(57)【要約】【課題】  変調可能な半導体レーザ励起固体レーザ装置を提供する。【解決手段】  半導体レーザにより励起されるとレーザ光を出射する固体レーザ装置の共振器と、レーザ光の入射面が共振器から出射されるレーザ光のビーム径よりも大きな面積を有し、共振器から出射されるレーザ光を変調するための面型変調器１５とを集積化したことにより、小型で高効率化を達成する変調可能な半導体レーザ励起固体レーザ装置を提供することが可能になった。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザにより励起されるとレーザ光を出射する固体レーザ装置の共振器と、該レーザ光の入射面が前記共振器から出射されるレーザ光のビーム径よりも大きな面積を有し、前記共振器から出射されるレーザ光を変調するための面型変調器とを集積化したことを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前記面型変調器は、フォトニック結晶を使用していることを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前記面型変調器は、フォトニック結晶に対して、外部よりエネルギーを印加することにより動作を行うことを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前記面型変調器の動作のために印加するエネルギーは、電気エネルギーであることを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【請求項５】
請求項３記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前記面型変調器の動作のために印加するエネルギーは、光エネルギーであることを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、固体レーザ装置部分は、励起用半導体レーザと、集積用光学系と、レーザ共振器とで構成され、非線形光学結晶を用いた波長変換手段により波長変換を行う固体レーザ装置であることを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【請求項７】
請求項６記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前記波長変換手段に使用する非線形光学結晶は、分極反転構造を採用した非線形光学結晶であることを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前記波長変換手段は、高調波を発生する構成を有し、レーザ基本波の複数倍波長を出力することが出来る固体レーザ装置であることを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前記固体レーザ装置は、連続発振していることを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、各部材が一つのパッケージ内に格納されていることを特徴とする半導体レーザ励起固体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体レーザ装置に関し、特に、光ピックアップ装置やレーザプリンタ、レーザスキャンディスプレイなどに使用される変調動作を可能にした半導体レーザ励起固体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光を利用した装置として、光ディスク装置やレーザプリンタ、レーザ計測器などの製品が実用化されている。また、将来的な実用化を目指し、レーザディスプレイ等も開発、検討が進められている。上記の様な応用に対しては、レーザ光源の短波長化の要求や、三原色（赤、青、緑色）光源などの要求がある。これらの要求に対しては、半導体レーザ素子の開発や波長変換レーザの開発が進められている。特に、高出力（１０Ｗ程度）のレーザ光源を必要とする応用に対しては、固体レーザを用いた波長変換光源が適しており、様々な研究機関が開発に取り組んでいる。
【０００３】
しかしながら、固体レーザ光源は励起用の半導体レーザを変調することでの変調は困難であり、光変調を必要とする装置へ利用する際には、光学系を介して外部光変調器と組み合わせる必要がある。その為、装置全体の効率や光学系の大型化は避けられず、部品点数も増加してしまい、小型で安価な装置を構成することが出来ないのが現状である。
【０００４】
ここで、固体レーザ装置と外部変調器との組合せに関する従来例では、一枚の基板上にレーザ装置と変調器とをアセンブリした構成で、光学系の位置関係がずれないように工夫をした装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この構成では、レーザ装置と変調器とをそれぞれ用意し、アセンブリしているため、装置全体の小型化が出来ない。また、変調器として導波路型の素子を利用している為、出力に関しても限界がある。
【０００６】
また、第２の従来例として、一枚の基板上にレーザ装置と変調器とをアセンブリした構成で、光学系の位置関係がずれないように工夫をした装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
