(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅した自発放出物を一体型でフィルタリングする外部キャビティのレーザ源であって、当該レーザ源には、リットマン・メトカフ形態にて後方反射型の分散システム（５、３０）が装着され、前記レーザ源は第一の能動的アーム（３）及び第二の受動的アーム（６）を備え、当該第一の能動的アーム（３）は、第一の端反射器（８）から格子（５）まで伸長し且つ第一の光束を発生させる増幅器媒質（４）を保持する一方、前記第二の受動的アーム（６）が前記格子（５）から第二の端反射器まで伸長し、前記格子（５）が第一のビームの回折により第二のビームを発生させる、レーザ源において
前記第二の受動的アームに設けられる前記第二の端反射器が、部分反射型であり、
光学的手段（１３）が、前記第二のビームから第三のビームを発生させ、当該第三のビームが平行移動され且つ逆平行状態とされ、前記格子に戻るようにし、当該格子が、回折により、前記第一のビームに対し平行移動し且つ逆平行状態にある第四のビームを形成することを特徴とする、レーザ源。
【請求項２】
請求項１によるレーザ源において、前記光学的手段（１３）が、前記第二の受動的アームの部分反射型の反射器（３０）により継がれたビームの経路上に配置され、前記キャビティを去った後、前記ビームを前記第二の受動的アームの方向と平行な方向に向けて戻すことを特徴とする、レーザ源。
【請求項３】
請求項１によるレーザ源において、前記光学的手段（１３）が、前記第二の能動的アーム内に配置されることを特徴とする、レーザ源。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つによるレーザ源において、前記増幅器媒質を形成する導波管を備え、当該導波管の内面が、惑光防止被覆を有し且つコリメーションレンズの焦点に配置され、前記導波管の外面が完全反射型であり、前記第一の能動的アームにて終わることを特徴とする、レーザ源。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つによるレーザ源において、同調可能な波長を有することを特徴とする、レーザ源。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１つによるレーザ源において、部分反射型の反射器が、一方が伝送され、他方が反射される２つの二次的ビームを入射ビームから形成し、
完全反射型の平坦な第一の面と、
部分反射型で、前記平坦な第一の面に対して垂直で平坦な第二の面と、
完全反射型の平坦な第三の面と、を備え、
これにより、前記第一及び第三の面が同一の平面上に配置される一方、該構成要素が、反射されたビームが入射ビームと一次元的に自己整合することを確実にし、これにより、前記両ビームが、それぞれ伝送され及び反射され、前記両ビームの各々が、適合する波先を有する２つの半ビームにて形成されることを特徴とする、レーザ源。
【請求項７】
請求項６によるレーザ源において、部分反射型の光学的構成要素が、前記第一及び第二の面が同一の第一のプリズムの面であり、前記第三の面が前記第一のプリズムの前記第二の面と接触する第四の面を支持する第二のプリズムにより支持されることを特徴とする、レーザ源。
【請求項８】
請求項７によるレーザ源において、部分反射型の光学的構成要素が、前記第三の面に対して平行な第五の面を備える一方、伝送されたビームが、入射ビームと同一の方向に対して、当該入射ビームと平行に戻されることを特徴とする、レーザ源。
【請求項９】
請求項７によるレーザ源において、部分反射型の光学的構成要素が、前記第二の面に対し平行な第五の面を備える一方、伝送されたビームが入射ビームに対して平行に且つ反対方向に向けて戻されることを特徴とする、レーザ源。
【請求項１０】
請求項７乃至９の何れか１つによるレーザ源において、部分反射型の光学的構成要素は、前記第一及び第二のプリズムが互いに対し固定され且つ一体のブロックを形成し、これにより、互いに対するその面の方向が、それらが属するプリズムに関係なく、制御されることを特徴とする、レーザ源。
【請求項１１】
請求項７乃至１０の何れか１つによるレーザ源において、部分反射型の光学的構成要素は、前記第二及び第四の面の一方には、部分反射型の処理が施されることを特徴とする、レーザ源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リットン・メトカフ形態（Littman-Metcalf configuration）の後方反射型（retroreflecting）の分散システムが装着されたレーザ源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
我々は、キャビティにより発生させることのできる光線の１つ又は幾つかをスペクトル的に選択するため、共鳴レーザキャビティの後方反射系の１つを形成すべく後方反射型の分散システムが有利に使用されることを知っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
