(57)【要約】【課題】レーザ発振の安定性を向上する。【解決手段】両端に反射ミラー（５１，５２）を有し且つレーザ結晶（１）および波長変換結晶（２）を含む光路の周囲をダミー材（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）で覆って光路を光導波路とする。【効果】光路を光導波路としたため、光の横閉じ込めができ、安定した横モードが得られ、これにより励起光パワーが低く、低出力で、十分な熱レンズ効果が得られない場合でも、レーザ発振が安定になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に反射ミラー（５１，５２）を有し且つレーザ結晶（１）および波長変換結晶（２）を含む光路の周囲をダミー材（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）で覆って前記光路を光導波路としたことを特徴とする光学素子（１０）。
【請求項２】
光軸方向辺（Ｚ１）と幅方向辺（Ｇ１）と厚さ方向辺（Ｈ１）とを有する板状体であるレーザ結晶大基板（１１）および光軸方向辺（Ｚ２）と幅方向辺（Ｇ１）と厚さ方向辺（Ｈ１）とを有する板状体である波長変換結晶大基板（１２）を幅方向辺（Ｇ１）と厚さ方向辺（Ｈ１）で区画された面同士を当接させた状態で第１ダミー大基板（３１）および第２ダミー大基板（３２）で挟んで一体化し、光軸方向辺（Ｚ１＋Ｚ２）と幅方向辺（Ｇ１）で区画された面に垂直に切断分離して複数の複合基板（４３）とし、光軸方向辺（Ｚ１＋Ｚ２）と幅方向辺（Ｇ３）で区画された面同士を対向させて複数の前記複合基板（４３）を並べて第３ダミー大基板（３３）および第４ダミー大基板（３４）で挟んで一体化し複合大基板（４４）とし、前記複合大基板（４４）の光軸方向辺（Ｚ１＋Ｚ２）の両端面にＨＲコート（５１，５２）を形成した後、各複合基板（４３）を分離するように前記複合大基板（４４）を切断して複数の光学素子（１０）を得ることを特徴とする光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子および光学素子の製造方法に関し、さらに詳しくは、レーザ発振の安定性に優れた光学素子および光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ結晶と波長変換結晶とを貼り合わせた構造の光学素子およびその製造方法が知られている（例えば特許文献１、２参照。）。
【特許文献１】特開２００５−５７０４３号公報
【特許文献２】特開２００７−２２５７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の光学素子では、両端を平行平面研磨したレーザ結晶と両端を平行平面研磨した波長変換結晶とを貼り合わせて平行平面型の共振器を形成している。このような平行平面型の共振器では、レーザ結晶内に発生する熱レンズ効果を利用してレーザ発振の安定性を得ている。すなわち、熱レンズ効果により、平行平面型よりも安定性の高い半共焦点型の共振器として擬似的に動作し、レーザ発振が安定する。
しかし、励起光パワーが高く、高出力の場合には、十分な熱レンズ効果が得られるが、励起光パワーが低く、低出力の場合には、十分な熱レンズ効果が得られず、レーザ発振が不安定になる問題点がある。
そこで、本発明の目的は、励起光パワーが低く、低出力の場合でも、レーザ発振の安定性に優れた光学素子および光学素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の観点では、本発明は、両端に反射ミラー（５１，５２）を有し且つレーザ結晶（１）および波長変換結晶（２）を含む光路の周囲をダミー材（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）で覆って前記光路を光導波路としたことを特徴とする光学素子（１０）を提供する。
