(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光の吸収により発生した利得を与えてレーザ光を増幅する平板状の固体レーザ媒質と、
上記固体レーザ媒質のレーザ光入射面側に光学的に接合する板形状を有し、厚さが上記固体レーザ媒質のレーザ入射方向の厚さに比して薄く、当該厚さ方向の端面から入力した励起光を、当該接合部分を介して上記固体レーザ媒質に入射させる励起光伝搬部と、
上記固体レーザ媒質のレーザ光入射面に対向する面側に設けられ、上記入射面から入射して上記固体レーザ媒質内を伝搬したレーザ光を反射する反射面部と、
上記反射面部を介して上記固体レーザ媒質で発生して伝搬してくる熱を排熱する冷却部とを備えた固体レーザ励起モジュール。
【請求項２】
固体レーザ媒質のレーザ光入射面に垂直な側面に設けられ、励起光伝搬部から上記固体レーザ媒質に入射した励起光のうち、上記固体レーザ媒質外に向かう励起光を内部へ反射する励起光反射面部を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の固体レーザ励起モジュール。
【請求項３】
励起光伝搬部は、励起光源からの励起光を入射する入射端面から固体レーザ媒質との接合部分に向かうにつれて励起光の伝搬方向に垂直な断面の面積が小さくなる形状に構成したことを特徴とする請求の範囲第１項記載の固体レーザ励起モジュール。
【請求項４】
励起光伝搬部と固体レーザ媒質との間に設けられ、これらと光学的に接合して上記励起光伝搬部からの励起光を上記固体レーザ媒質に入射させる保持部を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の固体レーザ励起モジュール。
【請求項５】
固体レーザ媒質と反射面部との間に設けられ、上記固体レーザ媒質と光学的に接合し、当該接合部分を介して励起光を上記固体レーザ媒質に入射させる励起光伝搬部を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の固体レーザ励起モジュール。
【請求項６】
励起光伝搬部は、複数の固体レーザ媒質とそれぞれ光学的に接合し、これらの接合部分を介して励起光を上記各固体レーザ媒質に入射させることを特徴とする請求の範囲第１項記載の固体レーザ励起モジュール。
【請求項７】
励起光の吸収により発生した利得を与えてレーザ光を増幅する、複数の平板状の固体レーザ媒質と、上記各固体レーザ媒質のレーザ光入射面側に光学的に接合する板形状を有し、厚さが上記固体レーザ媒質のレーザ入射方向の厚さに比して薄く、当該厚さ方向の端面から入力した励起光を、当該接合部分を介して上記固体レーザ媒質に入射させる励起光伝搬部と、上記各固体レーザ媒質のレーザ光入射面に対向する面側に設けられ、上記入射面から入射して上記固体レーザ媒質内を伝搬したレーザ光を反射する反射面部と、上記反射面部を介して上記固体レーザ媒質で発生して伝搬してくる熱を排熱する冷却部とを有する固体レーザ励起モジュールと、
上記固体レーザ励起モジュールの固体レーザ媒質ごとに上記レーザ光の入射及び上記各反射面部からの反射光の再入射を繰り返してレーザ発振させたレーザ光を出力する光学系部とを備えたレーザ発振器。
【請求項８】
光学形部は、１本のレーザ光を固体レーザ媒質ごとに入射及び各反射面部からの反射光の再入射を繰り返してレーザ発振させることを特徴とする請求の範囲第７項記載のレーザ発振器。
【請求項９】
固体レーザ励起モジュールの複数の固体レーザ媒質にレーザ光をそれぞれ導入し、
光学形部は、上記固体レーザ媒質ごとにレーザ発振させたレーザ光を出力することを特徴とする請求の範囲第７項記載のレーザ発振器。
【請求項１０】
固体レーザ媒質ごとに導入するレーザ光についてそれぞれ位相同期をとることを特徴とする請求の範囲第９項記載のレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザレーダ用レーザ装置や加工用レーザ装置に好適な薄ディスク型の固体レーザ媒質を用いた固体レーザ励起モジュール及びレーザ発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ装置に用いられるレーザ媒質の形状は、ロッド型、スラブ型及び薄ディスク型に大別される。ロッド型レーザ媒質とは、断面が円形若しくは多角形のロッド形状にレーザ媒質を加工したものである。
ロッド型レーザ媒質にてパワーを増幅するレーザ光は、当該レーザ媒質の端面に垂直な光軸に沿って一方の端面から他方の端面に抜けるように通過させて増幅させる。
この構成では、レーザ媒質中を伝搬するレーザ光の通過距離が長くなるため、大きな利得を得やすいという特長がある。また、レーザ媒質が光軸に対して対称な形状を有するため、対称な強度分布を持つレーザ光を得やすいという利点もある。
【０００３】
ここで、励起されたロッド型レーザ媒質で発生する熱は、その外周面を排熱面として排熱される。このため、ロッド型レーザ媒質では、光軸方向に垂直な断面内に温度分布が発生する。これは、励起状態で変化する熱レンズ効果、波面収差や熱複屈折効果などの不具合を与える要因となる。
具体的に説明すると、熱レンズ効果は、レーザ媒質内の温度勾配によりレーザ共振器内でのレーザ光のビームサイズや拡がり角などのビームモードを変化させてしまう。また、波面収差は、レーザ光が共振器内を周回する際に損失が発生して発振効率を低下させると共に、レーザ光のビーム品質を低下させる。さらに、熱複屈折効果は、特に直線偏光のレーザ発振を得る場合に、レーザ光の偏光度を低下させる。このため、共振器内の損失が増加して発振効率が低下すると共に、レーザ光のビーム品質が低下してしまう。
【０００４】
次に、スラブ型レーザ媒質は、台形状にレーザ媒質を加工したものである。励起されたスラブ型レーザ媒質で発生する熱は、スラブ型レーザ媒質の台形を構成する面のうち、平行な対向する面を排熱面として排熱が行われる。また、スラブ型レーザ媒質内に入射したレーザ光は、上記排熱面にて複数回反射して伝搬してゆき増幅される。
この構成では、レーザ媒質中を伝搬するレーザ光の通過距離が長いため、大きな利得を得やすいという特長がある。また、入射したレーザ光は、排熱面で複数回反射して出力される。このため、排熱方向に発生する熱レンズ効果が打ち消されて励起状態によるビームモードの変化が小さいという利点がある。
【０００５】
さらに、排熱方向が一方向であるため、理想的にはレーザ媒質内の温度分布が一方向に発生する。従って、当該レーザ媒質内での熱複屈折は、排熱方向とこれに垂直な方向とに軸を持つこととなる。これにより、レーザ媒質に対して熱複屈折の軸方向の直線偏光を伝搬させることで、熱複屈折による偏光状態の変化を小さくすることができるという利点がある。
【０００６】
