(57)【要約】【課題】レーザー媒質の母材として非晶質材料が用いられる場合において、パルスレーザーにおけるパルス幅の増加とピーク強度の低下を抑制し、光共振器とレーザー装置を小型化しつつ、偏光方向が安定したパルスレーザーを生成することを可能にする。【解決手段】光共振器を構成する一対の反射手段間に配置され、特定の励起光によって励起されて放出光を放出するレーザー媒質と、前記一対の反射手段間にて、前記光共振器の光軸上かつ前記レーザー媒質の下流側に配置され、前記放出光の吸収に伴って透過率が増加する可飽和吸収体と、を備え、前記一対の反射手段の少なくとも一方は偏光素子であり、前記偏光素子は互いに直交する偏光方向の前記放出光に対してそれぞれ異なる反射率を有する、受動Ｑスイッチパルスレーザー装置を提供する。【選択図】図１
2018221083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光共振器を構成する一対の反射手段間に配置され、特定の励起光によって励起されて放出光を放出するレーザー媒質と、
前記一対の反射手段間にて、前記光共振器の光軸上かつ前記レーザー媒質の下流側に配置され、前記放出光の吸収に伴って透過率が増加する可飽和吸収体と、を備え、
前記一対の反射手段の少なくとも一方は偏光素子であり、前記偏光素子は互いに直交する偏光方向の前記放出光に対してそれぞれ異なる反射率を有する、
受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
【請求項２】
前記可飽和吸収体は、非晶質材料である、
請求項１に記載の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
【請求項３】
前記可飽和吸収体の下流側に配置される反射手段が前記偏光素子であり、前記偏光素子は前記可飽和吸収体と接合されている、
請求項１に記載の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
【請求項４】
前記偏光素子と前記可飽和吸収体の間に接合層を有する、
請求項３に記載の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
【請求項５】
前記接合層は、前記放出光を透過する、
請求項４に記載の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
【請求項６】
前記偏光素子は、無機材料の周期構造で構成されたフォトニック結晶である、
請求項１に記載の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
【請求項７】
前記偏光素子は、ワイヤグリッド偏光素子である、
請求項１に記載の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
【請求項８】
前記偏光素子は、樹脂材料の配向を利用した偏光素子である、
請求項１に記載の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
【請求項９】
光共振器を構成する一対の反射手段間に配置され、特定の励起光によって励起されて放出光を放出するレーザー媒質と、
前記一対の反射手段間にて、前記光共振器の光軸上かつ前記レーザー媒質の下流側に配置され、前記放出光の吸収に伴って透過率が増加する可飽和吸収体と、を備え、
前記一対の反射手段の少なくとも一方は偏光素子であり、前記偏光素子は互いに直交する偏光方向の前記放出光に対してそれぞれ異なる反射率を有する受動Ｑスイッチパルスレーザー装置と、
前記励起光を出射する励起光源部と、を備え、
前記受動Ｑスイッチパルスレーザー装置から放出された放出光によって被加工物を加工する加工装置。
【請求項１０】
光共振器を構成する一対の反射手段間に配置され、特定の励起光によって励起されて放出光を放出するレーザー媒質と、
前記一対の反射手段間にて、前記光共振器の光軸上かつ前記レーザー媒質の下流側に配置され、前記放出光の吸収に伴って透過率が増加する可飽和吸収体と、を備え、
前記一対の反射手段の少なくとも一方は偏光素子であり、前記偏光素子は互いに直交する偏光方向の前記放出光に対してそれぞれ異なる反射率を有する受動Ｑスイッチパルスレーザー装置と、
前記励起光を出射する励起光源部と、を備え、