我々は、例えば、かかる型式の単モードレーザ源を記載するフランス国特許第2,595,013号を知っている。伝送波長（transmission wavelength）は、回折格子を含む後方反射型の分散システムを備える外部キャビティにて、増幅導波管の広いスペクトル範囲内で選択される。従来技術のこの源の特別な場合、分散装置の角度方向を変更する動作は、選択し且つレーザ源により伝送される波長を変更することを可能にする。
【０００４】
これらのレーザ源は、入射するコリメートビームが格子の法線に対する角度θ１を画成する、いわゆるリットマン・メトカフ形態にて後方反射型分散組立体（retroreflecting dispensing assembly）を具体化する。追加の反射器がその法線が格子上にて角度θ2を形成するように配置され、ρが格子の段である場合、条件λ＝ρ（sinθ1＋sinθ2）を満たす波長λは、格子にて角度θ2にて分散され、次に、前者に対して垂直な反射器上にて後方に反射される。最後に、この波長は、再度、戻る途中にて格子内に分散され、入射角度θ1の下で外に出る。このため、波長λはキャビティにより選択される。格子−反射器組立体の方向を変更することにより、即ち、θ1を変更することにより、又は反射器の方向のみを変更することにより、即ち、θ2を変更することにより、或いは、グリッドの方向のみを変更することにより、即ち、（θ1−θ2）を一定に保ちつつ、θ1、θ2を変更することにより、この波長λを変更することが可能となる。
【０００５】
リットマン・メトカフ形態にて後方反射型の系２が装着されたかかる外部キャビティレーザ源は、例えば、半導体性ダイオードのような増幅ガイド４を含む第一の能動的アーム３と、回折格子５と、第二の受動的アーム６とを備え且つ反射器７により閉じられるものとして図１に示してある。
【０００６】
これら源の通常の形態は、レーザの出口ゲートとしてダイオード４の部分反射型の外面８を使用し、次に、全反射器７は、第二のアーム６を閉じる。この反射器は、図２に図示するように、平面鏡、又は二面体とし、フランス国特許第２．５９５．０１３号に記載されたように、キャビティを一次元的に自己整合させることを保証する。自己整合とは、出力する光束の特性が入力する光束に関して、系の方向又は位置に対し光学系の性質が殆んど影響を受けない状態を意味するものであることを想起する。自己整合は、二方向に、即ち入力するビームの方向に対して平行な全ての平面上にて、又は一方向に、即ちこれら面の一方のみにて行うことが出来、この後者の特性が我々にとって特に関心がある。
【０００７】
増幅器導波管４の内面１０を含む焦点に収斂する光学系により形成されたコリメーションレンズ９は、この導波管４から出るビームを平行にする。
また、増幅器ガイド４の全反射型外面８を有する出口ガイド８´として格子５の零順序を使用することも提案されている。その双方の場合、伝送された光は、増幅器ガイドから直接送られ、残留する広帯域幅の連続的な背景（増幅自発放出（ＡＳＥ）と称される）と関係した、スペクトル高精度のレーザ光線を構成する。残留するＡＳＥパワーは、光線パワーの数パーセントに達し、このことは、同調可能なレーザの分光的適用例における限界を画する。次に、放出導波管にて同調させたフィルタを出力側に追加する必要があるが、源の放出波長上にてフィルタの波長を同期化させることは極めて困難である。
【０００８】
本発明の目的は、何ら顕著なパワー損失を伴うことなく、また、追加的な同調したフィルタの使用を不要にすることにより、直接、キャビティの出力光ビームの残留ＡＳＥをフィルタリングすべくかかるレーザ源を改良することである。
【０００９】
この目的のため、本発明は、第一の端反射器から格子まで伸長し、第一の光ビームを発生させる増幅器媒質を保持する第一の能動的アームを備える一方にて、第二の能動的アームが格子から第二の端反射器まで伸長し、上記格子が第一のビームを回折することにより第二のビームを発生させる、リットマン・メトカフ形態の後方反射型の分散システムが装着された増幅自発放出を一体にフィルタリングする外部キャビティレーザ源に関するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
第二の能動的アームを閉じる反射器が、部分反射型であり、光束を取り出すことを可能にし、
光学手段が第二のビームから第三のビームを発生させ、この第三のビームは、平行移動し且つ非平行状態とされ、これらのビームが格子に戻るようにし、該格子は、回折により、第一のビームに対して平行移動し且つ非平行状態とされた、第四のビームを発生させる。
【００１１】
異なる実施の形態において、各々はその特定の有利な点を提供し、また、技術的に可能な多数の形態に従って組み合わせることができる。
上記光学ＡＳＥフィルタリング手段は、第二のアームの部分反射型の反射器と継がったビームの経路上に配置され、キャビティを去った後、そのビームを第二のアームの方向と平行な方向に格子まで戻す。
【００１２】
上記光学手段は、それ自体に平行に重ね合わせた源の第二のアーム内に配置され、再度、格子を通って進み、部分反射型反射器にて終わる。