しかしながら、スラブ型レーザ媒質では、上述したようにレーザ光を排熱面で複数回反射させるため、排熱面に対して高い精度の平面度が要求される。また、実際には、排熱面以外の側面からも熱が逃げるため、励起により発生した熱によるレーザ媒質内の温度分布は、一方向ではなく、熱レンズ効果が完全に打ち消される訳ではない。
従って、スラブ型レーザ媒質においても、依然として熱レンズ効果による励起状態の変化に起因したビームモードの変化が発生することになる。さらに、レーザ媒質内で熱複屈折によりレーザ光の偏光度が劣化するために、その損失が増加してレーザ装置の発振効率が低下するという問題もある。
【０００７】
続いて、薄ディスク型レーザ媒質は、レーザ媒質を薄いディスク状に加工したものである。この薄ディスク型レーザ媒質では、上記ディスク形状を構成する面のうち、最も面積の大きい面の一方からレーザ光を入射し、この入射面に対向する面で反射させてディスクの厚さ方向に伝搬させながら増幅する。
励起された薄ディスク型レーザ媒質で発生した熱は、上記入射面に対向する面を排熱面として排熱する。この構成では、大きな排熱面が得られるため他の二つの形状に比べて排熱が容易である。また、排熱方向が光軸と平行になるため、熱レンズ効果や熱複屈折効果もほとんど発生しない。このように薄ディスクレーザ媒質には、他の形状のレーザ媒質では得られない特有の利点がある。
【０００８】
一方、この形状のレーザ媒質の短所としては、レーザ光が通過するレーザ媒質内での距離がディスクの厚さ方向であるため、薄型であればあるほど利得が小さいという問題がある。また、薄ディスク型レーザ媒質において、同じ厚さ、同じ励起パワーで大きな利得を得るためには、ディスク径を小さくして励起光を集光させ、励起光の密度を高くすることが要求される。
【０００９】
しかしながら、ディスク径を小さくすると排熱面も小さくなるので排熱の効率が悪くなる。従って、このようなディスク径の小さいレーザ媒質に励起光を集中させると、発熱密度が大きくなる。
これにより、励起時にレーザ媒質の温度が過度に上昇すると、レーザ媒質自体が熱破壊してしまう可能性がある。さらに、一般に、レーザ媒質は温度が上昇すると発生する利得も小さくなるため、増幅の効率も低下するという問題があった。
【００１０】
また、薄ディスク型レーザ媒質では、レーザ光の伝搬方向である光軸に沿って励起光を入射する端面励起を採用すると、励起光の伝搬距離がディスクの厚さ方向で規定されてしまう。これにより、励起光の吸収効率を稼ぐことができず、レーザ装置の発振効率が低くなるという不具合が発生する。
【００１１】
上記端面励起を採用せずに、光軸に平行な側面から励起光を入射する側面励起によれば、励起光がディスクの径方向を伝搬することから、比較的長い吸収長を得ることができる。しかしながら、側面励起においても、下記のような不具合が発生する。
【００１２】
一般に、薄ディスク型レーザ媒質を使用してレーザ共振器内で高いビーム品質を実現するには、損失が発生しないよう基本モードビーム径に合わせたディスク径にする必要がある。ここで、レーザ共振器で安定して高いビーム品質を実現するには、損失が発生しないよう基本モードのビーム径は小さいことが望ましい。
【００１３】
このため、薄ディスク型レーザ媒質のディスク径をなるべく小さくしなければならない。しかしながら、ディスク径を小さくすると、不可避的に励起光の入射面積が小さくなり、側面励起での励起光の入射が困難になる。これにより、励起光の入射時における損失による影響の方が大きくなって、かえってレーザ装置の発振効率を低下させてしまう。
例えば、高出力なアレー状の半導体レーザ（ＬＤ）を用いた場合、ＬＤの広い発光面から出力される励起光を、薄くて小さな薄ディスク型レーザ媒質のディスク側面に入射することは非常に困難である。
【００１４】
このような薄ディスク型レーザ媒質における不具合を解決するものとして、例えば特許文献１に開示される希土類がドープされたドープ部の周囲全てから排熱を行うレーザ装置がある。この装置は、特許文献１の図１に記載されるように、ドープ部の全ての面より排熱を行うことを特徴としている。
【００１５】
また、ドープ部は、下端面をヒートシンクに接触させると共に、これ以外の外周面と上端面を非ドープ材料で覆い、かつ、この非ドープ材料を上記ヒートシンクに接触させて構成されている。
ドープ部と非ドープ部を含むレーザ媒質は、その外周を励起光が全反射する励起光用誘電体多層膜により覆われており、側面の一部には励起光を通過させる入光部が設けられている。
【００１６】
ＬＤからの励起光は、集光レンズにより集光されて上記入光部よりレーザ媒質内に入射し、上記非ドープ材料を通過してドープ部に直接入射される。ドープ部に直接入射しなかった励起光は、励起光用誘電体多層膜により反射を繰り返すうちにドープ部に入射して吸収される。ドープ部で発生した熱は、直接ヒートシンクから排熱されると共に、ドープ部の側面及び上端面から、非ドープ材料を通して排熱される。
このように構成することで、ＬＤの励起光を効率よく非ドープ材料に吸収させると共に、ドープ部の全ての面から効率よく排熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００２−１４１５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記特許文献１による装置では、薄ディスク型レーザ媒質が有する上記不具合の全てを解決するものではない。
上記装置では、ドープ部は外周面が非ドープ材料で覆われ、排熱されている。外周面から排熱した場合、排熱方向が光軸と垂直になるため、ロッド型レーザ媒質で発生した不具合と同様の熱レンズ効果、波面収差や熱複屈折効果が発生するという課題があった。
【００１９】
また、上記装置では、集光レンズを用いて入光部に集光させている。この構成において、励起光のパワーを増やしてレーザ光の高出力化を図るためにアレー状のＬＤを使用しようとする場合、集光された励起光のビームサイズが大きくなることから必然的に入光部も大きくしなければならなくなる。
【００２０】
ドープ部に直接入射しなかった励起光は、励起光用誘電体多層膜により反射してレーザ媒質内に閉じこめられる。しかしながら、上述のように入光部が大きくなると、励起光がドープ部に吸収される前に入光部から外部に漏れてしまい、その吸収効率が低下するという課題がある。
【００２１】
また、励起光のパワーを増やすために、複数のＬＤと集光レンズを配置することも考えられる。しかしながら、この場合においても、複数の入光部が必要になるため、結果的にドープ部に吸収される前に励起光が入光部から外部に漏れてしまい、その吸収効率が低下してしまう。
