(57)【要約】【課題】小型、低コストの構成でレーザ光をパルス出力し得るパルスレーザ装置を提供する。【解決手段】通常（発振効率を高めるように温度制御する）と逆に、発振効率が低下するように、固体レーザ媒質３の温度を制御する。【効果】緩和発振による出力レーザ光をパルス化できる。特別なハードウエアを付加する必要がないため、小型化、低コスト化を実現できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザから出力した励起用レーザ光により固体レーザ媒質を励起しレーザ光を出力するパルスレーザ装置であって、前記固体レーザ媒質の発振効率を低下させることにより前記レーザ光をパルス化することを特徴とするパルスレーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパルスレーザ装置において、前記固体レーザ媒質の発振効率が低下するように前記固体レーザ媒質の温度を制御することを特徴とするパルスレーザ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のパルスレーザ装置において、前記固体レーザ媒質の発振効率が低下するようにモードマッチング効率を低下させることを特徴とするパルスレーザ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のパルスレーザ装置において、前記固体レーザ媒質は、Ｎｄ：ＹＡＧであり、厚さが１ｍｍ以下であって両端面にて共振器を構成したマイクロチップレーザ結晶であることを特徴とするパルスレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルスレーザ装置に関し、さらに詳しくは、小型、低コストの構成でレーザ光をパルス出力し得るパルスレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体レーザに対して、高レベルと低レベルとに交互に変化するパルス状の駆動電流を供給して、レーザ光をパルス出力するパルスレーザ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−７０３３４号公報（［０００９］）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のパルスレーザ装置では、半導体レーザにパルス状の駆動電流を供給する駆動電源装置が必要であるため、装置が大型、高コストになる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、小型、低コストの構成でレーザ光をパルス出力し得るパルスレーザ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、半導体レーザから出力した励起用レーザ光により固体レーザ媒質を励起しレーザ光を出力するパルスレーザ装置であって、前記固体レーザ媒質の発振効率を低下させることにより前記レーザ光をパルス化することを特徴とするパルスレーザ装置を提供する。
緩和発振の光強度Ｐは、図５に示すように変化し、
Ｐ＝Ａ・ｅｘｐ｛−α・ｔ｝・ｃｏｓ｛ω・ｔ｝
で表される（霜田光一著「レーザ物理入門」岩波書店、２００３年１月２７日第１９刷発行、第１１５頁〜第１１８頁）。
本願発明者が鋭意研究したところ、発振効率が低下すると、図６に示すように、全体としての光強度は低下するが、パルス状に光が出力されることを見い出した。
すなわち、上記第１の観点によるパルスレーザ装置では、固体レーザの発振効率を低下させることにより、レーザ光をパルス化することが出来る。そして、固体レーザの発振効率を低下させることは、例えば固体レーザ媒質の温度を制御することにより可能となる。従って、半導体レーザにパルス状の駆動電流を供給する駆動電源装置が不要であり、装置が小型、低コストとなる。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、上記構成のパルスレーザ装置において、前記固体レーザ媒質の発振効率が低下するように前記固体レーザ媒質の温度を制御することを特徴とするパルスレーザ装置を提供する。
従来、固体レーザ媒質は、発振効率を高めるように温度制御されている。つまり、従来から温度制御装置を備えている。
ところが、従来と逆に、上記第２の観点によるパルスレーザ装置では、発振効率が低下するように固体レーザ媒質の温度を制御する。これにより、レーザ光をパルス化することが出来る。そして、特別なハードウエアの付加が不要であり、装置が小型、低コストとなる。
【０００７】
第３の観点では、本発明は、上記構成のパルスレーザ装置において、前記固体レーザ媒質の発振効率が低下するようにモードマッチング効率を低下させることを特徴とするパルスレーザ装置を提供する。
従来、パルスレーザ装置では、モードマッチング効率を高めるように例えば励起レーザ光と発振レーザ光の重なりを大きくしている（特開平１１−４６０２６号参照）。
ところが、従来と逆に、上記第３の観点によるパルスレーザ装置では、例えば励起レーザ光と発振レーザ光の重なりを小さくしてモードマッチング効率を低下させる。これにより、発振効率が低下し、レーザ光をパルス化することが出来る。そして、特別なハードウエアの付加が不要であり、装置が小型、低コストとなる。
【０００８】
第４の観点では、本発明は、上記構成のパルスレーザ装置において、前記固体レーザ媒質は、Ｎｄ：ＹＡＧであり、厚さが１ｍｍ以下であって両端面にて共振器を構成したマイクロチップレーザ結晶であることを特徴とするパルスレーザ装置を提供する。
