(57)【要約】【課題】  励起光源で直接励起しづらい場合でも、高い変換効率をもち、しかもパルス発振の可能なレーザー装置を提供する。【解決手段】  光励起の第１の固体レーザー媒体を備え波長１で発振する第１のレーザー共振器と、その共振器内のレーザー光で励起される板状の第２のレーザー媒体と、その板状のレーザー媒体を包含し波長２で発振する第２のレーザー共振器と、を備え、第１の固体レーザー媒体の励起光が入射する面ａには、励起光は透過し波長１の光を反射する反射膜を設け、第２のレーザー媒体に波長１の光が入射する面ｃには、波長１を透過し波長２を反射する反射膜を設け、面ｃの対向面ｄには、波長１は反射し、波長２は透過の反射膜を設け、第２のレーザー共振器の出力鏡には、波長２の光の殆どを反射して僅かに透過する反射膜を設け、上記の板状の第２のレーザー媒体の底面部を通して放熱器に熱を伝えるようにする。【選択図】  図１９
2005340763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源からの励起光により励起される第１の固体レーザー媒体を備え波長１で発振する第１のレーザー共振器と、前記の第１のレーザー共振器内に設けられた第１の固体レーザー媒体で増幅された光により励起される第２の固体レーザー媒体である板状のレーザー媒体と、前記の第２の固体レーザー媒体を包含し波長２で発振する第２のレーザー共振器と、を備え、
第１の固体レーザー媒体の励起光の入射する面ａには、励起光は透過するが、波長１の光は反射する反射膜が設けられ、
第２の固体レーザー媒体の波長１の光が入射する面ｃには、波長１の光は透過するが、波長２の光は反射する反射膜が設けられ、
第２の固体レーザ媒体の面ｃに対向する面ｄには、波長１の光は反射するが、波長２の光は透過する反射膜が設けられ、
第２のレーザー共振器の出力鏡には、波長２の光の殆どを反射して、僅かに透過する反射膜が設けられており、
上記の板状のレーザー媒体は、その板の底面部を通して放熱器に熱を伝えることを特徴とするマイクロチップレーザ装置。
【請求項２】
第１の固体レーザー媒体は、板状のレーザー媒体であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップレーザ装置。
【請求項３】
第１の固体レーザー媒体は、棒状のレーザー媒体であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップレーザ装置。
【請求項４】
第１の固体レーザー媒体と第２の固体レーザー媒体とが、密着して設置されていることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載のマイクロチップレーザ装置。
【請求項５】
第１の固体レーザー媒体の面ａに対向する面ｂには、上記の励起光は反射するが、波長１の光は透過する反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザー発振器の励起光源の放射スペクトルが、レーザー媒体に分散された固体レーザー元素の励起吸収スペクトルに一致しないために直接励起しづらい場合でも、レーザー媒体の組合せを選択することによって、高い変換効率をもち、しかもパルス発振の可能なマイクロチップレーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザー発振器の励起光源となる半導体レーザー（ＬＤ）やランプの放射スペクトルが、レーザー媒体に分散された固体レーザー元素の励起吸収スペクトルに一致しない場合は、レーザー媒体を励起できない場合がある。このような場合、従来は、ランプやＬＤで励起できるレーザー元素１を、励起すべき目標であるレーザー元素２とともにレーザーロッドにドープさせる複合ドーピングが行なわれてきた。複合ドーピングされたレーザー媒体では、光エネルギーで励起されたレーザー元素１が基底状態に戻る際に、レーザー元素２がそのエネルギーを受け取って励起される。
【０００３】