前記受動Ｑスイッチパルスレーザー装置から放出された放出光が生体部位に対して照射される医療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、受動Ｑスイッチパルスレーザー装置、加工装置および医療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々なレーザー装置が開発されている。例えば、相当レベル以上のエネルギーを有するパルスレーザーの照射を所定の間隔で行うことができるレーザー装置であるＱスイッチパルスレーザー装置が開発されている。例えば、可飽和吸収体のような受動素子でＱ値を変える受動Ｑスイッチパルスレーザー装置が盛んに開発されている。【０００３】
ところで、非線形光学結晶を利用した波長変換や、直線偏光を利用した形状計測等のためには、レーザー装置から射出されるレーザー光の偏光方向は制御されて安定していることが好ましい。レーザー光の偏光方向を制御する方法として、例えば、下記の非特許文献１〜非特許文献３には、偏光素子を光共振器におけるレーザー媒質と可飽和吸収体との間に配置する技術が開示されている。【０００４】
しかし、光共振器内に偏光素子が配置されると、光共振器長が長くなるため、パルス幅が拡がったり（換言すると、パルスの時間幅が長くなったり）、レーザーのピーク強度が低下したり、光共振器自体もしくはレーザー装置の小型化が困難になったりする。【０００５】
この問題に対応する方法として、例えば、下記の特許文献１には、３方向の結晶軸を有する結晶体としての可飽和吸収体が、互いに直交する偏光方向のレーザー放出光に対してそれぞれ異なる透過率を有するように光共振器内に配置されることにより、透過率の高い結晶軸に沿った偏光方向に対してレーザー発振が生じるようにする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−７３９６２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】A. V. Kir’yanov and V.Ablites,“Enhancing type-2 optical second-harmonic generation by the use of alaser beam with a rotating azimuth of polarization”Applied Physics Letters,12 Feburary 2001, Vol.78, No.7, pp874-876.
【非特許文献２】AlexanderV, Kir’yanov and Vicente Aboites,“Second-harmonics generation byNd3+:YAG/Cr4+:YAG-laser pulses with chaning state of polarization”,J.Opt.Soc.Am.B,October 2000, Vol.17, No.10, pp1657-1664.
【非特許文献３】A. V. Kir’yanov, J.J.Soto-Bernal, and V. J. Pinto-Robledo, “SHG by a Nd3+:YAG/Cr4+:YAG laser pulse withchanging-in-time polaraization”, Advanced Solid-State Lasers, 2002, Vol.68, pp88-92.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、レーザー媒質の母材として非晶質材料が用いられる場合、生成されるレーザー光は光学的等方性を有しており透過率の結晶軸依存性は生じないため、レーザー装置は、発振偏光方向を結晶軸によって制御することができない。【０００９】
そこで、本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、本開示の目的とするところは、レーザー媒質の母材として非晶質材料が用いられる場合において、パルスレーザーにおけるパルス幅の増加とピーク強度の低下を抑制し、光共振器とレーザー装置を小型化しつつ、偏光方向が安定したパルスレーザーを生成することが可能な、新規かつ改良された受動Ｑスイッチパルスレーザー装置、加工装置および医療装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示によれば、光共振器を構成する一対の反射手段間に配置され、特定の励起光によって励起されて放出光を放出するレーザー媒質と、前記一対の反射手段間にて、前記光共振器の光軸上かつ前記レーザー媒質の下流側に配置され、前記放出光の吸収に伴って透過率が増加する可飽和吸収体と、を備え、前記一対の反射手段の少なくとも一方は偏光素子であり、前記偏光素子は互いに直交する偏光方向の前記放出光に対してそれぞれ異なる反射率を有する、受動Ｑスイッチパルスレーザー装置が提供される。【００１１】
