(57)【要約】【課題】製造が容易で、レーザ活性種の高濃度ドープが可能で、励起光導入が容易な固体レーザ媒質を提供する。【解決手段】固体レーザ媒質１０は活性領域１と透明領域２とからなる固体レーザ媒質である。活性領域１の一つの面４には高反射率層８が設けられている。透明領域２の一つの面３には無反射率コート層９が設けられている。活性領域１の別の面１１と透明領域２の別の面５が接合されている。固体レーザ媒質１０は、入力光１６を増幅して出力光１７を出射する。固体レーザ発振器２０は、固体レーザ媒質１０と出力反射鏡２２とを用いて構成され、高反射率層８と出力反射鏡２２がファブリーペロー共振器を形成し、レーザ発振２１が生じる。【選択図】図１
2016140154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性領域と透明領域を備えた固体レーザ媒質において、
活性領域は平板状であり、
透明領域は平板状であり、
活性領域の一つの面には高反射率層が設けられ、
活性領域の高反射率層が設けられた面はヒートシンクに接触して冷却され、
透明領域の外形は活性領域の外形より大きく、
活性領域の外形が透明領域の外形をはみ出さないように配置され、
励起光が透明領域の側面から導入され、
励起光が透明領域を経て活性領域に至り、活性領域を励起することを特徴とする固体レーザ媒質。
【請求項２】
請求項１の固体レーザ媒質において、前記活性領域の外形形状が微細な凹凸を含むことを特徴とする固体レーザ媒質。
【請求項３】
請求項１の固体レーザ媒質において、前記活性領域の側面が、活性領域の高反射率層が設けられた面に対して垂直でないことを特徴とする固体レーザ媒質。
【請求項４】
請求項１の固体レーザ媒質において、
活性領域と透明領域は気体層もしくは真空層を介して接触していることを特徴とする固体レーザ媒質。
【請求項５】
活性領域と活性領域の周縁部を取り囲む透明領域を備えた固体レーザ媒質において、透明領域の外形形状が互いに平行な辺の組み合わせが無い形状としたことを特徴とする固体レーザ媒質。
【請求項６】
固体レーザ媒質、ヒートシンク、及び、複数の半導体レーザを備えた固体レーザ光増幅器において、
固体レーザ媒質は透明領域と活性領域を有し、活性領域に接して固体レーザ光増幅器の増幅光波長に対して高い反射率を有する高反射率層が設けられ、
活性領域の高反射率層が設けられた面と反対側に透明領域が設けられ、
高反射率層と平行な面内において活性領域の周縁部を取り囲むように透明領域が設けられ、
ヒートシンク上に、固体レーザ活性領域に設けられた高反射率側が接するように固体レーザ薄膜媒質が設けられ、
複数の半導体レーザがヒートシンク上に固体レーザ媒質の側面に近接して設けられ、
光学系を介さずに、複数の半導体レーザからの励起光が、直接、固体レーザ媒質の側面に導入されることを特徴とする固体レーザ光増幅器。
【請求項７】
固体レーザ媒質、ヒートシンク、複数の半導体レーザスタック、及び、各半導体レーザスタックに対応した結合光学系を備えた固体レーザ光増幅器において、
固体レーザ媒質は透明領域と活性領域を有し、活性領域に接して固体レーザ光増幅器の増幅光波長に対して高い反射率を有する高反射率層が設けられ、
活性領域の高反射率層が設けられた面と反対側に透明領域が設けられ、
高反射率層と平行な面内において活性領域の周縁部を取り囲むように透明領域が設けられ、
ヒートシンク上に、固体レーザ活性領域に設けられた高反射率側が接するように固体レーザ薄膜媒質が設けられ、
ヒートシンクは活性領域全面と接触し、
固体レーザ媒質の外形はヒートシンクの外形より大きく、
固体レーザ媒質はヒートシンクより張り出してヒートシンクに設けられ、
各半導体レーザスタックからの励起光は結合光学系を介して固体レーザ媒質の側面に導入されることを特徴とする固体レーザ光増幅器。
【請求項８】
固体レーザ媒質、ヒートシンク、を備えた固体レーザ光増幅器において、
固体レーザ媒質は透明領域と活性領域を有し、活性領域に接して固体レーザ光増幅器の増幅光波長に対して高い反射率を有する高反射率層が設けられ、
活性領域の高反射率層が設けられた面と反対側に透明領域が設けられ、
