(57)【要約】【課題】熱抵抗の低いコンタクトが安定にでき、信頼性の高い放熱を行うことができるレーザー装置を提供する。【解決手段】利得媒質１１は薄く研磨し、その片面に励起波長とレーザー発振波長に対し無反射（ＡＲ）のＡＲコーティング層１２を施し、もう片面には両波長に対し高反射（ＨＲ）のＨＲコーティング層１３を施し、これを放熱のために、Ｃｕ製のヒートシンク１７にマウントする。その際、誘電体多層膜のＨＲコーティング層１３と金属層１５，１６，１９間に保護層としてサファイア（Ａｌ２  Ｏ３  ）などの熱伝導率の高い酸化膜１４を形成する。【選択図】    図１
2004356479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導放出を促すための光共振器と、該光共振器内に誘導放出のための利得媒質を配置し、該利得媒質を励起する光源を具備するレーザー装置において、
励起に付随し前記利得媒質より発生する熱を除去するために、ヒートシンクと前記利得媒質との接合部に複数の薄い金属層を含むことを特徴とするレーザー装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーザー装置において、前記利得媒質にレーザー共振器を構成するために施した誘電体多層膜コーティング層と前記金属層間に熱伝導率の高い酸化膜を具備することを特徴とするレーザー装置。
【請求項３】
請求項１記載のレーザー装置において、前記熱伝導率の高い酸化膜がサファイア（Ａｌ２  Ｏ３  ）であることを特徴とするレーザー装置。
【請求項４】
請求項１記載のレーザー装置において、前記金属層としてＣｒ、Ｎｉ、Ａｕの組み合わせ、またはＴｉ、Ｐｔ、Ａｕの組み合わせ、またはＣｒ、Ｐｔ、Ａｕの組み合わせを用い、ＡｕとＳｎ、ＧｅまたはＳｉを合金化させることにより前記利得媒質とヒートシンクを融着させる融着層を有することを特徴とするレーザー装置。
【請求項５】
請求項４記載のレーザー装置において、前記金属層としてＣｒ、Ｎｉ、Ａｕの組み合わせ、またはＴｉ、Ｐｔ、Ａｕの組み合わせ、またはＣｒ、Ｐｔ、Ａｕの組み合わせを用い、ＩｎとＡｇまたはＳｎまたはＰｂまたはＧｅを合金化させることにより前記利得媒質とヒートシンクを融着させる融着層を有することを特徴とするレーザー装置。
【請求項６】
請求項４記載のレーザー装置において、前記金属層としてＣｒ、Ｎｉ、Ａｕの組み合わせ、またはＴｉ、Ｐｔ、Ａｕの組み合わせ、またはＣｒ、Ｐｔ、Ａｕの組み合わせを用い、ＡｌとＳｉとを合金化させることにより前記利得媒質とヒートシンクを融着させる融着層を有することを特徴とするレーザー装置。
【請求項７】
請求項４、５又は６記載のレーザー装置において、前記ヒートシンクと利得媒質との融着層の間にカーボン系の複合材料層を配置し、前記複数の金属層で融着させることを特徴とするレーザー装置。
【請求項８】
請求項７記載のレーザー装置において、前記カーボン系の複合材料層がダイヤモンド層であることを特徴とするレーザー装置。
【請求項９】
請求項１記載のレーザー装置において、前記利得媒質は、発光中心として用いる添加希土類イオンをＹｂやＮｄさらにはＥｒ，Ｔｍ，Ｈｏ，Ｃｅ等の希土類とし、母材として用いる結晶をＹＡＧ，ＹＳＧＧ，ＹＳＡＧ，ＧＳＧＧ，ＧＧＧなどのガーネット系、ＹＶＯ４  ，ＧｄＶＯ４  などのバナデート系、ＫＹＷ，ＫＧＷなどのタングステート系、ＹＬＦなどのリチウムフロライド系、及び硝子系、またはこれらを組み合わせた系とすることを特徴とするレーザー装置。
【請求項１０】
請求項１記載のレーザー装置において、前記利得媒質は、光励起によるＧａＡｓ，ＧａＡｓＰ，ＧａＰ，ＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮなどの半導体材料であることを特徴とするレーザー装置。
【請求項１１】
請求項１記載のレーザー装置において、前記ヒートシンクとして、ＣｕまたはＣｕＷ，ＣｕＭｏなどのＣｕ系の金属材料、またはＳｉＣなどのカーボン系材料を用いることを特徴とするレーザー装置。
【請求項１２】
請求項１記載のレーザー装置において、前記利得媒質を励起するための半導体レーザーを前記利得媒質と同一のヒートシンク上に配置することを特徴とするレーザー装置。
