(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体活性レーザー媒質、可飽和吸収体、入射鏡及び出射鏡からなり、前記可飽和吸収体が、前記固体活性レーザー媒質上に直接堆積された可飽和吸収体材料薄膜であることを特徴とするレーザーキャビティ。
【請求項２】
前記薄膜が、液相エピタキシーによって得られることを特徴とする請求項１記載のレーザーキャビティ。
【請求項３】
前記可飽和吸収体薄膜の屈折率が、前記固体活性レーザー媒質の屈折率に合わせられたことを特徴とする請求項１または２記載のレーザーキャビティ。
【請求項４】
前記薄膜が、前記固体活性レーザー媒質の結晶構造と同一または類似の結晶構造を有する基礎材料から形成され、その基礎材料が、エルビウム、クロム、ツリウムまたはホルミウムイオンをドープされたことを特徴とする請求項３記載のレーザーキャビティ。
【請求項５】
前記キャビティの出射鏡が、前記可飽和吸収体薄膜上に直接堆積されたことを特徴とする請求項１または２記載のレーザーキャビティ。
【請求項６】
前記入射鏡が、前記固体活性レーザー媒質上に直接堆積されたことを特徴とする請求項５記載のレーザーキャビティ。
【請求項７】
前記キャビティが、導波路構造を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレーザーキャビティ。
【請求項８】
前記活性レーザー材料が、第１の膜からなることを特徴とする請求項７記載のレーザーキャビティ。
【請求項９】
前記可飽和吸収体薄膜が、前記第１の活性レーザー媒質膜と、第２の活性レーザー媒質膜との間に配置されたことを特徴とする請求項８記載のレーザーキャビティ。
【請求項１０】
前記２つの活性レーザー媒質膜が、液相エピタキシーにより堆積可能であることを特徴とする請求項９記載のレーザーキャビティ。
【請求項１１】
前記３つの薄膜が、誘導を最適化するような屈折率の傾きを有することを特徴とする請求項９記載のレーザーキャビティ。
【請求項１２】
前記可飽和吸収体薄膜が、前記固体活性レーザー媒質の結晶構造と同一または類似の結晶構造を有する基礎材料から形成され、その基礎材料が、エルビウム、クロム、ツリウムまたはホルミウムイオンをドープされたことを特徴とする請求項１１記載のレーザーキャビティ。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のレーザーキャビティと、キャビティ励起手段とを有するレーザー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、スイッチングされたレーザーの分野に関する。この種のレーザーの目的は、放出されるピークパワーが、励起に使用されるものに比較して高く、短い持続時間のコヒーレントな光パルスを製造することにある。標準的な方法では、前記スイッチングを得るための２つの解決策があり、一方は能動的であり、他方は受動的であるが、本発明では後者が用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
特にレーザーキャビティのスイッチングは、励起エネルギーがレーザーのゲイン(gain)材料の励起レベルに貯蔵されている間はレーザー効果の発生を阻止するような時間−変動性損失を、キャビティに加えることからなる。これらの損失は、ある決まった時間に突然減少し、貯蔵されていたエネルギーは非常に短時間に放出される（ジャイアントパルス）。従って、高いピークパワーエネルギーが得られる。
【０００３】
能動的スイッチングの場合、その損失の値は、（例えば、キャビティ回転鏡、ビームの経路またはその偏光状態を変えるキャビティ間の音響−光学または電気−光学手段を用いて）使用者によって外部から制御される。貯蔵時間、レーザー開放時間、及び反復速度は、それぞれ独立に選択することができる。しかし、これには、そのために調整されたエレクトロニクスを必要とし、そのレーザー・システムをさらに複雑にする。
【０００４】