また、本開示によれば、光共振器を構成する一対の反射手段間に配置され、特定の励起光によって励起されて放出光を放出するレーザー媒質と、前記一対の反射手段間にて、前記光共振器の光軸上かつ前記レーザー媒質の下流側に配置され、前記放出光の吸収に伴って透過率が増加する可飽和吸収体と、を備え、前記一対の反射手段の少なくとも一方は偏光素子であり、前記偏光素子は互いに直交する偏光方向の前記放出光に対してそれぞれ異なる反射率を有する受動Ｑスイッチパルスレーザー装置と、前記励起光を出射する励起光源部と、を備え、前記受動Ｑスイッチパルスレーザー装置から放出された放出光によって被加工物を加工する加工装置が提供される。【００１２】
また、本開示によれば、光共振器を構成する一対の反射手段間に配置され、特定の励起光によって励起されて放出光を放出するレーザー媒質と、前記一対の反射手段間にて、前記光共振器の光軸上かつ前記レーザー媒質の下流側に配置され、前記放出光の吸収に伴って透過率が増加する可飽和吸収体と、を備え、前記一対の反射手段の少なくとも一方は偏光素子であり、前記偏光素子は互いに直交する偏光方向の前記放出光に対してそれぞれ異なる反射率を有する受動Ｑスイッチパルスレーザー装置と、前記励起光を出射する励起光源部と、を備え、前記受動Ｑスイッチパルスレーザー装置から放出された放出光が生体部位に対して照射される医療装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本開示によれば、レーザー媒質の母材として非晶質材料が用いられる場合において、パルスレーザーにおけるパルス幅の増加とピーク強度の低下を抑制し、光共振器とレーザー装置を小型化しつつ、偏光方向が安定したパルスレーザーを生成することが可能となる。【００１４】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置の構成の一例を示す図である。
【図２】受動Ｑスイッチパルスレーザー装置に適用可能なレーザー媒質および可飽和吸収体の組み合わせを示す表である。
【図３】受動Ｑスイッチパルスレーザー装置が加工装置や医療装置に適用される場合の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．背景
２．本実施形態の概要
３．本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置の構成
４．偏光素子として用いられる部材
５．変形例
６．むすび
【００１８】
＜１．背景＞
近年、様々なレーザー装置が開発されている。例えば、相当レベル以上のエネルギーを有するパルスレーザーの照射を所定の間隔で行うことができるレーザー装置であるＱスイッチパルスレーザー装置が開発されている。Ｑスイッチパルスレーザー装置は、光共振器のＱ値を低い状態(損失が大きい状態)にしてポンピングを進め、反転分布状態にする。そして、反転分布状態が所定のレベルに達した時点で、Ｑ値が急激に高められると瞬時にレーザー発振が起こり、相当レベル以上のピーク値を有する短パルスのレーザーが射出される。
【００１９】
Ｑスイッチパルスレーザー装置には、電気光学変調素子のような能動素子でＱ値を変える能動Ｑスイッチパルスレーザー装置と、可飽和吸収体のような受動素子でＱ値を変える受動Ｑスイッチパルスレーザー装置とがある。
【００２０】
能動Ｑスイッチパルスレーザー装置は、能動素子が大きいために、光共振器間隔を短くできず、パルスの時間幅を短くできない。また、能動Ｑスイッチパルスレーザー装置は、能動素子を駆動するために高電圧を必要とするという問題も有していた。
【００２１】
一方、受動Ｑスイッチパルスレーザー装置は、上記能動Ｑスイッチパルスレーザー装置の問題を解消できることから、近年盛んに開発が行われている。
【００２２】
受動Ｑスイッチパルスレーザー装置の構成としては、光共振器を構成する一対の反射手段間にレーザー媒質と共に可飽和吸収体が配置される構成が考えられる。当該構成では、レーザー媒質からの放出光が可飽和吸収体に入射すると、放出光は可飽和吸収体によって吸収される。当該放出光の吸収に伴い可飽和吸収体の励起順位の電子密度が次第に増加するが、ある時点で励起準位が満たされて励起準位の電子密度が飽和すると、可飽和吸収体は透明化する。このとき、光共振器のＱ値が急激に高まりレーザー発振が生じてレーザー光が発生する。
【００２３】
