WO2021014565A1 - レーザ装置 - Google Patents

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WO2021014565A1
WO2021014565A1 PCT/JP2019/028839 JP2019028839W WO2021014565A1 WO 2021014565 A1 WO2021014565 A1 WO 2021014565A1 JP 2019028839 W JP2019028839 W JP 2019028839W WO 2021014565 A1 WO2021014565 A1 WO 2021014565A1
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WO
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wavelength
light
laser
light source
polarized light
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Application number
PCT/JP2019/028839
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English (en)
French (fr)
Inventor
浩平 酒井
賢一 廣澤
健一 宇藤
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings

Definitions

  • the present invention relates to a laser device.
  • a laser device that includes a resonator as a light source for oscillating the laser light and emits the laser light oscillated by the resonator may inject the laser light emitted by itself into the resonator as return light. Further, in the laser device, the laser light emitted from another laser device may be incident on the resonator. In the resonator of the laser device, when the return light is incident or when the laser light emitted from another laser device is incident, the output of the oscillating laser light and the wavelength of the laser light become unstable. May become.
  • Non-Patent Document 1 discloses a magnetic optical element having a Faraday effect, which is used as an isolator for preventing the return light from being incident on the resonator.
  • Non-Patent Document 1 the higher the output of the laser light emitted from the laser apparatus, the worse the characteristics of the laser light, and the incident beam on the magnetic optical element. It is necessary to increase the diameter of the laser and reduce the power density. When the incident beam to the magnetic optical element is increased, the magnetic optical element inevitably becomes large, and the magnets arranged around the magnetic optical element also become large.
  • the laser device is provided with a quarter wavelength (hereinafter referred to as “ ⁇ / 4”) plate instead of the magnetic optical element, the return light is prevented from being incident on the resonator. Can be done.
  • the ⁇ / 4 plate changes the laser light oscillated by the resonator from linearly polarized light to circularly polarized light and emits circularly polarized light, while when the emitted circularly polarized light is incident as return light, the return light is resonated. It changes the linearly polarized light, which is the laser beam oscillated by the instrument, to the linearly polarized light whose tilt angle differs by 90 degrees.
  • a polarizing coupling element or the like that transmits linearly polarized light, which is laser light oscillated by the resonator, and refracts linearly polarized light whose inclination angle is 90 degrees different from that of the transmitted linearly polarized light, is provided with the resonator and a ⁇ / 4 plate. If it is inserted between and, the return light can be prevented from being incident on the resonator.
  • the laser apparatus includes a ⁇ / 4 plate, it is possible to realize a configuration capable of increasing the output of the laser apparatus by polarization-coupling two linearly polarized laser beams that are orthogonal to each other. Have difficulty.
  • the wavelength of the laser light oscillated from the two resonators is different as shown below. It is difficult to realize because it becomes unstable.
  • one of the two resonators is the first resonator and the other resonator is the second resonator.
  • the return light of the laser beam oscillated from the first resonator can be prevented from being incident on the first resonator by a ⁇ / 4 plate, a polarization coupling element, or the like.
  • the linear polarization which is the return light of the laser beam oscillated from the second resonator
  • the linear polarization which is the return light of the laser light oscillated from the first resonator. Therefore, even if a polarization coupling element or the like is inserted between the first resonator and the ⁇ / 4 plate, the return light of the laser beam oscillated from the second resonator remains in the first resonator. It will be incident. Further, the return light of the laser beam oscillated from the second resonator can be prevented from being incident on the second resonator by a ⁇ / 4 plate, a polarization coupling element, or the like.
  • the linear polarization which is the return light of the laser light oscillated from the first resonator
  • the linear polarization which is the return light of the laser light oscillated from the second resonator. Therefore, even if a polarization coupling element or the like is inserted between the second resonator and the ⁇ / 4 plate, the return light of the laser beam oscillated from the first resonator remains in the second resonator. It will be incident. Therefore, the wavelength of the laser beam oscillated from each of the first resonator and the second resonator becomes unstable.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is a laser device capable of combining two beams without using a magnetic optical element and avoiding the incident of return light to a light source.
  • the purpose is to get.
  • the laser apparatus has a first light source having a wavelength of the first wavelength and outputting a first linearly polarized light polarized in the first direction, and a second light source having a wavelength different from the first wavelength.
  • a second light source that outputs a second linearly polarized light that has a wavelength of 2 and is polarized in a second direction that is orthogonal to the first direction, and a second light source that transmits the first linearly polarized light to transmit a second
  • the polarization coupling element that reflects the linear polarization, the first linear polarization that has passed through the polarization coupling element is changed to the first circular polarization, and the second linear polarization that has been reflected by the polarization coupling element is changed to the second circle.
  • the polarization control element that changes the wavelength and the first light source and the polarization coupling element, and transmits the first linear polarization output from the first light source while transmitting the polarization coupling element. It is arranged between the first wavelength filter that diffracts the light of the second wavelength in a direction different from the direction in which the first light source exists, the second light source, and the polarization coupling element, and the second A second that transmits the second linearly polarized light output from the light source of the above, while diffracting the light of the first wavelength reflected by the polarization coupling element in a direction different from the direction in which the second light source exists. It is provided with a wavelength filter.
  • a polarization coupling element that transmits the first linearly polarized light and reflects the second linearly polarized light, and the first linearly polarized light that has transmitted through the polarization coupling element are changed to the first circularly polarized light.
  • It is arranged between the polarization control element that changes the second linearly polarized light reflected by the polarization coupling element into the second circularly polarized light, and the first light source and the polarization coupling element, and is arranged from the first light source.
  • a first wavelength filter that transmits the output first linearly polarized light while diffusing the light of the second wavelength that has passed through the polarization coupling element in a direction different from the direction in which the first light source exists.
  • the laser apparatus is arranged between the second light source and the polarization coupling element, and transmits the second linearly polarized light output from the second light source, while transmitting the light of the first wavelength reflected by the polarization coupling element.
  • the laser apparatus was configured to include a second wavelength filter that diffracts in a direction different from the direction in which the second light source is present. Therefore, the laser apparatus according to the present invention can combine the two beams without using a magnetic optical element while avoiding the incident of the return light to the light source.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the laser apparatus 1 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is an optical path diagram which shows the operation of the laser apparatus 1 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the specific example of the volume Bragg grating which realizes the 1st wavelength filter 16. It is explanatory drawing which shows the relationship between the wavelength difference ⁇ of the 1st wavelength ⁇ 1 and the 2nd wavelength ⁇ 2 and diffraction efficiency.
  • FIG. It is a block diagram which shows the other laser apparatus 1 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the laser apparatus 1 which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is an optical path diagram which shows the operation of the laser apparatus 1 which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a block diagram which shows the laser apparatus 1 which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. 3 It is an optical path diagram which shows the operation of the laser apparatus 1 which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a laser device 1 according to a first embodiment.
  • the laser device 1 is used, for example, as an excitation laser that generates a gain in the laser beam.
  • the first light source 11 includes a first excitation laser 11a.
  • the first light source 11 couples p-polarized light, which is the first linearly polarized light having a wavelength of the first wavelength ⁇ 1 and being polarized in the first direction, through the first wavelength filter 16.
  • the output is directed toward the first surface 13a of the element 13.
  • the first excitation laser 11a is realized, for example, by a solid-state laser including a semiconductor laser or a fiber laser.
  • the first excitation laser 11a includes a resonator that oscillates p-polarized light of the first wavelength ⁇ 1 , and outputs the p-polarized light oscillated by the resonator toward the first surface 13a of the polarization coupling element 13. To do.
  • the first excitation laser 11a may include an optical system that collimates p-polarized light. Further, the first excitation laser 11a may oscillate the p-polarized light having the first wavelength ⁇ 1 as a continuous wave, or may oscillate as an intermittent wave.
  • the second light source 12 includes a second excitation laser 12a.
  • the second light source 12 is a second linearly polarized light having a second wavelength ⁇ 2 having a wavelength different from that of the first wavelength ⁇ 1 and being polarized in a second direction orthogonal to the first direction.
  • a certain s-polarized light is output toward the second surface 13b of the polarization coupling element 13 via the second wavelength filter 17.
  • the second excitation laser 12a is realized, for example, by a solid-state laser including a semiconductor laser or a fiber laser.
  • the second excitation laser 12a includes a resonator that oscillates s-polarized light of the second wavelength ⁇ 2 , and outputs the s-polarized light oscillated by the resonator toward the second surface 13b of the polarization coupling element 13. To do.
  • the second excitation laser 12a may include an optical system that collimates s-polarized light. Further, the second excitation laser 12a may oscillate the s-polarized light of the second wavelength ⁇ 2 as a continuous wave or may oscillate as an intermittent wave.
  • the polarization coupling element 13 is realized by a polarization beam splitter using a birefringent element or a polarization beam splitter using a dielectric multilayer film.
  • the polarization coupling element 13 is realized by a cube-type polarization beam splitter.
  • the polarization coupling element 13 has a first surface 13a, a second surface 13b, and a third surface 13c.
  • the first surface 13a is the p-polarized light incident surface output from the first light source 11
  • the second surface 13b is the s polarized light incident surface output from the second light source 12.
  • the third surface 13c is a surface facing the first surface 13a.
  • the polarization coupling element 13 transmits the p-polarized light input from the first surface 13a and reflects the s-polarized light input from the second surface 13b.
  • the polarization coupling element 13 combines the p-polarized light after transmission and the s-polarized light after reflection as a single beam, and directs the combined beam toward the polarization control element 14 from the third surface 13c. And output.
  • the polarization control element 14 is realized by, for example, a quarter wavelength (hereinafter, referred to as “ ⁇ / 4”) plate. ⁇ is the wavelength.
  • the polarization control element 14 changes the p-polarized light contained in the beam output from the polarization coupling element 13 to the first circular polarization, and the s-polarized light contained in the beam output from the polarization coupling element 13 is the first. Change to 2 circularly polarized light.
  • ⁇ / 4 a quarter wavelength
  • the polarization control element 14 gives a phase difference of ( ⁇ / 4) + ( ⁇ ⁇ integer) to two linearly polarized light orthogonal to each other, so that the polarization coupling element 13
  • the output beam may be changed from linearly polarized light to circularly polarized light.
  • the polarization control element 14 outputs a single beam including the first circular polarization and the second circular polarization to the laser medium 15.
  • the laser medium 15 absorbs the first circular polarization contained in the beam output from the polarization control element 14, and has a third wavelength different from each of the first wavelength ⁇ 1 and the second wavelength ⁇ 2. Generates a gain in the light of ⁇ 3 .
  • the laser medium 15 absorbs a second circularly polarized light included in the output from the polarization control element 14 beam, to generate a gain to the third wavelength lambda 3 of the light.
  • the laser medium 15 oscillates a laser beam having a third wavelength ⁇ 3 for which a gain is generated by a resonator (not shown), and outputs the oscillated laser beam to the outside.
  • the second circular polarization be absorbed, for generating a gain to the third wavelength lambda 3 of the light, to absorb only the first circularly polarized light, than when generating the gain to the third wavelength lambda 3 of the light, it is possible to generate a large gain.
  • the shape of the laser medium 15 is not particularly limited, and the shape of the laser medium 15 may be, for example, a bulk shape, a slab shape, a fiber shape, a disk shape, a planar waveguide shape, or a ridge waveguide shape. it can.
  • the second wavelength filter 17 is realized by an element having a wavelength dispersion function such as a grating, a fiber Bragg grating, or a volume Bragg grating.
  • the second wavelength filter 17 is arranged between the second light source 12 and the second surface 13b of the polarization coupling element 13.
  • the second wavelength filter 17 transmits the s-polarized light of the second wavelength ⁇ 2 output from the second light source 12, while the s-polarized light of the first wavelength ⁇ 1 output from the polarization coupling element 13 is transmitted.
  • the light source 12 of 2 is diffracted in a direction different from the existing direction.
  • FIG. 2 is an optical path diagram showing the operation of the laser device 1 according to the first embodiment.
  • the first excitation laser 11a oscillates p-polarized light of the first wavelength ⁇ 1 .
  • the first excitation laser 11a outputs the oscillated p-polarized light as the laser beam 100 toward the first wavelength filter 16.
  • the direction in which the laser beam 100 is output from the first excitation laser 11a is a direction parallel to the x-axis
  • the first direction, which is the polarization direction of p-polarized light is a direction parallel to the y-axis. is there.
