(57)【要約】【解決手段】  レーザ発振装置は、非ドープ部２内に複数のドープ部３、４を設けたレーザ結晶１を備えており、１つの共振器光路１１に、上記複数のドープ部３、４が配置されている。又は、複数の共振器光路を設け、各共振器光路に、それぞれ少なくとも１つのドープ部を配置してもよい。これらドープ部は、同一の波長のレーザ光を励起するものであってもよいし、或いは少なくとも２種の互いに異なる波長のレーザ光を励起するものであってもよい。【効果】  １つの非ドープ部２内に複数のドープ部３、４を設けているので、従来に比較して出力の高いレーザ発振装置を小型に、かつ安価に製造することができ、又は複数種のレーザ光を発振することができるレーザ発振装置を小型に、かつ安価に製造することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にドープ部を設けたレーザ結晶と、このレーザ結晶に励起光を照射して上記ドープ部を励起させる励起光照射手段と、上記ドープ部から発振されたレーザ光をフロントミラーとリヤミラーとの間で共振させてフロントミラーから出射させる共振器光路とを備えたレーザ発振装置において、
上記レーザ結晶内に複数のドープ部を設けるとともに、少なくとも１つの共振器光路に複数のドープ部を配置したことを特徴とするレーザ発振装置。
【請求項２】
内部にドープ部を設けたレーザ結晶と、このレーザ結晶に励起光を照射して上記ドープ部を励起させる励起光照射手段と、上記ドープ部から発振されたレーザ光をフロントミラーとリヤミラーとの間で共振させてフロントミラーから出射させる共振器光路とを備えたレーザ発振装置において、
上記レーザ結晶内に複数のドープ部を設けるとともに上記共振器光路を複数設け、かつ各共振器光路に、それぞれ少なくとも１つのドープ部を配置したことを特徴とするレーザ発振装置。
【請求項３】
少なくとも１つの共振器光路に、複数のドープ部が配置されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ発振装置。
【請求項４】
上記複数のドープ部は、同一の波長のレーザ光を励起するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【請求項５】
上記複数のドープ部は、少なくとも２種の互いに異なる波長のレーザ光を励起するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【請求項６】
上記励起光照射手段は複数個設けられ、各励起光照射手段は、それぞれ異なる波長のレーザ光を発振するドープ部のそれぞれに好適な励起光を照射することができるようになっていることを特徴とする請求項５に記載のレーザ発振装置。
【請求項７】
上記レーザ結晶は薄板状に形成されてその内部に複数のドープ部がそれぞれレーザ結晶の厚さ方向に設けられ、レーザ結晶の外周面より励起光照射手段からの励起光が入射されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【請求項８】
上記励起光照射手段は、半導体レーザがライン状に配置された半導体レーザアレイであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ発振装置に関し、より詳しくはレーザ結晶を備えたレーザ発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ結晶を備えたレーザ発振装置として、内部にドープ部を設けたレーザ結晶と、このレーザ結晶に励起光を照射して上記ドープ部を励起させる励起光照射手段と、上記ドープ部から発振されたレーザ光をフロントミラーとリヤミラーとの間で共振させてフロントミラーから出射させる共振器光路とを備えたものが知られている。
この種のレーザ発振装置において出力を増大させる際には、複数のレーザ結晶を設け、それら複数のレーザ結晶に共通に１つの共振器光路を設けていた（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１７２５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