受動的スイッチングの場合、変動する損失は、可飽和吸収体即ちＳＡ材料の形でキャビティに導入されるが、それは、レーザー波長における高度な吸収体で低パワー密度であり、その密度がＳＡの飽和強度と呼ばれるある臨界値を越えると実質的に透明になる。受動的スイッチングの大きな利点は、制御用エレクトロニクスを必要としないことである。
【０００５】
周知の可飽和吸収体は、多くの場合、吸収をもたらす有機分子を含んでいる。これらの材料は、一般に液体またはプラスチックの形態であり、従って、光学特性に劣り、非常に早く劣化し、レーザー・フラックス(raser flux)に対する耐性が乏しい。
【０００６】
固体材料も可飽和吸収体として使用できる。例えば、１μｍ周辺で放出するレーザー（活性イオンＮｄ3+またはＹｂ3+を含むＹＡＧ）に対しては、材料のＳＡ挙動の原因となる着色された中心を有し、限られた寿命を持つＬｉＦ：Ｆ２の結晶、１μｍ周辺に可飽和吸収を有するＣｒ4+をドープした固体結晶が使用できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の固体可飽和吸収体では、吸収体イオン濃度が限られているため、使用する材料にかなりの厚さが必要とされ、ビームの強い集光即ち臨界値の上昇を妨げる。さらに、キャビティ長さが約１ｍｍのマイクロレーザーの場合のような、ソース(source)が極めてコンパクトでなければならない分野への応用を妨げている。
【０００８】
活性イオン及び吸収体イオンとともに、例えばＮｄ3+及びＣｒ4+を共ドープした固体結晶で良い結果が得られている。これらの自己−スイッチングレーザー材料の利点は、スイッチングのためにいかなる他の材料も導入されず、従って、さらなる損失が導入されないことである。それらの欠点は、活性イオン濃度が吸収体イオンの濃度と連動してしまうことであり、それは、レーザーの最適化を困難にする。よって、そのレーザーを入手可能な励起パワーに合わせるためには、新たな固体結晶の成長が必要とされる。
【０００９】
１．５μｍ周辺で放出するレーザー（活性イオン：Ｅｒ3+）に対しては、Ｅｒ3+が高濃度にドープされた固体材料が存在し、それは１．５μｍ周辺に可飽和吸収を有し、そのようなレーザーをスイッチングさせる。しかし、上記した固体材料の問題点に再度行き当たってしまう。
【００１０】
前記可飽和吸収体によってスイッチングされる周知のレーザーにおいては、使用されるＳＡによって種々のスイッチングされるキャビティ製造法が存在する。
【００１１】
１．第１の方法は図１（ａ）に示され、図中、レーザーキャビティ１、固体活性レーザー材料２、可飽和吸収体３、及びキャビティ出射鏡４及び入射鏡５が示されている。その可飽和吸収体３と、キャビティ１の他の要素との間には、いかなる接触もない。この種のデバイスでは、キャビティ要素を光学的に配列させることが必要である。
【００１２】
２．図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示した配置では、可飽和吸収体３と、鏡４（図１（ｂ））または活性レーザー材料２（図１（ｃ））との間が、光学接着剤６によって確実に接触している。しかし、その接着剤は、接着剤と接着された材料との界面に、剰余吸収率及び屈折率の相違を導く。さらに、接着された要素間に起こり得る平行のずれは、レーザーキャビティにおける損失の原因になり得る。
【００１３】
３．図１（ｄ）においても、符号４及び５は鏡、符号２は活性レーザー材料を指し、第３の可能な配置を示している。ここで、一方の鏡４は、可飽和吸収体３上に直接堆積されている。しかし、これは、可飽和吸収体３が、鏡を堆積するに先立って研磨操作を受ける場合にのみ可能であり、それがガラスまたは結晶から製造される必要がある場合ではない。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
よって本発明は、固体活性媒質を有し、前記した問題を解決することができる新規な型のレーザーキャビティに関する。さらに本発明は、前記レーザーキャビティの製造方法、及びそのキャビティを取り入れたレーザーに関する。
前記問題を解決するために、本発明は、可飽和吸収体を基盤上の薄膜の形で製造することを提案する。
【００１５】
