(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配設された２つのミラーである第１のミラーおよび第２のミラーと、前記第１のミラーと前記第２のミラーとの間に配設されたレーザー媒質と
を有するレーザー共振器において、
Ｗ０：前記レーザー媒質中におけるレーザービームのビーム径
λ：レーザーの波長
Ｌ第１：前記第１のミラーと前記レーザー媒質の中心との間の距離
Ｒ第１：前記第１のミラーの曲率半径
Ｌ第２：前記第２のミラーと前記レーザー媒質の中心との間の距離
Ｒ第２：前記第２のミラーの曲率半径
ｆ熱レンズ：前記レーザー媒質による熱レンズ効果における熱レンズの焦点距離
としたときに、
πＷ０２／２λ＝Ｌ第１（１−Ｌ第１／Ｒ第１）  かつ  πＷ０２／２λ＝Ｌ第２（１−Ｌ第２／Ｒ第２）
を満たし、かつ、
１／Ｌ第１＋１／Ｌ第２＝１／ｆ熱レンズ
を満たす条件下において、
前記第１のミラーと前記レーザー媒質との間に凹レンズを配設するとともに、前記第２のミラーと前記レーザー媒質との間に凸レンズを配設し、
Ｌ１レンズ：凹レンズとレーザー媒質の中心との間の距離
Ｌ１レンズ−像：凹レンズとレンズが配置されたときに利用される第１のミラーとの間の距離
ｆ１レンズ：凹レンズの焦点距離
Ｌ２レンズ：凸レンズとレーザー媒質の中心との間の距離
Ｌ２レンズ−像：凸レンズとレンズが配置されたときに利用される第２のミラーとの間の距離
ｆ２レンズ：凸レンズの焦点距離
Ｒ１’：凹レンズが配設された側において、該凹レンズを配設した場合のミラーの曲率半径
Ｒ２’：凸レンズが配設された側において、該凸レンズを配設した場合のミラーの曲率半径
としたときに、
Ｒ第１＝｛ｆ１レンズ２／（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝×〔Ｒ１’／｛Ｒ１’＋（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝〕
および
Ｌ第１＝Ｌ１レンズ＋｛ｆ１レンズ×Ｌ１レンズ−像／（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝
の関係式が成立するとともに、
Ｒ第２＝｛ｆ２レンズ２／（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝×〔Ｒ２’／｛Ｒ２’＋（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝〕
および
Ｌ第２＝Ｌ２レンズ＋｛ｆ２レンズ×Ｌ２レンズ−像／（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝
の関係式が成立するようにした
ことを特徴とするレーザー共振器。
【請求項２】
互いに対向して配設された２つのミラーである第１のミラーおよび第２のミラーと、前記第１のミラーと前記第２のミラーとの間に配設されたレーザー媒質と
を有するレーザー共振器において、
Ｗ０：前記レーザー媒質中におけるレーザービームのビーム径
λ：レーザーの波長
Ｌ第１：前記第１のミラーと前記レーザー媒質の中心との間の距離
Ｒ第１：前記第１のミラーの曲率半径
Ｌ第２：前記第２のミラーと前記レーザー媒質の中心との間の距離
Ｒ第２：前記第２のミラーの曲率半径
ｆ熱レンズ：前記レーザー媒質による熱レンズ効果における熱レンズの焦点距離
としたときに、
πＷ０２／２λ＝Ｌ第１（１−Ｌ第１／Ｒ第１）  かつ  πＷ０２／２λ＝Ｌ第２（１−Ｌ第２／Ｒ第２）
を満たし、かつ、
１／Ｌ第１＋１／Ｌ第２＝１／ｆ熱レンズ
を満たす条件下において、
前記第１のミラーと前記レーザー媒質との間に凹面反射鏡を配設するとともに、前記第２のミラーと前記レーザー媒質との間に凸面反射鏡を配設し、
Ｌ１レンズ：凹面反射鏡とレーザー媒質の中心との間の距離
Ｌ１レンズ−像：凹面反射鏡と反射鏡が配置されたときに利用される第１のミラーとの間の距離
ｆ１レンズ：凹面反射鏡の焦点距離
Ｌ２レンズ：凸面反射鏡とレーザー媒質の中心との間の距離
Ｌ２レンズ−像：凸面反射鏡と反射鏡が配置されたときに利用される第２のミラーとの間の距離
ｆ２レンズ：凸面反射鏡の焦点距離
Ｒ１’：凹面反射鏡が配設された側において、該凹面反射鏡を配設した場合のミラーの曲率半径
Ｒ２’：凸面反射鏡が配設された側において、該凸面反射鏡を配設した場合のミラーの曲率半径
としたときに、
Ｒ第１＝｛ｆ１レンズ２／（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝×〔Ｒ１’／｛Ｒ１’＋（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝〕
および 
Ｌ第１＝Ｌ１レンズ＋｛ｆ１レンズ×Ｌ１レンズ−像／（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝
の関係式が成立するとともに、 
Ｒ第２＝｛ｆ２レンズ２／（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝×〔Ｒ２’／｛Ｒ２’＋（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝〕
および
Ｌ第２＝Ｌ２レンズ＋｛ｆ２レンズ×Ｌ２レンズ−像／（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝
の関係式が成立するようにした
ことを特徴とするレーザー共振器。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザー共振器の調整方法であって、
Ｌ１レンズ−像を調整することによりＷ０を調整し、
Ｌ２レンズ−像を調整することによりＬ第２を調整する
ことを特徴とするレーザー共振器の調整方法。
【請求項４】
請求項２に記載のレーザー共振器の調整方法であって、
Ｌ１レンズ−像を調整することによりＷ０を調整し、
Ｌ２レンズ−像を調整することによりＬ第２を調整する
ことを特徴とするレーザー共振器の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー共振器およびその調整方法に関し、さらに詳細には、レーザー共振器の共振器長の短縮化を図り、全体の構成を小型化したレーザー共振器およびその調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、レーザービームを出射するための従来のレーザー共振器として、例えば、図１に示すような構成のレーザー共振器が知られている。
【０００３】
即ち、このレーザー共振器１００は、互いに対向して配設された２つのミラーである第１ミラー１０２および第２ミラー１０４と、第１ミラー１０２と第２ミラー１０４との間に配設されたレーザー媒質１０６とを有して構成されている。
【０００４】
ここで、第１ミラー１０２と第２ミラー１０４とは、それぞれ所定の反射率と所定の透過率とを備えている。
【０００５】
また、このレーザー共振器１００のレーザー媒質１０６としては、例えば、ＹＡＧなどの固体のレーザー媒質を用いている。
【０００６】
以上の構成において、レーザー媒質１０６に、例えば、横励起などにより外部から励起光を注入すると、レーザー共振器１００内においてレーザー発振することとなり、レーザー共振器１００の外部にレーザービームを出射することができる。
【０００７】
なお、図１においては、第１ミラー１０２からレーザービームが出射される場合を図示しているが、第１ミラー１０２と第２ミラー１０４との反射率と透過率とをそれぞれ適宜に設定することにより、第１ミラー１０２あるいは第２ミラー１０４のいずれからも、出射光としてレーザービームをレーザー共振器１００の外部に出射することができる。
【０００８】
ところで、こうした従来のレーザー共振器１００において、レーザービームがレーザー媒質１０６による熱レンズ効果の影響を受けないようにしたり、レーザー共振器１００を構成する各構成部材たる第１ミラー１０２と第２ミラー１０４とレーザー媒質１０６との位置関係のズレ、即ち、ミスアライメントによる影響を受けないようにするためには、レーザー共振器１００の全体の長さである共振器長Ｌ’を長くする必要があり、このためレーザー共振器１００の全体の構成を大型化せざるを得ないという問題点があった。
【０００９】
【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、従来のレーザー共振器と比較して共振器長の短縮化を図り、それによりレーザー共振器の全体の構成を小型化することを可能とし、しかも、レーザー媒質による熱レンズ効果の変動の影響を最小限にすることができるとともに、レーザー共振器を構成する各構成部材のミスアライメントによる影響を最小限にすることのできるレーザー共振器およびその調整方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるレーザー共振器およびその調整方法は、レーザー媒質による熱レンズ効果の変動の影響を最小限にするとともに、レーザー共振器を構成する各構成部材のミスアライメントによる影響を最小限にするためには、次に示す２つの条件を同時に満足させる必要があるという着想を得てなされたものである。
【００１１】
まず、レーザー媒質による熱レンズ効果の変動の影響を最小限にするレーザー共振器を得るためには、以下に説明する条件を満足させる必要がある。
【００１２】
即ち、図１に示すような２枚のミラー（第１ミラー１０２および第２ミラー１０４）とレーザー媒質（レーザー媒質１０６）とにより構成されるレーザー共振器１００において、
Ｗ０：レーザー媒質１０６中におけるレーザービームのビーム径
