(57)【要約】  屈折率ｎｃを有する等方性媒質であるレーザ媒質１の上面及び下面のうち、少なくとも一方の面に、ｎｏ＜ｎｃ＜ｎｅ又はｎｅ＜ｎｃ＜ｎｏの関係を満足する屈折率を有するクラッド２を接合するように構成する。これにより、等方性媒質を適用することで実現可能な所望の波長（例えば、１５３５ｎｍ）において、クラッド２で感じる屈折率が、屈折率ｎｃよりも小さくなる偏光だけを選択的に出力することができるようになる。
2015097869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面から入射されたレーザ光を伝搬する平板状の等方性媒質と、
前記等方性媒質の上面及び下面のうち、少なくとも一方の面に接合されるクラッドとを備え、
前記クラッドは、前記等方性媒質内でのレーザ光の進行方向である光軸と直交する２つの偏光方向の屈折率が異なる複屈折材料で構成されており、
前記等方性媒質は、前記クラッドにおける２つの偏光方向の屈折率の間の屈折率を有する材料で構成されていることを特徴とする平面導波路型レーザ装置。
【請求項２】
前記等方性媒質は、入射された励起光を吸収して反転分布状態を形成することで利得を発生し、前記反転分布状態を形成しているとき、前記側面からレーザ光が入射されると、その利得によって当該レーザ光を増幅するレーザ媒質で構成されていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項３】
前記レーザ媒質は、活性イオンが添加されたガラスであり、
前記複屈折材料は、カルサイト、ＢＢＯ、ＬＢＯ又は水晶であることを特徴とする請求項２記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項４】
前記レーザ媒質は、活性イオンが添加されたガラスとして、Ｅｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラスを用いていることを特徴とする請求項３記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項５】
前記レーザ媒質は、活性イオンが添加されたＹＡＧであり、
前記複屈折材料は、ＫＴＰであることを特徴とする請求項２記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項６】
前記クラッドの上面及び下面のうち、前記等方性媒質と接合していない側の面が荒らし面になっていることを特徴とする請求項２記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項７】
前記クラッドの上面及び下面のうち、前記等方性媒質と接合していない側の面に、前記レーザ光を吸収する吸収層が接合されていることを特徴とする請求項２記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項８】
前記吸収層は、クロムまたはクロム添加材料で構成されていることを特徴とする請求項７記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項９】
前記等方性媒質及び前記クラッドの側面のうち、前記レーザ光が入射される側の側面又は前記レーザ光が出射される側の側面の少なくとも一方が傾いていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項１０】
レーザ光が入射される前記等方性媒質の側面と対向している前記等方性媒質の側面に、前記レーザ光を反射するコーティングが施されていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項１１】
前記クラッドの上面及び下面のうち、前記等方性媒質と接合していない側の面に、第２のクラッドが接合されていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項１２】
側面から入射されたレーザ光を伝搬する平板状の等方性媒質と、
前記等方性媒質の上面及び下面のうち、少なくとも一方の面に接合される第１のクラッドと、
前記第１のクラッドの上面及び下面のうち、前記等方性媒質と接合していない側の面に接合される第２のクラッドとを備え、
前記等方性媒質は、入射された励起光を吸収して反転分布状態を形成することで利得を発生し、前記反転分布状態を形成しているとき、前記側面からレーザ光が入射されると、その利得によって当該レーザ光を増幅するレーザ媒質で構成されており、
前記第１のクラッドは、前記等方性媒質内でのレーザ光の進行方向である光軸と直交する２つの偏光方向の屈折率が異なる複屈折材料で構成されており、
前記第２のクラッドは、前記励起光に対する前記等方性媒質の屈折率が、前記励起光に対する前記第１のクラッドの屈折率より高い場合、前記励起光に対する前記第２のクラッドの屈折率が、前記励起光に対する前記第１のクラッドの屈折率より低くなる材料で構成され、前記励起光に対する前記等方性媒質の屈折率が、前記励起光に対する前記第１のクラッドの屈折率より低い場合、前記励起光に対する前記第２のクラッドの屈折率が、前記励起光に対する前記等方性媒質の屈折率より低くなる材料で構成されていることを特徴とする平面導波路型レーザ装置。
【請求項１３】
前記クラッドの上面及び下面のうち、前記等方性媒質と接合していない側の面が基板に接合されていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項１４】
前記クラッドの光学軸が、前記等方性媒質と前記クラッドの接合面に対して傾いていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項１５】
レーザ光が入射される前記等方性媒質の側面の一部に、前記レーザ光を反射するコーティングが施されているとともに、前記等方性媒質の側面に対向している前記等方性媒質の側面の一部に、前記レーザ光を反射するコーティングが施されていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項１６】
レーザ光が入射される前記等方性媒質の側面と、前記等方性媒質の側面に対向している前記等方性媒質の側面とが非平行であることを特徴とする請求項１５記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項１７】
前記クラッドの光学軸が、前記等方性媒質と前記クラッドの接合面に対して垂直であることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項１８】
前記クラッドの光学軸が、前記等方性媒質と前記クラッドの接合面に対して平行であることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項１９】
前記クラッドの光学軸が、前記等方性媒質内でのレーザ光の進行方向に対して傾いていることを特徴とする請求項１８記載の平面導波路型レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、ＬＩＤＡＲなどの光源に好適な平面導波路型構造を有する平面導波路型レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
平面導波路型レーザ装置は、レーザ光の進行方向に伸長している薄い平板状のレーザ媒質が、そのレーザ媒質よりも屈折率が低い２つのクラッドで挟み込まれている構造を有しており、そのレーザ媒質が導波路として機能する。
この平面導波路型レーザ装置は、導波路の厚さが薄く、励起密度が高いため、誘導放出断面積が小さいレーザ媒質を用いても、大きな利得が得られ、高効率な増幅や発振動作を実現することができる。
また、導波路を幅方向に広げることによって、励起密度を所定の値に保ったままでの出力のスケーリングが可能である。【０００３】
一方、この平面導波路型レーザ装置は、利得が高く、複数の導波路モードが簡単に増幅や発振を起こしてしまうため、必要な直線偏光でのレーザ光の増幅や発振を起こさせることが困難な場合がある。また、所望のモードに制限してレーザ光の増幅や発振を起こさせることが困難である。
また、不要な光の増幅（寄生増幅）や、クラッド外部の面と端面での全反射で導波路内に閉じ込められて発振する寄生発振を抑制して、効率よくレーザ光を出力することが困難である。【０００４】
