(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸に沿って、
第１方向（早い方向）でより小さく、前記第１方向に対して直交する第２方向（遅い方向）でより大きい非対称断面と輝度を有するポンプビームを発生させるポンプ放射源と、  前記ポンプ放射源から出力された前記ポンプビームを前記第１方向で平行にする非球面レンズと、
偏光方向をＴＥモードからＴＭモードに変更するため、前記非球面レンズを通過した前記ポンプビームの偏光の向きを９０°回転させる偏光回転装置と、
前記偏光回転装置を通過したポンプビームのサイズを前記第２方向で拡大させる第１シリンダーレンズと、
前記第１シリンダーレンズを通過した前記ポンプビームを前記第２方向で平行にする第２シリンダーレンズと、
収束レンズと、
当該異方性レーザー結晶内部で横軸方向の強度分布を再構成して究極的に収束されたビームが吸収長さでほぼ円形のスポットを持つことで、ＴＥＭ00モードで作動し、分光学的特性とレーザーの特性を有する、Ｙｂ3+イオンが添加されたタングステン酸塩媒質により形成され、結晶学的に互いに直交する第１軸及び第２軸を有し、これらの軸がポンプビームの偏光によって互いに異なる吸収度を有する、異方性レーザー結晶と
が配設されており、
前記非球面レンズと、前記第１のシリンダーレンズと、前記第２のシリンダレンズとで前記ポンプ放射源から出力された非対称ポンプビームを平行光に作り、
前記収束レンズは、前記非球面レンズと前記第１のシリンダーレンズと前記第２のシリンダーレンズとによって平行光にされたポンプビームを前記異方性レーザー結晶のビーム入口の表面に収束させ、
前記収束レンズと前記異方性レーザー結晶のビーム入口との間に第１の二色性共振器ミラーが配設されており、
前記異方性レーザー結晶のビーム出口に第２の二色性共振器ミラーが配設されており、  前記第１の二色性共振器ミラーにレーザー光を出力し、その反射光を前記収束レンズからのポンプビームとともに前記異方性レーザー結晶のビーム入口に入射させる、第１のレーザー共振器ミラーが配設されており、
前記第２の二色性共振器ミラーにレーザー光を出力し、その反射光を前記異方性レーザー結晶のビーム出口に入射させる、第２のレーザー共振器ミラーが配設されており、
前記ポンプ放射源から出力されたポンプビームを利用して前記異方性レーザー結晶をポンピングする、
レーザー装置。
【請求項２】
前記異方性レーザー結晶が前記ポンプビームを最大に吸収することができるように、前記ポンプ放射源から出力されるポンプビームの偏光の向きが前記異方性レーザー結晶のａ軸に沿って置かれる、
請求項１に記載のレーザー装置。
【請求項３】
前記異方性レーザー結晶はビーム入口とビーム出口でブルースター角で切断され、空気屈折率に対するレーザー結晶の屈折率の比によって前記ブルースター角が増加する、
請求項１または２に記載のレーザー装置。
【請求項４】
前記異方性レーザー結晶は、前記Ｙｂ3+イオンが添加されたタングステン酸塩媒質である、Ｙｂ：ＫＹＷまたはＹｂ：ＫＧＷ結晶である、
請求項３に記載のレーザー装置。
【請求項５】
前記偏光回転装置は半波長板である、
請求項１に記載のレーザー装置。
【請求項６】
前記ポンプ放射源は、ポンプビームを発する各々のエミッターが線形態を有するレーザーダイオード、レーザーダイオードバー及びレーザーダイオードアレーの中から選択されるいずれか一つである、
請求項１に記載のレーザー装置。
【請求項７】
前記異方性レーザー結晶は、ブルースター角度で切断されている、
請求項１に記載のレーザー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は異方性レーザー結晶を利用したダイオードポンピングされたレーザー装置に関する。
更に詳しくは、本発明は、異方性レーザー結晶が狭い縞模様の出力ビームを有する放射によりポンピングされる時、異方性レーザー結晶内で収束されるスポットの対称性を向上させることができ、特に縞模様を有するレーザーダイオード、レーザーダイオードバー及びレーザーダイオードアレーなどを使用して縦のポンピング形態で固体レーザーをポンピングする時、レーザーシステムの効率を向上させることができる異方性レーザー結晶を利用したダイオードポンピングされたレーザー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、レーザーダイオード、レーザーダイオードバー、レーザーダイオードアレーなどにより光ポンピングされる固体レーザーシステム分野は大きく発展してきた。
