固体レーザ装置
【課題】励起光とレーザ光とのビームオーバーラップ効率を高め、励起光からレーザ光への光−光変換効率を向上させた固体レーザ装置を得る。
【解決手段】励起光およびレーザ光が入射される薄板状の固体の励起媒質１を備えている。励起媒質１は、全反射コート４、５が施された非平行な２辺を有し、レーザ光は、非平行な２辺を多重反射してジグザグに進行する。励起媒質１内のレーザ光が分散する部分の励起密度よりも、励起媒質１内のレーザ光が集中する部分の励起密度の方が高く設定されている。
【解決手段】励起光およびレーザ光が入射される薄板状の固体の励起媒質１を備えている。励起媒質１は、全反射コート４、５が施された非平行な２辺を有し、レーザ光は、非平行な２辺を多重反射してジグザグに進行する。励起媒質１内のレーザ光が分散する部分の励起密度よりも、励起媒質１内のレーザ光が集中する部分の励起密度の方が高く設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固体を励起媒質とする固体レーザ装置（レーザ発振器、レーザ増幅器）に関し、特に励起媒質への励起光の入射技術の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体レーザ装置は、半導体レーザなどの光源により励起媒質を励起し、レーザ光を励起媒質内で増幅するように構成されている。また、薄板状の励起媒質を用いた固体スラブレーザ装置や固体ディスクレーザ装置においては、良好な横モードのレーザ光を得るために、励起媒質を均一に励起することが多い。
【０００３】
この種の固体レーザ装置において、励起媒質の片側から励起光を入射した場合には、励起媒質内での励起光吸収率は、励起光の伝播方向に沿って指数関数的に減少する。
そこで、従来から、励起媒質内での励起分布をほぼ均一とするために、励起媒質の対向する２面側から励起光を入射する固体レーザ装置が提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
従来の固体レーザ装置においては、励起媒質の互いに非平行な２辺に全反射コートを施し、非平行な２辺間でレーザ光を多重反射させてジグザグに進行させているので、反射面への入射角が大きい領域ではレーザ光の密度が低くなり、反射面への入射角が垂直に近づくにつれレーザ光の密度が高くなる。
【０００５】
したがって、励起媒質内で励起分布が均一である場合、レーザ光路が集中する部分では励起光とレーザ光とのビームオーバーラップ効率が高くなるので、励起光からレーザ光への「光−光変換効率」を高くすることができるが、レーザ光路が分散している部分では、励起光とレーザ光とのビームオーバーラップ効率が低くなるので、光−光変換効率が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１００３９号公報
【特許文献２】特開２００６−２３７１７０号公報
【特許文献３】特開平１１−３０７８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の固体レーザ装置は、レーザ光路が集中する部分では、励起光からレーザ光への光−光変換効率を高くすることができるが、レーザ光路が分散している部分では、励起光とレーザ光のビームオーバーラップ効率が低くなるので、光−光変換効率が低下するという課題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、励起媒質に励起光を入射する際に、レーザ光路が密集している部分では励起光密度の方を高く設定し、レーザ光路が分散している部分では励起光密度を低く設定して、励起光とレーザ光とのビームオーバーラップ効率を高め、励起光からレーザ光への光−光変換効率を向上させた固体レーザ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る固体レーザ装置は、励起光およびレーザ光が入射される薄板状の固体の励起媒質を備え、励起媒質は、全反射コートが施された非平行な２辺を有し、レーザ光は、非平行な２辺を多重反射してジグザグに進行する固体レーザ装置において、励起媒質内のレーザ光が分散する部分の励起密度よりも、励起媒質内のレーザ光が集中する部分の励起密度の方を高く設定したものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、励起光からレーザ光への光−光変換効率を高めることによって、同じレーザ出力を得る場合でも必要な励起光出力が少なくて済むので、システムの電力効率を高めることができる。
また、光−光変換効率が高まることにより、レーザ光に変換されず励起媒質から排熱される余分な熱が少なくなり、励起媒質の冷却能力を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一般的なレーザ増幅器の励起動作を示す説明図である。
【図２】一般的なレーザ発振器の励起動作を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る固体レーザ装置を示す平面図および側面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る固体レーザ装置を示す平面図および側面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る固体レーザ装置を示す平面図および側面図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る固体レーザ装置を示す平面図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係る固体レーザ装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
まず、一般的な固体レーザ装置として、図１、図２のように、レーザ増幅器およびレーザ発振器に適用した場合について説明する。図１、図２においては、励起媒質１の対向する２面側から励起光を入射する場合を示している。
【００１３】
図１は固体レーザ装置において、薄板状の励起媒質１を増幅器として用いた場合の平面図であり、励起媒質１内でのレーザ光増幅動作を示している。
図１において、レーザ増幅器に適用される固体レーザ装置は、レーザ光路２上に位置する励起媒質１と、励起媒質１のレーザ入出力面に設けられた反射防止コート３と、励起媒質１の非平行な対向面に形成された全反射コート４、５と、レーザ光路２の入射側に配列されたλ／２板６、ファラデーローテータ７、偏光プリズム８およびシード光発振器９と、励起光路１４の両側に配置された励起用半導体レーザ１０と、を備えている。
【００１４】
シード光発振器９から出射されたシードレーザ光（以下、単に「レーザ光」という）は、まず偏光プリズム８を通過し、偏光プリズム８を透過できる方向の偏光成分を有するレーザ光のみがファラデーローテータ７に到達し、ファラデーローテータ７において偏光方向が４５°回転される。
【００１５】
さらに、ファラデーローテータ７を通過したレーザ光は、λ／２板６において、励起媒質１に対して適切な偏光方向となるように偏光方向が回転調整され、励起媒質１のレーザ入出力面に設けられた反射防止コート３を通過して励起媒質１に入射する。
【００１６】