そこで、所望のモードでレーザ光を発振させることが可能な平面導波路型レーザ装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
この平面導波路型レーザ装置は、レーザ光の進行方向である光軸に対して垂直な断面内に光学軸を有する複屈折性のレーザ媒質をコアに適用しており、レーザ媒質の上面及び下面に接合されるクラッドの材料として、レーザ媒質のＴＥ偏光に対する屈折率と、ＴＭ偏光に対する屈折率との間の屈折率を有する材料を用いている。
これにより、ＴＥ偏光又はＴＭ偏光のいずれか一方が全反射条件を満たさなくなるため、全反射条件を満足するいずれか一方の偏光のレーザ発振だけが可能になり、所望のモードでレーザ光を発振させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００９−０１６７０３号公報（例えば、段落番号［０００８］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の平面導波路型レーザ装置は以上のように構成されているので、コアに適用されるレーザ媒質として、複屈折性のレーザ媒質を適用することが必須である。このため、等方性のレーザ媒質を適用することで実現可能な所望の波長のレーザ光を所望のモードで出力することができない課題があった。【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、等方性媒質をコアに適用して、所望の波長のレーザ光を所望のモードで出力することができる平面導波路型レーザ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る平面導波路型レーザ装置は、側面から入射されたレーザ光を伝搬する平板状の等方性媒質と、等方性媒質の上面及び下面のうち、少なくとも一方の面に接合されるクラッドとを備え、そのクラッドが、その等方性媒質内でのレーザ光の進行方向である光軸と直交する２つの偏光方向の屈折率が異なる複屈折材料で構成されており、その等方性媒質が、そのクラッドにおける２つの偏光方向の屈折率の間の屈折率を有する材料で構成されているようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、クラッドが、等方性媒質内でのレーザ光の進行方向である光軸と直交する２つの偏光方向の屈折率が異なる複屈折材料で構成されており、その等方性媒質が、そのクラッドにおける２つの偏光方向の屈折率の間の屈折率を有する材料で構成されているので、等方性媒質を適用することで実現可能な所望の波長のレーザ光を所望のモードで選択的に出力することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による平面導波路型レーザ装置を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１による平面導波路型レーザ装置を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による平面導波路型レーザ装置におけるレーザ光の伝搬の偏光依存性を模式的に示す説明図である。
【図４】平面導波路型レーザ装置の製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その１）。
【図５】平面導波路型レーザ装置の製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その２）。
【図６】平面導波路型レーザ装置の製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その３）。
【図７】平面導波路型レーザ装置の製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その４）。
【図８】平面導波路型レーザ装置の製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である（その５）。
【図９】平面導波路型レーザ装置におけるレーザ光の光路の一例を模式的に示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態２による平面導波路型レーザ装置を示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態２による平面導波路型レーザ装置を示す断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２による平面導波路型レーザ装置におけるレーザ光の伝搬の偏光依存性を模式的に示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態３による平面導波路型レーザ装置を示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態４による平面導波路型レーザ装置を示す断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態５による平面導波路型レーザ装置を示す断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態６による平面導波路型レーザ装置を示す断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態７による平面導波路型レーザ装置を示す断面図である。
【図１８】この発明の実施の形態８による平面導波路型レーザ装置を示す上面図である。
【図１９】この発明の実施の形態９による平面導波路型レーザ装置を示す上面図である。
【図２０】この発明の実施の形態１０による平面導波路型レーザ装置を示す上面図である。
【図２１】この発明の実施の形態１１による平面導波路型レーザ装置を示す上面図である。
【図２２】この発明の実施の形態１２による平面導波路型レーザ装置を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による平面導波路型レーザ装置を示す斜視図であり、図２はこの発明の実施の形態１による平面導波路型レーザ装置を示す断面図である。
図１及び図２において、レーザ媒質１は平板状の等方性媒質で構成されており、レーザ媒質１は側面から入射された励起光を吸収して反転分布状態を形成することで利得を発生し、反転分布状態を形成しているとき、側面からレーザ光が入射されると、その利得によって当該レーザ光を増幅する部材である。
図１及び図２では、レーザ媒質１の上面及び下面（一対の矩形状の面）に平行な面内で、この面の直交する２つの辺に平行な方向をそれぞれｘ軸とｚ軸とし、これらのｘ軸とｚ軸の両方に垂直な方向をｙ軸としている。
また、ここでは、ｚ軸方向をレーザ光の伝搬方向（進行方向）である光軸とする。
【００１２】
クラッド２ａはレーザ媒質１との接合面に対して、光学軸（ｃ軸）が垂直となるようにレーザ媒質１の下面に接合されており、レーザ光の光軸と直交する２つの偏光方向の屈折率（ｘ軸方向の偏光に対する屈折率がｎｘ、ｙ軸方向の偏光に対する屈折率がｎｙ）が異なる複屈折材料で構成されている。
クラッド２ｂはレーザ媒質１との接合面に対して、光学軸（ｃ軸）が垂直となるようにレーザ媒質１の上面に接合されており、レーザ光の光軸と直交する２つの偏光方向の屈折率（ｘ軸方向の偏光に対する屈折率がｎｘ、ｙ軸方向の偏光に対する屈折率がｎｙ）が異なる複屈折材料で構成されている。
【００１３】
この実施の形態１では、レーザ媒質１の屈折率ｎｃが、クラッド２ａ，２ｂの屈折率ｎｘ，ｎｙとの関係で、ｎｙ＜ｎｃ＜ｎｘとなるような材料で、レーザ媒質１及びクラッド２ａ，２ｂが構成される。
以下、ｎｙ＜ｎｃ＜ｎｘの関係を満足するレーザ媒質１及びクラッド２ａ，２ｂの具体的な材料の組み合わせを例示する。ただし、組み合わせは、これらに限るものではない。
【００１４】
レーザ媒質１  ⇔  クラッド２ａ，２ｂ
Ｅｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラス  ⇔  カルサイト（ＣａＣＯ３）、ＢＢＯ又は水晶
Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｔｍ，Ｈｏ：ＹＡＧ又はＰｒ：ＹＡＧ  ⇔  ＫＴＰ
Ｎｄ：Ｇｌａｓｓ、Ｅｒ：Ｇｌａｓｓ  ⇔  カルサイト、ＢＢＯ、ＬＢＯ又は水晶
【００１５】
例えば、レーザ媒質１としてＥｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラスを用いる場合、レーザ媒質１は、波長１５３５ｎｍにおいて、約１．５２の屈折率を有する。
また、クラッド２ａ，２ｂとしてカルサイトを用いる場合、クラッド２ａ，２ｂは、波長１５３５ｎｍにおいて、約１．４８（異常光線屈折率ｎｅ）から約１．６３（常光線屈折率ｎｏ）の間の範囲で、偏光方向に対応する屈折率を有する。
このとき、カルサイトのｃ軸（結晶軸でもあり、光学軸でもある）が、ｙ軸に対して平行になるように配置した場合には、レーザ媒質１の屈折率ｎｃと、クラッド２ａ，２ｂの屈折率ｎｘ，ｎｙとの関係は、下記のようになる。
ｎｙ＝ｎｅ（約１．４８）＜ｎｃ（約１．５２）＜ｎｘ＝ｎｏ（約１．６３）となる。
【００１６】
したがって、レーザ媒質１の上下をクラッド２ａ，２ｂで挟んだ構造では、レーザ媒質１内の屈折率ｎｃがクラッド２ａ，２ｂの屈折率よりも大きくなる直線偏光のレーザ光に対して、光導波路を形成する。
つまり、レーザ媒質１は、レーザ媒質１内の屈折率ｎｃがクラッド２ａ，２ｂの屈折率よりも大きくなる直線偏光のレーザ光に対して、励起光の照射による誘導放出で生じたレーザ光を導波するコアとして機能するとともに、レーザ媒質としての機能を発揮する。
【００１７】
ここで、上記の構造を有する平面導波路型レーザ装置の動作について説明する。
図３はこの発明の実施の形態１による平面導波路型レーザ装置におけるレーザ光の伝搬の偏光依存性を模式的に示す説明図である。
図３の平面導波路型レーザ装置の例では、平板状に形成されているＥｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラスからなるレーザ媒質１の上面及び下面には、クラッド２ａ，２ｂが接合されており、クラッド２ａ，２ｂは、ｃ軸（光学軸）とｙ軸が平行となるようなカルサイトで形成されている。
このときのレーザ媒質１の屈折率ｎｃ及びクラッド２ａ，２ｂの屈折率ｎｘ，ｎｙは、波長１５３５ｎｍにおいて、ｎｃ＝約１．５２、ｎｘ＝ｎｏ（約１．６３）、ｎｙ＝ｎｅ（約１．４８）となる。
【００１８】
レーザ媒質１における４つの側面のうち、少なくとも１つの側面から励起光が入射されると、レーザ媒質１では、その励起光を吸収して反転分布状態を形成することで利得を発生する。
レーザ媒質１は、反転分布状態を形成しているとき、少なくとも１つの側面からレーザ光（種光）が入射されると、その利得によって当該レーザ光を増幅する。
図３の例では、レーザ媒質１の左端側からｚ軸に沿って、レーザ光を入射している。
コア屈折率であるレーザ媒質１の屈折率ｎｃがクラッド２ａ，２ｂの屈折率と比べて大きい場合、導波路内を伝搬する光のうち、コア（レーザ媒質１）とクラッド２ａ，２ｂの界面で全反射条件を満足する成分がレーザ媒質１内に閉じ込められ、その成分が導波路モードとして伝搬される。
一方、コア屈折率であるレーザ媒質１の屈折率ｎｃがクラッド２ａ，２ｂの屈折率と比べて小さい場合、コア（レーザ媒質１）とクラッド２ａ，２ｂの界面から光が漏れ出す放射モードとなり、大きな損失が発生する。
【００１９】
図３の例では、レーザ媒質１中をｚ軸方向に伝搬するレーザ光のうち、ｙ軸方向の偏光を有するレーザ光（ＴＭモードのレーザ光）がクラッド２ａ，２ｂで感じる屈折率ｎｙは約１．４８であり、コア屈折率であるレーザ媒質１の屈折率ｎｃ（約１．５２）と比べて小さいため、ＴＭモードのレーザ光は導波路モードで伝搬する。
一方、レーザ媒質１中をｚ軸方向に伝搬するレーザ光のうち、ｘ軸方向の偏光を有するレーザ光（ＴＥモードのレーザ光）がクラッド２ａ，２ｂで感じる屈折率ｎｘは約１．６３であり、コア屈折率であるレーザ媒質１の屈折率ｎｃ（約１．５２）と比べて大きいため、コア（レーザ媒質１）とクラッド２ａ，２ｂの界面では全反射が起こらず、放射モードになる。
その結果、ＴＥモードのレーザ光が平面導波路型レーザ装置中を伝搬する間に大きな損失が発生する。したがって、図３の例では、ＴＭモードのレーザ光のみが選択されて増幅されることになる。
【００２０】
このように、レーザ光をｚ軸方向と平行に入射させた場合、平面導波路型レーザ装置は、ｙ軸方向の偏光成分のみを増幅して出力するレーザ増幅器として動作する。
したがって、この実施の形態１の平面導波路型レーザ装置では、偏光子などの偏光を制限する光学素子を追加することなく、直線偏光の出力を高効率で得ることができる。
また、ｙ偏光成分を有するレーザ光（種光）を使用すればよく、平面導波路型レーザ装置への入射前の種光の偏光状態の制限を緩和させることができる。例えば、平面導波路型レーザ装置への入射前の種光のｙ偏光とｘ偏光の偏光比が９：１としても、ｙ偏光のみを増幅させることができる。
【００２１】
また、レーザ媒質１のｚ軸に垂直な面の一方に全反射鏡を設置し、もう一方の面に部分反射鏡を設置すると、全反射鏡と部分反射鏡の間でレーザ光の発振が発生し、その部分反射鏡から当該レーザ光の一部が出力される。
このとき、ＴＥモードのレーザ光は、大きな損失を受けるために発振が抑制され、ＴＭモードのレーザ光のみが発振されて、直線偏光の出力が得られる。
したがって、この実施の形態１の平面導波路型レーザ装置では、偏光子などの偏光を制限する光学素子を追加することなく、直線偏光の出力を高効率で得ることができる。
なお、全反射鏡と部分反射鏡については、レーザ媒質１のｚ軸に垂直な面に、誘電体膜又は金属膜を直接成膜することによって実現するようにしてもよい。
以上で説明した構成は、ｘ軸方向の増幅又は発振を抑制することによって、ｙ軸方向に直線偏光したレーザ光を高い効率で増幅又は発振させることが可能である。
【００２２】
次に、この実施の形態１における平面導波路型レーザ装置の製造方法について説明する。
図４から図８は平面導波路型レーザ装置の製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。
まず、レーザ媒質１が平板状になるように切断した後、ｚｘ面のうち、一方の面を研磨する（図４を参照）。
次に、レーザ媒質１の研磨した面に対して、ｎｙ＜ｎｃ＜ｎｘの屈折率ｎｘ，ｎｙを有する材料からなるクラッド２ｂを接合する（図５を参照）。
このクラッド２ｂは、オプティカルコンタクト、表面活性化接合、拡散接合などの方法で、レーザ媒質１に直接接合するようにしてもよいし、レーザ媒質１よりも小さな屈折率を有する光学接着剤を用いて、レーザ媒質１に接合するようにしてもよい。
また、レーザ媒質１の研磨した面に対して、クラッド２ｂの薄膜をスパッタ法や蒸着法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などを用いて成膜するようにしてもよい。また、レーザ媒質１とクラッド２ｂの熱膨張差を緩和させるようなバッファ層を挟んで接合するようにしてもよい。
【００２３】
次に、レーザ媒質１のｚｘ面が所定の厚さになるまで研磨し（図６を参照）、研磨したレーザ媒質１の面に対して、ｎｙ＜ｎｃ＜ｎｘの屈折率ｎｘ，ｎｙを有する材料からなるクラッド２ａを接合する（図７を参照）。このクラッド２ａも、クラッド２ｂと同様の方法によって接合することができる。
最後に、レーザ媒質１及びクラッド２ａ，２ｂの積層体を、図８に示すような方向に切断することで、所望の大きさの平面導波路型レーザ装置が製造される。
【００２４】
この実施の形態１では、レーザ媒質１の上下をクラッド２ａ，２ｂで挟んだ構造の平面導波路型レーザ装置について説明したが、屈折率がｎｙ＜ｎｃ＜ｎｘの関係を満足するクラッド２ａ，２ｂのうち、いずれかのクラッド２だけをレーザ媒質１の上面又は下面に接合するようにしてもよい。
この場合、クラッド２が接合されていない側のレーザ媒質１の面には、何も設けずに空気と接するようにしてもよいし（空気をクラッドとしてもよいし）、レーザ媒質１の屈折率ｎｃよりも小さな任意の屈折率を有する材料をクラッドとして接合するようにしてもよい。
【００２５】
