(57)【要約】【課題】本発明のレーザーゲインモジュールは、たとえばマーキング−およびラベリング技術、医療技術の各分野ならびにその他の分野に適用可能である。本発明は、活性媒体内部の複数の箇所の同時ポンピングを可能にする機械的に簡単な構造を有するレーザーゲインモジュールを提供する課題を基礎においている。【解決手段】レーザーゲインモジュールは非常にコンパクトな構造を有し、その他の共振器設計に如何なる制限も生じない。本質的にビームスプリッタ性質を有する少なくとも１つのビーム操作素子（３）によって複数の光路が相互に結合され、その光路の中で標定したエンドポンプによってレーザー光線の増幅が行われることを特徴とする。
2005516423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームスプリッタ性質を有する少なくとも１つのビーム操作素子（３）によって複数の光路が相互に結合され、その光路の中で標定したエンドポンプによってレーザー光線の増幅が行われることを特徴とするレーザーゲインモジュール。
【請求項２】
増幅が行われる光路がそれぞれ帰属するポンプビームに対して同軸に伸長することを特徴とする請求項１記載のレーザーゲインモジュール。
【請求項３】
増幅が行われる光路の全部または個々の群が平行に伸長することを特徴とする請求項１および２記載のレーザーゲインモジュール。
【請求項４】
増幅が行われる光路の少なくとも１つの平行に伸長する群が共通の活性媒体の中で増幅されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載のレーザーゲインモジュール。
【請求項５】
少なくとも１つのビーム操作素子の境界面の少なくとも１つが部分反射性質を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項記載のレーザーゲインモジュール。
【請求項６】
境界面の少なくとも１つが、レーザーゲイン媒体の中で様々な波長を増幅できる波長依存性を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項記載のレーザーゲインモジュール。
【請求項７】
少なくとも１つのビーム操作素子の境界面の少なくとも１つが偏光性質を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項記載のレーザーゲインモジュール。
【請求項８】
付加的にさらに偏光影響を及ぼす少なくとも１つの素子が、増幅が行われる光路の少なくとも１つの中に配置されることを特徴とする請求項７記載のレーザーゲインモジュール。
【請求項９】
増幅が行われる光路の中に付加的に有る少なくとも１つの素子が遅延板であることを特徴とする請求項８記載のレーザーゲインモジュール。
【請求項１０】
ビームスプリッタ性質を有する少なくとも１つのビーム操作素子が少なくとも１つの活性媒体とモノシリックに結合されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項記載のレーザーゲインモジュール。
【請求項１１】
ビームスプリッタ性質を有するビーム操作素子が同時に活性媒体として利用されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項記載のレーザーゲインモジュール。
【請求項１２】
レーザー共振器の中に請求項１ないし１１のいずれか一項記載の少なくとも１つのレーザーゲインモジュールが配置されていることを特徴とするレーザーゲインモジュールを配置したレーザー共振器。
【請求項１３】
様々な共振器長さが増幅アームの中で縦シングルモードを生じることを特徴とする請求項１２記載のレーザーゲインモジュールを配置したレーザー共振器。
【請求項１４】
共振器内部の周波数数倍化が行われることを特徴とする請求項１２記載のレーザーゲインモジュールを配置したレーザー共振器。
【請求項１５】
共振器が受動的に品位切換されることを特徴とする請求項１２記載のレーザーゲインモジュールを配置したレーザー共振器。
【請求項１６】
共振器が能動的に品位切換されることを特徴とする請求項１２記載のレーザーゲインモジュールを配置したレーザー共振器。
【請求項１７】
ビーム操作素子（３）がＱスイッチの機能も引き受けることを特徴とする請求項１５および１６のいずれか一項記載のレーザーゲインモジュールを配置したレーザー共振器。
【請求項１８】
レーザーが同時に複数の波長で駆動可能であることを特徴とする請求項１２記載のレーザーゲインモジュールを配置したレーザー共振器。
【請求項１９】
１つまたは複数の同時に発生した波長が共振器内部で周波数数倍化されることを特徴とする請求項１２記載のレーザーゲインモジュールを配置したレーザー共振器。
【請求項２０】
共振器内の様々な区間が、レーザーが超短パルスの発生のために能動的または受動的にモード結合されて駆動可能であることを特徴とする請求項１２記載のレーザーゲインモジュールを配置したレーザー共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