励起媒質１の材質は固体であり、一般的なレーザ媒質（レーザ遷移媒質が添加され、励起用半導体レーザ１０からの励起光を吸収する材質）を使用することができる。
励起媒質１としては、たとえば、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＹＬＦ、Ｅｒ：ＹＬＦ、Ｔｍ：ＹＬＦ、Ｈｏ：ＹＬＦ、Ｎｄ：Ｇｌａｓｓ、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅなどが用いられる。
【００１７】
励起媒質１は、励起用半導体レーザ１０から出射される励起光（励起光路１４）によって励起されている。
励起媒質１に入射したレーザ光は、励起媒質１の全反射コート５と全反射コート４との間で反射を繰り返しながら、図示したようにジグザグに進行し、励起用半導体レーザ１０によって励起媒質１内に誘起されるレーザ利得により増幅される。
【００１８】
このとき、全反射コート４、５が施された各対向面は平行ではないので、レーザ光は、全反射コート４、５の各面での反射ごとに反射角を狭めながら反射を繰り返す。
さらに、全反射コート４または全反射コート５に垂直入射した後、レーザ光は、反転して元のパスを反対に進行し、反射防止コート３を透過して励起媒質１の外に出射される。
【００１９】
励起媒質１から出射されたレーザ光は、ファラデーローテータ７において偏光方向がさらに４５°回転する。
よって、励起媒質１への入射時に偏光プリズム８を透過したときの偏光方向に比べて、励起媒質１から出射してファラデーローテータ７を再通過したときのレーザ光は、偏光方向が９０°回転しているので、偏光プリズム８で反射され、元のパスとは別の経路（破線矢印）をたどり、レーザシステム外部に増幅後のレーザ出力として取り出されて利用される。
【００２０】
図２は固体レーザ装置において、励起媒質１を発振器として用いた場合を示す平面図であり、励起媒質１内でのレーザ光の発振動作を示している。
図２において、レーザ発振器に適用される固体レーザ装置は、前述と同様の励起媒質１、反射防止コート３、全反射コート４、５および励起用半導体レーザ１０に加えて、レーザ光路２上の部分反射鏡１１を備えている。
【００２１】
励起媒質１内におけるレーザ光路２の形成については、前述と同様であり、励起用半導体レーザ１０によって励起媒質１内に誘起されるレーザ利得により発生したレーザ光は、全反射コート４、５の間で反射を繰り返しながらジグザグに進行する。
このとき、レーザ光路２が垂直反射する全反射コート４または全反射コート５を有する励起媒質１の面は、レーザのファブリペロー共振器における全反射ミラーの役割を果たす。
【００２２】
励起媒質１内で増幅されたレーザ光は、反射防止コート３を透過して励起媒質１の外に出射され、一部が部分反射鏡１１を通過して共振器外部に取り出されて利用される。
また、励起媒質１から出射されたレーザ光の他の一部は、レーザ光路２上に配置された部分反射鏡１１で反射し、再び反射防止コート３を透過して、励起媒質１に入射する。
【００２３】
この場合も、全反射コート４、５が施された対向面は非平行なので、レーザ光は全反射コート４、５の各面での反射ごとに反射角を変化させながら反射を繰り返す。
このとき、非平行な全反射コート４、５の各面を多重反射するレーザ光の光路密度は、全反射コート４または全反射コート５への入射角が小さい領域では光路密度が高く、入射角が大きくなるにつれ光路密度が低くなる。
【００２４】
図３はこの発明の実施の形態１に係る固体レーザ装置を示しており、図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は側面図である。
図３において、前述（図１、図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。
【００２５】
この場合、図３（ｂ）のように、励起媒質１の一方（図中左）の端面側が収束形成されているので、励起用半導体レーザ１０は、他の一方の端面側（図中右側）のみに配置されている。
なお、ここでは図示を省略するが、レーザ光路２上の外部構成は、用途に応じて、図１または図２に示した構成が適用される。
【００２６】
図３（ａ）の平面構成において、固体レーザ装置は、前述と同様に、励起媒質１、反射防止コート３、全反射コート４、５および励起用半導体レーザ１０を備えている。
一方、図３（ｂ）の側面構成において、固体レーザ装置は、薄板状の励起媒質１の上部に設けられた無添加媒質１２と、励起用半導体レーザ１０の出射側に配設された励起光反射防止コート１３と、励起媒質１の下面に配設されたヒートシンク１６と、無添加媒質１２の上面および励起媒質１の下面に配設された励起光全反射コート１７と、を備えている。
【００２７】
励起光路１４は、励起媒質１の厚さ方向に沿って層状に複数形成されており、励起媒質１に直接入射する励起光と、無添加媒質１２を通過して励起光全反射コート１７で反射した後に励起媒質１に入射する励起光とを有する。
【００２８】
無添加媒質１２は、レーザ遷移媒質が無添加で励起光を吸収しない材質（ＹＡＧ、ＹＬＦ、Ｇｌａｓｓ、ＬｉＳＡＦ、Ｓａｐｐｈｉｒｅなど）からなり、励起媒質１の上面に拡散接合などの手段により接合されている。
【００２９】
無添加媒質１２の断面は、レーザ光路２に対する全反射コート４、５の傾斜方向と同様に、励起光路１４が収束するように三角形状に形成されており、無添加媒質１２の先端部（左端部）は励起媒質１と接合されている。
また、励起媒質１と接合されていない無添加媒質１２の端面には、励起光に対する励起光反射防止コート１３が施され、無添加媒質１２の上面には励起光全反射コート１７が施されている。
【００３０】
励起媒質１の下面（無添加媒質１２に接合していない対向面）には、励起光全反射コート１７を介して、熱伝導率の高い金属（銅やアルミなど）を材質とする冷却用のヒートシンク１６が接合されている。
【００３１】
図３（ｂ）において、励起用半導体レーザ１０から励起光路１４上に出射された励起光は、励起光反射防止コート１３を通して、励起媒質１および無添加媒質１２に導入される。
励起光反射防止コート１３を通過した直後に励起媒質１に入射した励起光は、励起媒質１に入射した時点で最も励起媒質１に吸収され、励起光が励起媒質１内を進行していくにつれて吸収量が少なくなっていく。
【００３２】
一方、励起光反射防止コート１３を通過した後に無添加媒質１２に入射した励起光は、無添加媒質１２内で吸収されないまま進行し、励起光全反射コート１７で反射して角度を変えた後に励起媒質１に入射し、さらに、励起媒質１の下面に施された励起光全反射コート１７で反射する。
以下、励起光は、無添加媒質１２の上面と励起媒質１の下面との間で多重反射し、ジグザグの光路を進行しながら励起媒質１に吸収されていく。
【００３３】
このとき、励起用半導体レーザ１０から複数の励起光が出射されるので、励起媒質１においては、励起用半導体レーザ１０に近い部分よりも、励起用半導体レーザ１０から遠い部分に多くの励起光が吸収されることになる。
したがって、励起媒質１の励起用半導体レーザ１０から遠い部分において、励起分布密度が高くなる。
【００３４】
レーザ光路２に関しては、図３（ａ）のように、全反射コート４、５の各面を非平行にして、励起用半導体レーザ１０に近い側でレーザ光路２の密度が低くなり、励起用半導体レーザ１０から遠い側でレーザ光路２の密度が高くなるように、光路が形成されている。
