(57)【要約】【課題】質量の重い部材を機械的に回転することなしに、レーザー波長を制御して高速に波長を掃引できるようにして、安定した波長選択作用を実現することができるようにする。【解決手段】所定の透過性を有するミラーとアダプティブオプティクスとを有して構成されるレーザー共振器と、レーザー共振器内に配設されたレーザー媒質と、レーザー媒質からの出射光が入射される分散素子とを有する。また、レーザー共振器内に配設された所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質と、レーザー媒質からの出射光が入射されるミラーを有するアダプティブオプティクスと、アダプティブオプティクスのミラーによって反射された光が入射されるグレーティングと、グレーティングの回折光がアダプティブオプティクスのミラーによって反射されて入射されるように配置された所定の透過性を有するミラーとを有する。【選択図】        図１
2004191551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の透過性を有するミラーとアダプティブオプティクスとを有して構成されるレーザー共振器と、
前記レーザー共振器内に配設されたレーザー媒質と、
前記レーザー媒質からの出射光が入射される分散素子と
を有するレーザー装置。
【請求項２】
レーザー共振器内に配設された所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質と、
前記レーザー媒質からの出射光が入射されるミラーを有するアダプティブオプティクスと、
前記アダプティブオプティクスの前記ミラーによって反射された光が入射されるグレーティングと、
前記グレーティングの回折光が前記アダプティブオプティクスの前記ミラーによって反射されて入射されるように配置された所定の透過性を有するミラーと
を有するレーザー装置。
【請求項３】
レーザー共振器内に配設された所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質と、
前記レーザー媒質からの出射光が入射されるグレーティングと、
前記グレーティングの回折光が入射されるミラーを有するアダプティブオプティクスと、
前記アダプティブオプティクスの前記ミラーによって反射された光が前記グレーティングによって回折されて入射されるように配置された所定の透過性を有するミラーと
を有するレーザー装置。
【請求項４】
レーザー共振器内に配設された所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質と、
前記レーザー媒質からの出射光が入射されるプリズムと、
前記プリズムによって分光された光が入射されるミラーを有するアダプティブオプティクスと、
前記アダプティブオプティクスの前記ミラーによって反射された光が入射されるように配置された所定の透過率を有するミラーと
を有するレーザー装置。
【請求項５】
レーザー共振器内に配設された所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質と、
前記レーザー媒質からの出射光が入射されるミラーを有する第１のアダプティブオプティクスと、
前記第１のアダプティブオプティクスのミラーによって反射された光が入射される複屈折フィルターと、
前記複屈折フィルターを透過した光が入射されるミラーを有する第２のアダプティブオプティクスと、
前記第２のアダプティブオプティクスの前記ミラーによって反射された光が入射されるように配置された所定の透過率を有するミラーと
を有するレーザー装置。
【請求項６】
一方の端面の反射が防止され他方の端面が全反射可能となされたレーザーダイオードチップと、
前記レーザーダイオードチップの前記一方の端面からの出射光が入射されるグレーティングと、
前記グレーティングの回折光が入射されるミラーを有するアダプティブオプティクスと
を有するレーザー装置。
【請求項７】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項６または請求項６のいずれか１項に記載のレーザー装置において、
前記アダプティブオプティクスは、トラッキングミラーまたはディフォーマブルミラーのいずれかである
レーザー装置。
【請求項８】
所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質からの出射光を、グレーティングから所定の波長の１次回折光がアダプティブオプティクスのミラーに入射するようにして、前記アダプティブオプティクスのミラーによって反射して前記グレーティングに入射させ、
前記グレーティングによって回折され前記アダプティブオプティクスのミラーに入射された波長の光を、レーザー共振器内を往復させることによりレーザー発振させて出力させる
ことを特徴とするレーザー装置における波長選択方法。
【請求項９】
所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質からの出射光をグレーティングに入射させ、前記グレーティングによって回折された所定の波長の１次回折光をアダプティブオプティクスのミラーに垂直に入射させて、
前記アダプティブオプティクスのミラーに垂直に入射されて反射された波長の光を、レーザー共振器内を往復させることによりレーザー発振させて、前記グレーティングの０次光として出力させる
ことを特徴とするレーザー装置における波長選択方法。
【請求項１０】
所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質からの出射光をプリズムに入射させて分光し、前記プリズムによって分光された所定の波長の光をアダプティブオプティクスのミラーに垂直に入射させて、
前記アダプティブオプティクスのミラーに垂直に入射されて反射された波長の光を、レーザー共振器内を往復させることによりレーザー発振させて出力させる
ことを特徴とするレーザー装置における波長選択方法。
【請求項１１】
所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質からの出射光を第１のアダプティブオプティクスのミラーに反射させて複屈折フィルターに入射させ、前記複屈折フィルターを透過した光を第２のアダプティブオプティクスのミラーに入射させて、
前記第２のアダプティブオプティクスのミラーに入射されて反射された波長の光を、レーザー共振器内を往復させることによりレーザー発振させて出力させる
ことを特徴とするレーザー装置における波長選択方法。
【請求項１２】
レーザーダイオードチップからの出射光をグレーティングに入射させ、前記グレーティングによって回折された所定の波長の１次回折光をアダプティブオプティクスのミラーに垂直に入射させて、
前記アダプティブオプティクスのミラーに垂直に入射されて反射された波長の光を、前記グレーティングの０次光として出力させる
ことを特徴とするレーザー装置における波長選択方法。
【請求項１３】
請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１または請求項１２のいずれか１項に記載のレーザー装置における波長選択方法において、
前記アダプティブオプティクスは、トラッキングミラーまたはディフォーマブルミラーのいずれかである
ことを特徴とするレーザー装置における波長選択方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー装置およびレーザー装置における波長選択方法に関し、さらに詳細には、レーザー発振波長を高速にかつ信頼性高く制御することのできるレーザー装置およびレーザー装置における波長選択方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、波長可変レーザーを所望な波長でレーザー発振させるための波長選択方法として、レーザー媒質を収容したレーザー共振器内に、グレーティング（回折格子）や複屈折フィルターやプリズムなどの素子を配設するか、あるいは、これら素子とともにガルバノ付ミラーを配設し、精密回転マウントを手動またはモーターにより回転させて、グレーティング（回折格子）や複屈折フィルターやプリズムなどの素子かまたはガルバノ付ミラーを機械的に回転することにより、レーザー媒質から出射される出射光の中から所望の波長の出射光のみを取り出し、取り出した出射光をレーザー媒質に対して反射させて増幅してレーザー発振を生ぜしめ、レーザー共振器から所望の波長のレーザー光のみを出射させるようにした波長選択方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２６３７７９号公報（図１〜図３）
