WO2022249581A1 - レーザ素子及び電子機器 - Google Patents

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WO2022249581A1
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reflective layer
light
polarization
polarization conversion
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PCT/JP2022/005844
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健二 田中
将尚 鎌田
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ソニーグループ株式会社
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    • 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
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • 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
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    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123—Q-switching
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser

Definitions

  • the present disclosure relates to laser elements and electronic devices.
  • the peak power of a laser is defined as pulse energy ⁇ pulse width, and it is important to obtain a shorter pulse width in order to obtain higher peak power.
  • Q-switched solid-state lasers that output laser pulses are characterized in that the length of their own cavity and the resulting pulse width are proportional, and the minimum cavity length is affected by the length of the solid-state laser medium used.
  • the length of the solid-state laser medium installed in the cavity as the gain medium is determined by the amount of absorption of the pumping light. Therefore, the excitation efficiency is remarkably lowered.
  • the length of the solid-state laser medium is not preferable to make the length of the solid-state laser medium shorter than the excitation light absorption length, and it is not possible to obtain a shorter pulse.
  • the length of the solid-state laser medium is shortened in an attempt to obtain a short pulse width, the amount of pumping light absorbed is reduced and the pumping efficiency is lowered.
  • the excitation light or oscillation light that excites the solid-state laser medium may resonate in each resonator and become a standing wave in the solid-state laser medium. In this case, the excitation efficiency and stability of the solid-state laser medium are lowered.
  • the present disclosure provides a laser element that can suppress standing waves of excitation light or oscillation light while integrating a plurality of optical elements.
  • a laser device includes a laminated semiconductor layer having a first reflective layer for a first wavelength and an active layer that emits surface light of the first wavelength, and the laminated semiconductor layer is arranged on the rear side of the optical axis.
  • a laser medium having a second reflective layer for a second wavelength on a first surface facing the laminated semiconductor layer and a third reflective layer for a first wavelength on a second surface opposite to the first surface;
  • a first polarization conversion element is provided between the second reflective layer and the laser medium to shift the phases of light beams of two wavelengths in mutually orthogonal vibration directions.
  • a second polarization conversion element which is provided between the first reflective layer and the fourth reflective layer and which controls the polarization of the light of the first or second wavelength, is provided between the second polarizing conversion element for changing the phase of the light in the orthogonal vibration direction.
  • at least one of first and second polarization control elements, the optical axis of the laminated semiconductor layer, the optical axis of the laser medium, the first and second polarization conversion elements, and the optical axis of the first or second polarization control element are arranged on one axis.
  • An anisotropic material, a metasurface structure, or a photonic crystal structure is used for the first and second polarization conversion elements.
  • the first and second polarization conversion elements give a phase difference of about 1/4 wavelength to the light of the first and second wavelengths, respectively, in the vibration directions orthogonal to each other.
  • a fifth reflective layer provided on the laser medium side of the laminated semiconductor layer is further provided.
  • the first polarization control element is provided between the first reflection layer and the first polarization conversion element, and controls the polarization of light of the first wavelength.
  • the second polarization control element is provided between the fourth reflective layer and the second polarization conversion element, and controls polarization of light of the second wavelength.
  • the first polarization control element has a fine structure on its surface so as to have different transmittances for mutually orthogonally polarized light of the first wavelength.
  • the second polarization control element has a fine structure on its surface so as to have different transmittances for mutually orthogonally polarized light of the second wavelength.
  • a saturable absorber provided between the third reflective layer and the fourth reflective layer is further provided.
  • the first polarization conversion element is arranged between the first polarization control element and the second reflective layer, and the second polarization conversion element is arranged between the laser medium and the third reflective layer.
  • the first polarization conversion element is arranged between the second reflective layer and the laser medium
  • the second polarization conversion element is arranged between the third reflective layer and the second polarization control element.
  • the first polarization conversion element is arranged between the second reflective layer and the laser medium, and the second polarization conversion element is arranged between the laser medium and the third reflective layer.
  • the fourth reflective layer has a fine structure on its surface so as to have different transmittances for mutually orthogonally polarized light of the second wavelength.
  • the saturable absorber has a fine structure on its surface so as to have different transmittances for mutually orthogonally polarized light of the second wavelength.
  • the fourth reflective layer causes the light of the second wavelength to differ in phase with respect to the light of the vibration directions orthogonal to each other.
  • the first polarization control element is provided between the second reflection layer and the first polarization conversion element, has different transmittances with respect to polarized light of the first wavelength that are orthogonal to each other, and It has a fine structure on its surface so as to have different transmittances for polarized lights of two wavelengths that are orthogonal to each other.
  • the second polarization control element is provided between the third reflection layer and the second polarization conversion element, has different transmittances for mutually orthogonally polarized light of the first wavelength, and It has a fine structure on its surface so as to have different transmittances for polarized lights of two wavelengths that are orthogonal to each other.
  • the first polarization conversion element has a fine structure on its surface so as to have different transmittances for mutually orthogonally polarized light of the first wavelength.
  • the second polarization conversion element has a fine structure on its surface so as to have different transmittances for mutually orthogonally polarized light of the second wavelength.
  • the laminated semiconductor layer, laser medium, fourth reflective layer, first resonator, second resonator, first polarization conversion element, second polarization conversion element, and first or second polarization control element are integrally bonded.
  • a transparent member provided at any position between the first reflective layer and the fourth reflective layer is further provided.
  • An electronic device is an electronic device comprising a laser element and a control unit that controls emission of light from the laser element, wherein the laser element includes a first reflective layer for a first wavelength, an active layer that emits surface light of a first wavelength; and a second reflective layer for the second wavelength on the first surface facing the laminated semiconductor layer disposed on the rear side of the optical axis of the laminated semiconductor layer.
  • a laser medium having a third reflective layer for the first wavelength on a second surface opposite to the first surface; a fourth reflective layer for a second wavelength; a first resonator for resonating light of the first wavelength between the first reflective layer and the third reflective layer; A second resonator that resonates the light of the wavelength, and a first polarization converter that is provided between the first reflective layer and the laser medium and causes the phases of the light of the first wavelength to differ from each other in the vibration directions that are orthogonal to each other.
  • a second polarizing conversion element provided between the second reflective layer and the laser medium, the second polarizing conversion element for causing a phase difference between the light beams of the second wavelength in the vibration directions orthogonal to each other; and at least one of a first or a second polarization control element provided between the 4 reflective layers and controlling the polarization of light of the first or second wavelength, the optical axis of the laminated semiconductor layer, the light of the laser medium
  • the axis, the first and second polarization conversion elements, and the optical axis of the first or second polarization control element are arranged on one axis.
  • FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of a laser device according to the present disclosure
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser device according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device including a transparent member
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device according to a second embodiment
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device according to a third embodiment
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device according to a fourth embodiment
  • Sectional drawing which shows the structural example of the laser element by 5th Embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device according to a seventh embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device according to an eighth embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device according to a ninth embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device according to a tenth embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device according to an eleventh embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device according to a seventh embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device according to an eighth embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device according to a ninth embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device according
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device according to a twelfth embodiment
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a configuration example of a laser device according to a thirteenth embodiment
  • FIG. 16 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera and CCU shown in FIG. 15; The figure which shows an example of a schematic structure of a microsurgery system.
  • a laser device has a structure in which a structure using a part of a surface-emitting laser as a light-emitting device and a solid-state laser medium for Q-switching are integrally joined.
  • laser elements according to the present disclosure may include laser elements that do not have a Q-switch function, but first, a laser element that has a Q-switch function will be described.
  • two resonators share the Q-switching solid-state laser medium. These two resonators have a first resonator resonating at a first wavelength and a second resonator (also called Q-switched solid-state laser resonator) resonating at a second wavelength.
  • the laser element according to the present disclosure is an integrated laminated structure that can be manufactured using semiconductor process technology, it is excellent in mass productivity and in laser output stability.
  • the light emitting element is one form of a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL).
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • the difference from the VCSEL is that at least one of the mirrors forming the resonator is provided outside the laminated semiconductor layer, which is the main body of the light emitting element.
  • a laser device according to the present disclosure has a structure in which a solid-state laser medium is arranged between a laminated semiconductor layer and a mirror arranged outside the laminated semiconductor layer, as will be described later.
  • the laser element can generate a laser pulse with a short pulse width by Q-switching.
  • the solid-state laser medium is shared by the cavity for the excitation light and the cavity for the oscillation light.
  • the excitation light or oscillation light that excites the solid-state laser medium resonates in each resonator and becomes a standing wave in the solid-state laser medium.
  • the standing wave of the excitation light does not excite the solid-state laser medium at the node portion thereof, thereby reducing the excitation efficiency.
  • the standing wave of the excitation light causes reabsorption of the oscillation light in the solid-state laser medium.
  • a standing wave of the oscillating light causes a so-called spatial hole burning phenomenon.
  • polarization conversion elements are provided on both sides of the solid-state laser medium to change the phases of the excitation light or oscillation light in the mutually orthogonal vibration directions, and a polarization control element is provided. Assume that the laser is oscillated only with polarized light in one direction. This makes it possible to suppress the generation of standing waves of excitation light or oscillation light without impairing the advantage of the compact integrated structure.
  • a laser device has the following three features.
  • the first resonator and the second resonator share a solid-state laser medium.
  • the first cavity includes a light-emitting element and a solid-state laser medium.
  • the second resonator includes a solid-state laser medium and a saturable absorber, and performs Q-switched laser oscillation with excitation light from the first resonator.
  • Polarization conversion elements are provided on both sides of the solid-state laser medium, respectively, so that the phases of the excitation light and/or the oscillation light are different from each other in the vibration directions perpendicular to each other. Furthermore, at least one polarization control element for controlling polarization in one direction is provided between the polarization conversion element and the reflecting layer on the opposite side of the solid-state laser medium in the resonator. These polarization conversion element and polarization control element suppress standing waves of excitation light and/or oscillation light in the solid-state laser medium.
  • the light-emitting element, solid-state laser medium, and saturable absorber have an integrated structure.
  • excitation light generated by injecting current into the light-emitting device is absorbed by the solid-state laser medium within the first cavity.
  • the solid-state laser medium constitutes a second cavity together with a saturable absorber placed in the first cavity.
  • the solid-state laser medium becomes sufficiently excited, the output of spontaneous emission light increases, and when it exceeds a certain threshold, the light absorption rate in the saturable absorber drops sharply, and the spontaneous emission light generated in the solid-state laser medium is It becomes permeable through the saturable absorber and causes stimulated emission in the solid-state laser medium. This causes Q-switched pulsing.
  • FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of a laser device 1 according to the present disclosure.
  • a laser device 1 shown in FIG. 1 has a structure in which a light-emitting device 2, a solid-state laser medium 3, and a saturable absorber 4 are integrally joined.
  • the light emitting element 2 has a semiconductor layer with a laminated structure (laminated semiconductor layer).
  • the light emitting device 2 of FIG. 1 has a structure in which a substrate 5, a fifth reflective layer R5, a clad layer 6, an active layer 7, a clad layer 8, and a first reflective layer R1 are laminated in this order.
  • the laser device 1 in FIG. 1 has a bottom emission type configuration in which continuous wave (CW) excitation light is emitted from the substrate 5, the CW excitation light is emitted from the first reflective layer R1 side.
  • a top emission type configuration is also possible.
  • the substrate 5 is an n-GaAs substrate 5, for example. Since the n-GaAs substrate 5 absorbs light of the first wavelength ⁇ 1, which is the excitation wavelength of the light emitting element 2, at a constant rate, it is desirable to make it as thin as possible. On the other hand, it is desirable to have a thickness sufficient to maintain the mechanical strength during the joining process, which will be described later.
  • the active layer 7 performs surface emission of the first wavelength ⁇ 1.
  • the clad layers 6 and 8 are, for example, AlGaAs clad layers.
  • the first reflective layer R1 reflects light of the first wavelength ⁇ 1.
  • the fifth reflective layer R5 has a constant transmittance for light of the first wavelength ⁇ 1.
  • an electrically conductive semiconductor distributed reflective layer DBR: Distributed Bragg Reflector
  • a current is injected from the outside through the first reflective layer R1 and the fifth reflective layer R5, recombination and light emission occur in the quantum well in the active layer 7, and laser oscillation of the first wavelength ⁇ 1 is performed.
  • a part of the surface layer (for example, AlAs layer) 31A on the clad layer side of the first reflective layer R1 is oxidized to become an oxide layer (for example, Al 2 O 3 layer) 32 .
  • the fifth reflective layer R ⁇ b>5 is provided on the solid-state laser medium 3 side of the light-emitting element 2 and is provided between the semiconductor layer of the light-emitting element 2 and the solid-state laser medium 3 .
  • the fifth reflective layer R5 is arranged on the n-GaAs substrate 5, for example.
  • the fifth reflective layer R5 has a multilayer reflective film made of Al z1 Ga 1-z1 As/Al z2 Ga 1-z2 As (0 ⁇ z1 ⁇ z2 ⁇ 1) doped with an n-type dopant (eg, silicon).
  • the fifth reflective layer R5 is also called n-DBR. More specifically, an n-contact layer 33 is arranged between the fifth reflective layer R5 and the n-GaAs substrate 5. As shown in FIG.
  • the active layer 7 has, for example, a multiple quantum well layer in which an Al x1 In y1 Ga 1-x1-y1 As layer and an Al x3 In y3 Ga 1-x3-y3 As layer are laminated.
  • the first reflective layer R1 has, for example, a multiple reflection film made of Al z3 Ga 1-z3 As/Al Z4 Ga 1-z4 As (0 ⁇ z3 ⁇ z4 ⁇ 1) doped with a p-type dopant (eg, carbon). .
  • the first reflective layer R1 is also called p-DBR.
  • Each of the semiconductor layers R5, 6, 7, 8 and R1 in the light emitting element 2 can be formed using a crystal growth method such as MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) and MBE (molecular beam epitaxy). After crystal growth, processes such as mesa etching for element isolation, formation of an insulating film, and vapor deposition of an electrode film enable driving by current injection.
  • a crystal growth method such as MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) and MBE (molecular beam epitaxy).
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • MBE molecular beam epitaxy
  • a solid-state laser medium 3 is bonded to the end surface of the n-GaAs substrate 5 of the light-emitting element 2 opposite to the fifth reflective layer R5.
  • the end surface of the solid-state laser medium 3 on the light emitting element 2 side is called a first surface F1
  • the end surface of the solid-state laser medium 3 on the saturable absorber 4 side is called a second surface F2.
  • a laser pulse emitting surface of the saturable absorber 4 is called a third surface F3
  • an end surface of the light emitting element 2 on the solid-state laser medium 3 side is called a fourth surface F4.
  • An end face of the saturable absorber 4 on the solid-state laser medium 3 side is called a fifth face F5.
  • the fourth surface F4 of the light-emitting element 2 is joined to the first surface F1 of the solid-state laser medium 3, and the second surface F2 of the solid-state laser medium 3 is connected to the saturable absorber 4. is joined to the fifth surface F5 of the .
  • the laser device 1 in FIG. 1 includes a first resonator 11 and a second resonator 12.
  • the first resonator 11 resonates light with a first wavelength ⁇ 1 between the first reflective layer R1 in the light emitting element 2 and the third reflective layer R3 in the solid-state laser medium 3 .
  • the second resonator 12 resonates light of the second wavelength ⁇ 2 between the second reflective layer R2 in the solid-state laser medium 3 and the fourth reflective layer R4 in the saturable absorber 4 .
  • the second resonator 12 is also called a Q-switched solid-state laser resonator 12.
  • a third reflective layer R3, which is a highly reflective layer, is provided in the solid-state laser medium 3 so that the first resonator 11 can perform stable resonant operation.
  • a normal light emitting device 2 has a partially reflecting mirror for emitting the light of the first wavelength ⁇ 1 to the outside at the position of the third reflecting layer R3 in FIG.
  • the third reflective layer R3 is used to confine the power of the pumping light of the first wavelength ⁇ 1 within the first resonator 11. It has a reflective layer.
  • first reflective layer R1, fifth reflective layer R5, and third reflective layer R3 are provided inside the first resonator 11 composed of the light emitting element 2 and the solid-state laser medium 3. be done. Therefore, the first resonator 11 has a coupled cavity structure.
  • the solid-state laser medium 3 is excited. This causes Q-switched laser pulse oscillation in the second resonator 12 .
  • the second resonator 12 resonates light of the second wavelength ⁇ 2 between the second reflective layer R2 in the solid-state laser medium 3 and the fourth reflective layer R4 in the saturable absorber 4 .
  • the second reflective layer R2 is a highly reflective layer, while the fourth reflective layer R4 is a partially reflective layer.
  • the fourth reflective layer R4 is provided on the end surface of the saturable absorber 4, but the fourth reflective layer R4 may be arranged on the rear side of the optical axis from the laser pulse emission surface of the saturable absorber 4. good.
  • the rearward direction of the optical axis is the direction in which light is emitted on the optical axis. That is, the fourth reflective layer R4 does not necessarily have to be provided inside or on the surface of the saturable absorber 4.
  • FIG. even if the fourth reflective layer R4 is arranged on the front side of the optical axis relative to the saturable absorber 4, the light of the second wavelength ⁇ 2 is resonated between the second reflective layer R2 and the fourth reflective layer R4. need to let
  • the solid-state laser medium 3 includes, for example, Yb (yttrium)-doped YAG (yttrium aluminum garnet) crystal Yb:YAG.
  • the first wavelength ⁇ 1 of the first resonator 11 is 940 nm
  • the second wavelength ⁇ 2 of the second resonator 12 is 1030 nm.