  • the laser beam 100 output from the first excitation laser 11a has a wavelength of the first wavelength ⁇ 1, it passes through the first wavelength filter 16.
  • the laser beam 101 that has passed through the first wavelength filter 16 reaches the first surface 13a of the polarization coupling element 13.
  • the second excitation laser 12a oscillates s-polarized light of the second wavelength ⁇ 2 .
  • the second excitation laser 12a outputs the oscillated s-polarized light as the laser beam 200 toward the second wavelength filter 17.
  • the direction in which the laser beam 200 is output from the second excitation laser 12a is a direction parallel to the y-axis
  • the second direction, which is the polarization direction of s-polarized light is a direction parallel to the z-axis. is there.
  • the laser beam 200 output from the second excitation laser 12a has a wavelength of the second wavelength ⁇ 2, it passes through the second wavelength filter 17.
  • the laser beam 201 that has passed through the second wavelength filter 17 reaches the second surface 13b of the polarization coupling element 13.
  • the polarization coupling element 13 transmits the p-polarized light input from the first surface 13a and reflects the s-polarized light input from the second surface 13b.
  • the polarization coupling element 13 combines the laser light 102, which is p-polarized light after being transmitted, and the laser light 202, which is s-polarized light after being reflected, as a single beam, and from the third surface 13c, The combined beam is output toward the polarization control element 14.
  • the polarization control element 14 When the polarization control element 14 receives a single beam from the polarization coupling element 13, the laser light 102 and the laser light 202 contained in the single beam are changed from linearly polarized light to circularly polarized light, respectively. Circularly polarized light is output to the laser medium 15.
  • the p-polarized laser light 102 contained in the single beam is changed to the first circularly polarized light 103 by the polarization control element 14, and the s-polarized laser light 202 contained in the single beam. Is changed to the second circularly polarized light 203 by the polarization control element 14.
  • Circularly polarized light is right-handed polarized light if the polarization direction is clockwise when the source of the beam is viewed in the optical path of the beam, and left-handed polarized light if the polarization direction is counterclockwise.
  • the direction of the first circularly polarized light 103 is clockwise and the first circularly polarized light 103 is right-handed polarized light.
  • the direction of the second circularly polarized light 203 is counterclockwise, and the second circularly polarized light 203 is left-handed polarized light.
  • the polarization control element 14 outputs a single beam including the first circular polarization 103 and the second circular polarization 203 to the laser medium 15.
  • the laser medium 15 absorbs the first circularly polarized light 103 of the first wavelength ⁇ 1 contained in the beam output from the polarization control element 14, and generates a gain in the light of the third wavelength ⁇ 3 . .. Further, the laser medium 15 absorbs the second circularly polarized light 203 of the second wavelength ⁇ 2 contained in the beam output from the polarization control element 14, and provides a gain to the light of the third wavelength ⁇ 3. generate.
  • the laser medium 15 oscillates a laser beam having a third wavelength ⁇ 3 for which a gain is generated by a resonator (not shown), and outputs the oscillated laser beam to the outside.
  • the return light 104 may be generated from the first circularly polarized light 103.
  • the return light 104 is circularly polarized light having the same first wavelength ⁇ 1 as the first circularly polarized light 103, and the optical path of the return light 104 is opposite to the optical path of the first circularly polarized light 103.
  • the polarization direction of the return light 104 is opposite to the polarization direction of the first circularly polarized light 103, and the return light 104 is left-polarized.
  • induced Brillouin scattering and the like can be considered.
  • the return light 104 generated from the first circularly polarized light 103 is incident on the polarization control element 14.
  • the polarization control element 14 changes the return light 104, which is left-polarized light, into the return light 105, which is linearly polarized light.
  • the return light 105 is s-polarized light in which the polarization angle is rotated by 90 degrees with the laser light 102 which is p-polarized light.
  • the wavelength of the return light 105 is the first wavelength ⁇ 1 .
  • the return light 204 generated from the second circularly polarized light 203 is incident on the polarization control element 14.
  • the polarization control element 14 changes the return light 204, which is right-polarized light, into the return light 205, which is linearly polarized light.
  • the return light 205 is p-polarized light whose polarization angle is rotated by 90 degrees with the laser light 202 which is s-polarized light.
  • the wavelength of the return light 205 is the second wavelength ⁇ 2 .
  • the polarization control element 14 outputs each of the return light 105 and the return light 205 toward the third surface 13c of the polarization coupling element 13.
  • the polarization coupling element 13 Since the return light 105 input from the third surface 13c of the polarization coupling element 13 is s-polarized light, the polarization coupling element 13 reflects the return light 105. The polarization coupling element 13 outputs the reflected return light 106 toward the second wavelength filter 17. Since the return light 205 input from the third surface 13c of the polarization coupling element 13 is p-polarized light, the polarization coupling element 13 transmits the return light 205. The polarization coupling element 13 outputs the return light 206 after being transmitted toward the first wavelength filter 16.
  • the wavelength of the return light 206 output from the polarization coupling element 13 is the second wavelength ⁇ 2 , so that the return light 206 is different from the direction in which the first excitation laser 11a exists. Diffract in the direction.
  • the return light 207 after being diffracted by the first wavelength filter 16 is not incident on the first excitation laser 11a because the traveling direction is different from the direction in which the first excitation laser 11a exists.
  • the return light 106 after being reflected by the polarization coupling element 13 is not incident on the first excitation laser 11a because the traveling direction is different from the direction in which the first excitation laser 11a exists. Therefore, as the return light 207 or the return light 106 is incident on the first excitation laser 11a, the first wavelength ⁇ 1 of the laser light 100 oscillated by the first excitation laser 11a becomes unstable. It never becomes.
  • the wavelength of the return light 106 output from the polarization coupling element 13 is the first wavelength ⁇ 1 , so that the return light 106 is different from the direction in which the second excitation laser 12a exists. Diffract in the direction.
  • the return light 107 after being diffracted by the second wavelength filter 17 is not incident on the second excitation laser 12a because the traveling direction is different from the direction in which the second excitation laser 12a is present.
  • the return light 206 transmitted through the polarization coupling element 13 has a traveling direction different from the direction in which the second excitation laser 12a exists, it is not incident on the second excitation laser 12a. Therefore, as the return light 107 or the return light 206 is incident on the second excitation laser 12a, the second wavelength ⁇ 2 of the laser light 200 oscillated by the second excitation laser 12a becomes unstable. It never becomes.
  • Each of the first wavelength filter 16 and the second wavelength filter 17 is realized by, for example, volume Bragg grating as described above.
  • the volume Bragg grating is smaller in size than the magnetic optical element disclosed in Non-Patent Document 1.
  • the volume Bragg grating may have a size of about 1.5 to 3 times the size of the incident beam, and is, for example, about the same as the size of the polarization coupling element 13 or the size of the polarization control element 14. It suffices to have the size of.
  • the magnitude of the incident beam is defined, for example, by the full width at which the light output of the beam is 1 / e 2 of the peak value. e is the natural logarithm of Napier.
  • the volume Bragg grating does not use the Faraday effect that requires a magnet, and therefore has an advantage that a magnetic field is not generated. Therefore, for example, when the packaging parts are integrated and packaged together with the volume Bragg grating, both the packaging parts and the assembly parts such as jigs and tools are made of general iron-based magnetic materials. It becomes easy to use the material.
  • the first wavelength ⁇ 1 of the laser beam 100 oscillated by the first excitation laser 11a and the second wavelength ⁇ 1 of the laser beam 200 oscillated by the second excitation laser 12a. 2 is different.
  • the minimum value of the wavelength difference ⁇ between the first wavelength ⁇ 1 and the second wavelength ⁇ 2 is that the first wavelength filter 16 transmits the p-polarized light of the first wavelength ⁇ 1 and the second wavelength ⁇ 2 It is the minimum wavelength difference capable of diffusing the p-polarization of.
  • the minimum value of the wavelength difference ⁇ is the minimum wavelength at which the second wavelength filter 17 can transmit the s-polarized light of the second wavelength ⁇ 2 and diffract the s-polarized light of the first wavelength ⁇ 1. The difference.
  • the minimum value of the wavelength difference ⁇ is, for example, a value of about 10 to 6 with respect to the central wavelength of the first wavelength ⁇ 1 and the second wavelength ⁇ 2 .
  • the fact that the minimum value of the wavelength difference ⁇ should be about 10 to 6 with respect to the center wavelength means that in many applications of the laser apparatus, the first wavelength ⁇ 1 and the second wavelength ⁇ 2 However, it means that the wavelength difference ⁇ may be sufficiently small so that it can be regarded as almost the same.
  • a specific numerical example of the first wavelength filter 16 will be presented.
  • a specific numerical example for the first wavelength filter 16 is presented, but the same applies to the numerical value for the second wavelength filter 17.
  • the refractive index is about 1.5
  • the upper limit of the refractive index fluctuation range is about 0.001, and 0.4 to 2.
  • the volume Bragg grating that transmits light with a wavelength of 0.7 ⁇ m.
  • the volume plug grating has a sinusoidal refractive index modulation, the average refractive index is 1.4867, and the total width of the refractive index fluctuation is 0.0005 (50 ppm).
  • the second wavelength ⁇ 2 is 1085.00 nm.
  • the first excitation laser 11a, the first wavelength filter 16, and the like so that each of the laser light 100 and the return light 206 are incident perpendicularly to the incident surface of the first wavelength filter 16.
  • the polarization coupling element 13 is arranged.
  • the wave vector of the incident return light 206 and the diffracted return light 207 has an angle of, for example, 5 degrees.
  • the angle of 5 degrees should be determined by the actual arrangement of the laser device 1 or the arrangement of the components of the laser device 1, and the value itself has no significant meaning. However, the angle of 5 degrees is sufficient to prevent the return light 206 from being incident on the first excitation laser 11a.
  • the grating period is 0.366 ⁇ m
  • the angle formed by the incident vector Ki indicating the normal of the incident surface of the return light 206 and the grating vector KG is 92.5 degrees
  • the thickness is 19.6 mm.
  • the angle formed by the diffraction vector Ka indicating the return light 207 after being diffracted by the volume Bragg grating and the incident vector Ki is 5 degrees
  • the volume Bragg grating is a transmissive filter having a second wavelength ⁇ 2. It has become.
  • the volume Bragg grating is a reflection type filter having a second wavelength ⁇ 2. It has become.
  • the first wavelength filter 16 is realized by the volume Bragg grating shown in FIG. 3, the theoretical diffraction efficiency is 100%. However, for the sake of simplicity, wavelength mismatch and angle mismatch are not considered.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the wavelength difference ⁇ between the first wavelength ⁇ 1 and the second wavelength ⁇ 2 and the diffraction efficiency.
  • a characteristic value representing the wavelength dependence of the diffraction efficiency there is a half width of the wavelength difference at which the diffraction efficiency first becomes 0%, and the half width of the wavelength difference at which the diffraction efficiency first becomes 0% is as shown in FIG. , About 0.01 nm.
  • the wavelength difference of 0.01 nm corresponds to a frequency difference of about 2.5 GHz.
  • the second wavelength ⁇ 2 is 1085.00 nm and the first wavelength ⁇ 1 is 1085.01 nm
  • the wavelength difference ⁇ is 0.01 nm.
  • the laser beam 100 of the first wavelength ⁇ 1 seems to have no first wavelength filter 16. In addition, it passes through the first wavelength filter 16.
  • the return light 206 having the second wavelength ⁇ 2 is diffracted by the first wavelength filter 16 in the direction represented by the diffraction vector Ka at which the angle formed with the incident vector Ki is 5 degrees, and the first The wavelength filter 16 outputs the return light 207 after being diffracted.
  • the half width of the wavelength at which the diffraction efficiency first becomes 0% is 0.01 nm.
  • Non-Patent Document 2 I. V. Ciapurin, et al. , Modeling of Gaussian beam diffraction on volume Bragg gratings in PTR glass, Proc. of SPIE 5742, 183, (2005).
  • the first wavelength ⁇ 1 and the second wavelength ⁇ 2 are different. It is desirable that each of the spectral width of the first wavelength ⁇ 1 and the spectral width of the second wavelength ⁇ 2 is about half or less of the wavelength difference ⁇ .
  • each of the spectrum width of the first wavelength ⁇ 1 and the spectrum width of the second wavelength ⁇ 2 is larger than about half of the wavelength difference ⁇ , the spectrum of the first wavelength ⁇ 1 and the spectrum of the second wavelength ⁇ 2 This is because the spectrum of the above partially overlaps, and the overlapping portion of the spectrum becomes loss or return light.