【００３５】
以上のように、この発明の実施の形態１（図３）に係る固体レーザ装置は、励起光（励起光路１４）およびレーザ光（レーザ光路２）が入射される薄板状の固体の励起媒質１を備えており、励起媒質１は、全反射コート４、５が施された非平行な２辺を有する。
レーザ光は、励起媒質１の非平行な２辺（全反射コート４、５）を多重反射してジグザグに進行する。
【００３６】
また、励起媒質１内のレーザ光が分散する部分の励起密度よりも、励起媒質１内のレーザ光が集中する部分の励起密度の方を高く設定するために、励起媒質１の上下に互いに非平行な反射面を有する１対の励起光全反射コート１７（励起光反射体）を配置し、１対の励起光全反射コート１７の間で励起光を多重反射させながら、励起光を励起媒質１に吸収させる。
【００３７】
これにより、励起媒質１の励起分布密度が高い側にレーザ光路２の密度を集中させ、励起媒質１の励起分布密度が低い側はレーザ光路２の密度を分散させることができ、励起光とレーザ光とのビームオーバーラップ効率を高めることができる。
また、光−光変換効率が高まることにより、レーザ光に変換されず励起媒質から排熱される余分な熱が少なくなり、励起媒質の冷却能力を低く抑えることができる。
【００３８】
さらに、励起分布密度とレーザ光路密度との関係は、励起媒質１の下面と無添加媒質１２の上面とがなす角度と、全反射コート４、５の各面がなす角度とを調整することにより、任意に調整することができる。
【００３９】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図３）では、励起媒質１の下面にヒートシンク１６を設けたが、励起媒質１の冷却が不要な場合には、図４のように、励起媒質１の上下面の両方に無添加媒質１２を配置してもよい。
【００４０】
図４はこの発明の実施の形態２に係る固体レーザ装置を示しており、図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は側面図である。
図４において、前述（図１〜図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。
【００４１】
この場合、図４（ｂ）のように、励起媒質１の上面および下面には、励起光を吸収しない無添加媒質１２が、拡散接合などの手段によりそれぞれ接合されており、無添加媒質１２の上下面には、励起光全反射コート１７が施されている。
また、無添加媒質１２の断面は、三角形状に形成されており、無添加媒質１２の励起媒質１と接合されていない一方の面は、励起光反射防止コート１３が施されている。
【００４２】
図４（ｂ）において、励起用半導体レーザ１０から励起光路１４に出射された励起光は、励起光反射防止コート１３を通して、励起媒質１および無添加媒質１２に導入される。
励起光反射防止コート１３を通過した直後に励起媒質１に入射した励起光は、励起媒質１に入射した時点で最も吸収され、励起光が励起媒質１内を進行していくにつれて吸収量が少なくなっていく。
【００４３】
励起光反射防止コート１３を通過した後に無添加媒質１２に入射した励起光は、無添加媒質１２内で吸収されないまま進行し、励起光全反射コート１７で反射し、角度を変えて励起媒質１に入射する。
励起媒質１に入射した励起光は、励起媒質１内で一部は吸収され、他は励起媒質１を透過する。
【００４４】
励起媒質１を透過した励起光は、さらに励起光全反射コート１７で反射し、角度を変えて励起媒質１に再度入射する。
以下、励起光は、無添加媒質１２の励起光全反射コート１７が施された２面間で多重反射してジグザグの光路を進行しながら、励起媒質１に吸収されていく。
【００４５】
励起用半導体レーザ１０は複数の励起光を出射するので、励起媒質１内においては、励起用半導体レーザ１０に近い部分よりも、励起用半導体レーザ１０から遠い部分に多くの励起光が吸収される。
したがって、励起媒質１の励起用半導体レーザ１０から遠い部分において、励起分布密度が高くなる。
【００４６】
以上にように、この発明の実施の形態２（図４）によれば、前述と同様の効果を奏するとともに、励起媒質１の上下面の両側から励起光を導入することができるので、前述の実施の形態１の場合よりも励起分布密度をさらに高めることができる。
また、励起分布密度とレーザ光路密度との関係は、無添加媒質１２の励起光全反射コート１７が施された２面がなす角度と、全反射コート４、５の各面がなす角度とを調整することにより、任意に調整することができる。
【００４７】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図４）では、励起媒質１の上下面に無添加媒質１２および励起光全反射コート１７を配置し、無添加媒質１２の端面に励起光反射防止コート１３を設けたが、図５のように、無添加媒質１２、励起光反射防止コート１３および励起光全反射コート１７の代わりに、励起光全反射鏡１５を配置してもよい。
【００４８】
図５はこの発明の実施の形態３に係る固体レーザ装置を示しており、図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は側面図である。
図５において、前述（図４参照）と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。
【００４９】
この場合、図５（ｂ）のように、励起媒質１の上面側および下面側には、励起光を励起媒質１に多重照射する手段として、励起光を全反射する励起光全反射鏡１５が配置されている。励起光全反射鏡１５は、互いに非平行となるように２枚配置されている。
【００５０】
図５（ｂ）において、励起用半導体レーザ１０から励起媒質１に直接入射した励起光は、励起媒質１に入射した時点で最も吸収され、励起光が励起媒質１内を進行していくにつれて、吸収量が少なくなっていく。
【００５１】
一方、励起光全反射鏡１５で反射した励起光は、反射後に角度を変えて励起媒質１に入射する。励起媒質１に入射した励起光は、励起媒質１内で一部は吸収され、他は励起媒質１を透過する。
励起媒質１を透過した励起光は、さらに励起光全反射鏡１５で反射され、角度を変えて励起媒質１に再度入射する。
【００５２】
以下、励起光は、１対の励起光全反射鏡１５の２面間で多重反射して、ジグザグの光路を進行しながら励起媒質１に吸収されていく。
励起用半導体レーザ１０は複数の励起光を出射するので、励起媒質１においては、励起用半導体レーザ１０に近い部分よりも、励起用半導体レーザ１０から遠い部分に多くの励起光が吸収されて、励起分布密度が高くなる。
【００５３】
以上にように、この発明の実施の形態３（図５）によれば、前述と同様の効果を奏するとともに、無添加媒質１２および励起光反射防止コート１３が不要となるので、前述の実施の形態２の場合よりも構成を簡略化することができる。
また、励起分布密度とレーザ光路密度との関係は、励起媒質１の上下面に配置された２枚の励起光全反射鏡１５がなす角度と、全反射コート４、５の各面がなす角度とを調整することにより、任意に調整することができる。
【００５４】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態１〜３（図１〜図５）では、励起媒質１の一端面から励起光を入射したが、図６のように、複数のピグテールファイバ（ｐｉｇｔａｉｌ ｆｉｂｅｒ）付励起用半導体レーザ２０を配置して、レーザ光路２と光軸が一致する励起光路１４を形成してもよい。