【請求項１３】
請求項１２記載のレーザー装置において、前記半導体レーザーが前記利得媒質の周囲に配置されることを特徴とするレーザー装置。
【請求項１４】
請求項１記載のレーザー装置において、前記利得媒質に接続される光導波部と、該光導波部に対応した位置に配置される半導体レーザーとを前記利得媒質と同一のヒートシンク上に配置することを特徴とするレーザー装置。
【請求項１５】
請求項１記載のレーザー装置において、前記利得媒質と接続される擬似位相整合による非線形波長変換素子とを同一のヒートシンク上に配置することを特徴とするレーザー装置。
【請求項１６】
請求項１から１５の何れか１項記載のレーザー装置において、前記ヒートシンクに冷却溶媒が流れる細かい溝を多数形成することを特徴とするレーザー装置。
【請求項１７】
請求項１６記載のレーザー装置において、前記細かい溝の幅を１ｎｍ以上１０ｍｍ以下とすることを特徴とするレーザー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー装置に係り、さらに詳しくは、固体レーザー装置、半導体レーザー励起固体レーザー装置の放熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザー装置のうち、固体レーザー装置、特に、半導体レーザー励起固体レーザーは、それまでのランプ励起固体レーザーと比較すると、効率が高く、小型化、及び放熱（排熱）問題が大きく緩和された。しかしながら、更なる高性能化を図るためには局所的に発生する放熱問題を解決する必要がある。
【０００３】
図１０は従来のレーザー装置の放熱部の断面図である。
【０００４】
ここでは、利得媒質１にＹｂ：ＹＡＧ結晶を用いた装置について説明する。
【０００５】
利得媒質（Ｙｂ：ＹＡＧ結晶）１０１は、厚み２００μｍ程度まで薄く研磨し、その片面に励起波長とレーザー発振波長に対し無反射（ＡＲ）のＡＲコーティング層１０２を施し、もう一方の片面には、両波長に対し高反射（ＨＲ）のＨＲコーティング層１０３を施し、これを放熱のためにＣｕ製のヒートシンク１０４にマウントする。その際、誘電体多層膜のＨＲコーティング層１０３面とヒートシンク１０４との密着を良くするためインジウム（Ｉｎ）層１０５を挟み込みに用いている。
【０００６】
【非特許文献１】
ＳＴＥＷＥＮ  ｅｔ  ａｌ．，Ａ  １−ｋＷ  ＣＷ  Ｔｈｉｎ  Ｄｉｓｃ  Ｌａｓｅｒ，ＩＥＥＥ  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＳＥＬＥＣＴＥＤ  ＴＯＰＩＣＳＩＮ  ＱＵＡＮＴＵＭ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．４，Ｊｕｌｙ／Ａｕｇｕｓｔ  ２０００
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したレーザー装置において用いるＩｎ層１０５は大気中で酸化し易く、利得媒質１０１（Ｙｂ：ＹＡＧ結晶）とヒートシンク１０４間のコンタクトの品質もばらつきが大きいため、実用性に欠けていた。さらに、この問題を緩和するため、Ｉｎを融点まで加熱し、接合の均一性を図ろうとする場合には、Ｉｎがマイグレートし、誘電体多層膜のＨＲコーティング層１０３を劣化させるという問題があった。
【０００８】
また、従来、固体レーザーは高出力、高性能、多機能であったが、製造・調整が難しく、低価格化、量産化は不可能とされていた。
【０００９】
本発明は、上記状況に鑑み、熱抵抗の低いコンタクトが安定にでき、信頼性の高い放熱を行うことができるレーザー装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕誘導放出を促すための光共振器と、この光共振器内に誘導放出のための利得媒質を配置し、この利得媒質を励起する光源を具備するレーザー装置において、励起に付随し前記利得媒質より発生する熱を除去するために、ヒートシンクと前記利得媒質との接合部に複数の薄い金属層を含むことを特徴とする。
【００１１】
〔２〕上記〔１〕記載のレーザー装置において、前記利得媒質にレーザー共振器を構成するために施した誘電体多層膜コーティング層と前記金属層間に熱伝導率の高い酸化膜を具備することを特徴とする。