  • the maximum value of the wavelength difference ⁇ is the narrower of the absorption wavelength width of the laser medium 15 and the allowable wavelength width due to the wavelength dependence of the polarization coupling element 13 and the like. It becomes the wavelength width.
  • the narrower permissible wavelength width is often the absorption wavelength width of the laser medium 15.
  • a polarizing beam splitter or the like that realizes a polarization coupling element 13 or the like is uniformly designed to have a wavelength of about 200 nm in a visible to near-infrared wavelength. It is possible to obtain various wavelength characteristics.
  • Non-Patent Document 3 L. Li, et al.
  • Non-Patent Document 4 H. Kikuta, et al. , Achromatic quater-wave plates using the dispersion of form birefringence, Applied Optics, 36, 7, 1566, (1997).
  • the volume Bragg grating has a sinusoidal refractive index modulation.
  • the volume Bragg grating may have a modulation other than the sine wave modulation having a fixed period.
  • the volume Bragg grating may be an apodization filter or a chirp filter for reducing the side lobes of wavelength-dependent characteristics.
  • the polarization coupling element 13 transmits the first linearly polarized light output from the first light source 11 and reflects the second linearly polarized light output from the second light source 12.
  • Polarization control element 14 that changes the first linearly polarized light that has passed through the polarization coupling element 13 to the first circularly polarized light, and changes the second linearly polarized light that has been reflected by the polarization coupling element 13 to the second circularly polarized light.
  • the first linearly polarized light output from the first light source 11 is transmitted between the first light source 11 and the polarization coupling element 13, while the second polarization coupling element 13 is transmitted.
  • the first light source 11 includes a first excitation laser 11a
  • the second light source 12 includes a second excitation laser 12a.
  • the first light source 11 includes the first excitation laser 11b and the first polarizing plate 11c
  • the second light source 12 is the second.
  • the excitation laser 12b of the above and the second polarizing plate 12c may be provided.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing another laser device 1 according to the first embodiment.
  • the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts, and thus the description thereof will be omitted.
  • the first excitation laser 11b includes a resonator that oscillates a laser beam 100'of a first wavelength ⁇ 1 , and outputs the laser beam 100' oscillated by the resonator to the first polarizing plate 11c.
  • the laser beam 100' is a laser beam that is not polarized in the first direction.
  • the first polarizing plate 11c polarizes the laser light 100'oscillated by the first excitation laser 11b in the first direction, and outputs the p-polarized laser light 100 toward the first wavelength filter 16. To do.
  • the second excitation laser 12b includes a resonator that oscillates a laser beam 200'of a second wavelength ⁇ 2 , and outputs the laser beam 200' oscillated by the resonator to the second polarizing plate 12c.
  • the laser beam 200' is a laser beam that is not polarized in the second direction.
  • the second polarizing plate 12c polarizes the laser light 200'oscillated by the second excitation laser 12b in the second direction, and outputs the s-polarized laser light 200 toward the second wavelength filter 17. To do.
  • the first light source 11 includes the first excitation laser 11b and the first polarizing plate 11c
  • magnetic optics is the same as in the laser device 1 shown in FIG. It is possible to avoid the incident of the return lights 206 and 106 on the first light source 11 without using an element.
  • the second light source 12 includes the second excitation laser 12b and the second polarizing plate 12c, the same as in the laser device 1 shown in FIG. It is possible to avoid the incident of the return lights 106 and 206 on the second light source 12 without using the magnetic optical element.
  • FIG. 6 is a configuration diagram showing the laser device 1 according to the second embodiment.
  • the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 5 indicate the same or corresponding parts, and thus the description thereof will be omitted.
  • FIG. 7 is an optical path diagram showing the operation of the laser device 1 according to the second embodiment. In FIG. 7, the same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same or corresponding parts, and thus the description thereof will be omitted.
  • the fourth wavelength filter 22 is a filter that functions as a partial reflector of the resonator included in the second light source 12, and is realized by an element having a wavelength dispersion function such as a grating, a fiber Bragg grating, or a volume Bragg grating. To.
  • the fourth wavelength filter 22 is arranged between the second light source 12 and the second wavelength filter 17.
  • the fourth wavelength filter 22 transmits a part of the laser beam 200 of the second wavelength ⁇ 2 output from the second light source 12, and the laser beam 200a after being transmitted is transmitted to the second wavelength filter 17. Output toward.
  • the fourth wavelength filter 22 reflects the non-transmitted portion of the laser beam 200 having the second wavelength ⁇ 2 toward the second light source 12.
  • the first light source 11 is a part of a laser oscillator having a third wavelength filter 21 as a partial reflector.
  • the third wavelength filter 21 receives the laser beam 100 of the first wavelength ⁇ 1 from the first light source 11, it transmits a part of the laser beam 100 of the first wavelength ⁇ 1 and then transmits the laser beam 100.
  • the laser beam 100a is output toward the first wavelength filter 16.
  • the third wavelength filter 21, a transmitted thereby have no portion of the first laser beam 100 having a wavelength lambda 1 is reflected, the first wavelength lambda 1 of the laser beam 100b after being reflected first light source Output to 11.
  • the laser oscillator having the first light source 11 and the third wavelength filter 21 has an oscillation wavelength. Stabilization of the first wavelength ⁇ 1 is achieved. Therefore, the first wavelength ⁇ 1 of the laser light 100 oscillated by the first light source 11 is more stabilized than the laser device 1 shown in FIG.
  • the second light source 12 is a part of a laser oscillator having the fourth wavelength filter 22 as a partial reflector.
  • the fourth wavelength filter 22 receives the laser beam 200 of the second wavelength ⁇ 2 from the second light source 12, it transmits a part of the laser beam 200 of the second wavelength ⁇ 2 and then transmits the laser beam 200.
  • the laser beam 200a is output toward the second wavelength filter 17.
  • the fourth wavelength filter 22, a transmitted thereby have no portion of the second laser beam 200 having a wavelength lambda 2 is reflected, the second wavelength lambda 2 of the laser beam 200b after being reflected second light source Output to 12.
  • the fourth wavelength filter 22 is configured not to reflect light other than the second wavelength ⁇ 2 , the laser oscillator having the second light source 12 and the fourth wavelength filter 22 has an oscillation wavelength.
  • the second wavelength ⁇ 2 is stabilized. Therefore, the second wavelength ⁇ 2 of the laser light 200 oscillated by the second light source 12 is more stabilized than the laser device 1 shown in FIG.
  • the light source 11 is arranged between the first light source 11 and the first wavelength filter 16, and a part of the first linear polarization output from the first light source 11 is transmitted.
  • a third wavelength filter 21 that reflects the non-transmitted portion of the first linearly polarized light to the first light source 11 side, and is arranged between the second light source 12 and the second wavelength filter 17.
  • a fourth wavelength filter 22 that transmits a part of the second linear polarization output from the second light source 12 while reflecting the portion of the second linear polarization that is not transmitted to the second light source 12 side.
  • the laser device 1 shown in FIG. 6 was configured to include the above. Therefore, in the laser device 1 shown in FIG. 6, similarly to the laser device 1 shown in FIG.
  • the incident light 206 and 106 of the return light 206 and 106 to the first light source 11 and the return light 106 to the second light source 12 It is possible to combine the two beams while avoiding each of the 206 incidents. Further, in the laser device 1 shown in FIG. 6, the first wavelength of the first linearly polarized light oscillated by the first light source 11 is more stable than that of the laser device 1 shown in FIG. 1, and the second light source 12 The second wavelength of the second linearly polarized light oscillated by is further stabilized.
  • the first wavelength ⁇ 1 of the laser beam 100 which is the first linearly polarized light oscillated by the first light source 11, and the second linearly polarized light oscillated by the second light source 12.
  • Each of the second wavelengths ⁇ 2 of the laser beam 200 is more stable than the laser apparatus 1 shown in FIG. Therefore, there is a problem that the wavelength characteristic of the first light source 11 and the wavelength characteristic of the second wavelength filter 17 are deviated due to the wavelength shift due to the change of the temperature condition, and the oscillation wavelength of the second light source 12. It is possible to suppress the problem caused by the deviation from the wavelength characteristic of the first wavelength filter 16.
  • the wavelength of the return light 206 deviates from the second wavelength ⁇ 2. Due to the deviation, the diffraction efficiency of the first wavelength filter 16 decreases, and return light to the first light source 11 is generated.
  • the laser apparatus 1 of the second embodiment since the third wavelength filter 21 and the fourth wavelength filter 22 are inserted, the light is oscillated by each of the first light source 11 and the second light source 12.
  • Embodiment 3 a part of the p-polarized light output from the first light source 11 is reflected to the first light source 11 side, and is output from the first wavelength filter 31 and the second light source 12.
  • a laser device 1 including a second wavelength filter 32 having a function of reflecting a part of s-polarized light toward the second light source 12 will be described.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing the laser device 1 according to the third embodiment.
  • the same reference numerals as those in FIGS. 1, 5 and 6 indicate the same or corresponding parts, and thus the description thereof will be omitted.
  • FIG. 9 is an optical path diagram showing the operation of the laser device 1 according to the third embodiment. In FIG. 9, the same reference numerals as those in FIGS. 2 and 7 indicate the same or corresponding parts, and thus the description thereof will be omitted.
  • the first light source 11 may include a first excitation laser 11a, or may include a first excitation laser 11b and a first polarizing plate 11c.
  • the second light source 12 may include a second excitation laser 12a, or may include a second excitation laser 12b and a second polarizing plate 12c.
  • the first wavelength filter 31 is realized by an element having a wavelength dispersion function such as a grating, a fiber Bragg grating, or a volume Bragg grating.
  • the first wavelength filter 31 is arranged between the first light source 11 and the first surface 13a of the polarization coupling element 13.
  • the first wavelength filter 31 transmits the laser light 100 which is the p-polarized light of the first wavelength ⁇ 1 output from the first light source 11, while the second wavelength ⁇ 2 output from the polarization coupling element 13.
  • the return light 206 which is the p-polarized light of the above, is diffracted in a direction different from the direction in which the first light source 11 is present.
  • the first wavelength filter 31 reflects a part of the laser light 100 output from the first light source 11, and outputs the reflected laser light 100b to the first light source 11.
  • the second wavelength filter 32 is realized by an element having a wavelength dispersion function such as a grating, a fiber Bragg grating, or a volume Bragg grating.
  • the second wavelength filter 32 is arranged between the second light source 12 and the second surface 13b of the polarization coupling element 13.
  • the second wavelength filter 32 transmits the laser light 200 which is the s-polarized light of the second wavelength ⁇ 2 output from the second light source 12, while the first wavelength ⁇ 1 output from the polarization coupling element 13.
  • the return light 106 which is s-polarized light, is diffracted in a direction different from the direction in which the second light source 12 is present.
  • the second wavelength filter 32 reflects a part of the laser light 200 output from the second light source 12, and outputs the reflected laser light 200b to the second light source 12.
  • the first wavelength filter 31 is a wavelength filter in which the functions of the first wavelength filter 16 and the functions of the third wavelength filter 21 are integrated
  • the second wavelength filter 32 is the second wavelength filter 17 of the second wavelength filter 17. It is a wavelength filter in which the functions and the functions of the fourth wavelength filter 22 are integrated.
  • the first wavelength filter 31 is realized by a grating
  • the grating that realizes the first wavelength filter 16 and the grating that realizes the third wavelength filter 21 are arranged in series to form the first wavelength.
  • the filter 31 can be manufactured.
  • the second wavelength filter 32 is realized by grating.
  • the first wavelength filter 31 When the first wavelength filter 31 is realized by a fiber grating or a volume Bragg grating, the first wavelength filter 31 can be manufactured by irradiating a glass having photosensitivity with ultraviolet rays. Therefore, the first wavelength filter 31 can be manufactured by exposing the function of the first wavelength filter 16 and the function of the third wavelength filter 21 in series to one glass element. When the function of the first wavelength filter 16 and the function of the third wavelength filter 21 are exposed in series to one glass element, the number of parts is reduced and the first wavelength filter 16 is exposed. There is an advantage that the optical axis shift between the and the third wavelength filter 21 can be avoided. The same applies when the second wavelength filter 32 is realized by a fiber grating or a volume Bragg grating.