【００５５】
図６はこの発明の実施の形態４に係る固体レーザ装置を示す平面図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。
図６において、励起媒質１の非平行な２面には、前述の全反射コート４、５に代えて、２色性コート１８、１９が施されている。
【００５６】
また、２色性コート１８、１９の外側には、レーザ光路２の反射位置と一致するように複数のピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０（レーザダイオード）が配置されている。
ピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０は、それぞれ、レーザ光路２と光軸が一致するように、励起光路１４を形成する。
【００５７】
励起媒質１内において、レーザ光路２を通過するレーザ光は、レーザ光波長を反射する２色性コート１８、１９の相互間で反射を繰り返しながらジグザグに進行し、ピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０によって誘起されるレーザ利得により増幅される。
【００５８】
ここで、２色性コート１８、１９が施された対向面は非平行なので、レーザ光は、２色性コート１８、１９の各面での反射ごとに反射角を狭めながら反射を繰り返し、２色性コート１８または２色性コート１９に垂直入射した後、反転して元のパスを反対にたどり、反射防止コート３を透過して励起媒質１の外に出射される。
【００５９】
一方、２色性コート１８、１９の各面は、ピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０の励起光波長を透過するので、２色性コート１８、１９に近接配置されたピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０からの各励起光は、励起媒質１内に入射する。
【００６０】
また、ピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０からの励起光出射角度は、レーザ光路２の光路と一致する角度に調整されているので、各励起光は、レーザ光路２と同軸となって励起媒質１内を進行する。
【００６１】
以上のように、この発明の実施の形態４（図６）に係る固体レーザ装置は、励起媒質１の側面に、励起光を透過しかつレーザ光を反射する２色性コート１８、１９が施され、励起媒質１の側面に近接して、複数のピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０（レーザダイオード）が配置されている。
【００６２】
これにより、ピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０からの励起光路１４の光軸と、レーザ光路２の光軸とが一致し、励起光とレーザ光とが同軸となるので、励起光とレーザ光とのビームオーバーラップ効率を高くすることができる。
【００６３】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態４（図６）では、複数のピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０を設けたが、図７のように、複数のバー状の励起用半導体レーザ１０Ａ（レーザダイオード）を設けてもよい。
図７はこの発明の実施の形態５に係る固体レーザ装置を示す平面図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。
【００６４】
図７において、励起媒質１の２色性コート１８、１９の外側には、前述のピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０に代えて、バー状の励起用半導体レーザ１０Ａが設けられている。
【００６５】
この場合、励起媒質１内において、レーザ光は、レーザ光波長を反射する２色性コート１８、１９の相互間で反射を繰り返しながらジグザグに進行し、バー状の励起用半導体レーザ１０Ａによって誘起されるレーザ利得により増幅される。
【００６６】
ここで、２色性コート１８、１９が施された対向面は非平行なので、レーザ光は、２色性コート１８、１９の各面での反射ごとに反射角を狭めながら反射を繰り返し、２色性コート１８または２色性コート１９に垂直入射した後、反転して元のパスを反対にたどり、反射防止コート３を透過して励起媒質１外に出射される。
【００６７】
一方、２色性コート１８、１９の各面は、励起用半導体レーザ１０Ａの励起光波長を透過するので、２色性コート１８、１９に近接配置された励起用半導体レーザ１０Ａからの各励起光は、励起媒質１内に入射する。
また、励起用半導体レーザ１０Ａは、レーザ光路２の密度が高い部分を集中して励起するように角度調整されている。
【００６８】
以上のように、この発明の実施の形態５（図７）に係る固体レーザ装置は、励起媒質１の側面に、励起光を透過しかつレーザ光を反射する２色性コート１８、１９が施され、励起媒質１の側面に近接して、複数のバー状の励起用半導体レーザ１０Ａ（レーザダイオード）が配置されている。
これにより、励起光路１４の光軸を、レーザ光路２が集中する方向に調整して、励起光とレーザ光とのビームオーバーラップ効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ 励起媒質、２ レーザ光路、３ 反射防止コート、４、５ 全反射コート、６ λ／２板、７ ファラデーローテータ、８ 偏光プリズム、９ シード光発振器、１０ 励起用半導体レーザ、１０Ａ バー状の励起用半導体レーザ、１１ 部分反射鏡、１２ 無添加媒質、１３ 励起光反射防止コート、１４ 励起光路、１５ 励起光全反射鏡、１６ ヒートシンク、１７ 励起光全反射コート、１８、１９ ２色性コート、２０ ピグテールファイバ付励起用半導体レーザ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固体を励起媒質とする固体レーザ装置（レーザ発振器、レーザ増幅器）に関し、特に励起媒質への励起光の入射技術の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体レーザ装置は、半導体レーザなどの光源により励起媒質を励起し、レーザ光を励起媒質内で増幅するように構成されている。また、薄板状の励起媒質を用いた固体スラブレーザ装置や固体ディスクレーザ装置においては、良好な横モードのレーザ光を得るために、励起媒質を均一に励起することが多い。
【０００３】
この種の固体レーザ装置において、励起媒質の片側から励起光を入射した場合には、励起媒質内での励起光吸収率は、励起光の伝播方向に沿って指数関数的に減少する。
そこで、従来から、励起媒質内での励起分布をほぼ均一とするために、励起媒質の対向する２面側から励起光を入射する固体レーザ装置が提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