ところで、非線形光学結晶を利用した波長変換や、直線偏光を利用した形状計測などのためには、レーザー装置から射出されたレーザー光の偏光方向は制御されて安定していることが好ましい。レーザー光の偏光方向を制御する方法として、例えば、上記の非特許文献１〜非特許文献３には、偏光素子をレーザー媒質と可飽和吸収体との間に配置する技術が開示されている。
【００２４】
しかし、光共振器内に偏光素子が配置されると、光共振器長が長くなるため、パルス幅が拡がったり（換言すると、パルスの時間幅が長くなったり）、レーザーのピーク強度が低下したり、光共振器自体もしくはレーザー装置の小型化が困難になったりする。
【００２５】
この問題に対応する方法として、例えば、上記の特許文献１には、３方向の結晶軸を有する結晶体としての可飽和吸収体が、互いに直交する偏光方向のレーザー放出光に対してそれぞれ異なる透過率を有するように光共振器内に配置されることにより、透過率の高い結晶軸に沿った偏光方向に対してレーザー発振が生じるようにする技術が開示されている。
【００２６】
しかし、レーザー媒質の母材として非晶質材料が用いられる場合、生成されるレーザー光は光学的等方性を有しており透過率の結晶軸依存性は生じないため、レーザー装置は、例えば、発振偏光方向を結晶軸によって制御することができない。
【００２７】
また、非晶質材料を母材とするレーザー媒質は近年開発が進み、当該レーザー媒質により生成されたレーザー光の光学特性は向上している。また、非晶質材料を母材とするレーザー媒質は、均一な組成を維持したまま大面積化しやすいという特長がある。
【００２８】
そこで、本件の開示者は、上記事情に鑑み本技術を開発するに至った。以降では、「２．本実施形態の概要」「３．本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置の構成」「４．偏光素子として用いられる部材」「５．変形例」の順で本開示の一実施形態について詳細に説明していく。
【００２９】
＜２．本開示の概要＞
上記では、本開示の背景について説明した。続いて、本開示の概要について説明する。
【００３０】
本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置は、光共振器を構成する一対の反射手段間に配置されると共に励起されて光を放出するレーザー媒質と、一対の反射手段間において、光共振器の光軸上かつレーザー媒質の下流側に配置され、レーザー媒質から放出された放出光を吸収し、その吸収に伴って透過率が増加する可飽和吸収体と、を備えており、一対の反射手段のうちの少なくとも一方は偏光素子であり、当該偏光素子は互いに直交する偏光方向の放出光に対してそれぞれ異なる反射率を有する。
【００３１】
偏光選択機能を有する偏光素子からなる反射手段は、直交する偏光方向の放出光に対する反射率がそれぞれ異なることから、反射率のより高い偏光方向の放出光に対してレーザー発振が生じる。すなわち、偏光素子によって放出光の偏光方向が制御される結果、偏光方向が安定したレーザー光が生成される。
【００３２】
本実施形態においては、一対の反射手段のうちの少なくとも一方が偏光素子であるため、本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置は、上記の非特許文献１〜非特許文献３に記載されている技術のように、プレート型の偏光素子が反射手段間に斜めに挿入される場合に比べて光共振器の長さをより短くすることができる。その結果、本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置は、偏光方向が安定したパルスレーザーを生成することができるだけでなく、光共振器の長さが長くなることに起因するパルス幅の増加およびピーク強度の低下を抑制することができ、光共振器とレーザー装置を小型化することができる。
【００３３】
なお、以降では、レーザー媒質および可飽和吸収体が非晶質材料を母材とする場合を一例として説明するが、これに限定されず、レーザー媒質または可飽和吸収体は、適宜結晶質材料を母材としてもよい。なお、レーザー媒質が単結晶材料を母材とする場合、結晶軸による透過率と偏光素子の反射率の両方が考慮される必要があり、より損失の少ない偏光方向でレーザー発振が生じる。
【００３４】
＜３．本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置の構成＞
上記では、本実施形態の概要について説明した。続いて、図１を参照して、本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置の構成の一例を示す図である。
【００３５】