しかしながら、上記したような従来の波長選択方法を用いた場合においては、レーザー共振器内に配設されたグレーティングや複屈折フィルターやプリズムなどの素子自体を機械的に回転するため、精密回転マウントを手動またはモーターにより回転させているので、これら素子の回転速度が制限されてしまっていた。また、ガルバノ付ミラーを機械的に回転させる場合には、制御する角度にもよるが、早くとも数百Ｈｚ程度でしか回転できなかった。このように、従来の技術においては、波長可変速度を速くすることが困難であるという問題点があった。
【０００４】
また、上記した従来の波長選択方法においては、グレーティングや複屈折フィルターやプリズムなどの素子、または、ガルバノ付ミラーを機械的に回転させるので、これら質量の重い部材の回転によってぶれが生じてしまい、波長選択の精度が良くないという問題点があった。
【０００５】
さらに、従来の波長選択方法において精密回転マウントを用いた場合には、ギヤによるバックラッシュなどにより角度を精密に制御できない恐れがあり、波長再現精度が良くないという問題点もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、質量の重い部材を機械的に回転することなしに、レーザー波長を制御して高速に波長を掃引できるようにして、安定した波長選択作用を実現することができるようにした、レーザー装置およびレーザー装置における波長選択方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明におけるレーザー装置およびレーザー装置における波長選択方法は、グレーティングや複屈折フィルターやプリズムなどの素子、あるいは、ガルバノ付ミラーのような質量の重い部材を機械的に回転させる従来の手法とはまったく異なる観点からなされたものである。
【０００８】
即ち、本発明は、反射させる光の反射角度や波面を制御することができるなどのように、アダプティブオプティックス（ａｄａｐｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃｓ）が入射される光に対してアクティブに変化を加えて反射させることができる点に着目して、当該アダプティブオプティックスをレーザー装置に用いるようにしたものである。
【０００９】
従って、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、所定の透過性を有するミラーとアダプティブオプティクスとを有して構成されるレーザー共振器と、上記レーザー共振器内に配設されたレーザー媒質と、上記レーザー媒質からの出射光が入射される分散素子とを有するようにしたものである。
【００１０】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、レーザー共振器内に配設された所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質と、上記レーザー媒質からの出射光が入射されるミラーを有するアダプティブオプティクスと、上記アダプティブオプティクスの上記ミラーによって反射された光が入射されるグレーティングと、上記グレーティングの回折光が上記アダプティブオプティクスの上記ミラーによって反射されて入射されるように配置された所定の透過性を有するミラーとを有するようにしたものである。
【００１１】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、レーザー共振器内に配設された所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質と、上記レーザー媒質からの出射光が入射されるグレーティングと、上記グレーティングの回折光が入射されるミラーを有するアダプティブオプティクスと、上記アダプティブオプティクスの上記ミラーによって反射された光が上記グレーティングによって回折されて入射されるように配置された所定の透過性を有するミラーとを有するようにしたものである。
【００１２】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、レーザー共振器内に配設された所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質と、上記レーザー媒質からの出射光が入射されるプリズムと、上記プリズムによって分光された光が入射されるミラーを有するアダプティブオプティクスと、上記アダプティブオプティクスの上記ミラーによって反射された光が入射されるように配置された所定の透過率を有するミラーとを有するようにしたものである。
【００１３】
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、レーザー共振器内に配設された所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質と、上記レーザー媒質からの出射光が入射されるミラーを有する第１のアダプティブオプティクスと、上記第１のアダプティブオプティクスのミラーによって反射された光が入射される複屈折フィルターと、上記複屈折フィルターを透過した光が入射されるミラーを有する第２のアダプティブオプティクスと、上記第２のアダプティブオプティクスの上記ミラーによって反射された光が入射されるように配置された所定の透過率を有するミラーとを有するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、一方の端面の反射が防止され他方の端面が全反射可能となされたレーザーダイオードチップと、上記レーザーダイオードチップの上記一方の端面からの出射光が入射されるグレーティングと、上記グレーティングの回折光が入射されるミラーを有するアダプティブオプティクスとを有するようにしたものである。
【００１５】
また、本発明のうち請求項７に記載の発明のように、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項６または請求項６のいずれか１項に記載の発明において、上記アダプティブオプティクスは、トラッキングミラーまたはディフォーマブルミラーのいずれかであるようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明のうち請求項８に記載の発明は、所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質からの出射光を、グレーティングから所定の波長の１次回折光がアダプティブオプティクスのミラーに入射するようにして、上記アダプティブオプティクスのミラーによって反射して上記グレーティングに入射させ、上記グレーティングによって回折され上記アダプティブオプティクスのミラーに入射された波長の光を、レーザー共振器内を往復させることによりレーザー発振させて出力させるようにしたものである。
【００１７】
また、本発明のうち請求項９に記載の発明は、所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質からの出射光をグレーティングに入射させ、上記グレーティングによって回折された所定の波長の１次回折光をアダプティブオプティクスのミラーに垂直に入射させて、上記アダプティブオプティクスのミラーに垂直に入射されて反射された波長の光を、レーザー共振器内を往復させることによりレーザー発振させて、上記グレーティングの０次光として出力させるようにしたものである。
【００１８】
また、本発明のうち請求項１０に記載の発明は、所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質からの出射光をプリズムに入射させて分光し、上記プリズムによって分光された所定の波長の光をアダプティブオプティクスのミラーに垂直に入射させて、上記アダプティブオプティクスのミラーに垂直に入射されて反射された波長の光を、レーザー共振器内を往復させることによりレーザー発振させて出力させるようにしたものである。
【００１９】
また、本発明のうち請求項１１に記載の発明は、所定範囲の波長域においてレーザー発振可能なレーザー媒質からの出射光を第１のアダプティブオプティクスのミラーに反射させて複屈折フィルターに入射させ、上記複屈折フィルターを透過した光を第２のアダプティブオプティクスのミラーに入射させて、上記第２のアダプティブオプティクスのミラーに入射されて反射された波長の光を、レーザー共振器内を往復させることによりレーザー発振させて出力させるようにしたものである。
【００２０】
また、本発明のうち請求項１２に記載の発明は、レーザーダイオードチップからの出射光をグレーティングに入射させ、上記グレーティングによって回折された所定の波長の１次回折光をアダプティブオプティクスのミラーに垂直に入射させて、上記アダプティブオプティクスのミラーに垂直に入射されて反射された波長の光を、上記グレーティングの０次光として出力させるようにしたものである。