高反射率層と平行な面内において活性領域の周縁部を取り囲むように透明領域が設けられ、
ヒートシンクには液体を備えた冷却槽が設けられ、
この冷却槽中の液体と固体レーザ活性領域に設けられた高反射率側が接するように固体レーザ薄膜媒質が設けられ、
透明領域の側面から励起光が導入されたことを特徴とする固体レーザ光増幅器。
【請求項９】
活性領域と透明領域を備えた固体レーザ媒質において、
活性領域は平板状であり、
透明領域は平板状であり、
活性領域の一つの面には高反射率層が設けられ、
活性領域と透明領域は積層され、
活性領域の高反射率層が設けられた面には放熱フィンが接着されたことを特徴とする固体レーザ媒質。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体レーザ媒質に関する。また、固体レーザ光増幅器に関し、特にディスク状の固体レーザ媒質を備えた固体レーザ光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ディスク状（薄膜状）の透明な母結晶の一部にレーザ活性種をイオン注入によってドープして活性領域を形成した固体レーザ媒質が開示されている。【０００３】
特許文献２には、薄膜状の活性領域の周辺に透明なウインドー領域を設けた固体レーザ媒質を用いた固体レーザが開示されている。【０００４】
特許文献３には、固体レーザ媒質と半導体レーザを共通のヒートシンク上に設けた固体レーザが開示されている。【０００５】
特許文献４には、活性領域と透明領域を積層した固体レーザ媒質に、半導体レーザからの励起光を直接導入する構造が開示されている。【０００６】
特許文献５には、また、活性領域と透明領域を積層した固体レーザ媒質に、スラブ光導波路を介して励起光を導入する構造が開示されている。【０００７】
特許文献６には、活性領域と透明領域を有する固体レーザ媒質を拡散接合もしくは接着によって形成する手法が開示されている。【０００８】
特許文献７には、活性領域と透明領域を有する固体レーザ媒質を焼結法によって形成する手法が開示されている。【０００９】
特許文献８には、活性領域の周縁部に透明領域を有する固体レーザ媒質を焼結法によって形成する手法が開示されている。【００１０】
特許文献９には、活性領域の周縁部に設けられた透明領域の側面が傾斜し、反射防止コーティングが施されている固体レーザ媒質が開示されている。【００１１】
特許文献１０には、活性領域と透明領域を積層し、活性領域を液体によって直接冷却する固体レーザが開示されている。【００１２】
非特許文献１には活性領域の周縁部に透明領域を設けた固体レーザ媒質に半導体レーザからの励起光を直接導入した固体レーザが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第３５０３５８８号公報
【特許文献２】特許第５０７０５１９号公報
【特許文献３】特開２００３−１８８４４２公報
【特許文献４】ＷＯ２００４／１１４４７６パンフレット
【特許文献５】特開２００７−１１００３９公報
【特許文献６】特開平１１−２６１１３７号公報
【特許文献７】特開２００３−０２０２８８公報
【特許文献８】特開２００３−２５８３５０公報
【特許文献９】特開２００７−３１１５０４公報
【特許文献１０】特許第３８３９７１７号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｗｅｉｐｅｎｇ  Ｋｏｎｇ  ａｎｄ  Ｔａｋｕｎｏｒｉ  Ｔａｉｒａ，"Ｌｅｎｓ−ｌｅｓｓ  ｅｄｇｅ−ｐｕｍｐｉｎｇ  ｈｉｇｈ  ｐｏｗｅｒ  ｓｉｎｇｌ−ｍｏｄｅ  Ｙｂ：ＹＡＧ  ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  ｌａｓｅｒ"，ＣＬＥＯ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ  ＣＴｕ１Ｄ  （２０１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に開示されている固体レーザ媒質は活性領域の厚さに比べて、励起光導入部の透明領域の厚さが大きい。このため、励起光の導入が容易である。しかし、イオン注入法によって固体レーザ媒質を形成しているので生産性が低く、また、レーザ活性種の高濃度ドープが難しい。【００１６】