第２の従来例の構成では、バルク型のＡＯＭ（Acoust Optic Modulator）を利用している為、ある程度の高出力には対応出来るが、レーザ装置と変調器をそれぞれ用意しアセンブリしているため装置全体の小型化が出来ない。
【０００８】
このように、小型で部品点数が少なく、変調可能な出力の高い固体レーザ装置は実現されておらず、開発、実用化が期待されている。
【特許文献１】特開平８−３２１６０号公報
【特許文献２】特開２０００−３１４８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、変調可能な半導体レーザ励起固体レーザ装置を提供することを目的とする。より具体的には、第１に、レーザ共振器と面型変調器を集積することにより、小型で変調可能な半導体レーザ励起固体レーザ装置を提供することを目的としている。
【００１０】
第２に、面型変調器の材料として、フォトニック結晶を利用することによる変調素子の小型化と高効率化を達成することにより、半導体レーザ励起固体レーザ装置の小型化と高効率化を目的としている。
【００１１】
第３に、面型変調器の動作を外部よりエネルギを加えることで動作させることにより、レーザ出力や変調器動作の機械的な安定性を向上することによる半導体レーザ励起固体レーザ装置に対する変調の安定動作を目的としている。
【００１２】
第４に、面型変調器の動作を電圧で動作させることにより、高速の動作を達成することによる半導体レーザ励起固体レーザ装置に対する、高速動作を目的としている。
【００１３】
第５に、面型変調器の動作を光、もしくはレーザ光で動作させることにより、さらに高速の動作を達成することによる半導体レーザ励起固体レーザ装置に対する、さらなる高速動作を目的としている。
【００１４】
第６に、固体レーザ装置部分を、波長変換固体レーザ装置にすることにより、レーザ波長領域を拡大し、これにより、半導体レーザ励起固体レーザ装置に対する波長領域の拡大を目的としている。
【００１５】
第７に、固体レーザ装置の非線形光学結晶に、人工的に分極反転構造を作製した結晶を採用することにより、波長変換動作が安定することと、結晶の安定な作製が可能になることによる半導体レーザ励起固体レーザ装置に対する出力の安定化と低コスト化を目的としている。
【００１６】
第８に、固体レーザ装置の高効率な波長変換が可能な第２高調波発生を利用することによる半導体レーザ励起固体レーザ装置に対して、高効率な動作を目的としている。
【００１７】
第９に、固体レーザ装置の安定な動作状況である連続発振を使用し、変調動作をすることにより半導体レーザ励起固体レーザ装置における、出力の安定動作を目的としている。
【００１８】
第１０に、１つのパッケージよりレーザ出力が得られることで、小型化と様々な応用への展開が可能なサイズとし、これにより、半導体レーザ励起固体レーザ装置における装置の小型化と応用展開性の拡大を目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、半導体レーザにより励起されるとレーザ光を出射する固体レーザ装置の共振器と、該レーザ光の入射面が前記共振器から出射されるレーザ光のビーム径よりも大きな面積を有し、前記共振器から出射されるレーザ光を変調するための面型変調器とを集積化した半導体レーザ励起固体レーザ装置であることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前記面型変調器は、フォトニック結晶を使用していることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前記面型変調器は、フォトニック結晶に対して、外部よりエネルギを印加することにより動作を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前記面型変調器の動作のために印加するエネルギは、電気エネルギであることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前記面型変調器の動作のために印加するエネルギは、光エネルギーであることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、固体レーザ装置部分は、励起用半導体レーザと、集光用光学系系と、レーザ共振器とで構成され、非線形光学結晶を用いた波長変換手段により波長変換を行う固体レーザ装置であることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前記波長変換手段に使用する非線形光学結晶は、分極反転構造を採用した非線形光学結晶であることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前記波長変換手段は、高調波を発生する構成を有し、レーザ基本波の複数倍波長を出力することが出来る固体レーザ装置であることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１から８までのいずれか１項に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、前記固体レーザ装置は、連続発振していることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１から９までのいずれか１項に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、各部材が一つのパッケージ内に格納されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、半導体レーザにより励起されるとレーザ光を出射する固体レーザ装置の共振器と、該レーザ光の入射面が前記共振器から出射されるレーザ光のビーム径よりも大きな面積を有し、前記共振器から出射されるレーザ光を変調するための面型変調器とを集積化したことにより、小型で高効率化を達成する変調可能な半導体レーザ励起固体レーザ装置を提供することが可能になった。