従来の固体レーザ装置においては、励起媒質の互いに非平行な２辺に全反射コートを施し、非平行な２辺間でレーザ光を多重反射させてジグザグに進行させているので、反射面への入射角が大きい領域ではレーザ光の密度が低くなり、反射面への入射角が垂直に近づくにつれレーザ光の密度が高くなる。
【０００５】
したがって、励起媒質内で励起分布が均一である場合、レーザ光路が集中する部分では励起光とレーザ光とのビームオーバーラップ効率が高くなるので、励起光からレーザ光への「光−光変換効率」を高くすることができるが、レーザ光路が分散している部分では、励起光とレーザ光とのビームオーバーラップ効率が低くなるので、光−光変換効率が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１００３９号公報
【特許文献２】特開２００６−２３７１７０号公報
【特許文献３】特開平１１−３０７８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の固体レーザ装置は、レーザ光路が集中する部分では、励起光からレーザ光への光−光変換効率を高くすることができるが、レーザ光路が分散している部分では、励起光とレーザ光のビームオーバーラップ効率が低くなるので、光−光変換効率が低下するという課題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、励起媒質に励起光を入射する際に、レーザ光路が密集している部分では励起光密度の方を高く設定し、レーザ光路が分散している部分では励起光密度を低く設定して、励起光とレーザ光とのビームオーバーラップ効率を高め、励起光からレーザ光への光−光変換効率を向上させた固体レーザ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る固体レーザ装置は、励起光およびレーザ光が入射される薄板状の固体の励起媒質を備え、励起媒質は、全反射コートが施された非平行な２辺を有し、レーザ光は、非平行な２辺を多重反射してジグザグに進行する固体レーザ装置において、励起媒質内のレーザ光が分散する部分の励起密度よりも、励起媒質内のレーザ光が集中する部分の励起密度の方を高く設定したものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、励起光からレーザ光への光−光変換効率を高めることによって、同じレーザ出力を得る場合でも必要な励起光出力が少なくて済むので、システムの電力効率を高めることができる。
また、光−光変換効率が高まることにより、レーザ光に変換されず励起媒質から排熱される余分な熱が少なくなり、励起媒質の冷却能力を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一般的なレーザ増幅器の励起動作を示す説明図である。
【図２】一般的なレーザ発振器の励起動作を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る固体レーザ装置を示す平面図および側面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る固体レーザ装置を示す平面図および側面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る固体レーザ装置を示す平面図および側面図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る固体レーザ装置を示す平面図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係る固体レーザ装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
まず、一般的な固体レーザ装置として、図１、図２のように、レーザ増幅器およびレーザ発振器に適用した場合について説明する。図１、図２においては、励起媒質１の対向する２面側から励起光を入射する場合を示している。
【００１３】
図１は固体レーザ装置において、薄板状の励起媒質１を増幅器として用いた場合の平面図であり、励起媒質１内でのレーザ光増幅動作を示している。
図１において、レーザ増幅器に適用される固体レーザ装置は、レーザ光路２上に位置する励起媒質１と、励起媒質１のレーザ入出力面に設けられた反射防止コート３と、励起媒質１の非平行な対向面に形成された全反射コート４、５と、レーザ光路２の入射側に配列されたλ／２板６、ファラデーローテータ７、偏光プリズム８およびシード光発振器９と、励起光路１４の両側に配置された励起用半導体レーザ１０と、を備えている。
【００１４】
シード光発振器９から出射されたシードレーザ光（以下、単に「レーザ光」という）は、まず偏光プリズム８を通過し、偏光プリズム８を透過できる方向の偏光成分を有するレーザ光のみがファラデーローテータ７に到達し、ファラデーローテータ７において偏光方向が４５°回転される。
【００１５】
さらに、ファラデーローテータ７を通過したレーザ光は、λ／２板６において、励起媒質１に対して適切な偏光方向となるように偏光方向が回転調整され、励起媒質１のレーザ入出力面に設けられた反射防止コート３を通過して励起媒質１に入射する。
【００１６】
励起媒質１の材質は固体であり、一般的なレーザ媒質（レーザ遷移媒質が添加され、励起用半導体レーザ１０からの励起光を吸収する材質）を使用することができる。
励起媒質１としては、たとえば、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＹＬＦ、Ｅｒ：ＹＬＦ、Ｔｍ：ＹＬＦ、Ｈｏ：ＹＬＦ、Ｎｄ：Ｇｌａｓｓ、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅなどが用いられる。
【００１７】
励起媒質１は、励起用半導体レーザ１０から出射される励起光（励起光路１４）によって励起されている。
励起媒質１に入射したレーザ光は、励起媒質１の全反射コート５と全反射コート４との間で反射を繰り返しながら、図示したようにジグザグに進行し、励起用半導体レーザ１０によって励起媒質１内に誘起されるレーザ利得により増幅される。
【００１８】
このとき、全反射コート４、５が施された各対向面は平行ではないので、レーザ光は、全反射コート４、５の各面での反射ごとに反射角を狭めながら反射を繰り返す。
さらに、全反射コート４または全反射コート５に垂直入射した後、レーザ光は、反転して元のパスを反対に進行し、反射防止コート３を透過して励起媒質１の外に出射される。
【００１９】
励起媒質１から出射されたレーザ光は、ファラデーローテータ７において偏光方向がさらに４５°回転する。
よって、励起媒質１への入射時に偏光プリズム８を透過したときの偏光方向に比べて、励起媒質１から出射してファラデーローテータ７を再通過したときのレーザ光は、偏光方向が９０°回転しているので、偏光プリズム８で反射され、元のパスとは別の経路（破線矢印）をたどり、レーザシステム外部に増幅後のレーザ出力として取り出されて利用される。
【００２０】
図２は固体レーザ装置において、励起媒質１を発振器として用いた場合を示す平面図であり、励起媒質１内でのレーザ光の発振動作を示している。
図２において、レーザ発振器に適用される固体レーザ装置は、前述と同様の励起媒質１、反射防止コート３、全反射コート４、５および励起用半導体レーザ１０に加えて、レーザ光路２上の部分反射鏡１１を備えている。