【００２１】
また、本発明のうち請求項１３に記載の発明のように、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１または請求項１２のいずれか１項に記載の発明において、上記アダプティブオプティクスは、トラッキングミラーまたはディフォーマブルミラーのいずれかであるようにしてもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づいて、本発明によるレーザー装置およびレーザー装置における波長選択方法の実施の形態を詳細に説明するものとする。
【００２３】
図１には、本発明の第１の実施の形態によるレーザー装置の概略構成説明図が示されている。
【００２４】
この第１の実施の形態のレーザー装置は、レーザー共振器を構成するアダプティブオプティクス１０と所定の透過性を有する出射側ミラー１２と、レーザー共振器内に配設されたレーザー媒質１４と、波長選択用の分散素子としてのグレーティング（回折格子）１６とを有して構成されている。
【００２５】
ここで、レーザー媒質１４としては、例えば、Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３レーザー結晶を用いることができる。
【００２６】
また、グレーティング１６は、反射型の回折格子であって所定形状の溝が所定の本数形成された平面回折格子であり、例えば、溝本数１２００本／ｍｍで回折次数１の平面回折格子を用いることができる。
【００２７】
なお、このレーザー装置においては、レーザー共振器へ励起レーザー光を入射するための励起光源として、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを用いることができる。
【００２８】
そして、アダプティブオプティックス（ａｄａｐｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃｓ）１０とは、反射させる光の反射角度や波面を制御することができ、入射してくる光に対してアクティブに変化を加えて反射させるミラーを備えるものであって、各種タイプのものが提案されている。
【００２９】
この実施の形態においては、アダプティブオプティックス１０として、所謂、トラッキングミラー（Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｍｉｒｒｏｒ）と称される、ミラーの傾きのみを制御して変化可能なタイプのものを使用するものとする。
【００３０】
なお、アダプティブオプティックス１０にはコントローラー２０が接続されており、このコントローラー２０により、アダプティブオプティックス１０として用いられるトラッキングミラー１００のミラー１１６（後述する）の傾きを制御して変化可能なようになされている。
【００３１】
図２には、トラッキングミラー１００を示す概略構成斜視図が示されており、このトラッキングミラー１００は、下部部材１０２と上部部材１１２との２つのパーツにより構成されている。
【００３２】
下部部材１０２は、シリコン（Ｓｉ）により形成された板状体の基盤１０４と、基盤１０４の表面１０４ａに金（Ａｕ）を用いてプリントされた複数の電極１０６−１〜１０６−５とを有して構成されている。
【００３３】
ここで、下部部材１０２の複数の電極１０６−１〜１０６−５とは、正方形を４つの小正方形に分割するようにして形成された電極１０６−１、電極１０６−２、電極１０６−３ならびに電極１０６−４の４つの電極と、これら電極１０６−１、電極１０６−２、電極１０６−３ならびに電極１０６−４の外周側に形成された電極１０６−５とである。
【００３４】
一方、上部部材１１２は、略矩形形状のフレーム１１４と、反射面１１６ａを備えフレーム１１４に支持部材１１８を介して可動自在に支持されミラー１１６とを有して構成されている。
【００３５】
このミラー１１６は、略矩形形状の板状体であるシリコン基板の表面に、反射面１１６ａとなる金（Ａｕ）をコーティングして形成されている。ミラー１１６は、例えば、３．５ｍｍ（縦）×３．５ｍｍ（横）×２００μｍ（厚み）であって、およそ０．０５ｍｇの重さを有するようにして寸法設定されている。
【００３６】
そして、ミラー１１６の反射面１１６ａの背面側に基盤１０４の表面１０４ａが位置し、ミラー１１６と基盤１０４の表面１０４ａとが所定の間隔Ｈ（例えば、数十ミクロン）を有するようにして、上部部材１１２のフレーム１１４が下部部材１０２の基盤１０４に固定的に配設される（図３（ａ）に示す状態参照）。
【００３７】
この際、ミラー１１６の２本の対角線によって区切られた４つの略三角形形状の領域のそれぞれと対向するようにして、下部部材１０２の電極１０６−１、電極１０６−２、電極１０６−３ならびに電極１０６−４の４つの電極がそれぞれ位置するようになる。つまり、ミラー１１６の角部１１６ｂは電極１０６−１と電極１０６−２との間に位置し、ミラー１１６の角部１１６ｃは電極１０６−２と電極１０６−３との間に位置し、ミラー１１６の角部１１６ｄは電極１０６−３と電極１０６−４との間に位置し、ミラー１１６の角部１１６ｅは電極１０６−４と電極１０６−１との間に位置するようになる。
【００３８】
こうした下部部材１０２と上部部材１１２との２つのパーツよりなるトラッキングミラー１００において、コントローラー２０の制御によって、例えば、下部部材１０２の電極１０６−１ならびに電極１０６−２に所定の電圧を印加するとともに、電極１０６−３ならびに電極１０６−４の電圧を０Ｖとすると、ミラー１１６は静電効果によって電極１０６−１ならびに電極１０６−２に引き寄せられて、ミラー１１６の角部１１６ｂと基盤１０４の表面１０４ａとの間隔Ｈ１（図３（ｂ）参照）は所定の間隔Ｈ（図３（ａ）参照）より短くなり、ミラー１１６が傾くことになる。
【００３９】
また、下部部材１０２の電極１０６−３ならびに電極１０６−４に所定の電圧を印加するとともに、電極１０６−１ならびに電極１０６−２の電圧を０Ｖとすると、ミラー１１６は静電効果によって電極１０６−３ならびに電極１０６−４に引き寄せられて、ミラー１１６の角部１１６ｄと基盤１０４の表面１０４ａとの間隔Ｈ２（図３（ｃ）参照）は所定の間隔Ｈ（図３（ａ）参照）より短くなり、ミラー１１６が傾くことになる。
【００４０】
また、下部部材１０２の電極１０６−１ならびに電極１０６−４に所定の電圧を印加するとともに、電極１０６−２ならびに電極１０６−３の電圧を０Ｖとした場合や、反対に、下部部材１０２の電極１０６−２ならびに電極１０６−３に所定の電圧を印加するとともに、電極１０６−１ならびに電極１０６−４の電圧を０Ｖとした場合もそれぞれ、静電効果によって所定の電圧が印加された電極１０８側にミラー１１６は引き寄せられて傾くことになる。
【００４１】
こうしてミラー１１６と所定の間隔Ｈを有して位置する４つの電極１０６−１〜１０６−４の中で所定の電圧を印加する電極を変化させたり、さらには、印加する電圧の大きさを変化させることによって、トラッキングミラー１００のミラー１１６を任意の方向に任意の角度だけ傾けさせることができ、ミラー１１６の反射面１１６ａの傾きが変化可能となされている。
【００４２】
なお、この実施の形態においては、トラッキングミラー１００のミラー１１６の反射面１１６ａの傾きが変化可能な角度は最大で１５°であり、水平状態（図３（ａ）参照）から±７．５°の範囲でミラー１１６の角度のコントロールが可能である。また、こうしたミラー１１６の角度の制御は、コントローラ２０によって２ｋＨｚ〜３ｋＨｚという高速でなされるものである。従って、この実施の形態においては、１秒間でおよそ３０００回程度はミラー１１６の角度を最大１５°で振ることができる。
【００４３】
以上の構成において、まず、励起レーザー光としてＮｄ：ＹＡＧレーザーの第二高調波をレーザー媒質１４に入射して、レーザー媒質１４を励起する。こうしてレーザー媒質１４を励起することにより、レーザー媒質１４から広範囲の波長帯域の光が出射され、この広範囲の波長帯域の光は、アダプティブオプティクス１０として用いたトラッキングミラー１００のミラー１１６によって反射されて、グレーティング１６に入射する。
【００４４】
そして、トラッキングミラー１００のミラー１１６によって反射されてグレーティング１６に入射した広範囲の波長帯域の光は、グレーティング１６によって波長毎に異なる回折角で回折されて放射状に分光される。つまり、グレーティング１６の１次回折光は波長毎に回折角が異なり、例えば、グレーティング１６として溝本数１２００本／ｍｍで回折次数１の平面回折格子を用いた場合には、波長７００ｎｍの光の＋１次の回折光の回折角は２５°であり、波長９００ｎｍの光の＋１次の回折光の回折角は３３°である。
【００４５】