【００１２】
〔３〕上記〔１〕記載のレーザー装置において、前記熱伝導率の高い酸化膜がサファイア（Ａｌ２  Ｏ３  ）であることを特徴とする。
【００１３】
〔４〕上記〔１〕記載のレーザー装置において、前記金属層としてＣｒ、Ｎｉ、Ａｕの組み合わせ、またはＴｉ、Ｐｔ、Ａｕの組み合わせ、またはＣｒ、Ｐｔ、Ａｕの組み合わせを用い、ＡｕとＳｎ、ＧｅまたはＳｉを合金化させることにより前記利得媒質とヒートシンクを融着させる融着層を有することを特徴とする。
【００１４】
〔５〕上記〔４〕記載のレーザー装置において、前記金属層としてＣｒ、Ｎｉ、Ａｕの組み合わせ、またはＴｉ、Ｐｔ、Ａｕの組み合わせ、またはＣｒ、Ｐｔ、Ａｕの組み合わせを用い、ＩｎとＡｇまたはＳｎまたはＰｂまたはＧｅを合金化させることにより前記利得媒質とヒートシンクを融着させる融着層を有することを特徴とする。
【００１５】
〔６〕上記〔４〕記載のレーザー装置において、前記金属層としてＣｒ、Ｎｉ、Ａｕの組み合わせ、またはＴｉ、Ｐｔ、Ａｕの組み合わせ、またはＣｒ、Ｐｔ、Ａｕの組み合わせを用い、ＡｌとＳｉとを合金化させることにより前記利得媒質とヒートシンクを融着させる融着層を有することを特徴とする。
【００１６】
〔７〕上記〔４〕、〔５〕又は〔６〕記載のレーザー装置において、前記ヒートシンクと利得媒質との融着層の間にカーボン系の複合材料層を配置し、前記複数の金属層で融着させることを特徴とする。
【００１７】
〔８〕上記〔７〕記載のレーザー装置において、前記カーボン系の複合材料層がダイヤモンド層であることを特徴とする。
【００１８】
〔９〕上記〔１〕記載のレーザー装置において、前記利得媒質は、発光中心として用いる添加希土類イオンをＹｂやＮｄさらにはＥｒ，Ｔｍ，Ｈｏ，Ｃｅ等の希土類とし、母材として用いる結晶をＹＡＧ，ＹＳＧＧ，ＹＳＡＧ，ＧＳＧＧ，ＧＧＧなどのガーネット系、ＹＶＯ４  ，ＧｄＶＯ４  などのバナデート系、ＫＹＷ，ＫＧＷなどのタングステート系、ＹＬＦなどのリチウムフロライド系、及び硝子系、またはこれらを組み合わせた系であることを特徴とする。
【００１９】
〔１０〕上記〔１〕記載のレーザー装置において、前記利得媒質は、光励起によるＧａＡｓ，ＧａＡｓＰ，ＧａＰ，ＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮなどの半導体材料であることを特徴とする。
【００２０】
〔１１〕上記〔１〕記載のレーザー装置において、前記ヒートシンクとして、ＣｕまたはＣｕＷ，ＣｕＭｏなどのＣｕ系の金属材料、またはＳｉＣなどのカーボン系材料を用いることを特徴とする。
【００２１】
〔１２〕上記〔１〕記載のレーザー装置において、前記利得媒質を励起するための半導体レーザーを前記利得媒質と同一のヒートシンク上に配置することを特徴とする。
【００２２】
〔１３〕上記〔１２〕記載のレーザー装置において、前記半導体レーザーが前記利得媒質の周囲に配置されることを特徴とする。
【００２３】
〔１４〕上記〔１〕記載のレーザー装置において、前記利得媒質に接続される光導波部と、この光導波部に対応した位置に配置される半導体レーザーとを前記利得媒質と同一のヒートシンク上に配置することを特徴とする。
【００２４】
〔１５〕上記〔１〕記載のレーザー装置において、前記利得媒質と接続される擬似位相整合による非線形波長変換素子とを同一のヒートシンク上に配置することを特徴とする。
【００２５】
〔１６〕上記〔１〕から〔１５〕の何れか１項記載のレーザー装置において、前記ヒートシンクに冷却溶媒が流れる細かい溝を多数形成することを特徴とする。
【００２６】
〔１７〕上記〔１６〕記載のレーザー装置において、前記細かい溝の幅を１ｎｍ以上１０ｍｍ以下とすることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るレーザー装置の放熱を行う接合部の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明に係るレーザー装置の構成図であり、図１（ａ）はその全体模式図、図１（ｂ）はその断面図である。
【００２９】