【００３０】
また、レーザ出力や変調器動作の機械的な安定性を向上すること、応用展開性を拡大することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の構成、動作について説明する。
請求項１では、半導体レーザにより励起されるとレーザ光を出射する固体レーザ装置の共振器と、固体レーザより出射されるビーム径よりも大きな断面積を持ち、固体レーザより出射されるレーザ光を変調するための面型変調器とを集積化した構成としている。その動作は、固体レーザ装置の共振器の出力面より出力されたレーザ光を集積された変調器によって変調し、レーザ光をパルス列や強度変化を持たせた出力として、放出するものである。
【００３２】
請求項２では、請求項１記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、面型変調器が、フォトニック結晶を用いている構成としている。その動作は、請求項１と同様である。
【００３３】
請求項３では、請求項２記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、面型変調器の動作を、フォトニック結晶に対して、外部よりエネルギを印加する構成としている。その動作は、請求項１と同様であるが、変調器部分へのエネルギ印加によって、変調されたレーザ光出力が得られる動作となる。
【００３４】
請求項４ｄは、請求項３記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、面型変調器の動作のための印加エネルギが、電気エネルギである構成としている。その動作は、請求項１と同様であるが、変調器部分への電圧印加によって、変調されたレーザ光出力が得られる動作となる。
【００３５】
請求項５では、請求項３記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、面型変調器の動作のための印加エネルギは、光エネルギ、もしくはレーザ光エネルギである構成としている。その動作は、請求項１と同様であるが、変調器部分への光照射、もしくはレーザ光照射によって、変調されたレーザ光出力が得られる動作となる。
【００３６】
請求項６では、請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、固体レーザ装置部分は、励起用半導体レーザと、集光用光学系系と、レーザ共振器とで構成され、非線形光学結晶を用いた波長変換手段により波長変換を行う固体レーザ装置で構成している。その動作は、請求項１と同様であるが、出力レーザ光の波長が波長変換されたレーザ光である動作となる。
【００３７】
請求項７では、請求項６記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、波長変換固体レーザ装置に使用する、非線形光学結晶は、分極反転構造を採用した、非線形光学結晶で構成している。その動作は、請求項６と同様である。
【００３８】
請求項８では、請求項６または７記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、波長変換は、高調波を発生する構成であり、レーザ基本波の複数倍波長を出力することが出来る固体レーザ装置で構成している。その動作は、請求項６と同様であるが、出力レーザ光の波長が、レーザ結晶から決まるレーザ基本波長の複数倍波長のレーザ光である動作となる。
【００３９】
請求項９では、請求項１から８のいずれか１項記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、固体レーザ装置は、連続発振している構成としている。その動作は、請求項１から８までの構成と同様であるが、連続発振出力しているレーザ出力に対し、変調器によって変調されたレーザ出力を得る動作となる。
【００４０】
請求項１０は、請求項１から９のいずれか１項記載の半導体レーザ励起固体レーザ装置において、各部材は一つのパッケージ内に格納されている構成としている。その動作は、請求項１から９までの動作と同様である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００４１】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を、図１を用いて説明する。
図１は本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の第１実施形態の構成を示す概略斜視図である。