ここで、グレーティング１６はリトロー配置になると、グレーティング１６に入射した入射光の方向に、＋１次の回折光が戻るようになる。つまり、リトロー配置のグレーティング１６に入射する入射光がグレーティング１６の法線（図４（ａ）に示す破線参照）となす角度、即ち、入射角αは、グレーティング１６によって回折された光がグレーティング１６の法線（図４（ａ）に示す破線参照）となす角度、即ち、回折角βと一致する。
【００４６】
このため、レーザー装置（図１参照）においては、レーザー媒質１４から出射された広範囲の波長帯域の出射光が、所定の波長の＋１次の回折光の回折角βと一致する入射角αでグレーティング１６に入射するように、即ち、グレーティング１６がリトロー配置になるように、コントローラー２０によりアダプティブオプティクス１０として用いたトラッキングミラー１００のミラー１１６の角度を変化させる。
【００４７】
例えば、レーザー装置から波長７００ｎｍの出射レーザー光を出射させる場合には、レーザー媒質１４から出射された広範囲の波長帯域の出射光を、コントローラー２０によって角度が調整されたトラッキングミラー１００のミラー１１６によって反射させて、入射角α＝２５°でグレーティング１６に入射させる（図４（ａ）参照）。すると、リトロー配置のグレーティング１６によって、入射角αと一致する回折角β＝２５°で回折された波長７００ｎｍの＋１次の回折光が、再びトラッキングミラー１００のミラー１１６に入射してもとの光路に戻る。従って、波長７００ｎｍの光が、アダプティブオプティクス１０と出射側ミラー１２とにより構成されるレーザー共振器内を往復することになる。
【００４８】
また、レーザー装置から波長９００ｎｍの出射レーザー光を出射させる場合には、レーザー媒質１４から出射された広範囲の波長帯域の出射光を、コントローラー２０によって角度が調整されたトラッキングミラー１００のミラー１１６によって反射させて、入射角α＝３３°でグレーティング１６に入射させる（図３（ｂ）参照）。すると、リトロー配置のグレーティング１６によって、入射角αと一致する回折角β＝３３°で回折された波長９００ｎｍの＋１次の回折光が、再びトラッキングミラー１００のミラー１１６に入射してもとの光路に戻る。従って、波長９００ｎｍの光が、アダプティブオプティクス１０と出射側ミラー１２とにより構成されるレーザー共振器内を往復することになる。
【００４９】
このように、グレーティング１６として溝本数１２００本／ｍｍで回折次数１の平面回折格子を用いると、波長７００ｎｍから波長９００ｎｍの間の波長の光の＋１次の回折光の回折角βは２５°から３３°の間になる。従って、上記した波長７００ｎｍから波長９００ｎｍの間の波長の出射レーザー光をレーザー装置から出射させる場合には、コントローラー２０によってトラッキングミラー１００のミラー１１６の角度を調整して、レーザー媒質１４から出射された広範囲の波長帯域の出射光を、入射角αが２５°から３３°の間でグレーティング１６に入射させればよい。
【００５０】
こうして、波長毎にグレーティング１６の回折角βが異なるために、リトロー配置でもとの光路に戻すための入射角αも波長毎に異なり、波長に応じた角度にトラッキングミラー１００のミラー１１６を調整して、入射角αと一致する回折角βの波長の光を増幅させてレーザー発振を生ぜしめ、レーザー共振器から当該波長のレーザー光を出射レーザー光として出射させることができる。
【００５１】
つまり、グレーティング１６の１次回折光は波長により回折角βが変わることを利用して、その角度にあわせてグレーティング１６がリトロー配置になるように、アダプティブオブティックス１０の角度を変えると、グレーティング１６を機械的に回転させてその角度を変えることなしに、レーザー共振器内を往復する光の波長を変えて出射レーザー光の波長を変えることができる。
【００５２】
上記したようにして、第１の実施の形態に示すレーザー装置においては、アダプティブオプティクス１０として用いたトラッキングミラー１００のミラー１１６の角度を変化させることによって、レーザー媒質１４から出射された広範囲の波長帯域の出射光を、任意の波長の光の１次回折光の回折角と一致する入射角でグレーティング１６に入射すると、当該任意の波長の光がレーザー共振器内を往復するようになる。このため、アダプティブオプティクス１０のミラーの角度を変えると、レーザー共振器内を往復する光の波長が変わり、出射レーザー光の波長を変えることができる。
【００５３】
本発明の第１の実施の形態に示すレーザー装置によれば、波長選択のために角度を変えるトラッキングミラー１００のミラー１１６が、小型で極めて軽量な部材なので、ミラー１１６の角度を高速に、例えば、２ｋＨｚ〜３ｋＨｚで変化させることができるようになり、波長可変速度を速くすることができる。
【００５４】
しかも、トラッキングミラー１００のミラー１１６は、静電効果を利用し、エアギャップを通じて電極１０８により引っ張られて角度を変化させるため、ミラー１１６を直接引いたり押したりするような機械的な接触が必要なく、ぶれが少ないので、非常に高速にしかも正確に角度を変化させたり、角度を決めることができる。このため、本発明の第１の実施の形態に示すレーザー装置によれば、波長選択を高精度に行うことができ、しかも波長再現精度もよく、安定した波長選択作用を実現することができる。
【００５５】
また、本発明の第１の実施の形態に示すレーザー装置においては、溝本数１２００本／ｍｍで回折次数１の平面回折格子をグレーティング１６として用いるので、発振するレーザー光のスペクトル幅をおよそ０．０１ｎｍ以下程度まで狭くすることができるようになり、狭スペクトルにて波長選択作用を実現することもできる。
【００５６】
なお、本発明によるレーザー装置の発振するレーザー光のスペクトル幅（およそ０．０１ｎｍ以下）は、例えば、音響光学効果を使用した波長選択素子を用いて高速な波長選択によって発振するレーザー光のスペトル幅（およそ０．１ｎｍ）と比較しても狭いものである。
【００５７】
図５には、本発明の第２の実施の形態によるレーザー装置の構成概略図が示されている。なお、図１乃至図４に示した構成部材と同一の構成部材に関しては、理解を容易にするために、同一の符号を付して示すものとする。
【００５８】
この第２の実施の形態によるレーザー装置は、レーザー共振器を構成するアダプティブオプティクス１０と所定の透過性を有するミラー２２と、レーザー共振器内に配設されたレーザー媒質１４と、波長選択用の分散素子としてのグレーティング（回折格子）２６とを有して構成されている。
【００５９】
ここで、アダプティブオプティクス１０としては、上記した第１の実施の形態と同様に、トラッキングミラー１００（図２参照）を使用するものとする。
【００６０】
また、グレーティング２６としては、例えば、溝本数１２００本／ｍｍで回折次数１の反射型の平面回折格子を用いることができる。なお、グレーティング２６は、グレーティング２６に入射するレーザー媒質１４から出射された広範囲の波長帯域の光（後述する）がグレーティング２６の法線（図６に示す破線参照）となす角度、即ち、入射角αが５０°となるようにして配設されている。
【００６１】
以上の構成において、まず、励起レーザー光としてＮｄ：ＹＡＧレーザーの第二高調波をレーザー媒質１４に入射して、レーザー媒質１４を励起する。こうしてレーザー媒質１４を励起することにより、レーザー媒質１４から広範囲の波長帯域の光を出射させ、この広範囲の波長帯域の光は、グレーティング２６に入射角α＝５０°で入射する。
【００６２】
そして、グレーティング２６に入射した広範囲の波長帯域の光は、グレーティング２６によって波長毎に異なる回折角で回折されて放射状に分光される。つまり、グレーティング２６の１次回折光は波長毎に回折角が異なり、例えば、グレーティング２６として溝本数１２００本／ｍｍで回折次数１の平面回折格子を用いた場合には、広範囲の波長帯域の光が入射角α＝５０°でグレーティング２６に入射すると、波長７００ｎｍの光の＋１次の回折光の回折角β１は４°であり、波長９００ｎｍの光の＋１次の回折光の回折角β２は１８°である（図６参照）。
【００６３】
このため、レーザー装置（図５参照）においては、所定の波長の１次回折光が、アダプティブオプティクス１０として用いたトラッキングミラー１００のミラー１１６に垂直に入射するように、コントローラー２０によりトラッキングミラー１００のミラー１１６の角度を変化させる。
【００６４】
例えば、レーザー装置から波長７００ｎｍの出射レーザー光を出射させる場合には、コントローラー２０によってトラッキングミラー１００のミラー１１６の角度を調整して、ミラー１１６をグレーティング２６に対して４°傾かせ、回折角β１＝４°（図６参照）の回折光、即ち、波長７００ｎｍの光をミラー１１６に垂直入射させる。すると、トラッキングミラー１００のミラー１１６に垂直入射した波長７００ｎｍの光が、ミラー１１６によって反射されて再びグレーティング２６に入射して、アダプティブオプティクス１０とミラー２２とにより構成されるレーザー共振器内に戻って往復することになる。
