(57)【要約】【課題】  スラブ形状の固体レーザ媒質の温度分布を簡易・小型の構成で均一化することができる光増幅器を提供する。【解決手段】  光増幅器１７は、固体レーザ媒質３１、励起光源３２ａ，３２ｂ、光吸収体３３ｃ．３３ｄ、加熱用光源３４ａｃ，３４ａｄ，３４ｂｃ，３４ｂｄ、整流体３５ｃ，３５ｄ、媒質収納部３６および制御部３７を備える。固体レーザ媒質３１は、励起光源３２ａ，３２ｂから出力される励起光が照射されると、それに含まれる活性元素が励起される。光吸収体３３ｃ，３３ｄは。固体レーザ媒質３１の側面に接して設けられていて、加熱用光源３４ａｃ，３４ｂｃ，３４ａｄ，３４ｂｄから出力される加熱光が照射されると、その加熱光を吸収して発熱する。【選択図】  図４
2006196882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光が照射されることにより所定波長の光を誘導放射し得るスラブ形状の固体レーザ媒質と、
前記固体レーザ媒質の互いに対向する第１側面および第２側面それぞれに接して設けられ、光を吸収して発熱する光吸収体と、
前記固体レーザ媒質に照射されるべき励起光を出力する励起光源と、
前記光吸収体により吸収されるべき加熱光を出力する加熱用光源と、
前記固体レーザ媒質および前記光吸収体を内部に収納し、内部に水を流して前記固体レーザ媒質を水冷する水冷手段を有するとともに、前記励起光源から出力された励起光および前記加熱用光源から出力された加熱光を外部から内部へ透過させるウィンドウ部を有し、該ウィンドウ部を透過した励起光を前記固体レーザ媒質の主面に入射させ、該ウィンドウ部を透過した加熱光を前記光吸収体に入射させる媒質収納部と、
を備え、
前記固体レーザ媒質の第１端面に入射した前記所定波長の光を前記固体レーザ媒質において光増幅し、その光増幅した光を前記固体レーザ媒質の第２端面から出射する、
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
前記光吸収体が前記固体レーザ媒質で発生した放出光の一部をも吸収して発熱することを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項３】
前記光吸収体が前記励起光源から出力された励起光の一部をも吸収して発熱することを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項４】
前記固体レーザ媒質および前記光吸収体それぞれのホスト材料が互いに同じであることを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項５】
前記固体レーザ媒質の温度を測定する温度測定手段と、
この温度測定手段による測定結果に基づいて、前記固体レーザ媒質の前記第１側面に垂直な方向に沿った温度分布を均一化するように、前記加熱用光源による前記光吸収体への加熱光照射をフィードバック制御する制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項６】
前記固体レーザ媒質において誘導放射により発生して出力された前記所定波長の光の品質を測定する出力光品質測定手段と、
この出力光品質測定手段による測定結果に基づいて、前記固体レーザ媒質から出力される光の品質を改善するように、前記加熱用光源による前記光吸収体への加熱光照射をフィードバック制御する制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項７】
前記固体レーザ媒質の前記第１側面および前記第２側面それぞれを加熱する電気的加熱源を更に備えることを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項８】
前記固体レーザ媒質の温度を測定する温度測定手段と、
この温度測定手段による測定結果に基づいて、前記固体レーザ媒質の前記第１側面に垂直な方向に沿った温度分布を均一化するように、前記加熱用光源による前記光吸収体への加熱光照射または前記電気的加熱源による加熱をフィードバック制御する制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項７記載の光増幅器。
【請求項９】
前記固体レーザ媒質において誘導放射により発生して出力された前記所定波長の光の品質を測定する出力光品質測定手段と、
この出力光品質測定手段による測定結果に基づいて、前記固体レーザ媒質から出力される光の品質を改善するように、前記加熱用光源による前記光吸収体への加熱光照射または前記電気的加熱源による加熱をフィードバック制御する制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項７記載の光増幅器。
【請求項１０】
前記光吸収体における前記固体レーザ媒質と接する面と反対側の面の側に設けられ前記媒質収納部の内部における水の流れを整流する整流体と、
前記光吸収体と前記整流体との間に前記光吸収体に接して設けられ前記光吸収体より熱伝導率が高く光を吸収する第２光吸収体と、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【請求項１１】
前記光吸収体と前記電気的加熱源との間に前記光吸収体に接して設けられ前記光吸収体より熱伝導率が高く光を吸収する第２光吸収体を更に備えることを特徴とする請求項７記載の光増幅器。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか１項に記載の光増幅器と、
この光増幅器に含まれる固体レーザ媒質を共振光路上に有する共振器と、
を備えることを特徴とするレーザ発振器。
【請求項１３】
光を出力する光源と、
この光源から出力された光を入力し光増幅して出力する請求項１〜１１の何れか１項に記載の光増幅器と、
を備えることを特徴とするＭＯＰＡレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定波長の光を誘導放射して光増幅し得る光増幅器、該光増幅器を共振器内に含むレーザ発振器、および、光源と該光増幅器とを含むＭＯＰＡ（MasterOscillator Power Amplifier）レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ発振器は、現代社会において計測や製造等の多くの分野で使われている。レーザ発振器は、レーザ媒質によって、気体レーザ、液体レーザ、固体レーザ等に分類される。そのうち、光増幅媒体として固体レーザ媒質を含む固体レーザ発振器は、気体または液体レーザ発振器と比較して、レーザ媒質の体積を小さくすることができるので、取り扱いが容易である。