【０００３】
レーザーダイオードはサイズが小さく、実際の使用に有用であり、閃光ランプのような光源と関連した加熱問題が発生しないため、ポンピング光源として適する。更に、レーザーダイオードは集積されるため、縦のポンピング構造において効率的に使用され得る。
【０００４】
レーザーダイオードでポンピングされる既存のレーザー装置のように、高い効率を有するレーザー放射横方向モードＴＥＭ00を発生させるために、レーザーダイオードビームと共振器内で振動するレーザービームが互いによく重なり合えば、縦のポンピングシステムは横のポンピングシステムより更に効果的である。
【０００５】
言い換えると、レーザー結晶内でレーザーダイオードのモード体積がレーザー共振器のＴＥＭ00モードと一致する時、ダイオードポンピングされたレーザーシステムで最大の効率が得られる。
【０００６】
多くのレーザーダイオードがこのような条件を充足させることは難しい。
この問題はレーザーダイオード（そして、特別に高い出力のレーザーダイオード）が長い長方形態のビーム出力領域を有しており、出力ビームの幅が高さよりはるかに大きい非対称的な形態を有するという事実と関連がある。
【０００７】
更に、ビーム品質係数Ｍ2で表現されるレーザーダイオードビームの２つの垂直（直交）方向での輝度分布は非常に非対称的である。
【０００８】
狭い縞模様のレーザーダイオードのような典型的な高出力レーザーダイオードの場合、狭い高さ方向（早い軸）での発散角は広い幅方向（遅い軸）での発散角より更に大きい。  
【０００９】
しかしながら、幅の大きさが高さの大きさよりはるかに大きいため、高さの大きさでの輝度は幅の大きさでの輝度より依然として１０倍以上大きい。
【００１０】
従って、レーザー結晶内部で非常に非対称的な分布を有するレーザーダイオードの出力ビームを改善するために、そして対称的な分布を有する共振器ビームと一致させるために、相当な努力が要求される。
【００１１】
前記レーザーダイオードの出力ビームを共振器ビームと一致させるために、レーザー結晶内部でレーザーダイオードポンピングビームの横縦比を変更するために、プリズム、レンズなどのような多様な光学素子が採用される。
【００１２】
このような接近（アプローチ）方法のうちの一つとして、レーザーダイオードビームを先ず非球面レンズに通過させて異なる２つの軸（早い軸と遅い軸）を平行にさせる。
【００１３】
シリンダー形態の光学部品を使用しない標準のレーザー共振器において、共振器内部のレーザーモードは多少丸い。
【００１４】
従って、レーザービームとポンプビームとの間にモード整合を成すために、ポンプビームは利得媒質（光が増幅される物質）の内部で円形のスポットとなるように収束されなければならない。
【００１５】
一般的に、ビーム品質係数Ｍ2を有するレーザービームの光経路にレンズが置かれると、通過したビームは下記数学式１のような半径サイズｗ0で収束される。
【００１６】
【数１】
0005347127.tif 000002
【００１７】
ここで、λはポンプビームの波長を表し、ｆはレンズの焦点の長さ、そしてｗlensはレンズを通過したビームの半径サイズを表す。そして、レンズを通過したビームの曲率半径は焦点の長さよりはるかに大きいと仮定した。
式１は、固定された波長から与えられた焦点の長さｆを有するレンズを通過した後のビーム半径はＭ2／ｗlensに比例することを示す。
【００１８】
従って、球面収束レンズを通過した後で丸い形態のスポットを得るために、ポンプビームは遅い方向でビーム品質係数の比、Ｍ2slow／Ｍ2fastによって拡大されなければならない。
【００１９】
このような拡大は、通常、カプランまたはガリレオ式のシリンダー拡大鏡を使用して得られる。Ｍ2slow／Ｍ2fast≒１５程度の広い面積を有する狭い縞模様のレーザーダイオードの場合、レンズを通過したレンズビームは遅い方向に強く拡張される。ポンプビームのサイズが増加するため、このことが、直径が大きいレンズを使用する。
【００２０】