出力を増大させるために複数のレーザ結晶を設けると、各レーザ結晶にはそれぞれ励起光照射手段を備える必要があるため、装置全体として高価になり、また大型化するという欠点があった。
さらに、例えば異なる波長の２種のレーザ光が必要な場合には、それぞれの波長のレーザ光を発振できる２種のレーザ結晶を準備しなければならず、やはり装置全体として高価で大型化になるという欠点があった。
本発明はそのような事情に鑑み、出力が大きくて小型のレーザ発振装置を、或いは複数の波長のレーザ光を発振することができる小型のレーザ発振装置を、安価に提供できるようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１の発明は、内部にドープ部を設けたレーザ結晶と、このレーザ結晶に励起光を照射して上記ドープ部を励起させる励起光照射手段と、上記ドープ部から発振されたレーザ光をフロントミラーとリヤミラーとの間で共振させてフロントミラーから出射させる共振器光路とを備えたレーザ発振装置において、
上記レーザ結晶内に複数のドープ部を設けるとともに、少なくとも１つの共振器光路に複数のドープ部を配置したことを特徴とするレーザ発振装置を提供するものである。
上記複数のドープ部は、請求項４の発明で記載してあるように同一の波長のレーザ光を発振するものであっても、請求項５の発明で記載してあるように、少なくとも２種の互いに異なる波長のレーザ光を発振するものであってもよい。
【０００５】
請求項２の発明は、内部にドープ部を設けたレーザ結晶と、このレーザ結晶に励起光を照射して上記ドープ部を励起させる励起光照射手段と、上記ドープ部から発振されたレーザ光をフロントミラーとリヤミラーとの間で共振させてフロントミラーから出射させる共振器光路とを備えたレーザ発振装置において、
上記レーザ結晶内に複数のドープ部を設けるとともに上記共振器光路を複数設け、かつ各共振器光路に、それぞれ少なくとも１つのドープ部を配置したことを特徴とするレーザ発振装置を提供するものである。
上記複数のドープ部は、請求項４の発明で記載してあるように同一の波長のレーザ光を発振するものであっても、請求項５の発明で記載してあるように、少なくとも２種の互いに異なる波長のレーザ光を発振するものであってもよい。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明においては、レーザ結晶内に複数のドープ部を設けるとともに、少なくとも１つの共振器光路に複数のドープ部を配置してあるので、従来のように１つのレーザ結晶の内部に１つのドープ部を設け、かかるレーザ結晶を複数設ける場合に比較して、安価かつ小型に製造することが可能となる。
そして、上記複数のドープ部を請求項４で記載してあるように同一の波長のレーザ光を発振するものとした場合には、複数のドープ部によって出力の増大を図ることができる。他方、複数のドープ部を請求項５で記載してあるように互いに異なる波長のレーザ光を発振するものとした場合には、それら複数のドープ部によって異なる波長のレーザ光を発振させることができる。
【０００７】
請求項２の発明においては、レーザ結晶内に複数のドープ部を設けるとともに上記共振器光路を複数設け、かつ各共振器光路に、それぞれ少なくとも１つのドープ部を配置しているので、複数の共振器によってそれぞれレーザ光を発振させることができる。したがって複数のレーザ光を必要とする場合に、従来のように１つのレーザ結晶の内部に１つのドープ部を設け、かかるレーザ結晶を複数設ける場合に比較して、安価かつ小型に製造することが可能となる。
そして、上記複数のドープ部を請求項４で記載してあるように同一の波長のレーザ光を発振するものとした場合には、同一の波長のレーザ光を複数発振させることができ、他方、複数のドープ部を請求項５で記載してあるように互いに異なる波長のレーザ光を発振するものとした場合には、それら複数のドープ部によって異なる波長のレーザ光を発振させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１、図２において、レーザ結晶１は薄板状で断面円形に形成されたレーザ母結晶からなり、その内部に複数の、図示実施例では同一の波長のレーザ光を発振することができるレーザ活性イオンが添加されたドープ部３、４を２つ設けてある。これら２つのドープ部３、４は、それぞれレーザ結晶１の厚さ方向に設けてあり、図示実施例では、各ドープ部３、４はレーザ結晶１の上面と下面との間にそれらに到達するように形成してあるが、必ずしも上面や下面にまで到達している必要はない。なお、レーザ結晶のドープ部以外の部分を非ドープ部２とする。