  • the first wavelength filter 31 when the first wavelength filter 31 is realized by fiber grating or volume Bragg grating, the first wavelength can also be obtained by spatially overlapping the first wavelength filter 16 and the third wavelength filter 21.
  • the filter 31 can be manufactured. Since the technique itself of spatially superimposing the first wavelength filter 16 and the third wavelength filter 21 is a known technique, detailed description thereof will be omitted.
  • the first wavelength filter 16 and the third wavelength filter 21 are spatially overlapped to produce the first wavelength filter 31, the first wavelength filter 16 and the third wavelength filter 21 are connected in series.
  • the first wavelength filter 31 can be made thinner than when it is arranged.
  • the first light source 11 outputs the laser light 100, which is p-polarized light of the first wavelength ⁇ 1 , toward the first wavelength filter 31.
  • the first wavelength filter 31 since the wavelength of the laser light 100 output from the first light source 11 is the first wavelength ⁇ 1 , the laser light 100 is transmitted and the laser light 101 after being transmitted is polarized. Output toward the coupling element 13.
  • the first wavelength filter 31 receives the return light 206 from the polarizing coupling element 13
  • the wavelength of the return light 206 is the second wavelength ⁇ 2 , so that the first light source 11 exists for the return light 206. Diffract in a direction different from the direction.
  • the first wavelength filter 31 receives the laser light 100 from the first light source 11, it reflects a part of the laser light 100 and outputs the reflected laser light 100b to the first light source 11. ..
  • the second light source 12 outputs the laser beam 200, which is s-polarized light of the second wavelength ⁇ 2 , toward the second wavelength filter 32.
  • the second wavelength filter 32 since the wavelength of the laser light 200 output from the second light source 12 is the second wavelength ⁇ 2 , the laser light 200 is transmitted and the laser light 201 after being transmitted is polarized. Output toward the coupling element 13.
  • the wavelength of the return light 106 is the first wavelength ⁇ 1 , so that the second light source 12 exists for the return light 106. Diffract in a direction different from the direction.
  • the second wavelength filter 32 receives the laser light 200 from the second light source 12, it reflects a part of the laser light 200 and outputs the reflected laser light 200b to the second light source 12. ..
  • the first wavelength filter 31 Since the first wavelength filter 31 is configured so as not to reflect light other than the first wavelength ⁇ 1 in the direction of the first light source 11, it has the first light source 11 and the third wavelength filter 31. In the laser oscillator, the first wavelength ⁇ 1 , which is the oscillation wavelength, is stabilized. Therefore, the first wavelength ⁇ 1 of the laser light 100 oscillated by the first light source 11 is more stabilized than the laser device 1 shown in FIG.
  • the second wavelength filter 32 has a second light source 12 and a second wavelength filter 32 because it is configured so as not to reflect light other than the second wavelength ⁇ 2 in the direction of the second light source 12.
  • the second wavelength ⁇ 2 which is the oscillation wavelength, is stabilized. Therefore, the second wavelength ⁇ 2 of the laser light 200 oscillated by the second light source 12 is more stabilized than the laser device 1 shown in FIG.
  • the first wavelength filter 31 transmits a part of the first linearly polarized light and directs the light of the second wavelength in a direction different from the direction in which the first light source 11 exists.
  • the portion of the first linear polarization that is not transmitted is reflected toward the first light source 11, and the second wavelength filter 32 transmits a part of the second linear polarization to the first.
  • FIG. 8 shows that the portion of the second linearly polarized light that is not transmitted is reflected toward the second light source 12.
  • the laser apparatus 1 shown in the above was configured. Therefore, in the laser device 1 shown in FIG. 8, similarly to the laser device 1 shown in FIG.
  • the first wavelength ⁇ 1 of the laser beam 100 which is the first linearly polarized light oscillated by the first light source 11, and the second linearly polarized light oscillated by the second light source 12.
  • Each of the second wavelengths ⁇ 2 of the laser beam 200 is more stable than the laser apparatus 1 shown in FIG. Therefore, there is a problem that the oscillation wavelength of the first light source 11 and the wavelength characteristic of the second wavelength filter 32 are deviated due to the wavelength shift due to the change of the temperature condition, and the oscillation wavelength of the second light source 12. It is possible to suppress the problem caused by the deviation from the wavelength characteristic of the first wavelength filter 31.
  • the wavelength of the return light 206 deviates from the second wavelength ⁇ 2. Due to the deviation, the diffraction efficiency of the first wavelength filter 16 decreases, and return light to the first light source 11 is generated.
  • the laser apparatus 1 of the third embodiment since the third wavelength filter 31 and the fourth wavelength filter 32 are inserted, the light is oscillated by each of the first light source 11 and the second light source 12.
  • the laser apparatus 1 of the first to third embodiments it is used as an excitation laser including the laser medium 15.
  • the laser device 1 may not include the laser medium 15.
  • the laser device 1 not provided with the laser medium 15 is used as a laser oscillator that performs polarization coupling.
  • the laser device 1 not provided with the laser medium 15 is used as a laser for applications in which perfect identity between the first wavelength ⁇ 1 and the second wavelength ⁇ 2 is not required, for example, a processing laser, an illumination laser, and the like.
  • This invention is suitable for a laser device.

Landscapes