上記第４の観点によるパルスレーザ装置では、マイクロチップレーザ結晶を用いるため、装置の小型化が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１０】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態にかかるパルスレーザ装置１００を示す構成説明図である。
このパルスレーザ装置１００は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ１と、励起用レーザ光を平行ビームにするコリメート・レンズ２と、励起用レーザ光を集光する集光レンズ２’と、集光された励起用レーザ光で励起され発振レーザ光を出力する固体レーザ媒質３と、固体レーザ媒質３を加熱／冷却するペルチェ素子４と、ペルチェ素子４を駆動し固体レーザ媒質３を温度制御する温度制御装置５を具備している。
【００１１】
固体レーザ媒質３は、Ｎｄ：ＹＡＧであり、厚さが１ｍｍ以下であって両端面にて共振器を構成したマイクロチップレーザ結晶である。
【００１２】
温度制御装置５は、発振効率が低下するように、固体レーザ媒質３の温度を例えば４０℃に維持する。
【００１３】
図２は、固体レーザ媒質３の温度を４０℃に維持した時のレーザ出力の光強度を示す特性図である。
パルス状のレーザ光を出力できることが判る。
【００１４】
−第２の実施形態−
図３は、第２の実施形態にかかるパルスレーザ装置２００を示す構成説明図である。
このパルスレーザ装置２００は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ１と、励起用レーザ光を平行ビームにするコリメート・レンズ２と、励起用レーザ光を集光する集光レンズ２’と、集光された励起用レーザ光で励起され発振レーザ光を出力する固体レーザ媒質３と、固体レーザ媒質３を加熱／冷却するペルチェ素子４と、ペルチェ素子４を駆動し固体レーザ媒質３を温度制御する温度制御装置５と、レーザ光の波長を半分にする導波路型波長変換素子６を具備している。
【００１５】
固体レーザ媒質３は、Ｎｄ：ＹＡＧであり、厚さが１ｍｍ以下であって両端面にて共振器を構成したマイクロチップレーザ結晶である。
【００１６】
温度制御装置５は、発振効率が低下するように、固体レーザ媒質３の温度を例えば４０℃に維持する。
【００１７】
第２の実施形態にかかるパルスレーザ装置２００によっても、パルス状のレーザ光を出力できる。また、出力レーザ光の波長を、発振レーザ光の波長の１／２にすることが出来る。
【００１８】
−第３の実施形態−
図４は、第３の実施形態にかかるパルスレーザ装置３００を示す構成説明図である。
このパルスレーザ装置３００は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ１と、励起用レーザ光を平行ビームにするコリメート・レンズ２と、励起用レーザ光を集光する集光レンズ２’と、集光された励起用レーザ光で励起され発振レーザ光を出力する固体レーザ媒質３と、固体レーザ媒質３を加熱／冷却するペルチェ素子４と、ペルチェ素子４を駆動し固体レーザ媒質３を温度制御する温度制御装置５と、レーザ光の波長を半分にする導波路型波長変換素子６を具備している。
【００１９】
集光レンズ２’は、発振効率を低下させるべくモードマッチング効率を低下させるため、励起レーザ光Ｅと発振レーザ光Ｏの重なりを小さくする。
【００２０】
固体レーザ媒質３は、Ｎｄ：ＹＡＧであり、厚さが１ｍｍ以下であって両端面にて共振器を構成したマイクロチップレーザ結晶である。
【００２１】
温度制御装置５は、発振効率が低下するように、固体レーザ媒質３の温度を例えば４０℃に維持する。
【００２２】
第３の実施形態にかかるパルスレーザ装置３００によっても、パルス状のレーザ光を出力できる。また、出力レーザ光の波長を、発振レーザ光の波長の１／２にすることが出来る。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のパルスレーザ装置によれば、パルス状のレーザ光を出力できる。そして、特別なハードウエアを付加する必要がないため、小型化、低コスト化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るパルスレーザ装置を示す構成説明図である。
【図２】固体レーザ媒質の温度を４０℃に維持した時の出力レーザ光の光強度を示す特性図である。
【図３】第２の実施形態に係るパルスレーザ装置を示す構成説明図である。
【図４】第３の実施形態に係るパルスレーザ装置を示す構成説明図である。
【図５】発振効率が高い場合の光強度を示す特性図である。
【図６】発振効率が低い場合の光強度を示す特性図である。
【符号の説明】
１                  半導体レーザ
２                  コリメート・レンズ
２’                集光レンズ
３                  固体レーザ媒質
４                  ペルチェ素子
５                  温度制御装置
６                  導波路型波長変換素子
１００〜３００      パルスレーザ装置
【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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