上記レーザ結晶１は、図２に示すようにヒートシンクなどの冷却手段５の上面に密着して載置されており、この冷却手段５によって冷却されるようになっている。上記ドープ部３、４は、冷却効果の点からは離して設けることが望ましい。
【０００９】
上記レーザ結晶１の側部外方には、このレーザ結晶１に励起光を照射して上記ドープ部３、４を励起させる励起光照射手段６を設けてある。図示実施例では励起光照射手段６は、半導体レーザがライン状に配置された半導体レーザアレイ７を備えており、この半導体レーザアレイ７の長手方向が、つまり上記半導体レーザのライン状の配置方向が、円形のレーザ結晶１の半径方向と直交するように配置してあり、励起光である半導体レーザ光のファースト軸の方向がレーザ結晶の厚さ方向となっている。
上記半導体レーザアレイ７の発光部側にはロッドレンズ８を一体に設けてあり、半導体レーザアレイ７から放射された励起光はそのロッドレンズ８によってファースト軸の方向をレーザ結晶の厚さとほぼ等しくなる程度に集光し、上記ドープ部３、４に照射することができるようにしてある。上記ロッドレンズ８を設ける代わりに、半導体レーザアレイ７とレーザ結晶１との間に集光レンズを設けてもよい。
上記半導体レーザ光のスロー軸方向は、レーザ結晶１の円形の外周面を通過することによって集光され、励起光の幅がドープ部３、４を合わせた幅にほぼ一致するようにしている。レーザ結晶１の外周面には、励起光の外部から内部への透過は許容するが、内部から外部への透過は許容せずに全反射させる反射膜９を設けてある。このようにして、励起光断面をドープ部３、４の側面形状にあわせ、ドープ部３、４に対して１回の通過で励起光のほとんどが吸収されるようにすれば、励起効率の非常によいレーザ発振を行うことができる。なお、上記励起光照射手段６は、必要に応じて、レーザ結晶１の側部外方に複数個設けてもよい。
【００１０】
次に、本実施例では１つの共振器光路１１が設けられており、この１つの共振器光路１１に上記２つのドープ部３、４が直列に配置されている。すなわち上記共振器光路１１は、フロントミラー１２と、リヤミラー１３と、さらに反射ミラー１４と反射膜１５とを備えており、この反射膜１５は、レーザ結晶１の下面と冷却手段５の上面との間に設けられて、レーザ光Ｌを全反射させることができるようになっている。
したがって、２つのドープ部３、４から発振されたレーザ光Ｌは、フロントミラー１２で反射されるとともに、ドープ部３、反射膜１５、反射ミラー１４、ドープ部４および反射膜１５を介してリヤミラー１３で反射されて、フロントミラー１２とリヤミラー１３との間で共振され、やがてフロントミラー１２から外部に出射されるようになっている。
【００１１】
上記実施例では、励起光照射手段６からレーザ結晶１に励起光を照射して上記ドープ部３、４でレーザ光を発振させれば、このレーザ光Ｌは上述したように共振器光路１１で共振されて、やがてフロントミラー１２から外部に出射されるようになる。
そして上記実施例では、１つのレーザ結晶１内に、同一の波長のレーザ光を発振することができるドープ部３、４を２つ設けているので、１つのレーザ結晶に１つのドープ部を設けた従来装置に比較して、出力の増大を図ることができる。他方、１つのレーザ結晶に１つのドープ部を設けたレーザ発振器を２台直列に配置して出力を増大させるようにした従来装置に比較して、装置全体の小型化を図ることができる。
【００１２】
上記実施例においては、２つのドープ部３、４は同一の波長のレーザ光Ｌを発振するようになっているが、これに限定されるものではなく、それぞれのドープ部に添加するレーザ活性イオンを異ならせて互いに異なる波長のレーザ光を発振するものであってもよい。