【００２１】
励起媒質１内におけるレーザ光路２の形成については、前述と同様であり、励起用半導体レーザ１０によって励起媒質１内に誘起されるレーザ利得により発生したレーザ光は、全反射コート４、５の間で反射を繰り返しながらジグザグに進行する。
このとき、レーザ光路２が垂直反射する全反射コート４または全反射コート５を有する励起媒質１の面は、レーザのファブリペロー共振器における全反射ミラーの役割を果たす。
【００２２】
励起媒質１内で増幅されたレーザ光は、反射防止コート３を透過して励起媒質１の外に出射され、一部が部分反射鏡１１を通過して共振器外部に取り出されて利用される。
また、励起媒質１から出射されたレーザ光の他の一部は、レーザ光路２上に配置された部分反射鏡１１で反射し、再び反射防止コート３を透過して、励起媒質１に入射する。
【００２３】
この場合も、全反射コート４、５が施された対向面は非平行なので、レーザ光は全反射コート４、５の各面での反射ごとに反射角を変化させながら反射を繰り返す。
このとき、非平行な全反射コート４、５の各面を多重反射するレーザ光の光路密度は、全反射コート４または全反射コート５への入射角が小さい領域では光路密度が高く、入射角が大きくなるにつれ光路密度が低くなる。
【００２４】
図３はこの発明の実施の形態１に係る固体レーザ装置を示しており、図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は側面図である。
図３において、前述（図１、図２参照）と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。
【００２５】
この場合、図３（ｂ）のように、励起媒質１の一方（図中左）の端面側が収束形成されているので、励起用半導体レーザ１０は、他の一方の端面側（図中右側）のみに配置されている。
なお、ここでは図示を省略するが、レーザ光路２上の外部構成は、用途に応じて、図１または図２に示した構成が適用される。
【００２６】
図３（ａ）の平面構成において、固体レーザ装置は、前述と同様に、励起媒質１、反射防止コート３、全反射コート４、５および励起用半導体レーザ１０を備えている。
一方、図３（ｂ）の側面構成において、固体レーザ装置は、薄板状の励起媒質１の上部に設けられた無添加媒質１２と、励起用半導体レーザ１０の出射側に配設された励起光反射防止コート１３と、励起媒質１の下面に配設されたヒートシンク１６と、無添加媒質１２の上面および励起媒質１の下面に配設された励起光全反射コート１７と、を備えている。
【００２７】
励起光路１４は、励起媒質１の厚さ方向に沿って層状に複数形成されており、励起媒質１に直接入射する励起光と、無添加媒質１２を通過して励起光全反射コート１７で反射した後に励起媒質１に入射する励起光とを有する。
【００２８】
無添加媒質１２は、レーザ遷移媒質が無添加で励起光を吸収しない材質（ＹＡＧ、ＹＬＦ、Ｇｌａｓｓ、ＬｉＳＡＦ、Ｓａｐｐｈｉｒｅなど）からなり、励起媒質１の上面に拡散接合などの手段により接合されている。
【００２９】
無添加媒質１２の断面は、レーザ光路２に対する全反射コート４、５の傾斜方向と同様に、励起光路１４が収束するように三角形状に形成されており、無添加媒質１２の先端部（左端部）は励起媒質１と接合されている。
また、励起媒質１と接合されていない無添加媒質１２の端面には、励起光に対する励起光反射防止コート１３が施され、無添加媒質１２の上面には励起光全反射コート１７が施されている。
【００３０】
励起媒質１の下面（無添加媒質１２に接合していない対向面）には、励起光全反射コート１７を介して、熱伝導率の高い金属（銅やアルミなど）を材質とする冷却用のヒートシンク１６が接合されている。
【００３１】
図３（ｂ）において、励起用半導体レーザ１０から励起光路１４上に出射された励起光は、励起光反射防止コート１３を通して、励起媒質１および無添加媒質１２に導入される。
励起光反射防止コート１３を通過した直後に励起媒質１に入射した励起光は、励起媒質１に入射した時点で最も励起媒質１に吸収され、励起光が励起媒質１内を進行していくにつれて吸収量が少なくなっていく。
【００３２】
一方、励起光反射防止コート１３を通過した後に無添加媒質１２に入射した励起光は、無添加媒質１２内で吸収されないまま進行し、励起光全反射コート１７で反射して角度を変えた後に励起媒質１に入射し、さらに、励起媒質１の下面に施された励起光全反射コート１７で反射する。
以下、励起光は、無添加媒質１２の上面と励起媒質１の下面との間で多重反射し、ジグザグの光路を進行しながら励起媒質１に吸収されていく。
【００３３】
このとき、励起用半導体レーザ１０から複数の励起光が出射されるので、励起媒質１においては、励起用半導体レーザ１０に近い部分よりも、励起用半導体レーザ１０から遠い部分に多くの励起光が吸収されることになる。
したがって、励起媒質１の励起用半導体レーザ１０から遠い部分において、励起分布密度が高くなる。
【００３４】
レーザ光路２に関しては、図３（ａ）のように、全反射コート４、５の各面を非平行にして、励起用半導体レーザ１０に近い側でレーザ光路２の密度が低くなり、励起用半導体レーザ１０から遠い側でレーザ光路２の密度が高くなるように、光路が形成されている。
【００３５】
以上のように、この発明の実施の形態１（図３）に係る固体レーザ装置は、励起光（励起光路１４）およびレーザ光（レーザ光路２）が入射される薄板状の固体の励起媒質１を備えており、励起媒質１は、全反射コート４、５が施された非平行な２辺を有する。
レーザ光は、励起媒質１の非平行な２辺（全反射コート４、５）を多重反射してジグザグに進行する。
【００３６】
また、励起媒質１内のレーザ光が分散する部分の励起密度よりも、励起媒質１内のレーザ光が集中する部分の励起密度の方を高く設定するために、励起媒質１の上下に互いに非平行な反射面を有する１対の励起光全反射コート１７（励起光反射体）を配置し、１対の励起光全反射コート１７の間で励起光を多重反射させながら、励起光を励起媒質１に吸収させる。
【００３７】
これにより、励起媒質１の励起分布密度が高い側にレーザ光路２の密度を集中させ、励起媒質１の励起分布密度が低い側はレーザ光路２の密度を分散させることができ、励起光とレーザ光とのビームオーバーラップ効率を高めることができる。
また、光−光変換効率が高まることにより、レーザ光に変換されず励起媒質から排熱される余分な熱が少なくなり、励起媒質の冷却能力を低く抑えることができる。
【００３８】
さらに、励起分布密度とレーザ光路密度との関係は、励起媒質１の下面と無添加媒質１２の上面とがなす角度と、全反射コート４、５の各面がなす角度とを調整することにより、任意に調整することができる。
【００３９】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図３）では、励起媒質１の下面にヒートシンク１６を設けたが、励起媒質１の冷却が不要な場合には、図４のように、励起媒質１の上下面の両方に無添加媒質１２を配置してもよい。
【００４０】
図４はこの発明の実施の形態２に係る固体レーザ装置を示しており、図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は側面図である。