しかし、一般に、励起光吸収率と発振効率がともに高くなるような複合ドーピングされたレーザー媒体の製造では、レーザー元素１とレーザー元素２のレーザーロッドへのドーピングの設定が難しい。つまり、励起光源からの励起光エネルギーをレーザーエネルギーへ高い効率で変換することが困難である。また、励起光エネルギーがひとつのロッドに蓄積、放出されるので、レーザーロッドの温度が上昇し、レーザー元素２の温度も上昇してしまうため、その最適動作温度にするためには冷却する必要があるが、二つのレーザー媒体を用いたレーザー装置の場合、一般に冷却が難しい。例えば非特許文献１に記載されているように、レーザー元素として希土類イオンを利用したＱスイッチレーザーには、レーザー遷移の終準位のエネルギーレベルがその元素の基底準位に近いものがあり、高温の環境ではこの準位の状態密度が減少しづらいため、レーザー遷移が阻害され、高い変換効率と大きなレーザーパルスエネルギーを同時に実現することが困難となる。
【０００４】
従来の二つのレーザー媒体を用いたレーザー装置では、レーザー元素１がドープされたレーザー媒体（レーザーロッド１）とその共振器となる一対のミラーからなるレーザー発振器１の中に、レーザー元素２がドープされたレーザーロッド２とその共振器となる一対のミラーからなるレーザー発振器２が挿入された構成である。レーザーロッド１をＬＤで光励起してレーザー発振を行わせ、その出力の一部を出力鏡のミラーから取り出す。この発振光が共振器内のレーザーロッド２を通過する際にこれを光励起し、レーザー発振器２の共振器により発振する。その出力はレーザー発振器２の出力鏡のミラーから取り出し、その外側にあるレーザー発振器１の共振器のミラーを透過して外部に取り出される。
【０００５】
上記の構成においては、レーザー発振器２の共振器は、レーザー発振器１のレーザー光を損失なく通過させなければならないので、レーザー発振器２にその発振を制御するＱスイッチ等の発振制御素子を挿入して、パルス発振させることが困難である。
【０００６】
【非特許文献１】T. Y. Fan, G. Hubber and R. L. Byer, "Continuous-wave operation at 2.1mm of a diode-laser-pumped, Tm-sensitized Ho:Y3Al5O12 laser at 300K", Optics Letters, vol. 12, no. 9, pp678-680 (1987).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の様に、レーザー発振器の励起光源となる半導体レーザー（ＬＤ）やランプの放射スペクトルが、レーザー媒体に分散された固体レーザー元素の励起吸収スペクトルに一致しない場合では、従来の複合ドーピングされたレーザーロッドをもつレーザー装置では、高温の環境においてこの準位の状態密度が減少しづらいため、レーザー遷移が阻害され、高い変換効率と大きなレーザーパルスエネルギーを同時に実現することが困難であり、また、共振器となる一対のミラーをもった固体レーザー発振器と、その共振器内部に設けられているが、また他の共振器となる一対のミラーをもった他の固体レーザー発振器とからなるレーザー装置では、いずれかの発振器にその発振を制御するＱスイッチ等の発振制御素子を挿入してパルス発振させることが困難である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明この発明によって、励起光源となる半導体レーザー（ＬＤ）やランプにより直接励起しづらい場合でも高い変換効率をもち、しかもパルス発振の可能なレーザー装置を実現できる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、固体レーザー元素の励起吸収スペクトルが励起光源の波長に一致しないために、ＬＤで励起することができない、または、ランプでは効率よく励起できない固体レーザーのレーザーロッドを、効率よく励起し、励起されたレーザーロッドをレーザー発振器やレーザー増幅器に利用して、偏光や発振モード、Ｑスイッチ等の発振制御や増幅を容易にしたものである。