これらの図において、１は励起光導波素子、２はその励起光導波素子１内に誘導放出のための利得媒質、３はヒートシンク、４が本発明にかかる利得媒質２から発生する大量の熱をヒートシンク３へ放熱させる複数の薄い金属層からなる接合部、５は励起放射光、６はレーザー放射光、７は出力カプラーである。
【００３０】
上記したように、励起放射光５が励起光導波素子１を介して利得媒質２に作用することにより、利得媒質２からレーザー放射光６を生成するようにしている。
【００３１】
その利得媒質２の発熱量が極めて多くなるため、接合部４を介してヒートシンク３へスムーズな放熱をさせるようにしている。
【００３２】
以下、その放熱を行う接合部の具体的構成について説明する。
【００３３】
図２は本発明の第１実施例を示すレーザー装置の放熱を行う接合部の断面図である。
【００３４】
ここでは、利得媒質１１にＹｂ：ＹＡＧ結晶を用いた装置について説明する。利得媒質１１（Ｙｂ：ＹＡＧ結晶）は厚み２００μｍまで薄く研磨し（ここでは、図１０に示した従来技術の結晶厚と同一にしたが、これより薄くても、もっと厚くても構わない）、その片面に励起波長とレーザー発振波長に対し無反射（ＡＲ）のＡＲコーティング層１２を施し、もう片面には両波長に対し高反射（ＨＲ）のＨＲコーティング層１３を施し、これを放熱のためにＣｕ製のヒートシンク１７にマウントする。
【００３５】
ここでは、低い熱抵抗を維持しつつ、誘電体多層膜のＨＲコーティング層１３面とヒートシンク１７との密着を良くするため、複数の金属層１５，１６，１９を介在させる。その際、誘電体多層膜のＨＲコーティング層１３と金属層１５，１６，１９間に保護層としてサファイア（Ａｌ２  Ｏ３  ）などの熱伝導率の高い酸化膜１４を１００〜９０００Å程度形成することで、昇温時に金属層１５，１６，１９がマイグレートし、誘電体多層膜のＨＲコーティング層１３にダメージを与えることを防ぐ。
【００３６】
上記した金属層１５，１６，１９としては、熱伝導率の高い酸化膜１４の次にＣｒまたはＴｉ層１５を１０〜９００Å、次にＮｉまたはＰｔ層１６を１００〜９０００Å、最後にＡｕ層１９Ａを薄く形成する。
【００３７】
一方、ＣｕまたはＣｕＷ製のヒートシンク１７には、先ず、Ｎｉ層１８を０．１〜１０μｍ、次にＡｕ層１９Ｂを薄く形成し、その上にＡｕとＳｎの層１９Ｃを形成する。このとき、Ａｕ層１９Ａ，１９ＢおよびＡｕとＳｎの層１９Ｃを接触させ、融点付近まで昇温する。すると、ＡｕとＳｎの合金化が行われ、Ａｕ層１９Ａ，１９ＢとＡｕとＳｎの層１９Ｃが融合されたＡｕとその合金層１９が０．１〜１０μｍ形成される。それにより、熱伝導率が高く、密着性、均一性の高い接合が可能となる。
【００３８】
この実施例では、利得媒質１１の発光中心として用いる添加希土類イオンをＹｂとしたが、この他ＮｄさらにはＥｒ，Ｔｍ，Ｈｏ，Ｃｅ等の希土類を添加するようにしてもよい。また、母材として用いる結晶をＹＡＧとしたが、この他ＹＳＧＧ，ＹＳＡＧ，ＧＳＧＧ，ＧＧＧなどのガーネット系、ＹＶＯ４  ，ＧｄＶＯ４  などのバナデート系、ＫＹＷ，ＫＧＷなどのタングステート系、ＹＬＦなどのリチウムフロライド系、及び硝子系、またはこれらを組み合わせた系に対しても有効である。さらにはＧａＡｓ，ＧａＡｓＰ，ＧａＰ，ＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮなどの半導体材料を光励起する場合も有用である。
【００３９】
また、金属層（１５，１６，１９）として、Ｃｒ（１５）、Ｎｉ（１６）、Ａｕ（１９）の組み合わせを例としたが、この他、Ｔｉ（１５）、Ｐｔ（１６）、Ａｕ（１９）の組み合わせ、またはＣｒ（１５）、Ｐｔ（１６）、Ａｕ（１９）の組み合わせを用い、前記Ａｕ（１９Ａ，１９Ｂ）に対しＳｎ（１９Ｃ）の他にＧｅまたはＳｉと合金化させることにより、利得媒質１１とヒートシンク１７を融着させることも有効である。
【００４０】
更には、利得媒質１１とヒートシンク１７の融着法として、ここでは、ＡｕとＳｎを合金化したが、他の組み合わせとして、ＩｎとＡｇまたはＳｎまたはＰｂまたはＧｅを合金化させることや、ＡｌとＳｉとを合金化させることも有効と考えられる。
【００４１】