上記第１の観点による光学素子（１０）では、光路を光導波路としたため、光の横閉じ込めができ、安定した横モードが得られる。これにより、励起光パワーが低く、低出力で、十分な熱レンズ効果が得られない場合でも、レーザ発振が安定になる。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、光軸方向辺（Ｚ１）と幅方向辺（Ｇ１）と厚さ方向辺（Ｈ１）とを有する板状体であるレーザ結晶大基板（１１）および光軸方向辺（Ｚ２）と幅方向辺（Ｇ１）と厚さ方向辺（Ｈ１）とを有する板状体である波長変換結晶大基板（１２）を幅方向辺（Ｇ１）と厚さ方向辺（Ｈ１）で区画された面同士を当接させた状態で第１ダミー大基板（３１）および第２ダミー大基板（３２）で挟んで一体化し、光軸方向辺（Ｚ１＋Ｚ２）と幅方向辺（Ｇ１）で区画された面に垂直に切断分離して複数の複合基板（４３）とし、光軸方向辺（Ｚ１＋Ｚ２）と幅方向辺（Ｇ３）で区画された面同士を対向させて複数の前記複合基板（４３）を並べて第３ダミー大基板（３３）および第４ダミー大基板（３４）で挟んで一体化し複合大基板（４４）とし、前記複合大基板（４４）の光軸方向辺（Ｚ１＋Ｚ２）の両端面にＨＲコート（５１，５２）を形成した後、各複合基板（４３）を分離するように前記複合大基板（４４）を切断して複数の光学素子（１０）を得ることを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
上記第２の観点による光学素子の製造方法では、前記第１の観点による光学素子（１０）を効率よく量産できる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の光学素子によれば、励起状態や出力に関係なく、レーザ発振を安定化することが出来る。
本発明の光学素子の製造方法によれば、レーザ発振の安定性に優れた光学素子を効率よく量産することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【０００８】
図１は、実施例１に係る光学素子１０を示す斜視図である。図２は、光学素子１０の分解斜視図である。
この光学素子１０は、半導体レーザからの励起レーザ光Ｌｉにより励起されて基本波レーザ光を出すレーザ結晶１と、基本波レーザ光の高調波である波長変換レーザ光Ｌｏを出す波長変換結晶２と、レーザ結晶１および波長変換結晶２から形成される光路の周囲を覆って該光路を光導波路とするダミー材３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、光路の両端面に形成されたＨＲコート５１，５２とを具備している。
【０００９】
レーザ結晶１は、例えばＮｄがドープされたＹＶＯ４結晶やＹＡＧ結晶である。
波長変換結晶２は、例えば周期的分極反転構造を有する擬似位相整合型波長変換結晶（（例えばＭｇＯをドープしたＳＬＴ基板）である。
ダミー材３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、ヒートシンクとして好適に機能するように、ガラスの熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する材料製とすることが好ましい。また、熱膨張した時の悪影響を抑制するため、熱膨張係数がレーザ結晶１や波長変換結晶２と同程度の材料とするのが好ましい。例えばＬＴ基板や波長変換結晶２と同じ材料（周期的分極反転構造は必要ない）である。
ＨＲコート５１，５２は、基本波レーザ光（例えば波長１．０６４μｍ）に対して高反射である。
【００１０】
図３は、光学素子１０の製造手順を示すフロー図である。
ステップＳ１では、図４に示すように、光軸方向辺長Ｚ１，幅方向辺長Ｇ１，厚さ方向辺長Ｈ１を有する板状体であるレーザ結晶大基板１１を作成する。例えばＺ１≒１ｍｍ，Ｇ１≒２ｍｍ，Ｈ１≒２００μｍである。レーザ結晶大基板１１の各面は平行平面研磨しておく。そして、ステップＳ４へ進む。
【００１１】
一方、ステップＳ２では、図５に示すように、分極反転方向Ｄｒの光軸方向辺長Ｚ２，分極反転方向Ｄｒおよび分極方向Ｄｐに交差する幅方向辺長Ｇ１，分極方向Ｄｐの厚さ方向長Ｈ１の板状体である波長変換結晶大基板２１を作成する。例えばＺ２≒２ｍｍ，Ｇ１≒２ｍｍ，Ｈ１≒２００μｍである。波長変換結晶大基板２１の各面は平行平面研磨しておく。そして、ステップＳ４へ進む。
【００１２】
波長変換結晶大基板２１は、例えば所定サイズの強誘電体結晶大基板２１ａの対向面に周期電極２１ｂとベタ電極２１ｃを形成し、電極間に電圧を印加し、強誘電体結晶大基板２１ａの内部に周期的分極反転構造を形成することにより作成しうる。電極の対向方向が分極方向Ｄｐになり、周期電極３２ｂの形状の周期パターン方向が分極反転方向Ｄｒになる。電極は、そのまま残しておいてもよいし、除去してもよい。
【００１３】
また一方、ステップＳ３では、図６に示すように、長さ方向辺長Ｚ１＋Ｚ２，幅方向辺長Ｇ１，厚さ方向辺長Ｈ２を有する板状体である第１ダミー材大基板３１および第２ダミー材大基板３２と、長さ方向辺長Ｚ１＋Ｚ２，幅方向辺長Ｇ２，厚さ方向辺長Ｈ２を有する板状体である第３ダミー材大基板３３および第４ダミー材大基板３４とを作成する。例えばＺ１＋Ｚ２≒３ｍｍ，Ｇ１≒２ｍｍ，Ｈ２≒１ｍｍである。また、Ｇ２≒８ｍｍである。各ダミー材大基板３１〜３４の各面は平行平面研磨しておく。そして、ステップＳ４へ進む。