【００１０】
そのために、本発明のマイクロチップレーザ装置は、励起光源からの励起光により励起される第１の固体レーザー媒体を備え、波長１で発振する第１のレーザー共振器と、前記の第１のレーザー共振器内に設けられた第１の固体レーザー媒体で増幅された光により励起される板状の第２の固体レーザー媒体と、前記の第２の固体レーザー媒体を包含し波長２で発振する第２のレーザー共振器と、を備え、
第１の固体レーザー媒体の励起光の入射する面ａには、励起光は透過するが、波長１の光は反射する反射膜が設けられ、
第２の固体レーザー媒体の波長１の光が入射する面ｃには、波長１の光は透過するが、波長２の光は反射する反射膜が設けられ、
第２の固体レーザー媒体の面ｃに対向する面ｄには、波長１の光は反射するが、波長２の光は透過する反射膜が設けられ、
第２のレーザー共振器の出力鏡には、波長２の光の殆どを反射して、僅かに透過する反射膜が設けられており、
上記の板状のレーザー媒体は、その板の底面部を通して放熱器に熱を伝えるようにする。
【００１１】
上記のマイクロチップレーザ装置で、第１の固体レーザー媒体は、板状のレーザー媒体であってもよい。
【００１２】
また、上記のマイクロチップレーザ装置で、第１の固体レーザー媒体は、棒状のレーザー媒体であってもよい。
【００１３】
また、上記のマイクロチップレーザ装置で、第１の固体レーザー媒体と第２の固体レーザー媒体とを、密着して設置することにより、レーザ装置をより小型化できる。
【００１４】
また、上記のマイクロチップレーザ装置で、第１の固体レーザー媒体の面ａに対向する面ｂには、上記の励起光は反射するが、波長１の光は透過する反射膜を設けることにより、励起光が出力光に混じることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下にこの発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明において、同じ素子あるいは同じ機能を持つ素子に付いては、同じ符号を付して説明する。以下の実施例において、請求項に係わる発明は、主に第１１の実施例である。
【００１６】
本発明は、レーザー発振器の励起光源となる半導体レーザー（ＬＤ、例えば、ＧａＡｌＡｓ  ＬＤ、発振波長＝７９２ｎｍ）やランプの放射スペクトルが、レーザー媒体に分散された固体レーザー元素の励起吸収スペクトルに一致しない場合に、その固体レーザー元素が吸収できる波長を発振する他の固体レーザーで効率よくレーザーロッドを励起し、かつ、その発振を制御できるようにするものである。
【００１７】
このため、図１に示す様に、レーザー媒体として、波長１に利得をもつレーザー元素１と波長２に利得を持つレーザー元素２がそれぞれドープされた二つのレーザーロッド２（例えば、Ｔｍ：ＹＬＦ）と３（例えば、Ｈｏ：ＹＬＦ）を用いる。レーザーロッド３の二つの入射面の片面は、波長１でほぼ全反射し、波長２でほぼ無反射になる光学膜５がつけられており、もう片面は、逆の反射特性をもつ光学膜７がつけられている。レーザー発振器１０は、レーザーロッド２とミラー４と光学膜５で構成されているが、その共振器内の光路上にレーザーロッド３が設置されている。また、レーザー発振器２０はレーザーロッド３とミラー６と光学膜７とで構成されている。
【００１８】
レーザーロッド２をランプ、または、ＬＤで光励起することにより、レーザー発振器１０で繰返し増幅され波長１でレーザー発振する。レーザーロッド３はこの発振したレーザー光を吸収して励起される。共振器内の光は、出力された光に比べて高強度であるため、励起をより容易に行なえる。また、レーザーロッド３は、共振器２０の中にあり波長２でレーザー発振し、その出力は出力鏡のミラー６から取り出される。
【００１９】
また、発振器２０のレーザー光を、同様にして励起された別のレーザーロッド３の中を往復させて、光増幅することもできる。