本発明は、製造が容易で、レーザ活性種の高濃度ドープが可能で、励起光導入が容易な固体レーザ媒質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】
【００１７】
上記課題を解決するために本発明の固体レーザ媒質は、平板状の活性領域と平板状の透明領域を備え、透明領域の外形は活性領域の外形より大きく、活性領域の一つの面には高反射率層が設けられ、活性領域の高反射率層が設けられた面はヒートシンクに接触して冷却され、活性領域の外形が透明領域の外形をはみ出さないように配置され、励起光が透明領域の側面から導入され、励起光が透明領域を経て活性領域に至り、活性領域を励起することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、透明領域の厚さを活性領域よりも厚くできるため、励起光の導入を容易にすることができる。活性領域と透明領域を接合して形成するので、製造が容易であり、活性領域にレーザ活性種を高濃度ドープできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施例の固体レーザ媒質１０の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第二実施例の固体レーザ媒質３０の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第三実施例の固体レーザ媒質４０の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第四実施例の固体レーザ光増幅器５０の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第五実施例の固体レーザ光増幅器７０の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第六実施例の固体レーザ光増幅器８０の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、図面を参照して本発明に係わる固体レーザ発振器の実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態により本発明が限定されるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付与している。
【００２１】
［第一実施例］
図１に本発明の第一実施例の固体レーザ媒質１０の構成を示す。また、図１にこの固体レーザ媒質１０を用いて構成した固体レーザレーザ発振器２０の構成を示す。
【００２２】
図１（ａ）は固体レーザ光媒質１０を上面側から見た図である。図１（ｂ）は固体レーザ媒質１０のＸ−Ｘ'断面図である。図１（ｃ）は固体レーザレーザ発媒質１０の活性領域の別の構成を示す側面図である。図１（ｄ）は固体レーザ媒質１０を用いて構成した固体レーザレーザ発振器２０の構成を示す側面図である。
【００２３】
固体レーザ媒質１０は活性領域１と透明領域２からなる固体レーザ媒質である。活性領域１は、例えば、ＹＡＧの単結晶、セラミクスなどの母材にＮｄやＹｂなどのレーザ活性種をドープしたものである。透明領域２は、例えば、レーザ活性種がドープされていないＹＡＧの単結晶、セラミクスなどである。
【００２４】
活性領域１の一つの面４には高反射率層８が設けられている。透明領域２の一つの面３には無反射率コート層９が設けられている。活性領域１の別の面１１と透明領域２の別の面５が接合されている。
【００２５】
活性領域１は平板状で円形状である。透明領域２は平板状で円形状である。活性領域１の外形は透明領域２の外形より小さく、活性領域１は透明領域２の外形をはみ出さないように接合されている。
【００２６】
図１においては、固体レーザ媒質１０の活性領域１と透明領域２の形状を円形としたが、他の形状を用いてもよい。