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Abstract

波長が第１の波長であり、第１の方向に偏光されている第１の直線偏光を出力する第１の光源（１１）と、波長が第１の波長と異なる第２の波長であり、第１の方向と直交している第２の方向に偏光されている第２の直線偏光を出力する第２の光源（１２）と、第１の直線偏光を透過させて、第２の直線偏光を反射させる偏光結合素子（１３）と、偏光結合素子（１３）を透過してきた第１の直線偏光を第１の円偏光に変化させ、偏光結合素子（１３）によって反射されてきた第２の直線偏光を第２の円偏光に変化させる偏光制御素子（１４）と、第１の光源（１１）と偏光結合素子（１３）との間に配置されており、第１の光源（１１）から出力された第１の直線偏光を透過させる一方、偏光結合素子（１３）を透過してきた第２の波長の光を第１の光源が存在している方向と異なる方向に回折させる第１の波長フィルタ（１６）と、第２の光源（１２）と偏光結合素子（１３）との間に配置されており、第２の光源（１２）から出力された第２の直線偏光を透過させる一方、偏光結合素子（１３）によって反射されてきた第１の波長の光を第２の光源（１２）が存在している方向と異なる方向に回折させる第２の波長フィルタ（１７）とを備えるように、レーザ装置（１）を構成した。

Description

レーザ装置
　この発明は、レーザ装置に関するものである。
　レーザ光を発振する光源として共振器を備え、共振器により発振されたレーザ光を放出するレーザ装置は、自己が放出したレーザ光が戻り光として、共振器に入射されることがある。また、レーザ装置は、他のレーザ装置から放出されたレーザ光が共振器に入射されることがある。
　レーザ装置の共振器は、戻り光が入射された場合、又は、他のレーザ装置から放出されたレーザ光が入射された場合、発振するレーザ光の出力及びレーザ光の波長のそれぞれが不安定になることがある。
　以下の非特許文献１には、戻り光が共振器に入射されないようにするためのアイソレータとして用いられる、ファラデー効果を有する磁性光学素子が開示されている。
Ｒｙｏ．Ｙａｓｕｈａｒａ，ｅｔ　ａｌ．，　ＯＰＴＩＣＳ　ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．５，１１４５，（２０１４）
　非特許文献１に開示されているファラデー効果を有する磁性光学素子では、レーザ装置から放出されるレーザ光の出力が高くなる程、レーザ光の特性が劣化してしまい、磁性光学素子への入射ビームの径を大きくして、パワー密度を下げる必要がある。
　磁性光学素子への入射ビームを大きくすると、必然的に磁性光学素子が大型になり、また、磁性光学素子の周囲に配置される磁石も大型になってしまうという課題があった。
　なお、レーザ装置が、磁性光学素子を備える代わりに、４分の１波長（以下、「λ／４」と称する）板を備えるようにしても、戻り光が共振器に入射されないようにすることができる。
　λ／４板は、共振器により発振されたレーザ光を直線偏光から円偏光に変化させて、円偏光を放射する一方、放射した円偏光が戻り光として入射されると、戻り光を、共振器により発振されたレーザ光である直線偏光と傾き角が９０度異なる直線偏光に変化させるものである。したがって、共振器により発振されたレーザ光である直線偏光を透過させ、また、透過させた直線偏光と傾き角が９０度異なる直線偏光を屈折させる偏光結合素子等を、共振器とλ／４板との間に挿入すれば、戻り光が共振器に入射されないようにすることができる。
　しかしながら、レーザ装置が、λ／４板を備える場合、互いに直交している２つの直線偏光であるレーザ光を偏光結合することによって、レーザ装置の高出力化を図ることが可能な構成の実現が困難である。即ち、２つのレーザ光を偏光結合するために、２つの共振器を含むレーザ装置がλ／４板を備える構成は、以下に示すように、２つの共振器から発振されるレーザ光の波長が不安定になるため、実現が困難である。
　以下、説明の便宜上、２つの共振器のうち、一方の共振器が第１の共振器、他方の共振器が第２の共振器であるとする。
　第１の共振器から発振されたレーザ光の戻り光は、λ／４板及び偏光結合素子等によって、第１の共振器に入射されないようにすることができる。しかし、第２の共振器から発振されたレーザ光の戻り光である直線偏光は、第１の共振器から発振されたレーザ光の戻り光である直線偏光と傾き角が９０度異なる。このため、偏光結合素子等を、第１の共振器とλ／４板との間に挿入しても、第２の共振器から発振されたレーザ光の戻り光は、第１の共振器に入射されてしまう。
　また、第２の共振器から発振されたレーザ光の戻り光は、λ／４板及び偏光結合素子等によって、第２の共振器に入射されないようにすることができる。しかし、第１の共振器から発振されたレーザ光の戻り光である直線偏光は、第２の共振器から発振されたレーザ光の戻り光である直線偏光と傾き角が９０度異なる。このため、偏光結合素子等を、第２の共振器とλ／４板との間に挿入しても、第１の共振器から発振されたレーザ光の戻り光は、第２の共振器に入射されてしまう。
　したがって、第１の共振器及び第２の共振器のそれぞれから発振されるレーザ光の波長が不安定になる。
　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、磁性光学素子を用いることなく、光源への戻り光の入射を避けつつ、２つのビームを結合することが可能なレーザ装置を得ることを目的とする。
　この発明に係るレーザ装置は、波長が第１の波長であり、第１の方向に偏光されている第１の直線偏光を出力する第１の光源と、波長が第１の波長と異なる第２の波長であり、第１の方向と直交している第２の方向に偏光されている第２の直線偏光を出力する第２の光源と、第１の直線偏光を透過させて、第２の直線偏光を反射させる偏光結合素子と、偏光結合素子を透過してきた第１の直線偏光を第１の円偏光に変化させ、偏光結合素子によって反射されてきた第２の直線偏光を第２の円偏光に変化させる偏光制御素子と、第１の光源と偏光結合素子との間に配置されており、第１の光源から出力された第１の直線偏光を透過させる一方、偏光結合素子を透過してきた第２の波長の光を第１の光源が存在している方向と異なる方向に回折させる第１の波長フィルタと、第２の光源と偏光結合素子との間に配置されており、第２の光源から出力された第２の直線偏光を透過させる一方、偏光結合素子によって反射されてきた第１の波長の光を第２の光源が存在している方向と異なる方向に回折させる第２の波長フィルタとを備えるようにしたものである。
　この発明によれば、第１の直線偏光を透過させて、第２の直線偏光を反射させる偏光結合素子と、偏光結合素子を透過してきた第１の直線偏光を第１の円偏光に変化させ、偏光結合素子によって反射されてきた第２の直線偏光を第２の円偏光に変化させる偏光制御素子と、第１の光源と偏光結合素子との間に配置されており、第１の光源から出力された第１の直線偏光を透過させる一方、偏光結合素子を透過してきた第２の波長の光を第１の光源が存在している方向と異なる方向に回折させる第１の波長フィルタと、第２の光源と偏光結合素子との間に配置されており、第２の光源から出力された第２の直線偏光を透過させる一方、偏光結合素子によって反射されてきた第１の波長の光を第２の光源が存在している方向と異なる方向に回折させる第２の波長フィルタとを備えるように、レーザ装置を構成した。したがって、この発明に係るレーザ装置は、磁性光学素子を用いることなく、光源への戻り光の入射を避けつつ、２つのビームを結合することが可能である。
実施の形態１に係るレーザ装置１を示す構成図である。 実施の形態１に係るレーザ装置１の動作を示す光路図である。 第１の波長フィルタ１６を実現するボリュームブラッググレーティングの具体例を示す説明図である。 第１の波長λ１と第２の波長λ２との波長差Δλと、回折効率との関係を示す説明図である。 実施の形態１に係る他のレーザ装置１を示す構成図である。 実施の形態２に係るレーザ装置１を示す構成図である。 実施の形態２に係るレーザ装置１の動作を示す光路図である。 実施の形態３に係るレーザ装置１を示す構成図である。 実施の形態３に係るレーザ装置１の動作を示す光路図である。
　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形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係るレーザ装置１を示す構成図である。
　図１において、レーザ装置１は、例えば、レーザ光に利得を発生させる励起レーザとして用いられる。
　第１の光源１１は、第１の励起レーザ１１ａを備えている。
　第１の光源１１は、波長が第１の波長λ１であり、第１の方向に偏光されている第１の直線偏光であるｐ偏光を、第１の波長フィルタ１６を介して、偏光結合素子１３の第１の面１３ａに向けて出力する。
　第１の励起レーザ１１ａは、例えば、半導体レーザ又はファイバーレーザを含む固体レーザによって実現される。
　第１の励起レーザ１１ａは、第１の波長λ１のｐ偏光を発振する共振器を備えており、共振器により発振されたｐ偏光を偏光結合素子１３の第１の面１３ａに向けて出力する。
　第１の励起レーザ１１ａは、ｐ偏光をコリメートする光学系を含んでいてもよい。また、第１の励起レーザ１１ａは、第１の波長λ１のｐ偏光を、連続波として発振するものであってもよいし、間欠波として発振するものであってもよい。
　第２の光源１２は、第２の励起レーザ１２ａを備えている。
　第２の光源１２は、波長が第１の波長λ１と異なる第２の波長λ２であり、第１の方向と直交している第２の方向に偏光されている第２の直線偏光であるｓ偏光を、第２の波長フィルタ１７を介して、偏光結合素子１３の第２の面１３ｂに向けて出力する。
　第２の励起レーザ１２ａは、例えば、半導体レーザ又はファイバーレーザを含む固体レーザによって実現される。
　第２の励起レーザ１２ａは、第２の波長λ２のｓ偏光を発振する共振器を備えており、共振器により発振されたｓ偏光を偏光結合素子１３の第２の面１３ｂに向けて出力する。
　第２の励起レーザ１２ａは、ｓ偏光をコリメートする光学系を含んでいてもよい。また、第２の励起レーザ１２ａは、第２の波長λ２のｓ偏光を、連続波として発振するものであってもよいし、間欠波として発振するものであってもよい。
　偏光結合素子１３は、複屈折素子を用いている偏光ビームスプリッタ、又は、誘電体多層膜を用いている偏光ビームスプリッタによって実現される。
　図１に示すレーザ装置１では、偏光結合素子１３が、キューブ型の偏光ビームスプリッタによって実現されている。
　偏光結合素子１３は、第１の面１３ａ、第２の面１３ｂ及び第３の面１３ｃを有している。
　第１の面１３ａは、第１の光源１１から出力されたｐ偏光の入射面であり、第２の面１３ｂは、第２の光源１２から出力されたｓ偏光の入射面である。
　第３の面１３ｃは、第１の面１３ａと対向している面である。
　偏光結合素子１３は、第１の面１３ａから入力されたｐ偏光を透過させ、第２の面１３ｂから入力されたｓ偏光を反射させる。
　偏光結合素子１３は、透過させた後のｐ偏光と、反射させた後のｓ偏光とを、単一のビームとして結合し、第３の面１３ｃから、結合したビームを偏光制御素子１４に向けて出力する。
　偏光制御素子１４は、例えば、４分の１波長（以下、「λ／４」と称する）板によって実現される。λは、波長である。
　偏光制御素子１４は、偏光結合素子１３から出力されたビームに含まれているｐ偏光を第１の円偏光に変化させ、偏光結合素子１３から出力されたビームに含まれているｓ偏光を第２の円偏光に変化させる。
　ここでは、偏光制御素子１４は、λ／４板を用いているので、互いに直交している２つの直線偏光に、λ／４の位相差を与えている。しかし、これは一例に過ぎず、偏光制御素子１４が、互いに直交している２つの直線偏光に、（λ／４）＋（λ×整数）の位相差を与えることで、偏光結合素子１３から出力されたビームを直線偏光から円偏光に変化させてもよい。
　偏光制御素子１４は、第１の円偏光及び第２の円偏光を含む単一のビームをレーザ媒質１５に出力する。
　レーザ媒質１５は、偏光制御素子１４から出力されたビームに含まれている第１の円偏光を吸収して、第１の波長λ１及び第２の波長λ２のそれぞれと異なる第３の波長λ３の光に利得を発生させる。
　また、レーザ媒質１５は、偏光制御素子１４から出力されたビームに含まれている第２の円偏光を吸収して、第３の波長λ３の光に利得を発生させる。
　レーザ媒質１５は、図示せぬ共振器によって、利得を発生させた第３の波長λ３のレーザ光を発振し、発振したレーザ光を外部に出力する。
　レーザ媒質１５では、第１の円偏光だけでなく、第２の円偏光も吸収して、第３の波長λ３の光に利得を発生させるため、第１の円偏光だけを吸収して、第３の波長λ３の光に利得を発生させる場合よりも、大きな利得を発生させることができる。
　レーザ媒質１５の形状は、特に制限がなく、レーザ媒質１５の形状として、例えば、バルク状、スラブ状、ファイバー状、ディスク状、平面導波路状、又は、リッジ導波路状の形状を用いることができる。
　第１の波長フィルタ１６は、グレーティング、ファイバーブラッググレーティング、又は、ボリュームブラッググレーティング等の波長分散機能を有する素子によって実現される。
　第１の波長フィルタ１６は、第１の光源１１と偏光結合素子１３の第１の面１３ａとの間に配置されている。
　第１の波長フィルタ１６は、第１の光源１１から出力された第１の波長λ１のｐ偏光を透過させる一方、偏光結合素子１３から出力された第２の波長λ２のｐ偏光を第１の光源１１が存在している方向と異なる方向に回折させる。
　第２の波長フィルタ１７は、グレーティング、ファイバーブラッググレーティング、又は、ボリュームブラッググレーティング等の波長分散機能を有する素子によって実現される。
　第２の波長フィルタ１７は、第２の光源１２と偏光結合素子１３の第２の面１３ｂとの間に配置されている。
　第２の波長フィルタ１７は、第２の光源１２から出力された第２の波長λ２のｓ偏光を透過させる一方、偏光結合素子１３から出力された第１の波長λ１のｓ偏光を第２の光源１２が存在している方向と異なる方向に回折させる。
　次に、図２を参照しながら、図１に示すレーザ装置１の動作について説明する。