尚、第１実施形態は、請求項１から４、６から９に対する実施の形態である。
図１に示した半導体レーザ励起固体レーザ装置は、励起用半導体レーザ１１、半導体レーザ光の集光用光学系１２、レーザ結晶１３、非線形光学結晶１４、及び面型変調器１５により構成されている。
励起用半導体レーザ１１は、例えば波長が８０８ｎｍで、出力が１Ｗの半導体レーザである。集光光学系１２は、レーザ結晶１３に集光できるもの（例えば、両凸レンズ、平凸レンズ、凸メニスカスレンズもしくは分布屈折率レンズ）を利用した。
レーザ結晶１３は、Ｎｄ：ＹＶＯ4結晶であり、Ｎｄ濃度は２ｗｔ％であり、厚みは０.５ｍｍであり、外形は２ｍｍ×２ｍｍとなっている。
レーザ結晶１３の励起用半導体レーザ１１側の端面には、誘電体によるコーティングが施してあり、励起用の半導体レーザ光に対しては透過率を高く、レーザ基本波（１０６４ｎｍ）とレーザ第２高調波（波長５３２ｎｍの二倍波）に対しては反射率を高く設定している（例えば、９９．５％）。
【００４２】
非線形光学結晶１４は分極反転構造に作製したＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3結晶を用いており、分極反転のピッチは約７μｍとしている。その非線形光学結晶１４の厚みは２ｍｍであり、断面は２ｍｍ×２ｍｍであるとしている。非線形光学結晶１４の面型変調器１５側の端面には、誘電体によるコーティングが施してあり、レーザ基本波（１０６４ｎｍ）に対しては反射率を高く（約、９９．５％）し、レーザ第２高調波（波長５３２ｎｍの２倍波）に対しては反射率を低く（約０．５％）設定している。面型変調器１５は例えば、１次元のフォトニック結晶を採用している。フォトニック結晶は、ここでは、石英とＬｉＮｂＯ3との多層膜構造としており、フォトニック結晶の表面には、電極としてＩＴＯ（indium-tin-oxide）膜を形成している。また、フォトニック結晶自体は数μｍ程度の厚さしかない為、フォトニック結晶の両面に石英ガラスを形成し、厚みを保っている。
【００４３】
面型変調器１５の厚みは約１ｍｍとしており、断面は２ｍｍ×２ｍｍとしている。面型変調器１５の両面には誘電体によるコーティングが施してあり、レーザ第２高調波（波長５３２ｎｍの２倍波）に対しては反射率を低く（約０．５％）設定している。ここで、レーザ結晶１３と非線形光学結晶１４とはオプティカルボンディングにより接合されている。また、非線形光学結晶１３及び面型変調器１５に関しては、金属半田を用いて接合している。金属半田に関しては、光路を妨げないように外周のみの構成としている。この様に構成することによって、レーザ結晶１３及び非線形光学結晶１４からなるレーザ共振器と、面型変調器１５とを集積している。なお、図中１７は直流電源、１８は信号源を示す。
【００４４】
第１実施形態の動作について説明する。
励起用半導体レーザ１１より出力されたレーザ光は、集光用光学系１２を介し、レーザ結晶１３に照射される。レーザ結晶１３に照射された半導体レーザ光により、レーザ結晶１３中のＮｄイオンが励起され、レーザ結晶１３と非線形光学結晶１４とで形成された集積体の両端面をミラー面とするレーザ共振器によって、レーザ基本波（波長１０６４ｎｍ）がレーザ発振する。
【００４５】
ここで、先に述べたように、レーザ共振器としては、レーザ基本波に対して共振器内部に閉じ込める構成となっているため、レーザ基本波はほぼ出力されない。しかし、共振器内部に非線形光学結晶１４を配置し、レーザ基本波に対して、第２高調波への変換が可能な構成としている為、共振器内部のレーザ基本波は第２高調波（レーザ２倍波）へ変換され、非線形光学結晶１４の面型変調器１５側の端面より出力される。ここで、励起用半導体レーザ１１からのレーザ光は連続発振により照射している為、第２高調波（レーザ２倍波）の出力も連続発振出力となる。
【００４６】
レーザ共振器から出力された第２高調波（レーザ２倍波）は、面型変調器１５へと入射し、変調を受け矢印１６方向に変調レーザ光が出射する。変調動作は、電源１７から面型変調器１５への電圧印加によって行われる。その結果、矢印１６方向に変調レーザ光が出射される。
ここで、フォトニック結晶は、屈折率の異なる材料を波長以下のサイズで周期構造を作ることにより、フォトニックバンドを形成してある結晶である。このフォトニック結晶へ、電圧を印加することにより、電気光学効果を持つ材料（ここではＬｉＮｂＯ3）部分の屈折率が変化し、フォトニック結晶のフォトニックバンドが変化する。
具体的にはある波長（ここではレーザ２倍波）に対する透過率が変化することになる。本実施例の変調の動作は、電圧印加による透過率変化を利用することによる動作を行う。これにより、強度変調やパルス変調が可能になった。
【００４７】
ここで、第１実施形態では、レーザ共振器と面型変調器１５とを集積し形成することにより、変調可能な固体レーザ装置を小型に形成することが出来た（請求項１）。また、面型変調器１５にフォトニック結晶を使用することにより、従来のバルク型の変調器や導波路型の変調器などと比較し、フォトニックバンドギャップを利用することが可能になり、変調素子部分の小型化と高効率化とを行うことが出来た（請求項２）。
【００４８】