【０００３】
固体レーザ発振器は、フラッシュランプやエネルギ利用効率がよい半導体レーザ素子（ＬＤ）などの励起光源から出力される励起光を固体レーザ媒質に照射することにより固体レーザ媒質を励起して、この励起された固体レーザ媒質からレーザ光を取り出すものである。固体レーザ媒質として、活性元素（ＮｄやＹｂの希土類元素や遷移金属元素）を添加した結晶（例えばＮｄ：ＹＡＧやＮｄ：ＹＬＦ）やガラスが用いられている。
【０００４】
固体レーザ発振器は、レーザ媒質の形態により、ロッド，スラブ（平板）およびディスクに分類される。例えば特許文献１や非特許文献１には、スラブ形状の固体レーザ媒質を含む光増幅器が記載されており、このような光増幅器および共振器を含むレーザ発振器が知られており、また、このような光増幅器および光源を含むＭＯＰＡレーザ装置が知られている。
【０００５】
これら特許文献１や非特許文献１に記載された光増幅器では、スラブ形状の固体レーザ媒質の主面に励起光を照射して、この固体レーザ媒質に含まれている活性元素を励起する。そして、所定波長の被増幅光を固体レーザ媒質の第１端面に入射し、その入射した被増幅光を固体レーザ媒質内において両主面で繰り返し反射させながらジグザグ伝搬させる間に光増幅して、その光増幅した光を固体レーザ媒質の他の第２端面から出射する。このスラブ形状の固体レーザ媒質を、共振器を構成する出力鏡と全反射鏡との間に配置することで、レーザ発振光を取り出す固体レーザ発振器とすることも可能である。
【０００６】
ところで、励起光源から出力される励起光の照射により固体レーザ媒質を励起した場合、固体レーザ媒質に吸収された励起光の多くは、固体レーザ媒質内で熱負荷となり、固体レーザ媒質に温度分布をもたらす。この温度分布は、熱レンズ効果、熱複屈折効果およびビーム偏向などを発生させ、レーザ光のモードパターンの変化や出力低下の原因となる。熱負荷の大きい時にはレーザ媒質の破壊に至ることもある。
【０００７】
そこで、光増幅器の動作時に固体レーザ媒質を冷却する必要がある。そのために、固体レーザ媒質を媒質収納部の内部に収納して、この媒質収納部の内部に水を流して固体レーザ媒質を水冷する。また、媒質収納部に透明なウィンドウ部を設けて、このウィンドウ部を経て励起光を外部から内部へ透過させ、その励起光を固体レーザ媒質の主面に照射させる。
【０００８】
特許文献１や非特許文献１に記載されたようなスラブ形状の固体レーザ媒質を有する光増幅器は、水冷却により熱負荷を効率よく除去できるので、大きな出力エネルギを取り出すことができる。また、スラブ形状の固体レーザ媒質内で被増幅光をジグザグ伝搬させることにより、ジグザグ伝搬光路での熱効果が平均化されるので、均一の出力パターンが得られる。
【特許文献１】特開２００１−２０３４１０号公報
【非特許文献１】T. Kawashima, et al., "Design and Performance of a Diode-PumpedNd:Silica-Phosphate Glass Zig-Zag Slab Laser Amplifier for Inertial FusionEnergy", Jpn.J.Appl.Phys., Vol.40, Pt.1, No.11, pp.6415-6425 (2001)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のようなスラブ形状の固体レーザ媒質内において被増幅光をジグザグ伝搬させて光増幅する光増幅器においても、励起光源から発せられる励起光のうち励起に寄与しない光は、熱に変換されて固体レーザ媒質の温度上昇の原因となり、熱効果が発生する。この温度上昇により、スラブ固体レーザ媒質のジグザグ伝搬光路面内の温度は、中央部で高く冷却面で低くなる不均一な分布を示すが、レーザ光がジグザグ伝搬するので熱的に平均化され、この面内には熱効果は発生しない。一方、スラブ固体レーザ媒質の上下方向（ジグザグ伝搬光路面と直交する方向）にも、中央部で高く上下側面で低くなる不均一な温度分布となるが、この温度分布をジグザグ伝搬では平均化することはできない。
【００１０】
このような上下方向の熱レンズ効果を補償するため、固体レーザ媒質の外部に補償用レンズを配置することも考えられるが、光増幅器の構成が複雑となり、また、励起光強度が高くなるに従って、熱レンズの焦点距離が短くなるので、熱レンズ効果の補償が不可能となる。
【００１１】
また、特許文献１に開示された光増幅器では、固体レーザ媒質の上下方向の各側面に熱水路を設けることにより、固体レーザ媒質の上下方向の温度分布の均一化を図っている。しかし、この場合には、固体レーザ媒質の主面を冷却するための冷却機構とは別に、固体レーザ媒質の上下方向の両側面を温水加熱するための機構を設ける必要があることから、装置が複雑化し大型化する。また、温水の温度調整には時間がかかるため、短時間でのレーザ媒質の温度制御は不可能である。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、スラブ形状の固体レーザ媒質の温度分布を簡易・小型の構成で均一化することができる光増幅器、ならびに、このような光増幅器を含むレーザ発振器およびＭＯＰＡレーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る光増幅器は、(1) 励起光が照射されることにより所定波長の光を誘導放射し得るスラブ形状の固体レーザ媒質と、(2) 固体レーザ媒質の互いに対向する第１側面および第２側面それぞれに接して設けられ、光を吸収して発熱する光吸収体と、(3) 固体レーザ媒質に照射されるべき励起光を出力する励起光源と、(4) 光吸収体により吸収されるべき加熱光を出力する加熱用光源と、(5) 固体レーザ媒質および光吸収体を内部に収納し、内部に水を流して固体レーザ媒質を水冷する水冷手段を有するとともに、励起光源から出力された励起光および加熱用光源から出力された加熱光を外部から内部へ透過させるウィンドウ部を有し、該ウィンドウ部を透過した励起光を固体レーザ媒質の主面に入射させ、該ウィンドウ部を透過した加熱光を光吸収体に入射させる媒質収納部と、を備えることを特徴とする。さらに、固体レーザ媒質の第１端面に入射した所定波長の光を固体レーザ媒質において光増幅し、その光増幅した光を固体レーザ媒質の第２端面から出射することを特徴とする。