図１に示すように、本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置１０は、光共振器を構成する一対の反射手段１２（図１においては、反射手段１２Ａおよび反射手段１２Ｂと表示）間に配置されると共に励起されて放出光２１を放出するレーザー媒質１１と、レーザー媒質１１を励起させるための励起光２２を出力する励起光源部１３と、一対の反射手段１２間において、光共振器の光軸上かつレーザー媒質１１の下流側に配置されると共にレーザー媒質１１から放出された放出光２１を吸収し、その吸収に伴って透過率が増加する可飽和吸収体１４と、を備えている。そして、上記のとおり、本実施形態に係る一対の反射手段１２のうちの一方は偏光選択機能を有する偏光素子である。
【００３６】
ここで、励起光源部１３は、レーザー媒質１１を励起する励起光２２を放出する。より具体的には、励起光源部１３は、一対の反射手段１２の外側に配置されており、レーザー媒質１１である、例えば、Ｎｄ３＋：ＹＡＧセラミクスを励起する８０８[ｎｍ]付近の波長の励起光２２を放出する。また、本書では、一例として、励起光源部１３が、励起光２２を放出する半導体レーザー素子と、その励起光２２を、反射手段１２Ａを介してレーザー媒質１１に入射する光学系（レンズ等）を備える場合を想定して記載する。
【００３７】
なお、励起光源部１３は、レーザー媒質１１を励起可能な励起光２２を放出することができれば、半導体レーザー素子以外により励起光２２を生成してもよい。また、励起光源部１３に用いられる材料は、結晶質材料でもよいし非晶質材料でもよい。また、励起光源部１３は、励起光２２をレーザー媒質１１に入射させることができれば、励起光源部１３は、レンズ等の光学系を備えていなくてもよい。
【００３８】
また、上記のとおり、本実施形態において、一対の反射手段１２のうちの少なくとも一方は偏光選択機能を有する偏光素子である。例えば、一対の反射手段１２のうち、励起光源部１３側に備えられる反射手段１２Ａが偏光素子であってもよいし、反射手段１２Ａに対向するように配置される反射手段１２Ｂが偏光素子であってもよいし、反射手段１２Ａおよび反射手段１２Ｂが偏光素子であってもよい。なお、本書では、反射手段１２Ｂが偏光素子である場合を一例として説明する。
【００３９】
一対の反射手段１２のうち、励起光源部１３側に備えられる反射手段１２Ａは、例えば、励起光源部１３から放出された約８０８[ｎｍ]の波長を有する励起光２２を透過し、かつ、レーザー媒質１１から放出された約１０６４[ｎｍ]の放出光２１を所定の反射率で反射するミラーである。反射手段１２Ａにミラーが用いられることはあくまで一例であり、適宜変更され得る。例えば、反射手段１２Ａには、誘電体多層膜が含まれる素子が用いられてもよい。誘電体多層膜が用いられる場合、一般的には、層の厚さはレーザー発振波長の４分の１であり、総数は数層から数百層であり、材料にはＳｉＯ２やＳｉＮなどが用いられ得る。なお、上記は一例であり、実施例としてはこれに限るものではない。
【００４０】
また、反射手段１２Ａに対向するように設置される反射手段１２Ｂは、上記のとおり、偏光方向によって放出光２１の透過率と反射率が異なる偏光素子である。なお、本実施形態に係る偏光素子として用いられる部材は特に限定されない。また、本実施形態に係る偏光素子によって直線偏光が実現される場合を主に想定して説明するが、これに限定されず、本実施形態に係る偏光素子によって、円偏光、楕円偏光、ラジアル偏光等の各種偏光状態が実現されてもよい。本実施形態に係る偏光素子として用いられる部材の詳細については後述する。
【００４１】
レーザー媒質１１には、例えば、Ｎｄ３＋：ＹＡＧセラミクスが用いられ、レーザー媒質１１は、８０８[ｎｍ]付近の波長の励起光２２によって励起される。そして、レーザー媒質１１は、上順位から下順位への遷移の際に波長約１０６４[ｎｍ]の光を放出する。なお、以下の説明では、レーザー媒質１１によって放出される光を放出光２１と呼称する。
【００４２】
可飽和吸収体１４は、例えば、Ｃｒ４＋：ＹＡＧセラミクスによって構成され、光吸収の飽和により光吸収率が小さくなる性質を有する部材であって、受動Ｑスイッチパルスレーザー装置１０において受動Ｑスイッチとして機能する。すなわち、可飽和吸収体１４は、レーザー媒質１１からの放出光２１が入射するとその放出光２１を吸収していき、その吸収に伴い、可飽和吸収体１４の透過率が増加していく。そして、励起準位の電子密度が増大して励起準位が満たされた場合に可飽和吸収体１４が透明化することで、光共振器のＱ値が高まり、レーザー発振が生じる。
【００４３】