  • the solid-state laser medium 3 is not limited to Yb:YAG. :SFAP, Yb:YVO, Yb:glass, Yb:KYW, Yb:BCBF, Yb:YCOB, Yb:GdCOB, YB:YAB can be used.
  • the solid-state laser medium 3 may be a four-level solid-state laser medium 3 or a quasi-three-level solid-state laser medium 3 .
  • first wavelength ⁇ 1 the appropriate excitation wavelength
  • the saturable absorber 4 includes, for example, Cr (chromium)-doped YAG (Cr:YAG) crystal.
  • the saturable absorber 4 is a material whose transmittance increases when the intensity of incident light exceeds a predetermined threshold.
  • the excitation light of the first wavelength ⁇ 1 from the first resonator 11 increases the transmittance of the saturable absorber 4 and emits a laser pulse of the second wavelength ⁇ 2. This is called a Q-switch.
  • V:YAG can also be used as the material of the saturable absorber 4 .
  • other types of saturable absorbers 4 may be used. Moreover, it does not prevent using an active Q switch element as the Q switch.
  • the light-emitting element 2, the solid-state laser medium 3, and the saturable absorber 4 are shown separately, but these are laminated structures that are joined together using a joining process.
  • bonding processes that can be used include surface activated bonding, atomic diffusion bonding, plasma activated bonding, and the like. Alternatively, other bonding (adhesion) processes can be used.
  • the electrodes E1 and E2 for injecting current into the first reflective layer R1 and the fifth reflective layer R5 are preferably arranged so as not to be exposed on the surface of the n-GaAs substrate 5 at least. .
  • electrodes E1 and E2 are arranged on the end surface of the light emitting element 2 on the first reflective layer R1 side.
  • the electrode E1 is a p-electrode and is electrically connected to the first reflective layer R1.
  • the electrode E2 is an n-electrode, and is formed by filling the inner wall of a trench extending from the first reflective layer R1 to the n-contact layer 33 with a conductive material 35 with an insulating film 34 interposed therebetween.
  • this end face can be soldered to a support substrate (not shown). Even when a plurality of laser elements are arranged in an array, by arranging the electrodes E1 and E2 on the same end surface, this end surface can be mounted on the support substrate. Note that the shape and location of the electrodes E1 and E2 shown in FIG. 1 are merely examples.
  • the arithmetic mean roughness Ra of each surface layer must be about 1 nm or less, preferably 0.5 nm or less. Chemical mechanical polishing (CMP) is used to achieve a surface layer having these arithmetic mean roughnesses.
  • CMP Chemical mechanical polishing
  • a dielectric multilayer film may be arranged between the layers and the layers may be joined via the dielectric multilayer film.
  • the GaAs substrate 5, which is the base substrate of the light emitting element 2 has a refractive index n of 3.2 at a wavelength of 940 nm, which is higher than YAG (n: 1.7) and general dielectric multilayer materials.
  • an antireflection film (AR coating film or non-reflection coating film) that does not reflect the light of the first wavelength ⁇ 1 of the first resonator 11 is arranged between the light emitting element 2 and the solid-state laser medium 3. is desirable. It is also desirable to dispose an antireflection film (AR coating film or non-reflection coating film) between the solid-state laser medium 3 and the saturable absorber 4 as well.
  • polishing may be difficult.
  • a material transparent to the first wavelength ⁇ 1 and the second wavelength ⁇ 2 such as SiO 2
  • SiO 2 is deposited as a base layer for bonding, and this SiO 2 layer is processed by arithmetic. It may be polished to an average roughness Ra of about 1 nm (preferably 0.5 nm or less) and used as an interface for bonding.
  • materials other than SiO 2 can be used as the underlayer, and the material is not limited here.
  • a non-reflective film may be provided between the SiO 2 material of the underlayer and the base layer.
  • Dielectric multilayer film includes short wavelength transmission filter film (SWPF: Short Wave Pass Filter), long wavelength transmission filter film (LWPF: Long Wave Pass Filter), band pass filter film (BPF: Band Pass Filter), non-reflection protection There is a film (AR: Anti-Reflection) and the like. It is desirable to arrange different kinds of dielectric multilayer films according to need.
  • a PVD (Physical Vapor Deposition) method can be used as a method for forming the dielectric multilayer film, and specifically, a film forming method such as vacuum deposition, ion-assisted deposition, or sputtering can be used. It does not matter which film formation method is applied. Also, the characteristics of the dielectric multilayer film can be arbitrarily selected.
  • the second reflective layer R2 may be a short wavelength transmission filter film
  • the third reflective layer R3 may be a long wavelength transmission filter film.
  • short wavelength transmission means that the light of the first wavelength ⁇ 1 is transmitted and the light of the second wavelength ⁇ 2 is reflected.
  • long wavelength transmission means reflecting light of the first wavelength ⁇ 1 and transmitting light of the second wavelength ⁇ 2.
  • a polarizer with a photonic crystal structure that separates the ratio of P-polarized light and S-polarized light may be provided inside the second resonator 12 .
  • a diffraction grating may be provided inside the second resonator 12 to convert the polarization state of the emitted laser pulse from random polarization to linear polarization.
  • the output of the spontaneous emission light increases, and when it exceeds a certain threshold, the saturable absorber The light absorptance at 4 drops abruptly, and the spontaneous emission light generated in the solid-state laser medium 3 becomes able to pass through the saturable absorber 4 .
  • the light of the first wavelength ⁇ 1 emitted from the first resonator 11 is emitted from the solid-state laser medium 3, and the light of the second wavelength ⁇ 1 is emitted from the second resonator 12 between the second reflective layer R2 and the fourth reflective layer R4. Resonate the light of ⁇ 2.
  • Q-switched laser oscillation occurs, and a Q-switched laser pulse is emitted toward space (the space on the right side in FIG. 1) via the fourth reflective layer R4.
  • a nonlinear optical crystal for wavelength conversion can be arranged inside the second cavity 12 .
  • the wavelength of the laser pulse after wavelength conversion can be changed.
  • wavelength conversion materials include nonlinear optical crystals such as LiNbO 3 , BBO, LBO, CLBO, BiBO, KTP, and SLT. Phase-matching materials similar to these may also be used as the wavelength conversion material. However, any kind of wavelength conversion material is acceptable.
  • the wavelength converting material can convert the second wavelength ⁇ 2 to another wavelength.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser device 1 according to the first embodiment.
  • the laser device 1 further includes polarization conversion elements 21 and 22 and a polarization control element 31 in addition to the basic configuration of FIG.
  • a saturable absorber 4 is arranged between the third reflective layer R3 and the fourth reflective layer R4.
  • optical elements constituting the laser element 1 for example, the light emitting element 2, the solid state laser medium 3, the reflective layers R1 to R5, the resonators 11 and 12, the polarization conversion elements 21 and 22, the polarization The control elements 31
  • optical elements constituting the laser element 1 for example, the light emitting element 2, the solid state laser medium 3, the reflective layers R1 to R5, the resonators 11 and 12, the polarization conversion elements 21 and 22, the polarization The control elements 31
  • the laser element 1 for example, the light emitting element 2, the solid state laser medium 3, the reflective layers R1 to R5, the resonators 11 and 12, the polarization conversion elements 21 and 22, the polar
  • the polarization conversion element 21 as the first polarization conversion element is placed at any position between the first reflective layer R1 and the solid-state laser medium 3 in the excitation light resonator 11 and on the optical axis of the excitation light resonator 11. are placed. More specifically, the polarization conversion element 21 is provided between the polarization control element 31 and the second reflective layer R2. The polarization conversion element 21 causes the excitation light of the first wavelength to have different phases with respect to the light in the vibration directions orthogonal to each other.
  • the polarization conversion element 22 as the second polarization conversion element is arranged on the opposite side of the solid-state laser medium 3 with respect to the polarization conversion element 21 .
  • the polarization conversion element 22 is arranged on the optical axis of the excitation light resonator 11 somewhere between the fourth reflective layer R4 and the solid-state laser medium 3 . More specifically, the polarization conversion element 22 is provided between the third reflective layer R3 and the solid-state laser medium 3.
  • the polarization conversion element 22 causes the excitation light of the first wavelength to have different phases with respect to the light in the vibration directions orthogonal to each other.
  • the two polarization conversion elements 21 and 22 are arranged on both sides of the solid-state laser medium 3 .
  • the polarization conversion elements 21 and 22 give different phase differences to the lights in the vibration directions orthogonal to each other in the excitation light.
  • the polarization conversion elements 21 and 22 each give a phase difference of about a quarter wavelength (that is, ⁇ /2) between the TM (Transverse Magnetic) wave and the TE (Transverse Electric) wave of the excitation light.
  • the main axes of the polarization conversion elements 21 and 22 are perpendicular to each other and are inclined 45 degrees with respect to the polarization direction defined by the polarization control element 31 .
  • the phase difference given to the excitation light by the polarization conversion elements 21 and 22 does not necessarily have to be 1/4 wavelength.
  • An anisotropic material, a metasurface structure, a photonic crystal structure, or the like is used for the polarization conversion elements 21 and 22, for example.
  • the polarization conversion elements 21 and 22 give different phase differences to the light beams in the mutually orthogonal vibration directions in the excitation light beam, so that the excitation light beam does not become a standing wave in the solid-state laser medium 3, and the efficiency is improved. can excite the solid-state laser medium 3 dynamically.
  • the polarization conversion elements 21 and 22 act on the excitation light, but do not act on the oscillation light of the second wavelength ⁇ 2.
  • the polarization conversion elements 21 and 22 may act on the oscillation light as described later.
  • the polarization control element 31 as the first polarization control element is provided at any position between the first reflection layer R1 and the fourth reflection layer R4 or the polarization conversion element 21.
  • FIG. More specifically, the polarization control element 31 is provided between the substrate 5 of the light emitting element 2 and the polarization conversion element 21 and arranged on the optical axis of the excitation light resonator 11 .
  • the polarization control element 31 controls the polarization of the excitation light with the first wavelength ⁇ 1.
  • dielectrics eg, Al2O3 , SiO2 , Ta2O5 , HfO2
  • semiconductors eg, GaN, InN, AlN
  • transparent materials are used.
  • a grating structure as a fine structure is formed on the surface of the polarization control element 31 .
  • the polarization control element 31 has different transmittances for mutually orthogonal polarized light (TM wave, TE wave) of the excitation light of the first wavelength ⁇ 1.
  • the grating structure may be, for example, a concavo-convex structure having a period equal to or less than the first wavelength ⁇ 1 of the excitation light and having a depth equal to or less than a quarter of the first wavelength ⁇ 1 of the excitation light.
  • the grating structure may be, for example, a one-dimensional surface relief grating structure that utilizes 0th order diffracted light (transmitted light).
  • the pattern of the grating structure may be a so-called line-and-space pattern.
  • the polarization control element 31 has different transmittances for mutually orthogonal polarized light (TM wave, TE wave) in the 0th order diffracted light (transmitted light) of the excitation light.
  • the polarization control element 31 controls the polarization of the excitation light in one direction instead of random polarization, so it is possible to improve the characteristics of the excitation light resonator 11, such as stabilizing the oscillation output and improving the wavelength conversion efficiency. becomes.
  • the polarization control element 31 may have different transmittances for mutually orthogonal polarized light (TM wave, TE wave). etc.
  • the polarized light having a high transmittance with respect to the polarization control element 31 among the excitation light is oscillated in the solid-state laser medium 3 by the polarization conversion elements 21 and 22 so as not to become standing waves.
  • the solid-state laser medium 3 standing waves generated by the excitation light resonating in the first resonator can be suppressed, and the solid-state laser medium 3 can be excited with high efficiency.
  • the transparent member HE may be provided at any position between the first reflective layer R1 and the fourth reflective layer R4.
  • the transparent member HE functions as a spacer that adjusts the length of the optical resonator 11 or 12 in the optical axis direction.
  • the transparent member HE when adjacent to the solid-state laser medium 3, the transparent member HE has both the function of discharging heat from the solid-state laser medium 3 and the function of a spacer.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser element 1 including the transparent member HE.
  • the transparent member HE is adjacent to the solid state laser medium 3 via a reflective layer R2.
  • the transparent member HE has both the function of adjusting the length of the optical resonator 11 in the optical axis direction and the function of exhausting heat.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser device 1 according to the second embodiment.
  • the polarization conversion element 21 is arranged between the second reflective layer R2 and the solid-state laser medium 3 .
  • the polarization conversion element 22 is arranged between the third reflective layer R3 and the polarization control element 32 .
  • the polarization control element 32 is provided at any position between the fourth reflective layer R4 and the polarization conversion element 22 . More specifically, the polarization control element 32 is provided between the saturable absorber 4 and the polarization conversion element 22 .
  • the polarization conversion elements 21 and 22 and the polarization control element 32 are provided on the oscillation optical resonator 12 side to suppress the standing wave of the oscillation light of the second wavelength ⁇ 2.
  • the polarization conversion elements 21 and 22 give different phase differences to the light beams in oscillation directions orthogonal to each other in the oscillation light beams.
  • the polarization conversion elements 21 and 22 each give a phase difference of about a quarter wavelength (that is, ⁇ /2) between the TM wave and the TE wave of the oscillation light.
  • the main axes of the polarization conversion elements 21 and 22 are perpendicular to each other and are inclined 45 degrees with respect to the polarization direction defined by the polarization control element 32 .
  • the phase difference given to the oscillation light by the polarization conversion elements 21 and 22 does not necessarily have to be a quarter wavelength.
  • An anisotropic material, a metasurface structure, a photonic crystal structure, or the like is used for the polarization conversion elements 21 and 22, for example.
  • the polarization conversion elements 21 and 22 give different phase differences to the light beams in the oscillation directions orthogonal to each other in the oscillation light, so that the oscillation light does not become a standing wave in the solid-state laser medium 3, and the efficiency is improved. laser oscillation is realized.
  • the polarization conversion elements 21 and 22 act on the oscillation light, but do not act on the excitation light of the first wavelength ⁇ 1. However, there is no problem even if the polarization conversion elements 21 and 22 act on the excitation light as described later.
  • a polarization control element 32 as a second polarization control element is provided between the saturable absorber 4 and the polarization conversion element 22 and arranged on the optical axis of the oscillation optical resonator 12 .
  • the polarization control element 32 controls the polarization of the oscillation light of the second wavelength ⁇ 2.
  • dielectrics eg, Al2O3 , SiO2 , Ta2O5 , HfO2
  • semiconductors eg, GaN, InN, AlN
  • transparent materials are used.
  • a grating structure as a fine structure is formed on the surface of the polarization control element 32 .
  • the polarization control element 32 has different transmittances for mutually orthogonal polarized light (TM wave, TE wave) of the oscillation light of the second wavelength ⁇ 2.
  • the grating structure may be, for example, a concavo-convex structure having a period equal to or less than the second wavelength ⁇ 2 of the oscillating light and a depth equal to or less than 1/4 of the second wavelength ⁇ 2 of the oscillating light.
  • the grating structure may be, for example, a one-dimensional surface relief grating structure that utilizes 0th order diffracted light (transmitted light). That is, the pattern of the grating structure may be a so-called line-and-space pattern.
  • the polarization control element 32 has different transmittances for mutually orthogonal polarized light (TM wave, TE wave) in the 0th order diffracted light (transmitted light) of the oscillation light.
  • the polarization control element 32 controls the polarization of the oscillating light in one direction instead of random polarization, so it is possible to improve the characteristics of the oscillating optical resonator 12, such as stabilizing the oscillation output and improving the wavelength conversion efficiency. becomes.
  • the polarization control element 32 may have different transmittances for mutually orthogonal polarized light (TM wave, TE wave). etc.
  • the saturable absorber 4 is provided between the polarization control element 32 and the fourth reflective layer R4. However, the saturable absorber 4 may be placed anywhere between the third reflective layer R3 and the fourth reflective layer R4.
  • the oscillation light polarized light having a high transmittance with respect to the polarization control element 32 is oscillated in the solid-state laser medium 3 by the polarization conversion elements 21 and 22 so as not to become standing waves.
  • the standing wave generated by the oscillation light resonating in the second cavity is suppressed, and the oscillation light can be stably and highly efficiently output.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser device 1 according to the third embodiment.
  • the polarization conversion element 21 is arranged between the second reflective layer R2 and the solid-state laser medium 3.
  • the polarization conversion element 22 is arranged between the solid-state laser medium 3 and the third reflective layer R3.
  • both polarization control elements 31 and 32 are provided as polarization control elements.
  • the polarization control element 31 is provided between the fifth reflective layer R5 and the second reflective layer R2.
  • the polarization control element 32 is provided between the saturable absorber 4 and the third reflective layer R3.
  • the polarization conversion elements 21 and 22 are shared by both the excitation optical resonator 11 and the oscillation optical resonator 12 .
  • a polarization control element 31 is provided on the excitation optical resonator 11 side, and a polarization control element 32 is provided on the oscillation optical resonator 12 side.
  • the configurations of the polarization conversion elements 21 and 22 may be the same as those of the first and second embodiments. That is, the polarization conversion elements 21 and 22 give different phase differences to the light beams in the vibration directions orthogonal to each other in both the excitation light beam and the oscillation light beam.
  • the polarization conversion elements 21 and 22 give a phase difference of about a quarter wavelength (that is, ⁇ /2) between the oscillation light and the TM wave and TE wave of the oscillation light, respectively.
  • the main axes of the polarization conversion elements 21 and 22 are perpendicular to each other and are inclined 45 degrees with respect to the polarization direction defined by the polarization control element 32 .