【００２０】
さらに、発振器２０の中に、偏光子やＱスイッチ等の発振制御素子８を配置しても発振器１０の動作に影響を与えない。あるいは、発振器１０の共振器中に発振制御素子８を入れることもできる。例えば、発振器１の中に波長変換素子を挿入して、波長１の高調波でレーザーロッド３を励起することも可能である。
【実施例１】
【００２１】
本発明の望ましい構成例として二つのレーザー媒体を用いたレーザー装置の第１の実施例を図１に示す。図１の二つのレーザー媒体を用いたレーザー装置は、２つのレーザー発振器を含むレーザー発振器であり、一方のレーザー発振器１０は白熱ランプあるいは放電ランプ、または、レーザーダイオード（ＬＤ）などの励起光源１により光励起されたレーザーロッド２と、ミラー４と光学膜５とで構成される共振器と、を含み、他方のレーザー発振器２０は、レーザーロッド３と、ミラー６と光学膜７とを含むものである。レーザーロッド３は、両方のレーザー発振器の光路上に置かれている。光学膜５は、レーザー発振器１０の発振波長（波長１）について良好な反射特性を持つがレーザー発振器２０の発振波長（波長２）については、良好な透過特性をもつものである。また、光学膜７は、レーザー発振器１０の発振波長について良好な透過特性を持つが、レーザー発振器２０の発振波長については、良好な反射特性をもつものである。このような光学膜は、誘電体の多層膜によって実現されている。一般にレーザー発振器においては、出力される光に比べて共振器内の光の強度は遥かに大きいため、共振器１０内のレーザー光によりレーザーロッド３は、容易に励起される。この励起により、ミラー６と光学膜７とによる共振器内に置かれたレーザーロッド３の構成をもった発振器２０によりレーザー発振が生じ、出力鏡であるミラー６からレーザー光が出力される。
【００２２】
図１に示す様に、ミラー６と光学膜７とによる共振器内に発振制御素子８を挿入することにより、レーザー発振器２０の発振動作を容易に制御することができる。発振制御素子８として、Ｑスイッチ（例えば、ポッケルスセルＱスイッチ、あるいは、音響光学Ｑスイッチ）を用いた場合には、容易にパルスレーザー光を得る事ができる。また、モード同期素子を用いた場合には、モード同期レーザーとなる。また、例えば２倍の高調波を発生する波長変換素子を用いた場合には、より短波長の光を出力することができる。
【実施例２】
【００２３】
また、図２に示す様に、発振器１０のミラー４と光学膜５とによる共振器内に発振制御素子８を挿入し、レーザー発振器１０の発振を制御できる。発振制御素子８として、Ｑスイッチを用いた場合には、レーザー媒体３の上準位寿命が励起光源１の励起時間より短い場合でも、効率よくレーザーロッド３を励起できる。また発振制御素子８として、例えば２倍の高調波を発生する波長変換素子（例えば、ＫＤＰ、ＬＢＯ、あるいはＢＢＯ）を用いた場合には、波長１より短波長の光でレーザーロッド３を励起することができるので、より短波長で発振するレーザー発振器や、より短波長の光を増幅することのできる光増幅装置を得る事ができる。
【実施例３】
【００２４】
次に、レーザー増幅器の例として二つのレーザー媒体を用いたレーザー装置の第３の実施例を図３に示す。図３の二つのレーザー媒体を用いたレーザー装置は、１つのレーザー発振器と１つの増幅器を含むレーザー増幅器であり、レーザー発振器１０は白熱ランプあるいは放電ランプ、または、レーザーダイオード（ＬＤ）などの励起光源１により光励起されたレーザーロッド２と、ミラー４と光学膜５とで構成される共振器とを含み、レーザー増幅器３０は、レーザーロッド３を含むものである。レーザーロッド３は、レーザー発振器１０とレーザー増幅器３０の光路上に置かれている。光学膜５は、レーザー発振器１０の発振波長について良好な反射特性を持つが、レーザー増幅器３０への入力光の波長については、良好な透過特性をもつものである。また、光学膜７は、レーザー発振器１０の発振波長について良好な透過特性を持つがレーザー増幅器３０への入力光の波長については、良好な反射特性をもつものである。