λ：レーザーの波長
Ｌ１’：第１ミラー１０２とレーザー媒質１０６の中心との間の距離
Ｒ１’：第１ミラー１０２の曲率半径
Ｌ２’：第２ミラー１０４とレーザー媒質１０６の中心との間の距離
Ｒ２’：第２ミラー１０４の曲率半径
として、
ｕｉ＝πＷ０２／２λ （ｉ＝１ ｏｒ ２） ・・・ 式（１）
と定義する。
【００１３】
そうすると、
ｕｉ＝Ｌｉ’（１−Ｌｉ’／Ｒｉ’） （ｉ＝１ ｏｒ ２） ・・・ 式（２）
との関係から、レーザー媒質１０６中でのレーザービームのビーム径Ｗ０が決定されると、レーザー共振器１００における第１ミラー１０２とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ１’と、第１ミラー１０２の曲率半径Ｒ１’との関係が自動的に決定され、また、レーザー共振器１００における第２ミラー１０４とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ２’と、第２ミラー１０４の曲率半径Ｒ２’との関係が自動的に決定されることになる。
【００１４】
この式（１）ならびに式（２）に示す条件（以下、「第１条件」と適宜に称する。）は、レーザー媒質として固体のレーザー媒質を用いたレーザー共振器において、レーザー媒質による熱レンズ効果の影響を受けることがないようにするための条件として知られている。
【００１５】
一方、レーザー共振器が、当該レーザー共振器を構成する各構成部材のミスアライメントによる影響を最小限にするためには、以下に説明する条件を満足させる必要がある。
【００１６】
即ち、図１に示すような２枚のミラー（第１ミラー１０２および第２ミラー１０４）とレーザー媒質（レーザー媒質１０６）とにより構成されるレーザー共振器１００において、当該レーザー共振器１００を構成する各構成部材たる第１ミラー１０２、第２ミラー１０４あるいはレーザー媒質１０６のミスアライメントによる影響を受けることがないようにするためには、第１ミラー１０２上の像を第２ミラー１０４に投影するように、第２ミラー１０４とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ２’と、第２ミラー１０４の曲率半径Ｒ２’とを決定することが必要である。
【００１７】
即ち、２枚のミラーによる直線型レーザー共振器においては、以下に示す式（３）に示す条件（以下、「第２条件」と適宜に称する。）を満足させる必要がある。
【００１８】
１／Ｌ１’＋１／Ｌ２’＝１／ｆ    ・・・  式（３）
ｆ：レーザー媒質１０６による熱レンズ効果における熱レンズの焦点距離
従って、上記した式（３）に示す第２条件に従えば、
Ｌ’＝Ｌ１’＋Ｌ２’≧４ｆ    ・・・  式（４）
となる。
【００１９】
即ち、固体のレーザー媒質においては、一般的に「ｆ＝３０ｃｍ」程度であるが、「ｆ＝３０ｃｍ」の場合には、図１に示すような従来のレーザー共振器１００の共振器長Ｌ’は最低でも「１．２ｍ」必要になるものであって、レーザー共振器１００の共振器長Ｌ’をそれ以上に短縮化することは不可能であった。
【００２０】
本発明によるレーザー共振器は、上記した式（１）および式（２）に示す第１条件と上記した式（３）に示す第２条件とを同時に満たしたままで、レーザー共振器の共振器長を短縮化することを可能にしたものである。
【００２１】
即ち、本発明のうちの請求項１に記載の発明は、互いに対向して配設された２つのミラーである第１のミラーおよび第２のミラーと、上記第１のミラーと上記第２のミラーとの間に配設されたレーザー媒質と
を有するレーザー共振器において、
Ｗ０：上記レーザー媒質中におけるレーザービームのビーム径
λ：レーザーの波長
Ｌ第１：上記第１のミラーと上記レーザー媒質の中心との間の距離
Ｒ第１：上記第１のミラーの曲率半径
Ｌ第２：上記第２のミラーと上記レーザー媒質の中心との間の距離
Ｒ第２：上記第２のミラーの曲率半径
ｆ熱レンズ：上記レーザー媒質による熱レンズ効果における熱レンズの焦点距離
としたときに、
πＷ０２／２λ＝Ｌ第１（１−Ｌ第１／Ｒ第１）  かつ  πＷ０２／２λ＝Ｌ第２（１−Ｌ第２／Ｒ第２）
を満たし、かつ、
１／Ｌ第１＋１／Ｌ第２＝１／ｆ熱レンズ
を満たす条件下において、
上記第１のミラーと上記レーザー媒質との間に凹レンズを配設するとともに、上記第２のミラーと上記レーザー媒質との間に凸レンズを配設し、
Ｌ１レンズ：凹レンズとレーザー媒質の中心との間の距離
Ｌ１レンズ−像：凹レンズとレンズが配置されたときに利用される第１のミラーとの間の距離
ｆ１レンズ：凹レンズの焦点距離
Ｌ２レンズ：凸レンズとレーザー媒質の中心との間の距離
Ｌ２レンズ−像：凸レンズとレンズが配置されたときに利用される第２のミラーとの間の距離
ｆ２レンズ：凸レンズの焦点距離
Ｒ１’：凹レンズが配設された側において、該凹レンズを配設した場合のミラーの曲率半径