  • the phase difference given to the excitation light and the oscillation light by the polarization conversion elements 21 and 22 does not necessarily have to be 1/4 wavelength.
  • the polarization conversion elements 21 and 22 give different phase differences to the excitation light and the oscillation light in the mutually orthogonal vibration directions, so that the excitation light and the oscillation light are stationary in the solid state laser medium 3. Efficient laser oscillation is possible without becoming a wave.
  • the polarization control element 31 is provided between the light emitting element 2 and the second reflective layer R2 and arranged on the optical axis of the excitation light resonator 11 .
  • the polarization control element 31 controls the polarization of the excitation light with the first wavelength ⁇ 1.
  • the polarization control element 32 is provided between the third reflective layer R3 and the saturable absorber 4, and arranged on the optical axis of the oscillation optical resonator 12.
  • the polarization control element 32 controls the polarization of the oscillation light of the second wavelength ⁇ 2.
  • the configurations of the polarization control elements 31 and 32 may be similar to those of the first and second embodiments.
  • polarized light having a high transmittance with respect to the polarization control element 31 is oscillated in the solid-state laser medium 3 by the polarization conversion elements 21 and 22 so as not to become standing waves.
  • the standing wave of the excitation light is suppressed in the solid-state laser medium 3, and the solid-state laser medium 3 can be excited with high efficiency.
  • polarized light having a high transmittance with respect to the polarization control element 32 is oscillated in the solid-state laser medium 3 by the polarization conversion elements 21 and 22 so as not to become standing waves.
  • the standing wave of the oscillation light is suppressed in the solid-state laser medium 3, and the laser oscillation can be stabilized and highly efficient.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser device 1 according to the fourth embodiment.
  • the fourth reflective layer R4 of the second embodiment also functions as the polarization control element 32.
  • a fine structure similar to that of the polarization control element 32 is formed on the surface of the fourth reflective layer R4 on the saturable absorber 4 side.
  • the fourth reflective layer R4 can also function as the polarization control element 32 with respect to the oscillation light.
  • the fourth reflective layer R4 has different transmittances with respect to mutually orthogonal polarizations (for example, TM waves and TE waves) of the oscillation light of the second wavelength ⁇ 2.
  • the polarization control element 32 and the fourth reflected light R4 are not separated but are integrally formed, so that the laser element 1 according to the fourth embodiment can be further miniaturized.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser device 1 according to the fifth embodiment.
  • the fourth reflective layer R4 of the third embodiment has the function of the polarization control element 32 as well. That is, the polarization control element 32 for the oscillation light and the fourth reflected light R4 are integrated. In this case, a fine structure similar to that of the polarization control element 32 is formed on the surface of the fourth reflective layer R4 on the saturable absorber 4 side. Thereby, the fourth reflective layer R4 can also function as the polarization control element 32 with respect to the oscillation light.
  • the fourth reflective layer R4 has different transmittances with respect to mutually orthogonal polarizations (for example, TM waves and TE waves) of the oscillation light of the second wavelength ⁇ 2.
  • the polarization control element 32 and the fourth reflected light R4 are not separated but are integrally formed, so that the laser element 1 according to the fifth embodiment can be further miniaturized.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser device 1 according to the sixth embodiment.
  • the saturable absorber 4 of the second embodiment also functions as the polarization control element 32 . That is, the oscillating light polarization control element 32 and the saturable absorber 4 are integrated. For example, a fine structure similar to the polarization control element 32 is formed on the surface of the saturable absorber 4 . Thereby, the saturable absorber 4 can also have the function of the polarization control element 32 with respect to the oscillation light.
  • the saturable absorber 4 has different transmittances for mutually orthogonal polarizations (for example, TM waves and TE waves) of the oscillation light of the second wavelength ⁇ 2.
  • the anisotropy of the saturable absorber may be used instead of providing the fine structure.
  • the polarization control element 32 and the fourth reflected light R4 are not separated but are integrally formed, so that the laser element 1 according to the sixth embodiment can be further miniaturized.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser device 1 according to the seventh embodiment.
  • the saturable absorber 4 of the third embodiment also functions as the polarization control element 32 . That is, the oscillating light polarization control element 32 and the saturable absorber 4 are integrated.
  • a fine structure similar to the polarization control element 32 is formed on the surface of the saturable absorber 4 .
  • the saturable absorber 4 can also have the function of the polarization control element 32 with respect to the oscillation light.
  • the saturable absorber 4 has different transmittances for mutually orthogonal polarizations (for example, TM waves and TE waves) of the oscillation light of the second wavelength ⁇ 2.
  • the anisotropy of the saturable absorber may be used instead of providing the fine structure.
  • the polarization control element 32 and the saturable absorber 4 are not separated but integrally formed, so that the laser element 1 according to the seventh embodiment can be further miniaturized.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser device 1 according to the eighth embodiment.
  • the fourth reflective layer R4 of the second embodiment also functions as the polarization conversion element 22.
  • the polarization conversion element 22 and the fourth reflective layer R4 are integrally constructed.
  • the saturable absorber 4 is made of, for example, an anisotropic material, a metasurface structure, a photonic crystal structure, or the like, like the polarization conversion element 22 .
  • the fourth reflective layer R4 can give different phase differences to the light beams in the vibration directions orthogonal to each other in the oscillation light beam. In this manner, the polarization conversion element 22 and the fourth reflected light R4 are not separated but are integrally formed, so that the laser element 1 according to the eighth embodiment can be further miniaturized.
  • the polarization control element 31 is provided between the second reflective layer R2 and the polarization conversion element 21 in the eighth embodiment. That is, the polarization control element 31 is provided on the opposite side of the solid-state laser medium 3 from the fourth reflective layer R4 having a polarization conversion function.
  • the polarization control element 31 has different transmittances for mutually orthogonal polarized light in the oscillation light.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser device 1 according to the ninth embodiment.
  • the polarization control element 31 of the third embodiment also functions as the polarization control element 32 . That is, the polarization control element 32 for the oscillation light is omitted, and the polarization control element 31 controls the polarization of both the oscillation light and the excitation light.
  • the polarization control element 31 is provided between the second reflected light R2 and the polarization conversion element 21 and is shared by the pumping optical resonator 11 and the oscillation optical resonator 12 .
  • the surface of the polarization control element 31 is formed with a fine structure that realizes the functions of both the polarization control elements 31 and 32 of the third embodiment.
  • the polarization control element 31 can control the polarization of both the excitation light and the oscillation light. That is, the polarization control element 31 has a fine structure on the surface so as to have different transmittances for mutually orthogonal polarized light in excitation light and different transmittances for mutually orthogonal polarized light in oscillation light. . Since the polarization control element 31 also has the function of the polarization control element 32, the laser element 1 according to the ninth embodiment can be further miniaturized.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser device 1 according to the tenth embodiment.
  • the polarization control element 32 of the third embodiment also functions as the polarization control element 31 . That is, the excitation light polarization control element 31 is omitted, and the polarization control element 32 controls the polarization of both the oscillation light and the excitation light.
  • the polarization control element 32 is provided between the polarization conversion element 22 and the third reflected light R3 and is shared by the pumping optical resonator 11 and the oscillation optical resonator 12 .
  • the surface of the polarization control element 32 is formed with a fine structure that realizes the functions of both the polarization control elements 31 and 32 of the third embodiment.
  • the polarization control element 32 can control the polarization of both the excitation light and the oscillation light.
  • the polarization control element 32 has a fine structure on its surface so that it has different transmittances for mutually orthogonal polarized light in excitation light and different transmittances for mutually orthogonal polarized light in oscillation light. . Since the polarization control element 32 also functions as the polarization control element 31, the laser element 1 according to the tenth embodiment can be further miniaturized.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser device 1 according to the eleventh embodiment.
  • the polarization conversion element 21 of the first embodiment also functions as the polarization control element 31 . That is, the excitation light polarization control element 31 is omitted, and the polarization conversion element 21 also has the function of controlling the polarization of the excitation light.
  • the polarization conversion element 21 is arranged between the light emitting element 2 and the second reflected light R2 and provided in the excitation light resonator 11 . Thereby, the polarization conversion element 21 can control the polarization of the excitation light.
  • the polarization conversion element 21 has different transmittances for mutually orthogonal polarizations (TM waves and TE waves) of the excitation light. Since the polarization conversion element 21 also functions as the polarization control element 31 in this way, the laser element 1 according to the eleventh embodiment can be further miniaturized.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser device 1 according to the twelfth embodiment.
  • the polarization conversion element 22 of the second embodiment also functions as the polarization control element 32 . That is, the polarization control element 32 for the oscillation light is omitted, and the polarization conversion element 22 also has the function of controlling the polarization of the oscillation light.
  • the polarization conversion element 22 is arranged between the saturable absorber 4 and the third reflected light R3 and provided in the oscillation optical resonator 12 . Thereby, the polarization conversion element 22 can control the polarization of the oscillation light.
  • the polarization conversion element 22 has different transmittances for mutually orthogonal polarizations (TM waves and TE waves) of the oscillation light. Since the polarization conversion element 22 also functions as the polarization control element 32 in this manner, the laser element 1 according to the twelfth embodiment can be further miniaturized.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration example of the laser device 1 according to the thirteenth embodiment.
  • the polarization conversion element 21 of the third embodiment also functions as the polarization control element 31, and the polarization conversion element 22 functions as the polarization control element 32 as well. That is, the excitation light polarization control element 31 and the oscillation light polarization control element 32 are omitted.
  • the polarization conversion element 21 has a function of controlling the polarization of the excitation light
  • the polarization conversion element 22 has a function of controlling the polarization of the oscillation light.
  • the polarization conversion element 21 is arranged between the second reflected light R2 and the solid-state laser medium 3 and shared by the pumping optical resonator 11 and the oscillation optical resonator 12 . Thereby, the polarization conversion element 21 can control the polarization of the excitation light.
  • the polarization conversion element 22 is arranged between the solid-state laser medium 3 and the third reflected light R3, and is shared by the excitation optical resonator 11 and the oscillation optical resonator 12. Thereby, the polarization conversion element 22 can control the polarization of the oscillation light.
  • the laser element 1 according to the thirteenth embodiment can be further miniaturized.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscope system 5000 to which technology according to the present disclosure can be applied.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of the configuration of an endoscope 5001 and a CCU (Camera Control Unit) 5039.
  • FIG. 15 illustrates a state in which an operator (for example, a doctor) 5067 who is a surgical participant is performing surgery on a patient 5071 on a patient bed 5069 using an endoscope system 5000 .
  • an operator for example, a doctor
  • the endoscope system 5000 supports an endoscope 5001, which is a medical imaging device, a CCU 5039, a light source device 5043, a recording device 5053, an output device 5055, and an endoscope 5001. and a support device 5027 .
  • an insertion aid called a trocar 5025 is punctured into a patient 5071. Then, the scope 5003 and surgical instrument 5021 connected to the endoscope 5001 are inserted into the body of the patient 5071 via the trocar 5025 .
  • the surgical instrument 5021 is, for example, an energy device such as an electric scalpel, forceps, or the like.
  • a surgical image which is a medical image of the inside of the patient's 5071 photographed by the endoscope 5001, is displayed on the display device 5041.
  • the operator 5067 uses the surgical instrument 5021 to treat the surgical target while viewing the surgical image displayed on the display device 5041 .
  • the medical images are not limited to surgical images, and may be diagnostic images captured during diagnosis.
  • the endoscope 5001 is an imaging unit for imaging the inside of the body of a patient 5071.
  • a camera 5005 includes a zoom optical system 50052 that enables optical zoom, a focus optical system 50053 that enables focus adjustment by changing the focal length of an imaging unit, and a light receiving element 50054 .
  • the endoscope 5001 converges light on the light receiving element 50054 through the connected scope 5003 to generate pixel signals, and outputs the pixel signals to the CCU 5039 through the transmission system.
  • the scope 5003 is an insertion portion that has an objective lens at its tip and guides light from the connected light source device 5043 into the body of the patient 5071 .
  • the scope 5003 is, for example, a rigid scope for rigid scopes and a flexible scope for flexible scopes.
  • the scope 5003 may be a direct scope or a perspective scope.
  • the pixel signal may be a signal based on a signal output from a pixel, such as a RAW signal or an image signal.
  • a memory may be installed in the transmission system connecting the endoscope 5001 and the CCU 5039, and the parameters relating to the endoscope 5001 and the CCU 5039 may be stored in the memory.
  • the memory may be arranged, for example, on the connection part of the transmission system or on the cable.
  • the parameters of the endoscope 5001 at the time of shipment and the parameters changed when the power is supplied may be stored in the memory of the transmission system, and the operation of the endoscope may be changed based on the parameters read from the memory.
  • an endoscope and a transmission system may be collectively referred to as an endoscope.
  • the light receiving element 50054 is a sensor that converts received light into pixel signals, and is, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type imaging element.
  • the light-receiving element 50054 is preferably an imaging element having a Bayer array and capable of color imaging.
  • the light receiving element 50054 is, for example, 4K (horizontal pixel number 3840 ⁇ vertical pixel number 2160), 8K (horizontal pixel number 7680 ⁇ vertical pixel number 4320) or square 4K (horizontal pixel number 3840 or more ⁇ vertical pixel number 3840 or more). It is preferable that the image sensor has a number of pixels corresponding to the resolution.
  • the light receiving element 50054 may be a single sensor chip or a plurality of sensor chips.
  • a prism may be provided to separate the incident light into predetermined wavelength bands, and each wavelength band may be imaged by a different light-receiving element.
  • a plurality of light receiving elements may be provided for stereoscopic viewing.
  • the light receiving element 50054 may be a sensor including an arithmetic processing circuit for image processing in a chip structure, or may be a ToF (Time of Flight) sensor.
  • the transmission system is, for example, an optical fiber cable or wireless transmission. The wireless transmission is sufficient as long as the pixel signals generated by the endoscope 5001 can be transmitted.
  • Mirror 5001 and CCU 5039 may be connected.
  • the endoscope 5001 may transmit not only the pixel signal but also information related to the pixel signal (for example, processing priority of the pixel signal, synchronization signal, etc.) at the same time.
  • the endoscope may be configured by integrating a scope and a camera, or by providing a light-receiving element at the tip of the scope.
  • the CCU 5039 is a control device that comprehensively controls the connected endoscope 5001 and light source device 5043. For example, as shown in FIG. processing equipment. Also, the CCU 5039 may centrally control the connected display device 5041 , recording device 5053 and output device 5055 . For example, the CCU 5039 controls the irradiation timing and irradiation intensity of the light source device 5043 and the type of irradiation light source.
  • the CCU 5039 performs image processing such as development processing (for example, demosaicing processing) and correction processing on the pixel signals output from the endoscope 5001, and outputs the processed pixel signals (for example, image processing) to an external device such as the display device 5041. ). Also, the CCU 5039 transmits a control signal to the endoscope 5001 to control driving of the endoscope 5001 .
  • the control signal is, for example, information about imaging conditions such as magnification and focal length of the imaging unit.
  • the CCU 5039 may have an image down-conversion function, and may be configured to output a high-resolution (eg, 4K) image to the display device 5041 and a low-resolution (eg, HD) image to the recording device 5053 at the same time.
  • a high-resolution (eg, 4K) image to the display device 5041
  • a low-resolution (eg, HD) image to the recording device 5053 at the same time.
  • the CCU 5039 is connected to external devices (eg, recording device, display device, output device, support device) via an IP converter that converts signals into a predetermined communication protocol (eg, IP (Internet Protocol)).
  • IP Internet Protocol
  • the connection between the IP converter and the external device may be configured by a wired network, or part or all of the network may be configured by a wireless network.
  • the IP converter on the CCU5039 side has a wireless communication function, and the received video is sent to an IP switcher or output via a wireless communication network such as the 5th generation mobile communication system (5G) or the 6th generation mobile communication system (6G). It may be sent to the side IP converter.
  • 5G 5th generation mobile communication system
  • 6G 6th generation mobile communication system
  • the light source device 5043 is a device capable of emitting light in a predetermined wavelength band, and includes, for example, a plurality of light sources and a light source optical system that guides light from the plurality of light sources.
  • the light source is, for example, a xenon lamp, an LED light source, or an LD light source.
  • the light source device 5043 has, for example, LED light sources corresponding to the three primary colors R, G, and B, and emits white light by controlling the output intensity and output timing of each light source. Further, the light source device 5043 may have a light source capable of irradiating special light used for special light observation separately from the light source for irradiating normal light used for normal light observation.
  • Special light is light in a predetermined wavelength band different from normal light that is light for normal light observation.
  • Normal light is, for example, white light or green light.
  • narrow-band light observation which is a type of special light observation, by alternately irradiating blue light and green light, the wavelength dependence of light absorption in body tissues can be used to detect specific tissues such as blood vessels on the surface of the mucous membrane. can be shot with high contrast.
  • fluorescence observation which is a type of special light observation, excitation light that excites the drug injected into the body tissue is irradiated, and fluorescence emitted by the body tissue or the drug as a marker is received to obtain a fluorescence image.
  • a drug such as indocyanine green (ICG) injected into the body tissue is irradiated with infrared light having an excitation wavelength band, and the fluorescence of the drug is received to detect the body tissue. structure and the affected area can be easily visualized.
  • an agent for example, 5-ALA
  • the light source device 5043 sets the type of irradiation light under the control of the CCU 5039 .
  • the CCU 5039 may have a mode in which normal light observation and special light observation are alternately performed by controlling the light source device 5043 and the endoscope 5001 .
  • information based on pixel signals obtained by special light observation is preferably superimposed on pixel signals obtained by normal light observation.