【００６５】
また、レーザー装置から波長９００ｎｍの出射レーザー光を出射させる場合には、コントローラー２０によってトラッキングミラー１００のミラー１１６の角度を調整して、ミラー１１６をグレーティング２６に対して１８°傾かせ、回折角β２＝１８°（図６参照）の回折光、即ち、波長９００ｎｍの光をミラー１１６に垂直入射させる。すると、トラッキングミラー１００のミラー１１６に垂直入射した波長９００ｎｍの光が、ミラー１１６によって反射されて再びグレーティング２６に入射して、アダプティブオプティクス１０とミラー２２とにより構成されるレーザー共振器内に戻って往復することになる。
【００６６】
このように、グレーティング２６として溝本数１２００本／ｍｍで回折次数１の平面回折格子を用いると、波長７００ｎｍから波長９００ｎｍの間の波長の光の＋１次の回折光の回折角βは４°から１８°の間になる。従って、上記した波長７００ｎｍから波長９００ｎｍの間の波長の出射レーザー光をレーザー装置から出射させる場合には、コントローラー２０によってトラッキングミラー１００のミラー１１６の角度を、グレーティング２６に対して４°から１８°の間で傾かせて、波長７００ｎｍから波長９００ｎｍの間の波長の光をミラー１１６に垂直入射させればよい。
【００６７】
こうして波長毎にグレーティング２６の回折角が異なるために、出射レーザー光としたい波長に応じた角度にトラッキングミラー１００のミラー１１６を調整すると、ミラー１１６に垂直に入射した波長の光が増幅されてレーザー発振を生ぜしめ、レーザー共振器から当該波長のレーザー光が、グレーティング２６の０次光として出射されて、出射レーザー光を得ることができる。
【００６８】
つまり、グレーティング２６の１次回折光は波長により回折角が変わることを利用して、所定の波長の１次回折光が垂直に入射するように、アダプティブオブティックス１０のミラーの角度を変えると、グレーティング２６を機械的に回転させてその角度を変えることなしに、レーザー共振器内を往復する光の波長を変えて出射レーザー光の波長を変えることができる。
【００６９】
図７には、本発明の第３の実施の形態によるレーザー装置の構成概略図が示されている。なお、図１乃至図４に示した構成部材と同一の構成部材に関しては、理解を容易にするために、同一の符号を付して示すものとする。
【００７０】
この第３の実施の形態によるレーザー装置は、レーザー共振器を構成するアダプティブオプティクス１０と所定の透過性を有する出射側ミラー３２と、レーザー共振器内に配設されたレーザー媒質１４と、波長選択用の分散素子としてのプリズム３６とを有して構成されている。
【００７１】
ここで、アダプティブオプティクス１０としては、上記した第１の実施の形態と同様に、トラッキングミラー１００（図２参照）を使用するものとする。
【００７２】
また、プリズム３６としては、例えば、材質ＳＦ１１で頂角５９．７°のＳＦ１０ブリュースタカットプリズムを用いることができる。なお、プリズム３６は、レーザー媒質１４から出射された広範囲の波長帯域の光（後述する）が入射角α＝５９．７°で入射するようにして配設されている。
【００７３】
以上の構成において、まず、励起レーザー光としてＮｄ：ＹＡＧレーザーの第二高調波をレーザー媒質１４に入射して、レーザー媒質１４を励起する。こうしてレーザー媒質１４を励起することにより、レーザー媒質１４から広範囲の波長帯域の光を出射させ、この広範囲の波長帯域の光は、プリズム３６の入射面３６ａに入射角α＝５９．７°で入射する。
【００７４】
そして、プリズム３６に入射した広範囲の波長帯域の光は、プリズム３６によって波長毎に異なる屈折角で屈折されて放射状に分光される。つまり、プリズム３６によって分光された光は波長毎に分散角が異なり、例えば、プリズム３６として材質ＳＦ１１で頂角５９．７°のＳＦ１０ブリュースタカットプリズムを用いた場合には、広範囲の波長帯域の光が入射角α＝５９．７°でプリズム３６に入射すると、波長７００ｎｍの光の分散角γ１は５７．７５°であり、波長９００ｎｍの光の分散角γ２は５６．６０°である（図８参照）。
【００７５】
このため、レーザー装置（図７参照）においては、プリズム３６によって分光された所定の波長の光が、アダプティブオプティクス１０として用いたトラッキングミラー１００のミラー１１６に垂直に入射するように、コントローラー２０によりトラッキングミラー１００のミラー１１６の角度を変化させる。
【００７６】
例えば、レーザー装置から波長７００ｎｍの出射レーザー光を出射させる場合には、コントローラー２０によってトラッキングミラー１００のミラー１１６の角度を調整して、ミラー１１６をプリズム３６の出射面３６ｂに対して所定の角度だけ傾かせ、分散角γ１＝５７．７５°（図８参照）の分散光、即ち、波長７００ｎｍの光をミラー１１６に垂直入射させる。すると、トラッキングミラー１００のミラー１１６に垂直入射した波長７００ｎｍの光が、ミラー１１６によって反射されて再びプリズム３６に入射して、アダプティブオプティクス１０と出射側ミラー３２とにより構成されるレーザー共振器内に戻って往復することになる。
【００７７】
また、レーザー装置から波長９００ｎｍの出射レーザー光を出射させる場合には、コントローラー２０によってトラッキングミラー１００のミラー１１６の角度を調整して、ミラー１１６をプリズム３６の出射面３６ｂに対して所定の角度だけ傾かせ、分散角γ２＝５６．６０°（図８参照）の分散光、即ち、波長９００ｎｍの光をミラー１１６に垂直入射させる。すると、トラッキングミラー１００のミラー１１６に垂直入射した波長９００ｎｍの光が、ミラー１１６によって反射されて再びプリズム３６に入射して、アダプティブオプティクス１０と出射側ミラー３２とにより構成されるレーザー共振器内に戻って往復することになる。
【００７８】
このように、プリズム３６として材質ＳＦ１１で頂角５９．７°のＳＦ１０ブリュースタカットプリズムを用いると、波長７００ｎｍから波長９００ｎｍの間の波長の光の分散光の分散角γは５７．７５°から５６．６０°の間になる。従って、上記した波長７００ｎｍから波長９００ｎｍの間の波長の出射レーザー光をレーザー装置から出射させる場合には、コントローラー２０によってトラッキングミラー１００のミラー１１６の角度を、プリズム３６に対して所定の範囲内で傾かせて、波長７００ｎｍから波長９００ｎｍの間の波長の光をミラー１１６に垂直入射させればよい。
【００７９】
こうしてプリズム３６において波長毎に分散角が異なるために、出射レーザー光としたい波長に応じた角度にトラッキングミラー１００のミラー１１６を調整して、ミラー１１６に垂直に入射した波長の光を増幅させてレーザー発振を生ぜしめ、レーザー共振器から当該波長のレーザー光を、出射レーザー光として出射側ミラー３２から出射させることができる。
【００８０】
つまり、プリズム３６による分光を利用して、所定の波長の光が垂直に入射するように、アダプティブオブティックス１０のミラーの角度を変えると、プリズム３６を機械的に回転させてその角度を変えることなしに、レーザー共振器内を往復する光の波長を変えて出射レーザー光の波長を変えることができる。
【００８１】
図９には、本発明の第４の実施の形態によるレーザー装置の構成概略図が示されている。なお、図１乃至図４に示した構成部材と同一の構成部材に関しては、理解を容易にするために、同一の符号を付して示すものとする。
【００８２】
即ち、第４の実施の形態によるレーザー装置は、レーザー共振器を構成するアダプティブオプティクス１０−１と所定の透過性を有する出射側ミラー４２と、レーザー共振器内に配設されたレーザー媒質１４と、波長選択用の分散素子としての複屈折フィルター４６と、複屈折フィルター４６とレーザー媒質１４との間に配設されたアダプティブオプティクス１０−２とを有して構成されている。
【００８３】
ここで、アダプティブオプティクス１０−１ならびにアダプティブオプティクス１０−２としては、上記した第１の実施の形態と同様に、トラッキングミラー１００（図２参照）を使用するものとする。
【００８４】
また、複屈折フィルター４６としては、例えば、中心波長８００ｎｍの石英製３プレート複屈折フィルターを用いることができる。なお、複屈折フィルター４６は、アダプティブオプティクス１０−１とアダプティブオプティクス１０−２との間に位置するようにして配設されている。
【００８５】
以上の構成において、まず、励起レーザー光としてＮｄ：ＹＡＧレーザーの第二高調波をレーザー媒質１４に入射して、レーザー媒質１４を励起する。こうしてレーザー媒質１４を励起することにより、レーザー媒質１４から広範囲の波長帯域の光を出射させ、この広範囲の波長帯域の光は、アダプティブオプティクス１０−２として用いたトラッキングミラー１００のミラー１１６によって反射されて、複屈折フィルター４６に入射する。
