(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体レーザーの共振器内に配されて発振モードを単一縦モード化するエタロンである平板状の光学部材を金属製支持部材の一面に接着固定する光学部材の固定構造において、
線膨張係数が前記光学部材とほぼ等しい材料からなり、この光学部材よりも剛性が高いホルダーに該光学部材が、その光通過端面となる一表面の一部を接着面として接着固定され、
このホルダーが、前記金属製支持部材の一面に接着固定されていることを特徴とする光学部材の固定構造。
【請求項２】
前記ホルダーが、前記光学部材と同じ材料を用いて、該光学部材よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学部材の固定構造。
【請求項３】
前記ホルダーが、前記光学部材に入射する光を通過させる切欠部を有することを特徴とする請求項１または２記載の光学部材の固定構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学部材を支持部材に固定する構造に関し、特に詳細には、光学部材を金属製支持部材に接着固定する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開昭６２−１８９７８３号に示されるように、ネオジウム（Ｎｄ）が添加されたレーザー結晶を半導体レーザーから発せられた光によって励起する固体レーザーが公知となっている。
【０００３】
この種の固体レーザーにおいては、発振モードを単一縦モード化するため、あるいは偏光方向を制御する等のために、エタロン等の光学部材が共振器内に配設されることが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのエタロンや、さらにはレーザー結晶、共振器ミラー等の光学部材は、共通の支持部材に接着固定して所定の位置に取り付けられることが多い。
【０００５】
このような支持部材は、レーザー結晶の放熱を良くするために、また非線形光学結晶により発振ビームを波長変換するような場合は該結晶の温度調節精度確保のために、さらには、形状が複雑な場合は加工容易化のために、銅等の金属から形成されるのが一般的である。
【０００６】
それに対してエタロン等の光学部材は、石英ガラス、カルサイト等の材料からなり、通常このような材料は、銅等の金属とは線膨張係数が大きく異なっている。そのため、固体レーザーが使用、輸送あるいは保管時等に温度変化を受けると、線膨張係数の差異に起因してエタロン等の光学部材が歪みやすい。
【０００７】
例えばエタロンにこのような歪みが生じると、その光路長や取付角度が変化し、さらにはストレスによる屈折率変化を招くため、最大光出力を得ることができる波長が変化して、レーザー性能が著しく変わってしまう。特にエタロンは、薄いほどモード間隔が広がって波長選択性が高くなることから、一般に厚さ０．２〜０．５ｍｍ程度とかなり薄く形成されるので、剛性が低くて上述の歪みが発生しやすくなっている。
【０００８】
このような問題に鑑み、本出願人は先に、光学部材の歪み発生を防止できる固定構造を提案した（特願平８−２４５１８７号）。この構造は、光学部材を支持部材の一面に接着固定する光学部材の固定構造において、支持部材の一面に複数の溝を形成し、該一面内においてこれらの溝によって画成された、光学部材よりも小さい部分のみに光学部材を接着固定するものである。
【０００９】
この構造によれば、光学部材の歪みをかなり抑えることができるが、それでも支持部材と光学部材との間の線膨張率の差異の影響は本質的に残るので、改善の余地が残されている。
【００１０】
そこで本発明は、温度変化による光学部材の歪み発生をより確実に抑制できる、光学部材の固定構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による光学部材の固定構造は、前述したように光学部材を金属製支持部材の一面に接着固定する光学部材の固定構造、特に該光学部材として、固体レーザーの共振器内に配されて発振モードを単一縦モード化する平板状のエタロンを固定する構造において、線膨張係数が前記光学部材とほぼ等しい材料からなり、この光学部材よりも剛性が高いホルダーに該光学部材が、その光通過端面となる一表面の一部を接着面として接着固定され、このホルダーが、上記金属製支持部材の一面に接着固定されていることを特徴とするものである。
【００１２】
なお上記の構成において上記ホルダーは、より好ましくは、光学部材と同じ材料を用いて該光学部材よりも厚く形成される。またこのホルダーは、光学部材に入射する光を通過させる切欠部を有する形状とされるのが望ましい。
【００１３】
【発明の効果】
上記構成の光学部材の固定構造において、ホルダーは光学部材よりも剛性が高いので、金属製支持部材に直接光学部材が接着固定された場合の光学部材と比べれば歪み難い。したがって、ホルダーと金属製支持部材との線膨張係数の違いに起因してこのホルダーを歪ませるような力が生じても、その力はホルダーと金属製支持部材とを接着固定している接着剤の層に吸収されて、ホルダーの歪み、つまりは光学部材の歪み発生が防止される。
【００１４】
なおホルダーは、線膨張係数が光学部材とほぼ等しい材料（好ましくは同材料）から形成されているので、このホルダーと光学部材との間においては、線膨張係数の違いにより光学部材を大きく歪ませるような力は作用しない。
【００１５】
本発明による光学部材の固定構造においては、以上のようにして光学部材の歪みが防止されるから、この光学部材をより薄く形成することができる。したがって、この光学部材が前述のエタロンである場合は、エタロンの薄層化による単一縦モード性向上の効果が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一つの実施形態である光学部材の固定構造を示すものであり、また図２はこの固定構造を採用したレーザーダイオードポンピング固体レーザーを示すものである。
【００１７】
まず図２を参照して、上記レーザーダイオードポンピング固体レーザーについて説明する。このレーザーダイオードポンピング固体レーザーは、励起光としてのレーザービーム10を発する半導体レーザー11と、発散光であるレーザービーム10を集光する集光レンズ12と、ネオジウム（Ｎｄ）がドープされた固体レーザー媒質であるＹＡＧ結晶（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）13と、このＮｄ：ＹＡＧ結晶13の前方側（半導体レーザー11と反対側）に配された共振器ミラー14とを有している。