レーザ源は、増幅器媒質を形成する導波管を備え、該導波管の全反射型の外面は、第一のアームにて終わる。
【００１３】
レーザ源は、第二のアームの反射器手段の回転により同調可能な波長を有している。
反射器は、一方が伝送（transmitted）され、もう一方が反射される、２つの二次的ビームを入射ビームから発生させる部分反射型光学的構成要素であり、全反射型の第一の平坦面と、第一の面に対して垂直な部分反射型の第二の平坦面と、全反射型の第三の平坦面と、を備え、これにより、第一及び第三の面は同一の平面内に配置され、この構成要素は、反射されたビームが入射ビームと一次元的に自己整合することを確実にし、これにより、それぞれ伝送されたビーム及び反射されたビームは、各々、適合する波先又は波面（wave fronts）を有する２つの半ビーム（semi-beams）から成っている。
【００１４】
部分反射型の光学的構成要素は、第一及び第二の面が同一の第一のプリズムの面であり、第三の面が第一のプリズムの第二の面と接触した第四の面を支持する第二のプリズムにより支持されるようにする。好ましくは、これら双方のプリズムは、同一の屈折率を有する。
【００１５】
部分反射型の光学的構成要素は、第三の面に対して平行な第五の面を備える一方、伝送されたビームは、入射ビームと同一の方向に向け平行に戻される。
部分反射型の光学的構成要素は、第二の面に対し平行な第五の面を備える一方、伝送されたビームは、入射ビームに対し平行に且つ反対方向に戻される。
【００１６】
部分反射型の光学的構成要素は、第一及び第二のプリズムが互いに対して固定され且つ一体のブロックを形成し、これにより、互いに対するその面の方向は、それらが属するプリズムに関係なく制御されるようにする。
【００１７】
部分反射型の光学的構成要素には、その第二及び第四の面の各々に部分的反射処理が施されるようにする。
それぞれ参照番号Ａ、Ｂ、Ｃで示した第一のアーム及び第二のアームに対して平行な平面図及び側面図に分割された添付図面を参照しつつ、本発明を以下により詳細に説明する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下の図面において、同様の構成要素は同一の参照番号で示してある。本発明の装置は、レーザダイオード４の外面８と少なくとも部分的反射型の装置との間に形成されたキャビティを備えている。このキャビティは、それぞれ参照番号３、６で示した２つのアームから成っており、キャビティ内に配置された格子５は、放出波長を選択する。
【００１９】
この場合、キャビティの第一のアーム３は、増幅器媒質、好ましくは、レーザダイオードの外面８から格子５まで伸長し、レーザ源のキャビティの第一の端反射器として機能する光路を意味する。格子５から第二の端反射器まで伸長する光路は、その形状に関係なく、第二のアーム６と称される。特に、本発明の特定の実施の形態において、該第二のアームは、それ自体、１つ又は幾つかの反射器を備えている。
【００２０】
格子５上を最初にパスすることによりフィルタリングされたＡＳＥのレーザビーム１１は、２回目に該レーザに戻され、このビームは、波長に関係なく、キャビティの第一のアーム３に対し平行な一定の方向の出力ビーム１２を発生させる。
【００２１】
このように、格子５上を最初にパスすることにより発生されたビームの歪像は、２回目にパスする間に補償される。更に、この２回目のパスは、格子上にてＡＳＥを拒否する程度を向上させる。
【００２２】
図３に図示した第一の実施の形態において、光束をレーザキャビティから取り出した後、このビームは回折格子５に戻される。外部レーザキャビティの第二の反射器を構成する部分的に透明なブレード３０は、ビーム１１の一部分をキャビティ内に戻し、一部分を吸引して、出力（outgoing）ビームを形成する。次に、出力ビームは、光学的構成要素１３によりレーザキャビティの第二のアーム６に対し平行な平行移動した方向に格子５まで向けられる。構成要素１３は、入射ビームに対し出るビームが一次元的に自己整合することを確実にする二面体であることが好ましい。出力される光束は、その波長に対応する角度の下、格子により受け取られ、キャビティの第一のアーム３に対し平行な方向への回折を可能にする。
【００２３】
格子から去る光束のこの回折は、ＡＳＥのフィルタリングを確実にすることで、それ以前にこの格子に起因する歪像を補償することを可能にし、波長に関係なく、キャビティが可変波長型式であるときを含んで、出る（emerging）光束の方向を保つことを可能にする。
【００２４】
本発明のこの第一の実施の形態の幾つかの具体化が可能である。図４には、全反射型の第一の平坦面１６と、部分反射型で且つ第一の平坦面１６に対し垂直な第二の平坦面１７と、を備える光学的構成要素１９を使用する装置の好ましい実施の形態が図示されている。
【００２５】
該実施の形態は、第一の平坦面１６と同一の平面上に保持された全反射型の第三の平坦面１８も備えている。
