(57)【要約】側方励起式ダイオード励起固体レーザ装置は、ハウジングの中で定義された細長いキャビティを有し、さらにこのキャビティとハウジングの外部との間で定義された細長い開口部を有する細長いハウジングを備えている。固体のロッドがキャビティの内部に配置され、好ましくは冷却液によって囲まれる。カバー用シールが開口部を密封可能にカバーし、これによりキャビティを封入する。このカバー用シールは、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成される。ダイオードアレイは、このカバー用シール及び開口部を通過し、ロッドによって吸収されてロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出する。このレーザ装置は、レーザビームを発生するために内部に配置されたロッドを含む共振器をさらに備える。
2004507890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側方励起式ダイオード励起固体レーザ装置であって、
ハウジングの中で定義された細長いキャビティを有し、さらに前記キャビティと前記ハウジングの外部との間で定義された細長い開口部を有する前記細長いハウジングと、
前記キャビティの内部に配置され冷却液によって囲まれた固体のロッドと、
前記ハウジングの外部にあり、前記開口部を密封可能にカバーすることにより前記キャビティを封入する、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成されるカバー用シールと、
前記カバー用シール及び前記開口部を通過し、前記ロッドによって吸収されて前記ロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出する、前記カバー用シールに最も近いダイオードアレイと、
レーザビームを発生するために内部に配置された前記ロッドを含む共振器と、を備えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも３０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも４５゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも６０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも９０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のレーザ装置であって、前記細長いハウジングが細長い拡散性反射器から形成され、前記ハウジングの中で定義された前記キャビティが拡散反射するキャビティの壁によって定義され、前記ロッドによって吸収される前記励起用放射のかなりの部分が前記拡散反射器のハウジングから最初に反射されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレーザ装置であって、前記かなりの部分が５０％以上であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のレーザ装置であって、前記冷却液が前記ロッドを冷却するために前記ロッドに沿って流れることを特徴とするレーザ装置。
【請求項９】
請求項１に記載のレーザ装置であって、前記カバー用シールがガラスから形成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のレーザ装置であって、前記ガラスのカバー用シールがガラスプレートとして構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のレーザ装置であって、前記カバー用シールが少なくとも１つのほぼ平坦な面を含むプレートとして構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項１２】
請求項１に記載のレーザ装置であって、前記細長いキャビティがほぼ円柱形状であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項１３】
側方励起式ダイオード励起固体レーザ装置であって、
ハウジングの中で定義された細長いキャビティを有し、さらに前記キャビティと前記ハウジングの外部との間で定義された細長い開口部を有する前記細長いハウジングと、
前記キャビティの内部に配置された固体のロッドと、
前記ハウジングの外部にあり、前記開口部を密封可能にカバーすることにより前記キャビティを封入する、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成されるカバー用シールと、
前記カバー用シール及び前記開口部を通過し、前記ロッドによって吸収されて前記ロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出する、前記カバー用シールに最も近いダイオードアレイと、
レーザビームを発生するために内部に配置された前記ロッドを含む共振器と、を備えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも３０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも４５゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも６０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも９０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項１８】
請求項１３に記載のレーザ装置であって、前記細長いハウジングが細長い拡散性反射器から形成され、前記ハウジングの中で定義された前記キャビティが拡散反射するキャビティの壁によって定義され、前記ロッドによって吸収される前記励起用放射のかなりの部分が前記拡散反射器のハウジングから最初に反射されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のレーザ装置であって、前記かなりの部分が５０％以上であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２０】
請求項１３に記載のレーザ装置であって、前記冷却液が前記ロッドを冷却するために前記ロッドに沿って流れることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２１】