また、この実施の形態１では、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）がｙ軸方向に向くようにレーザ媒質１に接合して、ＴＭモードのレーザ光のみを選択するようにしているものを示したが、屈折率がｎｘ＜ｎｃ＜ｎｙの関係を満足するクラッド２ａ，２ｂの光学軸をｘ軸方向に向くようにレーザ媒質１に接合して、ＴＥモードのレーザ光のみを選択するようにしてしてもよい。
【００２６】
上記の他にも、レーザ媒質１の常光線屈折率ｎｏが異常光線屈折率ｎｅよりも小さい材料からなる場合で、屈折率がｎｘ（＝ｎｏ）＜ｎｃ＜ｎｙ（＝ｎｅ）の関係を満足するクラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）をｙ軸方向に向くようにレーザ媒質１に接合する構成でもよいし、屈折率がｎｙ（＝ｎｏ）＜ｎｃ＜ｎｘ（＝ｎｅ）の関係を満足するクラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）をｘ軸方向に向くようにレーザ媒質１に接合する構成でもよい。
このように構成すれば、上述した説明とは逆に、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）に垂直方向の偏光を有するレーザ光は導波路モードで平面導波路型レーザ装置中を伝搬し、光学軸方向の偏光を有するレーザ光は放射モードとなって平面導波路型レーザ装置の伝搬中に大きな損失が発生する。その結果、特定の偏光方向のレーザ光のみが選択されて増幅され、ｘ軸方向又はｙ軸方向に直線偏光したレーザ光の出力が得られる。
【００２７】
さらに、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）を、レーザ媒質１の屈折率ｎｃに対してｎｅ＜ｎｃ＜ｎｏ、又は、ｎｏ＜ｎｃ＜ｎｅの関係を満足するように配置することによって、上記の関係を満足する範囲内で、任意の方向に直線偏光したレーザ光を得ることができる。
【００２８】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、屈折率ｎｃを有する等方性媒質であるレーザ媒質１の上面及び下面のうち、少なくとも一方の面に、ｎｏ＜ｎｃ＜ｎｅ、又は、ｎｅ＜ｎｃ＜ｎｏの関係を満足する屈折率を有するクラッド２を接合するように構成したので、等方性媒質を適用することで実現可能な所望の波長（例えば、１５３５ｎｍ）において、クラッド２で感じる屈折率が、屈折率ｎｃよりも小さくなる偏光だけを選択的に出力することができる効果を奏する。
【００２９】
この実施の形態１では、２つの偏光方向の屈折率が異なる複屈折材料でクラッド２ａ，２ｂが構成されているものを示したが、二軸結晶などの異方性媒質でクラッド２ａ，２ｂを構成し、レーザ媒質１内を伝搬するレーザ光の光軸に直交する２つの偏光がクラッド２ａ，２ｂで感じる屈折率の間にコア（レーザ媒質１）の屈折率を有するような構成でも同様の効果を得ることができる。
なお、レーザ媒質１の代わりに、不活性の等方性媒質を用いた場合、この平面導波路型レーザ装置は偏光子として機能する。
【００３０】
実施の形態２．
図９は平面導波路型レーザ装置におけるレーザ光の光路の一例を模式的に示す説明図である。
クラッド２ａ，２ｂの外側の屈折率がクラッド２ａ，２ｂの屈折率よりも小さい場合、導波路モードＬ１として増幅又は発振するレーザ光のほかに、レーザ媒質１から、放射モードとしてクラッド２ａ，２ｂに漏れ出したレーザ光が、クラッド２ａ，２ｂと外部の境界で反射して、再度、レーザ媒質１に入射することがある。
その結果、レーザ媒質１に再度入射されたレーザ光が増幅されて（以下、出力したいレーザ光以外のレーザ光の増幅を寄生増幅と称する）、レーザ媒質１に蓄積されている利得を消費してしまう現象を生じることがある。
【００３１】
このような場合として、クラッド２ａ，２ｂと外部の境界で反射したレーザ光がそのまま出力端面から出力されるクラッド外部伝搬光Ｌ２のほか、放射モードとしてクラッド２ａ，２ｂに漏れ出して、クラッド２ａ，２ｂと外部の境界で全反射するレーザ光が、レーザ媒質１の出力端面でも全反射条件を満たす場合に、レーザ媒質１とクラッド２ａ，２ｂ内に完全に閉じ込められる全反射周回モードＬ３がある。
特に、全反射条件で反射するレーザ光（クラッド外部伝搬光Ｌ２、全反射周回モードＬ３）は損失が小さいために、レーザ媒質１とクラッド２ａ，２ｂの内部でレーザ発振（以下、寄生発振と称する）を発生させ、レーザ媒質１中の利得を消費する。その結果、平面導波路型レーザ装置の増幅器及びレーザ発振器としての効率を低下させてしまうことになる。
そこで、この実施の形態２では、放射モードとしてクラッド２ａ，２ｂに漏れ出したレーザ光のクラッド２ａ，２ｂと外部の境界での反射を抑制し、所望のレーザ光のみを高効率に増幅及び発振することができる平面導波路型レーザ装置について説明する。
【００３２】
図１０はこの発明の実施の形態２による平面導波路型レーザ装置を示す斜視図であり、図１１はこの発明の実施の形態２による平面導波路型レーザ装置を示す断面図である。
図１０及び図１１において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の方向は、上記実施の形態１における図１及び図２と同様である。
吸収層５ａはクラッド２ａの下面（レーザ媒質１と接合していない側の面）に接合されており、レーザ光を吸収する材料で構成されている。
吸収層５ｂはクラッド２ｂの上面（レーザ媒質１と接合していない側の面）に接合されており、レーザ光を吸収する材料で構成されている。
なお、吸収層５ａ，５ｂは、レーザ光を吸収する材料であればよく、例えば、クロム（Ｃｒ）やクロム添加材料などを使用することができる。
【００３３】
次に平面導波路型レーザ装置の動作について説明する。
図１２はこの発明の実施の形態２による平面導波路型レーザ装置におけるレーザ光の伝搬の偏光依存性を模式的に示す説明図である。
図１２の平面導波路型レーザ装置の例では、平板状に形成されているＥｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラスからなるレーザ媒質１の上面及び下面には、クラッド２ａ，２ｂが接合されており、クラッド２ａ，２ｂは、ｃ軸（光学軸）とｙ軸が平行となるようなカルサイトで形成されている。
このときのレーザ媒質１の屈折率ｎｃは約１．５２、クラッド２ａ，２ｂの屈折率ｎｘは約１．６３（常光線屈折率ｎｏ）、クラッド２ａ，２ｂの屈折率ｎｙは約１．４８（異常光線屈折率ｎｅ）である。
【００３４】
吸収層５ａ，５ｂを設けていない平面導波路型レーザ装置では、図９で説明したように、コア（レーザ媒質１）とクラッド２ａ，２ｂの境界で全反射してコア内部を伝搬する導波路モードＬ１と、クラッド２ａ，２ｂと外部の境界で反射されて伝搬し、出力端面から出力されるクラッド外部伝搬光Ｌ２と、クラッド２ａ，２ｂと外部との境界で反射し、さらに出力端面でも全反射条件を満たして、レーザ媒質１とクラッド２ａ，２ｂの内部でレーザ光が完全に閉じ込められる全反射周回モードＬ３とが存在する。
このうち、クラッド外部伝搬光Ｌ２と全反射周回モードＬ３は、既に説明したように、レーザ媒質１中で生じる２つの偏光のうち、クラッド２ａ，２ｂの屈折率よりも低い屈折率に対応する偏光によって引き起こされる。
【００３５】
クラッド外部伝搬光Ｌ２及び全反射周回モードＬ３が発生すると、レーザ媒質１に蓄えられている利得を消費してしまうため、所望のレーザ光（導波路モードＬ１のレーザ光）に対する利得が低下してレーザ光の増幅及び発振の効率が低下する。導波路モードＬ１以外の成分は、クラッド２ａ，２ｂと外部の境界で反射される。
この実施の形態２では、クラッド２ａ，２ｂの外部に吸収層５ａ，５ｂを配置しているので、クラッド２ａ，２ｂの外部で反射するレーザ光の成分が吸収層５ａ，５ｂに吸収される。
その結果、クラッド外部伝搬光Ｌ２と全反射周回モードＬ３を抑制して、導波路モードＬ１で伝搬する所望のレーザ光を効率よく増幅することが可能になる。
【００３６】
吸収層５ａ，５ｂを有する平面導波路型レーザ装置の製造方法として、上記実施の形態１と同様に、クラッド２ａ，２ｂをレーザ媒質１に接合したのち、スパッタ法や蒸着法によって、クロムやチタンなどからなる吸収層５ａをクラッド２ａの下面に成膜することによって形成することができる。また、クロムやチタンなどからなる吸収層５ｂをクラッド２ｂの上面に成膜することによって形成することができる。