Ｒ２’：凸レンズが配設された側において、該凸レンズを配設した場合のミラーの曲率半径
としたときに、
Ｒ第１＝｛ｆ１レンズ２／（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝×〔Ｒ１’／｛Ｒ１’＋（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝〕
および 
Ｌ第１＝Ｌ１レンズ＋｛ｆ１レンズ×Ｌ１レンズ−像／（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝
の関係式が成立するとともに、 
Ｒ第２＝｛ｆ２レンズ２／（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝×〔Ｒ２’／｛Ｒ２’＋（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝〕
および 
Ｌ第２＝Ｌ２レンズ＋｛ｆ２レンズ×Ｌ２レンズ−像／（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝
の関係式が成立するようにしたものである。
【００２２】
また、本発明のうちの請求項２に記載の発明は、互いに対向して配設された２つのミラーである第１のミラーおよび第２のミラーと、上記第１のミラーと上記第２のミラーとの間に配設されたレーザー媒質と
を有するレーザー共振器において、
Ｗ０：上記レーザー媒質中におけるレーザービームのビーム径
λ：レーザーの波長
Ｌ第１：上記第１のミラーと上記レーザー媒質の中心との間の距離
Ｒ第１：上記第１のミラーの曲率半径
Ｌ第２：上記第２のミラーと上記レーザー媒質の中心との間の距離
Ｒ第２：上記第２のミラーの曲率半径
ｆ熱レンズ：上記レーザー媒質による熱レンズ効果における熱レンズの焦点距離
としたときに、
πＷ０２／２λ＝Ｌ第１（１−Ｌ第１／Ｒ第１）  かつ  πＷ０２／２λ＝Ｌ第２（１−Ｌ第２／Ｒ第２）
を満たし、かつ、
１／Ｌ第１＋１／Ｌ第２＝１／ｆ熱レンズ
を満たす条件下において、
上記第１のミラーと上記レーザー媒質との間に凹面反射鏡を配設するとともに、上記第２のミラーと上記レーザー媒質との間に凸面反射鏡を配設し、
Ｌ１レンズ：凹面反射鏡とレーザー媒質の中心との間の距離
Ｌ１レンズ−像：凹面反射鏡と反射鏡が配置されたときに利用される第１のミラーとの間の距離
ｆ１レンズ：凹面反射鏡の焦点距離
Ｌ２レンズ：凸面反射鏡とレーザー媒質の中心との間の距離
Ｌ２レンズ−像：凸面反射鏡と反射鏡が配置されたときに利用される第２のミラーとの間の距離
ｆ２レンズ：凸面反射鏡の焦点距離
Ｒ１’：凹面反射鏡が配設された側において、該凹面反射鏡を配設した場合のミラーの曲率半径
Ｒ２’：凸面反射鏡が配設された側において、該凸面反射鏡を配設した場合のミラーの曲率半径
としたときに、
Ｒ第１＝｛ｆ１レンズ２／（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝×〔Ｒ１’／｛Ｒ１’＋（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝〕
および 
Ｌ第１＝Ｌ１レンズ＋｛ｆ１レンズ×Ｌ１レンズ−像／（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝
の関係式が成立するとともに、 
Ｒ第２＝｛ｆ２レンズ２／（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝×〔Ｒ２’／｛Ｒ２’＋（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝〕
および 
Ｌ第２＝Ｌ２レンズ＋｛ｆ２レンズ×Ｌ２レンズ−像／（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝
の関係式が成立するようにしたものである。
【００２３】
また、本発明のうちの請求項３に記載の発明は、本発明のうち請求項１に記載のレーザー共振器の調整方法であって、
Ｌ１レンズ−像を調整することによりＷ０を調整し、
Ｌ２レンズ−像を調整することによりＬ第２を調整する
ようにしたものである。
【００２５】
また、本発明のうちの請求項４に記載の発明は、本発明のうち請求項２に記載のレーザー共振器の調整方法であって、
Ｌ１レンズ−像を調整することによりＷ０を調整し、
Ｌ２レンズ−像を調整することによりＬ第２を調整する
ようにしたものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるレーザー共振器およびその調整方法の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００３０】