従って、本発明は、固体活性レーザー媒質、基板、可飽和吸収体、入射または入力鏡及び出射または出力鏡を有し、その可飽和吸収体が可飽和吸収体材料の薄膜からなることを特徴とするレーザーキャビティに関する。
【００１６】
可飽和吸収体薄膜を形成することにより、前記した固体状の可飽和吸収体に伴う問題を解決することができる。よって、従来の可飽和吸収体が固体状態にあることによるキャビティの損失を最小化することができる。また、異なった形状や次元を持つ基板上に膜を堆積することが可能である。最後に、前記構造は、レーザーキャビティにスペース・ゲイン(space gain)を達成することを可能にする。
【００１７】
好ましくは、前記キャビティは液相エピタキシーで得られる膜を有する。
液相エピタキシーによって薄膜堆積を製造することの利点は、この堆積方法は、異なるレーザーへの適用の視点から、異種ドーピング及び共ドーピングを実施するということにおいて、かなりの柔軟性を持っていることである。もし必要ならば、他の結晶成長方法よりも高い濃度を得ることにより、非常に薄い膜（〜１００μｍ）が使用でき、よって、高度に集光されたビームが使用できるようにする。さらに、そのようにして製造された膜は結晶性であるので破壊障壁が高い。
【００１８】
また、この方法は、レーザーの型に応じて、薄膜の厚さ及び濃度を非常に正確に制御する可能性をもたらす。ひとたび製造された可飽和吸収体は、良好な光学特性を持ち、必要な厚さが限られている（＜５００μｍ）ことにより、非常に小さなキャビティ内損失しか生じさせない。
【００１９】
本発明の好ましい実施態様によれば、可飽和吸収体は活性な固体媒質上に直接堆積される。
好ましくは、その可飽和吸収体膜の屈折率は、固体活性媒質の屈折率に調整される。
その薄膜は、活性な固体媒質と同一または類似の結晶構造を有する基礎材料  (base material)から形成され、その基礎材料には、エルビウム、クロム、ツリウム、またはホルミウムイオンがドープされている。
【００２０】
また、本発明は、導波路構造を有するレーザーキャビティを製造する可能性を提供する。
この導波路の第１の実施態様によれば、可飽和吸収体膜は、２つの活性レーザー材料膜の間に配置される。
その導波路の第２の実施態様によれば、活性媒質及び可飽和吸収体は単一膜をなす。
これらすべての場合において、すべての膜は液相エピタキシーによって得ることができる。
【００２１】
一方、本発明によるレーザーは、上述したレーザーキャビティ以外にキャビティ励起手段を有する。
以下に、本発明を実施例及び添付した図面を参照してさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００２２】
図２に示した本発明の第１の実施態様によれば、レーザーキャビティは活性レーザー媒質（固体）７、基板９上に堆積された可飽和吸収体薄膜８からなり、それら全ては入射鏡１４と出射鏡１５との間に配置されている。
【００２３】
活性媒質７の構成材料は、１．０６μｍ周辺で放出するために、従来の方法でネオジム（Ｎｄ）がドープされていてもよい。この材料は、例えば、ＹＡＧ（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）、ＬＭＡ（ＬａＭｇＡｌ11Ｏ19）、ＹＶＯ4，ＹＳＯ（Ｙ2ＳｉＯ5）、ＹＬＦ（ＹＬｉＦ4）、ＧｄＶＯ、Ｃａ2Ａｌ2ＳｉＯ7、Ｃａ5（ＰＯ4）3Ｆの中から選ばれる。この選択は、以下の基準によって条件づけられるが、その応用に応じても変わる。
【００２４】
１．後述するように、レーザーキャビティは、好ましくはひとつまたはそれ以上のレーザーダイオードで光励起される。よって、第１の基準は、限られた材料厚さ（＜１μｍ）を維持したまま励起効率を向上させるために、励起波長（例えば、８００ｎｍ周辺で放出するＩＩＩ−Ｖレーザーダイオード）において高い吸収係数を持つことである。
【００２５】
２．レーザーダイオードの波長安定性の問題を処理し、よって励起レーザーダイオードの選択と電気制御を簡単化するために、励起波長、例えば８００ｎｍ、において広い吸収帯を持つことである。
【００２６】
３．高く、高効率の出力パワーを得るために、大きく有効な誘導放出断面を持つこと。