なお、クロムやチタンの金属膜は、吸収率の波長依存性が小さいため、広い波長帯域のレーザ光を吸収させることが可能である。したがって、レーザ媒質１としてＥｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラスを用いて、波長１５５０ｎｍのレーザ光を増幅する場合、Ｅｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラスが利得を持つ１５３５ｎｍの寄生発振を抑制することが可能である。
【００３７】
また、吸収層５ａ，５ｂとしては、レーザ媒質１が最も大きな利得を持つ波長を選択的に吸収する材料を使用するようにしてもよい。
例えば、Ｅｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラスをレーザ媒質１として使用し、波長１５５０ｎｍのレーザ光を増幅する場合、Ｅｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラスは波長１５３５ｎｍに大きな利得を持つため、波長１５３５ｎｍの寄生増幅及び寄生発振を抑制することが重要である。
そこで、吸収層５ａ，５ｂとしては、波長１５３５ｎｍ付近に吸収のピークがある材料を使用することにより、波長１５３５ｎｍの寄生増幅及び寄生発振を抑制することが可能になる。
【００３８】
この実施の形態２では、クラッド２ａ，２ｂの外部に吸収層５ａ，５ｂを配置することで、平面導波路型レーザ装置で発生するクラッド外部伝搬光Ｌ２及び全反射周回モードＬ３を抑制するものを示したが、吸収層５ａ，５ｂをクラッド２ａ，２ｂの外部に配置する代わりに、クラッド２ａの下面（レーザ媒質１と接合していない側の面）及びクラッド２ｂの上面（レーザ媒質１と接合していない側の面）を荒らし面にしてもよい。
クラッド２ａの下面及びクラッド２ｂの上面を荒らし面にすることで、クラッド２ａ，２ｂと外部の境界で反射する光が荒らし面で散乱するため、寄生増幅及び寄生発振の成分に損失を与えることができる。
また、クラッド２ａ，２ｂの荒らし面に、吸収層５ａ，５ｂを付着させるようにしてもよい。
このように構成すれば、荒らし面によるレーザ光の散乱と、吸収層５ａ，５ｂによるレーザ光の吸収によって、寄生増幅や寄生発振を抑制し、所望のレーザ光を効率よく増幅させることが可能になる。
【００３９】
この実施の形態２では、レーザ媒質１の上下をクラッド２ａ，２ｂで挟んだ構造の平面導波路型レーザ装置について説明したが、レーザ媒質１の上面又は下面だけに、クラッド２及び吸収層５を接合するようにしてもよい。
この場合、クラッド２及び吸収層５が接合されていない側のレーザ媒質１の面には、何も設けずに空気と接するようにしてもよいし（空気をクラッドとしてもよいし）、レーザ媒質１の屈折率ｎｃよりも小さな任意の屈折率を有する材料をクラッドとして接合するようにしてもよい。
【００４０】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、クラッド２ａの下面に、レーザ光を吸収する吸収層５ａを備えるとともに、クラッド２ｂの上面に、レーザ光を吸収する吸収層５ｂを備えるように構成したので、レーザ媒質１中で生じる２つの偏光のうち、クラッド２ａ，２ｂの屈折率に対して、レーザ媒質１の小さい方の屈折率に対応する偏光によって引き起こされるクラッド外部伝搬光Ｌ２及び全反射周回モードＬ３を吸収又は散乱させて、寄生増幅及び寄生発振を抑制し、導波路モードＬ１で伝搬する所望のレーザ光を効率よく増幅することができる効果を奏する。
【００４１】
実施の形態３．
図１３はこの発明の実施の形態３による平面導波路型レーザ装置を示す断面図であり、図１３において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態１，２では、レーザ媒質１及びクラッド２ａ，２ｂが直方体を形成しているものを示したが、レーザ媒質１及びクラッド２ａ，２ｂの側面のうち、レーザ光が入射される側の側面、又は、レーザ光を出力する側の側面の少なくとも一方が傾いていてもよい。
即ち、上記実施の形態１，２の平面導波路型レーザ装置では、レーザ媒質１及びクラッド２ａ，２ｂの側面がｘｙ面に平行になっているが、この実施の形態３の平面導波路型レーザ装置では、レーザ媒質１及びクラッド２ａ，２ｂの側面がｘｙ面に対して傾いている。
図１３の例では、レーザ光が入射される側の側面と、レーザ光を出力する側の側面との双方がｘｙ面に対して傾いている。
【００４２】
このように、レーザ媒質１及びクラッド２ａ，２ｂの側面をｘｙ面に対して傾けることで、レーザ媒質１のｚ軸に垂直な一対の側面間で発生するレーザ発振（寄生発振）を抑制して、所望のレーザ光を効率良く増幅させることが可能になる。
図１３の例では、一対の側面を傾けているが、いずれか一方の側面だけを傾けても同様の効果を得ることができる。
【００４３】
実施の形態４．
図１４はこの発明の実施の形態４による平面導波路型レーザ装置を示す断面図であり、図１４において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態１〜３では、レーザ光が入射される側の側面と対向しているレーザ媒質１の側面からレーザ光を出力するものを示したが、レーザ光が入射される側の側面と対向している側のレーザ媒質１及びクラッド２ａ，２ｂの側面に、レーザ光を反射する高反射率のコーティング６が施されているものであってもよい。
【００４４】
レーザ光が入射される側の側面と対向している側のレーザ媒質１及びクラッド２ａ，２ｂの側面に、レーザ光を反射する高反射率のコーティング６が施されている場合、レーザ媒質１によって増幅されてｚ軸に沿って伝搬されたレーザ光（図中、右方向に伝搬されたレーザ光）が、高反射率のコーティング６が施されている側面に到達すると、その側面に反射されて、入射側の側面から出力されるようになる。即ち、レーザ光は往復伝搬されるようになる。
レーザ光が高反射率のコーティング６が施されている側面に反射されて、図中、左方向に伝搬されることで、さらにレーザ媒質１によって増幅されるため、レーザ光の高出力化を図ることができる。
【００４５】
実施の形態５．
図１５はこの発明の実施の形態５による平面導波路型レーザ装置を示す断面図であり、図１５において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
クラッド７ａはクラッド２ａの下面（レーザ媒質１と接合していない側の面）に接合されている第２のクラッドである。
クラッド７ｂはクラッド２ｂの上面（レーザ媒質１と接合していない側の面）に接合されている第２のクラッドである。
この実施の形態５では、クラッド２ａ，２ｂが第１のクラッドに相当する。
【００４６】
上記実施の形態１，３，４では、クラッド２ａ，２ｂにおけるレーザ媒質１と接合していない側のｘｚ面が空気層になっており、側面から入射される励起光は、クラッド２ａとクラッド２ｂの間、又は、上下の空気層の間に閉じ込められる。
これに対して、この実施の形態５では、クラッド２ａ，２ｂにおけるレーザ媒質１と接合していない側のｘｚ面にクラッド７ａ，７ｂが接合されているため、側面から入射される励起光は、クラッド２ａとクラッド２ｂの間、又は、クラッド７ａとクラッド７ｂの間に閉じ込められる。
【００４７】
ここで、励起光に対するクラッド７ａ，７ｂの屈折率は、クラッド７ａとクラッド７ｂの間に励起光を閉じ込めることが可能であればよい。
例えば、励起光に対するレーザ媒質１の屈折率がｎｃ、励起光に対するクラッド２ａ，２ｂの屈折率がｎ１（クラッド２ａ，２ｂは複屈折材料で構成されているため、励起光に対するクラッド２ａ，２ｂの屈折率は偏光方向によって変化する）、励起光に対するクラッド７ａ，７ｂの屈折率がｎ２であるとき、レーザ媒質１の屈折率ｎｃとクラッド２ａ，２ｂの屈折率ｎ１が、ｎｃ＞ｎ１の関係を満足する場合、ｎ１＞ｎ２の条件を満足する材料で、クラッド７ａ，７ｂを構成する。
一方、レーザ媒質１の屈折率ｎｃとクラッド２ａ，２ｂの屈折率ｎ１が、ｎ１＞ｎｃの関係を満足する場合、ｎｃ＞ｎ２の条件を満足する材料で、クラッド７ａ，７ｂを構成する。
【００４８】