　図２は、実施の形態１に係るレーザ装置１の動作を示す光路図である。
　第１の励起レーザ１１ａは、第１の波長λ１のｐ偏光を発振する。
　第１の励起レーザ１１ａは、図２に示すように、発振したｐ偏光をレーザ光１００として、第１の波長フィルタ１６に向けて出力する。
　図２において、第１の励起レーザ１１ａからレーザ光１００が出力される方向は、ｘ軸と平行な方向であり、ｐ偏光の偏光方向である第１の方向は、ｙ軸と平行な方向である。
　第１の励起レーザ１１ａから出力されたレーザ光１００は、波長が第１の波長λ１であるため、第１の波長フィルタ１６を透過する。
　第１の波長フィルタ１６を透過したレーザ光１０１は、偏光結合素子１３の第１の面１３ａに到達する。
　第２の励起レーザ１２ａは、第２の波長λ２のｓ偏光を発振する。
　第２の励起レーザ１２ａは、図２に示すように、発振したｓ偏光をレーザ光２００として、第２の波長フィルタ１７に向けて出力する。
　図２において、第２の励起レーザ１２ａからレーザ光２００が出力される方向は、ｙ軸と平行な方向であり、ｓ偏光の偏光方向である第２の方向は、ｚ軸と平行な方向である。
　第２の励起レーザ１２ａから出力されたレーザ光２００は、波長が第２の波長λ２であるため、第２の波長フィルタ１７を透過する。
　第２の波長フィルタ１７を透過したレーザ光２０１は、偏光結合素子１３の第２の面１３ｂに到達する。
　偏光結合素子１３は、第１の面１３ａから入力されたｐ偏光を透過させ、第２の面１３ｂから入力されたｓ偏光を反射させる。
　偏光結合素子１３は、透過させた後のｐ偏光であるレーザ光１０２と、反射させた後のｓ偏光であるレーザ光２０２とを、単一のビームとして結合し、第３の面１３ｃから、結合したビームを偏光制御素子１４に向けて出力する。
　偏光制御素子１４は、偏光結合素子１３から単一のビームを受けると、単一のビームに含まれているレーザ光１０２及びレーザ光２０２のそれぞれを、直線偏光から円偏光に変化させ、それぞれの円偏光をレーザ媒質１５に出力する。
　単一のビームに含まれているｐ偏光であるレーザ光１０２は、偏光制御素子１４によって、第１の円偏光１０３に変化され、単一のビームに含まれているｓ偏光であるレーザ光２０２は、偏光制御素子１４によって、第２の円偏光２０３に変化される。
　円偏光は、ビームの光路において、ビームの送信元を見たときに、偏光方向が時計回りの方向であれば、右偏光であり、偏光方向が反時計回りの方向であれば、左偏光であるとする。
　図１に示すレーザ装置１では、第１の円偏光１０３の向きが時計回りであり、第１の円偏光１０３が右偏光であるものとする。また、第２の円偏光２０３の向きが反時計回りであり、第２の円偏光２０３が左偏光であるものとする。
　偏光制御素子１４は、第１の円偏光１０３及び第２の円偏光２０３を含む単一のビームをレーザ媒質１５に出力する。
　レーザ媒質１５は、偏光制御素子１４から出力されたビームに含まれている第１の波長λ１の第１の円偏光１０３を吸収して、第３の波長λ３の光に利得を発生させる。
　また、レーザ媒質１５は、偏光制御素子１４から出力されたビームに含まれている第２の波長λ２の第２の円偏光２０３を吸収して、第３の波長λ３の光に利得を発生させる。
　レーザ媒質１５は、図示せぬ共振器によって、利得を発生させた第３の波長λ３のレーザ光を発振し、発振したレーザ光を外部に出力する。
　何らかの要因で、第１の円偏光１０３から戻り光１０４が発生することがある。戻り光１０４は、第１の円偏光１０３と同じ第１の波長λ１の円偏光であり、戻り光１０４の光路は、第１の円偏光１０３の光路と逆行している。
　戻り光１０４の偏光方向は、第１の円偏光１０３の偏光方向と反対方向であり、戻り光１０４は、左偏光である。何らかの要因としては、レーザ媒質１５における第１の円偏光１０３の入射面での反射又は散乱のほか、誘導ブリルアン散乱等が考えられる。
　また、何らかの要因で、第２の円偏光２０３から戻り光２０４が発生することがある。戻り光２０４は、第２の円偏光２０３と同じ第２の波長λ２の円偏光であり、戻り光２０４の光路は、第２の円偏光２０３の光路と逆行している。
　戻り光２０４の偏光方向は、第２の円偏光２０３の偏光方向と反対方向であり、戻り光２０４は、右偏光である。何らかの要因としては、レーザ媒質１５における第２の円偏光２０３の入射面での反射又は散乱のほか、誘導ブリルアン散乱等が考えられる。
　第１の円偏光１０３から発生した戻り光１０４は、偏光制御素子１４に入射される。
　偏光制御素子１４は、左偏光である戻り光１０４を、直線偏光としての戻り光１０５に変化させる。
　戻り光１０５は、ｐ偏光であるレーザ光１０２と偏光角が９０度回転しているｓ偏光である。戻り光１０５の波長は、第１の波長λ１である。
　第２の円偏光２０３から発生した戻り光２０４は、偏光制御素子１４に入射される。
　偏光制御素子１４は、右偏光である戻り光２０４を、直線偏光としての戻り光２０５に変化させる。
　戻り光２０５は、ｓ偏光であるレーザ光２０２と偏光角が９０度回転しているｐ偏光である。戻り光２０５の波長は、第２の波長λ２である。
　偏光制御素子１４は、戻り光１０５及び戻り光２０５のそれぞれを偏光結合素子１３の第３の面１３ｃに向けて出力する。
　偏光結合素子１３の第３の面１３ｃから入力された戻り光１０５は、ｓ偏光であるため、偏光結合素子１３が、戻り光１０５を反射させる。
　偏光結合素子１３は、反射させた後の戻り光１０６を第２の波長フィルタ１７に向けて出力する。
　偏光結合素子１３の第３の面１３ｃから入力された戻り光２０５は、ｐ偏光であるため、偏光結合素子１３が、戻り光２０５を透過させる。
　偏光結合素子１３は、透過させた後の戻り光２０６を第１の波長フィルタ１６に向けて出力する。
　第１の波長フィルタ１６は、偏光結合素子１３から出力された戻り光２０６の波長が第２の波長λ２であるため、戻り光２０６を第１の励起レーザ１１ａが存在している方向と異なる方向に回折させる。
　第１の波長フィルタ１６により回折された後の戻り光２０７は、進行方向が第１の励起レーザ１１ａが存在している方向と異なるため、第１の励起レーザ１１ａに入射されることがない。
　また、偏光結合素子１３により反射させた後の戻り光１０６は、進行方向が第１の励起レーザ１１ａが存在している方向と異なるため、第１の励起レーザ１１ａに入射されることがない。
　したがって、戻り光２０７又は戻り光１０６が、第１の励起レーザ１１ａに入射されることに伴って、第１の励起レーザ１１ａにより発振されるレーザ光１００の第１の波長λ１が不安定になることがない。
　第２の波長フィルタ１７は、偏光結合素子１３から出力された戻り光１０６の波長が第１の波長λ１であるため、戻り光１０６を第２の励起レーザ１２ａが存在している方向と異なる方向に回折させる。
　第２の波長フィルタ１７により回折された後の戻り光１０７は、進行方向が第２の励起レーザ１２ａが存在している方向と異なるため、第２の励起レーザ１２ａに入射されることがない。
　また、偏光結合素子１３を透過した戻り光２０６は、進行方向が第２の励起レーザ１２ａが存在している方向と異なるため、第２の励起レーザ１２ａに入射されることがない。
　したがって、戻り光１０７又は戻り光２０６が、第２の励起レーザ１２ａに入射されることに伴って、第２の励起レーザ１２ａにより発振されるレーザ光２００の第２の波長λ２が不安定になることがない。
　第１の波長フィルタ１６及び第２の波長フィルタ１７のそれぞれは、上述したように、例えば、ボリュームブラッググレーティングによって実現される。
　ボリュームブラッググレーティングは、非特許文献１に開示されている磁性光学素子と比べて、サイズが小型である。
　ボリュームブラッググレーティングは、入射するビームの大きさの１．５倍から３倍程度の大きさを有していればよく、例えば、偏光結合素子１３の大きさ又は偏光制御素子１４の大きさと同程度の大きさを有していればよい。入射するビームの大きさは、例えば、ビームの光出力がピーク値の１／ｅ２となる全幅で定義される。ｅは、自然対数のネイピア数である。
　ボリュームブラッググレーティングは、非特許文献１に開示されている磁性光学素子と異なり、磁石を必要とするファラデー効果を用いていないので、磁場が発生しないという利点を有している。したがって、ボリュームブラッググレーティングと一緒に、例えば、パッケージ用部品を集積してパッケージ化する際には、パッケージ用部品、及び、治工具等の組立て用部品の双方に、一般的な鉄系等の磁性材料を用いることが容易となる。
　図１に示すレーザ装置１では、第１の励起レーザ１１ａにより発振されるレーザ光１００の第１の波長λ１と、第２の励起レーザ１２ａにより発振されるレーザ光２００の第２の波長λ２とが異なっている。
　第１の波長λ１と第２の波長λ２との波長差Δλの最小値は、第１の波長フィルタ１６が第１の波長λ１のｐ偏光を透過させて、第２の波長λ２のｐ偏光を回折させることが可能な最小の波長差である。また、波長差Δλの最小値は、第２の波長フィルタ１７が第２の波長λ２のｓ偏光を透過させて、第１の波長λ１のｓ偏光を回折させることが可能な最小の波長差である。波長差Δλの最小値は、例えば、第１の波長λ１と第２の波長λ２との中心波長に対して、１０－６程度の値である。
　波長差Δλの最小値が、中心波長に対して、１０－６程度の値であればよいということは、レーザ装置の多くの用途において、第１の波長λ１と第２の波長λ２とが、ほぼ同一とみなせる程度に、波長差Δλが十分小さくてよいということを表している。
　以下、第１の波長フィルタ１６についての具体的な数値例を提示する。ここでは、第１の波長フィルタ１６についての具体的な数値例を提示するが、第２の波長フィルタ１７についての数値も同様である。
　第１の波長フィルタ１６を実現するボリュームブラッググレーティングについて報告されている技術レベルを考えると、例えば、屈折率が１．５程度、屈折率変動幅の上限が０．００１程度、０．４～２．７μｍの波長の光を透過させるボリュームブラッググレーティングの実現が可能である。
　また、同一の屈折率が現れるグレーティング周期が、０．２～２０μｍ程度、厚みが０．２～２０ｍｍ程度の作製が可能である。
　具体的な数値例を取り上げると、ボリュームブラッググレーティングは、正弦波状の屈折率変調を有するものであり、平均屈折率が１．４８６７、屈折率変動の全幅が０．０００５（５０ｐｐｍ）であるものとする。
　ここでは、第２の波長λ２が１０８５．００ｎｍであるものとする。また、レーザ光１００及び戻り光２０６のそれぞれが、第１の波長フィルタ１６の入射面に対して、垂直に入射されるように、第１の励起レーザ１１ａと、第１の波長フィルタ１６と、偏光結合素子１３とが配置されているものとする。
　ボリュームブラッググレーティングの内部において、入射された戻り光２０６と回折された後の戻り光２０７との波数ベクトルが、例えば、５度の角度を持たせているボリュームブラッググレーティングを想定する。
　５度の角度は、実際のレーザ装置１の配置、又は、レーザ装置１の構成部品の配置等によって決められるべきものであって、値自体にそれほど重要な意味がない。しかし、５度の角度は、戻り光２０６が第１の励起レーザ１１ａに入射されないようにするには十分な値である。
　例えば、図３に示すように、グレーティング周期が０．３６６μｍ、戻り光２０６の入射面の法線を示す入射ベクトルＫｉとグレーティングベクトルＫＧとのなす角度が９２．５度、厚みが１９．６ｍｍであるボリュームブラッググレーティングを想定する。明細書の文章中では、Ｋｉ及びＫＧ等の文字の上に“→”の記号を付することができないため、単に、Ｋｉ又はＫＧのように表記している。
　図３は、第１の波長フィルタ１６を実現するボリュームブラッググレーティングの具体例を示す説明図である。
　図３では、ボリュームブラッググレーティングによって回折された後の戻り光２０７を示す回折ベクトルＫａと入射ベクトルＫｉとのなす角度が５度であり、ボリュームブラッググレーティングが、第２の波長λ２の透過型フィルタとなっている。なお、図２に示すレーザ装置１では、戻り光２０７を示す回折ベクトルＫａと入射ベクトルＫｉとのなす角度が９０度よりも大きいため、ボリュームブラッググレーティングが、第２の波長λ２の反射型フィルタとなっている。
　第１の波長フィルタ１６が、図３に示すボリュームブラッググレーティングによって実現される場合、理論上の回折効率が１００％になる。ただし、単純化のために、波長不整合及び角度不整合については、考慮していない。
　図４は、第１の波長λ１と第２の波長λ２との波長差Δλと、回折効率との関係を示す説明図である。
　回折効率の波長依存性を代表する特性値として、回折効率が最初に０％となる波長差の半幅があり、回折効率が最初に０％となる波長差の半幅は、図４に示すように、０．０１ｎｍ程度である。０．０１ｎｍの波長差は、２．５ＧＨｚ程度の周波数差に相当する。
　第２の波長λ２が１０８５．００ｎｍであるとき、第１の波長λ１が１０８５．０１ｎｍであれば、波長差Δλが、０．０１ｎｍになる。したがって、波長差Δλが、回折効率が最初に０％となる波長の半幅と一致するため、第１の波長λ１のレーザ光１００は、第１の波長フィルタ１６が存在していないかのように、第１の波長フィルタ１６を透過する。
　一方、第２の波長λ２の戻り光２０６は、第１の波長フィルタ１６によって、入射ベクトルＫｉとのなす角度が５度となる、回折ベクトルＫａで表される方向に回折され、第１の波長フィルタ１６から、回折された後の戻り光２０７が出力される。
　ここでは、回折効率が最初に０％となる波長の半幅が、０．０１ｎｍであるものを示している。しかし、これは一例に過ぎず、ボリュームブラッググレーティングの厚みを厚くすること、あるいは、グレーティング周期を小さくすることで、回折効率が最初に０％となる波長の半幅が小さくなる。
　ボリュームブラッググレーティングの原理については、公知の技術であるため、詳細な説明を省略する。図３に示すボリュームブラッググレーティングの具体的な数値の計算の元になっている理論及び公式については、例えば、以下の非特許文献２に開示されている。
［非特許文献２］
Ｉ．Ｖ．Ｃｉａｐｕｒｉｎ，　ｅｔ　ａｌ．，　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｏｆ　Ｇａｕｓｓｉａｎ　ｂｅａｍ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　ｖｏｌｕｍｅ　Ｂｒａｇｇ　ｇｒａｔｉｎｇｓ　ｉｎ　ＰＴＲ　ｇｌａｓｓ，　Ｐｒｏｃ．　ｏｆ　ＳＰＩＥ　５７４２，　１８３，（２００５）．