【００２７】
固体レーザ媒質１０は、特許文献６、７、及び、８に記載されている手法を用いて製造することができる。すなわち、固体レーザ媒質１は拡散接合、接着剤による接着、あるいは、焼結を用いた接合などの手法で製造することができる。
【００２８】
本実施例では、活性領域１と透明領域２を接合して形成するので製造が容易である。また、活性領域にレーザ活性種を高い濃度でドープすることができる。
【００２９】
透明領域２の側面６に励起光１２が導入され、励起光１２透明領域２を経て活性領域１に至り、活性領域１を励起する。このため、活性領域１は光増幅の機能を発現する。活性領域１の面４には高反射率層８が設けられているので、固体レーザ媒質１０は、反射鏡機能を備えた光増幅器として機能する。このような光増幅器はアクティブミラーの別名で呼ばれる。
【００３０】
固体レーザ媒質１０は、入力光１６を増幅して出力光１７を出射する。図１（ｄ）に固体レーザ媒質１０と出力反射鏡２２を用いて構成した固体レーザレーザ発振器２０の構成を示す。高反射率層８と出力反射鏡２２がファブリーペロー共振器を形成し、レーザ発振２１が生じる。なお、活性領域１の面４は図示しないヒートシンクに接合されている。
【００３１】
活性領域１の側面７は粗面となっている。これは、図１（ｂ）に示す寄生発振１３が生じるのを防ぐためである。この寄生発振１３は活性領域１の側面７によって、意図しないファブリーペロー共振器（寄生ファブリーペロー共振器）が形成されるために生じる。
【００３２】
寄生発振１３を抑制する別の方法としては、活性領域１の側面７に無反射コートを施して反射率を低減してもよい。側面７の反射率を低減させれば寄生発振１３を防ぐことができる。
【００３３】
また、活性領域１の側面７は粗面とした構成は、活性領域１を円形とした場合に生じるささやき回廊モードによって生じる寄生発振を抑制する効果もある。なお、ささやき回廊モードとは、円形の導波路の周に沿って伝播するモードのことである。後述の図２（ｄ）に参照番号３８として示すようなモードのことである。
【００３４】
また、図１（ｃ）に示すように側面７に代えて、傾斜した側面１５を設けてもよい。活性領域１の面４に対して側面１５を直角以外の角度とすることによって、活性領域１の側面によって寄生ファブリーペロー共振器が形成されることを防ぐことができる。傾斜した側面１５をさらに粗面化してもよい。傾斜した側面１５にさらに無反射コートを施してもよい。
【００３５】
固体レーザ媒質１０では活性領域１の側面７は励起光の導入に関与していないため、粗面化することができる。また、側面７に独立した傾斜を設けることができる。このため、寄生発振の発生を防止することができる。
【００３６】
固体レーザ媒質１０は活性領域１と透明領域２が個別に形成されているので、活性領域１を十分に薄くして活性領域１の冷却効率を上げ、同時に、透明領域２を厚くして、励起光２の導入を容易にすることができる。また、活性領域１を大口径化した場合も透明領域２の厚さを制御することによって、活性領域１を均一に励起することができる。
【００３７】
［第二実施例］
図２に本発明の第二実施例の固体レーザ媒質３０を示す。図２（ａ）は固体レーザ媒質３０を示す上面図である。図２（ｂ）は固体レーザ媒質３０の励起方法を示す側面図である。図２（ｃ）はエバネッセント結合について示す図である。図２（ｄ）は寄生発振を抑制するための活性領域１の形状である。
【００３８】
固体レーザ媒質３０は透明領域２と活性領域１を個別に形成して、物理的に接触させた構造を有している。透明領域２と活性領域１は薄い気体層（真空層）３３を介してエバネッセント結合している。
【００３９】
図２（ａ）に示すように、活性領域１の面４はヒートシンク３１に接着されている。透明領域２の面５が活性領域１の面１１に圧力３２によって物理的に接触している。図２（ｂ）に示すように励起光１２は透明領域２の側面６に導入される。
【００４０】