本実施形態に係る可飽和吸収体１４は、一例として、レーザー媒質１１と反射手段１２Ｂとの間に配置される。なお、可飽和吸収体１４および反射手段１２Ｂそれぞれの、光軸に対して垂直な方向の端面同士は接合されていてもよい。より具体的には、可飽和吸収体１４および反射手段１２Ｂそれぞれの端面は、透過性を有する接合層によって接合されている。接合層が透過性を有することにより、放出光２１が接合層を透過して適切にレーザー発振を生じさせることができる。
【００４４】
ここで、接合層の材料は任意である。例えば、接合層の材料は、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂であってもよいし、ＹＡＧ、サファイアもしくはダイアモンド等の発振波長に対して透過性を有する材料であってもよい。また、接合層の透過率は任意であるが、レーザー発振がより効率的に行われるように、接合層の透過率は発振波長に対して１０[％]以上であることが好ましい。
【００４５】
＜４．偏光素子として用いられる部材＞
上記では、本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置１０の構成について説明した。続いて、本実施形態において、一対の反射手段１２のうちの少なくとも一方に用いられる偏光素子の部材について説明する。
【００４６】
上記のとおり、本実施形態に係る偏光素子として用いられる部材は特に限定されない。例えば、本実施形態に係る偏光素子として、フォトニック結晶を用いたフォトニック結晶偏光素子、ワイヤグリッドを用いたワイヤグリッド偏光素子、または、樹脂材料の配向を利用した偏光素子が用いられてもよい。
【００４７】
なお、本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置１０が射出するレーザー光の出力が高い場合、光共振器内部の電界振幅は大きい、すなわち、偏光素子にかかる負荷は高くなるため、求められる出力に耐え得る偏光素子が用いられることがより好ましい。この点、フォトニック結晶は、材料または構造等次第で、レーザー発振に伴い生じる負荷に対して、より高い耐性を示すことができる。また、ワイヤグリッドは放出光２１を吸収する特性を有しているのに対し、フォトニック結晶はこのような特性を有していないため、フォトニック結晶偏光素子は、ワイヤグリッド偏光素子に比べて、より高い発振効率を実現しやすい。以上により、本実施形態に係る偏光素子として、フォトニック結晶を用いたフォトニック結晶偏光素子が用いられる場合を一例として説明する。
【００４８】
なお、所望の偏光方向の放出光２１に対するレーザー発振がより効率的に行われるように、互いに直交する偏光方向の放出光２１に対してフォトニック結晶偏光素子が有する反射率の差は１[％]以上であることが好ましい。しかし、これに限定されることはなく、互いに直交する偏光方向の放出光２１に対してフォトニック結晶偏光素子が有する反射率の差は適宜変更されてもよい。
【００４９】
また、より効率的なレーザー発振および耐性の向上のために、フォトニック結晶偏光素子を構成するフォトニック結晶の一層あたりの厚みは、放出光２１の波長と略同一であることが好ましい。しかし、これに限定されることはなく、フォトニック結晶の一層あたりの厚みは適宜変更されてもよい。例えば、フォトニック結晶の一層あたりの厚みは、放出光２１の波長よりも所定値だけ薄く（または厚く）てもよい。
【００５０】
また、より効率的なレーザー発振および耐性の向上のために、フォトニック結晶の積層数は、数周期から数百周期程度であることが好ましい。しかし、これに限定されることはなく、フォトニック結晶の積層数は適宜変更されてもよい。
【００５１】
また、フォトニック結晶の材料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｓｉ、Ｔａ２Ｏ５等が用いられ得る。しかし、これらに限定されることはなく、フォトニック結晶の材料は適宜変更されてもよい。
【００５２】
なお、このようなフォトニック結晶は、蒸着やスパッタによって、周期構造を予め持つ基板上にＳｉＯ２、Ｓｉ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３などが交互に積層されることで、形成され得る。
【００５３】
＜５．変形例＞
上記では、偏光素子として用いられる部材について説明した。続いて、本開示の変形例について説明する。
【００５４】
上記の実施形態においては、Ｎｄ３＋：ＹＡＧセラミクスがレーザー媒質１１として用いられ、Ｃｒ４＋：ＹＡＧセラミクスが可飽和吸収体１４として用いられる場合について説明した。しかし、これはあくまで一例であり、レーザー媒質１１と可飽和吸収体１４の組み合わせは適宜変更され得る。