【００２７】
４．単一周波数を容易に得るために限られた放出帯幅を持つこと、または逆に、周波数可変のレーザー放出を得るために広い放出帯を持つこと。
【００２８】
５．材料の加工を簡単化し、励起の吸収によって生ずる熱（いわゆるレーザーのエネルギー効率に基づく過剰な熱）の良好な散乱に不利な熱効果を抑制するために良好な加工熱的特性を持つこと。
【００２９】
６．高いエネルギー貯蔵のために長寿命であること、または速いスイッチング速度のために短寿命であること。
【００３０】
一般に、周知の材料で、これらの基準をすべて満たすものはない。しかし、周知の材料の中でレーザーの作動に最も適している（数百ミリセカンドの匹敵する生存時間を持つ）のは、以下の通りである。
ＹＶＯ4は、良好な係数及び広い吸収帯を持つとともに、良好な有効断面を持つが、熱伝導性に乏しい。
ＹＡＧは、平均的な誘導放出有効断面及び吸収係数、及び狭い吸収及び放出帯を持つが、良好な熱伝導性をもち、ネオジム（Ｎｄ）がドープされている。最も知られ、現在レーザー材料として最も広く用いられている。
ＬＭＡは、低吸収係数及び有効断面を提供し、吸収及び放出帯は広く、その熱伝導性は非常に良好である。
【００３１】
レーザー媒質を構成する材料にドープされる活性イオンは、以下から選択できる。
１．０６μｍ周辺の放出のためのネオジム（Ｎｄ）、
１．５μｍ周辺の放出のためのエルビウム（Ｅｒ）またはイッテルビウム（Ｙｂ）、
２μｍ周辺の放出のためのツリウム（Ｔｍ）。
【００３２】
好ましい方法にあっては、薄膜は液相エピタキシー（ＬＰＥ）によって、または、より一般的な表現では、ＬＰＥによって得られるものと同じ特性を有する膜を得ることを可能にする方法（例えば、気層成長法）によって得られる。よって、その膜は、ＬＰＥで製膜可能なものである。
【００３３】
ＬＰＥ法は、後にさらに詳しく説明するが、基板上に１から５００μｍの厚さの膜を得ることを可能にする。それは、基板の基礎材料と同一の基礎材料からなり（例えば、ＹＡＧ上のＹＡＧ）、または、基板を構成する材料と同一もしくは類似の結晶構造（格子）を有する。この基礎材料には、例えば、１．０６μｍでのレーザー放出のためのＣｒ4+や、１．５μｍでのレーザー放出のためのＥｒ3+といった、可飽和吸収体の性質を与えるイオンがドープされている。ツリウム（Ｔｍ）やホルミウム（Ｈｏ）は、他の可能なドーパントである。
【００３４】
従って、ドーパントの種類は、スイッチングが望まれているレーザーに合わされ、エピタキシー成長した膜は、前記レーザーの放出周波数において可飽和吸収を有するようになる。よって、（活性レーザーイオンと、可飽和吸収のためのイオンとの）以下の組み合わせが好適である。
活性レーザーイオン        Ｎｄ    Ｅｒ    Ｔｍ    Ｙｂ    Ｔｍ
ＳＡイオン                Ｃｒ    Ｅｒ    Ｔｍ    Ｃｒ    Ｈｏ
【００３５】
図２に示したデバイスの例を使用すれば、可飽和吸収体膜８は、レーザー波長では不活性な基板９上に製造される。例えば、活性レーザー材料にネオジムをドープしたＹＡＧ棒７、非ドープのＹＡＧ基板９、及びＣｒ4+をドープしたＹＡＧからなる可飽和吸収体膜８を選択することができる。アセンブリ（８−９）は、従来用いられていた固体可飽和吸収体に代わって、キャビティ内に単に挿入しただけである。
【００３６】
ここで述べた本発明による利点のうち、材料の耐久性（レーザー材料と同等の寿命）、及び可飽和吸収体でのビームをよりよく集光し、よってＳＡの飽和に要するエネルギーを低下させることを可能にする良好な耐フラックス性を挙げることができる。さらに、異なった形状及び寸法を有する基板上に、ＳＡ膜を堆積させることが可能である。最後に、必要とされるＳＡ膜厚が限られている（典型的には１から５００μｍ）ため、可飽和吸収体が存在することによってキャビティ内に誘起される剰余損失をかなり減少させることが可能になる。本発明の他の実施態様によれば、可飽和吸収体を活性レーザー材料上に直接堆積させることが可能であり、その場合には、後者は基板として働き、基板の代替となる。
【００３７】