図２（ｂ）の構成では図２（ｃ）に示すようなエバネッセント結合が生じる。活性領域１と透明領域２の間には薄い気体層（真空層）３３が形成される。このような構造では励起光１２は透明領域２と気体層（真空層）３３の界面でエバネッセント光３４が生じ、このエバネッセント光３４は気体層（真空層）３３と活性領域１の界面で透過光３５に変換される。また、反射光３６も生じて透明領域４２中を伝播する。透過光３５は活性領域１に吸収されて活性領域１を励起する。
【００４１】
図２（ｄ）に寄生発振を抑制するための活性領域１の形状を示す。図２（ｄ）に示すように、活性領域１の側面３７を、意図的に凹凸を含む形状とすることにより、寄生ファブリーペロー共振器による寄生発振、及び、ささやき回廊モード３８に起因する寄生発振を抑制することができる。
【００４２】
本実施例では、透明領域２と活性領域１を個別に形成して物理的に接触させている。この構成では、透明領域２と活性領域１を接合させる必要が無いので、固体レーザ媒質３０の製造が容易である。
【００４３】
透明領域２と活性領域１を接合させる場合は、透明領域２と活性領域１の熱膨張係数が近い値である必要があるので、材料選択に制限があった。これに対して、本実施例の構成ではこのような制限がない。
【００４４】
［第三実施例］
図３に本発明の第三実施例の固体レーザ媒質４０の構成を示す。図３（ａ）に示すように、固体レーザ媒質４０は五角形状の透明領域４２を備えている。また、円形の活性領域４１を備えている。
【００４５】
特許文献２に開示されているように、活性領域を透明領域が取り囲む固体レーザ媒質では、透明領域の端面同士が共振器（寄生ファブリーペロー共振器）を形成してしまうことがある。これに対して、本実施例の固体レーザ媒質４０では、透明領域４２の複数の辺４４において互いに平行な辺の組み合わせが無いために、寄生ファブリーペロー共振器が形成されず、寄生発振４３の生成が抑制される。
【００４６】
図３（ｂ）は図１に示した固体レーザ媒質１０と同様の断面構造を示す。図３（ｃ）は特許文献１に開示されている固体レーザ媒質と同様の断面構造を示す。図３（ｄ）は特許文献２に開示されている固体レーザ媒質と同様の断面構造を示す。
【００４７】
これらのいずれの構造においても、透明領域４２の辺に互いに平行な辺の組み合わせが無い形状を採用することによって、寄生発振の生成を抑制することができる。
【００４８】
寄生ファブリーペロー共振器に起因する寄生発振は、透明領域と活性領域の光学的結合が強いほど起こりやすいので、この寄生発振は特に図３（ｄ）の構成で起こり易い。次いでこの寄生発振は図３（ｃ）で起こり易く、その次に図３（ｂ）の構成で起こり易い。
【００４９】
一方、ささやき回廊モードに起因する寄生発振は、図３（ｃ）と図３（ｄ）の構成では起こり難い。活性領域４１と透明領域４２の屈折率差が小さいと、活性領域４１と透明領域４２の界面ではささやき回廊モードが形成されにくいからである。
【００５０】
透明領域４２の外周部は空気と界面を形成するので、この領域にはささやき回廊モードが形成されるが、この領域には利得がないため、寄生発振が起こり難い。
【００５１】
以上から、図３（ａ）の平面構造を有して図３（ｃ）と図３（ｄ）の断面構造を有する場合は、寄生ファブリーペロー共振器による寄生発振も、ささやき回廊モードによる寄生発振も生じ難いこととなる。
【００５２】
図３（ａ）の平面構造を有して図３（ｂ）の断面構造を有する場合は、活性領域４１内でのささやき回廊モードに起因する寄生発振は生じ得る。この場合は、前述の通り、活性領域４１の側面を粗面化する、あるいは図２（ｄ）にしめすような側面形状を採用することにより、活性領域４１内でのささやき回廊モードに起因する寄生発振を抑制できる。
【００５３】
本実施例のように、奇数の頂点を有する正多角形を外形形状とする透明領域４２を用いると、透明領域４２の辺に互いに平行な辺の組み合わせが無いために、寄生ファブリーペロー共振器に起因する寄生発振を低減できる。
【００５４】
なお、活性層４１の外形形状を奇数の頂点を有する多角系とすることもできる。これによって、活性層４１内の寄生ファブリーペロー共振器の発生を防ぐことができる。
【００５５】
［第四実施例］