【００２２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、薄ディスク型レーザ媒質の排熱方向を光軸と平行にして熱レンズ効果、波面収差、及び熱複屈折効果を抑制すると共に、大きなパワーの励起光を入射することができる固体レーザ励起モジュール及びレーザ発振器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この発明に係る固体レーザ励起モジュールは、励起光の吸収により発生した利得を与えてレーザ光を増幅する平板状の固体レーザ媒質と、励起光蓄積部のレーザ光入射面と光学的に接合する板形状を有し、厚さが固体レーザ媒質のレーザ入射方向の厚さに比して薄く、当該厚さ方向の端面から入力した励起光を、当該接合部分を介して固体レーザ媒質に入射させる励起光伝搬部と、固体レーザ媒質のレーザ光入射面に対向する面側に設けられ、上記入射面から入射して固体レーザ媒質内を伝搬したレーザ光を反射する反射面部と、反射面部を介して固体レーザ媒質で発生して伝搬してくる熱を排熱する冷却部とを備えるものである。
【００２４】
この発明に係るレーザ共振器は、励起光の吸収により発生した利得を与えてレーザ光を増幅する複数の固体レーザ媒質と、各固体レーザ媒質のレーザ光入射面側に光学的に接合する板形状を有し、厚さが固体レーザ媒質のレーザ入射方向の厚さに比して薄く、当該厚さ方向の端面から入力した励起光を、当該接合部分を介して固体レーザ媒質に入射させる励起光伝搬部と、各固体レーザ媒質のレーザ光入射面に対向する面側に設けられ、上記入射面から入射して固体レーザ媒質内を伝搬したレーザ光を反射する反射面部と、反射面部を介して固体レーザ媒質で発生して伝搬してくる熱を排熱する冷却部とを有する固体レーザ励起モジュールと、固体レーザ励起モジュールの固体レーザ媒質ごとにレーザ光の入射及び各反射面部からの反射光の再入射を繰り返してレーザ発振させたレーザ光を出力する光学系部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、スラブ導波路である励起光伝搬部と薄ディスク型の固体レーザ媒質との光学的な接合部分を介して励起光を導入することから、大きなパワーの励起光を入射することができるという効果がある。また、固体レーザ媒質の励起時における排熱方向をレーザ光の光軸とほぼ平行にすることができ、熱レンズ効果、波面収差、及び熱複屈折効果を抑制することができることから、高品質のレーザ光を得ることができるという効果がある。
【００２６】
また、この発明によれば、固体レーザ励起モジュールの各薄ディスク型固体レーザ媒質に対してスラブ導波路である励起光伝搬部との光学的な接合部分を介して大きなパワーの励起光を導入することができることから、高出力のレーザ光が得られるレーザ装置を提供することができるという効果がある。また、固体レーザ媒質の励起時における排熱方向をレーザ光の光軸とほぼ平行にすることができ、熱レンズ効果、波面収差、及び熱複屈折効果を抑制することができることから、高品質のレーザ光が得られるレーザ装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】この発明の実施の形態１による固体レーザ励起モジュールの構成を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ａ中の固体レーザ励起モジュールを側面から見た図である。
【図２Ａ】図１中のスラブ導波路２の様々な構成例を示す図である。
【図２Ｂ】図１中のスラブ導波路２の様々な構成例を示す図である。
【図２Ｃ】図１中のスラブ導波路２の様々な構成例を示す図である。
【図２Ｄ】図１中のスラブ導波路２の様々な構成例を示す図である。
【図２Ｅ】図１中のスラブ導波路２の様々な構成例を示す図である。
【図２Ｆ】図１中のスラブ導波路２の様々な構成例を示す図である。
【図２Ｇ】図１中のスラブ導波路２の様々な構成例を示す図である。
【図２Ｈ】図１中のスラブ導波路２の様々な構成例を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２による固体レーザ励起モジュールの構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態３による固体レーザ励起モジュールの構成を示す図である。
【図５】実施の形態３による固体レーザ励起モジュールの他の構成例を示す図である。
【図６】実施の形態３による固体レーザ励起モジュールの他の構成例を示す図である。
【図７Ａ】この発明の実施の形態４による固体レーザ励起モジュールの構成を示す図である。
【図７Ｂ】実施の形態４による固体レーザ励起モジュールの他の構成例を示す図である。
【図８】実施の形態４による固体レーザ励起モジュールを用いたレーザ共振器の構成を示す図である。
【図９】実施の形態４による固体レーザ励起モジュールを用いたレーザ共振器の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
実施の形態１．
図１Ａは、この発明の実施の形態１による固体レーザ励起モジュールの構成を示す図である。また、は、図１Ａ中の固体レーザ励起モジュールを側面から見た図である。本実施の形態１による固体レーザ励起モジュールは、反射防止膜１、スラブ導波路（励起光伝搬部）２、固体レーザ媒質３、励起光反射膜（励起光反射部）４、全反射膜（反射面部）５、接合剤６及びビートシンク（冷却部）７から構成される。
【００２９】
全反射膜５は、接合剤６を介してヒートシンク７に接合される。この全反射膜５上には、薄ディスク形状の固体レーザ媒質３が設けられる。固体レーザ媒質３の全反射膜５と接合する面に対向する端面上にスラブ導波路２が設けられる。
さらに、固体レーザ媒質３の上記端面に対応するスラブ導波路２上に反射防止膜１が形成される。固体レーザ媒質３の周囲には励起光反射膜４を形成する。
【００３０】
また、励起光８は、パワーを増幅する対象であるレーザ光の光軸９に対して垂直なスラブ導波路２の側面から入射する。反射防止膜１では、スラブ導波路２を介して固体レーザ媒質３に入射するレーザ光のほぼ全てを透過する。反射防止膜１としては、例えば誘電体薄膜を積層して構成する。
【００３１】
スラブ導波路２は、固体レーザ媒質３のｚ方向の厚さに比べて小さな厚さを有し、オプティカルコンタクト又は拡散接合などによって固体レーザ媒質３と光学的に接合される。
このスラブ導波路２としては、固体レーザ媒質３のホスト材料か又は固体レーザ媒質３とほぼ同じ屈折率を有する結晶、又は、ガラス材料で構成する。