請求項１３に記載のレーザ装置であって、前記カバー用シールがガラスから形成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載のレーザ装置であって、前記ガラスのカバー用シールがガラスプレートとして構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２３】
請求項１３に記載のレーザ装置であって、前記カバー用シールがプレートとして構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２４】
請求項１３に記載のレーザ装置であって、前記細長いキャビティがほぼ円柱形状であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２５】
側方励起式ダイオード励起固体レーザ装置であって、
ハウジングの中で定義された細長いキャビティを有し、さらに前記キャビティと前記ハウジングの外部との間で定義された、前記キャビティの中心から少なくとも３０゜で定義された半径の長さを有する細長い開口部を有する細長いハウジングと、
前記キャビティの内部に配置され冷却液によって囲まれた固体のロッドと、
前記開口部を密封可能にカバーすることにより前記キャビティを封入する、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成されるカバー用シールと、
前記カバー用シール及び前記開口部を通過し、前記ロッドによって吸収されて前記ロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出する、前記カバー用シールに最も近いダイオードアレイと、
レーザビームを発生するために内部に配置された前記ロッドを含む共振器と、を備えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも４５゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項２７】
請求項２５に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも６０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項２８】
請求項２５に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも９０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項２９】
請求項２５に記載のレーザ装置であって、前記細長いハウジングが細長い拡散性反射器から形成され、前記ハウジングの中で定義された前記キャビティが拡散反射するキャビティの壁によって定義され、前記ロッドによって吸収される前記励起用放射のかなりの部分が前記拡散反射器のハウジングから最初に反射されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載のレーザ装置であって、前記かなりの部分が５０％以上であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項３１】
請求項２５に記載のレーザ装置であって、前記冷却液が前記ロッドを冷却するために前記ロッドに沿って流れることを特徴とするレーザ装置。
【請求項３２】
請求項２５に記載のレーザ装置であって、前記カバー用シールがガラスから形成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項３３】
請求項３２に記載のレーザ装置であって、前記ガラスのカバー用シールがガラスプレートとして構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項３４】
請求項２５に記載のレーザ装置であって、前記カバー用シールがプレートとして構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項３５】
請求項２５に記載のレーザ装置であって、前記細長いキャビティがほぼ円柱形状であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項３６】
側方励起式ダイオード励起固体レーザ装置であって、
ハウジングの中で拡散反射性のキャビティ壁によって定義された細長いキャビティを有し、さらに前記キャビティと前記ハウジングの外部との間で定義された細長い開口部を有する細長い拡散反射器形ハウジングと、
前記キャビティの内部に配置され冷却液によって囲まれた固体のロッドと、
前記開口部を密封可能にカバーすることにより前記キャビティを封入する、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成されるカバー用シールと、
前記カバー用シール及び開口部を通過し、前記ロッドによって吸収されて前記ロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出する、カバー用シールに最も近いダイオードアレイと、
レーザビームを発生するために内部に配置された前記ロッドを含む共振器と、
を備え、
前記ロッドによって吸収された前記励起用放射のかなりの部分が最初に拡散反射器形ハウジングから反射されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも３０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項３８】
請求項３６に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも４５゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項３９】
請求項３６に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも６０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項４０】
請求項３６に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも９０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項４１】