図４に本発明の第四実施例の固体レーザ光増幅器５０の構成を示す。また、図４にこの固体レーザ光増幅器５０を用いて構成した固体レーザレーザ発振器６０の構成を示す。図４（ａ）は固体レーザ光増幅器５０を上面側から見た図である。図４（ｂ）は固体レーザ光増幅器５０のＹ−Ｙ'断面図である。図４（ｃ）は固体レーザレーザ発振器６０の側面図である。
【００５６】
固体レーザ媒質５１は平板状の薄膜であり、外形は円形状である。外形が円形状の透明領域５２と、外形が円形状の活性領域５３とから成る。透明領域５２は活性領域５３の上方に設けられると共に、活性領域５３の周縁部を取り囲むように設けられている。このため、固体レーザ媒質１の厚さは活性領域５３の厚さより大きくなっている。また、固体レーザ媒質５１の外形は活性領域５３の外形より大きくなっている。
【００５７】
固体レーザ媒質５１の一つの面には高反射率層５８が設けられている。この高反射率層５８は固体レーザ光増幅器５０が増幅する光の波長に対して高い反射率を有している。固体レーザ媒質５１の高反射率層５８が設けられた面がヒートシンク５６に接着されている。ヒートシンク５６の外形は固体レーザ媒質５１の外形より大きい。
【００５８】
固体レーザ媒質５１の高反射率層５８が設けられた面とは反対側の面には無反射コート層５９が設けられている。固体レーザ媒質５１の活性領域５３は高反射率層５８が設けられる面側に設けられている。
【００５９】
励起用の半導体レーザ５４が、サブマウント５５を介してヒートシンク５６上に設けられている。半導体レーザ５４はサブマウント５５にジャンクションダウンで実装されている。また、サブマウント５５はヒートシンク５６上に接着されている。
【００６０】
半導体レーザ５４はサブマウント５５にジャンクションダウンで実装されているので、半導体レーザ５４のレーザ光出射点はヒートシンク５６から、ほぼ、サブマウント５５の高さの位置となる。したがって、サブマウント５５は光学的アライメント部材としても機能する。
【００６１】
励起用の半導体レーザ５４は固体レーザ媒質５１に近接して設けられており、光学系を介すことなく、半導体レーザ５４からの励起光５７は、直接、固体レーザ媒質５１に導入されている。
【００６２】
図４（ｃ）に固体レーザ光増幅器５０を用いて構成した固体レーザレーザ発振器６０を示す。固体レーザレーザ発振器６０は、固体レーザ光増幅器５０と出力反射鏡６１を備えている。
【００６３】
高反射率層５８と出力反射鏡６１とがファブリーペロー共振器を形成することにより、レーザ発振光６２が生成される。レーザ発振光６２の一部が出力光６３として外部に取りだされる。
【００６４】
本実施例では、半導体レーザ５４からの励起光５７を、直接、固体レーザ媒質５１に導入しているので、固体レーザ光増幅器５０を小型化でき、かつ、構造を簡易化できる。
【００６５】
本実施例では、活性領域５３の厚さよりも固体レーザ媒質５１の厚さが大きいので、半導体レーザ５４からの励起光５７を固体レーザ媒質５１に導入することが容易である。
【００６６】
本実施例では、活性領域５３の周縁部にも透明領域５２が設けられているので、固体レーザ媒質５１の外形は活性領域５３の外形より大きい。このため、より多数の半導体レーザ５４によって活性領域５３を励起することができる。
【００６７】
本実施例では、活性領域５３の周縁部にも透明領域５２が設けられているので、ささやき回廊モードによる寄生発振を防ぐことができる。
【００６８】
本実施例では、活性領域５３の上方の透明領域５２を励起光５７が通過するので、活性領域５３が大口径化した場合も、活性領域５３を均一に励起することができる。
【００６９】
図４の構成において、固体レーザ媒質５１に代えて、図１に示した固体媒質１０を用いることができる。図４の構成において、固体レーザ媒質５１に代えて、図２に示した固体レーザ媒質３０を用いることができる。図４の構成において、固体レーザ媒質５１に代えて、図３に示した固体レーザ媒質４０を用いることができる。
【００７０】
［第五実施例］
図５に本発明の第五実施例の構成を示す。固体レーザ光増幅器７０は、固体レーザ光増幅器５０のヒートシンク５６をヒートシンク７１に代え、励起光源を半導体レーザ５４から半導体レーザスタック７２に代えた構成となっている。
【００７１】