また、レーザー共振器を構成するために施した誘電体多層膜のＨＲコーティング層１３を保護する目的で形成したサファイア（Ａｌ２  Ｏ３  ）層１４であるが、この他にも熱伝導率、強度の高い酸化膜１４であればサファイア（Ａｌ２  Ｏ３  ）層には限らない。
【００４２】
図３は本発明の第２実施例を示すレーザー装置の放熱部の断面図である。
【００４３】
この図において、２０，２１はＡｕとその合金層であり、材料としては、第１実施例のＡｕとその合金層１９と同様である。２２はＡｕとその合金層２０と２１間に接合されるダイヤモンドと金属複合材料層である。
【００４４】
この実施例では、図３に示すように、一般的な金属材料よりも高い熱伝導率を有するダイヤモンド（ダイヤモンドとその金属複合材料層）２２を金属層であるＡｕとその合金層２０と２１間に挿入することで放熱効率をさらに高めることができる。
【００４５】
図４は本発明の第３実施例を示すレーザー装置の構成図であり、図４（ａ）はその上面図、図４（ｂ）はその断面図である。
【００４６】
これらの図において、３１は利得媒質（Ｙｂ：ＹＡＧ結晶）、３２は誘電体多層膜のＨＲコーティング層、３３は利得媒質３１の周囲に配置される利得媒質３１を励起するための励起光源としての半導体レーザー、３４はこれらの利得媒質３１および半導体レーザー３３に共通のヒートシンク、３５はこれらの利得媒質３１および半導体レーザー３３を共通に接合する接合部であり、上記第１、第２実施例に示したものと同様の構成を有する。
【００４７】
このように、この実施例においては、利得媒質３１を励起するための半導体レーザー３３を利得媒質３１と共通のヒートシンク３４上に接合部３５により一体的に配置するようにしている。
【００４８】
図５は本発明の第４実施例を示すレーザー装置の構成図であり、図５（ａ）はその上面図、図５（ｂ）はその断面図である。
【００４９】
これらの図において、４１は利得媒質（Ｙｂ：ＹＡＧ結晶）、４２は励起光導波部（ＹＡＧやガラス）、４３は誘電体多層膜のＨＲコーティング層、４４は励起光導波部４２に対応した位置に配置される、利得媒質４１を励起するための励起光源としてのアレイ型半導体レーザー、４５はこれらの利得媒質４１、励起光導波部４２およびアレイ型半導体レーザー４４に共通のヒートシンク、４６はこれらの利得媒質４１、励起光導波部４２およびアレイ型半導体レーザー４４を共通に接合する接合部であり、上記第１、第２実施例に示したものと同様の構成を有する。
【００５０】
このように、この実施例においては、利得媒質４１、励起光導波部４２およびアレイ型半導体レーザー４４を共通のヒートシンク４５上に接合部４６により一体的に配置するようにしている。
【００５１】
図６は本発明の第５実施例を示すレーザー装置の構成図であり、図６（ａ）はその上面図、図６（ｂ）はその断面図である。
【００５２】
これらの図において、５１は利得媒質（Ｙｂ：ＹＡＧ結晶）、５２は利得媒質５１に接続される擬似位相整合による非線形波長変換素子、５３は誘電体多層膜のＨＲコーティング層、５４はこれらの利得媒質５１および非線形波長変換素子５２に共通のヒートシンク、５５はこれらの利得媒質５１および非線形波長変換素子５２を共通に接合する接合部であり、上記第１、第２実施例に示したものと同様の構成を有する。
【００５３】
このように、この実施例においては、利得媒質５１および非線形波長変換素子５２を共通のヒートシンク５４上に接合部５５により一体的に配置するようにしている。
【００５４】
また、以下に示すように、スラブレーザーにも適用可能である。
【００５５】
図７は本発明の第６実施例を示すレーザー装置の接合部の断面図である。
【００５６】
この実施例では、利得媒質６１を中心にして、その両側に、サファイヤ（ＡｌＯ３  ）またはＳｉＯ２  の熱伝導率、強度の高い酸化膜１４′、ＣｒまたはＴｉ層１５、ＮｉまたはＰｔ層１６、Ａｕとその合金層１９、Ｎｉ層１８を介してヒートシンク１７に接合するようにしている。
【００５７】
図８は本発明の第７実施例を示すレーザー装置の接合部の断面図である。
【００５８】
この実施例では、利得媒質７１を中心にして、その両側に、サファイヤ（ＡｌＯ３  ）またはＳｉＯ２  の熱伝導率、強度の高い酸化膜１４′、ＣｒまたはＴｉ層１５、ＮｉまたはＰｔ層１６、Ａｕとその合金層２０、ダイヤモンドと金属複合材料層２２、Ａｕとその合金層２１、Ｎｉ層１８を介してヒートシンク１７に接合するようにしている。