【００８６】
ここで、複屈折フィルター４６は、当該複屈折フィルター４６に入射する入射光の透過角度に応じて、所定の波長の光を選択的に出射するものである。例えば、複屈折フィルター４６として中心波長８００ｎｍの石英製３プレート複屈折フィルターを用いた場合には、レーザー媒質１４から出射された広範囲の波長帯域の光が、複屈折フィルター４６に透過角度３０°で入射すると、波長７９０ｎｍの光が複屈折フィルター４６から出射され、複屈折フィルター４６に透過角度４０°で入射すると、波長８４０ｎｍの光が複屈折フィルター４６から出射される。
【００８７】
このため、レーザー装置（図９参照）においては、所定の波長の光が複屈折フィルター４６から出射可能な透過角度で、レーザー媒質１４から出射された広範囲の波長帯域の光が複屈折フィルター４６に入射するように、コントローラー２０によって、アダプティブオプティクス１０−２として用いたトラッキングミラー１００のミラー１１６の角度を変化させる。
【００８８】
すると、レーザー媒質１４から出射された広範囲の波長帯域の光は、アダプティブオプティクス１０−２として用いたトラッキングミラー１００のミラー１１６によって反射されて、所定の波長の光が複屈折フィルター４６から出射可能な透過角度で複屈折フィルター４６に入射する。その結果、複屈折フィルター４６を透過して所定の波長の光が出射される。
【００８９】
こうして、複屈折フィルター４６から出射された所定の波長の光は、コントローラー２０によって角度が調整されているアダプティブオプティクス１０−１として用いたトラッキングミラー１００のミラー１１６によって反射されて再び複屈折フィルター４６に入射して、アダプティブオプティクス１０−１と出射ミラー４２とにより構成されるレーザー共振器内に戻って往復することになる。
【００９０】
こうして複屈折フィルター４６において波長毎に透過角度が異なるために、出射レーザー光としたい波長の光が複屈折フィルター４６から出射するように、アダプティブオプティクス１０−２として用いたトラッキングミラー１００のミラー１１６を調整して、複屈折フィルター４６から出射した波長の光を増幅させてレーザー発振を生ぜしめ、レーザー共振器から当該波長のレーザー光を、出射レーザー光として出射側ミラー４２から出射させることができる。
【００９１】
つまり、複屈折フィルター４６による波長選択を利用して、共振状態を保ったまま複屈折フィルター４６の透過角度を変化させるように、アダプティブオブティックス１０−１ならびにアダプティブオブティックス１０−２のミラーの角度を変えると、複屈折フィルター４６を機械的に回転させてその角度を変えることなしに、レーザー共振器内を往復する光の波長を変えて出射レーザー光の波長を変えることができる。
【００９２】
以上において説明した第２の実施の形態に示すレーザー装置（図５参照）、第３の実施の形態に示すレーザー装置（図７参照）ならびに第４の実施の形態に示すレーザー装置（図９参照）においても、上記した第１の実施の形態のレーザー装置（図１参照）と同様の効果を奏するものであり、アダプティブオプティクス１０，１０−１，１０−２のミラーの角度を変えると、レーザー共振器内を往復する光の波長が変わり、出射レーザー光の波長を変えることができ、波長可変速度を速くすることもできる。また、波長選択を高精度に行うことができ、しかも波長再現精度もよく、安定しかつ狭スペクトルの波長選択作用を実現することができる。
【００９３】
図１０には、本発明の第５の実施の形態によるレーザー装置の構成概略図が示されている。なお、図１乃至図４に示した構成部材と同一の構成部材に関しては、理解を容易にするために、同一の符号を付して示すものとする。
【００９４】
図１０に示すレーザー装置たる半導体レーザーは、レーザーダイオードチップ５０と、レーザーダイオードチップ５０からの出射光が入射するレンズ５２と、アダプティブオプティクス１０と、波長選択用の分散素子としてのグレーティング（回折格子）５６とを有して構成されている。
【００９５】
ここで、レーザーダイオードチップ５０のアダプティブオプティクス１０側の一方の端面５０ａにはＡＲコーティングが施されており、他方の端面５０ｂには全反射コーティングが施されている。そして、ＡＲコーティングにより反射が防止された端面５０ａからの出射光は、レンズ５２に入射するようになされている。
【００９６】
レンズ５２は、レーザーダイオードチップ５０から出射光を平行光に変換して、グレーティング５６に入射させるものである。
【００９７】
また、グレーティング５６としては、例えば、溝本数３００本／ｍｍで回折次数１の反射型の平面回折格子を用いることができる。なお、グレーティング５６は、グレーティング５６に入射するレンズ５２からの出射光がグレーティング２６の法線となす角度、即ち、入射角αが３０°となるようにして配設されている。
【００９８】
そして、この実施の形態においては、アダプティブオプティックス１０として、所謂、ディフォーマブルミラー（Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ  Ｍｉｒｒｏｒ）と称される、膜状のミラーの形状を制御して変化可能なタイプのものを使用するものとする。
【００９９】
なお、アダプティブオプティックス１０にはコントローラー２０が接続されており、このコントローラー２０により、アダプティブオプティックス１０として用いられるディフォーマブルミラー２００のミラー２１６（後述する）の形状が制御されて、ミラー２１６の反射面２１６ａが変化可能なようになされている。
【０１００】
図１１には、ディフォーマブルミラー２００を示す概略構成斜視図が示されており、図１２には、図１１のＡ−Ａ線断面図が示されている。このディフォーマブルミラー２００は、下部部材２０２と上部部材２１２との２つのパーツより構成されている。
【０１０１】
下部部材２０２は、シリコン結晶により形成された板状体の基盤２０４と、基盤２０４の表面２０４ａに金（Ａｕ）を用いてプリントされた複数の電極２０６−１〜２０６−７とを有して構成されている。
【０１０２】
一方、上部部材２１２は、略リング状のフレーム２１４と、反射面２１６ａを備えフレーム２１４上に形成された膜状のミラー２１６と、ミラー２１６の反射面２１６ａの背面側の面に配設された突起状の複数のピラー２１８−１〜２１８−７とを有して構成されている。
【０１０３】
なお、フレーム２１４ならびにピラー２１８−１〜２１８−７は、シリコン結晶により形成されている。また、ミラー２１６の反射面２１６ａは、窒化シリコン（ＳｉＮ）に誘電体多層膜コートがなされて形成されている。そして、ミラー２１６の反射面２１６ａの背面側に位置する面２１６ｂとフレーム２１４の外周には金がコーティングされている。
【０１０４】
また、上部部材２１２のピラー２１８−１〜２１８−７は、下部部材２０２の電極２０６−１〜２０６−７と対応する位置に、下部部材２０２の電極２０６−１〜２０６−７の総数と一致する数だけ形成されている。
【０１０５】
ここで、上部部材２１２が下部部材２０２の基盤２０４の表面２０４ａに接着材料２２０によって固定されて、上部部材２１２と下部部材２０２との２つのパーツが張り合わされてディフォーマブルミラー２００が構成された際には、上部部材２１２のピラー２１８−１〜２１８−７と下部部材２０２の電極２０６−１〜２０６−７とは所定の間隔（例えば、数十ミクロン）を有して対向するような位置関係で配置される。
【０１０６】
なお、図１１に示すディフォーマブルミラー２００においては、上部部材２１２の７つのピラー２１８−１〜２１８−７が下部部材２０２に７つの電極２０６−１〜２０６−７に対向するようになされているが、ピラー２１８−１〜２１８−７ならびに電極２０６−１〜２０６−７の数はこれに限られることなしに、上部部材２１２のピラーと下部部材２０２の電極とは互いに対向可能なようにして任意の数の形成することができ、例えば、１００個以上のピラーと電極とを形成するようにしてもよい。
【０１０７】
こうした下部部材２０２と上部部材２１２との２つのパーツよりなるディフォーマブルミラー２００において、コントローラー２０の制御によって、例えば、下部部材２０２の電極２０６−１に所定の電圧を印加するとともに、電極２０６−２〜２０６−７の電圧を０Ｖとすると、ミラー２１６は静電効果によって電極２０６−１に引き寄せられて、平滑な平面状であった反射面２１６ａは、電極２０６−１に対向する領域が落ち窪んだ凹面状に変形することになる。
【０１０８】
このように、下部部材２０２の電極２０６−１〜２０６−７それぞれの電圧を、コントローラー２０によって制御することによって、ディフォーマブルミラー２００のミラー２１６は、ミラー２１６の形状が変化可能なものである。
【０１０９】