【００１４】
ステップＳ４では、図７に示すようにレーザ結晶大基板１１と波長変換結晶大基板２１とを幅方向辺（Ｇ１）と厚さ方向辺（Ｈ１）で区画された面同士が当接した状態で第１ダミー材大基板３１に載せ、接着剤で貼り付けた後、レーザ結晶大基板１１と波長変換結晶大基板２１とを研磨して厚さ方向長Ｈ３とする。例えばＨ３≒１０μｍ〜１００μｍである。さらに、図８に示すようにレーザ結晶大基板１１と波長変換結晶大基板２１とを挟むように第２ダミー材大基板３２を載せ、接着剤で貼り付けた後、光軸方向辺（Ｚ１＋Ｚ２）と幅方向辺（Ｇ１）で区画された面に垂直に切断線Ｃ１で切断分離し、図９に示す如き複合基板４３を複数得る。複合基板４３は、幅方向辺長Ｇ４となる。例えばＧ４≒２００μｍである。
【００１５】
ステップＳ５では、図１０に示すように複数の複合基板４３を研磨用ガラス板Ｋの上に、光軸方向辺（Ｚ１＋Ｚ２）と幅方向辺（Ｇ３）で区画された面同士を対向させて並べ、仮固定剤（例えばワックス）で仮固定し、平面研磨し、複合基板４３の幅方向辺長Ｇ３とする。例えばＧ３≒１０μｍ〜１００μｍである。
【００１６】
ステップＳ６では、平面研磨した複合基板４３の上に第３ダミー材大基板３３を接着剤で貼り付けた後、仮固定した研磨用ガラス板Ｋを外し、図１１に示すように複数の複合基板３３を第３ダミー材大基板３３上に並べて貼り付けた状態とする。そして、図１２に示すように複合基板４３を挟むように第４ダミー材大基板３４を貼り付け、複合大基板４４を得る。
【００１７】
ステップＳ７では、図１２に示すように複合大基板４４の光軸方向辺（Ｚ１＋Ｚ２）の両端面にＨＲコート５１，５２を形成する。そして、各複合基板４３を分離するように切断線Ｃ２で複合大基板４４を切断し、複数の光学素子１０を得る。
【００１８】
実施例１によれば、レーザ結晶１および波長変換結晶２から形成される光路を光導波路としたため、光の横閉じ込めができ、安定した横モードが得られ、これにより励起光パワーが低く、低出力で、十分な熱レンズ効果が得られない場合でも、レーザ発振が安定になる。
【実施例２】
【００１９】
光路中に、レーザ結晶１および波長変換結晶２に加えて、別の結晶（例えばノンドープＹＶＯ４）などを挿入してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の光学素子および光学素子の製造方法は、例えばＳＨＧ波長変換技術を用いた半導体励起固体レーザ等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１に係る光学素子を示す斜視図である。
【図２】実施例１に係る光学素子を示す分解斜視図である。
【図３】実施例１に係る光学素子の製造手順を示すフロー図である。
【図４】レーザ結晶大基板を示す斜視図である。
【図５】波長変換結晶大基板を示す斜視図である。
【図６】ダミー材大基板を示す斜視図である。
【図７】レーザ結晶大基板と波長変換結晶大基板と第１ダミー材大基板とを一体化した斜視図である。
【図８】レーザ結晶大基板および波長変換結晶大基板を第１，第２ダミー材大基板で挟んだ斜視図である。
【図９】複合基板を示す斜視図である。
【図１０】複数の複合基板を研磨する工程を示す斜視図である。
【図１１】複数の複合基板と第３ダミー材大基板とを一体化した斜視図である。
【図１２】複数の複合基板を第３，第４ダミー材大基板で挟んだ斜視図である。
【図１３】ＨＲコートの形成と切断分離を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１                      レーザ結晶
２                      波長変換結晶
３ａ〜３ｄ              ダミー材
１０                    光学素子
１１                    レーザ結晶大基板
２１                    波長変換結晶大基板
３１〜３４              ダミー材大基板
４３                    複合基板
４４                    複合大基板
Ｃ１，Ｃ２              切断線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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