半導体レーザスタック７２は複数の半導体レーザチップを積層させた構造を有している。半導体レーザスタック７２の各半導体レーザチップに対応してシリンドリカルレンズ７３が設けられている。
【００７２】
ヒートシンク７１は活性領域５３より大きいが、透明領域５２よりは小さな外形とされている。固体レーザ媒質５１の活性領域５３はサブマウント７７を介してヒートシンク７１に接着されている。
【００７３】
ヒートシンク７１は安価な銅によって形成されている。サブマウント７７は適切な組成比の銅タングステン合金などによって形成され、活性領域５３を形成する材料（ＹＡＧ）と熱膨張率が略一致している。この構成によって活性領域５３に加えられる熱歪を抑制している。
【００７４】
固体レーザ媒質５１の透明領域５２はヒートシンク７１より張り出している。このため、半導体レーザスタック７２からの励起光７５は、ヒートシンク７１によってけられることなく、固体レーザ媒質５１の側面７６に導入される。
【００７５】
半導体レーザスタック７２からの励起光７５はシリンドリカルレンズ７３によって平行光に変換されてから、共通シリンドリカルレンズ７４によって固体レーザ媒質５１の側面７６に導入される。
【００７６】
一般的に、図５に示したような励起光学系では、半導体レーザスタック６２のスタック数を増やすと、共通シリンドリカルレンズ７４の収差によって集光されたレーザ光の径が大きくなるという問題がある。このため、固体レーザ媒質７１が薄いと励起光を効率よく導入することができない。
【００７７】
これに対して、本実施例では固体レーザ媒質７５の全体の厚さは透明領域５２の厚さを厚くすることによって調整することができる。したがって、スタック数の多い半導体レーザスタック７２を用いても、固体レーザ媒質５１の厚さを適切にすることにより、励起光７５を効率よく固体レーザ媒質５１に導入することができる。スタック数を増やせば、励起光を大出力化できるので、固体レーザ光増幅器７０の大出力化を実現することができる。
【００７８】
本実施例では、活性領域５３の周縁部にも透明領域５２が設けられているので、より多数の半導体レーザスタック７２によって活性領域５３を励起することができる。また、ささやき回廊モードによる寄生発振を抑制できる。
【００７９】
図５の構成において、固体レーザ媒質５１に代えて、図１に示した固体レーザ媒質１０を用いることができる。図５の構成において、固体レーザ媒質５１に代えて、図２に示した固体レーザ媒質３０を用いることができる。図５の構成において、固体レーザ媒質５１に代えて、図３に示した固体レーザ媒質４０を用いることができる。
【００８０】
［第六実施例］
図６（ａ）に本発明の第六実施例の固体レーザ光増幅器８０の構成を示す。固体レーザ光増幅器８０は、固体レーザ光増幅器７０のヒートシンク７１をヒートシンク８１に代えた構成となっている。
【００８１】
ヒートシンク８１は液体８２で満たされた冷却槽８４を備えている。固体レーザ媒質５１は液体８２によって直接冷却される構成となっている。固体レーザ媒質５１はＯリング８３と図示しない取り付け機構を介してヒートシンク８１に取り付けられている。Ｏリング８３は液体８２が漏えいすることを防いでいる。
【００８２】
固体レーザ媒質５１は透明領域５２を備えているので、透明領域５２を十分に厚くすることによって物理的に高い強度を持たせることができる。このため、液体８２の圧力によって固体レーザ媒質５１が破損することが防げる。
【００８３】
本実施例によれば、固体レーザ媒質５１を破損させずに、液体８２を用いて、直接冷却するので高い冷却効率が得られる。
【００８４】
特許文献１０には、活性領域と透明領域を積層した固体レーザ媒質の活性領域側を直接冷却する構造が開示されているが、固体レーザ媒質を側面から励起する構造は開示されていない。また、活性領域の周縁部に透明領域を設ける構造は開示されていない。
【００８５】
これに対して、本実施例では活性領域と透明領域を積層し、かつ、活性領域の周縁部に透明領域を設けた固体レーザ媒質を側面から励起する構成とした。このため、固体レーザレーザ媒質５１の側面から励起光７５を導入して固体レーザレーザ媒質５１を励起することができる。