また、面型変調器１５の動作に対しては、外部よりのエネルギの印加（請求項３）として、電圧印加（請求項４）により動作させることにより、変調動作に対して、可動部が無く、安定な動作を行うことが可能であり、且つ電圧動作であるため、高速な動作も可能になっている。また、固体レーザ装置部分を波長変換固体レーザとすることにより、短波長化を実現し、波長領域を拡大している（請求項６）。
【００４９】
また、非線形光学結晶１４を分極反転構造のＬｉＮｂＯ3基板を使用することにより、結晶方位を使用する位相整合方式に比べて、機械的なパターンによる位相整合方式であるため、安定に動作を行うことが出来、また非線形光学結晶１４が安価に量産可能なため、低コスト化も可能になった（請求項７）。また、波長変換が第２高調波発生を利用し、高効率な波長変換が可能なため、全体の効率が増加した（請求項８）。また、固体レーザ装置の部分（励起用半導体レーザ１１、集光用光学系素子１２、レーザ結晶１３及び非線形光学結晶１４）は、連続発振動作をしているため、面型変調器１５のみで出力調整が可能となる。また、連続発振は出力が安定な動作が可能になる為、固体レーザ装置全体の動作が安定化した（請求項９）。
【００５０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を、図２を用いて説明する。
図２は本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の第２実施形態の構成を示す概略斜視図である。
本実施形態は、請求項１から３、５から９に対する実施形態である。第２実施形態の半導体レーザ励起固体レーザ装置を図２に示す。
半導体レーザ励起固体レーザ装置は、励起用半導体レーザ２１、半導体レーザ光の集光用光学系２２、レーザ結晶２３、非線形光学結晶２４及び面型変調器２５により構成されている。
【００５１】
励起用半導体レーザは波長８０８ｎｍ、出力１Ｗの半導体レーザである。集光用光学系２２はレーザ結晶２３に集光できるものを利用した。レーザ結晶２３はＮｄ：ＹＶＯ4結晶であり、Ｎｄ濃度は２ｗｔ％、その厚み０.５ｍｍ、外形は２ｍｍ×２ｍｍとなっている。レーザ結晶２３の励起用半導体レーザ１１側の端面には、誘電体によるコーティングが施してあり、励起用の半導体レーザ光に対しては透過率を高くし、レーザ基本波（１０６４ｎｍ）とレーザ第２高調波（波長５３２ｎｍの二倍波）に対しては反射率を高く設定している。非線形光学結晶２４は分極反転構造を作製したＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3結晶を用いており、分極反転のピッチは約７μｍとしている。その非線形光学結晶２４の厚みは２ｍｍであり、断面は２ｍｍ×２ｍｍとしている。非線形光学結晶２４の面型変調器１５側の端面には、誘電体によるコーティングが施してあり、レーザ基本波（１０６４ｎｍ）に対しては反射率を高く、レーザ２倍波（５３２ｎｍ）に対しては反射率を低く設定している。面型変調器２５は１次元のフォトニック結晶を採用している。ここでは、面変調器２５は、石英とＬｉＮｂＯ3との多層膜構造としており、フォトニック結晶の一部に欠陥を導入（周期からずれた層を形成）した構成としている。
【００５２】
また、フォトニック結晶自体は数μｍ程度の厚さしかない為、フォトニック結晶の両面に石英ガラスを形成することで厚みを保っている。面型変調器１５の厚みは約１ｍｍとしており、断面は２ｍｍ×２ｍｍとしている。面型変調器１５の両面には誘電体によるコーティングが施してあり、レーザ第２高調波（２倍波波長５３２ｎｍの２倍波）に対しては反射率を低く設定している。ここで、レーザ結晶２３と非線形光学結晶２４とはオプティカルボンディングにより接合されている。また、非線形光学結晶２４と面型変調器２５に関しては、金属半田を用いて接合している。金属半田に関しては、光路を妨げないように外周のみの構成としている。この様に構成することによって、レーザ共振器と面型変調器２５とを集積している。
【００５３】
第２実施形態の動作について説明する。
励起用半導体レーザ２１より出力されたレーザ光は、集光光学系２２を介し、レーザ結晶２３に照射される。レーザ結晶２３に照射された半導体レーザ光により、レーザ結晶２３中のＮｄイオンが励起され、レーザ結晶２３と非線形光学結晶２４とで形成されたレーザ共振器によって、レーザ基本波（１０６４ｎｍ）がレーザ発振する。
【００５４】
ここで、先に述べたように、レーザ共振器としては、レーザ基本波に対して共振器内部に閉じ込める構成となっているため、レーザ基本波はほぼ出力されない。しかし、共振器内部に非線形光学結晶２４を配置し、レーザ基本波に対して、第２高調波への変換が可能な構成としている為、共振器内部のレーザ基本波は第２高調波（レーザ２倍波）へ変換され、非線形光学結晶２４の面型変調器２５側の端面より出力される。ここで、励起用半導体レーザ２１からのレーザ光は連続発振により照射している為、レーザ第２高調波（２倍波）の出力も連続発振出力となる。レーザ共振器から出力された第２高調波（レーザ２倍波）は、面型変調器２４へと入射し、変調を受け、矢印２６方向にレーザ変調光が出射する。
【００５５】
変調動作は、変調器への矢印２７で示すレーザ光の照射によって行われる。フォトニック結晶は、屈折率の異なる材料を波長以下のサイズで周期構造を作ることにより、フォトニックバンドを形成してある結晶である。このフォトニック結晶へ、周期構造からずれた層を導入し、欠陥層を導入しておく。フォトニック結晶においては、欠陥導入部分にレーザ光が大きく閉じ込められる為、３次の非線形効果により、屈折率が変化する。これにより、フォトニックバンドが変化することにより、具体的にはある波長（ここではレーザ２倍波）に対する透過率が変化することになる。本実施例の変調の動作は、レーザ光照射による、透過率変化を利用することによる動作を行う。これにより、強度変調やパルス変調が可能になった。