ポンプビームを狭い面積に収束する時、ダイオードの高い輝度のため、利得媒質で非常に高いポンプ強度を得ることができる。三準位と類似した器具では透明強度をより容易に克服するために、このような高いポンプ強度が特に要求される。
【００２１】
Ｙｂ：ＫＧＷ、Ｙｂ：ＫＹＷ結晶のように、三準位と類似した器具で動作する数種の異方性レーザー結晶は偏光に依存する様々な波長吸収バンドを有している。電場のベクター方向がレーザー結晶のａ軸に平行である時、吸収が最大となる。
【００２２】
結晶の端面で反射による損失を減らすために、レーザー媒質をブルースター角度（偏光角度）で切断する。この場合、ポンプビームがレーザー結晶に入射する時、レーザー結晶の屈折率のためレーザー結晶の内部でポンプビームのサイズは入射平面で増加する。
【００２３】
屈折率が大きいレーザー結晶の場合、レーザービームのサイズとビームの非対称が深刻に増加する。広い面積のレーザーダイオードは大部分、遅い軸方向の偏光ベクターを有するＴＥ（ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＥｌｅｃｔｒｉｃ）モードで偏光された出力を有する。
【００２４】
従って、異方性レーザー結晶の効果的なポンピングのために、レーザーダイオードの偏光方向をレーザー結晶の吸収が最大となる方向と一致させ、ブルースター角の入射平面に置かれるようにしなければならない。
【００２５】
遅い軸方向でレーザーダイオードビームの輝度は、基本的に早い軸方向の輝度より小さい。これはレーザー結晶内部でビームが収束される時、レーザーダイオードビームの深刻な非対称性を引き起こし、レーザー共振器とモードの非整合を引き起こす。
【００２６】
例えば、非特許文献１によると、レーザーダイオードのポンプビームが空気中で３１μｍ×１６５μｍで非対称的に収束されるが、これがレーザー結晶内では１．５倍増加し、レーザー共振器とのモード非整合が増加する。
【００２７】
このような点にも関わらず、異方性レーザー結晶を利用することができ、回折がほぼ制限されるＴＥＭ00モードで高い効率及び高い出力で作動するダイオードポンピングされたレーザーを開発することが有益である。
【００２８】
これは異方性特性を有する物質が特定の応用に適合する特性を有しているためである。ネオジム（Ｎｄ）がドーピングされた媒質に比べ、Ｙｂ：ＫＧＷとＹｂ：ＫＹＷのようなイッテルビウム（Ｙｂ）を含む異方性レーザー結晶はバンド幅が大きく、長い上位状態の寿命時間を示す。
【００２９】
このような特性はフェムト秒パルス幅と高い平均出力を有するモードロックレーザー（ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄｌａｓｅｒ）をデザインする時に重要であり、調整可能な変数を提供する。
更に、異方性を有するイッテルビウムがドーピングされた結晶の数種の特性は、ダイオードポンピングにとって魅力的である。
【００３０】
即ち、波長９４０ｎｍから９８０ｎｍのダイオードポンプ波長で、吸収係数が非常に高く、ポンプビームの波長と発振ビームの波長との間の量子欠損が低いため、高い出力のダイオードポンプの光をレーザー結晶に効率的に結合させることができる。
【非特許文献１】A.Shirakawa, K.Takaichi, H.Jagi et al.，Optics express, 11,2911（2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
Ｙｂ：ＫＧＷとＹｂ：ＫＹＷのような異方性レーザー結晶はより高いポンプ出力を使用する特定のレーザーで使用されている。しかし、ポンプビームの強い非対称性により縦のポンピング構造での出力と効率が制限される。
【００３２】
一方、高い効率を有するレーザーに対する要求がある。レーザーの効率が低い場合、所望するレーザー出力を得るために、より高いポンピング出力のレーザーダイオードが要求される。
【００３３】
特に、狭い縞模様のレーザーダイオード光源で出力を高めると、ダイオード接合温度が増加し、レーザーダイオード光源の寿命が低下する。これは長い寿命時間を要求する応用に受容されにくい。
【００３４】
更に、低い効率のレーザーは、所望するレーザー出力を得るためにポンプ光源を追加的に使用しなければならない。これは費用に制約がある用途や複雑性に敏感である応用では受容されにくい。