なお、この実施の形態においては、ディフォーマブルミラー２００のミラー２１６の反射面２６ａの傾きが変化可能な角度は最大で１°であり、水平状態（図１２参照）から±０．５°の範囲でミラー２１６の角度のコントロールが可能である。また、こうしたミラー２１６の角度の制御は、コントローラ２０によって２ｋＨｚ〜３ｋＨｚという高速でなされるものである。従って、この実施の形態においては、１秒間でおよそ３０００回程度はミラー２１６の角度を最大１°で振ることができる。
【０１１０】
以上の構成において、レーザーダイオードチップ５０の端面５０ｂからの広範囲の波長帯域（例えば、８００ｎｍ〜８５０ｎｍ）の出射光は、レンズ５２に入射し、レンズ５２によって平行光に変換されて、グレーティング５６に入射角α＝３０°で入射する。
【０１１１】
そして、グレーティング５６に入射した広範囲の波長帯域の光は、グレーティング５６によって波長毎に異なる回折角で回折されて放射状に分光される。つまり、グレーティング５６の１次回折光は波長毎に回折角が異なり、例えば、グレーティング５６として溝本数３００本／ｍｍで回折次数１の平面回折格子を用いた場合には、波長８００ｎｍの光の＋１次の回折光の回折角は１３．８９°であり、波長８５０ｎｍの光の＋１次の回折光の回折角は１４．７７°である。
【０１１２】
このため、半導体レーザー（図１０参照）においては、所定の波長の１次回折光が、アダプティブオプティクス１０として用いたディフォーマブルミラー２００のミラー２１６の反射面２１６ａに垂直に入射するように、コントローラー２０によりディフォーマブルミラー２００のミラー２１６の角度を変化させる。
【０１１３】
例えば、半導体レーザーから波長８００ｎｍの出射レーザー光を出射させる場合には、コントローラー２０によってディフォーマブルミラー２００のミラー２１６の角度を調整して、ミラー２１６の反射面２１６ａをグレーティング５６に対して所定の角度だけ傾かせ、回折角１３．８９°の回折光、即ち、波長８００ｎｍの光をミラー２１６に垂直入射させる。
【０１１４】
また、半導体レーザーから波長８５０ｎｍの出射レーザー光を出射させる場合には、コントローラー２０によってディフォーマブルミラー２００のミラー２１６の角度を調整して、ミラー２１６の反射面２１６ａをグレーティング５６に対して所定の角度だけ傾かせ、回折角１４．７７°の回折光、即ち、波長８５０ｎｍの光をミラー２１６に垂直入射させる。
【０１１５】
このように、グレーティング５６として溝本数３００本／ｍｍで回折次数１の平面回折格子を用いると、波長８００ｎｍから波長８５０ｎｍの間の波長の光の＋１次の回折光の回折角は１３．８９°から１４．７７°の間になる。従って、上記した波長８００ｎｍから波長８５０ｎｍの間の波長の出射レーザー光を半導体レーザーから出射させる場合には、コントローラー２０によってディフォーマブルミラー２００のミラー２１６の角度を、グレーティング５６に対して所定の範囲内で傾かせて、波長８００ｎｍから波長８５０ｎｍの間の波長の光をミラー２１６に垂直入射させればよい。
【０１１６】
そして、ディフォーマブルミラー２００のミラー２１６の反射面２１６ａに垂直入射した所定の波長の光は、反射面２１６ａによって反射されて再びグレーティング５６に入射して、もとの光路に戻ってレーザーダイオードチップ５０に帰還することになる。
【０１１７】
こうして波長毎にグレーティング５６の回折角が異なるために、出射レーザー光としたい波長に応じた角度にコントローラー２０によりディフォーマブルミラー２００のミラー２１６を調整すると、ミラー２１６の反射面２１６ａに垂直に入射した波長の光を増幅させてレーザー発振を生ぜしめ、グレーティング５６の０次光として出射させることができる。
【０１１８】
つまり、グレーティング５６の１次回折光は波長により回折角が変わることを利用して、所定の波長の１次回折光が垂直に入射するように、アダプティブオブティックス１０のミラーの角度を変えると、グレーティング５６を機械的に回転させてその角度を変えることなしに、レーザーダイオードチップ５０に帰還する光の波長を変えて出射レーザー光の波長を変えることができる。
【０１１９】
そして、本発明による半導体レーザー（図１０参照）においても、上記した第１の実施の形態のレーザー装置（図１参照）と同様の効果を奏するものであり、アダプティブオプティクス１０のミラーの角度を変えると、レーザーダイオードチップ５０に帰還する光の波長が変わり、出射レーザー光の波長を変えることができ、波長可変速度を速くすることもできる。また、波長選択を高精度に行うことができ、しかも波長再現精度もよく、安定しかつ狭スペクトルの波長選択作用を実現することができる。
【０１２０】
なお、従来より、半導体レーザーにおいて温度を変えることによって波長を変化させることが知られているが、こうした場合には、波長変化の速度が非常に遅く、またスペクトル幅も数ナノメートルと広くなってしまう。
【０１２１】
そこで、外部共振器を構成することが提案されているが、従来の外部共振器を有する半導体レーザーにおいては、レーザーダイオードの外部に配置されたグレーティングで回折された光は、機械的に回転する全反射ミラーによってもとの光路に戻されていた。このため、従来の半導体レーザーによる掃引速度は１００ｎｓ／ｓｅｃで、スペクトルの線幅は３００ｋＨｚ（約１ｐｍ）程度以下であり、本発明による半導体レーザー（図１０参照）によって実現される掃引速度１００００ｎｍ／ｓｅｃには到底及ばないものである。
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（７）に説明するように変形することができる。
【０１２２】
（１）上記した実施の形態においては、レーザー媒質１４としてＴｉ：Ａｌ２Ｏ３レーザー結晶を用い、励起レーザー光としてＮｄ：ＹＡＧレーザーの第二高調波を用いるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、ＬｉＳＡＦレーザー結晶やＬｉＣＡＦレーザー結晶や色素溶液などを用いる液体レーザーなどの他の種類のレーザー媒質や、連続発振固体レーザーや連続発振半導体レーザーや連続発振Ａｒイオン・レーザーなどの励起レーザー光源を用いるようにしてもよい。
【０１２３】
（２）上記した実施の形態においては、グレーティング１６、グレーティング２６、プリズム３６、複屈折フィルター４６ならびにグレーティング５６として各種の設計などを例示したが、これに限られるものではないことは勿論であり、例示した設計以外のグレーティングやプリズムや複屈折フィルターを用いるようにしてもよい。また、グレーティングやプリズムや複屈折フィルターとは異なる他の種類の分散素子や波長選択部材を用いるようにしてもよい。
【０１２４】
そして、回折格子の種類を選択することによって、本発明によるレーザー装置から発振するレーザー光のスペクトル幅を広くしたりあるいは狭くしたりできる。具体的には、グレーティング１６やグレーティング２６の溝本数を増加させると、本発明によるレーザー装置から発振するレーザー光のスペクトル幅を狭くすることができる。また、本発明によるレーザー装置から発振するレーザー光のスペクトル幅を狭くするには、レーザー共振器の全長を長くしてもよい。
【０１２５】
なお、上記したような各種変更が可能な本発明によるレーザー装置においては、発振するレーザー光の波長域とスペクトル幅とはトレードオフの関係を有するものであるが、音響光学効果を使用した波長選択素子を用いて高速な波長選択によって発振するレーザー光のスペトル幅の狭線化可能な限界に比べると、スペクトル幅をはるかに狭くすることができるものである。
【０１２６】
（３）上記した第１の実施の形態のレーザー装置（図１参照）においては、単一のグレーティング１６を配設するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、互いに異なる波長域で高い効率を有する複数のグレーティング（回折格子）を配設するようにしてもよい。
【０１２７】
例えば、図１３には、第１の実施の形態のレーザー装置（図１参照）の単一のグレーティング１６に代わって、複数のグレーティング１６−１、１６−２、１６−３を配設したレーザー装置の概略構成説明図が示されている。
【０１２８】
この図１２に示すレーザー装置のように、互いに異なる波長域で高い効率を有するグレーティング１６−１とグレーティング１６−２とグレーティング１６−３とを配設しても、アダプティブオプティクス１０として用いるトラッキングミラー１００（図２参照）のミラー１１６は、１次元的にだけではなく、２次元的に動かすことができるので、これら３つのグレーティング１６−１、１６−２、１６−３の回折光を受光できる。
【０１２９】
その結果、図１２に示すレーザー装置によれば、３つのグレーティング１６−１、１６−２、１６−３それぞれが異なる波長域をカバーするようになり（図１４（ｂ）参照）、単一のグレーティングを配設した場合（図１４（ａ）参照）に波長域が限られてしまうのに対して、連続で広範囲な波長域を、あるいは、複数の波長域をカバーすることが可能となる。