請求項３６に記載のレーザ装置であって、前記かなりの部分が５０％以上であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項４２】
請求項３６に記載のレーザ装置であって、前記冷却液が前記ロッドを冷却するために前記ロッドに沿って流れることを特徴とするレーザ装置。
【請求項４３】
請求項３６に記載のレーザ装置であって、前記カバー用シールがガラスから形成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項４４】
請求項４３に記載のレーザ装置であって、前記ガラスのカバー用シールがガラスプレートとして構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項４５】
請求項３６に記載のレーザ装置であって、前記カバー用シールがプレートとして構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項４６】
請求項３６に記載のレーザ装置であって、前記細長いキャビティがほぼ円柱形状であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項４７】
側方励起式ダイオード励起固体レーザ装置であって、
ハウジングの中で拡散反射性のキャビティ壁によって定義された細長いキャビティを有し、さらに前記キャビティと前記ハウジングの外部との間で定義された細長い開口部を有する細長い拡散反射器形ハウジングと、
前記キャビティの内部に配置され、ロッドを冷却するために前記ロッドに沿って流れる冷却液によって囲まれた前記固体のロッドと、
前記開口部を密封可能にカバーすることにより前記キャビティを封入する、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成されるカバー用シールと、
前記カバー用シール及び前記開口部を通過し、前記ロッドによって吸収されて前記ロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出する、前記カバー用シールに最も近いダイオードアレイと、
レーザビームを発生するために内部に配置された前記ロッドを含む共振器と、を備えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項４８】
請求項４７に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも３０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項４９】
請求項４７に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも４５゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項５０】
請求項４７に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも６０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項５１】
請求項４７に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも９０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項５２】
請求項４７に記載のレーザ装置であって、前記かなりの部分が５０％以上であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項５３】
請求項４７に記載のレーザ装置であって、前記冷却液が前記ロッドを冷却するために前記ロッドに沿って流れることを特徴とするレーザ装置。
【請求項５４】
請求項４７に記載のレーザ装置であって、前記カバー用シールがガラスから形成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項５５】
請求項５４に記載のレーザ装置であって、前記ガラスのカバー用シールがガラスプレートとして構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項５６】
請求項４７に記載のレーザ装置であって、前記カバー用シールがプレートとして構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項５７】
請求項４７に記載のレーザ装置であって、前記細長いキャビティがほぼ円柱形状であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項５８】
側方励起式ダイオード励起固体レーザ装置であって、
ハウジングの中で拡散反射性のキャビティ壁によって定義された細長いキャビティを有し、さらに前記キャビティと前記ハウジングの外部との間で定義された細長い開口部を有する細長い拡散反射器形ハウジングと、
前記キャビティの内部に配置され、ロッドを冷却するために前記ロッドに接触する冷却液によって囲まれた前記固体のロッドと、
前記開口部を密封可能にカバーすることにより前記キャビティを封入する、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成されるカバー用シールと、
前記カバー用シール及び前記開口部を通過し、前記ロッドによって吸収されて前記ロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出する、前記カバー用シールに最も近いダイオードアレイと、
レーザビームを発生するために内部に配置された前記ロッドを含む共振器と、を備えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項５９】
請求項５８に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも３０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項６０】
請求項５８に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも４５゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項６１】