【実施例４】
【００２５】
図４に示す様に、ミラー４と光学膜５とによる共振器内に発振制御素子８を挿入することにより、レーザー増幅器２０の動作を容易に制御することができる。発振制御素子８として、Ｑスイッチを用いた場合には、レーザー媒体３の上準位寿命が励起光源１の励起時間より短い場合でも、効率よくレーザーロッド３を励起できる。また、例えば２倍の高調波を発生する波長変換素子を用いた場合には、レーザーロッド３を合わせて選択することにより、より単波長の光を増幅することができる。
【実施例５】
【００２６】
図５は、増幅する光（波長２）の入射に偏光ビームスプリッタ２３を用いた例を示す。レーザーロッド３で増幅される波長２の光は、偏光ビームスプリッタ２３と1/4波長板２２で入力光と出力光とが分離される構成になっており、入出力光は偏光ビームスプリッタ２３の別々の光学面に入射、および、出射する。偏光ビームスプリッタ２３を反射してきた波長２の直線偏光の入力光は、遅波軸を紙面垂直から45度傾けた1/4波長板で円偏光化され、光学膜７で反射されてレーザーロッド２を往復する間に増幅される。この光が再び1/4波長板２２を通過すると、合計1/2波長板を通過したのと同じになり、偏光方向が入力光と垂直な直線偏光に変わり、ビームスプリッタ２３を通過して出力光が得られる。
【実施例６】
【００２７】
この場合も、図６に示す様に、ミラー４と光学膜５とによる共振器内に発振制御素子８を挿入することにより、レーザー増幅器２０の動作を容易に制御することができる。発振制御素子８として、Ｑスイッチを用いた場合には、レーザー媒体３の上準位寿命が励起光源１の励起時間より短い場合でも、効率よくレーザーロッド３を励起できる。また、例えば２倍の高調波を発生する波長変換素子を用いた場合には、レーザーロッド３をそれに合わせて選択することにより、より短波長の光を増幅することができる。
【実施例７】
【００２８】
図７に示す構成は、上記の実施例にさらに、ミラー２４と、偏光子２５と、ファラデー回転子２６、1/2波長板２７を加えて、レーザーロッド３で増幅される光がレーザーロッド３を２往復するようにしたものである。このように共振器内を光が往復することで飽和増幅しやすくなり、レーザーロッド３に蓄えられたエネルギーを高い効率で波長２の光に変換できる。偏光子２３で反射された波長２の直線偏光の入力光は、遅波軸を紙面垂直から22．5度傾けた1/2波長板で偏光方向を＋４５度回転され、ファラデー回転子２６で今度は逆に-45度回転されて元の偏光方向と同一になる。この光は偏光子２５を無反射で通過し、レーザーロッド３を往復して偏光子２５で反射され、さらに、ミラー２４で折り返される。再びレーザーロッド３を往復した光は、偏光子２５を通過し、ファラデー回転子で-45度回転し、1/2波長板で今度は＋67．5度回転し、偏光方向が最初の入力光と垂直な直線偏光になり、偏光子２３を通過して出力光として取り出される。
【実施例８】
【００２９】
次に、レーザー発振器の例として二つのレーザー媒体を用いたレーザー装置の第８の実施例を図８に示す。図８の二つのレーザー媒体を用いたレーザー装置は、２つのレーザー発振器を含むレーザー装置であり、レーザー発振器１０は白熱ランプあるいは放電ランプ、または、レーザーダイオード（ＬＤ）などの励起光源１により光励起されたレーザーロッド２と、ミラー４とミラー１３とで構成される共振器とを含み、レーザー発振器２０は、ミラー６とミラー１３とによる共振器と、その共振器内に置かれたレーザーロッド３と、を含むものである。レーザーロッド３は、両方のレーザー発振器の光路上に置かれている。上記の第１実施例では、レーザーロッド２の両端の光学膜で共振器１と２を分離しているのに対し、これをダイクロイックビームスプリッタ２９を用いて分離した構成である。ダイクロイックビームスプリッタ２９は波長１を反射し、波長２を透過する。レーザー発振器１０の共振器、もしくは、レーザー発振器２０の共振器の中に発振制御素子８を挿入し、第１実施例の場合と同様に発振を制御できることは明らかである。