　図１に示すレーザ装置１では、第１の波長λ１と第２の波長λ２とが異なっている。第１の波長λ１のスペクトル幅及び第２の波長λ２のスペクトル幅のそれぞれは、波長差Δλの半分程度以下であることが望ましい。第１の波長λ１のスペクトル幅及び第２の波長λ２のスペクトル幅のそれぞれが、波長差Δλの半分程度よりも大きいと、第１の波長λ１のスペクトルと、第２の波長λ２のスペクトルとが一部重なり、スペクトルの重なり部分が、損失又は戻り光になるからである。
　図１に示すレーザ装置１では、波長差Δλの最大値が、レーザ媒質１５の吸収波長幅、と、偏光結合素子１３等の波長依存性に起因する許容波長幅とのうち、狭い方の許容波長幅となる。狭い方の許容波長幅は、レーザ媒質１５の吸収波長幅であることが多い。例えば、偏光結合素子１３等を実現する偏光ビームスプリッタ等は、以下の非特許文献３及び非特許文献４に示すように、可視から近赤外波長での波長無依存設計により、２００ｎｍ程度の均一な波長特性を得ることが可能である。
［非特許文献３］
Ｌ．Ｌｉ，　ｅｔ　ａｌ．，Ｖｉｓｉｂｌｅ　ｂｒｏａｄｂａｎｄ，　ｗｉｄｅ－ａｎｇｌｅ，　ｔｈｉｎ－ｆｉｌｍ　ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ　ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ　ｂｅａｍ　ｓｐｌｉｔｔｅｒ，　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｐｔｉｃｓ，　３５，　１３，　２２２１，　（１９９６）．
［非特許文献４］
Ｈ．Ｋｉｋｕｔａ，　ｅｔ　ａｌ．，　Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ　ｑｕａｒｔｅｒ－ｗａｖｅ　ｐｌａｔｅｓ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　ｏｆ　ｆｏｒｍ　ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ，　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｐｔｉｃｓ，　３６，　７，　１５６６，　（１９９７）．
　図１に示すレーザ装置１では、ボリュームブラッググレーティングが、正弦波状の屈折率変調を有するものであるとしている。しかし、これは一例に過ぎず、ボリュームブラッググレーティングが、一定周期の正弦波変調以外の変調を有するものであってもよい。例えば、ボリュームブラッググレーティングが、波長依存特性のサイドローブを低減するためのアポダイゼーションフィルタ又はチャープフィルタであってもよい。
　以上の実施の形態１では、第１の光源１１から出力された第１の直線偏光を透過させて、第２の光源１２から出力された第２の直線偏光を反射させる偏光結合素子１３と、偏光結合素子１３を透過してきた第１の直線偏光を第１の円偏光に変化させ、偏光結合素子１３によって反射されてきた第２の直線偏光を第２の円偏光に変化させる偏光制御素子１４と、第１の光源１１と偏光結合素子１３との間に配置されており、第１の光源１１から出力された第１の直線偏光を透過させる一方、偏光結合素子１３を透過してきた第２の波長の光を第１の光源１１が存在している方向と異なる方向に回折させる第１の波長フィルタ１６と、第２の光源１２と偏光結合素子１３との間に配置されており、第２の光源１２から出力された第２の直線偏光を透過させる一方、偏光結合素子１３によって反射されてきた第１の波長の光を第２の光源１２が存在している方向と異なる方向に回折させる第２の波長フィルタ１７とを備えるように、レーザ装置１を構成した。したがって、レーザ装置１は、磁性光学素子を用いることなく、第１の光源１１への戻り光２０６，１０６の入射、及び、第２の光源１２への戻り光１０６，２０６の入射のそれぞれを避けつつ、２つのビームを結合することが可能である。
　図１に示すレーザ装置１では、第１の光源１１が、第１の励起レーザ１１ａを備え、第２の光源１２が、第２の励起レーザ１２ａを備えている。
　しかし、これは一例に過ぎず、図５に示すように、第１の光源１１が、第１の励起レーザ１１ｂと、第１の偏光板１１ｃとを備え、第２の光源１２が、第２の励起レーザ１２ｂと、第２の偏光板１２ｃとを備えるようにしてもよい。
　図５は、実施の形態１に係る他のレーザ装置１を示す構成図である。図５において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　第１の励起レーザ１１ｂは、第１の波長λ１のレーザ光１００’を発振する共振器を備えており、共振器により発振されたレーザ光１００’を第１の偏光板１１ｃに出力する。レーザ光１００’は、第１の方向に偏光されていないレーザ光である。
　第１の偏光板１１ｃは、第１の励起レーザ１１ｂにより発振されたレーザ光１００’を第１の方向に偏光させて、ｐ偏光であるレーザ光１００を第１の波長フィルタ１６に向けて出力する。
　第２の励起レーザ１２ｂは、第２の波長λ２のレーザ光２００’を発振する共振器を備えており、共振器により発振されたレーザ光２００’を第２の偏光板１２ｃに出力する。レーザ光２００’は、第２の方向に偏光されていないレーザ光である。
　第２の偏光板１２ｃは、第２の励起レーザ１２ｂにより発振されたレーザ光２００’を第２の方向に偏光させて、ｓ偏光であるレーザ光２００を第２の波長フィルタ１７に向けて出力する。
　図５に示すレーザ装置１では、第１の光源１１が、第１の励起レーザ１１ｂと、第１の偏光板１１ｃとを備えていても、図１に示すレーザ装置１と同様に、磁性光学素子を用いることなく、第１の光源１１への戻り光２０６，１０６の入射を避けることができる。
　また、図５に示すレーザ装置１では、第２の光源１２が、第２の励起レーザ１２ｂと、第２の偏光板１２ｃとを備えていても、図１に示すレーザ装置１と同様に、磁性光学素子を用いることなく、第２の光源１２への戻り光１０６，２０６の入射を避けることができる。
実施の形態２．
　実施の形態２では、第３の波長フィルタ２１及び第４の波長フィルタ２２を備えるレーザ装置１について説明する。
　図６は、実施の形態２に係るレーザ装置１を示す構成図である。図６において、図１及び図５と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　図７は、実施の形態２に係るレーザ装置１の動作を示す光路図である。図７において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　第１の光源１１は、第１の励起レーザ１１ａを備えていてもよいし、第１の励起レーザ１１ｂと、第１の偏光板１１ｃとを備えていてもよい。
　第２の光源１２は、第２の励起レーザ１２ａを備えていてもよいし、第２の励起レーザ１２ｂと、第２の偏光板１２ｃとを備えていてもよい。
　第３の波長フィルタ２１は、第１の光源１１が備える共振器の部分反射鏡として機能するフィルタであり、グレーティング、ファイバーブラッググレーティング、又は、ボリュームブラッググレーティング等の波長分散機能を有する素子によって実現される。
　第３の波長フィルタ２１は、第１の光源１１と第１の波長フィルタ１６との間に配置されている。
　第３の波長フィルタ２１は、第１の光源１１から出力された第１の波長λ１のレーザ光１００の一部を透過させ、透過させた後のレーザ光１００ａを第１の波長フィルタ１６に向けて出力する。
　第３の波長フィルタ２１は、第１の波長λ１のレーザ光１００の透過させていない部分を第１の光源１１側に反射させる。
　第４の波長フィルタ２２は、第２の光源１２が備える共振器の部分反射鏡として機能するフィルタであり、グレーティング、ファイバーブラッググレーティング、又は、ボリュームブラッググレーティング等の波長分散機能を有する素子によって実現される。
　第４の波長フィルタ２２は、第２の光源１２と第２の波長フィルタ１７との間に配置されている。
　第４の波長フィルタ２２は、第２の光源１２から出力された第２の波長λ２のレーザ光２００の一部を透過させ、透過させた後のレーザ光２００ａを第２の波長フィルタ１７に向けて出力する。
　第４の波長フィルタ２２は、第２の波長λ２のレーザ光２００の透過させていない部分を第２の光源１２側に反射させる。
　次に、図７を参照しながら、図６に示すレーザ装置１の動作について説明する。
　第１の光源１１、第２の光源１２、第３の波長フィルタ２１及び第４の波長フィルタ２２以外は、図１に示すレーザ装置１と同様である。ここでは、第１の光源１１、第２の光源１２、第３の波長フィルタ２１及び第４の波長フィルタ２２の動作についてのみ説明する。
　実施の形態２では、第１の光源１１は、第３の波長フィルタ２１を部分反射鏡としたレーザ発振器の一部である。
　第３の波長フィルタ２１は、第１の光源１１から第１の波長λ１のレーザ光１００を受けると、第１の波長λ１のレーザ光１００の一部を透過させ、透過させた後のレーザ光１００ａを第１の波長フィルタ１６に向けて出力する。
　また、第３の波長フィルタ２１は、第１の波長λ１のレーザ光１００の透過させていない部分を反射させ、反射させた後の第１の波長λ１のレーザ光１００ｂを第１の光源１１に出力する。
　第３の波長フィルタ２１は、第１の波長λ１以外の光を反射しないように構成しているので、第１の光源１１及び第３の波長フィルタ２１を有するレーザ発振器は、発振波長である第１の波長λ１の安定化が図られる。したがって、図１に示すレーザ装置１よりも、第１の光源１１により発振されるレーザ光１００の第１の波長λ１が安定化される。
　実施の形態２では、第２の光源１２は、第４の波長フィルタ２２を部分反射鏡としたレーザ発振器の一部である。
　第４の波長フィルタ２２は、第２の光源１２から第２の波長λ２のレーザ光２００を受けると、第２の波長λ２のレーザ光２００の一部を透過させ、透過させた後のレーザ光２００ａを第２の波長フィルタ１７に向けて出力する。
　また、第４の波長フィルタ２２は、第２の波長λ２のレーザ光２００の透過させていない部分を反射させ、反射させた後の第２の波長λ２のレーザ光２００ｂを第２の光源１２に出力する。
　第４の波長フィルタ２２は、第２の波長λ２以外の光を反射しないように構成しているので、第２の光源１２及び第４の波長フィルタ２２を有するレーザ発振器は、発振波長である第２の波長λ２の安定化が図られる。したがって、図１に示すレーザ装置１よりも、第２の光源１２により発振されるレーザ光２００の第２の波長λ２が安定化される。
　以上の実施の形態２では、第１の光源１１と第１の波長フィルタ１６との間に配置されており、第１の光源１１から出力された第１の直線偏光の一部を透過させる一方、第１の直線偏光の透過させていない部分を第１の光源１１側に反射させる第３の波長フィルタ２１と、第２の光源１２と第２の波長フィルタ１７との間に配置されており、第２の光源１２から出力された第２の直線偏光の一部を透過させる一方、第２の直線偏光の透過させていない部分を第２の光源１２側に反射させる第４の波長フィルタ２２とを備えるように、図６に示すレーザ装置１を構成した。したがって、図６に示すレーザ装置１は、図１に示すレーザ装置１と同様に、第１の光源１１への戻り光２０６，１０６の入射、及び、第２の光源１２への戻り光１０６，２０６の入射のそれぞれを避けつつ、２つのビームを結合することが可能である。また、図６に示すレーザ装置１は、図１に示すレーザ装置１よりも、第１の光源１１により発振される第１の直線偏光の第１の波長が更に安定し、第２の光源１２により発振される第２の直線偏光の第２の波長が更に安定する。
　図６に示すレーザ装置１では、第１の光源１１により発振される第１の直線偏光であるレーザ光１００の第１の波長λ１及び第２の光源１２により発振される第２の直線偏光であるレーザ光２００の第２の波長λ２のそれぞれが、図１に示すレーザ装置１よりも更に安定する。したがって、温度条件の変化等に伴う波長シフトによって、第１の光源１１の発振波長と第２の波長フィルタ１７の波長特性とにずれが生じることによる課題と、第２の光源１２の発振波長と第１の波長フィルタ１６の波長特性とにずれが生じることによる課題とを抑制できる。例えば、実施の形態１のレーザ装置１では、温度条件の変化により、第２の光源１２の発振波長が第２の波長λ２からずれると、戻り光２０６の波長が第２の波長λ２からずれるため、第１の波長フィルタ１６での回折効率が下がり、第１の光源１１への戻り光が発生する。一方で、実施の形態２のレーザ装置１では、第３の波長フィルタ２１と第４の波長フィルタ２２を挿入しているので、第１の光源１１及び第２の光源１２のそれぞれに発振される光の波長λ１，λ２の不安定化を抑制することができ、第１の光源１１への戻り光及び第２の光源１２への戻り光のそれぞれを抑制することができる。
　また、図６に示すレーザ装置１では、波長λ１，λ２が更に安定するので、波長差Δλの半分以下のスペクトル幅を容易に得ることができる。
実施の形態３．
　実施の形態３では、第１の光源１１から出力されたｐ偏光の一部を第１の光源１１側に反射させる機能を有する第１の波長フィルタ３１と、第２の光源１２から出力されたｓ偏光の一部を第２の光源１２側に反射させる機能を有する第２の波長フィルタ３２とを備えるレーザ装置１について説明する。
　図８は、実施の形態３に係るレーザ装置１を示す構成図である。図８において、図１、図５及び図６と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　図９は、実施の形態３に係るレーザ装置１の動作を示す光路図である。図９において、図２及び図７と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　第１の光源１１は、第１の励起レーザ１１ａを備えていてもよいし、第１の励起レーザ１１ｂと、第１の偏光板１１ｃとを備えていてもよい。
　第２の光源１２は、第２の励起レーザ１２ａを備えていてもよいし、第２の励起レーザ１２ｂと、第２の偏光板１２ｃとを備えていてもよい。