【００１４】
この光増幅器では、励起光源から出力された励起光は、媒質収納部のウィンドウ部を透過して、媒質収納部の内部に収納された固体レーザ媒質の主面に入射して、固体レーザ媒質中の活性元素を励起する。そして、固体レーザ媒質の第１端面に入射した所定波長の光は、固体レーザ媒質内を伝搬する間に光増幅されて、固体レーザ媒質の第２端面から出射される。また、加熱用光源から出力された加熱光は、媒質収納部のウィンドウ部を透過して、媒質収納部の内部に収納された固体レーザ媒質の互いに対向する第１側面および第２側面それぞれに接して設けられ光吸収体に入射して、光吸収体により吸収される。固体レーザ媒質への励起光の照射により、その照射エネルギの一部は熱エネルギとなって、固体レーザ媒質の温度が上昇する。この温度上昇を抑制するために、水冷手段により、媒質収納部の内部に水が流されて、固体レーザ媒質が水冷される。仮に、光吸収体が設けられていないとすると、固体レーザ媒質の上下方向温度分布において、中央付近と比べて両側面付近の温度が低い。しかし、本発明では、固体レーザ媒質の両側面に接して光吸収体が設けられていることにより、加熱用光源から出力された加熱光が光吸収体に吸収されて光吸収体が発熱するので、固体レーザ媒質における上下方向温度分布は均一化される。
【００１５】
本発明に係る光増幅器では、光吸収体は、固体レーザ媒質で発生した放出光の一部をも吸収して発熱するのが好適であり、或いは、励起光源から出力された励起光の一部をも吸収して発熱するのが好適である。これらの場合には、放出光または励起光を吸収することでも光吸収体が発熱するので、加熱用光源から出力されるべき加熱光のパワーが小さくてよく、消費電力が少なくて済む。
【００１６】
本発明に係る光増幅器では、固体レーザ媒質および光吸収体それぞれのホスト材料は互いに同じであるのが好適である。この場合には、光吸収体および固体レーザ媒質それぞれの熱膨張係数が互いに等しいので、これらを融着により接続したり強く接着したりすることが可能である。
【００１７】
本発明に係る光増幅器は、(1) 固体レーザ媒質の温度を測定する温度測定手段と、(2) この温度測定手段による測定結果に基づいて、固体レーザ媒質の第１側面に垂直な方向に沿った温度分布を均一化するように、加熱用光源による光吸収体への加熱光照射をフィードバック制御する制御手段と、を更に備えるのが好適である。或いは、本発明に係る光増幅器は、(1) 固体レーザ媒質において誘導放射により発生して出力された所定波長の光の品質を測定する出力光品質測定手段と、(2) この出力光品質測定手段による測定結果に基づいて、固体レーザ媒質から出力される光の品質を改善するように、加熱用光源による光吸収体への加熱光照射をフィードバック制御する制御手段と、を更に備えるのも好適である。このように、加熱用光源による光吸収体への加熱光照射が制御手段によりフィードバック制御されることにより、効果的に、固体レーザ媒質の側面に垂直な方向に沿った温度分布が均一化され、固体レーザ媒質から出力される光の品質が改善される。
【００１８】
本発明に係る光増幅器は、固体レーザ媒質の第１側面および第２側面それぞれを加熱する電気的加熱源を更に備えるのが好適である。また、このとき、本発明に係る光増幅器は、(1) 固体レーザ媒質の温度を測定する温度測定手段と、(2) この温度測定手段による測定結果に基づいて、固体レーザ媒質の第１側面に垂直な方向に沿った温度分布を均一化するように、加熱用光源による光吸収体への加熱光照射または電気的加熱源による加熱をフィードバック制御する制御手段と、を更に備えるのが好適である。或いは、本発明に係る光増幅器は、(1) 固体レーザ媒質において誘導放射により発生して出力された所定波長の光の品質を測定する出力光品質測定手段と、(2) この出力光品質測定手段による測定結果に基づいて、固体レーザ媒質から出力される光の品質を改善するように、加熱用光源による光吸収体への加熱光照射または電気的加熱源による加熱をフィードバック制御する制御手段と、を更に備えるのも好適である。このように、加熱用光源による光吸収体への加熱光照射または電気的加熱源による加熱が制御手段によりフィードバック制御されることにより、効果的に、固体レーザ媒質の側面に垂直な方向に沿った温度分布が均一化され、固体レーザ媒質から出力される光の品質が改善される。
【００１９】
また、本発明に係る光増幅器は、(1) 光吸収体における固体レーザ媒質と接する面と反対側の面の側に設けられ媒質収納部の内部における水の流れを整流する整流体と、(2) 光吸収体と整流体との間に光吸収体に接して設けられ光吸収体より熱伝導率が高く光を吸収する第２光吸収体と、を更に備えるのが好適である。また、光吸収体と電気的加熱源との間に光吸収体に接して設けられ光吸収体より熱伝導率が高く光を吸収する第２光吸収体を更に備えるのが好適である。光吸収体に入射して発熱に寄与すべき光の一部は、光吸収体により吸収されることなく該光吸収体を透過する場合がある。仮に、第２吸収体を設けなかったとした場合には、光吸収体を透過した光の一部は、整流体または電気的加熱源との境界で反射されて再び光吸収体に入射し、光吸収体により吸収されて発熱に寄与することになり、所期の発熱量より大きい発熱量となる可能性がある。これに対して、第２吸収体を設けた場合には、光吸収体を透過した光の一部は、第２光吸収体により吸収されるので、光吸収体へ反射される光の割合が低減され、所期の発熱量が容易に得られ、ひいては、固体レーザ媒質の温度分布を更に容易に均一化することができる。また、第２光吸収体が設けられることにより、寄生発振が低減され、増幅効率が向上する。
【００２０】
本発明に係るレーザ発振器は、上記の本発明に係る光増幅器と、この光増幅器に含まれる固体レーザ媒質を共振光路上に有する共振器と、を備えることを特徴とする。また、本発明に係るＭＯＰＡレーザ装置は、光を出力する光源と、この光源から出力された光を入力し光増幅して出力する上記の本発明に係る光増幅器と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、スラブ形状の固体レーザ媒質の温度分布を簡易・小型の構成で均一化することができ、高品質の出力光を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、説明の便宜の為にｘｙｚ直交座標系を設定する。