【０１３０】
（４）上記した第１〜第４の実施の形態のレーザー装置においては、アダプティブオプティクス１０，１０−１，１０−２としてトラッキングミラー１００（図２参照）を用いるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、静電効果を利用したタイプとは異なるタイプのトラッキングミラー、例えば、ピエゾを使用してミラーの角度の傾きを制御して変化可能なタイプのトラッキングミラーを用いるようにしてもよい。
【０１３１】
また、トラッキングミラー１００（図２参照）においては、反射面１１６ａが金（Ａｕ）のコーティングにより形成されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、反射面１１６ａは誘電体多層膜コートにより形成されるようにしてもよい。
【０１３２】
また、上記した第１〜第４の実施の形態のレーザー装置において、アダプティブオプティクス１０，１０−１，１０−２として、トラッキングミラー１００（図２参照）に代わってディフォーマブルミラー２００（図１１ならびに図１２参照）を使用するようにしてもよいし、第５の実施の形態のレーザー装置において、アダプティブオプティクス１０として、ディフォーマブルミラー２００に代わってトラッキングミラー１００を使用するようにしてもよい。
【０１３３】
（５）上記した実施の形態において、さらに、所定の位置に波面計測器を配設するようにして、共振器から出射したレーザー光の一部を取り出して当該波面計測器に取り込ませるようにしてもよい。このようにすると、アダプティブオプティクス１０，１０−１，１０−２は反射させる光の反射角度だけではなく波面も制御することができるので、波面計測器で計測された波面データに基づいてアダプティブオプティクス１０，１０−１，１０−２を制御することにより、クローズドループ制御でリアルタイムに、出射レーザー光のビーム形状や品質を波長と同時に制御することができる。
【０１３４】
より詳細には、従来より、共振器内のレーザー媒質や光学部品をレーザー光が透過するごとにその波面が乱れることによって、出射レーザー光の波面が乱れるという問題点があった。また、レーザー媒質は強く励起されると熱レンズ効果によって共振器内でレンズのような役割を果たし、励起強度や発振周波数の変化によって、レーザー発振が止まってしまったり、あるいは、レーザー発振が弱まってしまったり、または、出射するレーザー光の形状が崩れたりするという問題点があった。
【０１３５】
そこで、本発明においてアダプティブオプティクス１０，１０−１，１０−２とともに波面計測器を配設すると、波面の乱れなどに合わせてそれを修正するようにアダプティブオプティクス１０，１０−１，１０−２のミラーの角度や形状を変化させることによって、出射レーザー光のビーム形状の改善や位相波面のゆらぎを補償して品質を改善でき、上記した従来の問題点も解消できる。例えば、出射レーザー光のビームパターンは、ＴＥＭ００モードと称される集光特性の優れたビームパターンなど各種ビームパターンに制御することができる。
【０１３６】
なお、上記した第５の実施の形態でアダプティブオプティクス１０として用いたディフォーマブルミラー２００（図１１ならびに図１２参照）の場合には、ミラー２１６の反射面２１６ａが誘電体多層膜コートにより形成されているので、金属コートよりなる反射面のミラーに比べてダメージしきい値が高くなり、高出力レーザーの波面補正にも対応できる。
【０１３７】
（６）上記した実施の形態において、さらに、レーザー共振器内などに各種部材を追加的に配設するようにしてもよく、例えば、ビームパターンを整形するためのアパーチャや、スペクトル幅を制御するためのエタロンなどを配設するようにしてもよい。
【０１３８】
（７）上記した実施の形態ならびに上記（１）乃至（６）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【０１３９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、質量の重い部材を機械的に回転することなしに、レーザー波長を制御して高速に波長を掃引できるようにして、安定した波長選択作用を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるレーザー装置の概略構成説明図である。
【図２】アダプティブオプティックスとして用いるトラッキングミラーを示す概略構成斜視図である。
【図３】図２に示すトラッキングミラーの要部を示す説明図であり、（ａ）は電極１０６−１〜１０６−４の全ての電圧が０Ｖの場合を示す説明図であり、（ｂ）は電極１０６−１ならびに電極１０６−２に所定の電圧を印加し、電極１０６−３ならびに電極１０６−４の電圧を０Ｖとした場合を示す説明図であり、（ｃ）は電極１０６−３ならびに電極１０６−４に所定の電圧を印加し、電極１０６−１ならびに電極１０６−２の電圧を０Ｖとした場合を示す説明図である。
【図４】（ａ）は図１に示すレーザー装置から波長７００ｎｍの出射レーザー光を出射させる場合を示す概念図であり、（ｂ）は図１に示すレーザー装置から波長９００ｎｍの出射レーザー光を出射させる場合を示す概念図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態によるレーザー装置の概略構成説明図である。
【図６】図５に示すレーザー装置から波長７００ｎｍや波長９００ｎｍの出射レーザー光を出射させる場合を示す概念図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態によるレーザー装置の概略構成説明図である。
【図８】図７に示すレーザー装置から波長７００ｎｍや波長９００ｎｍの出射レーザー光を出射させる場合を示す概念図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態によるレーザー装置の概略構成説明図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態によるレーザー装置の概略構成説明図である。
【図１１】アダプティブオプティックスとして用いるディフォーマブルミラーを示す概略構成分解斜視図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態によるレーザー装置の概略構成説明図である。
【図１４】（ａ）は図１に示すレーザー装置の波長可変領域を示すグラフであり、（ｂ）は図１３に示すレーザー装置の波長可変領域を示すグラフである。
【符号の説明】
１０，１０−１，１０−２    アダプティブオプティクス
１２，３２，４２    出射側ミラー
１４        レーザー媒質
１６，２６，５６    グレーティング（回折格子）
２０        コントローラー
２２        ミラー
３６        プリズム
３６ａ      入射面
３６ｂ      出射面
４６        複屈折フィルター
５０        レーザーダイオードチップ
５２        レンズ
１００        トラッキングミラー
１０２        下部部材
１０４        基盤
１０４ａ      表面
１０６−１〜１０６−５    電極
１１２        上部部材
１１４        フレーム
１１６        ミラー
１１６ａ      反射面
１１６ｂ，１１６ｃ，１１６ｄ，１１６ｅ    角部
１１８        支持部材
２００        ディフォーマブルミラー
２０２        下部部材
２０４        基盤
２０４ａ      表面
２０６−１〜２０６−７    電極
２１２        上部部材
２１４        フレーム
２１６        ミラー
２１６ａ      反射面
２１６ｂ      面
２１８−１〜２１８−７    ピラー
２２０        接着材料
【図１】
2004191551.tif 000003
【図２】
2004191551.tif 000004
【図３】
2004191551.tif 000005
【図４】
2004191551.tif 000006
【図５】
2004191551.tif 000007
【図６】
2004191551.tif 000008
【図７】
2004191551.tif 000009
【図８】
2004191551.tif 000010
【図９】
2004191551.tif 000011
【図１０】
2004191551.tif 000012
【図１１】
2004191551.tif 000013
【図１２】
2004191551.tif 000014
【図１３】
2004191551.tif 000015
【図１４】
2004191551.tif 000016