固体レーザ媒質３としては、一般的な固体レーザ媒質を使用することができる。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：Ｇｌａｓｓ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＬＦ、Ｅｒ：Ｇｌａｓｓ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＬＦ、Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｈｏ：ＹＬＦ、Ｔｍ，Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｔｍ，Ｈｏ：ＹＬＦ、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦなどを用いる。
【００３２】
また、固体レーザ媒質３は、レーザ光の光軸９に垂直な断面が円形、楕円形や多角形などの任意の形状のものを用いることができる。特に、レーザ光の光軸９に対称な円形若しくは正多角形が望ましい。
【００３３】
励起光反射膜４は、励起光８を反射して固体レーザ媒質３内に閉じこめる。この励起光反射膜４としては、誘電体薄膜を積層する若しくは金属膜の蒸着などを用いることで作成することができる。なお、図１Ｂでは、励起光反射膜４のみをｘｚ平面での断面で表し、これに被覆される内部構成を視認できるようにしている。
【００３４】
全反射膜５は、反射防止膜１から入射して、スラブ導波路２及び固体レーザ媒質３を透過したレーザ光を全反射する。この全反射膜５としては、誘電体薄膜を積層する、若しくは、金属膜の蒸着などを用いることで作成することができる。
【００３５】
接合剤６は、全反射膜５を介して固体レーザ媒質３で発生した熱をヒートシンク７へ排熱する。この接合剤６は、金属半田や光学接着剤、熱伝導性接着剤等により実現可能である。
【００３６】
次に動作について説明する。
スラブ導波路２の側面より入射された励起光８は、スラブ導波路２の内部で全反射しながら伝搬する。固体レーザ媒質３とスラブ導波路２は光学的に接合されているので、固体レーザ媒質３の上部に達した励起光８は、固体レーザ媒質３に入射して吸収され、利得を発生させる。
【００３７】
また、レーザ媒質３に吸収されずに残留した励起光８は、スラブ導波路２の厚さが固体レーザ媒質３の厚さに比して薄いことから、スラブ導波路２を介して外部に漏れる量は少ない。この場合、残留した励起光８のほとんどが励起光反射膜４で反射されて固体レーザ媒質３内に閉じこめられ、再度、固体レーザ媒質３に吸収される。これにより、励起光８の高い吸収効率を実現することが可能である。
【００３８】
光軸９に平行に入射するレーザ光は、反射防止膜１からスラブ導波路２を透過して、固体レーザ媒質３に入射して増幅される。増幅されたレーザ光は、全反射膜５で反射された後、再度、固体レーザ媒質３で増幅される。そして、当該レーザ光は、スラブ導波路２を透過した後、反射防止膜１より光軸９に平行に外部に出力する。
【００３９】
また、固体レーザ媒質３の励起時に発生した熱は、全反射膜５から接合剤６を伝導してヒートシンク７へ排熱される。ヒートシンク７では、例えば冷却水や空冷ファンなどで冷却することにより、固体レーザ媒質３の温度が上昇することを抑制する。
【００４０】
ここで、励起光反射膜４の外側は、大気、若しくは、断熱材により、ほぼ断熱されていることから、固体レーザ媒質３で発生した熱は、図１Ｂ中に矢印で示す−ｚ方向にのみ排熱される。従って、レーザ光の光軸９を排熱方向に平行にすれば、熱レンズ効果や熱複屈折効果はほとんど発生しない。このため、熱レンズによるレーザ光のモードの変化や、熱複屈折による損失が少ない励起モジュールを得ることができる。
【００４１】
また、図示は省略したが、レーザ光の一部を反射し、一部を透過させる部分反射鏡を用意し、これを光軸９上に配置することで、レーザ光が上記部分反射鏡及び本発明の固体レーザ励起モジュールからなる経路でレーザ発振するレーザ共振器を構成することができる。これにより、上記部分反射鏡から外部へ上記レーザ共振器にて増幅されたレーザ光を出力するレーザ装置として使用することが可能である。
【００４２】
上記説明では、励起光８を固体レーザ媒質３に閉じ込めるための励起光反射膜４を誘電体膜又は金属膜で作成する例を示したが、励起光８を拡散反射して高い反射率が得られるセラミック材料を用いて作成してもよい。セラミック材料としては、例えばマセライト（登録商標）やスペクトラロン（登録商標）などを用いることができる。
【００４３】
このようなセラミック材料による反射膜に入射した励起光８は、拡散反射して固体レーザ媒質３に閉じ込められて吸収されるので、誘電体膜や金属膜を用いた場合に比べて、当該固体レーザ媒質３中を通過するレーザ光を均一に励起することが可能となる。
なお、励起光反射膜４としてセラミック材料を用いた場合、レーザ媒質８の上面及び下面において励起光８が全反射条件を満たさなくなり、外部へ漏れる励起光成分が増加する。このため、反射防止膜１及び全反射膜５に励起光８を反射する機能を持たせることが望ましい。
【００４４】
図２Ａ〜Ｈは、図１中のスラブ導波路２の様々な構成例を示す図である。図２Ａは、図１で示した励起光８を出力する励起用半導体レーザ（以下、励起用ＬＤと称する）１０が、スラブ導波路２に励起光８を入射する構成を示すｘｙ平面図である。この構成では、励起光８の拡がり角が小さく、固体レーザ媒質３における励起光８のビーム幅が固体レーザ媒質３の幅方向の大きさに比べて小さい場合に有効である。この場合、励起用ＬＤ１０からのほぼ全ての励起光８を固体レーザ媒質３に入射することができる。
【００４５】
また、図２Ｂは、ｘｙ平面での形状が四角形のスラブ導波路２に対してその四辺に励起用ＬＤ１０をそれぞれ配置した構成であり、図２Ｃは、ｘｙ平面での形状が六角形のスラブ導波路２に対してその六辺に励起用ＬＤ１０をそれぞれ配置した構成である。
上述した図２Ａで示す構成では励起用ＬＤ１０を１個配置するものであったが、図２Ｂ及び図２Ｃのように、１つのスラブ導波路２に対して励起用ＬＤ１０を２個以上配置した構成にしてもよい。
このように構成することにより、より大きな励起光８を固体レーザ媒質３に入射することができ、固体レーザ媒質３の高利得化や高出力化を実現することができる。
【００４６】
また、図２Ｄは、側面をテーパ状に加工したスラブ導波路２で励起光８を固体レーザ媒質３に入射する構成を示すｘｙ平面図である。この図２Ｄに示す構成では、励起光８の拡がり角が大きいか、又は、励起用ＬＤ１０の発光部の幅が大きく、固体レーザ媒質３における励起光のビーム幅が固体レーザ媒質３の幅方向の大きさに比べて大きくなる場合に有効である。
【００４７】
側面をテーパ状に加工したスラブ導波路２は、励起用ＬＤ１０からの励起光８をｘ軸方向について集光しながら固体レーザ媒質３に入射させる。これにより、励起光８を固体レーザ媒質３に入射させる際、高い入射効率を実現するものである。
【００４８】