【００２３】
先ず、本実施形態に係るＭＯＰＡレーザ装置１について説明する。図１は、本実施形態に係るＭＯＰＡレーザ装置１の構成図である。この図に示されるＭＯＰＡレーザ装置１は、レーザ光源１１、光増幅器１２、ビームエクスパンダ１３、光学マスク１４、スペーシャルフィルタ１５、ファラデーローテータ１６、光増幅器１７、スペーシャルフィルタ１８およびポラライザ１９を備える。
【００２４】
レーザ光源１１は、レーザ光を出力するものである。このレーザ光源１１から出力される光の波長は、光増幅器１２および光増幅器１７それぞれにおいて光増幅され得る波長である。光増幅器１２は、レーザ光源１１から出力された光を入力し光増幅して出力する。ビームエクスパンダ１３は、光増幅器１２から出力されミラー２１により反射されて到達した光を入力し、この光のビーム径を大きくして出力する。光学マスク１４は、開口を有しており、ビームエクスパンダ１３から出力されミラー２２により反射されて到達した光を入力し、開口のみに光を透過させて、この光の空間分布形状を矩形状に整形して出力する。この光学マスク１４の開口は矩形セレイテッドアパーチャであるのが好適である。
【００２５】
スペーシャルフィルタ１５は、レンズ１５ａ，レンズ１５ｂおよびピンホール１５ｃを有している。また、スペーシャルフィルタ１８も、レンズ１８ａ，レンズ１８ｂおよびピンホール１８ｃを有している。レンズ１５ａおよびレンズ１５ｂはケプラ型逆望遠系の共焦点光学系を構成しており、レンズ１８ａおよびレンズ１８ｂもケプラ型逆望遠系の共焦点光学系を構成しており、これらは光学マスク１４の位置における光のビーム断面形状を次々に像転送するものである。
【００２６】
ピンホール１５ｃはレンズ１５ａとレンズ１５ｂとの間の焦点位置にあり、ピンホール１８ｃはレンズ１８ａとレンズ１８ｂとの間の焦点位置にある。これらピンホール１５ｃおよびピンホール１８ｃは空間的な高調波成分を除去するために設けられている。また、ピンホール１５ｃおよびピンホール１８ｃそれぞれは、集光位置に設けられることから、耐熱衝撃抵抗が大きく硬度が高い材料からなることが望ましく、セラミックスからなるのが好適であり、そのうちでも、アルミナ、窒化珪素、窒化炭素もしくは窒化ボロン、または、これらの混合物等からなるのが好適である。また、ピンホール１５ｃおよびピンホール１８ｃそれぞれの開口形状は、光学マスク１４の開口形状をフーリエ変換した形状と略相似形であるのが好適である。
【００２７】
光増幅器１７は、固体レーザ媒質３１、励起光源３２ａおよび励起光源３２ｂを含む。固体レーザ媒質３１に照射されるべき励起光を出力する励起光源３２ａおよび励起光源３２ｂは、フラッシュランプを含むものであってもよく、好適にはレーザダイオードアレイまたはレーザダイオードアレイスタックを含む。固体レーザ媒質３１は、スラブ形状のガラスからなり、両主面に励起光が照射されることにより所定波長の光を誘導放射し得るものである。光増幅されるべき光は、固体レーザ媒質３１の端面に斜めに入射し、固体レーザ媒質３１の両主面で繰り返し反射されながら、固体レーザ媒質３１内をジグザグに進んで、光増幅後に他の端面から出射される。この光増幅器１７は、ミラー２３から固体レーザ媒質３１の第１端面に入力した光を該固体レーザ媒質３１において光増幅し、その光増幅した後の光を第２端面からミラー２４へ出力する。また、光増幅器１７は、ミラー２４から固体レーザ媒質３１の第２端面に入力した光を該固体レーザ媒質３１において光増幅し、その光増幅した後の光を第１端面からミラー２５へ出力する。固体レーザ媒質３１の第１端面および第２端面それぞれには、反射低減膜が形成されている。
【００２８】
ファラデーローテータ１６は、スペーシャルフィルタ１５とミラー２６との間の光路上に設けられ、光の偏光方位を２回の通過で９０度回転させ、また、熱複屈折の補償を図る。ポラライザ１９は、スペーシャルフィルタ１５から出力されて到達した光のうち特定方位の偏光成分の光を選択的に反射させて、この反射光をＭＯＰＡレーザ装置１の出力光とする。
【００２９】
このＭＯＰＡレーザ装置１は以下のように動作する。レーザ光源１１から出力された光は、光増幅器１２により光増幅され、ビームエクスパンダ１３によりビーム径が拡大されて、光学マスク１４に入力する。この光学マスク１４によりビーム断面形状が矩形状とされた光は、スペーシャルフィルタ１５、ミラー２３、光増幅器１７、ミラー２４、スペーシャルフィルタ１８、ミラー２７、ミラー２８、スペーシャルフィルタ１８、ミラー２５、光増幅器１７、ミラー２６、ファラデーローテータ１６およびスペーシャルフィルタ１５を順に経て、ミラー２９に到達する。この光学マスク１４からミラー２９に到るまでの光路を往路として、ミラー２９に到達して反射された光は、往路と同一の光路である復路を経てポラライザ１９に到達する。
【００３０】
これら往路（光学マスク１４からミラー２９に到るまでの光路）および復路（ミラー２９からポラライザ１９に到るまでの光路）の間に、光はファラデーローテータ１６を２回通過するので、合計で９０度だけ光の偏光方位が回転する。したがって、復路でポラライザ１９に到達した光はポラライザ１９により反射されて、この反射光がＭＯＰＡレーザ装置１の出力光となる。
【００３１】
また、往路および復路の間に、光学マスク１４の位置における光のビーム断面形状は、スペーシャルフィルタ１５またはスペーシャルフィルタ１８により、８回の像転送が為され、また、熱歪み等に因る空間的な高調波成分が除去される。これにより、ＭＯＰＡレーザ装置１の出力光は、回折が低減されたものとなる。また、往路および復路の間に光は光増幅器１７を４回通過して、その通過の度に光は光増幅器１７において光増幅される。
【００３２】
ＭＯＰＡレーザ装置１のより具体的な構成の一例は以下のとおりである。レーザ光源１１は、Ｎｄ:ＹＬＦを連続発振のレーザダイオードで励起する単一縦横シードレーザ光源と、Ｎｄ:ＹＬＦをレーザダイオードで励起するＱスイッチ光増幅器と、を含む構成のものであり、波長１０５３ｎｍの出力パルス光の立ち上がり時間を最小とするアルゴリズムでフィードバック制御して、単一モードの安定化を図る。光増幅器１２は、ロッド形状のＮｄ:ＹＬＦをレーザダイオードで励起する構成のものである。光増幅器１７に含まれる固体レーザ媒質３１は、スラブ形状のＮｄドープガラスであり、当該長手方向の両端面が光増幅される光の入出射面となる。励起光源３２ａおよび励起光源３２ｂそれぞれはレーザダイオードアレイスタックを含む。固体レーザ媒質３１に照射される励起光の全エネルギは４８Ｊであり、励起効率が０.５である。このとき、ポラライザ１９から出力される光のエネルギは１０Ｊである。