なお、以下に説明する実施の形態において、上記した図１に示す従来のレーザー共振器と同一あるいは相当する構成に関しては、図１において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略するものとする。
【００３１】
ここで、図２には、本発明によるレーザー共振器の実施の形態の一例が示されているが、このレーザー共振器１０は、互いに対向して配設された２つのミラーである第１ミラー１２および第２ミラー１４と、第１ミラー１２と第２ミラー１４との間に配設されたレーザー媒質１０６と、第１ミラー１２とレーザー媒質１０６との間に配設された凹レンズよりなる第１レンズ１６と、第２ミラー１４とレーザー媒質１０６との間に配設された凸レンズよりなる第２レンズ１８とを有して構成されている。
【００３２】
ここで、第１ミラー１２と第２ミラー１４とは、それぞれ所定の反射率と透過率とを備えている。
【００３３】
また、このレーザー共振器１０のレーザー媒質１０６としては、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧなどの固体のレーザー媒質を用いている。
【００３４】
以上の構成において、レーザー共振器１０に、例えば、横励起などにより外部から励起光を注入すると、レーザー共振器１０内においてレーザー発振が生じることとなり、レーザー共振器１０の外部に出射光としてレーザービームを出射することができる。
【００３５】
なお、図２においては、第１ミラー１２からレーザービームが出射される場合を図示しているが、第１ミラー１２と第２ミラー１４との反射率と透過率とを適宜に設定することにより、第１ミラー１２あるいは第２ミラー１４のいずれからも、出射光としてレーザービームをレーザー共振器１０の外部に出射することができる。
【００３６】
そして、このレーザー共振器１０においては、第１ミラー１２とレーザー媒質１０６との間に第１レンズ１６を配設することにより、第１ミラー１２とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ１を、当該距離Ｌ１に相当する従来のレーザー共振器１００における第１ミラー１０２とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ１’よりも短くすることができる。
【００３７】
同様に、このレーザー共振器１０においては、第２ミラー１４とレーザー媒質１０６との間に第２レンズ１８を配設することにより、第２ミラー１４とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ２を、当該距離Ｌ２に相当する従来のレーザー共振器１００における第２ミラー１０４とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ２’よりも短くすることができる。
【００３８】
以下、レーザー共振器１０においては、第１ミラー１２とレーザー媒質１０６との間に第１レンズ１６を配設することにより、第１ミラー１２とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ１を、当該距離Ｌ１に相当する従来のレーザー共振器１００における第１ミラー１０２とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ１’よりも短くすることができ、また、第２ミラー１４とレーザー媒質１０６との間に第２レンズ１８を配設することにより、第２ミラー１４とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ２を、当該距離Ｌ２に相当する従来のレーザー共振器１００における第２ミラー１０４とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ２’よりも短くすることができる理由について、概念的に図１に示す従来のレーザー共振器と図２に示す本発明によるレーザー共振器とを組み合わせた説明図である図３を参照しながら説明する。
【００３９】
まず、以下における説明のために、図３に示すように、
Ｒ１：第１ミラー１２の曲率半径［ｃｍ］
Ｒ２：第２ミラー１４の曲率半径［ｃｍ］
Ｌ１レンズ：第１レンズ１６とレーザー媒質１０６の中心との間の距離［ｃｍ］
Ｌ１レンズ−像：第１レンズ１６と第１ミラー１２との間の距離［ｃｍ］
ｆ１レンズ：第１レンズ１６の焦点距離［ｃｍ］
Ｌ２レンズ：第２レンズ１８とレーザー媒質１０６の中心との間の距離［ｃｍ］
Ｌ２レンズ−像：第２レンズ１８と第２ミラー１４との間の距離［ｃｍ］
ｆ２レンズ：第２レンズ１８の焦点距離［ｃｍ］
とする。
【００４０】