この構成では、固体レーザ媒質３に入射せずに通過した励起光８や、固体レーザ媒質３に入射した後にスラブ導波路２へ漏れだした励起光成分を、スラブ導波路２のテーパ形状で反射を繰り返して、再度レーザ媒質３に入射させることも可能である。
【００４９】
また、スラブ導波路２の励起光入射面に対向した側面２ａに励起光８を全反射する全反射膜を配置することにより、さらに高い入射光率を実現することが可能である。
【００５０】
なお、図２Ｄでは、励起用ＬＤ１０を１個配置する例を示したが、励起用ＬＤ１０を２個以上配置する構成にしてもよい。例えば、図２Ｅでは、テーパ形状が対向するスラブ導波路２を採用して２つの励起用ＬＤ１０にてレーザ光を励起する。
【００５１】
また、図２Ｆに示すように、ｘｙ平面での形状が十字型となる４つのテーパ形状を有するスラブ導波路２を採用して４つの励起用ＬＤ１０にて励起する構成としてもよい。
このように構成することにより、より大きな励起光８を固体レーザ媒質３に入射することができ、固体レーザ媒質３の高利得化や高出力化を実現することができる。
【００５２】
また、図２Ｅや図２Ｆに示したスラブ導波路２は、形状が複雑であり、製作が困難であると共にコストが高くなってしまう場合がある。そこで、図２Ｇに示すように、一つの固体レーザ媒質３に対して複数の励起用ＬＤ１０とスラブ導波路２ｂ〜２ｄを配置する構成にしてもよい。
【００５３】
この構成の側面図である図２Ｈに示すように、スラブ導波路２ｂ〜２ｄは、固体レーザ媒質３の上部付近のみにそれぞれ接合部を介して光学的に接合されている。これにより、スラブ導波路２ｃから入射した励起光８は、スラブ導波路２ｂを介して固体レーザ媒質３に入射し、スラブ導波路２ｄから入射した励起光８はスラブ導波路２ｃ，２ｂを介して固体レーザ媒質３に入射する。
【００５４】
このように構成すれば、比較的簡単な形状のスラブ導波路２を用いて、複数の励起用ＬＤ１０から出力される励起光８を固体レーザ媒質３に入射させることができる。従って、固体レーザ媒質３の高利得化や高出力化を廉価に実現することができる。
【００５５】
実施の形態２．
上記実施の形態１に示した固体レーザ励起モジュールでは、固体レーザ媒質３のｚ方向の厚さよりスラブ導波路２が薄くなければならない。一方、励起光８の吸収量が同じ場合、固体レーザ媒質３の温度上昇を小さくするには、固体レーザ媒質３の厚さを薄くすることが望ましい。
【００５６】
しかしながら、固体レーザ媒質３の厚さを薄くすると、これに閉じ込められた励起光８のうち、スラブ導波路２を介して外部に漏れる励起光８の量が増加し、レーザ装置の効率が低下してしまう。また、固体レーザ媒質３の厚さが薄くなるので、壊れやすいという問題もある。
【００５７】
この実施の形態２は、上記不具合を解消して固体レーザ媒質を薄くした構成を開示するものである。
【００５８】
図３は、この発明の実施の形態２による固体レーザ励起モジュールの構成を示す図であり、固体レーザ励起モジュールを側面から見た図である。図３においても、図１Ｂと同様に励起光反射膜４のみをｘｚ平面での断面で表し、これに被覆される内部構成を視認できるようにしている。
【００５９】
本実施の形態２による固体レーザ励起モジュールでは、全反射膜５上に設けた固体レーザ媒質３ａとスラブ導波路２との間に固体レーザ保持材１１が介在する。
スラブ導波路２は、固体レーザ保持材１１と固体レーザ媒質３ａのｚ方向の厚さの和に比べて小さな厚さを有している。また、スラブ導波路２と固体レーザ保持材１１、及び、固体レーザ保持材１１と固体レーザ媒質３ａは、それぞれオプティカルコンタクト又は拡散接合などによって光学的に接合される。
【００６０】
固体レーザ保持材１１は、スラブ導波路２と同様に、励起光８を伝搬して固体レーザ媒質３ａに入射させる。その材料としては、固体レーザ媒質３ａのホスト材料か、又は、固体レーザ媒質３ａとほぼ同じ屈折率を有する結晶、若しくは、ガラス材料が用いられる。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略した。
【００６１】
次に動作について説明する。
スラブ導波路２の側面より入射した励起光８は、スラブ導波路２の内部で全反射しながら伝搬する。固体レーザ保持材１１とスラブ導波路２、及び、固体レーザ保持材１１と固体レーザ媒質３ａは、それぞれ光学的に接合されている。これにより、固体レーザ保持材１１の上部に達した励起光８は、固体レーザ保持材１１から固体レーザ媒質３ａに入射して吸収され、利得を発生させる。
【００６２】
固体レーザ媒質３ａに吸収されずに残留した励起光８は、スラブ導波路２の厚さが固体レーザ媒質３ａと固体レーザ保持材１１との厚さの和に比して薄いことから、スラブ導波路２を介して外部に漏れる量が少ない。
このため、残留した励起光８のほとんどが励起光反射膜４で反射して固体レーザ媒質３ａ又は固体レーザ保持材１１に閉じ込められ、再度、固体レーザ媒質３ａに入射して吸収される。従って、励起光８の高い吸収効率を実現することが可能である。
【００６３】
光軸９に平行に入射するレーザ光は、反射防止膜１からスラブ導波路２及び固体レーザ保持材１１を透過して、固体レーザ媒質３ａに入射して増幅される。増幅されたレーザ光は、全反射膜５で反射された後、再度、固体レーザ媒質３ａで増幅される。そして、当該レーザ光は、固体レーザ保持材１１及びスラブ導波路２を透過して反射防止膜１から光軸９に平行に外部に出力する。
【００６４】
また、固体レーザ媒質３ａの励起時に発生した熱は、全反射膜５から接合剤６を伝導してヒートシンク７へ排熱される。ヒートシンク７では、例えば冷却水や空冷ファンなどで冷却することにより、固体レーザ媒質３ａの温度が上昇することを抑制する。
【００６５】
このように構成することで、固体レーザ媒質３ａの厚さを薄くした上で、且つその温度上昇を小さくすることができるので、固体レーザ媒質３ａの熱破壊や温度上昇による利得の減少を抑制することができる。また、固体レーザ媒質３ａに接合された固体レーザ保持材１１が補強部材になるので、固体レーザ媒質３ａが薄くても壊れにくく、信頼性の高い固体レーザ励起モジュールを構成することができる。
【００６６】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、直接固体レーザ媒質３に接合させるスラブ導波路２は一枚のみである例を示した。この実施の形態４は、固体レーザ媒質３の上下面に二枚のスラブ導波路２をそれぞれ接合することで、さらに高出力の励起光８を固体レーザ媒質３に入射して高い利得を実現するものである。
【００６７】
図４は、この発明の実施の形態４による固体レーザ励起モジュールの構成を示す図であり、固体レーザ励起モジュールを側面から見た図である。図４においても図１Ｂと同様に励起光反射膜４のみをｘｚ平面での断面で表し、これに被覆される内部構成を視認できるようにしている。