【００５６】
ここで、第２実施形態では、レーザ共振器と面型変調器２５とを集積し形成することにより、変調可能な固体レーザ装置を小型に形成することが出来た（請求項１）。また、面型変調器２５にフォトニック結晶を使用することにより、従来のバルク型の変調器や導波路型の変調器などと比較し、フォトニックバンドギャップを利用することが可能になり、変調素子部分の小型化と高効率化を行うことが出来た（請求項２）。また、面型変調器２５の動作に対しては、外部よりのエネルギの印加（請求項３）として、レーザ光（請求項５）により動作させることにより、変調動作に対して、可動部が無く、安定な動作を行うことが可能であり、且つ光動作であるため、高速な動作も可能になっている。
【００５７】
また、固体レーザ装置部分を波長変換固体レーザとすることにより、短波長化を実現し、波長領域を拡大している（請求項６）。また、非線形光学結晶２４を分極反転構造のＬｉＮｂＯ3基板を使用することにより、結晶方位を使用する位相整合方式に比べて、機械的なパターンによる位相整合方式なため、安定に動作を行うことが出来、また結晶が案化に量産可能なため、低コスト化も可能になった（請求項７）。また、波長変換が第２高調波発生を利用し、高効率な波長変換が可能なため、全体の効率が増加した（請求項８）。また、固体レーザ装置の部分は、連続発振動作をしているため、面型変調器１５のみで出力調整が可能となる。また、連続発振は出力が安定な動作が可能になる為、固体レーザ装置全体の動作が安定化した（請求項９）。
【００５８】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を、図３を用いて説明する。
第３実施形態は、請求項１０に対する実施例である。第３実施形態の半導体レーザ励起固体レーザ装置を図３に示す。
半導体レーザ励起固体レーザ装置は、励起用半導体レーザ３１、レーザ結晶３３、非線形光学結晶３４、面型変調器３５、サブマウント３７、図示しないが、全体を保護するキャップにより構成されている。矢印３６はレーザ変調光の出射方向を示す。本実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態のレーザ装置の構成は同様であるので、説明は省略するが、半導体レーザ光を集光する光学系は、簡略化の為用いていない。また、サブマウント３７は、半導体レーザ光がレーザ結晶３３の中心部分を照射出来るように、図３の様な段差を持った構成としており、且つ、段差部分が半導体レーザ光をカットしない様に、斜めの段差を設けている。また、レーザ結晶３３の配置部分には、突合せにより位置を決定できるような構成を取っている。
【００５９】
第３実施形態の動作に関しては、第１実施形態及び第２実施形態と同様であるので、ここでは省略する。ここで、固体レーザ装置を、一体のサブマウント３７に実装し、一つのパッケージ内に格納している（請求項１０）。これにより、装置の小型化が達成できた。また、装置が小型化になることにより、レーザを使用する光学系、装置への応用範囲が広がり、展開性が拡大した。
【００６０】
ここで、本発明の実施形態においては三例示したが、本発明はこれに限定するものではない。たとえば、励起用半導体レーザ光用の集光光学系は、単レンズを実施形態に示しているが、複数枚のレンズやマイクロレンズを使用しても良い。また、レーザ結晶３３、非線形光学結晶３４、面型変調器３５の材料は、実施形態に示した材料以外のものも使用できる。また、励起用の半導体レーザ３１の励起方向をレーザ出射方向と同一方向に示しているが、それに限らず、垂直方向や反対方向からの励起でも構成できる。また、固体レーザ装置の波長としても、他の波長で構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の第１実施形態の構成を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の第２実施形態の構成を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の半導体レーザ励起固体レーザ装置の第３実施形態の構成を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１１    励起用半導体レーザ
１２    集光用光学系
１３    レーザ結晶
１４    非線形光学結晶
１５    面型変調器
１７    直流電源
１８    信号源
２１    励起用半導体レーザ
２２    半導体レーザ光の集光用光学系
２３    レーザ結晶
２４    非線形光学結晶
２５    面型変調器
２７    レーザ光
３１    励起用半導体レーザ
３３    レーザ結晶
３４    非線形光学結晶
３５    面型変調器
３７    サブマウント
【図１】
2006049506.tif 000003
【図２】
2006049506.tif 000004
【図３】
2006049506.tif 000005