より具体的には、上記ドープ部３、４を互いに異なる波長のレーザ光を発振するものに設定することができる。この場合には、フロントミラー１２から取り出されるレーザ光Ｌは２種の波長を含むレーザ光となる。そしてこの場合には、励起光照射手段６を２台設け、各ドープ部３、４の吸収波長に適合した好適な波長の励起光をそれぞれ照射できるようにすることが好ましいが、１台の励起光照射手段６からの励起光によって各ドープ部３、４を励起することができるのであれば、１台の励起光照射手段６であってもかまわない。
上記ドープ部３、４を同一の波長のレーザ光Ｌを発振するものに設定した場合でも、異なる波長のレーザ光を発振するものに設定した場合でも、ドープ部は２つに限定されるものではなく、より多く設けることができる。そしてその場合には、同一の波長のレーザ光Ｌを発振するドープ部の個数と、異なる波長のレーザ光を発振するドープ部の個数は、適宜に設定することができることは勿論である。
【００１３】
次に、図３、図４は本発明の第２実施例を示したもので、本実施例では１つのレーザ結晶２１に４つのドープ部２２、２３、２４、２５を設けたものである。これら４つのドープ部２２〜２５はそれぞれ同一の波長のレーザ光を発振することができるようになっており、かつ１つの共振器光路２６に上記４つのドープ部２２〜２５を配置してある。
そのために、上記共振器光路２６はフロントミラー２７とリヤミラー２８との間に、３枚の反射ミラー２９、３０、３１を備えており、各ドープ部２２〜２５で発振されたレーザ光Ｌを、フロントミラー２７とリヤミラー２８との間で、上記ドープ部２２、レーザ結晶２１の下面に設けた図示しない反射膜、反射ミラー２９、ドープ部２３、上記反射膜、反射ミラー３０、ドープ部２４、上記反射膜、反射ミラー３１、ドープ部２５および上記反射膜を介して共振させることができるようにしてある。
【００１４】
また本実施例では、レーザ結晶２１の側部外方の互いに対向する２箇所の位置に、それぞれ半導体レーザアレイ３３とロッドレンズ３４とを備えた励起光照射手段３５、３６を設けてあり、各励起光照射手段３５、３６からの励起光を、それぞれロッドレンズ３４により集光させながら各ドープ部２２〜２５に照射することができるようにしてある。
このとき、上記レーザ結晶２１の外周面はレンズ形状２１ａに形成してあり、このレンズ形状２１ａによって各励起光照射手段３５、３６からの励起光をそれぞれ集光させて、各集光させた励起光の幅が、ドープ部２２〜２５の全体をちょうど含む幅となるようにしてある。図示実施例では、レーザ結晶２１の外周面のレンズ形状２１ａは、半導体レーザアレイ３３の長手方向中央部に向かって凸状となる円弧状に形成してあり、それによってより効果的に各励起光照射手段３５、３６からの励起光をドープ部２２〜２５の全体に集光させることができるようにしてある。なお、上記レンズ形状２１ａは、半導体レーザアレイ３３の長手方向中央部に向かって凸状となる円弧状に限定されるものではなく、集光作用があればいかなる形状であっても良い。
なお図示しないが、本実施例においても上述した実施例と同様に、冷却手段や反射膜９を備えていることは勿論である。
このような構成においても、出力の大きなレーザ発振装置を、従来装置に比較して小型に、また安価に製造することができることは明らかである。
【００１５】
また、本第２実施例においても、４つのドープ部２２〜２５は同一の波長のレーザ光Ｌを発振するようになっているが、これに限定されるものではない。
より具体的には、全てのドープ部２２〜２５を互いに異なる波長のレーザ光を発振するドープ部として設定してもよく、或いは例えば２つずつのドープ部を同一の波長のレーザ光を発振するドープ部として、２種の波長のレーザ光を得るようにしてもよい。
本実施例においても、上記ドープ部２２〜２５を同一の波長のレーザ光を発振するものに設定した場合でも、異なる波長のレーザ光を発振するものに設定した場合でも、４つに限定されるものではなく、適宜の個数のドープ部を設けることができ、その際、同一の波長のレーザ光を発振するドープ部の個数と異なる波長のレーザ光を発振するドープ部の個数も適宜に設定することができることは勿論である。
【００１６】