【００６８】
第１のスラブ導波路２ａ及び第２のスラブ導波路２ｂは、固体レーザ媒質３のホスト材料か、又は、固体レーザ媒質３とほぼ同じ屈折率を有する結晶、又は、ガラス材料で構成される。第１のスラブ導波路２ａ及び第２のスラブ導波路２ｂは、固体レーザ媒質３のｚ方向の厚さに比べて小さな厚さを有している。
【００６９】
また、第１のスラブ導波路２ａと固体レーザ媒質３、及び、固体レーザ媒質３と第２のスラブ導波路２ｂは、オプティカルコンタクト又は拡散接合などによってそれぞれ光学的に接合される。
【００７０】
第２のスラブ導波路２ｂは、全反射膜５及び接合剤６を介して、ヒートシンク７上に固定される。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略した。
【００７１】
次に動作について説明する。
第１のスラブ導波路２ａより入射した励起光８は、第１のスラブ導波路２ａの内部で全反射しながら伝搬し、固体レーザ媒質３に入射する。また、第２のスラブ導波路２ｂより入射した励起光８は、第２のスラブ導波路２ｂの内部で全反射しながら伝搬し、固体レーザ媒質３に入射する。固体レーザ媒質３に入射した励起光８は、固体レーザ媒質３に吸収され、利得を発生させる。
【００７２】
固体レーザ媒質３に吸収されずに残留した励起光８は、第１のスラブ導波路２ａ及び第２のスラブ導波路２ｂの厚さが、固体レーザ媒質３の厚さに比して薄いことから、スラブ導波路２ａ，２ｂを介して外部に漏れる量が少ない。このため、残留した励起光８のほとんどが、励起光反射膜４で反射して固体レーザ媒質３に閉じ込められ、再度、固体レーザ媒質３に吸収される。
従って、さらに大きな励起光８を固体レーザ媒質３に入射して高い吸収効率を実現することができるので、高い利得を得ることができる。
【００７３】
上述した図４に示す構成では、特に部材を介さずに固体レーザ媒質３に対して第１のスラブ導波路２ａと第２のスラブ導波路２ｂとをそれぞれ接合した。
これに対して、図５に示すように、厚さの薄い固体レーザ媒質３ａを固体レーザ保持材１１を介して第１のスラブ導波路２ａに接合してもよい。このように構成すれば、上記実施の形態３と同様の原理で固体レーザ媒質３ａの温度上昇を小さくすることができる。
これにより、大きな励起光８を固体レーザ媒質３ａに入射して高い吸収効率を実現することができる上、固体レーザ媒質３ａの熱破壊や温度上昇による利得の減少を抑制することができる。
【００７４】
さらに、図６に示すように、厚さの薄い固体レーザ媒質３ａを、第１の固体レーザ保持材１１ａを介して第１のスラブ導波路２ａと接合し、第２の固体レーザ保持材１１ｂを介して第２のスラブ導波路２ｂと接合してもよい。
【００７５】
ここで、固体レーザ保持材１１ａ，１１ｂは、固体レーザ保持材１１と同様に機能し、固体レーザ媒質３ａのホスト材料か、又は、固体レーザ媒質３ａとほぼ同じ屈折率を有する結晶、若しくは、ガラス材料で構成される。また、固体レーザ保持材１１ａ，１１ｂは、上記実施の形態２と同様の処理にて光学的な接合がなされる。
【００７６】
このように構成すれば、固体レーザ媒質３ａが上下方向から励起されるため、均一な励起分布を有する固体レーザ励起モジュールを構成することができる。
【００７７】
なお、図５及び図６においても、図１Ｂと同様に励起光反射膜４のみをｘｚ平面での断面で表し、これに被覆される内部構成を視認できるようにしている。また、図１及び図３と同一構成要素には同一符号を付している。
【００７８】
実施の形態４．
上記実施の形態１では、スラブ導波路２を介して外部に漏れる励起光の量を抑制する構成を示した。この構成において、スラブ導波路２が固体レーザ媒質３のｚ方向の厚さに比べて充分小さな厚さでないと、外部に漏れる励起光の量が増加し、励起光の吸収効率が低下する。
【００７９】
この実施の形態４は、複数の固体レーザ媒質を用いることで残留励起光を吸収して上記不具合を解消する構成を開示するものである。
図７Ａは、この発明の実施の形態４による固体レーザ励起モジュールの構成を示す図であり、スラブ導波路２に固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄを接合したときのｘｙ平面図を示している。各固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄは、図１に示した固体レーザ媒質３と同様の構成を有しており、図１で示した固体レーザ媒質３と同様の機能を有する。
なお、スラブ導波路２と固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄとの関係がわかるように、各固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄについて、反射防止膜１や固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄの下面に形成する構成の記載を省略している。
【００８０】
次に動作について説明する。
スラブ導波路２に入射した励起光８は、スラブ導波路２の内部で全反射しながら伝搬する。固体レーザ媒質３Ａとスラブ導波路２は光学的に接合されているので、固体レーザ媒質３Ａの上部に達した励起光８は、固体レーザ媒質３Ａに入射して吸収され、利得を発生させる。
【００８１】
固体レーザ媒質３Ａに入射した励起光８のうち、スラブ導波路２を介して外部に漏れた残留励起光、及び、固体レーザ媒質３Ａの上部を通過せず、固体レーザ媒質３Ａに入射されなかった励起光８は、再度、スラブ導波路２の内部で全反射しながら伝搬し、固体レーザ媒質３Ｂに入射して吸収され、利得を発生させる。
【００８２】
さらに、固体レーザ３Ｂにおいても吸収されなかった残留励起光は、スラブ導波路２を伝搬して、同様にして固体レーザ媒質３Ｃ及び固体レーザ媒質３Ｄに入射して吸収され、利得を発生させる。
【００８３】
このように、複数の固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄを配置することにより、残留励起光を減少させ、効率よく励起光を吸収させることができる。これにより、効率の高い固体レーザ励起モジュールを構成することができる。
【００８４】
なお、図７Ａでは、励起光８を１カ所から入射する構成例を示したが、スラブ導波路２の複数面から励起光を入射するようにしてもよい。このように構成すれば、蓄積パワーが大きな固体レーザ励起モジュールを構成することができる。
【００８５】
固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄの配置方法として、図７Ｂに示すような構成を採用してもよい。図７Ｂに示す固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄは、隣接する固体レーザ媒質が励起光８の伝搬方向に対してそれぞれ重ならないようにジグザグに配置される。