【００５５】
そこで、本開示の変形例として、図２を参照して、受動Ｑスイッチパルスレーザー装置１０に適用可能なレーザー媒質１１および可飽和吸収体１４の組み合わせについて説明する。図２は、受動Ｑスイッチパルスレーザー装置１０に適用可能なレーザー媒質１１および可飽和吸収体１４の組み合わせを示す表である。
【００５６】
図２に示すように、レーザー媒質１１には、Ｎｄ３＋：ＹＡＧセラミクス以外にも、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ（１０６４[ｎｍ]付近の波長の放出光２１を放出する）、Ｎｄ：ＹＶＯ４（１０６４[ｎｍ]付近の波長の放出光２１を放出する）、Ｙｂ：ＹＡＧ（１０３０[ｎｍ]付近または１０５０[ｎｍ]付近の波長の放出光２１を放出する）が用いられてもよい。
【００５７】
なお、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ４またはＹｂ：ＹＡＧがレーザー媒質１１として用いられる場合には、可飽和吸収体１４として、Ｃｒ：ＹＡＧまたはＳＥＳＡＭ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｓａｔｕｒａｂｌｅ  Ａｂｓｏｒｂｅｒ  Ｍｉｒｒｏｒ、半導体可飽和吸収ミラー）等が用いられ得る。
【００５８】
また、レーザー媒質１１には、Ｅｒガラス（１５４０[ｎｍ]付近の波長の放出光２１を放出する）が用いられてもよい。なお、Ｅｒガラスがレーザー媒質１１として用いられる場合には、可飽和吸収体１４として、Ｃｏ：ＭＡＬＯ、Ｃｏ２＋：ＬａＭｇＡｌ、Ｕ２＋：ＣａＦ２またはＥｒ３＋：ＣａＦ２等が用いられ得る。
【００５９】
＜６．むすび＞
本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置１０は、光共振器を構成する一対の反射手段１２間に配置されると共に励起されて放出光２１を放出するレーザー媒質１１と、一対の反射手段１２間において、光共振器の光軸上かつレーザー媒質１１の下流側に配置され、レーザー媒質１１から放出された放出光２１を吸収し、その吸収に伴って透過率が増加する可飽和吸収体１４と、を備えおり、一対の反射手段１２のうちの一方が偏光素子である。これにより、偏光素子が反射手段１２間に挿入される場合に比べて光共振器の長さがより短くなるため、本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置１０は、偏光方向が安定したパルスレーザーを生成することができるだけでなく、光共振器の長さが長くなることに起因するパルス幅の増加およびピーク強度の低下を抑制することができ、光共振器とレーザー装置を小型化することができる。
【００６０】
なお、本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置１０は様々な装置、システム等に適用され得る。例えば、本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置１０は、金属、半導体、誘電体、樹脂または生体等の加工処理に用いられる装置、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ、Ｌａｓｅｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）に用いられる装置、ＬＩＢＳ（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）に用いられる装置、眼球屈折率矯正手術（例えば、ＬＡＳＩＫ等）に用いられる装置、または、デプスセンシングもしくはエアロゾル等の大気観測向けＬＩＤＡＲに用いられる装置等に適用されてもよい。なお、本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置１０が適用される装置は上記に限定されない。
【００６１】
本実施形態に係る受動Ｑスイッチパルスレーザー装置１０が加工装置や医療装置に適用される場合、例えば図３のように、レーザー光源として本実施形態の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置１０を用い、制御ドライバーによりシャッター、ミラー、パワー調整機構を制御し、集光レンズにより自動ステージ上のターゲットに照射する構成とすることができる。