さらに、図５は本発明の第３実施例を示したもので、本実施例では１つのレーザ結晶４１に４つのドープ部４２、４３、４４、４５を設けたものである。これら４つのドープ部４２〜４５はそれぞれ同一の波長のレーザ光を発振することができるようになっており、かつ４つのドープ部４２〜４５に対して２つの共振器光路４６Ａ、４６Ｂを設けている。
一方の共振器光路４６Ａは、フロントミラー４７Ａ、リヤミラー４８Ａおよび反射ミラー４９Ａを備えており、かつこの共振器光路４６Ａには２つのドープ部４２、４３を直列に配置してある。したがってこの共振器光路４６Ａでは、各ドープ部４２、４３で励起されたレーザ光Ｌを、フロントミラー４７Ａとリヤミラーと４８Ａとの間で、上記ドープ部４２、レーザ結晶４１の下面に設けた図示しない反射膜、反射ミラー４９Ａ、ドープ部４３および上記反射膜を介して共振させることができるようになっている。
【００１７】
上記一方の共振器光路４６Ａに対し、他方の共振器光路４６Ｂは、フロントミラー４７Ｂ、リヤミラー４８Ｂおよび反射ミラー４９Ｂを備えており、かつこの共振器光路４６Ｂには２つのドープ部４４、４５を直列に配置してある。したがってこの共振器光路４６Ｂでは、各ドープ部４４、４５で励起されたレーザ光Ｌを、フロントミラー４７Ｂとリヤミラーと４８Ｂとの間で、上記ドープ部４４、レーザ結晶４１の下面に設けた図示しない反射膜、反射ミラー４９Ｂ、ドープ部４５および上記反射膜を介して共振させることができるようになっている。
なお図示しないが、本実施例においても上述した実施例と同様に、冷却手段や反射膜、或いは励起光照射手段を備えていることは勿論である。
【００１８】
上記第３実施例によれば、１つのレーザ結晶４１によって同一の波長のレーザ光Ｌを２本取り出すことができる。したがって、同一の波長のレーザ光Ｌが２本必要な場合に、別個に２台のレーザ発振装置を設ける場合に比較して、小型に、また安価に製造することができることは明らかである。
【００１９】
なお、上記第３実施例においても複数のドープ部は同一の波長のレーザ光Ｌを発振するようになっているが、これに限定されるものではなく、互いに異なる波長のレーザ光を発振するものであってもよい。
例えば第３実施例においては、一方の共振器光路４６Ａにおけるドープ部４２、４３を互いに同一の波長のレーザ光を発振するドープ部とするとともに、他方の共振器光路４６Ｂにおけるドープ部４４、４５も互いに同一の波長のレーザ光を発振するドープ部とし、かつ、上記ドープ部４２、４３とドープ部４４、４５とを互いに異なる波長のレーザ光を発振するドープ部とすることができる。
或いは、各共振器光路４６Ａ、４６Ｂ毎に、各ドープ部４２（４４）とドープ部４３（４５）とを互いに異なる波長のレーザ光を発振するドープ部としてもよい。
【００２０】
以上の説明から理解されるように、本発明においては、１つのレーザ結晶の内部に複数のドープ部を設けるとともに、少なくとも１つの共振器光路に複数のドープ部が配置されていればよく、又は、１つのレーザ結晶内部に複数のドープ部を設けるとともに上記共振器光路を複数設け、かつ各共振器光路に、それぞれ少なくとも１つのドープ部を配置してあればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施例を示す平面図。
【図２】図１の側面図。
【図３】本発明の第２実施例を示す平面図。
【図４】図３の要部の斜視図。
【図５】本発明の第３実施例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００２２】
１、２１、４１  レーザ結晶
２  非ドープ部
３、４、２２〜２５、４２〜４５  ドープ部
５  冷却手段
６、３５、３６  励起光照射手段
７、３３  半導体レーザアレイ
１１、２６、４６Ａ、４６Ｂ  共振器光路
１２、２７、４７Ａ、４７Ｂ  フロントミラー
１３、２８、４８Ａ、４８Ｂ  リヤミラー
１４、２９〜３１、４９Ａ、４９Ｂ  反射ミラー
２１ａ  レンズ形状
【図１】
2006093386.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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