  • the special light observation may be infrared light observation in which infrared light is irradiated to look deeper than the surface of the organ, or multispectral observation utilizing hyperspectral spectroscopy. Additionally, photodynamic therapy may be combined.
  • a recording device 5053 is a device for recording pixel signals (for example, an image) obtained from the CCU 5039, and is, for example, a recorder.
  • a recording device 5053 records the image acquired from the CCU 5039 on an HDD, an SDD, or an optical disc.
  • the recording device 5053 may be connected to a hospital network and accessible from equipment outside the operating room. Also, the recording device 5053 may have an image down-conversion function or an image up-conversion function.
  • the display device 5041 is a device capable of displaying an image, such as a display monitor.
  • a display device 5041 displays a display image based on pixel signals obtained from the CCU 5039 .
  • the display device 5041 may function as an input device that enables line-of-sight recognition, voice recognition, and gesture-based instruction input by being equipped with a camera and a microphone.
  • the output device 5055 is a device for outputting information acquired from the CCU 5039, such as a printer.
  • the output device 5055 prints on paper a print image based on the pixel signals acquired from the CCU 5039, for example.
  • the support device 5027 is an articulated arm including a base portion 5029 having an arm control device 5045 , an arm portion 5031 extending from the base portion 5029 , and a holding portion 5032 attached to the tip of the arm portion 5031 .
  • the arm control device 5045 is configured by a processor such as a CPU, and operates according to a predetermined program to control driving of the arm section 5031 .
  • the support device 5027 controls parameters such as the length of each link 5035 constituting the arm portion 5031 and the rotation angle and torque of each joint 5033 by means of the arm control device 5045 .
  • the support device 5027 functions as an endoscope support arm that supports the endoscope 5001 during surgery. Thereby, the support device 5027 can take the place of the scopist who is an assistant holding the endoscope 5001 .
  • the support device 5027 may be a device that supports a microscope device 5301, which will be described later, and can also be called a medical support arm.
  • the control of the support device 5027 may be an autonomous control method by the arm control device 5045, or may be a control method in which the arm control device 5045 controls based on the user's input.
  • control method is a master/slave method in which the support device 5027 as a slave device (replica device), which is a patient cart, is controlled based on the movement of the master device (primary device), which is the operator console at hand of the user. It's okay. Also, the control of the support device 5027 may be remotely controlled from outside the operating room.
  • slave device replica device
  • master device primary device
  • control of the support device 5027 may be remotely controlled from outside the operating room.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a microsurgery system to which technology according to the present disclosure can be applied;
  • the same reference numerals are given to the same configurations as those of the endoscope system 5000, and duplicate descriptions thereof will be omitted.
  • FIG. 17 schematically shows an operator 5067 performing an operation on a patient 5071 on a patient bed 5069 using a microsurgery system 5300 .
  • FIG. 17 omits illustration of the cart 5037 in the configuration of the microsurgery system 5300 and also shows a simplified microscope device 5301 instead of the endoscope 5001 .
  • the microscope device 5301 in this description may refer to the microscope section 5303 provided at the tip of the link 5035 or may refer to the entire configuration including the microscope section 5303 and the support device 5027 .
  • an image of a surgical site captured by a microscope device 5301 is enlarged and displayed on a display device 5041 installed in the operating room.
  • the display device 5041 is installed at a position facing the operator 5067, and the operator 5067 observes the state of the operation site by the image displayed on the display device 5041, for example, resection of the affected area.
  • Various measures are taken against Microsurgery systems are used, for example, in ophthalmic and brain surgery.
  • the support device 5027 can support other observation devices or other surgical tools instead of the endoscope 5001 or the microscope section 5303 at its distal end.
  • the other observation device for example, forceps, forceps, a pneumoperitoneum tube for pneumoperitoneum, or an energy treatment instrument for incising tissue or sealing a blood vessel by cauterization can be applied.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to a support device that supports components other than such a microscope section.
  • the technology according to the present disclosure can be suitably applied to the surgical instrument 5021 among the configurations described above. Specifically, by irradiating the affected area of the patient with a short laser pulse from the laser device 1 according to the present embodiment, the affected area can be treated more safely and reliably without damaging the area around the affected area. can.
  • this technique can take the following structures. (1) a laminated semiconductor layer having a first reflective layer for a first wavelength and an active layer for performing surface emission of the first wavelength; A second reflective layer for a second wavelength on a first surface facing the laminated semiconductor layer disposed on the rear side of the optical axis of the laminated semiconductor layer, and a second reflective layer for the first wavelength on a second surface opposite to the first surface.
  • a laser medium having a third reflective layer for a fourth reflective layer for the second wavelength, disposed on the second surface or disposed on the rear side of the optical axis from the second surface; a first resonator that resonates the light of the first wavelength between the first reflective layer and the third reflective layer; a second resonator that resonates the light of the second wavelength between the second reflective layer and the fourth reflective layer; a first polarization conversion element provided between the first reflective layer and the laser medium, the first polarization conversion element for causing a phase difference with respect to the light of the first or second wavelength in vibration directions orthogonal to each other; a second polarization conversion element provided between the second reflective layer and the laser medium, the second polarization conversion element for causing the light of the first or second wavelength to differ in phase with respect to the light of vibration directions orthogonal to each other; at least one of a first or second polarization control element provided between the first reflective layer and the fourth reflective layer for controlling polarization of light of the first or second wavelength;
  • a laser device in
  • any one of (1) to (5), wherein the second polarization control element is provided between the fourth reflective layer and the second polarization conversion element, and controls polarization of light of the second wavelength. 10.
  • Laser device as described.
  • the laser device according to any one of (1) to (8), further comprising a saturable absorber provided between the third reflective layer and the fourth reflective layer.
  • the first polarization conversion element is arranged between the first polarization control element and the second reflective layer, The laser device according to any one of (1) to (9), wherein the second polarization conversion device is arranged between the laser medium and the third reflective layer.
  • the first polarization conversion element is arranged between the second reflection layer and the laser medium, and the second polarization conversion element is arranged between the third reflection layer and the second polarization control element.
  • the laser device according to any one of (1) to (10), arranged.
  • the first polarization conversion element is arranged between the second reflective layer and the laser medium, and the second polarization conversion element is arranged between the laser medium and the third reflective layer.
  • the laser device according to (9), wherein the saturable absorber has a fine structure on its surface so as to have different transmittances for mutually orthogonally polarized light of the second wavelength.
  • the laser device according to any one of (1) to (14), wherein the fourth reflective layer causes the light of the second wavelength to have a phase difference with respect to the light of vibration directions orthogonal to each other.
  • the first polarization control element is provided between the second reflective layer and the first polarization conversion element, Microstructures on the surface so as to have different transmittances for mutually orthogonally polarized light of the first wavelength and different transmittances for mutually orthogonally polarized light of the second wavelength.
  • the laser device according to any one of (1) to (15), having (17) The second polarization control element is provided between the third reflective layer and the second polarization conversion element, Microstructures on the surface so as to have different transmittances for mutually orthogonally polarized light of the first wavelength and different transmittances for mutually orthogonally polarized light of the second wavelength.