【００３３】
次に、本実施形態に係る光増幅器１７について詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る光増幅器１７に含まれる固体レーザ媒質３１の三方図であり、同図（ａ）はｙ方向に固体レーザ媒質３１を見た図であり、同図（ｂ）はｚ方向に固体レーザ媒質３１を見た図であり、また、同図（ｃ）はｘ方向に固体レーザ媒質３１を見た図である。図３は、本実施形態に係る光増幅器１７に含まれる固体レーザ媒質３１における被増幅光Ｌ０の伝搬の様子を示す斜視図である。
【００３４】
固体レーザ媒質３１は、スラブ形状を有していて、互いに対向する主面３１ａおよび主面３１ｂと、互いに対向する側面３１ｃおよび側面３１ｄと、互いに対向する端面３１ｅおよび端面３１ｆとを有している。ここで、主面３１ａ，３１ｂに垂直な方向をｘ方向とし、側面３１ｃ，３１ｄに垂直な方向をｙ方向とし、また、端面３１ｅ，３１ｆに垂直な方向をｚ方向とする。
【００３５】
固体レーザ媒質３１に含まれる活性元素を励起し得る波長の励起光ＬＰは、主面３１ａおよび主面３１ｂそれぞれに照射される。端面３１ｅに入射した被増幅光Ｌ０は、固体レーザ媒質３１内において主面３１ａ，３１ｂで繰り返し反射されながらジグザグ伝搬して、端面３１ｆから外部へ出射される。また、図１に示される構成では、逆に、端面３１ｆに入射した被増幅光Ｌ０は、固体レーザ媒質３１内において主面３１ａ，３１ｂで繰り返し反射されながらジグザグ伝搬して、端面３１ｅから外部へ出射される。固体レーザ媒質３１内の被増幅光のジグザグ伝搬光路面はｘｚ平面に平行である。
【００３６】
図４は、本実施形態に係る光増幅器１７の断面図であり、ｘｙ平面に平行な断面を示す。図５は、本実施形態に係る光増幅器１７の要部の斜視図である。光増幅器１７は、固体レーザ媒質３１、励起光源３２ａ、励起光源３２ｂ、光吸収体３３ｃ、光吸収体３３ｄ、加熱用光源３４ａｃ、加熱用光源３４ａｄ、加熱用光源３４ｂｃ，加熱用光源３４ｂｄ、整流体３５ｃ、整流体３５ｄ、媒質収納部３６および制御部３７を備える。これらのうち、固体レーザ媒質３１、光吸収体３３ｃ、光吸収体３３ｄ、整流体３５ｃおよび整流体３５ｄは、媒質収納部３６の内部に収納されている。また、励起光源３２ａ、励起光源３２ｂ、加熱用光源３４ａｃ、加熱用光源３４ａｄ、加熱用光源３４ｂｃ，加熱用光源３４ｂｄおよび制御部３７は、媒質収納部３６の外部に配置される。
【００３７】
光吸収体３３ｃおよび光吸収体３３ｄそれぞれは、直方体形状のものであって、ｘ方向の幅が固体レーザ媒質３１の幅と同程度であり、ｚ方向の長さが固体レーザ媒質３１の長さと同程度である。光吸収体３３ｃは。固体レーザ媒質３１の側面３１ｃに接して設けられていて、加熱用光源３４ａｃ，３４ｂｃから出力される加熱光が照射されると、その加熱光を吸収して発熱する。光吸収体３３ｄは、固体レーザ媒質３１の側面３１ｄに接して設けられていて、加熱用光源３４ａｄ，３４ｂｄから出力される加熱光が照射されると、その加熱光を吸収して発熱する。
【００３８】
光吸収体３３ｃおよび光吸収体３３ｄそれぞれは、固体レーザ媒質３１で発生した放出光の一部をも吸収して発熱するのが好適であり、また、励起光源３２ａ，３２ｂから出力された励起光の一部をも吸収して発熱するのが好適である。さらに、光吸収体３３ｃおよび光吸収体３３ｄそれぞれのホスト材料は、固体レーザ媒質３１のホスト材料と同じであるのが好適である。例えば、光吸収体３３ｃ，３３ｄおよび固体レーザ媒質３１それぞれのホスト材料は同じ組成のガラスであり、固体レーザ媒質３１には希土類元素等の活性元素が添加されていて、光吸収体３３ｃおよび光吸収体３３ｄそれぞれには活性元素に替えて光吸収元素（例えばＣｕ元素）が添加されている。
【００３９】
整流体３５ｃおよび整流体３５ｄそれぞれは、断面が二等辺三角形であってｚ方向に延びる三角柱形状のものであって、当該二等辺三角形の底辺の幅が固体レーザ媒質３１の幅と同程度であり、ｚ方向の長さが固体レーザ媒質３１の長さと同程度である。整流体３５ｃは、当該二等辺三角形の底辺が光吸収体３３ｃに接して設けられている。整流体３５ｄは、当該二等辺三角形の底辺が光吸収体３３ｄに接して設けられている。整流体３５ｃ、光吸収体３３ｃ、固体レーザ媒質３１、光吸収体３３ｄおよび整流体３５ｄは、この順にｙ方向に積層され、ｘｙ平面へ投影して見たときには同一領域に設けられていて、媒質収納部３６の内部に収納されている。
【００４０】
媒質収納部３６は、ウィンドウ部３６ａ、ウィンドウ部３６ｂ、給排水口３６ｃおよび給排水口３６ｄを有する。給排水口３６ｃ，３６ｄは、媒質収納部３６の内部に流す水を給排水して固体レーザ媒質３１を水冷するためのものである。給排水口３６ｃは、媒質収納部３６の−ｙ方向側に、１つ又はｚ方向に沿って複数個、設けられている。また、給排水口３６ｄは、媒質収納部３６の＋ｙ方向側に、１つ又はｚ方向に沿って複数個、設けられている。給排水口３６ｃから内部に注入された冷却水は、媒質収納部３６内を大略＋ｙ方向に流れて、給排水口３６ｄから外部へ排出される。整流体３５ｃ，３５ｄは、媒質収納部３６内において冷却水を滞りなく流すために配置されている。
【００４１】
ウィンドウ部３６ａは、媒質収納部３６の＋ｘ方向側の壁面として設けられ、媒質収納部３６の外部に配置された励起光源３２ａ，加熱用光源３４ａｃおよび加熱用光源３４ａｄそれぞれから出力された光を内部へ透過させる。そして、ウィンドウ部３６ａは、励起光源３２ａから出力された励起光を固体レーザ媒質３１の主面３１ａに入射させ、加熱用光源３４ａｃから出力された加熱光を光吸収体３３ｃに入射させ、また、加熱用光源３４ａｄから出力された加熱光を光吸収体３３ｄに入射させる。
【００４２】
ウィンドウ部３６ｂは、媒質収納部３６の−ｘ方向側の壁面として設けられ、媒質収納部３６の外部に配置された励起光源３２ｂ，加熱用光源３４ｂｃおよび加熱用光源３４ｂｄそれぞれから出力された光を内部へ透過させる。そして、ウィンドウ部３６ｂは、励起光源３２ｂから出力された励起光を固体レーザ媒質３１の主面３１ｂに入射させ、加熱用光源３４ｂｃから出力された加熱光を光吸収体３３ｃに入射させ、また、加熱用光源３４ｂｄから出力された加熱光を光吸収体３３ｄに入射させる。
【００４３】