例えば、レーザ媒質１としてＥｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラス、クラッド２ａ，２ｂとしてカルサイトを用いる場合、励起光の波長が９４０ｎｍであれば、クラッド７ａ，７ｂとして、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、その他光学ガラス材料などを用いれば、上記の条件を満足するため、クラッド７ａとクラッド７ｂの間に励起光を閉じ込めることができる。
ただし、上記の条件を満足する材料であれば、ＭｇＦ２やＳｉＯ２などに限るものでない。
【００４９】
このように、クラッド７ａとクラッド７ｂの間に励起光を閉じ込めることが可能な構成であれば、高出力な励起光をレーザ媒質１に導くことができるため、レーザ光の高出力化を図ることが可能である。
また、励起光に対するレーザ媒質１の屈折率ｎｃと、励起光に対するクラッド７ａ，７ｂの屈折率ｎ２との差が小さい場合でも、励起光に対するクラッド２ａ，２ｂの屈折率ｎ１と、励起光に対するクラッド７ａ，７ｂの屈折率ｎ２との差を大きくすることで、励起光の入射の開口数ＮＡを大きくすることが可能になる。また、励起光が空気層に面しないため、信頼性を高めることが可能である。
【００５０】
実施の形態６．
図１６はこの発明の実施の形態６による平面導波路型レーザ装置を示す断面図であり、図１６において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
基板３はクラッド２ｂの上面（レーザ媒質１と接合していない側の面）に接合剤４によって接合されている。
図１６の例では、基板３がクラッド２ｂの上面に接合されている例を示しているが、基板３がクラッド２ａの下面に接合されていてもよい。
【００５１】
基板３をクラッド２ｂのｘｚ面に接合することで、クラッド２ｂのｘｚ面が空気層になっている場合よりも、平面導波路を補強することができるため、信頼性を高めることが可能である。
ここでは、接合剤４を用いて、基板３とクラッド２ｂを接合しているが、基板３とクラッド２ｂの接合方法は、接合剤４を用いる方法に限るものではなく、例えば、表面活性化接合などでもよい。
【００５２】
実施の形態７．
図１７はこの発明の実施の形態７による平面導波路型レーザ装置を示す断面図であり、図１７において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態１〜６では、レーザ媒質１との接合面に対して、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）が垂直になるように、クラッド２ａ，２ｂがレーザ媒質１と接合されているものを示したが（クラッド２ａ，２ｂのｃ軸とｙ軸が平行）、レーザ媒質１との接合面に対して、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）が傾いている（クラッド２ａ，２ｂのｃ軸がｚ軸方向に傾いている）ものであってもよい。
【００５３】
この実施の形態７では、図１７に示すように、クラッド２ａ，２ｂのｃ軸をｚ軸方向に傾けている。
クラッド２ａ，２ｂのｃ軸とｚ軸のなす角をθ（対称性より０°≦θ≦１８０°と定義する）とする。
このとき、レーザ媒質１内を伝搬するレーザ光の光軸に直交する２つの偏光に対するクラッド２ａ，２ｂの屈折率ｎｘ，ｎｙのうち、ｙ軸方向の偏光に対する屈折率ｎｙは、ｎｅ＜ｎｙ＜ｎｏ、又は、ｎｏ＜ｎｙ＜ｎｅの範囲で、なす角θに依存して変化する。
【００５４】
例えば、レーザ媒質１としてＥｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラス、クラッド２ａ，２ｂとしてカルサイトを用いる場合、レーザ光の波長１５３５ｎｍであれば、５９°≦θ≦１２１°の範囲で、ｎｙ＜ｎｃが満たされる。
θ＝約５９°や、θ＝約１２１°の付近では、ｎｙ≒ｎｃとなり、ＴＭモードに対するレーザ媒質１の屈折率ｎｃとクラッド２ａ，２ｂの屈折率ｎｙとの差を小さくすることが可能である。このため、高次モード化を低減させることが可能である。
また、ｎｅ＜ｎｏの場合には、ｚ軸に対するｃ軸の傾き角θを調整することにより、ＴＭモード（ｎｅ＜ｎｏの場合）に対するクラッド２ａ，２ｂの屈折率を調整することが可能であり、空間モードを制御することが可能である。
【００５５】
実施の形態８．
図１８はこの発明の実施の形態８による平面導波路型レーザ装置を示す上面図である。ただし、図１８では、説明の便宜上、クラッド２ａ，２ｂを除いて、レーザ媒質１だけを描画している。
この実施の形態８では、種光Ｌ４が入射されるレーザ媒質１の側面（ｙｚ面）の一部に、レーザ光Ｌ５を反射する高反射率のコーティング８ａが施されている。また、種光Ｌ４が入射されるレーザ媒質１の側面に対向しているレーザ媒質１の側面（ｙｚ面）の一部に、レーザ光Ｌ５を反射する高反射率のコーティング８ｂが施されている。
【００５６】
レーザ媒質１の側面（ｙｚ面）のうち、高反射率のコーティング８ａが施されていない部分から種光Ｌ４が入射されると、レーザ媒質１内のレーザ光Ｌ５は、高反射率のコーティング８ａ，８ｂが施されている側面によって反射を繰り返しながらレーザ媒質１内を伝搬する。
レーザ光Ｌ５は、レーザ媒質１の端面９（ｘｙ面）で全反射によって折り返される。または、端面９にレーザ光Ｌ５を反射する高反射率のコーティングを施してもよい。
その後、レーザ媒質１のもう一方の側面（ｙｚ面）のうち、高反射率のコーティング８ｂが施されていない部分にレーザ光Ｌ５が到達すると、レーザ光Ｌ５は、高反射率のコーティング８ｂが施されていない部分から増幅光Ｌ６として出射される。
【００５７】
例えば、レーザ媒質１としてＥｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラス、クラッド２ａ，２ｂとしてカルサイトを用いる場合、レーザ光の波長１５３５ｎｍであれば、ＴＥモードは発散モードとなり、ＴＭモードは導波路モードとなる。
上記のように、レーザ媒質１の一対の側面の一部に、高反射率のコーティング８ａ，８ｂを施すことにより、レーザ光Ｌ５の光路長を拡長することができるため、レーザ光の高出力化を図ることができる。
【００５８】
実施の形態９．
図１９はこの発明の実施の形態９による平面導波路型レーザ装置を示す上面図である。
ただし、図１９では、説明の便宜上、クラッド２ａ，２ｂを除いて、レーザ媒質１だけを描画している。
上記実施の形態８では、高反射率のコーティング８ａ，８ｂが施されている一対の側面が平行であるものを示したが、図１９に示すように、高反射率のコーティング８ａが施されている側面と、高反射率のコーティング８ｂが施されている側面とが非平行であってもよい。
【００５９】
高反射率のコーティング８ａが施されている側面と、高反射率のコーティング８ｂが施されている側面とが非平行である構成では、レーザ媒質１内のレーザ光Ｌ５は、高反射率のコーティング８ａ，８ｂが施されている側面に対する入射角度が変化する（図中、右方向への搬送では、入射角度が徐々に小さくなり、左方向への搬送では、入射角度が徐々に大きくなる）。
このため、レーザ媒質１内のレーザ光Ｌ５は、図中、レーザ媒質１の右側の側面（ｘｙ面）に触れることなく折り返すことができるようになる。
これにより、上記実施の形態８よりも、ビーム品質の劣化を低減させることができる。
また、レーザ光を高密度化できるため、エネルギーの抜き出しを高めることができ、レーザ光の高出力化を図ることができる。
【００６０】
実施の形態１０．
図２０はこの発明の実施の形態１０による平面導波路型レーザ装置を示す上面図である。ただし、図２０では、説明の便宜上、クラッド２ａ，２ｂを除いて、レーザ媒質１だけを描画している。
上記実施の形態１では、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）が、レーザ媒質１とクラッド２ａ，２ｂの接合面に対して垂直（クラッド２ａ，２ｂのｃ軸とｙ軸が平行）であるものを示したが、図２０に示すように、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）が、レーザ媒質１とクラッド２ａ，２ｂの接合面に対して平行（クラッド２ａ，２ｂのｃ軸がｘｚ面内にある）であってもよい。
また、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）が、レーザ光の進行方向に対して傾いているものであってもよい。図２０の例では、θだけ傾いている。