【００６２】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６３】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【００６４】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
光共振器を構成する一対の反射手段間に配置され、特定の励起光によって励起されて放出光を放出するレーザー媒質と、
前記一対の反射手段間にて、前記光共振器の光軸上かつ前記レーザー媒質の下流側に配置され、前記放出光の吸収に伴って透過率が増加する可飽和吸収体と、を備え、
前記一対の反射手段の少なくとも一方は偏光素子であり、前記偏光素子は互いに直交する偏光方向の前記放出光に対してそれぞれ異なる反射率を有する、
受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
（２）
前記可飽和吸収体は、非晶質材料である、
前記（１）に記載の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
（３）
前記可飽和吸収体の下流側に配置される反射手段が前記偏光素子であり、前記偏光素子は前記可飽和吸収体と接合されている、
前記（１）または（２）のいずれか１項に記載の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
（４）
前記偏光素子と前記可飽和吸収体の間に接合層を有する、
前記（３）に記載の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
（５）
前記接合層は、前記放出光を透過する、
前記（４）に記載の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
（６）
前記偏光素子は、無機材料の周期構造で構成されたフォトニック結晶である、
前記（１）から（５）のいずれか１項に記載の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
（７）
前記偏光素子は、ワイヤグリッド偏光素子である、
前記（１）から（５）のいずれか１項に記載の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
（８）
前記偏光素子は、樹脂材料の配向を利用した偏光素子である、
前記（１）から（５）のいずれか１項に記載の受動Ｑスイッチパルスレーザー装置。
（９）
光共振器を構成する一対の反射手段間に配置され、特定の励起光によって励起されて放出光を放出するレーザー媒質と、
前記一対の反射手段間にて、前記光共振器の光軸上かつ前記レーザー媒質の下流側に配置され、前記放出光の吸収に伴って透過率が増加する可飽和吸収体と、を備え、
前記一対の反射手段の少なくとも一方は偏光素子であり、前記偏光素子は互いに直交する偏光方向の前記放出光に対してそれぞれ異なる反射率を有する受動Ｑスイッチパルスレーザー装置と、
前記励起光を出射する励起光源部と、を備え、
前記受動Ｑスイッチパルスレーザー装置から放出された放出光によって被加工物を加工する加工装置。
（１０）
光共振器を構成する一対の反射手段間に配置され、特定の励起光によって励起されて放出光を放出するレーザー媒質と、
前記一対の反射手段間にて、前記光共振器の光軸上かつ前記レーザー媒質の下流側に配置され、前記放出光の吸収に伴って透過率が増加する可飽和吸収体と、を備え、
前記一対の反射手段の少なくとも一方は偏光素子であり、前記偏光素子は互いに直交する偏光方向の前記放出光に対してそれぞれ異なる反射率を有する受動Ｑスイッチパルスレーザー装置と、
前記励起光を出射する励起光源部と、を備え、
前記受動Ｑスイッチパルスレーザー装置から放出された放出光が生体部位に対して照射される医療装置。
【符号の説明】
【００６５】
１０    受動Ｑスイッチパルスレーザー装置
１１    レーザー媒質
１２    反射手段
１３    励起光源部
１４    可飽和吸収体
【図１】
2018221083.tif 000003
【図２】
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【図３】
2018221083.tif 000005
【国際調査報告】
2018221083.tif 000006
2018221083.tif 000007
2018221083.tif 000008
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