加熱用光源３４ａｃ，３４ｂｃそれぞれは、光吸収体３３ｃにより吸収されるべき加熱光を出力する。また、加熱用光源３４ａｄ，３４ｂｄそれぞれは、光吸収体３３ｄにより吸収されるべき加熱光を出力する。これら加熱用光源３４ａｃ，３４ｂｃ，３４ａｄ，３４ｂｄそれぞれは、フラッシュランプを含むものであってもよく、好適にはレーザダイオードアレイまたはレーザダイオードアレイスタックを含む。
【００４４】
制御部３７は、加熱用光源３４ａｃ，３４ｂｃそれぞれから出力されて光吸収体３３ｃに照射される加熱光のパワーを制御するとともに、加熱用光源３４ａｄ，３４ｂｄそれぞれから出力されて光吸収体３３ｄに照射される加熱光のパワーを制御するものである。このとき、制御部３７は、各加熱用光源から出力される加熱光のパワーを調整してもよいし、各加熱用光源と各光吸収体との間の距離を調整してもよいし、また、各加熱用光源から出力される加熱光の方向を調整してもよく、これら何れの場合にも、各光吸収体に照射される加熱光のパワーを制御することができる。
【００４５】
図６は、本実施形態に係る光増幅器１７に含まれる固体レーザ媒質３１等の温度測定および温度分布を示す図である。同図（ａ）はｘ方向に固体レーザ媒質３１等を見た図であり、同図（ｂ）はｙ方向の固体レーザ媒質３１等の温度分布を示す図である。同図（ａ）に示されるように、固体レーザ媒質３１等の主面側であってｙ方向に平行な或る直線上に温度測定素子３８１〜３８５が設けられている。
【００４６】
温度測定素子３８１〜３８５それぞれは、例えば白金抵抗体、熱電対またはサーミスタ等であって、制御部３７に接続されている。温度測定素子３８１は、光吸収体３３ｃと整流体３５ｃとの境界の付近の温度を測定する。温度測定素子３８２は、固体レーザ媒質３１と光吸収体３３ｃとの境界の付近の温度を測定する。温度測定素子３８３は、固体レーザ媒質３１のｙ方向についての中心の付近の温度を測定する。温度測定素子３８４は、固体レーザ媒質３１と光吸収体３３ｄとの境界の付近の温度を測定する。また、温度測定素子３８５は、光吸収体３３ｄと整流体３５ｄとの境界の付近の温度を測定する。
【００４７】
そして、制御部３７は、温度測定素子３８１〜３８５により測定されたｙ方向温度分布を均一化するように、各光吸収体に照射される加熱光のパワーをフィードバック制御するのが好適である。同図（ｂ）において、実線は、光吸収体３３ｃ，３３ｄが設けられている本実施形態の場合の固体レーザ媒質３１におけるｙ方向温度分布を示す。また、破線は、光吸収体３３ｃ，３３ｄが設けられていない比較例の場合の固体レーザ媒質３１におけるｙ方向温度分布を示す。
【００４８】
本実施形態に係る光増幅器１７は以下のように動作する。励起光源３２ａから出力された励起光は、媒質収納部３６のウィンドウ部３６ａを透過して、固体レーザ媒質３１の主面３１ａに照射される。また、励起光源３２ｂから出力された励起光は、媒質収納部３６のウィンドウ部３６ｂを透過して、固体レーザ媒質３１の主面３１ｂに照射される。このように励起光源３２ａ，３２ｂから出力された励起光が固体レーザ媒質３１に照射されることにより、固体レーザ媒質３１に含まれる活性元素が励起される。そして、端面３１ｅに入射して被増幅光は固体レーザ媒質３１中を伝搬する間に光増幅され、その光増幅された光は端面３１ｆから外部で出射される。
【００４９】
このとき、固体レーザ媒質３１への励起光の照射により、その照射エネルギの一部は熱エネルギとなって、固体レーザ媒質３１の温度が上昇する。この温度上昇を抑制するために、給排水口３６ｃから媒質収納部３６内部へ冷却水が注入され、その冷却水は、媒質収納部３６内を大略＋ｙ方向に流れて、その際に固体レーザ媒質３１の熱を奪い、給排水口３６ｄから外部へ排出される。
【００５０】
しかし、光吸収体が設けられていない場合には、図６（ｂ）において破線で示されているように、固体レーザ媒質３１のｙ方向温度分布において、中央付近と比べて側面３１ｃ，３１ｄ付近の温度が低い。これに対して、光吸収体３３ｃ，３３ｄが設けられている本実施形態の場合には、各加熱用光源から出力された加熱光が光吸収体３３ｃ，３３ｄに吸収されて光吸収体３３ｃ，３３ｄが発熱するので、図６（ｂ）において実線で示されているように、固体レーザ媒質３１におけるｙ方向温度分布は均一化される。
【００５１】
特に、制御部３７により、温度測定素子３８１〜３８５により測定された固体レーザ媒質３１のｙ方向温度分布が均一化されるように、各光吸収体に照射される加熱光のパワーがフィードバック制御されるのが好適である。このようにすることにより、例えば、冷却水が固体レーザ媒質３１から奪う熱の量が変動する場合や、固体レーザ媒質３１における発熱の量が変動する場合にも、固体レーザ媒質３１におけるｙ方向温度分布は均一化される。
【００５２】
以上のように、本実施形態では、スラブ形状の固体レーザ媒質３１の温度分布を簡易・小型の構成で均一化することができる。そして、熱効果の影響が抑制されるので、安定した動作が可能となり、また、高品質の出力光を得ることができる。
【００５３】
また、光吸収体３３ｃ，３３ｄは、固体レーザ媒質３１で発生した放出光の一部を吸収して発熱するのが好適であり、励起光源３２ａ，３２ｂから出力された励起光の一部を吸収して発熱するのも好適である。後者の場合、励起光源３２ａ，３２ｂの前面に光学系が設けられて、この光学系により励起光の一部が光吸収体３３ｃ，３３ｄに入射するようにするのが好適である。これらの場合には、放出光または励起光を吸収することでも光吸収体３３ｃ，３３ｄが発熱するので、加熱用光源３４ａｃ，３４ａｄ，３４ｂｃ，３４ｂｄそれぞれから出力されるべき加熱光のパワーが小さくてよく、消費電力が少なくて済む。
【００５４】
さらに、光吸収体３３ｃおよび光吸収体３３ｄそれぞれのホスト材料は、固体レーザ媒質３１のホスト材料と同じであるのが好適である。この場合には、光吸収体３３ｃ，３３ｄおよび固体レーザ媒質３１それぞれの熱膨張係数が互いに等しいので、これらを融着により接続したり強く接着したりすることが可能である。なお、光吸収体３３ｃ，３３ｄおよび固体レーザ媒質３１それぞれの熱膨張係数が互いに異なる場合には、温度変化時の破壊を防止するため、歪を吸収できる接着材（例えば透明シリコン接着材等）を用いて、互いに接着するのが好適である。
【００５５】