レーザーゲインモジュールは、たとえばマーキングおよびラベリング技術、医療技術の各分野ならびにその他の分野に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
ダイオードポンプ固体レーザーが数年前からより小さい出力の分野におけるフラッシュランプポンプシステムに進出していることが知られている。
【０００３】
ダイオードポンプレーザーの内部では、さらに縦ポンプレーザーが横ポンプシステムに比べ同時に良好なビーム品位において本質的により高い効率の長所を有する。
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０４０１０５４号明細書
【特許文献２】国際出願第９６／１７４１８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エンドポンプの欠点は、いずれにせよ目下のところ出力パワーが１０〜１５ワットに制限されていることである。
【０００６】
この限界をより高いパワーに向けてシフトさせる種々の手掛りがある。
【０００７】
その手掛りの一つは、たとえばいわゆる「緊密折り畳み共振器」（ｔｉｇｈｔｌｙ  ｆｏｌｄｅｄ  ｒｅｓｉｎａｔｏｒ）である（欧州特許出願公開第０４０１０５４号明細書）。この構造においてレーザービームは非常に狭く折り畳まれ、その結果、この構造はレーザーダイオードの強い非点ポンプビームに適合されている。この共振器型は、いずれにせよ非常に調節敏感であり、実際上役に立たない。
【０００８】
もう一つの手掛りは、たとえばマルチパスレーザーシステムである（国際出願第９６／１７４１８号）。
【０００９】
これにより、簡単な機械的構造で複数の熱的に分離したより大きいレーザー結晶内のポンプ領域を利用することが可能である。
【００１０】
このレイアウトの欠点は、出力ミラーの共振器長さおよび曲率半径の相互依存性である。
【００１１】
このレーザー装置により、良好なビーム品位を同時に高い出力パワーで発生することは条件付きでのみ可能である。
【００１２】
本発明は、機械的に簡単な構造で（マルチパスシステムの場合に）存在する制限の環境において活性媒体内部の複数の箇所の同時ポンピングを可能にする。
【００１３】
この改善は、ビームスプリッタ性質を有するビーム操作素子により複数の光路を相互に結合し、その光路の中で標定したエンドポンプによりレーザー光線の増幅を行い、ビームスプリッタ性質が（それぞれの構造型式に応じて）部分反射または波長選択ミラーによって、偏光器、回折素子またはその他によって、付与されることにより達成される。
【００１４】
その際一般的に結合共振器系が生じる。しかしまた、特殊な場合においては活性媒体中の個々の増幅が順々に進行する。
【００１５】
本発明は、マルチパス共振器コンセプトに比べ、自由な共振器選択の長所と（一般的に）ポンプビームおよびレーザービームの同軸伸長によってより良好なポンプ効率の長所とを有する。
【００１６】
ここに記載した構造の本質的な物理的相違点は、結合した光路の利用である。
【００１７】
従来知られているシステムは全て反射箇所が活性媒体内でポンピングされる多重反射に基づく。
【００１８】
この公知のシステムの場合は、レーザー光線がポンプビームと同軸ではなく、これが効率劣化を引き起こす。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、ビームスプリッタ性質を有する少なくとも１つのビーム操作素子（３）によって複数の光路が相互に結合され、その光路の中で標定したエンドポンプによってレーザー光線の増幅が行われることを特徴とする。
【００２０】
また、レーザー共振器の中に請求項１ないし１１のいずれか一項記載の少なくとも１つのレーザーゲインモジュールが配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、基本的に、活性媒体を有するビーム操作素子から様々な共振器型式を実現することができる。種々の光路がカップリングされた構造体のもう１つの重要な性質は、複数の共振器長さが同時に存在することである。それによって全共振器内部において共振条件により強い制限が存在する。従って縦モードの数は好適な長さの選択によって大幅に低減される。共振器内部の周波数２倍化レーザーは、結果的に、本質的に改善された出力パワーの安定性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
上述の如く発明したことにより、ビームスプリッタ性質を有する少なくとも１つのビーム操作素子（３）によって複数の光路を相互に結合し、その光路の中で標定したエンドポンプによってレーザー光線を増幅している。
【実施例】
【００２３】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００２４】
図１〜図６はこの発明の実施例を示すものである。
【００２５】
図１に、２つのレーザーダイオードバーを用いてポンピングされる実施形態を示している。