レーザーキャビティ構造の応用の型に応じて、いくつかのデバイスを考えつくことができる。２つの最も簡単なものが、従来のレーザー棒または単結晶薄層のいずれかで構成されるマイクロレーザーの活性基板としての使用に関連している。これらの異なる形状では、可飽和吸収体薄膜の屈折率は、固体活性媒質７の屈折率に合わせておくのが好ましい。本発明は、ＳＡ膜に適宜な共ドープ操作をすることにより、この要求を満たすことを可能にする。
【００３８】
従来のレーザー棒に堆積する場合を図３に示す。図には、ＳＡ膜１３、レーザー棒１２、入射鏡１４及び出射鏡１５、励起ビーム１６、及び放出されたレーザービーム１７が示されている。ＳＡ膜１３は、棒１２の研磨面に、エピタキシーバスの表面浸漬により直接堆積されている（後述の製造法参照）。構造をよりコンパクトにするように、出射鏡１５を薄膜１３上に直接堆積させることもできる。
【００３９】
棒１８の他方の表面を研磨して、仕上げられた適当な角度の湾曲を形成し、その上にキャビティ入射鏡１４を堆積して図３に示すようなモノリシックとすることも考えられる。棒の長さ及び直径は、ＳＡ膜厚及びドーピングと同様に、使用される励起の型、この場合広範に変化するが、パルスまたは連続のランプ励起、連続またはパルスの縦方向(longitudinal)または横方向(transverse)のダイオード励起に適応されるべきである。
【００４０】
この配置の利点は、アセンブリを構成する棒１２とＳＡ１３とが、固体材料のように振る舞うことである。ＳＡ膜の屈折率を、レーザー材料のそれに合わせることは、膜１３にガドリニウム（Ｇｄ）及びルテニウム（Ｌｕ）をドープすることにより行われる。ガドリニウムは、屈折率の調整をもたらす一方、結晶系の格子を広げてしまうが、それはルテニウムの共ドープにより補償される。この型のレーザーキャビティでは、配列の悪さまたはフレスネル(Fresnel)反射による損失がキャビティ内に導入されない。
【００４１】
マイクロレーザー媒質上に堆積する場合（図４参照）、ＳＡ膜１３（上述した共ドープを伴ってもよい）は、基板として用いる活性マイクロレーザー媒質（厚さ０．１−２ｍｍ）の表面にエピタキシー成長する。符号１６及び１７は、図５におけるものと同じ意味である。
【００４２】
そのようなレーザーの集団的製造は、アセンブリの単結晶構造を変えないＳＡ製造方法による連続的マイクロレーザーのそれと実質的に同一である。２つのキャビティ鏡１４及び１５は、基板／膜構造の予め研磨された表面に堆積され、約１×１ｍｍ2の平行六面体に切り出され、多数のスイッチングされるマイクロレーザーが製造される。
【００４３】
好ましくは、また本発明のすべての実施態様によれば、これらの鏡は二色鏡である。
【００４４】
本発明の第４の実施態様によれば、レーザーは導波路構造を伴って製造される。
その方法は、スイッチングされるレーザー導波路を製造するために、非ドープの基板上に数種の異なるドープをしたエピタキシー膜を積層することからなる。得られた積層膜を、励起及びレーザーの製造されるべき型に適応させた長さの平行六面体に切り出す。２つの側面を平行に研磨し、そこに鏡を堆積し、すべてのものが、横方向または縦方向に励起され得る特別な場合のモノリシックレーザーキャビティを形成する。
【００４５】
よって、図５に示したように、例えば非ドープのＹＡＧ（例えば、ＬＭＡ（ＬａＭｇＡｌ11Ｏ19）、ＹＶＯ4、ＹＳＯ（Ｙ2ＳｉＯ5）、ＹＬＦ（ＹＬｉＦ4）、ＧｄＶＯ4、Ｃａ2Ａｌ2ＳｉＯ7、Ｃａ5（ＰＯ4）3Ｆの中から選択されるたの材料も使用できる）からなる基板１９の上に、増幅媒質（活性レーザー媒質）及び可飽和吸収体の両方として働く膜２１を製造することができる。この目的のために、薄膜２１には２種のイオンがドープされる。第１種は活性レーザー媒質の特性を与え、第２種は可飽和吸収体の特性を与える。符号２０は保護被覆を表し、これは基板１９と同じ性質を有し、薄膜上に堆積されている。よって薄膜は、２つの非誘導保護被覆（１９、２０）の間に位置することになる。符号１６及び１７は、それぞれ（ダイオードによる）励起ビームと、放出されたレーザービームとを表している。例としてＹＡＧを用いると、膜２１は、エピタキシー成長したＹＡＧ膜であり、例えばネオジム（増幅媒質の特性を確保するイオン）をドープされ、クロムイオン（Ｃｒ4+）を共ドープされている。Ｇａ及びＬｕイオンを添加することも可能であり、これらは、上述したように、屈折率調整及び結晶構造補償機能を有している。
