の平板状の励起光蓄積部と、 上記各励起光蓄積部のレーザ光入射面側 に光学的に接合し、 これらの接合部分を介して励起光を上記各励起光蓄 積部に入射させる励起光伝搬部と、 上記各励起光蓄積部のレーザ光入射 面に対向する面側に設けられ、 上記入射面から入射して上記励起光蓄積 部内を伝搬したレーザ光を反射する反射面部と、 上記反射面部を介して 上記励起光蓄積部で発生して伝搬して く る熱を排熱する冷却部とを有す る固体レーザ励起モジユールと、

上記固体レーザ励起モジュールの励起光蓄積部ごとに上記レーザ光の 入射及び上記各反射面部からの反射光の再入射を繰り返してレーザ発振 させたレーザ光を出力する光学系部と

を備えたレーザ発振器。

8 . 光学形部は、 1本のレーザ光を励起光蓄積部ごとに入射及び各反射 面部からの反射光の再入射を繰り返してレーザ発振させることを特徴と する請求の範囲第 7項記載のレーザ発振器。

9 . 固体レーザ励起モジュールの複数の励起光蓄積部にレーザ光をそれ それ導入し、

光学形部は、 上記励起光蓄積部ごとにレーザ発振させたレーザ光を出 力することを特徴とする請求の範囲第 7項記載のレーザ発振器。

1 0 . 励起光蓄積部ごとに導入するレーザ光についてそれそれ位相同期 をとることを特徴とする請求の範囲第 9項記載のレーザ発振器。