請求項５８に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも６０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項６２】
請求項５８に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも９０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項６３】
請求項５８に記載のレーザ装置であって、前記かなりの部分が５０％以上であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項６４】
請求項５８に記載のレーザ装置であって、前記カバー用シールがガラスから形成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項６５】
請求項６４に記載のレーザ装置であって、前記ガラスのカバー用シールがガラスプレートとして構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項６６】
請求項５８に記載のレーザ装置であって、前記カバー用シールがプレートとして構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項６７】
請求項５８に記載のレーザ装置であって、前記細長いキャビティがほぼ円柱形状であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項６８】
側方励起式ダイオード励起固体レーザ装置であって、
ハウジングの中で定義された細長いキャビティを有し、さらに前記キャビティと前記ハウジングの外部との間で定義された、前記キャビティの中心から少なくとも３０゜で定義された半径の長さを有する細長い開口部を有する細長いハウジングと、
前記キャビティの内部に配置され冷却液によって囲まれた固体のロッドと、
前記開口部を密封可能にカバーすることにより前記キャビティを封入する、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成されるカバー用シールと、
前記カバー用シール及び前記開口部を通過し、前記ロッドによって吸収されて前記ロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出するダイオードアレイと、
レーザビームを発生するために内部に配置された前記ロッドを含む共振器と、を備えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項６９】
請求項６８に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも４５゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項７０】
請求項６８に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも６０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項７１】
請求項６８に記載のレーザ装置であって、前記細長い開口部が前記キャビティの中心から少なくとも９０゜で定義された半径の長さを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項７２】
請求項６８に記載のレーザ装置であって、前記細長いハウジングが細長い拡散性反射器から形成され、前記ハウジングの中で定義された前記キャビティが拡散反射するキャビティの壁によって定義され、前記ロッドによって吸収される前記励起用放射のかなりの部分が前記拡散反射器のハウジングから最初に反射されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項７３】
請求項７２に記載のレーザ装置であって、前記かなりの部分が５０％以上であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項７４】
請求項６８に記載のレーザ装置であって、前記冷却液が前記ロッドを冷却するために前記ロッドに沿って流れることを特徴とするレーザ装置。
【請求項７５】
請求項６８に記載のレーザ装置であって、前記カバー用シールがガラスから形成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項７６】
請求項７５に記載のレーザ装置であって、前記ガラスのカバー用シールがガラスプレートとして構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項７７】
請求項６８に記載のレーザ装置であって、前記カバー用シールがプレートとして構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項７８】
請求項６８に記載のレーザ装置であって、前記細長いキャビティがほぼ円柱形状であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項７９】
請求項６８に記載のレーザ装置であって、前記ダイオードアレイが前記カバー用シールに最も近くに配置されることを特徴とするレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の背景］
１．発明の分野
本発明は固体レーザに関し、より詳細には、「半密接結合した」（”ｓｅｍｉ−ｃｌｏｓｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ”）ダイオードアレイによって側方励起されたダイオード励起固体レーザに関する。
【０００２】
２．関連技術の説明
側方励起されたダイオード励起固体レーザ（側方励起形ＤＰＳＳＬ）の技術分野は、特に高く発散したダイオードの放射がレーザロッドに結合される方法に基づいて、細分化された分野に分割することができる。いくつかのこれらの細分化された分野には、（ａ）円柱レンズ又は楕円ミラーのような光学素子を使用すること、（ｂ）反射形のキャビティ又はファイバのような光学導波路を使用すること、及び（ｃ）ダイオードをロッドに密着させることが含まれる。好ましい実施形態に基づいた本発明は、これらの細分化された分野の中でも細分化された分野（ｃ）に最も適合するが、本発明のダイオードアレイは、「半密接結合」しているため、細分化された分野（ａ）〜（ｃ）のどれにも適合せずに、新しい細分化された分野（ｄ）の側方励起形ＤＰＳＳＬの技術分野に適合していると考えることができる。このため、本発明は、固体レーザについて半密接結合したダイオードアレイの側方励起方式に関する新しい細分化された分野を形成すると考えられる。