【００４６】
厚さ、屈折率、及び、Ｎｄイオン（またはＹｂ、ＥｒあるいはＴｍイオン）及びＣｒイオン（またはＥｒ、ＴｍあるいはＨｏイオン）の濃度は、使用したい励起の型、即ち横方向や縦方向、と同様に、製造したいレーザーの型、即ち単一モードや多モードに合わせられる。
【００４７】
図６は、本発明による他の導波路の例を示し、符号１４、１５、１６及び１７は、図５におけるものと同様の意味を持つ。
【００４８】
活性レーザー材料膜２１１（例えばＥｒを弱くドープしたＹＡＧ）のエピタキシー成長は、非ドープのＹＡＧ基板１９上で起こり、続いて可飽和吸収体膜２１２（例えばＥｒを強くドープしたＹＡＧ）がエピタキシー成長する。さらに、活性レーザー材料膜２１３（例えばＥｒを弱くドープしたＹＡＧ）が再びエピタキシー成長し、最後に非ドープのＹＡＧ膜２０が堆積される。よって、膜は、２つの非誘導保護被覆または膜１９、２０の間に位置する。３つのエピタキシー成長した被覆は、活性膜（Ｅｒ弱ドープ）及びＳＡ膜（高Ｅｒドープ）中の誘導を最適化する屈折率の傾きを生じさせるためにＧａ、Ｌｕを共ドープされる。
【００４９】
ＹＡＧ以外の材料も後者に換えることができる（前述のリスト参照）。また、レーザー放出に求められる波長に応じて、他のドーピング（Ｎｄ、Ｙｂ、Ｔｍ）を用いることができる。
【００５０】
本発明のレーザーは、上述したようなキャビティと同時に、その励起手段を取り入れている。好ましくは、これらの励起手段は、キャビティを（図３、４、５及び６に示したような）縦方向に、または（図面の面に垂直な）横方向に励起する少なくともひとつのランプまたはダイオードである。
【００５１】
ここで、そのようなレーザーキャビティを製造する方法を説明する。
ＳＡ材料は、ドープされた単結晶膜であり、同じ結晶構造を有する固体の単結晶材料（基板）上にエピタキシー成長される。用いる方法は液相エピタキシー（ＬＰＥ）である。結晶及びドーパントの型は、スイッチングさせたいレーザーに合わせられ、エピタキシー成長した膜が、そのレーザーの放出波長において良好な吸収を持つようにされる。エピタキシーは、従来の固体結晶成長法より、高いドーパント濃度に近づける結晶成長法である。前記他の方法と比較して、これは、異なるイオンを共ドープされた結晶被覆の製造をより簡単にするという利点をもたらす。さらにＬＰＥは、かなりの厚さ（＞１００μｍ）の層または膜を得ることのできる唯一のエピタキシー法である。
【００５２】
製造すべきレーザーの型が、膜が堆積される基板の材料及びその膜のドーピングイオンを決定する。前記レーザーの作動の型が、基板が活性レーザー材料から構成されなければならないか否かを、その形状及び次元とともに決定する。
【００５３】
基板の少なくとも一方の面は、配向され研磨されている。最終的な研磨段階はメカノケミカル研磨とし、エピタキシー成長の間に膜の厚さ方向に繁殖する欠陥（混在物、ずれ，歪み、擦過傷等）がないようにしなければならない。この研磨の質は、適宜の化学エッチングにより制御される。実行されるべき方法は、従来のエピタキシー法で用いられる基板に使用されるものと実質的に同一である。
【００５４】
ある種の作動（例えば導波路レーザー）に対して、基板は、前記した研磨の質を持つ２つの平行な面を持つことができる。以下、１つの研磨面あるいは２つの研磨面を持つ基板について説明する。
【００５５】
可飽和吸収体即ちＳＡ膜は、基板を、適宜に選択された過飽和溶液に浸漬することにより製造される。この溶液即ちエピタキシーバスは、溶媒と最終的な材料を形成する異なる要素からなる溶質の混合物である。その基板と膜とは同じ結晶構造を有しており、膜の結晶性及び光学特性に影響を与えるドーパントだけが異なる。Ｎｄ、Ｅｒ、及びＹｂのような活性イオンは材料を増幅させるが、他のイオン（Ｃｒ、Ｅｒ）はＳＡ特性を与え、またある種のイオン（例えばＧａ、Ｇｅ、Ｌｕ、等）は、材料の屈折率や結晶格子を変えるために用いられる。よって、上述した導波路構造を有するレーザーを製造する場合（図６）のように、製造される膜の特性を制御することが可能であり、上記の方法によって、ＳＡ膜だけでなく活性レーザー材料膜も堆積できる。