そして、本発明によるレーザー共振器１０においては、第１ミラー１２とレーザー媒質１０６との間に第１レンズ１６を配設することにより、従来の第１ミラー１０２の位置を当該従来の第１ミラー１０２の位置よりもレーザー媒質１０６に近い位置にある第１ミラー１２に転写して、第１ミラー１２とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ１を、当該距離Ｌ１に相当する従来のレーザー共振器１００における第１ミラー１０２とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ１’よりも短くするようにしたものである。
【００４１】
同様に、本発明によるレーザー共振器１０においては、第２ミラー１４とレーザー媒質１０６との間に第２レンズ１８を配設することにより、従来の第２ミラー１０４の位置を当該従来の第２ミラー１０４の位置よりもレーザー媒質１０６に近い位置にある第２ミラー１４に転写して、第２ミラー１４とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ２を、当該距離Ｌ２に相当する従来のレーザー共振器１００における第２ミラー１０４とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ２’よりも短くするようにしたものである。
【００４２】
ここで、この転写の作用は通常のレンズの式に従うので、第１ミラー１２側に関しては、
Ｒ１＝｛ｆ１レンズ２／（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝×〔Ｒ１’／｛Ｒ１’＋（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝〕 ・・・ 式（５）
Ｌ１＝Ｌ１レンズ＋｛ｆ１レンズ×Ｌ１レンズ−像／（ｆ１レンズ−Ｌ１レンズ−像）｝ ・・・ 式（６）
の関係式が与えられる。
【００４３】
同様に、第２ミラー１４側に関しては、
Ｒ２＝｛ｆ２レンズ２／（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝×〔Ｒ２’／｛Ｒ２’＋（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝〕 ・・・ 式（７）
Ｌ２＝Ｌ２レンズ＋｛ｆ２レンズ×Ｌ２レンズ−像／（ｆ２レンズ−Ｌ２レンズ−像）｝ ・・・ 式（８）
の関係式が与えられる。
【００４４】
そして、図３において、第２レンズ１０４上の像は第１レンズ１０２に転写され、第１レンズ１０２上の像が第１レンズ１２に転写されるため、第２レンズ１０４と第１レンズ１２とは像の転写関係にあり、式（５）および式（６）に示す関係を利用しても、ミスアライメントによる影響を補正するための条件は満たされている。
【００４５】
同様に、図３において、第１レンズ１０２上の像は第２レンズ１０４に転写され、第２レンズ１０４上の像が第２レンズ１４に転写されるため、第１レンズ１０２と第２レンズ１４とは像の転写関係にあり、式（７）および式（８）に示す関係を利用しても、ミスアライメントによる影響を補正するための条件は満たされている。
【００４６】
以上のように、本発明によるレーザー共振器１０によれば、上記した第１条件および第２条件を満たしたままで、レーザー共振器の共振器長を短くすることができる。
【００４７】
ここで、上記したように、式（５）および式（６）を用いることにより、第２レンズ１４側と同様に、第１レンズ１２側においても、第１ミラー１２とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ１を、当該距離Ｌ１に相当する従来のレーザー共振器１００における第１ミラー１０２とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ１’よりも短くすることができる。
【００４８】
ただし、第１レンズ１２側においては、レーザービームのレーザー媒質１０６内での体積ボリュームを確保するために、式（１）および式（２）を同時に満たすように、第１レンズ１６の焦点距離ｆ１レンズとその設置場所を決定する必要がある。
【００４９】
ところで、この実施の形態においては、第１レンズ１６として凹レンズを用いるとともに、第２レンズ１８として凸レンズを用いている。これにより、このレーザー共振器１０においては、レーザー媒質１０６を中心として第１レンズ１２側と第２レンズ１８側とではそれぞれ異なる作用を実現している。
【００５０】
即ち、レンズとして凸レンズを用いた方が、凹レンズを用いた場合と比べると、レーザー共振器の共振器長を一層短くすることが可能となる。
【００５１】
しかしながら、レンズとして凸レンズを用いた場合には、式（１）に示す「ｕｉ（ｉ＝１  ｏｒ  ２）」の値を一定にすることが困難になる。
【００５２】
一方、レンズとして凹レンズを用いると、レーザー共振器の共振器長を大幅に短くすることはできなくなる。しかしながら、式（１）に示す「ｕｉ（ｉ＝１  ｏｒ  ２）」の値を一定に保ちながら、レーザー共振器の共振器長を短くするには有利となる。