【００８６】
このように固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄをそれぞれ配置すると、励起光８の導入時にいずれの固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄにおいても励起光８が直接入射する成分を有するようになる。これにより、図７Ａに示したように、固体レーザ媒質３Ａに吸収されなかった残留励起光を他の固体レーザ媒質３Ｂ〜Ｄに吸収させる構成と比較して、複数の固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄの個々の蓄積パワーを均一にすることができる。
【００８７】
なお、図７Ａ及び図７Ｂにおいて固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄを４個で構成する例を示したが、２個以上であれば同様の効果が得られることは明らかである。
また、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、スラブ導波路２の側面を励起光８の伝搬方向に垂直な方向の幅が中心付近で狭くなるようにテーパ状に加工してもよい。
【００８８】
このように構成すれば、励起光８の強度が弱くなる中心付近で励起光８が集光されるので、中心付近の固体レーザ媒質３Ｂ，３Ｃの吸収効率が高くなり、複数の固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄの蓄積パワーを均一にすることが可能である。
【００８９】
図８は、図７Ａ又は図７Ｂ中の固体レーザ励起モジュールを用いたレーザ共振器の構成の一例を示す図であり、固体レーザ励起モジュールを側面から見た図である。各固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄに対してレーザ光１２ａ〜１２ｄをそれぞれ入射し、これらレーザ光１２ａ〜１２ｄが部分反射鏡１３と固体レーザ励起モジュールとの間を往復することでレーザ発振がなされる。
【００９０】
なお、スラブ導波路２と固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄとの関係がわかるように、各固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄについて、反射防止膜１や固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄの下面に形成する構成の記載を省略している。
【００９１】
次に動作について説明する。
上述のようにスラブ導波路２を介して入力した励起光により固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄが励起されて利得が発生すると、レーザ光１２ａ〜１２ｄを各固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄに入射する。これらレーザ光１２ａ〜１２ｄは、入射後に固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄ内部をそれぞれ通過する際にパワーが増加され、不図示の全反射膜５で部分反射鏡１３方向に反射される。このとき、各固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄにおける全反射膜５による反射光も固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄ内部をそれぞれ通過することでパワーが増加される。
【００９２】
部分反射鏡１３に至ったレーザ光１２ａ〜１２ｄは、固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄに向けて反射される。これにより、上記と同様にして固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄ内部でレーザ光１２ａ〜１２ｄのパワーがそれぞれ増加される。これにより、部分反射鏡１３と固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄの下面の各全反射膜５との間でレーザ発振が起こる。これらレーザ光１２ａ〜１２ｄは、部分反射鏡１３から外部へ出射することができる。すなわち、複数のレーザ光１２ａ〜１２ｄをそれぞれ出力するレーザ共振器として動作することになる。
【００９３】
このように構成すれば、複数の固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄに蓄積されたパワーを複数のレーザ光１２ａ〜１２ｄとして外部に出力することができるため、高出力なレーザ出力を得ることができる。
【００９４】
また、本実施の形態では、励起光８を発生する半導体レーザなどの光源を固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄの数だけ用意する必要が無く、少ない個数の光源で励起することができる。
このため、図１に示したような１つの固体レーザ媒質３を扱う固体レーザ励起モジュールを複数個配置する構成と比較して、小型な固体レーザ励起モジュールを提供することができる。
【００９５】
また、図８では、部分反射鏡１３を１枚で構成する例を示したが、レーザ光１２ａ〜１２ｄに対して部分反射鏡１３をそれぞれ配置するように構成してもよい。
【００９６】
また、レーザ共振器で発生するレーザ光のビームモードを調整するため、レーザ光１２ａ〜１２ｄに対して凹面の部分反射鏡１３をそれぞれ用いてもよい。このように構成すれば、所望のビームモードを有するレーザ共振器を得ることができる。
【００９７】
さらに、部分反射鏡１３の代わりに、レーザ光１２ａ〜１２ｄの光路上にそれぞれレンズを配置し、平面鏡を用いて各レンズを介してレーザ光１２ａ〜１２ｄを固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄに導くように構成してもよい。
このように構成することで、各レンズでレーザ光１２ａ〜１２ｄのモードを調整し、レーザ共振器の安定条件を満たすビーム径とすることができる。これにより、安定したレーザ発振器を得ることができる。また、部分反射鏡１３を１枚の平面鏡で構成することができるので、廉価にレーザ発振器を製造することもできる。
【００９８】