【００５６】
この方法は、（基板を製造するための）単結晶構造の任意の材料に適用可能であり、液相エピタキシーにより製造される。これは、活性レーザー媒質の基礎材料として上述した材料、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12（ＹＡＧ）、Ｙ2ＳｉＯ5（ＹＳＯ）、ＹＶＯ4、ＹＬｉＦ4（ＹＬＦ）、ＧｄＶＯ4、の場合である。最適の結晶特性を有する膜を得るために、バスの組成（溶媒及び置換体の選択）、溶質中での異なる酸化物の濃度、及び実験的成長条件（温度範囲、操作方法、等）は、それぞれの材料に合わせられる。
【００５７】
ガーネット（ＹＡＧ）の場合、選ばれた溶媒はＰｂＯ／Ｂ2Ｏ3混合物であり、溶質は、ガーネット相を安定させるために、Ａｌ2Ｏ3過剰からなる。溶質／溶媒比率は、約１０００℃で成長が得られるように計算される。
【００５８】
バスの組成、温度、及び堆積時間の関数として、膜の厚さｅ（１＜ｅ＜２００μｍ）及び膜中のドーパント濃度を調整することができる。膜の成長は、一定温度で行われるため、膜の厚さ方向で均一なドーパント濃度が得られる。基板は、交互または一方向の回転運動をするので、良好な厚さの均一性が導かれる。ひとつの研磨面を持つ基板は、バスの表面に浸漬されるが、一方２つの研磨面を持つ基板はバスの内部に浸漬される。
【００５９】
応用（例えば導波路レーザー）が要求するならば、異なるドーピングをされた材料を、続けてエピタキシー成長させることができ、よって、同じ結晶構造を持つが光学特性の異なる膜の積層体を作り出すことができる。
【００６０】
膜（非常に厚い膜）の表面状態がそれを必要とさせる場合には、２つの引き続くエピタキシーの間または工程の最後に（例えば反射または非反射二色被覆の堆積に先立って）、最終的なＳＡ表面上にメカノケミカル研磨が行われる。
【００６１】
方法の最終段階は、膜／膜−基板アセンブリを、望まれる応用に応じて条件付けすることからなる。基板が活性な場合、切り出し、研磨、及び二色堆積工程はＳＡを持たない活性材料の条件付けに用いられる周知の方法と同様である。よって、本発明の範囲で製造された材料は、モノリシックであり、同じ結晶構造である。
【００６２】
本発明は、レーザーの製造に適用することができる。特に、集積光学、光ファイバ遠隔通信、及び医療（微細手術）で使用されるマイクロレーザーの分野での応用を有している。そのような応用においては、本発明によるスペース・ゲインは非常に有利である。実際の製造方法は、従来の方法（ＬＰＥ）の使用を必要とするだけである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の技術によるレーザーキャビティの、種々の可能な配置を示した図である。
【図２】  本発明の第１の実施態様のレーザーキャビティを示す図である。
【図３】  本発明の第２の実施態様のレーザーキャビティを示す図である。
【図４】  本発明の第３の実施態様のマイクロレーザーキャビティを示す図である。
【図５】  本発明の第４の実施態様の、導波路を有するレーザーキャビティを示す図である。
【図６】  本発明の第５の実施態様の、導波路を有するレーザーキャビティを示す図である。
【符号の説明】
１…従来のレーザーキャビティ、２…活性レーザー媒質、３…可飽和吸収体、４…出射鏡、５…入射鏡、６…光学接着剤、７…活性レーザー媒質、８…可飽和吸収体膜、９…基板、１２…活性レーザー媒質、１３…可飽和吸収体膜、１４…入射鏡、１５…出射鏡、１６…励起ビーム、１７…レーザービーム、１９…基板、２０…保護被覆、２２…活性レーザー媒質、２１１…活性レーザー材料膜、２１２…可飽和吸収体膜、２１３…活性レーザー材料膜。
【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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