【００３０】
また、図１１に示すように、図８の構成からレーザー発振器２０のミラー６を取り去り、レーザーロッド３をレーザー増幅器としても利用できる。
【００３１】
さらに、図１５に示す様に、波長１では良好な反射特性をもち波長２では良好な透過特性をもつダイクロイックビームスプリッター２８で、図１１の構成のミラー１３を置き換え、またミラー９を用いた構成とすることによって、レーザーロッド３を単一通過のレーザー増幅器としても利用できる。
【実施例９】
【００３２】
次に、レーザー発振器の例として第９の実施例を図９に示す。図９の二つのレーザー媒体を用いたレーザー装置は、２つのレーザー発振器を含むレーザー発振器であり、レーザー発振器１０は白熱ランプあるいは放電ランプ、または、レーザーダイオード（ＬＤ）などの励起光源１により光励起されたレーザーロッド２と、ミラー４とミラー９とで構成される共振器とを含み、レーザー発振器２０は、ミラー１２とミラー１３とによる共振器と、その共振器内に置かれたレーザーロッド３と、を含むものである。レーザーロッド３は、両方のレーザー発振器の光路上に置かれている。レーザー発振器１０内のレーザー光によりレーザーロッド３は、容易に励起される。この励起により、ミラー１３とミラー１２とによる共振器内に置かれたレーザーロッド３の構成をもったレーザー発振器２０によりレーザー発振が生じ、出力鏡であるミラー１２からレーザー光が出力される。また、図１２に示すように、レーザー発振器１０の光路とレーザー発振器２０の光路とが交差する構成によってもレーザー光を発生させることができる。
【実施例１０】
【００３３】
次に、レーザー発振器の例として第１０の実施例を図１０に示す。図１０の二つのレーザー媒体を用いたレーザー装置は、２つのレーザー発振器で構成され、レーザー発振器１０は白熱ランプあるいは放電ランプ、または、レーザーダイオード（ＬＤ）などの励起光源１により光励起されたレーザーロッド２と、ミラー４とミラー９とで構成される共振器とを含み、レーザー発振器２０は、ミラー１３とミラー１２とによる共振器と、その共振器内に置かれたレーザーロッド３と、を含むものである。レーザーロッド３は、両方のレーザー発振器の光路上に置かれている。レーザーロッド３は６面体で、光は、両端面でブリュースター角で入射する。波長１の光はレーザーロッド３の内部で両側面で反射され、両端面の入射角もブリュースター角である。ここで波長２の光の入射角を、入射面の法線に対し波長１と対称になるようにすることにより、波長１、２の両方の光はロッド外部に出るときに分離される。両側面での反射は、内部全反射であることが望ましい。しかし、全反射の条件が満たされない場合は、高反射膜を設けて、これによる反射でも、上記の発振動作を実現することができる。
【００３４】
図１０に示したものとは逆に、図１３に示すように、レーザーロッド３の中を波長１の光が直進し、波長２の光が両側面で反射を繰り返してもよいことは明らかである。さらに、図１４に示すように、両方の波長の光をどちらも側面反射させる構成とすることができることも明らかである。この際、側面反射は、全反射が望ましいが、誘電体の多層反射膜や、金属反射膜でも実現できる。
【００３５】
また、この実施例においても、上記と同様に、共振器２と発振制御素子を取り除き、レーザーロッド２をレーザー増幅に利用することができる。
【００３６】
このようなレーザー装置の利点は、波長１は、波長２より短波長である必要があるが、波長２については、波長１の励起レーザーとは独立して調整と制御ができる点である。
【００３７】
、二つの固体レーザー媒体を用いる例を示したが、本発明は、固体レーザー媒体に限定する必要はなく、ガスレーザー媒体や色素レーザー媒体あるいは、固体レーザー媒体とそれらのレーザーとの組合せによっても、上記の説明と同様な効果を実現することができる。
【実施例１１】
【００３８】