これまでの説明では、制御部３７により、各光吸収体に照射される加熱光のパワーをフィードバック制御する際に、温度測定素子３８１〜３８５により測定された固体レーザ媒質３１のｙ方向温度分布が均一化されるようにした。しかし、制御部３７により、固体レーザ媒質３１において誘導放射により発生して出力された光の品質を出力光品質測定手段によりモニタして得られた結果に基づいて、各光吸収体に照射される加熱光のパワーをフィードバック制御するようにしてもよい。以下では、図７〜図１０を用いて、このような出力光品質測定手段について説明する。
【００５６】
図７は、本実施形態に係る光増幅器１７に含まれる出力光品質測定手段の第１の構成例を示す図である。この図に示される出力光品質測定手段は、ビームスプリッタ４１およびＣＣＤカメラ４２を含む。ビームスプリッタ４１は、固体レーザ媒質３１により光増幅されて端面３１ｆから出力された光の一部を透過させ、残部を反射させる。ＣＣＤカメラ４２は、ビームスプリッタ４１を透過した光を受光して、その光の横断面における強度分布をモニタする。そして、制御部３７は、ＣＣＤカメラ４２によりモニタされる光の横断面強度分布が一様（または理想的なガウシアン分布）に近づくように、各加熱用光源による光吸収体３３ｃ，３３ｄへの加熱光照射をフィードバック制御する。
【００５７】
図８は、本実施形態に係る光増幅器１７に含まれる出力光品質測定手段の第２の構成例を示す図である。この図に示される出力光品質測定手段は、ビームスプリッタ４１、シリンドリカルレンズ４３、シリンドリカルレンズ４４および四分割フォトダイオード４５を含む。ビームスプリッタ４１は、固体レーザ媒質３１により光増幅されて端面３１ｆから出力された光の一部を透過させ、残部を反射させる。シリンドリカルレンズ４３は、ビームスプリッタ４１を透過した光を入力して、その光をｙ方向に関して収斂させる。シリンドリカルレンズ４４は、シリンドリカルレンズ４３から出力された光を入力して、その光をｙ方向に垂直な方向に関して収斂させる。シリンドリカルレンズ４３，４４それぞれによる集光位置は、四分割フォトダイオード４５の受光面上にある。
【００５８】
四分割フォトダイオード４５は、図９（ａ）に示されるように、４つに分割されていて、その分割の境界線とｙ方向との角度が４５度となるように配置されている。四分割フォトダイオード４５における４つのフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４のうち、２つのフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２はｙ方向に配置され、２つのフォトダイオードＰＤ３，ＰＤ４はｙ方向に垂直な方向に配置されている。フォトダイオードＰＤ１からの出力値をＩ１とし、フォトダイオードＰＤ２からの出力値をＩ２とし、フォトダイオードＰＤ３からの出力値をＩ３とし、フォトダイオードＰＤ４からの出力値をＩ４とすると、この四分割フォトダイオード４５から、出力値（(Ｉ１＋Ｉ２)−(Ｉ３＋Ｉ４)）を得ることができる。
【００５９】
四分割フォトダイオード４５の受光面にスポット光が入射した場合、出力値（(Ｉ１＋Ｉ２)−(Ｉ３＋Ｉ４)）は、受光面上のスポット光入射位置を表すものとなる。したがって、図９（ｂ）に示されるように、固体レーザ媒質３１において熱レンズ効果が生じていないときに出力値（(Ｉ１＋Ｉ２)−(Ｉ３＋Ｉ４)）が零になるように四分割フォトダイオード４５を配置しておくと、出力値（(Ｉ１＋Ｉ２)−(Ｉ３＋Ｉ４)）から固体レーザ媒質３１における熱レンズ効果をモニタすることができる。そこで、制御部３７は、出力値（(Ｉ１＋Ｉ２)−(Ｉ３＋Ｉ４)）が０に近づくように、各加熱用光源による光吸収体３３ｃ，３３ｄへの加熱光照射をフィードバック制御する。
【００６０】
図１０は、本実施形態に係る光増幅器１７に含まれる出力光品質測定手段の第３の構成例を示す図である。この図に示される出力光品質測定手段は、ビームスプリッタ４１、レンズアレイ４６およびＣＣＤカメラ４２を含み、シャックハルトマン波面センサを構成している。ビームスプリッタ４１は、固体レーザ媒質３１により光増幅されて端面３１ｆから出力された光の一部を透過させ、残部を反射させる。レンズアレイ４６は、光軸に垂直な面上に微小レンズが２次元配列されたものであり、各微小レンズは、ビームスプリッタ４１を透過して入射した光を、ＣＣＤカメラ４２の撮像面上に集光する。ＣＣＤカメラ４２は、レンズアレイ４６に含まれる各微小レンズにより集光された光を受光して、その集光位置をモニタする。そして、制御部３７は、ＣＣＤカメラ４２によりモニタされる集光位置が所定位置（固体レーザ媒質において熱レンズ効果が生じていないときの集光位置）に近づくように、各加熱用光源による光吸収体３３ｃ，３３ｄへの加熱光照射をフィードバック制御する。
【００６１】
また、これまでの説明では、固体レーザ媒質３１の側面３１ｃ，３１ｄを加熱するために、その側面３１ｃ，３１ｄに接して光吸収体３３ｃ，３３ｄを設け、各加熱用光源から出力される加熱光を光吸収体３３ｃ，３３ｄに照射することで、光吸収体３３ｃ，３３ｄを発熱させることとした。しかし、これらに加えて、固体レーザ媒質３１の側面３１ｃ，３１ｄを加熱するために電気的加熱源を更に設けてもよい。この場合の構成について図１１を用いて説明する。
【００６２】
図１１は、他の実施形態に係る光増幅器１７Ａの断面図であり、ｘｙ平面に平行な断面を示す。図４に示された光増幅器１７の構成と比較すると、この図１１に示される光増幅器１７Ａは、光吸収体３３ｃと整流体３５ｃとの間にヒータ３９ｃを備える点、光吸収体３３ｄと整流体３５ｄとの間にヒータ３９ｄを備える点、および、制御部３７に替えて制御部３７Ａを備える点、で相違する。
【００６３】
電気的加熱源としてのヒータ３９ｃ，３９ｄは、制御部３７Ａにより制御されて発熱する。そして、制御部３７Ａにより、図６に示されたように温度測定素子３８１〜３８５により測定されたｙ方向温度分布を均一化するように、各光吸収体に照射される加熱光のパワーまたは各ヒータによる加熱をフィードバック制御するようにしてもよい。或いは、図７〜図１０に示されたような出力光品質測定手段を用いて、制御部３７Ａにより、固体レーザ媒質３１において誘導放射により発生して出力された光の品質を出力光品質測定手段によりモニタして得られた結果に基づいて、各光吸収体に照射される加熱光のパワーまたは各ヒータによる加熱をフィードバック制御するようにしてもよい。
【００６４】