ここで、レーザ光１２ａ〜１２ｄの光路上に配置するレンズは、１つの基材にレンズをアレー状に加工したレンズアレーを用いてもよい。このように構成すると、それぞれのレンズを個別に固定する必要がなく、レーザ装置の構成を簡略化することができる。また、安定したレーザ共振器を得ることもできる。
【００９９】
さらに、レーザ共振器内の複数のレーザ光１２ａ〜１２ｄの位相を同期させてもよい。例えば、単一周波数発振のレーザ光をシード光として用意し、シード光を分割して上記レーザ光１２ａ〜１２ｄの光路にそれぞれ入射させる。これにより、レーザ光１２ａ〜１２ｄの位相をシード光の位相に同期させてレーザ発振させることができる。この位相同期方法は、インジェクションシーディング法と呼ばれる。
【０１００】
また、タルボット共振器など、上記レーザ共振器に対して、生成した各レーザ発振光の一部を他の共振器に混じり込むように配置して同じ位相で発振させる方法などでも実現可能である。
【０１０１】
このように位相同期をとることで、出力される複数のレーザ光の位相を揃えることができる。これにより、複数のレーザ光全体を１つのレーザ光の出力として取り扱うことができ、高出力でビーム品質の高いレーザ出力を得ることができる。
【０１０２】
図９は、図７Ａ又は図７Ｂ中の固体レーザ励起モジュールを用いたレーザ共振器の構成例を示す図であり、固体レーザ励起モジュールを側面から見た図である。本構成のレーザ共振器は、一本のレーザ光１２を折り返し鏡１４で逐次全反射させながら各固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄに入射することでレーザ発振する。
【０１０３】
全反射鏡１５は、光源からのレーザ光１２を全反射して固体レーザ媒質３Ａに導入する。また、部分反射鏡１６は、レーザ光１２の一部を反射し、一部を透過して出力光とする。
【０１０４】
なお、固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄとレーザ光１２の関係が分かるように、各固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄについて、反射防止膜１や固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄの下面に形成する構成の記載を省略している。
【０１０５】
次に動作について説明する。
上述のようにスラブ導波路２を介して入力した励起光により固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄが励起されて利得が発生すると、全反射鏡１５で反射されたレーザ光１２を、固体レーザ媒質３Ａに入射する。
【０１０６】
当該レーザ光１２は、入射後に固体レーザ媒質３Ａ内部を通過する際にパワーが増加され、不図示の全反射膜５で折り返し鏡１４方向に反射される。このとき、全反射膜５による反射光も固体レーザ媒質３Ａ内部を通過することでパワーが増加される。
折り返し鏡１４に至ったレーザ光１２は、固体レーザ媒質３Ｂに向けて反射される。固体レーザ媒質３Ｂでは、固体レーザ媒質３Ａと同様にしてレーザ光１２のパワーを増加させる。パワー増加後のレーザ光１２は、固体レーザ媒質３Ｂについて設けられた不図示の全反射膜５で折り返し鏡１４方向に反射される。
このようにして、レーザ光１２は、固体レーザ媒質３Ｃ，３Ｄに逐次入射してパワー増加がなされた後、固体レーザ媒質３Ｄについて設けられた不図示の全反射膜５で部分反射鏡１６方向に反射される。
【０１０７】
部分反射鏡１６は、レーザ光１２の一部を反射して上記動作の逆方向、すなわち固体レーザ媒質３Ｄから固体レーザ媒質３Ａの順で入射した後に全反射鏡１５に至る経路に導く。これにより、全反射鏡１５、固体レーザ媒質３Ａ、折り返し鏡１４、固体レーザ媒質３Ｂ、折り返し鏡１４、固体レーザ媒質３Ｃ、折り返し鏡１４、固体レーザ媒質３Ｄ、及び、部分反射鏡１６からなる経路でレーザ発振する。
【０１０８】
また、図７Ｂに示したような、ｘｙ平面でジグザグに固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄが配置された固体レーザ励起モジュールを使用する場合、固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄごとに折り返し鏡１４を設けて全反射鏡１５で反射したレーザ光１２を逐次入射させるように構成する。
【０１０９】
上述のようにレーザ共振したレーザ光１２は、部分反射鏡１６から外部へ出射することができる。すなわち、複数の固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄに蓄積されたパワーを一つのレーザ光１２で出力するレーザ共振器として動作することになる。
【０１１０】
このように構成すれば、複数の固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄに蓄積されたパワーを、一つのレーザ光１２として外部に出力することができるため、高出力なレーザ出力を得ることができる。
【０１１１】
なお、上記実施の形態４では、各固体レーザ媒質３Ａ〜３Ｄについてのモジュール構成として上記実施の形態１の図１で示したものを適用する例を示したが、上記実施の形態２の図３で示した構成、上記実施の形態３の図４から図６で示した構成のいずれかを適用してもかまわない。
【０１１２】
以上のように、この発明に係る固体レーザ励起モジュール及びレーザ発振器は、薄ディスク型レーザ媒質の励起時における温度上昇を抑制し、高い利得を得ることができることから、大きなレーザ光出力が要求されるレーダ用レーザ装置や加工用レーザ装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  反射防止膜、２  スラブ導波路（励起光伝搬部）、２ａ  第１のスラブ導波路、２ｂ  第２のスラブ導波路、３，３ａ，３Ａ〜３Ｄ  固体レーザ媒質、４  励起光反射膜（励起光反射部）、５  全反射膜（反射面部）、６  接合剤、７  ビートシンク（冷却部）、８  励起光、９  光軸、１０  励起用ＬＤ、１１，１１ａ，１１ｂ  固体レーザ保持材、１２，１２ａ〜１２ｄ  レーザ光、１３  部分反射鏡、１４  折り返し鏡、１５  全反射鏡、１６  部分反射鏡。
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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８】
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【図９】
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