次に、半導体で作られるマイクロチップを用いたレーザー発振器の例として第１１の実施例の断面図を図１６（ａ）に、その鳥瞰図を図１６(ｂ)に示す。レーザダイオード（ＬＤ）４２から出射した波長λ３の励起光は、集束レンズ４１でレーザ結晶板２に集光される。レーザ結晶板２はこの励起光を吸収して、波長λ１の光を増幅できる。レーザ結晶板２に対向して、レーザ結晶板３があり、この結晶は波長λ１の光を吸収して、波長λ２の光を増幅できる。さらに、レーザ結晶板３に対向して、波長λ２のレーザ出力鏡６がある。
【００３９】
図１９に示すように、レーザ結晶板２の左端面には、波長λ３の光に無反射で、波長λ１の光に高反射の誘電体光学膜３１が付けられ、右端面には、波長λ３の光に高反射で、波長λ１の光に無反射の誘電体光学膜３２が付けられている。また、レーザ結晶板３の左端面には、波長λ１の光に無反射で、波長λ２の光に高反射の誘電体光学膜３３が付けられ、右端面には、波長λ１の光に高反射で、波長λ２の光に無反射の誘電体光学膜３４が付けられている。これらの誘電体光学膜の、それぞれの波長λ１、λ２、λ３、についての望ましい反射率を表１に示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
レーザ結晶板２とレーザ結晶板３とレンズ４０で、波長λ１のレーザ発振器１が構成され、レーザ発振する。この光は外部に取り出されることなく、レーザ結晶板３を励起する。レーザ結晶板３と出力鏡６で、波長λ２のレーザ発振器２が構成され、発振光の一部は出力鏡３から外部へ取り出され、出力光となる。
レーザ結晶板２は、Ｎｄ（ネオジウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、あるいはＥｒ（エルビウム）を活性元素とし、これらのうちの１つを、ＹＡＧ、ＹＶＯ4、ＹＬＦ、ＬｕＡＧ、ＬｕＬＦのレーザ母結晶の１つに溶かしたものである。レーザ結晶板３は、Ｈｏを活性元素とし、ＹＡＧ、ＹＶＯ4、ＹＬＦ、ＬｕＡＧ、ＬｕＬＦのレーザ母結晶の１つに溶かしたものである。
【００４２】
レーザーダイオード４２と集束レンズ４１はベースプレート５１に固定され、レーザ結晶板２とレーザ結晶板３と出力鏡６はベースプレートに、マウントとペルチエ冷却素子を介して固定されている。レーザダイオードとレーザ結晶板２とレーザ結晶板３で発生した熱は、放熱器として動作するベースプレートへ伝わり、これから外部へ排出される。
【００４３】
レーザ結晶板２は、中心に穴の開いた四角形のマウント４６の左側面に固定され、右側面にはレーザ共振器１のレンズが固定されている。レーザ結晶板３は、中心に穴の開いた四角形のマウント４９の左側面に固定され、右側面にはレーザ共振器２の出力鏡が、波長同調用のピエゾ素子４３を介して固定されている。
マウント４６とマウント４９は、リング４７とリング４８を挟むように、マウント４９の四隅を貫通した４本のねじ５０によって、固定される。リング４７とリング４８の、それぞれの左右の側面は平行でなく傾斜しており、リングを相互に回転させることと、一体としてマウント４９に対して回転させることにより、レーザ共振器１のアライメントを調節することができる。これにより、熱伝導と機械的安定性を高めることができる。
【００４４】
マウント４９には温度計４５が付けられ、これで検出した温度によってペルチエ駆動回路５３がマウントの温度をペルチエ素子４４を用いて制御することができる。出力鏡６とマウント４９の間に固定されたピエゾ素子４３は、ピエゾ素子ドライブ回路５４で駆動され、レーザ発振器２の周波数同調と周波数変調を行うことができる。レーザダイオード（ＬＤ）４２はレーザダイオードドライブ回路５２で駆動される。
【００４５】
図１６（ａ）に示す構成を、図１７に示す構成としてもよい。図１７は、図１６（ａ）において、レーザ結晶板２とレーザ結晶板３を重ねてマウント４６に固定したものである。レーザ発振器１が重ねた結晶板の中にでき、共振器長が短くなるので、レンズが必要なくなる。
【００４６】