【００２６】
この場合、さらにレーザーダイオードバーの光が複数の（本例においては３つの）ポンプビーム１４に分割されることが重要である（ドイツ特許第１９７１８９３３．４号も参照）。
【００２７】
２つの活性媒体１および２がポンピングされる。ビーム操作素子３は、一方の側に部分反射コーティング（本例においては５０％）と、他方の側に高反射コーティング（ＨＲ）および反射防止コーティング（ＡＲ）を備える２つの独立した領域とを有する。
【００２８】
ポンプ領域の間隔に合わせる必要がある光線の間隔は、使用材料の厚さおよび屈折率によって付与される。
【００２９】
それに応じてポンプ光のために利用するビーム形成光学系のカップリング素子を適合させなければならない。
【００３０】
図２に、レーザーダイオードバーによりポンピングされる実施形態を示している。
【００３１】
このシステムは、さらに３ポンプビーム１４用に設計されている。単一の活性媒体４が使用される（たとえばＮｄ：ＹＡＧ）。カップリング素子５は、平滑化した頂部を有するプリズムの形で構成されている。
【００３２】
この実施形態の場合は、部分透過ミラーがカップリング素子５の内部にある。ＡＲコーティングを有する２つの平面がある。ＨＲコーティングは、この場合、プリズム内部で全反射が生じるので省くことができる。
【００３３】
ビーム操作素子がレーザー活性材料、たとえばＮｄ：ＹＡＧまたはＮｄ：ＹＶＯ４から製造される場合は、さらに構造の複雑さを明らかに低減することができる。
【００３４】
図３に、レーザー共振器内部の図１のレーザーゲインモジュールを示している。
【００３５】
この場合は、共振器が光ダイオード９、２つの偏光ミラー７、出力ミラー８および周波数２倍化ユニット１０を備える環状共振器として構成されている。
【００３６】
図４に、線形共振器内部の図２のレーザーゲインモジュールを示している。
【００３７】
カップリング素子５および活性媒体４のほかに、Ｑスイッチ１１（たとえば音響光学変調器）が共振器の中にある。
【００３８】
このレーザーの形式は、たとえばラベリングレーザーまたは外部周波数２倍化装置に使用することができる。
【００３９】
出力反射率Ｒｏｕｔを有する出力ミラー１２の利用は、この場合おそらくビーム操作素子の有効反射率が充分高いので不要となろう。
【００４０】
図５に、部分反射ミラーの代わりに薄層偏光器を備える図１のレーザーゲインモジュールを示している。
【００４１】
このレイアウトは、偏光器から反射されない偏光のみが増幅されることを生ぜしめる。その他の偏光はビーム操作素子３の内部で反射され、かつ増幅されない。増幅が行われる光路は、部分反射ビーム操作素子を備える型式と同様にカップリングされている。
【００４２】
図６に、活性媒体１および２の手前に付加的に２つのλ／４遅延板１３がある。
【００４３】
これらは薄層偏光器と組み合せて、薄層偏光器から透過した偏光が交互に３増幅領域を両活性媒体の中で通過することを生ぜしめる。
【００４４】
基本的に、活性媒体１、２を有するビーム操作素子３から様々な共振器型式を実現することができる。
【００４５】
種々の光路がカップリングされた構造体のもう１つの重要な性質は、複数の共振器長さが同時に存在することである。
【００４６】
それによって全共振器内部において共振条件により強い制限が存在する。従って縦モードの数は好適な長さの選択によって大幅に低減される。
【００４７】
共振器内部の周波数２倍化レーザーは、結果的に、本質的に改善された出力パワーの安定性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】レーザーゲインモジュールの模式図である。
【図２】レーザーダイオードバーを備える図１記載の別法の実施形態である。
【図３】レーザー共振器の中に内蔵した図１記載のレーザーゲインモジュールである。
【図４】線形共振器の中に内蔵した図２記載のレーザーゲインモジュールである。
【図５】薄層偏光器を備える図１記載のレーザーゲインモジュールである。
【図６】２枚の遅延板を備える図５記載の変形配列である。
【符号の説明】
【００４９】
１、２、４  活性媒体
３  ビーム操作素子
５  カップリング素子
７  偏光ミラー
８、１２  出力ミラー
９  光ダイオード
１０  周波数２倍化ユニット
１１  Ｑスイッチ
１３  λ／４遅延板
１４  ポンプビーム
【図１】
2005516423.tif 000003
【図２】
2005516423.tif 000004
【図３】
2005516423.tif 000005
【図４】
2005516423.tif 000006
【図５】
2005516423.tif 000007
【図６】
2005516423.tif 000008
【国際調査報告】
2005516423.tif 000009
2005516423.tif 000010
2005516423.tif 000011
2005516423.tif 000012
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