【００５９】
図７および図８に示したように、本発明は、スラブレーザーにも用いることができ、容易に性能改善を図ることができる。
【００６０】
図９は本発明の第８実施例を示すレーザー装置のヒートシンクの斜視図である。
【００６１】
この図に示すように、四角形状のヒートシンク８１にはその上側にトライプ状の細かい溝８２が形成される。なお、その溝８２の幅は１ｎｍ以上１０ｍｍ以下とする。
【００６２】
そこで、利得媒質８３の下部の複数の薄い金属層を有する接合部８４はそのストライプ状の細かい溝８２が形成される四角形状のヒートシンク８１に接合され、そのストライプ状の細かい溝８２に冷却溶媒を流すことにより、より放熱効果を高めることができる。
【００６３】
また、上記実施例では、ヒートシンクの材料は、ＣｕまたはＣｕＷを示したが、これに代えて、ＣｕＭｏなどのＣｕ系の金属材料、またはＳｉＣなどのカーボン系材料を用いるようにしてもよい。
【００６４】
このように、本発明によれば、利得媒質に施した誘電体多層膜コーティング層と金属層の間に保護層を配置し、さらに密着性、強度、熱伝導率を確保するため誘電体多層膜コーティング層にダメージを与えない程度に低い融点を持つ複数の薄い金属層を形成してヒートシンクにコンタクトさせることとした。この場合、コンタクトが均一になるようヒートシンクにも、ヒートシンクよりも融点の低い薄い金属層を形成する必要がある。最後に両者を溶融接合させることで、高品質で熱抵抗の低いコンタクトが安定にできる。
【００６５】
また、ダイヤモンドは非常に高い熱伝導率を有するが加工が困難である。そこで、加工の容易な金属製のヒートシンクと利得媒質間にダイヤモンドの合成物質を挟み込み、上記した方法でそれらの表面に形成した薄い金属層を溶融接合する。それにより、より高い放熱特性を有するコンタクトを可能とする。
【００６６】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００６８】
（Ａ）薄い板状の利得媒質の放熱特性を向上させるための高性能コンタクトが可能になる。これにより簡便な方法で固体レーザーの高出力化、高ビーム品質化が可能となる。加えて、半導体レーザー素子を放熱用のヒートシンクにコンタクトする方法を基本としているため低価格化、量産化が可能になる。
【００６９】
（Ｂ）熱膨張係数が利得媒質と近く、高い熱伝導率を有するダイヤモンドの複合材料を介在させることで、機械的な歪みを緩和しつつ高効率な排熱を可能とする。
【００７０】
（Ｃ）半導体レーザーと共通のプロセスにより同一ヒートシンクにコンタクトすることが可能なため、小型堅牢で安定なレーザー装置が望めるだけでなく、従来の固体レーザーと同程度以上の装置が簡便、大量に製造できるため経済性も高い。
【００７１】
（Ｄ）本発明はスラブレーザー等にも適用可能であり、容易に性能改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるレーザー装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施例を示すレーザー装置の放熱部の断面図である。
【図３】本発明の第２実施例を示すレーザー装置の放熱部の断面図である。
【図４】本発明の第３実施例を示すレーザー装置の構成図である。
【図５】本発明の第４実施例を示すレーザー装置の構成図である。
【図６】本発明の第５実施例を示すレーザー装置の構成図である。
【図７】本発明の第６実施例を示すレーザー装置の接合部の断面図である。
【図８】本発明の第７実施例を示すレーザー装置の接合部の断面図である。
【図９】本発明の第８実施例を示すレーザー装置のヒートシンクに形成される冷却溶媒が流れる細かい溝を示す斜視図である。
【図１０】従来のレーザー装置の放熱部の断面図である。
【符号の簡単な説明】
１    励起光導波素子
２，１１，３１，４１，５１，６１，７１，８３    利得媒質
３，１７，３４，４５，５４    ヒートシンク
４，３５，４６，５５，８４    接合部
５    励起放射光
６    レーザー放射光
７    出力カプラー
１２    無反射（ＡＲ）コーティング層