また、図１６（ａ）に示す構成を、図１８に示す構成としてもよい。図１８は、図１６（ａ）において、レーザ結晶板２をレーザロッド２に置き換えたものである。ロッドはマウント４６の穴の中に固定され、光ファイバ５６の付いたＬＤ光源装置５５の光によって励起される。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
この発明はレーザー発振器に限らずレーザー増幅器に適用することができる。
また、上記の様に構成することにより、レーザー発振器の励起光源の放射スペクトルが、レーザー媒体に分散された固体レーザー元素の励起吸収スペクトルに一致しない場合で直接励起しづらい場合でも、レーザー媒体の組合せを選択することによって、高い変換効率をもち、しかもパルス発振の可能なレーザー装置とすることができる。さらに、第１のレーザー発振器と第２のレーザー発振器とを独立に設計できるため、それぞれの最適条件を容易に実現できる。
【００４８】
また、第１のレーザー発振器に偏光子やＱスイッチ、モード同期素子、波長変換素子等の発振制御素子を挿入することで、Ｑスイッチパルス発振や共振器内高調波発生、あるいは、モード同期等を行えるようになる。さらに、第１のレーザー発振器に波長１の波長変換素子を挿入することで、波長１の高調波によってレーザーロッド３を励起できるようになり、より短波長のレーザー光を得られる様になる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の実施例を示すブロック図である。
【図２】第２の実施例を示すブロック図である。
【図３】第３の実施例を示すブロック図である。
【図４】第４の実施例を示すブロック図である。
【図５】第５の実施例を示すブロック図である。
【図６】第６の実施例を示すブロック図である。
【図７】第７の実施例を示すブロック図である。
【図８】第８の実施例を示すブロック図である。
【図９】第９の実施例を示すブロック図である。
【図１０】第１０の実施例を示すブロック図である。
【図１１】第８の実施例の構成を僅かに変えた実施例を示すブロック図である。
【図１２】第９の実施例の構成を僅かに変えた実施例を示すブロック図である。
【図１３】第１０の実施例の構成を僅かに変えた実施例を示すブロック図である。
【図１４】第１０の実施例の構成を僅かに変えた実施例を示すブロック図である。
【図１５】第８の実施例の構成を僅かに変えた実施例を示すブロック図である。
【図１６】１６（ａ）は、第１１の実施例のブロック図を示し、１６（ｂ）は、第１１の実施例の鳥瞰図を示す。
【図１７】第１１の実施例の構成を僅かに変えた実施例を示すブロック図である。
【図１８】第１１の実施例の構成を僅かに変えた実施例を示すブロック図である。
【図１９】第１１の実施例の共振器の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  励起光源
２、３  レーザーロッド
４  ミラー
５  光学膜
６  ミラー
７  光学膜
８  発振制御素子
９  ミラー
１０  レーザー発振器
１１  光路
１２、１３  ミラー
２０  レーザー発振器
２１  光路
２２  1/4波長板
２３  偏光ビームスプリッタ
２４  ミラー
２５  偏光子
２６  ファラデー回転子
２７  1/2波長板
２８、２９  ダイクロイックビームスプリッタ
３０  レーザー増幅器
３２、３３、３５  誘電体光学膜
４０  レンズ
４１  収束レンズ
４２  レーザーダイオード
４３  ピエゾ素子
４４  ペルチェ素子
４５  温度計
４６  マウント
４７、４８  リング
４９  マウント
５０  ねじ
５１  ベースプレート
５２  レーザーダイオードドライブ回路
５３  ドライブ回路
５４  ピエゾ素子ドライブ回路
５５  ＬＤ光源装置
５６  光ファイバー
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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