【００５３】
即ち、数学的には、単に式（５）および式（６）を満たしながら、あるいは式（７）および式（８）を満たしながら、レーザー共振器の共振器長を短くするには、レンズとして凸レンズを用いた方が有利である。これに対して、式（３）とともに式（５）および式（６）を満たしながら、あるいは式（３）とともに式（７）および式（８）を満たしながら、レーザー共振器の共振器長をできるだけ短くするには、レンズとして凹レンズを用いた方が有利である。
【００５４】
このため、図２に示すレーザー共振器１０においては、図２においてレーザー媒質１０６の右側に位置する第２レンズ１８を凸レンズとし、レーザー共振器１０の共振器長Ｌを大幅に短縮化することに寄与させ、図２においてレーザー媒質１０６の左側に位置する第２レンズ１６を凹レンズとし、式（１）に示す「ｕｉ（ｉ＝１  ｏｒ  ２）」の値を一定に保つことに寄与させている。
【００５５】
なお、上記した式（１）乃至式（８）の数値解の一例として、図４（ａ）（ｂ）のグラフを示す。
【００５６】
はじめに、図４（ａ）は、Ｌ１レンズ−像とｕ１ならびにＬ１との関係を示すグラフである。
【００５７】
ここで、Ｌ１レンズ−像を調整することにより、ｕ１、即ち、Ｗ０を大きく調整することができる。しかしながら、Ｌ１の長さは変わらない。
【００５８】
つまり、Ｌ１レンズ−像は、ｕ１（Ｗ０）を調整するのに最適である。
【００５９】
また、図４（ｂ）は、Ｌ２レンズ−像とｕ２ならびにＬ２との関係を示すグラフである。
【００６０】
ここで、Ｌ２レンズ−像を調整することにより、Ｌ２を大きく調整することができる。なお、ｕ２は、ほぼ一定である。
【００６１】
つまり、Ｌ２レンズ−像は、共振器長の調整に有効である。
【００６２】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（５）に示すように変形することができるものである。
【００６３】
（１）参考例１
上記した実施の形態においては、第１レンズ１６として凹レンズを用いているが、凹レンズに代えて凸レンズを第１レンズ１６として用いてもよい。即ち、凸レンズを第１レンズ１６および第２レンズ１８として用いるようにしてもよい。
【００６４】
（２）参考例２
上記した実施の形態においては、第２レンズ１８として凸レンズを用いているが、凸レンズに代えて凹レンズを第２レンズ１８として用いてもよい。即ち、凹レンズを第１レンズ１６および第２レンズ１８として用いるようにしてもよい。
【００６５】
（３）参考例３
上記した実施の形態においては、図２においてレーザー媒質１０６の左側に第１レンズ１６を配設するとともに、図２においてレーザー媒質１０６の右側に第２レンズ１８を配設したが、図２においてレーザー媒質１０６の左側または右側のいずれか一方にのみ、凸レンズまたは凹レンズを配設するように変形してもよい。
【００６６】
即ち、図５（ａ）には、図２におけるレーザー媒質１０６の左側に配設された第１レンズ１６を取り除き、図２におけるレーザー媒質１０６の右側にのみ第２レンズ１８を配設した変形例が示されている。なお、図５（ａ）に示す変形例においては、第２レンズ１８として凸レンズを用いたが、凸レンズに代えて凹レンズを用いるようにしてもよい。
【００６７】
また、図５（ｂ）には、図２におけるレーザー媒質１０６の左側にのみ第１レンズ１６を配設し、図２におけるレーザー媒質１０６の右側に配設された第２レンズ１８を取り除いた変形例が示されている。なお、図５（ｂ）に示す変形例においては、第１レンズ１６として凹レンズを用いたが、凹レンズに代えて凸レンズを用いるようにしてもよい。
【００６８】
上記したように、図２においてレーザー媒質１０６の左側または右側のいずれか一方にのみ、凸レンズまたは凹レンズを配設するように変形した場合にも、レーザー媒質１０６の凸レンズまたは凹レンズを配設した側においては、第１ミラー１２または第２ミラー１４とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ１または距離Ｌ２を、当該距離Ｌ１または距離Ｌ２に相当する従来のレーザー共振器１００における第１ミラー１０２または第２ミラー１０４とレーザー媒質１０６の中心との間の距離Ｌ１’または距離Ｌ２’よりも短くすることができる。
【００６９】
（４）また、本発明は、図２においてレーザー媒質１０６の左側と右側とに、凸レンズまたは凹レンズと同等の作用を行う物体がそれぞれ存在するように構成すればよいので、上記した実施の形態は、例えば、図５（ｃ）、図６（ａ）、図６（ｂ）ならびに図６（ｃ）に示すように適宜に変形してよい。
【００７０】