【００３５】
異方性レーザー結晶を使用するが、広範囲のポンプ出力で高い品質のビームを提供する高効率及び高出力のレーザーに対する要求がある。そして、減少された熱的複屈折を有するダイオードポンピングされた固体レーザーに対する要求がある。
【００３６】
本発明の目的は、レーザーダイオード、ダイオードバー及びダイオードアレーのような非常に非対称的な回折性を有するポンピング光源を使用する場合、レーザー結晶内部で横軸方向の強度分布を再構成して究極的に収束されたビームが吸収長さでほぼ円形のスポットを持つことで、ＴＥＭ00モードで作動し、偏光された出力を発生させながらも効率が非常に高く、レーザーダイオードから放出されるポンピング光を高密度でレーザー媒質の中に収束することができる異方性レーザー結晶を利用したダイオードポンピングされたレーザー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
前記目的を達成するために、本発明によれば、
光軸に沿って、
第１方向（早い方向）でより小さく、前記第１方向に対して直交する第２方向（遅い方向）でより大きい非対称断面と輝度を有するポンプビームを発生させるポンプ放射源と、  前記ポンプ放射源から出力された前記ポンプビームを前記第１方向で平行にする非球面レンズと、
偏光方向をＴＥモードからＴＭモードに変更するため、前記非球面レンズを通過した前記ポンプビームの偏光の向きを９０°回転させる偏光回転装置と、
前記偏光回転装置を通過したポンプビームのサイズを前記第２方向で拡大させる第１シリンダーレンズと、
前記第１シリンダーレンズを通過した前記ポンプビームを前記第２方向で平行にする第２シリンダーレンズと、
収束レンズと、
当該異方性レーザー結晶内部で横軸方向の強度分布を再構成して究極的に収束されたビームが吸収長さでほぼ円形のスポットを持つことで、ＴＥＭ00モードで作動し、分光学的特性とレーザーの特性を有する、Ｙｂ3+イオンが添加されたタングステン酸塩媒質により形成され、結晶学的に互いに直交する第１軸及び第２軸を有し、これらの軸がポンプビームの偏光によって互いに異なる吸収度を有する、異方性レーザー結晶と
が配設されており、
前記非球面レンズと、前記第１のシリンダーレンズと、前記第２のシリンダレンズとで前記ポンプ放射源から出力された非対称ポンプビームを平行光に作り、
前記収束レンズは、前記非球面レンズと前記第１のシリンダーレンズと前記第２のシリンダーレンズとによって平行光にされたポンプビームを前記異方性レーザー結晶のビーム入口の表面に収束させ、
前記収束レンズと前記異方性レーザー結晶のビーム入口との間に第１の二色性共振器ミラーが配設されており、
前記異方性レーザー結晶のビーム出口に第２の二色性共振器ミラーが配設されており、  前記第１の二色性共振器ミラーにレーザー光を出力し、その反射光を前記収束レンズからのポンプビームとともに前記異方性レーザー結晶のビーム入口に入射させる、第１のレーザー共振器ミラーが配設されており、
前記第２の二色性共振器ミラーにレーザー光を出力し、その反射光を前記異方性レーザー結晶のビーム出口に入射させる、第２のレーザー共振器ミラーが配設されており、
前記ポンプ放射源から出力されたポンプビームを利用して前記異方性レーザー結晶をポンピングする、
レーザー装置が提供される。
【００３８】
好ましい態様として、本発明において、前記異方性レーザ−結晶はブルースター角度で切断されている。
【００３９】
更に好ましい態様として、本発明において、前記異方性レーザー結晶が前記ポンプビームを最大に吸収することができるように、前記ポンプ放射源から出力されるポンプビームの偏光の向きが前記異方性レーザー結晶のａ軸に沿って置かれる。
【００４０】
更に、本発明において、前記異方性レーザー結晶はビーム入口とビーム出口でブルースター角で切断され、空気屈折率に対するレーザー結晶の屈折率の比によって前記ブルースター角が増加する。
【００４１】
また、好ましくは、本発明において、前記異方性レーザー結晶は、Ｙｂ3+イオンが添加されたタングステン酸塩媒質であるＹｂ：ＫＹＷまたはＹｂ：ＫＧＷ結晶である。
【００４２】
更に、好ましくは、本発明において、前記偏光回転装置は半波長板である。
【００４３】