【００１８】
またＮｄ：ＹＡＧ結晶13と共振器ミラー14との間には、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13側から順に、周期ドメイン反転構造が形成された非線形光学材料であるＬＮ （ＬｉＮｂＯ3 ）結晶15、エタロン16が配設されている。
【００１９】
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13、ＬＮ結晶15、エタロン16、および共振器ミラー14は、例えば銅からなる共通の金属製支持部材20に接着固定されている。一方、半導体レーザー11および集光レンズ12は、別の金属製支持部材21に接着固定されている。これらの金属製支持部材20、21はともに、ペルチェ素子30の上に固定されている。そして、図示しない温度制御回路によりペルチェ素子30の電流が調節されて、共振器内および半導体レーザー11の温度が所定の温度に維持される。
【００２０】
半導体レーザー11は活性層幅が約50μｍのブロードエリアレーザーで、中心波長809 ｎｍのレーザービーム10を発するものが用いられている。集光レンズ12は、レーザービーム10をＮｄ：ＹＡＧ結晶13の内部において収束させる。
【００２１】
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13は、入射したレーザービーム10によってネオジウムイオンが励起されることにより、波長1064ｎｍの光を発する。Ｎｄ：ＹＡＧ結晶13の入射端面13ａには、波長1064ｎｍの光は良好に反射させ（反射率99.9％以上）、波長809 ｎｍの励起用レーザービーム10は良好に透過させる（透過率93％以上）コーティングが施されている。
【００２２】
一方共振器ミラー14のミラー面14ａには、波長1064ｎｍの光は良好に反射させ（反射率99.9％以上）、下記の波長532 ｎｍの光は透過させる（透過率90％以上）コーティングが施されている。
【００２３】
したがって、上記波長1064ｎｍの光はそれに対する高反射面となっているＮｄ：ＹＡＧ結晶端面13ａとミラー面14ａとの間に閉じ込められてレーザー発振を引き起こし、波長1064ｎｍのレーザービーム18が発生する。このレーザービーム18はＬＮ結晶15により、波長が１／２すなわち532 ｎｍの第２高調波19に変換され、共振器ミラー14からは主にこの第２高調波19が出射する。
【００２４】
図１に詳しく示される通り、エタロン16はホルダー25に対して接着剤26により固定され、そしてこのホルダー25が接着剤27によって金属製支持部材20に固定されている。またエタロン16は、金属製支持部材20のホルダー固定面20ａが傾斜面とされることにより、レーザー発振の光軸に対して適当な角度に傾けて配置されている。このエタロン16は、例えば厚み 0.3 ｍｍの石英ガラスからなり、レーザービーム18を単一縦モード化する。
【００２５】
一方、ホルダー25はエタロン16と同じく石英ガラスからなり、エタロン16と比べて約３倍の、厚み１ｍｍとされている。したがってこのホルダー25は、エタロン16よりも高い剛性を備えるものとなっている。このホルダー25は、図３に斜視形状を示す通り、レーザービーム18を通過させる切欠部としての円孔25ａを有し、この円孔25ａが金属製支持部材20の光通過孔20ｂとほぼ整合する状態に固定されている。
【００２６】
上記の通りホルダー25はエタロン16よりも厚く形成されて剛性が高くなっているので、金属製支持部材20に直接エタロン16を接着固定する場合のエタロン16と比べれば歪み難い。したがって、ホルダー25と金属製支持部材20との線膨張係数の違いに起因してこのホルダー25を歪ませるような力が生じても、その力はホルダー25と金属製支持部材20とを接着固定している接着剤27の層に吸収され、ホルダー25の歪み、つまりはエタロン16の歪み発生が防止される。
【００２７】
またホルダー25は、エタロン16と同材料から形成されて、両者の間に線膨張係数の差は存在しないから、それらの間においては、線膨張係数の違いによりエタロン16を歪ませるような力は作用しない。
【００２８】
以上のようにしてエタロン16の歪みが防止されるようになっていれば、このエタロン16を、剛性の点は特別考慮せずに、前述のように薄く形成することができる。そこで、エタロン16の薄層化による単一縦モード性向上の効果が得られる。
【００２９】
なお前述のような形状を有するホルダー25は、図４に示すように、石英ガラス基板25Ａに多数の円孔25ａを穿設した後、図中破線で示す部分で切断することにより、多数一括して製造することができる。そのようにすれば、ホルダー25の製造コストをより低く抑えることができる。
【００３０】
またエタロン16の形状は上述したものに限らず、例えば図５に示すように、四隅のうちの１つが切り取られて光通過用切欠部25ｂが形成されたものや、図６に示すように、ほぼ凹字状とされて光通過用切欠部25ｃが形成されたもの等、その他種々の形状が適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施形態である光学部材の固定構造を示す側面図
【図２】図１の光学部材の固定構造が適用された固体レーザーを示す側面図
【図３】図１の固定構造に用いられたホルダーの斜視図
【図４】上記ホルダーの製造方法を説明する概略図
【図５】本発明に用いられるホルダーの別の例を示す平面図
【図６】本発明に用いられるホルダーのさらに別の例を示す平面図
【符号の説明】
10    レーザービーム（ポンピング光）
11    半導体レーザー
12    集光レンズ
13    Ｎｄ：ＹＡＧ結晶
14    共振器ミラー
15    ＬＮ結晶
16    エタロン
18    固体レーザービーム
19    第２高調波
20、21    金属製支持部材
20ａ    金属製支持部材のホルダー固定面
25    ホルダー
25ａ    ホルダーの円孔
25ｂ、25ｃ    ホルダーの光通過用切欠部
26、27    接着剤
【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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