  • the laser device according to any one of (1) to (16), having (18) The first polarization conversion element according to any one of (1) to (17), wherein the first polarization conversion element has a fine structure on its surface so as to have different transmittances for mutually orthogonally polarized light of the first wavelength.
  • Laser device as described.
  • Laser device as described.
  • An electronic device comprising a laser element and a control section for controlling emission of light from the laser element,
  • the laser element is a laminated semiconductor layer having a first reflective layer for a first wavelength and an active layer for performing surface emission of the first wavelength; A second reflective layer for a second wavelength on a first surface facing the laminated semiconductor layer disposed on the rear side of the optical axis of the laminated semiconductor layer, and a second reflective layer for the first wavelength on a second surface opposite to the first surface.
  • a laser medium having a third reflective layer for a fourth reflective layer for the second wavelength, disposed on the second surface or disposed on the rear side of the optical axis from the second surface; a first resonator that resonates the light of the first wavelength between the first reflective layer and the third reflective layer; a second resonator that resonates the light of the second wavelength between the second reflective layer and the fourth reflective layer; a first polarization conversion element provided between the first reflective layer and the laser medium, the first polarization conversion element for causing a phase difference with respect to the light of the first wavelength in vibration directions orthogonal to each other; a second polarization conversion element that is provided between the second reflective layer and the laser medium and that causes the light of the second wavelength to have different phases with respect to the light of vibration directions that are orthogonal to each other; at least one of a first or second polarization control element provided between the first reflective layer and the fourth reflective layer for controlling polarization of light of the first or second wavelength;

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Abstract

［課題］複数の光学素子を一体化し励起光または発振光の定在波を抑制可能なレーザ素子を提供する。 ［解決手段］レーザ素子は、第１反射層と第１波長の面発光を行う活性層とを有する積層半導体層と、第１面に第２反射層および第２面に第３反射層を有するレーザ媒質と、第２面より光軸の後方側に配置される第４反射層と、第１と第３反射層との間で第１波長光を共振させる第１共振器と、第２反射層および第４反射層の間で第２波長光を共振させる第２共振器と、第１反射層とレーザ媒質との間に設けられる第１偏光変換素子と、第２反射層とレーザ媒質との間に設けられる第２偏光変換素子と、第１反射層と第４反射層との間に設けられる第１または第２偏光制御素子のうち少なくとも一つとを備え、積層半導体層の光軸、レーザ媒質の光軸、第１および第２偏光変換素子、並びに、第１または第２偏光制御素子の光軸は、一軸上に配置される。

Description

レーザ素子及び電子機器
　本開示は、レーザ素子及び電子機器に関する。
　レーザのピークパワーは、パルスエネルギー÷パルス幅と定義されており、より高いピークパワーを得るには、より短いパルス幅を得ることが重要である。レーザパルスを出力するＱスイッチ固体レーザでは、自身の共振器の長さと得られるパルス幅が比例するという特徴があり、最小の共振器長は用いられる固体レーザ媒質の長さの影響を受ける。一方で、利得媒質として共振器の中に設置される固体レーザ媒質は、励起光の吸収量でその長さが決まるため、固体レーザ媒質の長さを単に短くしてしまうと、励起光を十分に吸収できずに励起効率が著しく低下してしまう。
　このため、外部から半導体レーザでＱスイッチ固体レーザ媒質を励起する従来の手法では、励起光吸収長よりも固体レーザ媒質の長さを短くすることは好ましくなく、より短いパルスを得ることはできない。つまり、短いパルス幅を得ようとして固体レーザ媒質長を短くすると、励起光の吸収量が下がって励起効率が低下する。逆に、励起光の吸収量を上げようと固体レーザ媒質長さを長くすると共振器長が長くなってパルス幅が長くなる、というトレードオフが従来存在していた。
　一方、製造と光源出力安定性の観点においては、従来のＱスイッチ固体レーザは、複数の光学素子を高精度に位置決めして組み立て調整を行う必要があり、量産性に乏しく、低コスト化が困難であると共に、各光学素子の位置ずれによる光源出力の安定性に課題がある。そこで、複数の光学素子を一体化することが考えられる。
　光学素子の一体化において、固体レーザ媒質を励起光の共振器と発振光の共振器で共有する構成が考えらえる。しかし、この場合、固体レーザ媒質を励起する励起光または発振光はそれぞれの共振器で共振し、固体レーザ媒質において定在波となる場合がある。この場合、固体レーザ媒質における励起効率および安定性が低下する原因となる。
特開２０１３－２１９２３２号公報 特開２０１９－１７６１１９号公報 特開２００７－１７３３９３号公報 国際公開番号ＷＯ２０１９／０４９６９４
　そこで、本開示では、複数の光学素子を一体化しつつ、励起光または発振光の定在波を抑制することができるレーザ素子を提供する。
　本開示の一側面のレーザ素子は、第１波長に対する第１反射層と、第１波長の面発光を行う活性層と、を有する積層半導体層と、積層半導体層の光軸の後方側に配置され、積層半導体層と対向する第１面に第２波長に対する第２反射層および第１面と反対側の第２面に第１波長に対する第３反射層を有するレーザ媒質と、第２面に配置されるか、又は第２面より光軸の後方側に配置される、第２波長に対する第４反射層と、第１反射層および第３反射層の間で第１波長の光を共振させる第１共振器と、第２反射層および第４反射層の間で第２波長の光を共振させる第２共振器と、第１反射層とレーザ媒質との間に設けられ、第１または第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる第１偏光変換素子と、第２反射層とレーザ媒質との間に設けられ、第１または第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる第２偏光変換素子と、第１反射層と第４反射層との間に設けられ、第１または第２波長の光において偏光を制御する第１または第２偏光制御素子のうち少なくとも一つとを備え、積層半導体層の光軸、レーザ媒質の光軸、第１および第２偏光変換素子、並びに、第１または第２偏光制御素子の光軸は、一軸上に配置される。
　第１および第２偏光変換素子には、異方性材料、メタサーフェス構造、または、フォトニック結晶構造が用いられる。
　第１および第２偏光変換素子は、それぞれ第１または第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して約４分の１波長の位相差を与える。
　積層半導体層のレーザ媒質側に設けられた第５反射層をさらに備える。
　第１偏光制御素子は、第１反射層と第１偏光変換素子との間に設けられ、第１波長の光の偏光を制御する。
　第２偏光制御素子は、第４反射層と第２偏光変換素子との間に設けられ、第２波長の光の偏光を制御する。
　第１偏光制御素子は、第１波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する。
　第２偏光制御素子は、第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する。
　第３反射層と第４反射層との間に設けられた可飽和吸収体をさらに備える。
　第１偏光変換素子は、第１偏光制御素子と第２反射層との間に配置されており、第２偏光変換素子は、レーザ媒質と第３反射層との間に配置されている。
　第１偏光変換素子は、第２反射層とレーザ媒質との間に配置されており、
　第２偏光変換素子は、第３反射層と第２偏光制御素子との間に配置されている。
　第１偏光変換素子は、第２反射層とレーザ媒質との間に配置されており、第２偏光変換素子は、レーザ媒質と第３反射層との間に配置されている。
　第４反射層は、第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する。
　可飽和吸収体は、第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する。
　第４反射層は、第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる。
　第１偏光制御素子は、第２反射層と第１偏光変換素子との間に設けられており、第１波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有し、かつ、第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する。
　第２偏光制御素子は、第３反射層と第２偏光変換素子との間に設けられており、第１波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有し、かつ、第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する。
　第１偏光変換素子は、第１波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する。
　第２偏光変換素子は、第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する。
　積層半導体層、レーザ媒質、第４反射層、第１共振器、第２共振器、第１偏光変換素子、第２偏光変換素子および第１または第２偏光制御素子は一体に接合されている。
　第１反射層と第４反射層との間のいずれかの位置に設けられた透明部材をさらに備える。
　本開示の一側面の電子機器は、レーザ素子と、レーザ素子から光を放出する制御を行う制御部と、を備える電子機器であって、レーザ素子は、第１波長に対する第１反射層と、第１波長の面発光を行う活性層と、を有する積層半導体層と、積層半導体層の光軸の後方側に配置され、積層半導体層と対向する第１面に第２波長に対する第２反射層および第１面と反対側の第２面に第１波長に対する第３反射層を有するレーザ媒質と、第２面に配置されるか、又は第２面より光軸の後方側に配置される、第２波長に対する第４反射層と、第１反射層および第３反射層の間で第１波長の光を共振させる第１共振器と、第２反射層および第４反射層の間で第２波長の光を共振させる第２共振器と、第１反射層とレーザ媒質との間に設けられ、第１波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる第１偏光変換素子と、第２反射層とレーザ媒質との間に設けられ、第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる第２偏光変換素子と、第１反射層と第４反射層との間に設けられ、第１または第２波長の光において偏光を制御する第１または第２偏光制御素子のうち少なくとも一つとを備え、積層半導体層の光軸、レーザ媒質の光軸、第１および第２偏光変換素子、並びに、第１または第２偏光制御素子の光軸は、一軸上に配置される。
本開示によるレーザ素子の基本構成を示す図。 第１実施形態によるレーザ素子の構成例を示す断面図。 透明部材を備えるレーザ素子の構成例を示す断面図。 第２実施形態によるレーザ素子の構成例を示す断面図。 第３実施形態によるレーザ素子の構成例を示す断面図。 第４実施形態によるレーザ素子の構成例を示す断面図。 第５実施形態によるレーザ素子の構成例を示す断面図。 第６実施形態によるレーザ素子の構成例を示す断面図。 第７実施形態によるレーザ素子の構成例を示す断面図。 第８実施形態によるレーザ素子の構成例を示す断面図。 第９実施形態によるレーザ素子の構成例を示す断面図。 第１０実施形態によるレーザ素子の構成例を示す断面図。 第１１実施形態によるレーザ素子の構成例を示す断面図。 第１２実施形態によるレーザ素子の構成例を示す断面図。 第１３実施形態によるレーザ素子の構成例を示す断面図。 内視鏡システムの概略的な構成の一例を示す図。 図１５に示すカメラ及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図。 顕微鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図。
　以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
　（本開示によるレーザ素子の技術的特徴）
　まず、本開示によるレーザ素子の内部構成と動作を説明する前に、本開示によるレーザ素子の技術的特徴を説明する。
　本開示によるレーザ素子は、発光素子として面発光レーザの一部を用いた構造と、Ｑスイッチ用の固体レーザ媒質とを一体に接合した構成を備えている。なお、後述するように、本開示によるレーザ素子には、Ｑスイッチ機能を持たないレーザ素子もありうるが、まずは、Ｑスイッチ機能を備えたレーザ素子について説明する。
　本開示によるレーザ素子では、Ｑスイッチ用の固体レーザ媒質を２つの共振器が共有する。これら２つの共振器は、第１波長で共振する第１共振器と、第２波長で共振する第２共振器（Ｑスイッチ固体レーザ共振器とも呼ばれる）とを有する。
　２つの共振器が固体レーザ媒質を共有することで、固体レーザ媒質の長さを短くしても、第１共振器内で固体レーザ媒質の高強度励起が可能となり、より短いパルス幅のレーザパルスを発生できる。
　また、本開示によるレーザ素子は、半導体プロセス技術を利用して作製可能な一体化された積層構造体であるため、量産性に優れ、かつレーザ出力の安定性にも優れている。
　ここで、発光素子は、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical　Cavity　Surface　Emitting　Laser）の一形態である。ＶＣＳＥＬと異なるのは、共振器を構成するミラーのうちの少なくとも１つが、発光素子の本体である積層半導体層の外部に設けられる点である。本開示によるレーザ素子は、後述するように、積層半導体層と、積層半導体層の外側に配置されるミラーとの間に、固体レーザ媒質を配置した構造を備えている。
　上述したように、レーザ素子内の複数の光学素子を一体化することによって、レーザ素子は、Ｑスイッチにより短パルス幅のレーザパルスを発生できる。ここで、光学素子の一体化において、固体レーザ媒質を励起光の共振器と発振光の共振器で共有する構成が考えらえる。しかし、この場合、固体レーザ媒質を励起する励起光または発振光はそれぞれの共振器で共振し、固体レーザ媒質において定在波となる。励起光の定在波は、その節の部分で固体レーザ媒質が励起されず、励起効率を低下させてしまう。さらに、励起光の定在波は、固体レーザ媒質における発振光の再吸収の原因となる。発振光の定在波は、いわゆる、空間ホールバーニング現象の原因となる。
　そこで、本開示によるレーザ素子では、固体レーザ媒質の両側に偏光変換素子を設けて、励起光または発振光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させとともに、偏光制御素子を設けて一方向の偏光のみレーザ発振させるものとする。これにより、小型一体化構造の利点を損なわずに、励起光または発振光の定在波の発生を抑制することができる。
　本開示によるレーザ素子は、以下の３つの特徴を有する。
（１）第１共振器と第２共振器が、固体レーザ媒質を共有する。第１共振器は、発光素子と固体レーザ媒質とを含む。第２共振器は、固体レーザ媒質と可飽和吸収体を含んでおり、第１共振器からの励起光によってＱスイッチレーザ発振を行う。
（２）励起光および／または発振光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる偏光変換素子を固体レーザ媒質の両側にそれぞれ設ける。さらに、偏光を１方向に制御するための偏光制御素子を、共振器において、偏光変換素子と、固体レーザ媒質に対して反対側の反射層との間に少なくとも一つ設ける。これらの偏光変換素子および偏光制御素子は、固体レーザ媒質内における励起光および／または発振光の定在波を抑制する。
（３）発光素子、固体レーザ媒質、及び可飽和吸収体は、一体化された構造を有する。
　本開示によるレーザ素子では、発光素子に電流を注入することによって発生される励起光を、第１共振器内の固体レーザ媒質で吸収させる。固体レーザ媒質は、第１共振器内に設置された可飽和吸収体とともに、第２共振器を構成する。固体レーザ媒質が十分な励起状態となり、自然放出光の出力が上がって、ある閾値を超えると可飽和吸収体での光吸収率が急激に低下し、固体レーザ媒質で発生された自然放出光は可飽和吸収体を透過できるようになり、固体レーザ媒質において誘導放出を生じさせる。これによりＱスイッチパルス発振が起こる。
　（レーザ素子の基本構成）
　以下、本開示によるレーザ素子の具体的な実施形態を説明する。図１は本開示によるレーザ素子１の基本構成を示す図である。図１のレーザ素子１は、発光素子２と、固体レーザ媒質３と、可飽和吸収体４とを一体に接合した構成を備えている。
　発光素子２は、積層構造の半導体層（積層半導体層）を有する。図１の発光素子２は、基板５、第５反射層Ｒ５、クラッド層６、活性層７、クラッド層８、及び第１反射層Ｒ１を順に積層した構造を備えている。なお、図１のレーザ素子１は、基板５から連続波（ＣＷ：Continuous　Wave）の励起光を放出するボトムエミッション型の構成を示しているが、第１反射層Ｒ１側からＣＷ励起光を放出するトップエミッション型の構成もありえる。
　基板５は、例えばｎ－ＧａＡｓ基板５である。ｎ－ＧａＡｓ基板５は、発光素子２の励起波長である第１波長λ１の光を一定の割合で吸収するため、極力薄くするのが望ましい。その一方で、後述する接合プロセスの際の機械的強度を維持できる程度の厚みを持たせるのが望ましい。
　活性層７は、第１波長λ１の面発光を行う。クラッド層６、８は、例えばＡｌＧａＡｓクラッド層である。第１反射層Ｒ１は、第１波長λ１の光を反射させる。第５反射層Ｒ５は、第１波長λ１の光に対して一定の透過率を有する。第１反射層Ｒ１と第５反射層Ｒ５には、例えば、電気伝導が可能な半導体分布反射層（ＤＢＲ：Distributed　Bragg　Reflector）が用いられる。第１反射層Ｒ１と第５反射層Ｒ５を介して外部から電流が注入され、活性層７内の量子井戸で再結合と発光が生じて、第１波長λ１のレーザ発振が行われる。第１反射層Ｒ１のクラッド層側の表面層（例えばＡｌＡｓ層）３１Ａの一部は酸化されて酸化層（例えばＡｌ2Ｏ3層）３２になる。
　第５反射層Ｒ５は、発光素子２の固体レーザ媒質３側に設けられており、発光素子２の半導体層と固体レーザ媒質３との間に設けられている。第５反射層Ｒ５は、例えばｎ－ＧａＡｓ基板５上に配置される。例えば、第５反射層Ｒ５は、ｎ型ドーパント（例えばシリコン）を添加したＡｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ／Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ（０≦ｚ１≦ｚ２≦１）からなる多層反射膜を有する。第５反射層Ｒ５は、ｎ－ＤＢＲとも呼ばれる。より詳細には、第５反射層Ｒ５とｎ－ＧａＡｓ基板５との間にはｎ－コンタクト層３３が配置されている。
　活性層７は、例えば、Ａｌx1Ｉｎy1Ｇａ1-x1-y1Ａｓ層とＡｌx3Ｉｎy3Ｇａ1-x3-y3Ａｓ層を積層した多重量子井戸層を有する。
　第１反射層Ｒ１は、例えば、ｐ型ドーパント（例えば炭素）を添加したＡｌｚ３Ｇａ１－ｚ３Ａｓ／ＡｌＺ４Ｇａ１－ｚ４Ａｓ（０≦ｚ３≦ｚ４≦１）からなる多重反射膜を有する。第１反射層Ｒ１は、ｐ－ＤＢＲとも呼ばれる。