更に、好ましくは、本発明において、前記ポンプ放射源はポンプビームを発する各々のエミッターが線形態を有するレーザーダイオード、レーザーダイオードバー及びレーザーダイオードアレーの中から選択されるいずれか一つである。
【発明の効果】
【００４４】
本発明に係る異方性レーザー結晶を利用したダイオードポンピングされたレーザー装置によると、レーザーダイオード、ダイオードバー及びダイオードアレーのような非常に非対称的な回折性を有するポンピング光源を使用する場合、レーザー結晶内部で横軸方向の強度分布を再構成して究極的に収束されたビームが吸収長さでほぼ円形のスポットを有することで、ＴＥＭ00モードで作動し、偏光された出力を発生させながらも効率が非常に高く、レーザーダイオードから放出されるポンピングビームを高密度でレーザー媒質の中に収束することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る異方性レーザー結晶を利用したダイオードポンピングされたレーザー装置について説明する。
【００４６】
図１は、レーザーダイオードから発生する狭い縞模様１０の非対称ビームの断面模様及び軸方向を表す図である。
【００４７】
商用のワット級レーザーダイオードにおいて、高さ（Ｈ）に対する幅（Ｗ）の比は１００〜１である。幅（Ｗ）方向の遅い軸での発散角は約１０°であり、ビーム品質係数Ｍ2は約１５である。
【００４８】
一方、高さ（Ｈ）方向の早い軸での発散角は約３０°であるが、ビーム品質係数Ｍ2は約１である。従って、レーザービームの出力は大部分遅い軸方向に沿って偏光される。
【００４９】
図２は、入射平面でＹｂ：ＫＹＷのような異方性レーザー結晶１１で作られたレーザー活性物質の軸とブルースター角（θ）の方向を表す図である。
【００５０】
レーザーダイオード１４の出力開口は、異方性レーザー結晶１１での吸収を最大化するために、遅い軸方向、即ち偏光方向１２が異方性レーザー結晶１１のａ軸１３に沿って置かれる。遅い軸方向でレーザーダイオード１４の輝度が低いため、遅い軸方向でポンプビームのサイズは、その大部分が、早い軸方向でのビームサイズを超過する。
【００５１】
前記異方性レーザー結晶１１は、ポンプ放射源１４としての、たとえば、レーザーダイオードから、射出されるポンプビームと、レーザー共振器ミラー１９のレーザービームがＴＭ偏光である時、反射損失をなくすためにブルースター角度（θ）で切断される。
【００５２】
そして、ブルースター角（θ）で切断された異方性レーザー結晶１１で損失を最小化するために、レーザーダイオード１４の偏光ベクターは入射平面に置かれる。それ故に、遅い軸方向でビームのサイズはブルースター表面での屈折のため追加的に更に増加する。
【００５３】
これはレーザー結晶１１の内部で長方形の横断面形態を有するポンプビームで表す。
【００５４】
前記異方性レーザー結晶１１はＹｂ3+イオンが添加されたタングステン酸塩媒質であるＹｂ：ＫＹＷまたはＹｂ：ＫＧＷ結晶である。
【００５５】
前記Ｙｂ3+イオンが添加されたタングステン酸塩媒質はダイオードポンピングされた固体レーザーに利用される分光学的特性とレーザーの特性を有しているため、最近数年間多くの注目を受けている（例えば、非特許文献２：［N.V.Kuleshov，A.A.Lagatsky，A.V.Podlipensky，and V.P.Mikhailov，and G.Huber,“Pulsed laser operation of Yb-doped KY(WO4)2 and KGd(Wo4)2，Optics Letters Vol.22, No.17, pp.1317-13（1997）］を参照）。
【００５６】
前記異方性レーザー結晶１１は単斜晶系Ｃ２／ｃ構造を有する。単位セルのパラメーターはＹｂ：ＫＧＷの場合、ａ＝０．８０９５ｎｍ、ｂ＝１．０４３ｎｍ、ｃ＝０．７５８８であり、Ｙｂ：ＫＹＷの場合、ａ＝０．８０５ｎｍ、ｂ＝１．０３５ｎｍ、ｃ＝０．７５４ｎｍである。
【００５７】
原子単位として５％のＹｂイオンがドーピングされた異方性レーザー結晶１１であるＹｂ：ＫＹＷの室温での偏光による吸収と放出スペクトルは、図５に図示した通りである（非特許文献２）。
【００５８】
図示した通り、偏光方向がａ軸１３と平行である時、即ち、Ｅ‖ａである時、波長９８１．２ｎｍで吸収が最も強いことを確認することができ、レーザー発振に最も適合した波長１０２５ｎｍ放出線の幅は約１６ｎｍである。