また、光吸収体３３ｃ，３３ｄに接して第２光吸収体４０ｃ，４０ｄが設けられているのも好適である。図１２は、更に他の実施形態に係る光増幅器１７Ｂの断面図であり、ｘｙ平面に平行な断面を示す。図４に示された光増幅器１７の構成と比較すると、この図１２に示される光増幅器１７Ｂは、光吸収体３３ｃと整流体３５ｃとの間に第２光吸収体４０ｃを備える点、および、光吸収体３３ｄと整流体３５ｄとの間に第２光吸収体４０ｄを備える点、で相違する。図１３は、更に他の実施形態に係る光増幅器１７Ｃの断面図であり、ｘｙ平面に平行な断面を示す。図１１に示された光増幅器１７Ａの構成と比較すると、この図１３に示される光増幅器１７Ｃは、光吸収体３３ｃとヒータ３９ｃとの間に第２光吸収体４０ｃを備える点、および光吸収体３３ｄとヒータ３９ｄとの間に第２光吸収体４０ｄを備える点、で相違する。
【００６５】
これら図１２，図１３に示された構成において新たに追加された第２光吸収体４０ｃ，４０ｄは、光吸収体３３ｃ，３３ｄより熱伝導率が高く、光を吸収するものである。第２光吸収体４０ｃは光吸収体３３ｃに接して設けられている。第２光吸収体４０ｄは光吸収体３３ｄに接して設けられている。第２光吸収体４０ｃ，４０ｄとしてグラファイトシートが好適に用いられる。
【００６６】
光吸収体３３ｃ，３３ｄに入射して発熱に寄与すべき光の一部は、光吸収体３３ｃ，３３ｄにより吸収されることなく該光吸収体３３ｃ，３３ｄを透過する場合がある。仮に、第２吸収体４０ｃ，４０ｄを設けなかったとした場合には、光吸収体３３ｃ，３３ｄを透過した光の一部は、整流体またはヒータとの境界で反射されて再び光吸収体３３ｃ，３３ｄに入射し、光吸収体３３ｃ，３３ｄにより吸収されて発熱に寄与することになり、所期の発熱量より大きい発熱量となる可能性がある。
【００６７】
これに対して、第２吸収体４０ｃ，４０ｄを設けた場合には、光吸収体３３ｃ，３３ｄを透過した光の一部は、第２光吸収体４０ｃ，４０ｄにより吸収されるので、光吸収体３３ｃ，３３ｄへ反射される光の割合が低減され、所期の発熱量が容易に得られ、ひいては、固体レーザ媒質３１の温度分布を更に容易に均一化することができる。また、第２光吸収体４０ｃ，４０ｄが設けられることにより、寄生発振が低減され、増幅効率が向上する。
【００６８】
また、本実施形態に係る光増幅器１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは、図１に示されたようなＭＯＰＡレーザ装置１に含まれる構成要素の１つとして用いられるだけでなく、レーザ発振器に含まれる構成要素の１つとしても用いられ得る。以下では、光増幅器１７を含むレーザ発振器について説明する。
【００６９】
図１４は、本実施形態に係るレーザ発振器２の構成図である。この図に示されるレーザ発振器２は、上述した光増幅器１７と、この光増幅器１７に含まれる固体レーザ媒質３１を共振光路上に有する共振器と、を備える。ミラー５１およびミラー５２は共振器を構成している。一方のミラー５１は、固体レーザ媒質３１で自然放射される光の波長に対して高い反射率を有している。他方のミラー５２は、その波長に対して比較的に低い反射率を有している。
【００７０】
このレーザ発振器２では、励起光源３２ａ，３２ｂから出力された励起光が固体レーザ媒質３１に照射されると、固体レーザ媒質３１に含まれる活性元素が励起され、所定波長の光が放射される。その光はミラー５１およびミラー５２それぞれで反射されて共振器内を往復し、これにより、固体レーザ媒質３１において誘導放射が生じて、その所定波長の光が光増幅される。そして、共振器内で光増幅された光の一部は、ミラー５２を透過して、レーザ発振器２の出力光として外部へ出力される。
【００７１】
このレーザ発振器２に含まれる光増幅器１７は上述した構成のものであるので、レーザ発振器２は高品質のレーザ出力光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本実施形態に係るＭＯＰＡレーザ装置１の構成図である。
【図２】本実施形態に係る光増幅器１７に含まれる固体レーザ媒質３１の三方図である。
【図３】本実施形態に係る光増幅器１７に含まれる固体レーザ媒質３１における被増幅光の伝搬の様子を示す斜視図である。
【図４】本実施形態に係る光増幅器１７の断面図である。
【図５】本実施形態に係る光増幅器１７の要部の斜視図である。
【図６】本実施形態に係る光増幅器１７に含まれる固体レーザ媒質３１等の温度測定および温度分布を示す図である。
【図７】本実施形態に係る光増幅器１７に含まれる出力光品質測定手段の第１の構成例を示す図である。
【図８】本実施形態に係る光増幅器１７に含まれる出力光品質測定手段の第２の構成例を示す図である。
【図９】四分割フォトダイオード４５の説明図である。
【図１０】本実施形態に係る光増幅器１７に含まれる出力光品質測定手段の第３の構成例を示す図である。
【図１１】他の実施形態に係る光増幅器１７Ａの断面図である。
【図１２】他の実施形態に係る光増幅器１７Ｂの断面図である。
【図１３】他の実施形態に係る光増幅器１７Ｃの断面図である。
【図１４】本実施形態に係るレーザ発振器２の構成図である。
【符号の説明】
【００７３】
１…ＭＯＰＡレーザ装置、２…レーザ発振器、１１…レーザ光源、１２…光増幅器、１３…ビームエクスパンダ、１４…光学マスク、１５…スペーシャルフィルタ、１６…ファラデーローテータ、１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ…光増幅器、１８…スペーシャルフィルタ、１９…ポラライザ、２１〜２９…ミラー、３１…固体レーザ媒質、３１ａ，３１ｂ…主面、３１ｃ，３１ｄ…側面、３１ｅ，３１ｆ…端面、３２ａ，３２ｂ…励起光源、３３ｃ，３３ｄ…光吸収体、３４ａｃ，３４ａｄ，３４ｂｃ，３４ｂｄ…加熱用光源、３５ｃ，３５ｄ…整流体、３６…媒質収納部、３６ａ，３６ｂ…ウィンドウ部、３６ｃ，３６ｄ…給排水口、３７，３７Ａ…制御部、３８１〜３８５…温度測定素子、３９ｃ，３９ｄ…ヒータ、４０ｃ，４０ｄ…第２光吸収体、４１…ビームスプリッタ、４２…ＣＣＤカメラ、４３，４４…シリンドリカルレンズ、４５…四分割フォトダイオード、４６…レンズアレイ、５１，５２…ミラー。
【図１】
2006196882.tif 000003
【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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【図１４】
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