　第１の波長フィルタ３１は、グレーティング、ファイバーブラッググレーティング、又は、ボリュームブラッググレーティング等の波長分散機能を有する素子によって実現される。
　第１の波長フィルタ３１は、第１の光源１１と偏光結合素子１３の第１の面１３ａとの間に配置されている。
　第１の波長フィルタ３１は、第１の光源１１から出力された第１の波長λ１のｐ偏光であるレーザ光１００を透過させる一方、偏光結合素子１３から出力された第２の波長λ２のｐ偏光である戻り光２０６を第１の光源１１が存在している方向と異なる方向に回折させる。
　また、第１の波長フィルタ３１は、第１の光源１１から出力されたレーザ光１００の一部を反射させ、反射させた後のレーザ光１００ｂを第１の光源１１に出力する。
　第２の波長フィルタ３２は、グレーティング、ファイバーブラッググレーティング、又は、ボリュームブラッググレーティング等の波長分散機能を有する素子によって実現される。
　第２の波長フィルタ３２は、第２の光源１２と偏光結合素子１３の第２の面１３ｂとの間に配置されている。
　第２の波長フィルタ３２は、第２の光源１２から出力された第２の波長λ２のｓ偏光であるレーザ光２００を透過させる一方、偏光結合素子１３から出力された第１の波長λ１のｓ偏光である戻り光１０６を第２の光源１２が存在している方向と異なる方向に回折させる。
　また、第２の波長フィルタ３２は、第２の光源１２から出力されたレーザ光２００の一部を反射させ、反射させた後のレーザ光２００ｂを第２の光源１２に出力する。
　第１の波長フィルタ３１は、第１の波長フィルタ１６の機能と第３の波長フィルタ２１の機能とが集積された波長フィルタであり、第２の波長フィルタ３２は、第２の波長フィルタ１７の機能と第４の波長フィルタ２２の機能とが集積された波長フィルタである。
　第１の波長フィルタ３１が、グレーティングによって実現される場合、第１の波長フィルタ１６を実現するグレーティングと、第３の波長フィルタ２１を実現するグレーティングとを直列に配置することで、第１の波長フィルタ３１を製作することができる。第２の波長フィルタ３２が、グレーティングによって実現される場合も同様である。
　第１の波長フィルタ３１が、ファイバーグレーティング、又は、ボリュームブラッググレーティングによって実現される場合、光感光性を有するガラスに紫外線を照射することで、第１の波長フィルタ３１を製作することができる。したがって、１つのガラス素子に対して、第１の波長フィルタ１６の機能と第３の波長フィルタ２１の機能とを直列に露光することで、第１の波長フィルタ３１を製作することができる。１つのガラス素子に対して、第１の波長フィルタ１６の機能と第３の波長フィルタ２１の機能とを直列に露光する場合には、部品点数が減るという利点のほか、第１の波長フィルタ１６と第３の波長フィルタ２１との間の光軸ずれを避けることができる利点が得られる。第２の波長フィルタ３２が、ファイバーグレーティング、又は、ボリュームブラッググレーティングによって実現される場合も同様である。
　また、第１の波長フィルタ３１が、ファイバーグレーティング、又は、ボリュームブラッググレーティングによって実現される場合、第１の波長フィルタ１６と第３の波長フィルタ２１とを空間的に重ねることでも、第１の波長フィルタ３１を製作することができる。第１の波長フィルタ１６と第３の波長フィルタ２１とを空間的に重ねる技術自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
　第１の波長フィルタ１６と第３の波長フィルタ２１とを空間的に重ねて、第１の波長フィルタ３１を製作する場合、第１の波長フィルタ１６と、第３の波長フィルタ２１とを直列に配置する場合よりも、第１の波長フィルタ３１を薄くすることができる。
　次に、図９を参照しながら、図８に示すレーザ装置１の動作について説明する。
　第１の光源１１、第２の光源１２、第１の波長フィルタ３１及び第２の波長フィルタ３以外は、図１及び図５に示すレーザ装置１と同様である。ここでは、第１の光源１１、第２の光源１２、第１の波長フィルタ３１及び第２の波長フィルタ３２の動作についてのみ説明する。
　第１の光源１１は、第１の波長λ１のｐ偏光であるレーザ光１００を第１の波長フィルタ３１に向けて出力する。
　第１の波長フィルタ３１は、第１の光源１１から出力されたレーザ光１００の波長が第１の波長λ１であるため、レーザ光１００を透過させ、透過させた後のレーザ光１０１を偏光結合素子１３に向けて出力する。
　第１の波長フィルタ３１は、偏光結合素子１３から戻り光２０６を受けると、戻り光２０６の波長が第２の波長λ２であるため、戻り光２０６を第１の光源１１が存在している方向と異なる方向に回折させる。
　また、第１の波長フィルタ３１は、第１の光源１１からレーザ光１００を受けると、レーザ光１００の一部を反射させ、反射させた後のレーザ光１００ｂを第１の光源１１に出力する。
　第２の光源１２は、第２の波長λ２のｓ偏光であるレーザ光２００を第２の波長フィルタ３２に向けて出力する。
　第２の波長フィルタ３２は、第２の光源１２から出力されたレーザ光２００の波長が第２の波長λ２であるため、レーザ光２００を透過させ、透過させた後のレーザ光２０１を偏光結合素子１３に向けて出力する。
　第２の波長フィルタ３２は、偏光結合素子１３から戻り光１０６を受けると、戻り光１０６の波長が第１の波長λ１であるため、戻り光１０６を第２の光源１２が存在している方向と異なる方向に回折させる。
　また、第２の波長フィルタ３２は、第２の光源１２からレーザ光２００を受けると、レーザ光２００の一部を反射させ、反射させた後のレーザ光２００ｂを第２の光源１２に出力する。
　第１の波長フィルタ３１は、第１の波長λ１以外の光を第１の光源１１の方向へ反射しないように構成しているので、第１の光源１１及び第３の波長フィルタ３１を有するレーザ発振器は、発振波長である第１の波長λ１の安定化が図られる。したがって、図１に示すレーザ装置１よりも、第１の光源１１により発振されるレーザ光１００の第１の波長λ１が安定化される。
　第２の波長フィルタ３２は、第２の波長λ２以外の光を第２の光源１２の方向へ反射しないように構成しているので、第２の光源１２及び第２の波長フィルタ３２を有するレーザ発振器は、発振波長である第２の波長λ２の安定化が図られる。したがって、図１に示すレーザ装置１よりも、第２の光源１２により発振されるレーザ光２００の第２の波長λ２が安定化される。
　以上の実施の形態３では、第１の波長フィルタ３１が、第１の直線偏光の一部を透過させて、第２の波長の光を第１の光源１１が存在している方向と異なる方向に回折させるほか、第１の直線偏光の透過させていない部分を第１の光源１１側に反射させ、第２の波長フィルタ３２が、第２の直線偏光の一部を透過させて、第１の波長の光を第２の光源１２が存在している方向と異なる方向に回折させるほか、第２の直線偏光の透過させていない部分を第２の光源１２側に反射させるように、図８に示すレーザ装置１を構成した。したがって、図８に示すレーザ装置１は、図１に示すレーザ装置１と同様に、第１の光源１１への戻り光２０６，１０６の入射、及び、第２の光源１２への戻り光１０６，２０６の入射のそれぞれを避けつつ、２つのビームを結合することが可能である。また、図８に示すレーザ装置１は、図１に示すレーザ装置１よりも、第１の光源１１により発振される第１の直線偏光の第１の波長が更に安定し、第２の光源１２により発振される第２の直線偏光の第２の波長が更に安定する。
　図８に示すレーザ装置１では、第１の光源１１により発振される第１の直線偏光であるレーザ光１００の第１の波長λ１及び第２の光源１２により発振される第２の直線偏光であるレーザ光２００の第２の波長λ２のそれぞれが、図１に示すレーザ装置１よりも更に安定する。したがって、温度条件の変化等に伴う波長シフトによって、第１の光源１１の発振波長と第２の波長フィルタ３２の波長特性とにずれが生じることによる課題と、第２の光源１２の発振波長と第１の波長フィルタ３１の波長特性とにずれが生じることによる課題とを抑制できる。例えば、実施の形態１のレーザ装置１では、温度条件の変化により、第２の光源１２の発振波長が第２の波長λ２からずれると、戻り光２０６の波長が第２の波長λ２からずれるため、第１の波長フィルタ１６での回折効率が下がり、第１の光源１１への戻り光が発生する。一方で、実施の形態３のレーザ装置１では、第３の波長フィルタ３１と第４の波長フィルタ３２を挿入しているので、第１の光源１１及び第２の光源１２のそれぞれに発振される光の波長λ１，λ２の不安定化を抑制することができ、第１の光源１１への戻り光及び第２の光源１２への戻り光のそれぞれを抑制することができる。
　また、図８に示すレーザ装置１では、波長λ１，λ２が更に安定するので、波長差Δλの半分以下のスペクトル幅を容易に得ることができる。
　実施の形態１～３のレーザ装置１では、レーザ媒質１５を備える励起レーザとして用いられる。しかし、これは一例に過ぎず、レーザ媒質１５を備えていないレーザ装置１であってもよい。レーザ媒質１５を備えていないレーザ装置１は、偏光結合を行うレーザ発振器として用いられる。
　レーザ媒質１５を備えていないレーザ装置１は、第１の波長λ１と第２の波長λ２との完全な同一性が求められない用途のレーザとして、例えば、加工用レーザ、照明用レーザ、又は、測距センシング用レーザに用いられることが想定される。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明は、レーザ装置に適している。
　１　レーザ装置、１１　第１の光源、１１ａ　第１の励起レーザ、１１ｂ　第１の励起レーザ、１１ｃ　第１の偏光板、１２　第２の光源、１２ａ　第２の励起レーザ、１２ｂ　第２の励起レーザ、１２ｃ　第２の偏光板、１３　偏光結合素子、１３ａ　第１の面、１３ｂ　第２の面、１３ｃ　第３の面、１４　偏光制御素子、１５　レーザ媒質、１６　第１の波長フィルタ、１７　第２の波長フィルタ、２１　第３の波長フィルタ、２２　第４の波長フィルタ、３１　第１の波長フィルタ、３２　第２の波長フィルタ、１００，１００’，１００ａ，１００ｂ，１０１，１０２　レーザ光、１０３　第１の円偏光、１０４，１０５，１０６，１０７　戻り光、２００，２００’，２００ａ，２００ｂ，２０１，２０２　レーザ光、２０３　第２の円偏光、２０４，２０５，２０６，２０７　戻り光。

Claims (6)

  1. 　波長が第１の波長であり、第１の方向に偏光されている第１の直線偏光を出力する第１の光源と、
    　波長が前記第１の波長と異なる第２の波長であり、前記第１の方向と直交している第２の方向に偏光されている第２の直線偏光を出力する第２の光源と、
    　前記第１の直線偏光を透過させて、前記第２の直線偏光を反射させる偏光結合素子と、
    　前記偏光結合素子を透過してきた第１の直線偏光を第１の円偏光に変化させ、前記偏光結合素子によって反射されてきた第２の直線偏光を第２の円偏光に変化させる偏光制御素子と、
    　前記第１の光源と前記偏光結合素子との間に配置されており、前記第１の光源から出力された第１の直線偏光を透過させる一方、前記偏光結合素子を透過してきた前記第２の波長の光を前記第１の光源が存在している方向と異なる方向に回折させる第１の波長フィルタと、
    　前記第２の光源と前記偏光結合素子との間に配置されており、前記第２の光源から出力された第２の直線偏光を透過させる一方、前記偏光結合素子によって反射されてきた前記第１の波長の光を前記第２の光源が存在している方向と異なる方向に回折させる第２の波長フィルタと
    　を備えたレーザ装置。
  2. 　前記第１の円偏光及び前記第２の円偏光のそれぞれを吸収して、前記第１の波長及び前記第２の波長のそれぞれと異なる第３の波長の光に利得を発生させるレーザ媒質を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
  3. 　前記第１の光源と前記第１の波長フィルタとの間に配置されており、前記第１の光源から出力された第１の直線偏光の一部を透過させる一方、前記第１の直線偏光の透過させていない部分を前記第１の光源側に反射させる第３の波長フィルタと、
    　前記第２の光源と前記第２の波長フィルタとの間に配置されており、前記第２の光源から出力された第２の直線偏光の一部を透過させる一方、前記第２の直線偏光の透過させていない部分を前記第２の光源側に反射させる第４の波長フィルタと
    　を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
  4. 　前記第１の波長フィルタは、前記第１の直線偏光の一部を透過させて、前記第２の波長の光を前記第１の光源が存在している方向と異なる方向に回折させるほか、前記第１の直線偏光の透過させていない部分を前記第１の光源側に反射させ、
    　前記第２の波長フィルタは、前記第２の直線偏光の一部を透過させて、前記第１の波長の光を前記第２の光源が存在している方向と異なる方向に回折させるほか、前記第２の直線偏光の透過させていない部分を前記第２の光源側に反射させることを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
  5. 　前記第１の光源は、前記第１の直線偏光を発振する第１の励起レーザを備え、
    　前記第２の光源は、前記第２の直線偏光を発振する第２の励起レーザを備えていることを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
  6. 　前記第１の光源は、
    　前記第１の波長のレーザ光を発振する第１の励起レーザと、
    　前記第１の励起レーザにより発振されたレーザ光を前記第１の直線偏光に変化させる第１の偏光板とを備え、
    　前記第２の光源は、
    　前記第２の波長のレーザ光を発振する第２の励起レーザと、
    　前記第２の励起レーザにより発振されたレーザ光を前記第２の直線偏光に変化させる第２の偏光板とを備えていることを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
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