【００６１】
この実施の形態１０では、図２０に示すように、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）がｘｚ面内にあり、クラッド２ａ，２ｂのｃ軸とｚ軸のなす角がθ（対称性より０°≦θ≦１８０°と定義する）である。
このとき、レーザ媒質１内を伝搬するレーザ光の光軸に直交する２つの偏光に対するクラッド２ａ，２ｂの屈折率ｎｘ，ｎｙのうち、ｘ軸方向の偏光に対する屈折率ｎｘは、ｎｅ＜ｎｘ＜ｎｏ、又は、ｎｏ＜ｎｘ＜ｎｅの範囲で、なす角θに依存して変化する。
【００６２】
例えば、レーザ媒質１としてＥｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラス、クラッド２ａ，２ｂとしてカルサイトを用いる場合、レーザ光の波長１５３５ｎｍであれば、５９°≦θ≦１２１°の範囲で、ｎｘ＜ｎｃが満たされる。
θ＝約５９°や、θ＝約１２１°の付近では、ｎｘ≒ｎｃとなり、ＴＥモードに対するレーザ媒質１の屈折率ｎｃとクラッド２ａ，２ｂの屈折率ｎｘとの差を小さくすることが可能である。このため、高次モード化を低減させることが可能である。
【００６３】
また、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）とレーザ光の進行方向とのなす角が、θの範囲外においては放射モードとなるため、上記の例では、ｘ軸方向の寄生発振及び寄生増幅の抑制や、その他の周回モードについても寄生発振及び寄生増幅を抑制する効果がある。
また、ｎｅ＜ｎｏの場合には、ｚ軸に対するｃ軸の傾き角θを調整することにより、ＴＥモードに対するクラッド２ａ，２ｂの屈折率を調整することが可能であり、空間モードを制御することができる。また、寄生発振及び寄生増幅を抑制することができる。
【００６４】
実施の形態１１．
図２１はこの発明の実施の形態１１による平面導波路型レーザ装置を示す上面図である。ただし、図２１では、クラッド２ａ，２ｂを除いて、レーザ媒質１だけを描画している。
上記実施の形態８では、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）が、レーザ媒質１とクラッド２ａ，２ｂの接合面に対して垂直（クラッド２ａ，２ｂのｃ軸とｙ軸が平行）であるものを示したが、図２１に示すように、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）が、レーザ媒質１とクラッド２ａ，２ｂの接合面に対して平行（クラッド２ａ，２ｂのｃ軸とｚ軸が平行）であってもよい。
【００６５】
この実施の形態１１では、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）がｚ軸と平行であり、レーザ光の進行方向とｃ軸のなす角がθ（対称性より０°≦θ≦１８０°と定義する）であるとする。
このとき、レーザ媒質１内を伝搬するレーザ光の光軸に直交する２つの偏光がクラッド２ａ，２ｂで感じる屈折率ｎＴＥ，ｎＴＭ（＝ｎｙ）のうち、屈折率ｎＴＥは、ｎｅ＜ｎＴＥ＜ｎｏ、又は、ｎｏ＜ｎＴＥ＜ｎｅの範囲で、なす角θに依存して変化する。
【００６６】
例えば、レーザ媒質１としてＥｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラス、クラッド２ａ，２ｂとしてカルサイトを用いる場合、レーザ光の波長１５３５ｎｍであれば、５９°≦θ≦１２１°の範囲で、ｎＴＥ＜ｎｃが満たされる。
θ＝約５９°や、θ＝約１２１°の付近では、ｎＴＥ≒ｎｃとなり、ＴＥモードに対するレーザ媒質１の屈折率ｎｃとクラッド２ａ，２ｂの屈折率ｎＴＥとの差を小さくすることが可能である。このため、高次モード化を低減させることが可能である。
このように、クラッド２ａ，２ｂのｃ軸とｚ軸が平行であっても、ｎｅ＜ｎｏの場合には、ＴＥモードに対するクラッド２ａ，２ｂの屈折率を調整することが可能であり、空間モードを制御することができる。
【００６７】
実施の形態１２．
図２２はこの発明の実施の形態１２による平面導波路型レーザ装置を示す上面図である。ただし、図２２では、クラッド２ａ，２ｂを除いて、レーザ媒質１だけを描画している。
上記実施の形態９では、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）が、レーザ媒質１とクラッド２ａ，２ｂの接合面に対して垂直（クラッド２ａ，２ｂのｃ軸とｙ軸が平行）であるものを示したが、図２２に示すように、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）が、レーザ媒質１とクラッド２ａ，２ｂの接合面に対して平行（クラッド２ａ，２ｂのｃ軸とｚ軸が平行）であってもよい。
【００６８】
この実施の形態１２では、クラッド２ａ，２ｂの光学軸（ｃ軸）がｚ軸と平行であり、レーザ光の進行方向とｃ軸のなす角がθ（対称性より０°≦θ≦１８０°と定義する）であるとする。
このとき、レーザ媒質１内を伝搬するレーザ光の光軸に直交する２つの偏光がクラッド２ａ，２ｂで感じる屈折率ｎＴＥ，ｎＴＭ（＝ｎｙ）のうち、屈折率ｎＴＥは、ｎｅ＜ｎＴＥ＜ｎｏ、又は、ｎｏ＜ｎＴＥ＜ｎｅの範囲で、なす角θに依存して変化する。
【００６９】
例えば、レーザ媒質１としてＥｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラス、クラッド２ａ，２ｂとしてカルサイトを用いる場合、レーザ光の波長１５３５ｎｍであれば、５９°≦θ≦１２１°の範囲で、ｎＴＥ＜ｎｃが満たされる。
θ＝約５９°や、θ＝約１２１°の付近では、ｎＴＥ≒ｎｃとなり、ＴＥモードに対するレーザ媒質１の屈折率ｎｃとクラッド２ａ，２ｂの屈折率ｎＴＥとの差を小さくすることが可能である。このため、高次モード化を低減させることが可能である。
このように、クラッド２ａ，２ｂのｃ軸とｚ軸が平行であっても、ｎｅ＜ｎｏの場合には、ＴＥモードに対するクラッド２ａ，２ｂの屈折率を調整することが可能であり、空間モードを制御することができる。
【００７０】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
この発明に係る平面導波路型レーザ装置は、直線偏光を取り出すレーザ光源として利用するのに好適である。
【符号の説明】
【００７２】
１  レーザ媒質（平板状の等方性媒質）、２ａ，２ｂ  クラッド（第１のクラッド）、３  基板、４  接合剤、５ａ，５ｂ  吸収層、６  高反射率のコーティング、７ａ，７ｂ  クラッド（第２のクラッド）、８ａ，８ｂ  高反射率のコーティング、９  レーザ媒質１の端面。
【図１】
2015097869.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015097869.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015097869.tif 000009
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年11月19日(2015.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係る平面導波路型レーザ装置は、側面から入射されたレーザ光を伝搬する平板状の等方性媒質と、等方性媒質の上面及び下面のうち、少なくとも一方の面に接合されるクラッドとを備え、そのクラッドが、その等方性媒質内でのレーザ光の進行方向である光軸と直交する２つの偏光方向の屈折率が異なる複屈折結晶で構成されており、その等方性媒質が、そのクラッドにおける２つの偏光方向の屈折率の間の屈折率を有する材料で構成されているようにしたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明によれば、クラッドが、等方性媒質内でのレーザ光の進行方向である光軸と直交する２つの偏光方向の屈折率が異なる複屈折結晶で構成されており、その等方性媒質が、そのクラッドにおける２つの偏光方向の屈折率の間の屈折率を有する材料で構成されているので、等方性媒質を適用することで実現可能な所望の波長のレーザ光を所望のモードで選択的に出力することができる効果がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面から入射されたレーザ光を伝搬する平板状の等方性媒質と、前記等方性媒質の上面及び下面のうち、少なくとも一方の面に接合されるクラッドとを備え、