図４において、前述（図１〜図３参照）と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。
【００４１】
この場合、図４（ｂ）のように、励起媒質１の上面および下面には、励起光を吸収しない無添加媒質１２が、拡散接合などの手段によりそれぞれ接合されており、無添加媒質１２の上下面には、励起光全反射コート１７が施されている。
また、無添加媒質１２の断面は、三角形状に形成されており、無添加媒質１２の励起媒質１と接合されていない一方の面は、励起光反射防止コート１３が施されている。
【００４２】
図４（ｂ）において、励起用半導体レーザ１０から励起光路１４に出射された励起光は、励起光反射防止コート１３を通して、励起媒質１および無添加媒質１２に導入される。
励起光反射防止コート１３を通過した直後に励起媒質１に入射した励起光は、励起媒質１に入射した時点で最も吸収され、励起光が励起媒質１内を進行していくにつれて吸収量が少なくなっていく。
【００４３】
励起光反射防止コート１３を通過した後に無添加媒質１２に入射した励起光は、無添加媒質１２内で吸収されないまま進行し、励起光全反射コート１７で反射し、角度を変えて励起媒質１に入射する。
励起媒質１に入射した励起光は、励起媒質１内で一部は吸収され、他は励起媒質１を透過する。
【００４４】
励起媒質１を透過した励起光は、さらに励起光全反射コート１７で反射し、角度を変えて励起媒質１に再度入射する。
以下、励起光は、無添加媒質１２の励起光全反射コート１７が施された２面間で多重反射してジグザグの光路を進行しながら、励起媒質１に吸収されていく。
【００４５】
励起用半導体レーザ１０は複数の励起光を出射するので、励起媒質１内においては、励起用半導体レーザ１０に近い部分よりも、励起用半導体レーザ１０から遠い部分に多くの励起光が吸収される。
したがって、励起媒質１の励起用半導体レーザ１０から遠い部分において、励起分布密度が高くなる。
【００４６】
以上にように、この発明の実施の形態２（図４）によれば、前述と同様の効果を奏するとともに、励起媒質１の上下面の両側から励起光を導入することができるので、前述の実施の形態１の場合よりも励起分布密度をさらに高めることができる。
また、励起分布密度とレーザ光路密度との関係は、無添加媒質１２の励起光全反射コート１７が施された２面がなす角度と、全反射コート４、５の各面がなす角度とを調整することにより、任意に調整することができる。
【００４７】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図４）では、励起媒質１の上下面に無添加媒質１２および励起光全反射コート１７を配置し、無添加媒質１２の端面に励起光反射防止コート１３を設けたが、図５のように、無添加媒質１２、励起光反射防止コート１３および励起光全反射コート１７の代わりに、励起光全反射鏡１５を配置してもよい。
【００４８】
図５はこの発明の実施の形態３に係る固体レーザ装置を示しており、図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は側面図である。
図５において、前述（図４参照）と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。
【００４９】
この場合、図５（ｂ）のように、励起媒質１の上面側および下面側には、励起光を励起媒質１に多重照射する手段として、励起光を全反射する励起光全反射鏡１５が配置されている。励起光全反射鏡１５は、互いに非平行となるように２枚配置されている。
【００５０】
図５（ｂ）において、励起用半導体レーザ１０から励起媒質１に直接入射した励起光は、励起媒質１に入射した時点で最も吸収され、励起光が励起媒質１内を進行していくにつれて、吸収量が少なくなっていく。
【００５１】
一方、励起光全反射鏡１５で反射した励起光は、反射後に角度を変えて励起媒質１に入射する。励起媒質１に入射した励起光は、励起媒質１内で一部は吸収され、他は励起媒質１を透過する。
励起媒質１を透過した励起光は、さらに励起光全反射鏡１５で反射され、角度を変えて励起媒質１に再度入射する。
【００５２】
以下、励起光は、１対の励起光全反射鏡１５の２面間で多重反射して、ジグザグの光路を進行しながら励起媒質１に吸収されていく。
励起用半導体レーザ１０は複数の励起光を出射するので、励起媒質１においては、励起用半導体レーザ１０に近い部分よりも、励起用半導体レーザ１０から遠い部分に多くの励起光が吸収されて、励起分布密度が高くなる。
【００５３】
以上にように、この発明の実施の形態３（図５）によれば、前述と同様の効果を奏するとともに、無添加媒質１２および励起光反射防止コート１３が不要となるので、前述の実施の形態２の場合よりも構成を簡略化することができる。
また、励起分布密度とレーザ光路密度との関係は、励起媒質１の上下面に配置された２枚の励起光全反射鏡１５がなす角度と、全反射コート４、５の各面がなす角度とを調整することにより、任意に調整することができる。
【００５４】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態１〜３（図１〜図５）では、励起媒質１の一端面から励起光を入射したが、図６のように、複数のピグテールファイバ（ｐｉｇｔａｉｌ ｆｉｂｅｒ）付励起用半導体レーザ２０を配置して、レーザ光路２と光軸が一致する励起光路１４を形成してもよい。
【００５５】
図６はこの発明の実施の形態４に係る固体レーザ装置を示す平面図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。
図６において、励起媒質１の非平行な２面には、前述の全反射コート４、５に代えて、２色性コート１８、１９が施されている。
【００５６】
また、２色性コート１８、１９の外側には、レーザ光路２の反射位置と一致するように複数のピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０（レーザダイオード）が配置されている。
ピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０は、それぞれ、レーザ光路２と光軸が一致するように、励起光路１４を形成する。
【００５７】
励起媒質１内において、レーザ光路２を通過するレーザ光は、レーザ光波長を反射する２色性コート１８、１９の相互間で反射を繰り返しながらジグザグに進行し、ピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０によって誘起されるレーザ利得により増幅される。
【００５８】
ここで、２色性コート１８、１９が施された対向面は非平行なので、レーザ光は、２色性コート１８、１９の各面での反射ごとに反射角を狭めながら反射を繰り返し、２色性コート１８または２色性コート１９に垂直入射した後、反転して元のパスを反対にたどり、反射防止コート３を透過して励起媒質１の外に出射される。
【００５９】
一方、２色性コート１８、１９の各面は、ピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０の励起光波長を透過するので、２色性コート１８、１９に近接配置されたピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０からの各励起光は、励起媒質１内に入射する。