【００８６】
また、本実施例では活性領域の周縁部に透明領域を設けた固体レーザ媒質を用いているので、ささやき回廊モードに起因する寄生発振が抑制される。
【００８７】
図６（ａ）の構成を図４に準じた構成に変形することもできる。
【００８８】
図６（ｂ）に固体レーザ光増幅器８０の変形例を示す。固体レーザレーザ媒質５１に放熱フィン８５を接着した構成としたことが特徴である。放熱フィン８５は適当な組成比の銅タングステン合金や銅モリブテン合金を用いて固体レーザレーザ媒質５１のレーザ結晶材料であるＹＡＧの熱膨張係数に近い値としている。この放熱フィン８５には図示しない凹凸が設けられ、液体８２との接触面積が増加するように構成されている。これにより、冷却効率が向上する。
【００８９】
図６（ｂ）の構成によれば、固体レーザレーザ媒質５１と放熱フィン８５の熱膨張係数を略一致させたので、固体レーザレーザ媒質５１に熱歪が加わることを抑制できる。
【００９０】
図６（ｂ）の構成によれば、ヒートシンク８１を銅などの安価な材料で構築することができる。このため、活性領域５３を大口径化する場合に高いコスト効率を得ることができる。
【００９１】
図６の構成において、固体レーザ媒質５１に代えて、図１に示した固体媒質１０を用いることができる。また、固体レーザ媒質１０の活性領域１として図２（ｄ）に示した側面３７の形状を採用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１…活性領域、２…透明領域、３…透明領域２の一つの面、４…活性領域１の一つの面、５…透明領域２の別の面、６…透明領域２の側面、７…活性領域１の側面、８…高反射率層、９…無反射コート層、１０…固体レーザ媒質、１１…活性領域１の別の面、１２…励起光、１３…寄生発振、１５…活性領域１の傾斜した側面、１６…入力光、１７…出力光、２０…固体レーザレーザ発振器、２１…レーザ発振、２２…出力反射鏡、３０固体レーザ媒質、３１…ヒートシンク、３２…圧力、３３…薄い気体層（真空層）、３４…エバネッセント光、３５…透過光、３６…反射光、３７…活性領域１の凹凸を含む形状の側面、３８…ささやき回廊モード、４０…固体レーザ媒質、４１…活性領域、４２…透明領域、４３…寄生発振、４４…透明領域４２の辺、５０…固体レーザ光増幅器、５１…固体レーザ媒質、５２…透明領域、５３…活性領域、５４半導体レーザ、５５…サブマウント、５６…ヒートシンク、５７…励起光、５８…高反射率層、５９…無反射コート層、６０…固体レーザレーザ発振器、６１…出力反射鏡、６２…レーザ発振光、６３…出力光、７０…固体レーザ光増幅器、７１…ヒートシンク、７２…半導体レーザスタック、７３…シリンドリカルレンズ、７４…共通シリンドリカルレンズ、７５…励起光、７６…固体レーザ媒質５１の側面、７７…サブマウント、８０…固体レーザ光増幅器、８１…ヒートシンク、８２…液体、８３…Ｏリング、８４…冷却槽、８５…放熱フィン。
【図１】
2016140154.tif 000003
【図２】
2016140154.tif 000004
【図３】
2016140154.tif 000005
【図４】
2016140154.tif 000006
【図５】
2016140154.tif 000007
【図６】
2016140154.tif 000008
【国際調査報告】
2016140154.tif 000009
2016140154.tif 000010
2016140154.tif 000011
2016140154.tif 000012
2016140154.tif 000013
2016140154.tif 000014
2016140154.tif 000015
2016140154.tif 000016
2016140154.tif 000017
2016140154.tif 000018
2016140154.tif 000019
2016140154.tif 000020
2016140154.tif 000021
2016140154.tif 000022
2016140154.tif 000023
2016140154.tif 000024