前記クラッドは、前記等方性媒質内でのレーザ光の進行方向である光軸と直交する２つの偏光方向の屈折率が異なる複屈折結晶で構成されており、
前記等方性媒質は、前記クラッドにおける２つの偏光方向の屈折率の間の屈折率を有する材料で構成されていることを特徴とする平面導波路型レーザ装置。
【請求項２】
前記複屈折結晶は一軸結晶であって、前記一軸結晶の光学軸が前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項３】
前記複屈折結晶は二軸結晶であって、前記二軸結晶が有する２つの複屈折軸のうち少なくとも１つが前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項４】
前記等方性媒質は、入射された励起光を吸収して反転分布状態を形成することで利得を発生し、前記反転分布状態を形成しているとき、前記側面からレーザ光が入射されると、その利得によって当該レーザ光を増幅するレーザ媒質で構成されていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項５】
前記レーザ媒質は、活性イオンが添加されたガラスであり、
前記複屈折材料は、カルサイト、ＢＢＯ、ＬＢＯ又は水晶であることを特徴とする請求項４記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項６】
前記レーザ媒質は、活性イオンが添加されたガラスとして、Ｅｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラスを用いていることを特徴とする請求項５記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項７】
前記クラッドの上面及び下面のうち、前記等方性媒質と接合していない側の面が荒らし面になっていることを特徴とする請求項４記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項８】
前記クラッドの上面及び下面のうち、前記等方性媒質と接合していない側の面に、前記レーザ光を吸収する吸収層が接合されていることを特徴とする請求項４記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項９】
前記吸収層は、クロムまたはクロム添加材料で構成されていることを特徴とする請求項８記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項１０】
側面から入射されたレーザ光を伝搬する平板状の等方性媒質と、
前記等方性媒質の上面及び下面のうち、少なくとも一方の面に接合される第１のクラッドと、
前記第１のクラッドの上面及び下面のうち、前記等方性媒質と接合していない側の面に接合される第２のクラッドとを備え、
前記等方性媒質は、入射された励起光を吸収して反転分布状態を形成することで利得を発生し、前記反転分布状態を形成しているとき、前記側面からレーザ光が入射されると、その利得によって当該レーザ光を増幅するレーザ媒質で構成されており、
前記第１のクラッドは、前記等方性媒質内でのレーザ光の進行方向である光軸と直交する２つの偏光方向の屈折率が異なる複屈折結晶で構成されており、
前記第２のクラッドは、前記励起光に対する前記等方性媒質の屈折率が、前記励起光に対する前記第１のクラッドの屈折率より高い場合、前記励起光に対する前記第２のクラッドの屈折率が、前記励起光に対する前記第１のクラッドの屈折率より低くなる材料で構成され、前記励起光に対する前記等方性媒質の屈折率が、前記励起光に対する前記第１のクラッドの屈折率より低い場合、前記励起光に対する前記第２のクラッドの屈折率が、前記励起光に対する前記等方性媒質の屈折率より低くなる材料で構成されていることを特徴とする平面導波路型レーザ装置。
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月5日(2017.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面から入射されたレーザ光を伝搬する平板状の等方性媒質と、前記等方性媒質の上面及び下面のうち、少なくとも一方の面に接合されるクラッドとを備え、
前記クラッドは、前記等方性媒質内でのレーザ光の進行方向である光軸と直交する２つの偏光方向の屈折率が異なる複屈折結晶で構成されており、
前記等方性媒質は、前記クラッドにおける２つの偏光方向の屈折率の間の屈折率を有する材料で構成されていることを特徴とする平面導波路型レーザ装置。
【請求項２】
前記複屈折結晶は一軸結晶であって、前記一軸結晶の光学軸が前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項３】
前記複屈折結晶は二軸結晶であって、前記二軸結晶が有する２つの複屈折軸のうち少なくとも１つが前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項４】
前記等方性媒質は、入射された励起光を吸収して反転分布状態を形成することで利得を発生し、前記反転分布状態を形成しているとき、前記側面からレーザ光が入射されると、前記利得によって当該レーザ光を増幅するレーザ媒質で構成されていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項５】
前記レーザ媒質は、活性イオンが添加されたガラスであり、
前記複屈折材料は、カルサイト、ＢＢＯ、ＬＢＯ又は水晶であることを特徴とする請求項４記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項６】
前記レーザ媒質は、活性イオンが添加されたガラスとして、Ｅｒ，Ｙｂ添加リン酸ガラスを用いていることを特徴とする請求項５記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項７】
前記クラッドの上面及び下面のうち、前記等方性媒質と接合していない側の面が荒らし面になっていることを特徴とする請求項４記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項８】
前記クラッドの上面及び下面のうち、前記等方性媒質と接合していない側の面に、前記レーザ光を吸収する吸収層が接合されていることを特徴とする請求項４記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項９】
前記吸収層は、クロムまたはクロム添加材料で構成されていることを特徴とする請求項８記載の平面導波路型レーザ装置。
【請求項１０】
側面から入射されたレーザ光を伝搬する平板状の等方性媒質と、
前記等方性媒質の上面及び下面のうち、少なくとも一方の面に接合される第１のクラッドと、
前記第１のクラッドの上面及び下面のうち、前記等方性媒質と接合していない側の面に接合される第２のクラッドとを備え、
前記等方性媒質は、入射された励起光を吸収して反転分布状態を形成することで利得を発生し、前記反転分布状態を形成しているとき、前記側面からレーザ光が入射されると、前記利得によって当該レーザ光を増幅するレーザ媒質で構成されており、
前記第１のクラッドは、前記等方性媒質内でのレーザ光の進行方向である光軸と直交する２つの偏光方向の屈折率が異なる複屈折結晶で構成されており、
前記第２のクラッドは、前記励起光に対する前記等方性媒質の屈折率が、前記励起光に対する前記第１のクラッドの屈折率より高い場合、前記励起光に対する前記第２のクラッドの屈折率が、前記励起光に対する前記第１のクラッドの屈折率より低くなる材料で構成され、前記励起光に対する前記等方性媒質の屈折率が、前記励起光に対する前記第１のクラッドの屈折率より低い場合、前記励起光に対する前記第２のクラッドの屈折率が、前記励起光に対する前記等方性媒質の屈折率より低くなる材料で構成されていることを特徴とする平面導波路型レーザ装置。
【国際調査報告】
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