【００６０】
また、ピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０からの励起光出射角度は、レーザ光路２の光路と一致する角度に調整されているので、各励起光は、レーザ光路２と同軸となって励起媒質１内を進行する。
【００６１】
以上のように、この発明の実施の形態４（図６）に係る固体レーザ装置は、励起媒質１の側面に、励起光を透過しかつレーザ光を反射する２色性コート１８、１９が施され、励起媒質１の側面に近接して、複数のピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０（レーザダイオード）が配置されている。
【００６２】
これにより、ピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０からの励起光路１４の光軸と、レーザ光路２の光軸とが一致し、励起光とレーザ光とが同軸となるので、励起光とレーザ光とのビームオーバーラップ効率を高くすることができる。
【００６３】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態４（図６）では、複数のピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０を設けたが、図７のように、複数のバー状の励起用半導体レーザ１０Ａ（レーザダイオード）を設けてもよい。
図７はこの発明の実施の形態５に係る固体レーザ装置を示す平面図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号が付されている。
【００６４】
図７において、励起媒質１の２色性コート１８、１９の外側には、前述のピグテールファイバ付励起用半導体レーザ２０に代えて、バー状の励起用半導体レーザ１０Ａが設けられている。
【００６５】
この場合、励起媒質１内において、レーザ光は、レーザ光波長を反射する２色性コート１８、１９の相互間で反射を繰り返しながらジグザグに進行し、バー状の励起用半導体レーザ１０Ａによって誘起されるレーザ利得により増幅される。
【００６６】
ここで、２色性コート１８、１９が施された対向面は非平行なので、レーザ光は、２色性コート１８、１９の各面での反射ごとに反射角を狭めながら反射を繰り返し、２色性コート１８または２色性コート１９に垂直入射した後、反転して元のパスを反対にたどり、反射防止コート３を透過して励起媒質１外に出射される。
【００６７】
一方、２色性コート１８、１９の各面は、励起用半導体レーザ１０Ａの励起光波長を透過するので、２色性コート１８、１９に近接配置された励起用半導体レーザ１０Ａからの各励起光は、励起媒質１内に入射する。
また、励起用半導体レーザ１０Ａは、レーザ光路２の密度が高い部分を集中して励起するように角度調整されている。
【００６８】
以上のように、この発明の実施の形態５（図７）に係る固体レーザ装置は、励起媒質１の側面に、励起光を透過しかつレーザ光を反射する２色性コート１８、１９が施され、励起媒質１の側面に近接して、複数のバー状の励起用半導体レーザ１０Ａ（レーザダイオード）が配置されている。
これにより、励起光路１４の光軸を、レーザ光路２が集中する方向に調整して、励起光とレーザ光とのビームオーバーラップ効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ 励起媒質、２ レーザ光路、３ 反射防止コート、４、５ 全反射コート、６ λ／２板、７ ファラデーローテータ、８ 偏光プリズム、９ シード光発振器、１０ 励起用半導体レーザ、１０Ａ バー状の励起用半導体レーザ、１１ 部分反射鏡、１２ 無添加媒質、１３ 励起光反射防止コート、１４ 励起光路、１５ 励起光全反射鏡、１６ ヒートシンク、１７ 励起光全反射コート、１８、１９ ２色性コート、２０ ピグテールファイバ付励起用半導体レーザ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光およびレーザ光が入射される薄板状の固体の励起媒質を備え、
前記励起媒質は、全反射コートが施された非平行な２辺を有し、
前記レーザ光は、前記非平行な２辺を多重反射してジグザグに進行する固体レーザ装置において、
前記励起媒質内の前記レーザ光が分散する部分の励起密度よりも、前記励起媒質内の前記レーザ光が集中する部分の励起密度の方を高く設定したことを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項２】
前記励起媒質の上下に互いに非平行な反射面を有する１対の励起光反射体を配置し、前記１対の励起光反射体の間で励起光を多重反射させながら、前記励起光を前記励起媒質に吸収させることを特徴とする請求項１に記載の固体レーザ装置。
【請求項３】
前記励起媒質の側面に励起光を透過しレーザ光を反射するコートを施し、
前記励起媒質の側面に近接して複数のレーザダイオードを配置して励起光の光軸とレーザ光の光軸を一致させたことを特徴とする請求項１に記載の固体レーザ装置。
【請求項４】
前記励起媒質の側面に励起光を透過しレーザ光を反射するコートを施し、側面に近接して複数のレーザダイオードを配置して励起光の光軸の光軸をレーザ光路が集中する方向に調整したことを特徴とする請求項１に記載の固体レーザ装置。
【請求項１】
励起光およびレーザ光が入射される薄板状の固体の励起媒質を備え、
前記励起媒質は、全反射コートが施された非平行な２辺を有し、
前記レーザ光は、前記非平行な２辺を多重反射してジグザグに進行する固体レーザ装置において、
前記励起媒質内の前記レーザ光が分散する部分の励起密度よりも、前記励起媒質内の前記レーザ光が集中する部分の励起密度の方を高く設定したことを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項２】
前記励起媒質の上下に互いに非平行な反射面を有する１対の励起光反射体を配置し、前記１対の励起光反射体の間で励起光を多重反射させながら、前記励起光を前記励起媒質に吸収させることを特徴とする請求項１に記載の固体レーザ装置。
【請求項３】
前記励起媒質の側面に励起光を透過しレーザ光を反射するコートを施し、
前記励起媒質の側面に近接して複数のレーザダイオードを配置して励起光の光軸とレーザ光の光軸を一致させたことを特徴とする請求項１に記載の固体レーザ装置。
【請求項４】
前記励起媒質の側面に励起光を透過しレーザ光を反射するコートを施し、側面に近接して複数のレーザダイオードを配置して励起光の光軸の光軸をレーザ光路が集中する方向に調整したことを特徴とする請求項１に記載の固体レーザ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２５４０３５（Ｐ２０１１−２５４０３５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２８５１６（Ｐ２０１０−１２８５１６）
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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