１３，３２，４３，５３    高反射（ＨＲ）コーティング層
１４，１４′    熱伝導率の高い酸化膜
１５    ＣｒまたはＴｉ層
１６    ＮｉまたはＰｔ層
１８    Ｎｉ層
１９，２０，２１    Ａｕとその合金層
２２    ダイヤモンド（ダイヤモンドと金属複合材料層）
３３    励起光源としての半導体レーザー
４２    励起光導波部（ＹＡＧやガラス）
４４    励起光源としてのアレイ型半導体レーザー
５２    擬似位相整合による非線形波長変換素子
８１    四角形状のヒートシンク
８２    ストライプ状の細かい溝
【図１】
2004356479.tif 000003
【図２】
2004356479.tif 000004
【図３】
2004356479.tif 000005
【図４】
2004356479.tif 000006
【図５】
2004356479.tif 000007
【図６】
2004356479.tif 000008
【図７】
2004356479.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004356479.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月23日(2004.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
これらの図において、４１は利得媒質（Ｙｂ：ＹＡＧ結晶）、４２は励起光導波部（ＹＡＧやガラスなどの透明な固体材料）、４３は誘電体多層膜のＨＲコーティング層、４４は励起光導波部４２に対応した位置に配置される、利得媒質４１を励起するための励起光源としてのアレイ型半導体レーザー、４５はこれらの利得媒質４１、励起光導波部４２およびアレイ型半導体レーザー４４に共通のヒートシンク、４６はこれらの利得媒質４１、励起光導波部４２およびアレイ型半導体レーザー４４を共通に接合する接合部であり、上記第１、第２実施例に示したものと同様の構成を有する。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
これらの図において、５１は利得媒質（Ｙｂ：ＹＡＧ結晶）、５２は利得媒質５１に接続される擬似位相整合による非線形波長変換素子、５３は誘電体多層膜のＨＲコーティング層、５４はこれらの利得媒質５１および非線形波長変換素子５２に共通のヒートシンク、５５はこれらの利得媒質５１および非線形波長変換素子５２を共通に接合する接合部であり、上記第１、第２実施例に示したものと同様の構成を有する。また、５６は励起光導波部（ＹＡＧやガラスなどの透明な固体材料）である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
この図に示すように、四角形状のヒートシンク８１にはその上側にストライプ状の細かい溝８２が形成される。なお、その溝８２の幅は１ｎｍ以上１０ｍｍ以下とする。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】
１    励起光導波素子
２，１１，３１，４１，５１，６１，７１，８３    利得媒質
３，１７，３４，４５，５４    ヒートシンク
４，３５，４６，５５，８４    接合部
５    励起放射光
６    レーザー放射光
７    出力カプラー
１２    無反射（ＡＲ）コーティング層
１３，３２，４３，５３    高反射（ＨＲ）コーティング層
１４，１４′    熱伝導率の高い酸化膜
１５    ＣｒまたはＴｉ層
１６    ＮｉまたはＰｔ層
１８    Ｎｉ層
１９，２０，２１    Ａｕとその合金層
２２    ダイヤモンド（ダイヤモンドと金属複合材料層）
３３    励起光源としての半導体レーザー
４２，５６    励起光導波部（ＹＡＧやガラスなどの透明な固体材料）
４４    励起光源としてのアレイ型半導体レーザー
５２    擬似位相整合による非線形波長変換素子
８１    四角形状のヒートシンク
８２    ストライプ状の細かい溝


【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004356479.tif 000013