このように、後方反射ビーム１５は、それぞれ双方の垂直面１６、１７上にて２つの連続的な反射により入射ビーム１１から形成されている。図２に関して説明したように、かかる状態下にて、入射ビーム１１に対してビーム１５により形成された角度は、双方の面１６、１７により形成された角度の２倍の１８０°である、すなわち、この入射ビーム１１は、ビーム自体と平行で且つその方向と反対方向に戻される。
【００２６】
ビーム１４自体は、同一面である第一の面１６及び第三の面１８上への反射により形成される。構成要素１９は、出る（emerging）ビーム１４がその上で１回以上、反射される第五の面２０を備えている。この面２０は、構成要素の第二の面１７に対して平行であり、出るビーム１４の方向は入射ビーム１１の方向に平行で且つその方向と反対の方向である。
【００２７】
このように、光学的構成要素１９は、これらの構成要素に割り当てられた２つの機能、即ち、一方にて、入射ビーム１１から一次元的に自己整合した反射ビーム１５を形成し、他方にて、入射ビーム１１から該入射ビームに対し平行な方向に格子上にて戻される伝送（transmitted）されたビーム１４を形成する機能を果たす。
【００２８】
ビーム１１及びビーム１４間のエネルギ比は、部分反射型面１７の反射比によって決まる。
好ましくは、第一の面１６及び第二の面１７は、第一のプリズムの面であり、第三の面１８は、第一のプリズムの第二の面１７と接触した第四の面及び第五の面２０を有する別のプリズムにより支持されている。
【００２９】
この構成要素により発生される出るビーム１４、１５の双方は、各々が互いに対し同一位相にある２つの半ビームにより形成され、即ち、後方反射ビーム１５については、半ビーム１５1、１５2の双方の波先は適合する。このことは、取り出した（extracted）ビーム１４を形成する半ビーム１４1、１４2についても当て嵌まる。換言すれば、入力ビーム１１は、この構成要素により遮断される一方、２つの半ビーム１５1、１５2は、それぞれ、後方反射した半ビーム１４1及び取り出した半ビーム１４2の双方を形成する。一方にて、半ビーム１５1、１５2、他方にて、半ビーム１４1、１４2は同一位相とされ、その波先は適合し、このことは、単モードファイバ又は単モード導波管内にてこれらのビームが効率良く再接続することを可能にする。
【００３０】
図５に図示した第二の実施の形態において、増幅された光束１１はキャビティから取り出される前に、格子に２回目に戻される。次に、完全自己整合した反射器１３をキャビティの第二のアーム６上に配置し、増幅した光束を入射ビーム１１の方向に平行で且つその反対の方向に向けて戻す。このように、その２回目のパスの間、格子５へのビームの入射角度は最初のパスのときの角度と同一である。
【００３１】
次に、部分反射型の薄い金属板金２５により、又は、図６に示した好ましい実施の形態における如く、既に上述したものと同様の自己整合した部分反射型の光学的構成要素２６により、形成された部分反射型の構成要素により、光束の取り出しが行われる。既に上述した構成要素は、一次元的な自己整合した後方へ反射する機能、及びビームの一部分を取り出す機能を果たす。この実施の形態において、この構成要素２６は、平行な完全反射型の面１６、１８、２７を有することが好ましい一方、出力光束は入射光束と同一の方向を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のレーザ源の図である。
【図２】図１と同様の従来技術のレーザ源の図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態の概略図である。
【図４】自己整合した部分反射機能を果たす光学的構成要素を備える、本発明の第一の実施の形態の特別な場合の図である。
【図５】本発明の第二の実施の形態の図である。
【図６】自己整合した部分反射機能を果たす光学的構成要素を備える、本発明の第二の実施の形態の特別な場合の図である。
【符号の説明】
３  キャビティの第一のアーム      ４  レーザダイオード／増幅器導波管
５  格子                          ６  キャビティの第二のアーム
８  レーザダイオードの外面        ８´  出口ガイド
９  リメーションレンズ            １０  増幅器導波管の内面
１１  ＡＳＥのレーザビーム／入射ビーム／光束
１２  出力ビーム                  1３  光学的構成要素／反射器
１４  ビーム                      １４1、１４2、１５1、１５2  半ビーム
１５  後方反射ビーム
１６  全反射型の第一の平坦面／第一のプリズムの面
１７  部分反射型の第二の平坦面／構成要素の第二の面／第一のプリズムの面
１８  全反射型の第三の平坦面      １９  光学的構成要素
２０  第五の面                    ２５  部分反射型の薄い金属板金
２６  光学的構成要素              ２７  完全反射型の面
３０  ブレード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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