　発光素子２内の各半導体層Ｒ５、６、７、８、Ｒ１は、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ法等の結晶成長法を用いて形成することができる。そして、結晶成長後に、素子分離のためのメサエッチングや絶縁膜の形成、電極膜の蒸着等のプロセスを経て、電流注入による駆動が可能になる。
　発光素子２のｎ－ＧａＡｓ基板５の第５反射層Ｒ５とは反対側の端面には、固体レーザ媒質３が接合されている。以下では、固体レーザ媒質３の発光素子２側の端面を第１面Ｆ１と呼び、固体レーザ媒質３の可飽和吸収体４側の端面を第２面Ｆ２と呼ぶ。また、可飽和吸収体４のレーザパルス出射面を第３面Ｆ３と呼び、発光素子２の固体レーザ媒質３側の端面を第４面Ｆ４と呼ぶ。また、可飽和吸収体４の固体レーザ媒質３側の端面を第５面Ｆ５と呼ぶ。図１では便宜上分離して図示しているが、発光素子２の第４面Ｆ４は固体レーザ媒質３の第１面Ｆ１と接合され、固体レーザ媒質３の第２面Ｆ２は可飽和吸収体４の第５面Ｆ５と接合される。
　図１のレーザ素子１は、第１共振器１１と第２共振器１２を備えている。第１共振器１１は、発光素子２内の第１反射層Ｒ１と固体レーザ媒質３内の第３反射層Ｒ３との間で、第１波長λ１の光を共振させる。第２共振器１２は、固体レーザ媒質３内の第２反射層Ｒ２と可飽和吸収体４内の第４反射層Ｒ４との間で、第２波長λ２の光を共振させる。
　第２共振器１２は、Ｑスイッチ固体レーザ共振器１２とも呼ばれる。第１共振器１１が安定した共振動作を行えるように、固体レーザ媒質３内に、高反射層である第３反射層Ｒ３が設けられている。通常の発光素子２は、図１の第３反射層Ｒ３の位置に、第１波長λ１の光を外部に放出するための部分反射鏡を配置する。これに対して、図１のレーザ素子１では、第３反射層Ｒ３を、第１波長λ１の励起光のパワーを第１共振器１１内に閉じ込めるために用いるため、第３反射層Ｒ３を高反射層にしている。
　このように、発光素子２と固体レーザ媒質３からなる第１共振器１１の内部には、３つの反射層（第１反射層Ｒ１、第５反射層Ｒ５、及び第３反射層Ｒ３）が設けられる。このため、第１共振器１１は、結合共振器（Coupled　Cavity）構造である。
　第１共振器１１内に第１波長λ１の励起光のパワーを閉じ込めることで、固体レーザ媒質３が励起される。これにより、第２共振器１２にて、Ｑスイッチレーザパルス発振が生じる。第２共振器１２は、固体レーザ媒質３内の第２反射層Ｒ２と可飽和吸収体４内の第４反射層Ｒ４との間で、第２波長λ２の光を共振させる。第２反射層Ｒ２は高反射層であるのに対し、第４反射層Ｒ４は部分反射層である。図１では、第４反射層Ｒ４を可飽和吸収体４の端面に設けているが、第４反射層Ｒ４は可飽和吸収体４のレーザパルス出射面よりも光軸後方側に配置してもよい。光軸後方とは、光軸上の光の出射方向である。すなわち、第４反射層Ｒ４は、必ずしも可飽和吸収体４の内部又は表面に設ける必要はない。ただし、仮に第４反射層Ｒ４が可飽和吸収体４よりも光軸前方側に配置されている場合でも、第２反射層Ｒ２と第４反射層Ｒ４の間で第２波長λ２の光を共振させる必要がある。
　固体レーザ媒質３は、例えば、Ｙｂ（イットリビウム）をドープしたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）結晶Ｙｂ：ＹＡＧを含む。この場合、第１共振器１１の第１波長λ１は９４０ｎｍ、第２共振器１２の第２波長λ２は、１０３０ｎｍとなる。
　固体レーザ媒質３は、Ｙｂ：ＹＡＧに限らず、例えば、固体レーザ媒質３として、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ｇｌａｓｓ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＦＡＰ、Ｙｂ：ＳＦＡＰ、Ｙｂ：ＹＶＯ、Ｙｂ：ｇｌａｓｓ、Ｙｂ：ＫＹＷ、Ｙｂ：ＢＣＢＦ、Ｙｂ：ＹＣＯＢ、Ｙｂ：ＧｄＣＯＢ、ＹＢ：ＹＡＢの少なくともいずれかの材料を使うことができる。
　また、固体レーザ媒質３は、４準位系の固体レーザ媒質３であってもよいし、準３準位系の固体レーザ媒質３であってもよい。ただし、それぞれの結晶によって、適切な励起波長（第１波長λ１）は異なるので、固体レーザ媒質３の材料に応じて、発光素子２内の活性層７の半導体材料を選択する必要がある。
　可飽和吸収体４は、例えばＣｒ（クロム）をドープしたＹＡＧ（Ｃｒ：ＹＡＧ）結晶を含む。可飽和吸収体４は、入射光の強度が所定の閾値を超えると透過率が増大する材料である。第１共振器１１による第１波長λ１の励起光により、可飽和吸収体４の透過率が増大し、第２波長λ２のレーザパルスを放出する。これはＱスイッチと呼ばれる。可飽和吸収体４の材料として、Ｖ：ＹＡＧを用いることもできる。ただし、その他の種類の可飽和吸収体４を使ってもよい。また、Ｑスイッチとして、能動（アクティブ）Ｑスイッチ素子を使うことを妨げるものではない。
　図１では、発光素子２、固体レーザ媒質３、及び可飽和吸収体４を、それぞれ分離して図示しているが、これらは接合プロセスを用いて接合されて一体化された積層構造である。接合プロセスの例としては、表面活性化接合、原子拡散接合、プラズマ活性化接合等を用いることができる。あるいは、その他の接合（接着）プロセスを用いることができる。
　発光素子２に固体レーザ媒質３を安定に接合させるには、発光素子２内のｎ－ＧａＡｓ基板５の表面を平坦にする必要がある。このため、上述したように、第１反射層Ｒ１や第５反射層Ｒ５に電流を注入するための電極Ｅ１、Ｅ２は、少なくともｎ－ＧａＡｓ基板５の表面に露出しないように配置するのが望ましい。図１の例では、発光素子２の第１反射層Ｒ１側の端面に、電極Ｅ１、Ｅ２を配置している。電極Ｅ１は、ｐ電極であり、第１反射層Ｒ１と導通している。電極Ｅ２はｎ電極であり、第１反射層Ｒ１からｎ－コンタクト層３３まで達するトレンチの内壁に絶縁膜３４を介して導電材料３５を充填して形成される。図１のように電極Ｅ１とＥ２を発光素子２の同一の端面に配置することで、この端面を不図示の支持基板にはんだ実装可能となる。複数のレーザ素子をアレイ状に配置したときも、同一の端面に電極Ｅ１、Ｅ２を配置することで、この端面を支持基板に実装可能な形態となる。なお、図１に示した電極Ｅ１、Ｅ２の形状及び配置場所は一例にすぎない。
　このように、図１のレーザ素子１を積層構造にすることで、積層構造体を作製した後にダイシングにより個片化して複数のチップを形成したり、あるいは一つの基板上に複数のレーザ素子１をアレイ状に配置したレーザアレイを形成したりすることが容易になる。
　接合プロセスにて積層構造のレーザ素子１を作製する場合、各表面層の算術平均粗さＲａは１ｎｍ程度以下にする必要があり、望ましくは０．５ｎｍ以下である。これらの算術平均粗さをもつ表面層を実現するために化学機械研磨（CMP:Chemical　Mechanical　Polishing）が用いられる。また、各層の界面の光損失を回避するために、各層の間に誘電体多層膜を配置して、誘電体多層膜を介して各層を接合してもよい。例えば、発光素子２のベース基板であるＧａＡｓ基板５の波長９４０ｎｍに対する屈折率ｎは３．２であり、ＹＡＧ（ｎ：１．７）や一般的な誘電体多層膜材料に比べ、高屈折率を有する。このため、発光素子２に固体レーザ媒質３と可飽和吸収体４を接合する際に、屈折率のミスマッチによる光損失が生じないようにする必要がある。具体的には、発光素子２と固体レーザ媒質３との間に、第１共振器１１の第１波長λ１の光を反射させない反射防止膜（ＡＲコート膜又は無反射コート膜）を配置するのが望ましい。また、固体レーザ媒質３と可飽和吸収体４との間にも、反射防止膜（ＡＲコート膜又は無反射コート膜）を配置するのが望ましい。
　接合材料によっては研磨が難しい場合があり、例えばＳｉＯ2などの第１波長λ１及び第２波長λ２に対して透明な材料を、接合のための下地層として成膜し、このＳｉＯ2層を算術平均粗さＲａ＝１ｎｍ程度（望ましくは０．５ｎｍ以下）に研磨して、接合のための界面として用いても良い。ここで、下地層としては、ＳｉＯ2以外にも使用可能であり、ここでは材料に限定されない。なお、下地層の材料であるＳｉＯ2と基材層との間に無反射膜を設けてもよい。
　誘電体多層膜には、短波長透過フィルタ膜（ＳＷＰＦ：Short　Wave　Pass　Filter）、長波長透過フィルタ膜（ＬＷＰＦ：Long　Wave　Pass　Filter）、バンドパスフィルタ膜（ＢＰＦ：Band　Pass　Filter）、無反射保護膜（ＡＲ：Anti-Reflection）などがある。必要に応じて、異なる種類の誘電体多層膜を配置するのが望ましい。誘電体多層膜の成膜方法としては、ＰＶＤ（Physical　vapor　deposition）法を用いることができ、具体的には、真空蒸着、イオンアシスト蒸着、スパッタなどの成膜方法を用いることができる。どの成膜方法を適用するかは問わない。また、誘電体多層膜の特性も任意に選択可能であり、例えば、第２反射層Ｒ２を短波長透過フィルタ膜とし、第３反射層Ｒ３を長波長透過フィルタ膜としてもよい。また、第３反射層Ｒ３に長波長透過フィルタ膜を適用させることで可飽和吸収体に第１波長の侵入を防ぎＱスイッチの誤動作を防ぐことができる。なお、短波長透過とは、第１波長λ１の光は透過し、第２波長λ２の光を反射することを意味する。また、長波長透過とは、第１波長λ１の光を反射し、第２波長λ２の光を透過することを意味する。
　また、第２共振器１２の内部に、Ｐ偏光とＳ偏光の比率を分離するフォトニック結晶構造の偏光子を設けてもよい。また、第２共振器１２の内部に回折格子を設けて、放出されるレーザパルスの偏光状態をランダム偏光から直線偏光に変換させてもよい。
　（レーザ素子１の動作原理）
　次に、図１のレーザ素子１の動作を説明する。発光素子２の電極を介して電流を活性層７に注入することで、第１共振器１１内で第１波長λ１のレーザ発振が起こり、固体レーザ媒質３が励起される。固体レーザ媒質３には可飽和吸収体４が接合されていることから、第１波長λ１のレーザ発振が起こった最初の段階では、固体レーザ媒質３からの自然放出光は可飽和吸収体４に吸収されてしまい、可飽和吸収体４の出射面側の第４反射層Ｒ４による光フィードバックが起こらず、Ｑスイッチレーザ発振には至らない。
　その後、固体レーザ媒質３に第１波長λ１の励起光のパワーが蓄積されて、固体レーザ媒質３が十分な励起状態になると、自然放出光の出力が上がり、ある閾値を超えると可飽和吸収体４での光吸収率が急激に低下し、固体レーザ媒質３で発生した自然放出光は可飽和吸収体４を透過できるようになる。これにより、第１共振器１１による第１波長λ１の光が固体レーザ媒質３から放出されるとともに、第２共振器１２は第２反射層Ｒ２と第４反射層Ｒ４との間で第２波長λ２の光を共振させる。これによりＱスイッチレーザ発振が起こり、第４反射層Ｒ４を介して、空間（図１中右側の空間）に向けて、Ｑスイッチレーザパルスが放出される。
　第２共振器１２の内部に、波長変換のための非線形光学結晶を配置することができる。非線形光学結晶の種類により、波長変換後のレーザパルスの波長を変えることができる。波長変換材料の例としては、ＬｉＮｂＯ3、ＢＢＯ、ＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＢｉＢＯ、ＫＴＰ、ＳＬＴなどの非線形光学結晶が挙げられる。また、波長変換材料として、これらに類似する位相整合材料を使ってもよい。ただし、波長変換材料の種類については問わない。波長変換材料によって、第２波長λ２を別の波長に変換することができる。
　以上、本開示によるＱスイッチレーザ発振を得るための基本的な構成と動作原理を説明した。次に、本開示によるレーザ素子の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
　図２Ａは、第１実施形態によるレーザ素子１の構成例を示す断面図である。レーザ素子１は、図１の基本構成に対して、偏光変換素子２１、２２と、偏光制御素子３１とをさらに備える。可飽和吸収体４は、第３反射層Ｒ３と第４反射層Ｒ４との間に配置されている。尚、本明細書の実施形態において、レーザ素子１を構成する光学素子（例えば、発光素子２、固体レーザ媒質３、反射層Ｒ１～Ｒ５、共振器１１、１２、偏光変換素子２１、２２、偏光制御素子３１）は一体に接合されている。
　第１偏光変換素子としての偏光変換素子２１は、励起光共振器１１内の第１反射層Ｒ１と固体レーザ媒質３との間のいずれかの位置に、励起光共振器１１の光軸上に配置されている。より詳細には、偏光変換素子２１は、偏光制御素子３１と第２反射層Ｒ２との間に設けられている。偏光変換素子２１は、第１波長の励起光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる。
　第２偏光変換素子としての偏光変換素子２２は、偏光変換素子２１に対して固体レーザ媒質３の反対側に配置されている。偏光変換素子２２は、第４反射層Ｒ４と固体レーザ媒質３との間のいずれかの位置に、励起光共振器１１の光軸上に配置されている。より詳細には、偏光変換素子２２は、第３反射層Ｒ３と固体レーザ媒質３との間に設けられている。偏光変換素子２２は、第１波長の励起光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる。このように、２つの偏光変換素子２１、２２が固体レーザ媒質３を挟んでその両側に配置されている。
　偏光変換素子２１、２２は、それぞれ励起光において互いに直交する振動方向の光に対して異なる位相差を与える。例えば、偏光変換素子２１、２２は、それぞれ、励起光のＴＭ（Transverse　Magnetic）波とＴＥ(Transverse　Electric)波との間に約４分の１波長（即ち、π／２）の位相差を与える。このとき、偏光変換素子２１、２２の主軸は、互いに垂直であり、偏光制御素子３１によって規定される偏光方向に対して４５度傾いている。尚、偏光変換素子２１、２２が励起光に与える位相差は、必ずしも４分の１波長でなくてもよい。偏光変換素子２１、２２には、例えば、異方性材料、メタサーフェス構造、フォトニック結晶構造等が用いられる。
　このように、偏光変換素子２１、２２が励起光において互いに直交する振動方向の光に対して異なる位相差を与えることによって、固体レーザ媒質３内において励起光は、定在波とならず、効率的に固体レーザ媒質３を励起することができる。本実施形態において、偏光変換素子２１、２２は、励起光に対して作用するが、第２波長λ２の発振光には作用しない。しかし、偏光変換素子２１、２２は、後述するように発振光に作用してもよい。
　第１偏光制御素子としての偏光制御素子３１は、第１反射層Ｒ１と第４反射層Ｒ４あるいは偏光変換素子２１との間のいずれかの位置に設けられている。より詳細には、偏光制御素子３１は、発光素子２の基板５と偏光変換素子２１との間に設けられており、励起光共振器１１の光軸上に配置されている。偏光制御素子３１は、第１波長λ１の励起光の偏光を制御する。偏光制御素子３１には、例えば、誘電体（例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２）、半導体（例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ）等が用いられ、励起光に対して透明な材料が用いられている。図示しないが、偏光制御素子３１の表面には、微細構造としてのグレーティング構造が形成されている。これにより、偏光制御素子３１は、第１波長λ１の励起光のうち互いに直交する偏光（ＴＭ波、ＴＥ波）に対して異なる透過率を有する。グレーティング構造は、例えば、励起光の第１波長λ１以下の周期を有し、かつ、励起光の第１波長λ１の４分の１以下の深さを有する凹凸構造でよい。グレーティング構造は、例えば、０次回折光（透過光）を利用する１次元の表面レリーフグレーティング構造でもよい。即ち、グレーティング構造のパターンは、いわゆる、ライン・アンド・スペースパターンでよい。これにより、偏光制御素子３１は、励起光の０次回折光（透過光）のうち、互いに直交する偏光（ＴＭ波、ＴＥ波）に対して異なる透過率を有する。また、偏光制御素子３１により、励起光の偏光がランダム偏光ではなく、１方向に制御されるので、発振出力の安定化や波長変換効率の向上など、励起光共振器１１の特性の改善が可能となる。尚、偏光制御素子３１は、互いに直交する偏光（ＴＭ波、ＴＥ波）に対して異なる透過率を有すればよく、例えば、異方性材料、回折格子構造、メタサーフェス構造、フォトニック結晶構造等を有してもよい。
　本実施形態によれば、励起光のうち偏光制御素子３１に対して透過率の高い偏光が、偏光変換素子２１、２２によって定在波にならないように固体レーザ媒質３において発振する。これにより、固体レーザ媒質３において、励起光が第１共振器内で共振することにより生じる定在波を抑制し、高効率に固体レーザ媒質３を励起することができる。
　尚、本明細書の実施形態において、透明部材ＨＥが第１反射層Ｒ１と第４反射層Ｒ４との間のいずれかの位置に設けられていてもよい。この場合、透明部材ＨＥは、光共振器１１または１２の光軸方向の長さを調節するスペーサの機能を備える。また、透明部材ＨＥは、固体レーザ媒質３に隣接する場合、固体レーザ媒質３の熱を排出する排熱機能とスペーサの機能とを兼ね備える。例えば、図２Ｂは、透明部材ＨＥを備えるレーザ素子１の構成例を示す断面図である。図２Ｂでは、透明部材ＨＥは、反射層Ｒ２を介して固体レーザ媒質３に隣接されている。透明部材ＨＥは、光共振器１１の光軸方向の長さを調節する機能と排熱機能とを兼ね備える。
（第２実施形態）
　図３は、第２実施形態によるレーザ素子１の構成例を示す断面図である。第２実施形態によれば、偏光変換素子２１は、第２反射層Ｒ２と固体レーザ媒質３との間に配置されている。偏光変換素子２２は、第３反射層Ｒ３と偏光制御素子３２との間に配置されている。また、偏光制御素子３２は、第４反射層Ｒ４と偏光変換素子２２との間のいずれかの位置に設けられている。より詳細には、偏光制御素子３２は、可飽和吸収体４と偏光変換素子２２との間に設けられている。このように、第２実施形態では、偏光変換素子２１、２２および偏光制御素子３２が発振光共振器１２側に設けられており、第２波長λ２の発振光の定在波を抑制する。
　偏光変換素子２１、２２は、それぞれ発振光において互いに直交する振動方向の光に対して異なる位相差を与える。例えば、偏光変換素子２１、２２は、それぞれ、発振光のＴＭ波とＴＥ波との間に約４分の１波長（即ち、π／２）の位相差を与える。このとき、偏光変換素子２１、２２の主軸は、互いに垂直であり、偏光制御素子３２によって規定される偏光方向に対して４５度傾いている。尚、偏光変換素子２１、２２が発振光に与える位相差は、必ずしも４分の１波長でなくてもよい。偏光変換素子２１、２２には、例えば、異方性材料、メタサーフェス構造、フォトニック結晶構造等が用いられる。
　このように、偏光変換素子２１、２２が発振光において互いに直交する振動方向の光に対して異なる位相差を与えることによって、固体レーザ媒質３内において発振光は、定在波とならず、効率的なレーザ発振が実現される。第２実施形態において、偏光変換素子２１、２２は、発振光に対して作用するが、第１波長λ１の励起光には作用しない。しかし、偏光変換素子２１、２２は、後述するように励起光に作用しても問題はない。
　第２偏光制御素子としての偏光制御素子３２は、可飽和吸収体４と偏光変換素子２２との間に設けられており、発振光共振器１２の光軸上に配置されている。偏光制御素子３２は、第２波長λ２の発振光の偏光を制御する。偏光制御素子３２には、例えば、誘電体（例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２）、半導体（例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ）等が用いられ、発振光に対して透明な材料が用いられている。図示しないが、偏光制御素子３２の表面には、微細構造としてのグレーティング構造が形成されている。これにより、偏光制御素子３２は、第２波長λ２の発振光のうち互いに直交する偏光（ＴＭ波、ＴＥ波）に対して異なる透過率を有する。グレーティング構造は、例えば、発振光の第２波長λ２以下の周期を有し、かつ、発振光の第２波長λ２の４分の１以下の深さを有する凹凸構造でよい。グレーティング構造は、例えば、０次回折光（透過光）を利用する１次元の表面レリーフグレーティング構造でもよい。即ち、グレーティング構造のパターンは、いわゆる、ライン・アンド・スペースパターンでよい。これにより、偏光制御素子３２は、発振光の０次回折光（透過光）のうち、互いに直交する偏光（ＴＭ波、ＴＥ波）に対して異なる透過率を有する。また、偏光制御素子３２により、発振光の偏光がランダム偏光ではなく、１方向に制御されるので、発振出力の安定化や波長変換効率の向上など、発振光共振器１２の特性の改善が可能となる。尚、偏光制御素子３２は、互いに直交する偏光（ＴＭ波、ＴＥ波）に対して異なる透過率を有すればよく、例えば、異方性材料、回折格子構造、メタサーフェス構造、フォトニック結晶構造等を有してもよい。
　第２実施形態によるその他の構成は、第１実施形態の対応する構成と同様でよい。尚、可飽和吸収体４は、偏光制御素子３２と第４反射層Ｒ４との間に設けられている。しかし、可飽和吸収体４は、第３反射層Ｒ３と第４反射層Ｒ４との間の任意の位置に配置してよい。
　第２実施形態によれば、発振光のうち偏光制御素子３２に対して透過率の高い偏光が、偏光変換素子２１、２２によって定在波にならないように固体レーザ媒質３において発振する。これにより、固体レーザ媒質３において、発振光が第２共振器内で共振することにより生じる定在波が抑制され、安定かつ高効率に発振光を出力することができる。
（第３実施形態）
　図４は、第３実施形態によるレーザ素子１の構成例を示す断面図である。第３実施形態によれば、偏光変換素子２１は、第２反射層Ｒ２と固体レーザ媒質３との間に配置されている。偏光変換素子２２は、固体レーザ媒質３と第３反射層Ｒ３との間に配置されている。また、第３実施形態では、偏光制御素子については、偏光制御素子３１および３２の両方が設けられている。偏光制御素子３１は、第５反射層Ｒ５と第２反射層Ｒ２との間に設けられている。偏光制御素子３２は、可飽和吸収体４と第３反射層Ｒ３との間に設けられている。このように、第３実施形態では、偏光変換素子２１、２２が、励起光共振器１１および発振光共振器１２の両方に共有されている。また、偏光制御素子３１が励起光共振器１１側に設けられており、偏光制御素子３２が発振光共振器１２側に設けられている。これにより、第１波長λ１の励起光および第２波長λ２の発振光の両方の定在波を抑制することができる。