【００５９】
前記の異方性レーザー結晶は、改良されたチョクラルスキー法により作られる。図６の写真はその一例であり、Ｙｂイオンが５％の原子単位比率でドーピングされた厚さ３ｍｍのＹｂ：ＫＹＷレーザー結晶を示している。
【００６０】
ビームの入口と出口がブルースター角度で切断され、精密に光沢練磨（研磨）がされたものである。Ｙｂ：ＫＹＷは空気中でθ＝ｔａｎ-1（ｎ）で定義されるブルースター角度６３．７°である。ここでｎは屈折率を表す。
【００６１】
図３−ａは本発明の一実施例によるダイオードポンピングされた固体レーザー装置を入射平面に対して垂直方向から見た構成図であり、図３−ｂは本発明の一実施例によるダイオードポンピングされた固体レーザー装置を入射平面から見た構成図である。
【００６２】
前記のような非対称的な回折性は図３−ａ及び図３−ｂの光ポンピング構造により改善され得る。
【００６３】
異方性レーザー結晶１１を縦のポンピング構造でポンピングする場合、本実施の形態の光ポンピング構造は、狭い縞模様を有するレーザーダイオード１４、レーザーダイオードバーまたはレーザーダイオードアレーのポンプ放射源１４を含み、非球面レンズ１５と２個の第１及び第２シリンダーレンズ１６，１７を使用してこのポンプビームを平行光に作り、収束レンズ１８を使用してレーザー結晶１１の入口の表面にビームを収束する。
【００６４】
この時、前記ポンプ放射源１４は第１方向（早い方向）でより小さく、第１方向に対して垂直である（直交する）第２方向（遅い方向）でより大きい非対称断面と輝度を有するポンプビームを発生させる。
【００６５】
前記非球面レンズ１５はポンプ放射源１４から照射されたポンプビームを第１方向で平行に作り、第１シリンダーレンズ１６は非球面レンズ１５を通過したポンプビームのサイズを拡大させる役割をし、第１シリンダーレンズ１６の隣（右側）に位置した第２シリンダーレンズ１７は前記ポンプビームを第２方向で平行にする役割をする。
【００６６】
第１、第２のレーザー共振器ミラー１９ａ、１９ｂで発振されるレーザービームを反射させてレーザー結晶１１に収束させ、レーザーダイオード１４から出力されるポンプビームを通過させるために、第１、第２の二色性共振器ミラー２０ａ、２０ｂを配列する。ダイオードポンピングされた固体レーザーで、このような光ポンピング構造を異方性レーザー結晶の一先端または両先端に配列することができる。
【００６７】
レーザーダイオード１４の遅い軸を入射平面に対して垂直方向（直交する方向）に向けると、レーザーダイオード１４の初期偏光は異方性レーザー結晶１１の入射平面に対して垂直面（直交する面）に置かれ、これはＴＥ偏光モードとなる。
【００６８】
一方、ブルースター角（θ）という特別な入射角があるが、ＴＭ（ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＭａｇｎｅｔｉｃ）偏光モードである場合、境界での反射がゼロとなる。即ち、ポンピングパワーの損失を最小化し、ポンピング効率を高めるために、偏光方向をＴＥモードからＴＭモードに変換させなければならない。
【００６９】
従って、偏光方向（偏光の向き）を９０°回転させるために、偏光回転装置２１としての半波長板を光ポンピング構造に配列する。半波長板（２１）はポンプビームが平行光となる位置に配列される。
【００７０】
高いポンプビーム密度を得るために、非球面レンズ１５を使用して早い軸と遅い軸方向のビームを平行に作り、レーザーダイオード１４のビーム特性を改善すれば良いことが証明されてきた。
【００７１】
レーザーダイオード１４で出力されたビームは発散角の差のため、非球面レンズ１５の位置で早い軸方向でのビームサイズが遅い軸方向でのビームサイズより大きい。
【００７２】
このような非対称性を補正するために、遅い軸方向でのみビームのサイズを増加させる必要がある。
【００７３】
即ち、遅い軸方向でのビームサイズを増加させるために、シリンダーレンズ１６，１７を光ポンピング構造に配列する。第１シリンダーレンズ１６は第２方向でポンプビームのサイズを拡大させる役割をし、第２シリンダーレンズ１７は前記ポンプビームを第２方向で平行にする役割をする。
【００７４】