即ち、図５（ｃ）に示すように、図２における第１レンズ１６および第２レンズ１８を取り除き、図２における第１レンズ１６および第２レンズ１８に代えて、第１レンズ１６と同等の作用を行う物体として表面を反射面として形成した凸面鏡３０を用い、第２レンズ１８と同等の作用を行う物体として表面を反射面として形成した凹面鏡３２を用いるようにしてもよい。
【００７１】
また、参考例４として図６（ａ）に示すように、図５（ｃ）に示す変形例から凸面鏡３０を取り除いてもよい。
【００７２】
さらに、参考例５として図６（ｂ）に示すように、図５（ｃ）に示す変形例から凹面鏡３２を取り除いてもよい。
【００７３】
さらにまた、例えば、参考例６として図６（ｃ）に示すように、図２における第１レンズ１６および第２レンズ１８を取り除き、図２における第１レンズ１６および第２レンズ１８に代えて、第１レンズ１６および第２レンズ１８と同等の作用を行う物体として、レーザー媒質１０６におけるレーザービームの２つの入出射端面１０６ａ、１０６ｂの少なくともいずれか一方に、凸面または凹面を形成するようにしてもよい。
【００７４】
なお、図６（ｃ）に示す変形例においては、第１レンズ１６と同等の作用を行う物体として、レーザー媒質１０６におけるレーザービームの一方の入出射端面１０６ａに凸面を形成するとともに、第２レンズ１８と同等の作用を行う物体として、レーザー媒質１０６におけるレーザービームの他方の入出射端面１０６ｂに凹面を形成するようにしてもよい。なお、図６（ｃ）に示す変形例においては、レーザー媒質１０６の第１ミラー１２側の入出射端面１０６ａを当該第１ミラー１２に対して凹面に形成するとともに、レーザー媒質１０６の第２ミラー１４側の入出射端面１０６ｂを当該第２ミラー１４に対して凸面に形成している。
【００７５】
また、特に図示しないが、図６（ｃ）に示す変形例において、レーザー媒質１０６におけるレーザービームの入出射端面１０６ａ、１０６ｂのいずれか一方のみを凸面または凹面に形成し、レーザー媒質１０６におけるレーザービームの入出射端面１０６ａ、１０６ｂのいずれか他方を平面に形成するようにしてもよい。
【００７６】
さらに、特に図示しないが、上記した第１レンズ１６、第２レンズ１８、凸面鏡３０、凹面鏡３２、凸面に形成された入出射端面１０６ａや凹面に形成された入出射端面１０６ｂを適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【００７７】
（５）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（４）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【００７８】
【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、従来のレーザー共振器と比較して共振器長の短縮化を図ることができ、それによりレーザー共振器の全体の構成を小型化することが可能となり、しかも、レーザー媒質による熱レンズ効果の変動の影響を最小限にすることができるとともに、レーザー共振器を構成する各構成部材のミスアライメントによる影響を最小限にすることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のレーザー共振器の構成説明図である。
【図２】本発明によるレーザー共振器の実施の形態の一例の構成説明図である。
【図３】概念的に図１に示す従来のレーザー共振器と図２に示す本発明によるレーザー共振器とを組み合わせた説明図である。
【図４】（ａ）はＬ１レンズ−像とｕ１ならびにＬ１との関係を示すグラフであり、（ｂ）はＬ２レンズ−像とｕ２ならびにＬ２との関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）、（ｂ）ならびに（ｃ）は、本発明によるレーザー共振器の実施の形態の他の例の構成説明図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）ならびに（ｃ）は、本発明によるレーザー共振器の実施の形態の他の例の構成説明図である。
【符号の説明】
１０、１００        レーザー共振器
１２、１０２        第１ミラー
１４、１０４        第２ミラー
１６                第１レンズ
１８                第２レンズ
３０                凸面鏡
３２                凹面鏡
１０６                レーザー媒質
１０６ａ、１０６ｂ    入出射端面
【図１】
0004613272.tif 000002
【図２】
0004613272.tif 000003
【図３】
0004613272.tif 000004
【図４】
0004613272.tif 000005
【図５】
0004613272.tif 000006
【図６】
0004613272.tif 000007