　偏光変換素子２１、２２の構成は、第１および第２実施形態のそれらの構成と同様でよい。即ち、偏光変換素子２１、２２は、励起光および発振光の両方のそれぞれにおいて互いに直交する振動方向の光に対して異なる位相差を与える。例えば、偏光変換素子２１、２２は、それぞれ、発振光および発振光のそれぞれのＴＭ波とＴＥ波との間に約４分の１波長（即ち、π／２）の位相差を与える。このとき、偏光変換素子２１、２２の主軸は、互いに垂直であり、偏光制御素子３２によって規定される偏光方向に対して４５度傾いている。尚、偏光変換素子２１、２２が励起光および発振光に与える位相差は、必ずしも４分の１波長でなくてもよい。
　このように、偏光変換素子２１、２２が励起光および発振光において互いに直交する振動方向の光に対して異なる位相差を与えることによって、固体レーザ媒質３内において励起光および発振光は、定在波とならず、効率的なレーザ発振が可能となる。
　偏光制御素子３１は、発光素子２と第２反射層Ｒ２との間に設けられており、励起光共振器１１の光軸上に配置されている。偏光制御素子３１は、第１波長λ１の励起光の偏光を制御する。
　偏光制御素子３２は、第３反射層Ｒ３と可飽和吸収体４との間に設けられており、発振光共振器１２の光軸上に配置されている。偏光制御素子３２は、第２波長λ２の発振光の偏光を制御する。偏光制御素子３１、３２の構成は、第１および第２実施形態のそれらの構成と同様でよい。
　第３実施形態のその他の構成は、第１または第２実施形態の対応する構成と同様でよい。
　第３実施形態によれば、励起光のうち偏光制御素子３１に対して透過率の高い偏光が、偏光変換素子２１、２２によって定在波にならないように固体レーザ媒質３において発振する。これにより、固体レーザ媒質３において励起光の定在波が抑制され、高効率に固体レーザ媒質３を励起することができる。また、発振光のうち偏光制御素子３２に対して透過率の高い偏光が、偏光変換素子２１、２２によって定在波にならないように固体レーザ媒質３において発振する。これにより、固体レーザ媒質３において発振光の定在波が抑制され、レーザ発振の安定化および高効率化が可能となる。
（第４実施形態）
　図５は、第４実施形態によるレーザ素子１の構成例を示す断面図である。第４実施形態では、第２実施形態の第４反射層Ｒ４が偏光制御素子３２の機能を兼ね備えている。即ち、発振光の偏光制御素子３２と第４反射光Ｒ４とが一体として構成されている。この場合、偏光制御素子３２と同様の微細構造が可飽和吸収体４側の第４反射層Ｒ４の表面に形成されている。これにより、第４反射層Ｒ４は、発振光に対して偏光制御素子３２の機能を兼ね備えることができる。即ち、第４反射層Ｒ４は、第２波長λ２の発振光のうち互いに直交する偏光（例えば、ＴＭ波、ＴＥ波）に対して異なる透過率を有する。このように、偏光制御素子３２と第４反射光Ｒ４とが別体となっておらず、一体として構成されているので、第４実施形態によるレーザ素子１は、さらに小型化することができる。
　第４実施形態のその他の構成は、第２実施形態の対応する構成と同様でよい。従って、第４実施形態は、第２実施形態の効果も得ることができる。
（第５実施形態）
　図６は、第５実施形態によるレーザ素子１の構成例を示す断面図である。第５実施形態では、第３実施形態の第４反射層Ｒ４が偏光制御素子３２の機能を兼ね備えている。即ち、発振光の偏光制御素子３２と第４反射光Ｒ４とが一体として構成されている。この場合、偏光制御素子３２と同様の微細構造が可飽和吸収体４側の第４反射層Ｒ４の表面に形成されている。これにより、第４反射層Ｒ４は、発振光に対して偏光制御素子３２の機能を兼ね備えることができる。即ち、第４反射層Ｒ４は、第２波長λ２の発振光のうち互いに直交する偏光（例えば、ＴＭ波、ＴＥ波）に対して異なる透過率を有する。このように、偏光制御素子３２と第４反射光Ｒ４とが別体となっておらず、一体として構成されているので、第５実施形態によるレーザ素子１は、さらに小型化することができる。
　第５実施形態のその他の構成は、第３実施形態の対応する構成と同様でよい。従って、第５実施形態は、第３実施形態の効果も得ることができる。
（第６実施形態）
　図７は、第６実施形態によるレーザ素子１の構成例を示す断面図である。第６実施形態では、第２実施形態の可飽和吸収体４が偏光制御素子３２の機能を兼ね備えている。即ち、発振光の偏光制御素子３２と可飽和吸収体４とが一体として構成されている。例えば、偏光制御素子３２と同様の微細構造が可飽和吸収体４の表面に形成されている。これにより、可飽和吸収体４は、発振光に対して偏光制御素子３２の機能を兼ね備えることができる。即ち、可飽和吸収体４は、第２波長λ２の発振光のうち互いに直交する偏光（例えば、ＴＭ波、ＴＥ波）に対して異なる透過率を有する。なお、微細構造を設けるのではなく、可飽和吸収体の異方性を利用してもよい。このように、偏光制御素子３２と第４反射光Ｒ４とが別体となっておらず、一体として構成されているので、第６実施形態によるレーザ素子１は、さらに小型化することができる。
　第６実施形態のその他の構成は、第２実施形態の対応する構成と同様でよい。従って、第６実施形態は、第２実施形態の効果も得ることができる。
（第７実施形態）
　図８は、第７実施形態によるレーザ素子１の構成例を示す断面図である。第７実施形態では、第３実施形態の可飽和吸収体４が偏光制御素子３２の機能を兼ね備えている。即ち、発振光の偏光制御素子３２と可飽和吸収体４とが一体として構成されている。例えば、偏光制御素子３２と同様の微細構造が可飽和吸収体４の表面に形成されている。これにより、可飽和吸収体４は、発振光に対して偏光制御素子３２の機能を兼ね備えることができる。即ち、可飽和吸収体４は、第２波長λ２の発振光のうち互いに直交する偏光（例えば、ＴＭ波、ＴＥ波）に対して異なる透過率を有する。なお、微細構造を設けるのではなく、可飽和吸収体の異方性を利用してもよい。このように、偏光制御素子３２と可飽和吸収体４とが別体となっておらず、一体として構成されているので、第７実施形態によるレーザ素子１は、さらに小型化することができる。
　第７実施形態のその他の構成は、第３実施形態の対応する構成と同様でよい。従って、第７実施形態は、第３実施形態の効果も得ることができる。
（第８実施形態）
　図９は、第８実施形態によるレーザ素子１の構成例を示す断面図である。第８実施形態では、第２実施形態の第４反射層Ｒ４が偏光変換素子２２の機能を兼ね備えている。即ち、偏光変換素子２２と第４反射層Ｒ４とが一体として構成されている。この場合、可飽和吸収体４は、偏光変換素子２２と同様に、例えば、異方性材料、メタサーフェス構造、フォトニック結晶構造等で構成されている。これにより、第４反射層Ｒ４は、発振光において互いに直交する振動方向の光に対して異なる位相差を与えることができる。このように、偏光変換素子２２と第４反射光Ｒ４とが別体となっておらず、一体として構成されているので、第８実施形態によるレーザ素子１は、さらに小型化することができる。
　なお、第８実施形態では、偏光制御素子３１が第２反射層Ｒ２と偏光変換素子２１との間に設けられている。即ち、偏光制御素子３１は、固体レーザ媒質３を挟んで、偏光変換機能を有する第４反射層Ｒ４とは反対側に設けられている。偏光制御素子３１は、発振光において互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有する。
　第８実施形態のその他の構成は、第２実施形態の対応する構成と同様でよい。従って、第８実施形態は、第２実施形態の効果も得ることができる。
（第９実施形態）
　図１０は、第９実施形態によるレーザ素子１の構成例を示す断面図である。第９実施形態では、第３実施形態の偏光制御素子３１が、偏光制御素子３２の機能を兼ね備えている。即ち、発振光の偏光制御素子３２が省略されており、偏光制御素子３１が、発振光および励起光の両方の偏光を制御する。偏光制御素子３１は、第２反射光Ｒ２と偏光変換素子２１との間に設けられ、励起光共振器１１および発振光共振器１２に対して共有化されている。例えば、偏光制御素子３１の表面には、第３実施形態の偏光制御素子３１および３２の両方の機能を実現する微細構造が形成されている。これにより、偏光制御素子３１は、励起光および発振光の両方の偏光を制御することができる。即ち、偏光制御素子３１は、励起光において互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有し、かつ、発振光において互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する。偏光制御素子３１が、偏光制御素子３２の機能を兼ね備えるので、第９実施形態によるレーザ素子１は、さらに小型化することができる。
　第９実施形態のその他の構成は、第３実施形態の対応する構成と同様でよい。従って、第９実施形態は、第３実施形態の効果も得ることができる。
（第１０実施形態）
　図１１は、第１０実施形態によるレーザ素子１の構成例を示す断面図である。第１０実施形態では、第３実施形態の偏光制御素子３２が、偏光制御素子３１の機能を兼ね備えている。即ち、励起光の偏光制御素子３１が省略されており、偏光制御素子３２が、発振光および励起光の両方の偏光を制御する。偏光制御素子３２は、偏光変換素子２２と第３反射光Ｒ３との間に設けられ、励起光共振器１１および発振光共振器１２に対して共有化されている。例えば、偏光制御素子３２の表面には、第３実施形態の偏光制御素子３１および３２の両方の機能を実現する微細構造が形成されている。これにより、偏光制御素子３２は、励起光および発振光の両方の偏光を制御することができる。即ち、偏光制御素子３２は、励起光において互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有し、かつ、発振光において互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する。偏光制御素子３２が、偏光制御素子３１の機能を兼ね備えるので、第１０実施形態によるレーザ素子１は、さらに小型化することができる。
　第１０実施形態のその他の構成は、第３実施形態の対応する構成と同様でよい。従って、第１０実施形態は、第３実施形態の効果も得ることができる。
（第１１実施形態）
　図１２は、第１１実施形態によるレーザ素子１の構成例を示す断面図である。第１１実施形態では、第１実施形態の偏光変換素子２１が偏光制御素子３１の機能を兼ね備えている。即ち、励起光の偏光制御素子３１が省略されており、偏光変換素子２１が、励起光の偏光を制御する機能を兼ね備える。偏光変換素子２１は、発光素子２と第２反射光Ｒ２との間に配置され、励起光共振器１１に設けられている。これにより、偏光変換素子２１は、励起光の偏光を制御することができる。即ち、偏光変換素子２１は、励起光のうち互いに直交する偏光（ＴＭ波、ＴＥ波）に対して異なる透過率を有する。このように、偏光変換素子２１が、偏光制御素子３１の機能を兼ね備えるので、第１１実施形態によるレーザ素子１は、さらに小型化することができる。
　第１１実施形態のその他の構成は、第１実施形態の対応する構成と同様でよい。従って、第１１実施形態は、第１実施形態の効果も得ることができる。
（第１２実施形態）
　図１３は、第１２実施形態によるレーザ素子１の構成例を示す断面図である。第１２実施形態では、第２実施形態の偏光変換素子２２が偏光制御素子３２の機能を兼ね備えている。即ち、発振光の偏光制御素子３２が省略されており、偏光変換素子２２が、発振光の偏光を制御する機能を兼ね備える。偏光変換素子２２は、可飽和吸収体４と第３反射光Ｒ３との間に配置され、発振光共振器１２に設けられている。これにより、偏光変換素子２２は、発振光の偏光を制御することができる。即ち、偏光変換素子２２は、発振光のうち互いに直交する偏光（ＴＭ波、ＴＥ波）に対して異なる透過率を有する。このように、偏光変換素子２２が、偏光制御素子３２の機能を兼ね備えるので、第１２実施形態によるレーザ素子１は、さらに小型化することができる。
　第１２実施形態のその他の構成は、第２実施形態の対応する構成と同様でよい。従って、第１２実施形態は、第２実施形態の効果も得ることができる。
（第１３実施形態）
　図１４は、第１３実施形態によるレーザ素子１の構成例を示す断面図である。第１３実施形態では、第３実施形態の偏光変換素子２１が偏光制御素子３１の機能を兼ね備え、かつ、偏光変換素子２２が偏光制御素子３２の機能を兼ね備えている。即ち、励起光の偏光制御素子３１および発振光の偏光制御素子３２が省略されている。偏光変換素子２１が、励起光の偏光を制御する機能を兼ね備え、偏光変換素子２２が、発振光の偏光を制御する機能を兼ね備える。
　偏光変換素子２１は、第２反射光Ｒ２と固体レーザ媒質３との間に配置され、励起光共振器１１および発振光共振器１２に共有化されている。これにより、偏光変換素子２１は、励起光の偏光を制御することができる。
　偏光変換素子２２は、固体レーザ媒質３と第３反射光Ｒ３との間に配置され、励起光共振器１１および発振光共振器１２に共有化されている。これにより、偏光変換素子２２は、発振光の偏光を制御することができる。
　偏光変換素子２１、２２が、それぞれ偏光制御素子３１、３２の機能を兼ね備えるので、第１３実施形態によるレーザ素子１は、さらに小型化することができる。
　第１３実施形態のその他の構成は、第３実施形態の対応する構成と同様でよい。従って、第１３実施形態は、第３実施形態の効果も得ることができる。
　［内視鏡システム］
　内視鏡システムの例を図１５、図１６を用いて説明する。図１５は、本開示に係る技術が適用可能な内視鏡システム５０００の概略的な構成の一例を示す図である。図１６は、内視鏡５００１およびＣＣＵ（Camera　Control　Unit）５０３９の構成の一例を示す図である。図１５では、手術参加者である術者（例えば、医師）５０６７が、内視鏡システム５０００を用いて、患者ベッド５０６９上の患者５０７１に手術を行っている様子が図示されている。図１５に示すように、内視鏡システム５０００は、医療イメージング装置である内視鏡５００１と、ＣＣＵ５０３９と、光源装置５０４３と、記録装置５０５３と、出力装置５０５５と、内視鏡５００１を支持する支持装置５０２７と、から構成される。
　内視鏡手術では、トロッカ５０２５と呼ばれる挿入補助具が患者５０７１に穿刺される。そして、トロッカ５０２５を介して、内視鏡５００１に接続されたスコープ５００３や術具５０２１が患者５０７１の体内に挿入される。術具５０２１は例えば、電気メス等のエネルギーデバイスや、鉗子などである。
　内視鏡５００１によって撮影された患者５０７１の体内を映した医療画像である手術画像が、表示装置５０４１に表示される。術者５０６７は、表示装置５０４１に表示された手術画像を見ながら術具５０２１を用いて手術対象に処置を行う。なお、医療画像は手術画像に限らず、診断中に撮像された診断画像であってもよい。
　［内視鏡］
　内視鏡５００１は、患者５０７１の体内を撮像する撮像部であり、例えば、図１６に示すように、入射した光を集光する集光光学系５００５１と、撮像部の焦点距離を変更して光学ズームを可能とするズーム光学系５００５２と、撮像部の焦点距離を変更してフォーカス調整を可能とするフォーカス光学系５００５３と、受光素子５００５４と、を含むカメラ５００５である。内視鏡５００１は、接続されたスコープ５００３を介して光を受光素子５００５４に集光することで画素信号を生成し、ＣＣＵ５０３９に伝送系を通じて画素信号を出力する。なお、スコープ５００３は、対物レンズを先端に有し、接続された光源装置５０４３からの光を患者５０７１の体内に導光する挿入部である。スコープ５００３は、例えば硬性鏡では硬性スコープ、軟性鏡では軟性スコープである。スコープ５００３は直視鏡や斜視鏡であってもよい。また、画素信号は画素から出力された信号に基づいた信号であればよく、例えば、ＲＡＷ信号や画像信号である。また、内視鏡５００１とＣＣＵ５０３９とを接続する伝送系にメモリを搭載し、メモリに内視鏡５００１やＣＣＵ５０３９に関するパラメータを記憶する構成にしてもよい。メモリは、例えば、伝送系の接続部分やケーブル上に配置されてもよい。例えば、内視鏡５００１の出荷時のパラメータや通電時に変化したパラメータを伝送系のメモリに記憶し、メモリから読みだしたパラメータに基づいて内視鏡の動作を変更してもよい。また、内視鏡と伝送系をセットにして内視鏡と称してもよい。受光素子５００５４は、受光した光を画素信号に変換するセンサであり、例えばＣＭＯＳ（Complementary　Metal　Oxide　Semiconductor）タイプの撮像素子である。受光素子５００５４は、Ｂａｙｅｒ配列を有するカラー撮影可能な撮像素子であることが好ましい。また、受光素子５００５４は、例えば４Ｋ（水平画素数３８４０×垂直画素数２１６０）、８Ｋ（水平画素数７６８０×垂直画素数４３２０）または正方形４Ｋ（水平画素数３８４０以上×垂直画素数３８４０以上）の解像度に対応した画素数を有する撮像素子であることが好ましい。受光素子５００５４は、１枚のセンサチップであってもよいし、複数のセンサチップでもよい。例えば、入射光を所定の波長帯域ごとに分離するプリズムを設けて、各波長帯域を異なる受光素子で撮像する構成であってもよい。また、立体視のために受光素子を複数設けてもよい。また、受光素子５００５４は、チップ構造の中に画像処理用の演算処理回路を含んでいるセンサであってもよいし、ＴｏＦ（Time　of　Flight）用センサであってもよい。なお、伝送系は例えば光ファイバケーブルや無線伝送である。無線伝送は、内視鏡５００１で生成された画素信号が伝送可能であればよく、例えば、内視鏡５００１とＣＣＵ５０３９が無線接続されてもよいし、手術室内の基地局を経由して内視鏡５００１とＣＣＵ５０３９が接続されてもよい。このとき、内視鏡５００１は画素信号だけでなく、画素信号に関連する情報（例えば、画素信号の処理優先度や同期信号等）を同時に送信してもよい。なお、内視鏡はスコープとカメラを一体化してもよく、スコープの先端部に受光素子を設ける構成としてもよい。
　［ＣＣＵ（Camera　Control　Unit）］
　ＣＣＵ５０３９は、接続された内視鏡５００１や光源装置５０４３を統括的に制御する制御装置であり、例えば、図１６に示すように、ＦＰＧＡ５０３９１、ＣＰＵ５０３９２、ＲＡＭ５０３９３、ＲＯＭ５０３９４、ＧＰＵ５０３９５、Ｉ／Ｆ５０３９６を有する情報処理装置である。また、ＣＣＵ５０３９は、接続された表示装置５０４１や記録装置５０５３、出力装置５０５５を統括的に制御してもよい。例えば、ＣＣＵ５０３９は、光源装置５０４３の照射タイミングや照射強度、照射光源の種類を制御する。また、ＣＣＵ５０３９は、内視鏡５００１から出力された画素信号に対して現像処理（例えばデモザイク処理）や補正処理といった画像処理を行い、表示装置５０４１等の外部装置に処理後の画素信号（例えば画像）を出力する。また、ＣＣＵ５０３９は、内視鏡５００１に対して制御信号を送信し、内視鏡５００１の駆動を制御する。制御信号は、例えば、撮像部の倍率や焦点距離などの撮像条件に関する情報である。なお、ＣＣＵ５０３９は画像のダウンコンバート機能を有し、表示装置５０４１に高解像度（例えば４Ｋ）の画像を、記録装置５０５３に低解像度（例えばＨＤ）の画像を同時に出力可能な構成としてもよい。
　また、ＣＣＵ５０３９は、信号を所定の通信プロトコル（例えば、ＩＰ（Internet　Protocol））に変換するＩＰコンバータを経由して外部機器（例えば、記録装置や表示装置、出力装置、支持装置）と接続されてもよい。ＩＰコンバータと外部機器との接続は、有線ネットワークで構成されてもよいし、一部または全てのネットワークが無線ネットワークで構築されてもよい。例えば、ＣＣＵ５０３９側のＩＰコンバータは無線通信機能を有し、受信した映像を第５世代移動通信システム（５Ｇ）、第６世代移動通信システム（６Ｇ）等の無線通信ネットワークを介してＩＰスイッチャーや出力側ＩＰコンバータに送信してもよい。
　［光源装置］
　光源装置５０４３は、所定の波長帯域の光を照射可能な装置であり、例えば、複数の光源と、複数の光源の光を導光する光源光学系と、を備える。光源は、例えばキセノンランプ、ＬＥＤ光源やＬＤ光源である。光源装置５０４３は、例えば三原色Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに対応するＬＥＤ光源を有し、各光源の出力強度や出力タイミングを制御することで白色光を出射する。また、光源装置５０４３は、通常光観察に用いられる通常光を照射する光源とは別に、特殊光観察に用いられる特殊光を照射可能な光源を有していてもよい。特殊光は、通常光観察用の光である通常光とは異なる所定の波長帯域の光であり、例えば、近赤外光（波長が７６０ｎｍ以上の光）や赤外光、青色光、紫外光である。通常光は、例えば白色光や緑色光である。特殊光観察の一種である狭帯域光観察では、青色光と緑色光を交互に照射することにより、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影することができる。また、特殊光観察の一種である蛍光観察では、体組織に注入された薬剤を励起する励起光を照射し、体組織または標識である薬剤が発する蛍光を受光して蛍光画像を得ることで、通常光では術者が視認しづらい体組織等を、術者が視認しやすくすることができる。例えば、赤外光を用いる蛍光観察では、体組織に注入されたインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の薬剤に励起波長帯域を有する赤外光を照射し、薬剤の蛍光を受光することで、体組織の構造や患部を視認しやすくすることができる。また、蛍光観察では、青色波長帯域の特殊光で励起され、赤色波長帯域の蛍光を発する薬剤（例えば５－ＡＬＡ）を用いてもよい。なお、光源装置５０４３は、ＣＣＵ５０３９の制御により照射光の種類を設定される。ＣＣＵ５０３９は、光源装置５０４３と内視鏡５００１を制御することにより、通常光観察と特殊光観察が交互に行われるモードを有してもよい。このとき、通常光観察で得られた画素信号に特殊光観察で得られた画素信号に基づく情報を重畳されることが好ましい。また、特殊光観察は、赤外光を照射して臓器表面より奥を見る赤外光観察や、ハイパースペクトル分光を活用したマルチスペクトル観察であってもよい。さらに、光線力学療法を組み合わせてもよい。
　［記録装置］
　記録装置５０５３は、ＣＣＵ５０３９から取得した画素信号（例えば画像）を記録する装置であり、例えばレコーダーである。記録装置５０５３は、ＣＣＵ５０３９から取得した画像をＨＤＤやＳＤＤ、光ディスクに記録する。記録装置５０５３は、病院内のネットワークに接続され、手術室外の機器からアクセス可能にしてもよい。また、記録装置５０５３は画像のダウンコンバート機能またはアップコンバート機能を有していてもよい。
　［表示装置］