ここで、拡大鏡の比率は早い軸方向と遅い軸方向に対するレーザーダイオード１４のビーム品質係数Ｍ2の比に該当する。
【００７５】
異方性レーザー結晶１１の内部で収束されるビームをほぼ円形スポット形態で得るために、異方性レーザー結晶１１の屈折率を考慮して収束レンズ１８の位置で早い軸方向のビームサイズが遅い軸方向のビームサイズより少し小さくなる。
【００７６】
図４−ａは本発明の別の実施の形態によるダイオードポンピングされた固体レーザー装置を入射平面に対して垂直方向から見た構成図であり、図４−ｂは本発明の別の実施例によるダイオードポンピングされた固体レーザー装置を入射平面から見た構成図である。
【００７７】
前記光ポンピング構造で採用されたシリンダーレンズ１６，１７の代案として、図４−ａ及び図４−ｂに図示した通り、先ず非球面レンズ２５を使用してレーザーダイオードビームを早い軸方向で平行に作った後、シリンダーレンズ２７を使用して遅い方向で平行に作ることが可能である。
【００７８】
その次に、遅い軸に沿って大きくなった楕円形の断面を有する平行になったビームは、収束レンズ１８により異方性レーザー結晶１１に収束させて、ほぼ円形のスポットを得る。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】レーザーダイオードで発生される狭い縞模様の非対称ビームの断面形態及び軸方向を表す図面である。
【図２】入射平面でレーザー媒質の軸とブルースター角の方向を表す図面である。
【図３−ａ】本発明の一実施の形態によるダイオードポンピングされた固体レーザー装置を入射平面に対して垂直方向から見た構成図である。
【図３−ｂ】本発明の一実施の形態によるダイオードポンピングされた固体レーザー装置を入射平面から見た構成図である。
【図４−ａ】本発明の別の実施の形態によるダイオードポンピングされた固体レーザー装置を入射平面に対して垂直方向から見た構成図である。
【図４−ｂ】本発明の別の実施の形態によるダイオードポンピングされた固体レーザー装置を入射平面から見た構成図である。
【図５】室温での異方性レーザー結晶Ｙｂ：ＫＹＷの偏光による吸収（Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ：ｓｏｌｉｄｌｉｎｅ）と放出（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：ｄｏｔｔｅｄｌｉｎｅ）のスペクトルを示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態による異方性レーザー結晶Ｙｂ：ＫＹＷのイメージを写真により示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０…狭い縞模様
１１…異方性レーザー結晶
１２…偏光方向
１３…ａ軸
１４…レーザーダイオード
１５，２５…非球面レンズ
１６…第１シリンダーレンズ
１７，２５…第２シリンダーレンズ
１８…収束レンズ
１９ａ…第１のレーザー共振器ミラー、１９ｂ…第２のレーザー共振器ミラー、
２０ａ…第１の二色性共振器ミラー、２０ｂ…第２の二色性共振器ミラー
２１…偏光回転装置
Ｈ…高さ、Ｗ…幅、θ…ブルースター角
【図１】
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【図２】
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【図３−ａ】
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【図３−ｂ】
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【図４−ａ】
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【図４−ｂ】
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【図５】
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【図６】
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