　表示装置５０４１は、画像を表示可能な装置であり、例えば表示モニタである。表示装置５０４１は、ＣＣＵ５０３９から取得した画素信号に基づく表示画像を表示する。なお、表示装置５０４１はカメラやマイクを備えることで、視線認識や音声認識、ジェスチャによる指示入力を可能にする入力デバイスとしても機能してよい。
　［出力装置］
　出力装置５０５５は、ＣＣＵ５０３９から取得した情報を出力する装置であり、例えばプリンタである。出力装置５０５５は、例えば、ＣＣＵ５０３９から取得した画素信号に基づく印刷画像を紙に印刷する。
　［支持装置］
　支持装置５０２７は、アーム制御装置５０４５を有するベース部５０２９と、ベース部５０２９から延伸するアーム部５０３１と、アーム部５０３１の先端に取り付けられた保持部５０３２とを備える多関節アームである。アーム制御装置５０４５は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することにより、アーム部５０３１の駆動を制御する。支持装置５０２７は、アーム制御装置５０４５によってアーム部５０３１を構成する各リンク５０３５の長さや各関節５０３３の回転角やトルク等のパラメータを制御することで、例えば保持部５０３２が保持する内視鏡５００１の位置や姿勢を制御する。これにより、内視鏡５００１を所望の位置または姿勢に変更し、スコープ５００３を患者５０７１に挿入でき、また、体内での観察領域を変更できる。支持装置５０２７は、術中に内視鏡５００１を支持する内視鏡支持アームとして機能する。これにより、支持装置５０２７は、内視鏡５００１を持つ助手であるスコピストの代わりを担うことができる。また、支持装置５０２７は、後述する顕微鏡装置５３０１を支持する装置であってもよく、医療用支持アームと呼ぶこともできる。なお、支持装置５０２７の制御は、アーム制御装置５０４５による自律制御方式であってもよいし、ユーザの入力に基づいてアーム制御装置５０４５が制御する制御方式であってもよい。例えば、制御方式は、ユーザの手元の術者コンソールであるマスター装置（プライマリ装置）の動きに基づいて、患者カートであるスレイブ装置（レプリカ装置）としての支持装置５０２７が制御されるマスタ・スレイブ方式でもよい。また、支持装置５０２７の制御は、手術室の外から遠隔制御が可能であってもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡システム５０００の一例について説明した。例えば、本開示に係る技術は、顕微鏡システムに適用されてもよい。
　［顕微鏡システム］
　図１７は、本開示に係る技術が適用され得る顕微鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。なお、以下の説明において、内視鏡システム５０００と同様の構成については、同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。
　図１７では、術者５０６７が、顕微鏡手術システム５３００を用いて、患者ベッド５０６９上の患者５０７１に対して手術を行っている様子を概略的に示している。なお、図１７では、簡単のため、顕微鏡手術システム５３００の構成のうちカート５０３７の図示を省略するとともに、内視鏡５００１に代わる顕微鏡装置５３０１を簡略化して図示している。ただし、本説明における顕微鏡装置５３０１は、リンク５０３５の先端に設けられた顕微鏡部５３０３を指していてもよいし、顕微鏡部５３０３及び支持装置５０２７を含む構成全体を指していてもよい。
　図１７に示すように、手術時には、顕微鏡手術システム５３００を用いて、顕微鏡装置５３０１によって撮影された術部の画像が、手術室に設置される表示装置５０４１に拡大表示される。表示装置５０４１は、術者５０６７と対向する位置に設置されており、術者５０６７は、表示装置５０４１に映し出された映像によって術部の様子を観察しながら、例えば患部の切除等、当該術部に対して各種の処置を行う。顕微鏡手術システムは、例えば眼科手術や脳外科手術に使用される。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡システム５０００及び顕微鏡手術システム５３００の例についてそれぞれ説明した。なお、本開示に係る技術が適用され得るシステムはかかる例に限定されない。例えば、支持装置５０２７は、その先端に内視鏡５００１又は顕微鏡部５３０３に代えて他の観察装置や他の術具を支持し得る。当該他の観察装置としては、例えば、鉗子、攝子、気腹のための気腹チューブ、又は焼灼によって組織の切開や血管の封止を行うエネルギー処置具等が適用され得る。これらの観察装置や術具を支持装置によって支持することにより、医療スタッフが人手で支持する場合に比べて、より安定的に位置を固定することが可能となるとともに、医療スタッフの負担を軽減することが可能となる。本開示に係る技術は、このような顕微鏡部以外の構成を支持する支持装置に適用されてもよい。
　本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、術具５０２１に好適に適用され得る。具体的には、本実施形態によるレーザ素子１から短パルスのレーザパルスを患者の患部に照射することで、患部の周囲にダメージを与えることなく、患部の治療をより安全かつ確実に行うことができる。
　なお、本技術は、以下のような構成をとることができる。
　（１）
　第１波長に対する第１反射層と、前記第１波長の面発光を行う活性層と、を有する積層半導体層と、
　前記積層半導体層の光軸の後方側に配置され、前記積層半導体層と対向する第１面に第２波長に対する第２反射層および前記第１面と反対側の第２面に前記第１波長に対する第３反射層を有するレーザ媒質と、
　前記第２面に配置されるか、又は前記第２面より光軸の後方側に配置される、前記第２波長に対する第４反射層と、
　前記第１反射層および前記第３反射層の間で前記第１波長の光を共振させる第１共振器と、
　前記第２反射層および前記第４反射層の間で前記第２波長の光を共振させる第２共振器と、
　前記第１反射層と前記レーザ媒質との間に設けられ、前記第１または第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる第１偏光変換素子と、
　　前記第２反射層と前記レーザ媒質との間に設けられ、前記第１または第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる第２偏光変換素子と、
　前記第１反射層と前記第４反射層との間に設けられ、前記第１または第２波長の光において偏光を制御する第１または第２偏光制御素子のうち少なくとも一つとを備え、
　前記積層半導体層の光軸、前記レーザ媒質の光軸、前記第１および第２偏光変換素子、並びに、前記第１または第２偏光制御素子の光軸は、一軸上に配置されるレーザ素子。
　（２）
　前記第１および第２偏光変換素子には、異方性材料、メタサーフェス構造、または、フォトニック結晶構造が用いられる、（１）に記載のレーザ素子。
　（３）
　前記第１および第２偏光変換素子は、それぞれ前記第１または第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して約４分の１波長の位相差を与える、（１）または（２）に記載のレーザ素子。
　（４）
　前記積層半導体層の前記レーザ媒質側に設けられた第５反射層をさらに備える、（１）から（３）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（５）
　前記第１偏光制御素子は、前記第１反射層と前記第１偏光変換素子との間に設けられ、前記第１波長の光の偏光を制御する、（１）から（４）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（６）
　前記第２偏光制御素子は、前記第４反射層と前記第２偏光変換素子との間に設けられ、前記第２波長の光の偏光を制御する、（１）から（５）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（７）
　前記第１偏光制御素子は、前記第１波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、（１）から（６）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（８）
　前記第２偏光制御素子は、前記第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、（１）から（７）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（９）
　前記第３反射層と前記第４反射層との間に設けられた可飽和吸収体をさらに備える、（１）から（８）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（１０）
　前記第１偏光変換素子は、前記第１偏光制御素子と前記第２反射層との間に配置されており、
　前記第２偏光変換素子は、前記レーザ媒質と前記第３反射層との間に配置されている、（１）から（９）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（１１）
　前記第１偏光変換素子は、前記第２反射層と前記レーザ媒質との間に配置されており、　前記第２偏光変換素子は、前記第３反射層と前記第２偏光制御素子との間に配置されている、（１）から（１０）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（１２）
　前記第１偏光変換素子は、前記第２反射層と前記レーザ媒質との間に配置されており、　前記第２偏光変換素子は、前記レーザ媒質と前記第３反射層との間に配置されている、（１）から（１１）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（１３）
　前記第４反射層は、前記第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、（１）から（１２）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（１４）
　前記可飽和吸収体は、前記第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、（９）に記載のレーザ素子。
　（１５）
　前記第４反射層は、前記第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる、（１）から（１４）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（１６）
　前記第１偏光制御素子は、前記第２反射層と前記第１偏光変換素子との間に設けられており、
　前記第１波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有し、かつ、前記第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、（１）から（１５）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（１７）
　前記第２偏光制御素子は、前記第３反射層と前記第２偏光変換素子との間に設けられており、
　前記第１波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有し、かつ、前記第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、（１）から（１６）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（１８）
　前記第１偏光変換素子は、前記第１波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、（１）から（１７）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（１９）
　前記第２偏光変換素子は、前記第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、（１）から（１８）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（２０）
　前記積層半導体層、前記レーザ媒質、前記第４反射層、前記第１共振器、前記第２共振器、前記第１偏光変換素子、前記第２偏光変換素子および前記第１または第２偏光制御素子は一体に接合されている、（１）から（１９）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（２１）
　前記第１反射層と前記第４反射層との間のいずれかの位置に設けられた透明部材をさらに備える、（１）から（２０）のいずれか一項に記載のレーザ素子。
　（２２）
　レーザ素子と、前記レーザ素子から光を放出する制御を行う制御部と、を備える電子機器であって、
　前記レーザ素子は、
　第１波長に対する第１反射層と、前記第１波長の面発光を行う活性層と、を有する積層半導体層と、
　前記積層半導体層の光軸の後方側に配置され、前記積層半導体層と対向する第１面に第２波長に対する第２反射層および前記第１面と反対側の第２面に前記第１波長に対する第３反射層を有するレーザ媒質と、
　前記第２面に配置されるか、又は前記第２面より光軸の後方側に配置される、前記第２波長に対する第４反射層と、
　前記第１反射層および前記第３反射層の間で前記第１波長の光を共振させる第１共振器と、
　前記第２反射層および前記第４反射層の間で前記第２波長の光を共振させる第２共振器と、
　前記第１反射層と前記レーザ媒質との間に設けられ、前記第１波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる第１偏光変換素子と、
　前記第２反射層と前記レーザ媒質との間に設けられ、前記第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる第２偏光変換素子と、
　前記第１反射層と前記第４反射層との間に設けられ、前記第１または第２波長の光において偏光を制御する第１または第２偏光制御素子のうち少なくとも一つとを備え、
　前記積層半導体層の光軸、前記レーザ媒質の光軸、前記第１および第２偏光変換素子、並びに、前記第１または第２偏光制御素子の光軸は、一軸上に配置される、電子機器。
　尚、本開示は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、他の効果があってもよい。
２　発光素子、５　基板、Ｒ５　第５反射層、６　クラッド層、７　活性層、８　クラッド層、１１　励起光共振器、１２　発振光共振器、Ｒ１　第１反射層、Ｒ２　第２反射層、Ｒ３　第３反射層、Ｒ４　第４反射層、１　レーザ素子、２１，２２　偏光変換素子、３１　偏光制御素子、４　可飽和吸収体

Claims (22)

  1. 　第１波長に対する第１反射層と、前記第１波長の面発光を行う活性層と、を有する積層半導体層と、
    　前記積層半導体層の光軸の後方側に配置され、前記積層半導体層と対向する第１面に第２波長に対する第２反射層および前記第１面と反対側の第２面に前記第１波長に対する第３反射層を有するレーザ媒質と、
    　前記第２面に配置されるか、又は前記第２面より光軸の後方側に配置される、前記第２波長に対する第４反射層と、
    　前記第１反射層および前記第３反射層の間で前記第１波長の光を共振させる第１共振器と、
    　前記第２反射層および前記第４反射層の間で前記第２波長の光を共振させる第２共振器と、
    　前記第１反射層と前記レーザ媒質との間に設けられ、前記第１または第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる第１偏光変換素子と、
    　前記第４反射層と前記レーザ媒質との間に設けられ、前記第１または第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる第２偏光変換素子と、
    　前記第１反射層と前記第４反射層との間に設けられ、前記第１または第２波長の光において偏光を制御する第１または第２偏光制御素子のうち少なくとも一つとを備え、
    　前記積層半導体層の光軸、前記レーザ媒質の光軸、前記第１および第２偏光変換素子、並びに、前記第１または第２偏光制御素子の光軸は、一軸上に配置される、レーザ素子。
  2. 　前記第１および第２偏光変換素子には、異方性材料、メタサーフェス構造、または、フォトニック結晶構造が用いられる、請求項１に記載のレーザ素子。
  3. 　前記第１および第２偏光変換素子は、それぞれ前記第１または第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して約４分の１波長の位相差を与える、請求項１に記載のレーザ素子。
  4. 　前記積層半導体層の前記レーザ媒質側に設けられた第５反射層をさらに備える、請求項１に記載のレーザ素子。
  5. 　前記第１偏光制御素子は、前記第１反射層と前記第１偏光変換素子との間に設けられ、前記第１波長の光の偏光を制御する、請求項１に記載のレーザ素子。
  6. 　前記第２偏光制御素子は、前記第４反射層と前記第２偏光変換素子との間に設けられ、前記第２波長の光の偏光を制御する、請求項１に記載のレーザ素子。
  7. 　前記第１偏光制御素子は、前記第１波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、請求項１に記載のレーザ素子。
  8. 　前記第２偏光制御素子は、前記第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、請求項１に記載のレーザ素子。
  9. 　前記第３反射層と前記第４反射層との間に設けられた可飽和吸収体をさらに備える、請求項１に記載のレーザ素子。
  10. 　前記第１偏光変換素子は、前記第１偏光制御素子と前記第２反射層との間に配置されており、
    　前記第２偏光変換素子は、前記レーザ媒質と前記第３反射層との間に配置されている、請求項１に記載のレーザ素子。
  11. 　前記第１偏光変換素子は、前記第２反射層と前記レーザ媒質との間に配置されており、　前記第２偏光変換素子は、前記第３反射層と前記第２偏光制御素子との間に配置されている、請求項１に記載のレーザ素子。
  12. 　前記第１偏光変換素子は、前記第２反射層と前記レーザ媒質との間に配置されており、　前記第２偏光変換素子は、前記レーザ媒質と前記第３反射層との間に配置されている、請求項１に記載のレーザ素子。
  13. 　前記第４反射層は、前記第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、請求項１に記載のレーザ素子。
  14. 　前記可飽和吸収体は、前記第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、請求項９に記載のレーザ素子。
  15. 　前記第４反射層は、前記第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる、請求項１に記載のレーザ素子。
  16. 　前記第１偏光制御素子は、前記第２反射層と前記第１偏光変換素子との間に設けられており、
    　前記第１波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有し、かつ、前記第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、請求項１に記載のレーザ素子。
  17. 　前記第２偏光制御素子は、前記第３反射層と前記第２偏光変換素子との間に設けられており、
    　前記第１波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有し、かつ、前記第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、請求項１に記載のレーザ素子。
  18. 　前記第１偏光変換素子は、前記第１波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、請求項１に記載のレーザ素子。
  19. 　前記第２偏光変換素子は、前記第２波長の光のうち互いに直交する偏光に対して異なる透過率を有するように表面に微細構造を有する、請求項１に記載のレーザ素子。
  20. 　前記積層半導体層、前記レーザ媒質、前記第４反射層、前記第１共振器、前記第２共振器、前記第１偏光変換素子、前記第２偏光変換素子および前記第１または第２偏光制御素子は一体に接合されている、請求項１に記載のレーザ素子。
  21. 　前記第１反射層と前記第４反射層との間のいずれかの位置に設けられた透明部材をさらに備える、請求項１に記載のレーザ素子。
  22. 　レーザ素子と、前記レーザ素子から光を放出する制御を行う制御部と、を備える電子機器であって、
    　前記レーザ素子は、
    　第１波長に対する第１反射層と、前記第１波長の面発光を行う活性層と、を有する積層半導体層と、
    　前記積層半導体層の光軸の後方側に配置され、前記積層半導体層と対向する第１面に第２波長に対する第２反射層および前記第１面と反対側の第２面に前記第１波長に対する第３反射層を有するレーザ媒質と、
    　前記第２面に配置されるか、又は前記第２面より光軸の後方側に配置される、前記第２波長に対する第４反射層と、
    　前記第１反射層および前記第３反射層の間で前記第１波長の光を共振させる第１共振器と、
    　前記第２反射層および前記第４反射層の間で前記第２波長の光を共振させる第２共振器と、
    　前記第１反射層と前記レーザ媒質との間に設けられ、前記第１波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる第１偏光変換素子と、
    　前記第４反射層と前記レーザ媒質との間に設けられ、前記第２波長の光において互いに直交する振動方向の光に対して位相を相違させる第２偏光変換素子と、
    　前記第１反射層と前記第４反射層との間に設けられ、前記第１または第２波長の光において偏光を制御する第１または第２偏光制御素子のうち少なくとも一つとを備え、
    　前記積層半導体層の光軸、前記レーザ媒質の光軸、前記第１および第２偏光変換素子、並びに、前記第１または第２偏光制御素子の光軸は、一軸上に配置される、電子機器。
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