【０００３】
日本特許公告第５−２５９５４０号は、ロッドが拡散リフレクタ又はコンデンサ内に配置された側方励起形ＤＰＳＳＬを開示している。ダイオードアレイが放射光束を放出し、この放射光束はコンデンサに入射して、ダイオードの放射光束をロッドに導く狭いスリットを経由してロッドに吸収される。ゲル又は水のような液体がロッドを取り巻いて、ロッドと第２の固体の媒体との間の空間を充填している。このスリットは極めて狭く、例えば、幅がレーザダイオードのアクティブ領域程度であり、ダイオードアレイはスリットの直ぐ上に配置されている。ダイオードアレイが放出する光は、スリットの幅を定義する壁により何回か反射され、このため、装置の効率が低減される。
【０００４】
米国特許第５，７７４，４８８号で説明された密着結合された構成では、ロッドは温度伝導性リフレクタの中に封入され、励起用放射がリフレクタ内の狭いスリットを通して導入される。この実施形態に関する問題は、ロッドを金属のリフレクタに中にしっかりと嵌め込む必要があるため、製造することが複雑になることである。さらに、ロッドとリフレクタとの熱膨張の何らかの相違により、機械的なストレスが生じることがある。また、ダイオードからの励起用放射は、金属のリフレクタ内の長く狭いスリット（チャネル）を通過する必要があり、複数回反射されるため、損失が生じる。
【０００５】
米国特許第５，５２１，９３６号、第５，０３３，０５８号、及び第６，０２６，１０９号は、密着結合した側方励起式ダイオードアレイを用いる水冷の固体レーザを開示している。第１の経路でロッドを離れる光は、次に、ロッドに向けて再度方向付けられ第２の又は後の経路で吸収されるようには意図されていないので、励起レーザダイオードは、発散する放射光束のかなりの部分の経路内にロッドが残るようにロッドの近くに配置される。
米国特許第５，８７０，４２１号は、側方励起式光ファイバの使用を開示していることにおいて異なる。光ファイバの使用は、かなり製造コストを増加させることになる。
【０００６】
さらに、米国特許第５，５２１，９３６号、第５，０３３，０５８号、及び第６，０２６，１０９号で説明された別の構成には、流管の中に囲まれたウォータージャケットで冷却されるロッドが含まれ、日本特許公告第５−２５９５４０号と同様に、ダイオード及びリフレクタは流管の外側に配置される。ここで、不都合な点は、流管の壁厚によりロッドとリフレクタとの間に大きな距離が必要なことである。拡散式リフレクタを使用する構成では、これにより励起光の損失が増大し、結果として効率が低下する。
【０００７】
他方、鏡面式リフレクタは、拡散式リフレクタと同じレベルの励起用放射の均一性を作ることはできない。例えば、Ｈａｎｓｏｎらは、後述するように引用するが、固体レーザのキャビティへの大きな約π／２の開口部からある程度間隔を空けた３バー式ダイオードアレイを開示している。Ａｊｅｒらは、以下のように引用するが、スリット状の開口部を通してロッドを励起する、密着結合した側方励起式ダイオードアレイを開示している。ＨａｎｓｏｎらとＡｊｅｒらとにより開示された各々のキャビティは、高反射性の内面を含み、ロッド内の励起ダイオードの放射光束の輝度分布は均質性が欠けている。
【０００８】
一般に、１方向からダイオードアレイを励起すると、（例えば、Ｈａｎｓｏｎらの文献の中で示されるように）円柱状の輝度分布を発生することができる。このことは、ロッド内に円柱状の熱レンズを生み出し、これが今度は結果として、レーザの非点収差の出力ビームを発生する。これは、自動車の燃料噴射器及びインクジェットプリンタのノズルを微細加工するような用途には極めて不都合なものになる。この用途では、数パーセント以上のホールの真円度が求められている。真円度を向上させるために、前述したいくつかの出典は、いくつか（２つ以上）の方向からの励起用放射を使用する別の構成を説明している。しかしながら、この方式に関する問題点は、レーザダイオードが別々に経年変化する傾向があり、これがダイオードの寿命にわたる輝度バランスを崩すことである。ロッド内部の励起用放射の輝度分布がほぼ円形の対称性で均一に分布した励起チャンバを得ることが望ましい。
【０００９】
側方励起式固体レーザとは別に、端部励起方式を採用するレーザは多数市販されている。そのようなレーザでは、励起用ダイオードからの放射光束は、レーザビームと同一線上又はほぼ同一線上にある。端部励起方式の利点は、主に励起ビームの発生したレーザビームとの良好な空間的な重なりによるその高い効率である。しかしながら、この構成は低い出力パワー、一般に約１０ Ｗ以下に限定される。その理由は、少量の励起用放射が吸収されて、重大な熱光学歪みを引き起こすためである。他方、側方励起方式は、励起エネルギーの分布をより長い活性媒体にわたって可能にするため、励起される体積が増加され、また出力パワーの拡張性を高くすることができる。本発明では、ゲイン体積内で励起強度の均一な分布を維持するように注意する必要があることが認識されており、これは本発明の目的である。
【００１０】
以下に、本発明の中で認識されている、望ましい構成の機能を要約する。第１は、ロッドは水で冷却することが好ましい。第２は、リフレクタは拡散形にして、ロッドの近くに配置する必要がある。第３は、励起用放射は１つの光源から発生すべきであり、ロッド内部で円形の対称的な輝度分布を発生する必要がある。
【００１１】
［発明の要約］
上述に鑑みて、ハウジングの中で定義された細長いキャビティを有し、さらにこのキャビティとハウジングの外部との間で定義された細長い開口部を有する細長いハウジングと、キャビティの内部に配置され冷却液によって囲まれた固体のロッドと、ハウジングの外部にあり、開口部を密封可能にカバーすることによりキャビティを封入する、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成されるカバー用シールと、このカバー用シール及び開口部を通過し、ロッドによって吸収されてロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出する、カバー用シールに最も近いダイオードアレイと、レーザビームを発生するために内部に配置されたロッドを含む共振器と、を備える側方励起式ダイオード励起固体レーザ装置が提供される。
【００１２】
ハウジングの中で定義された細長いキャビティを有し、さらにこのキャビティとハウジングの外部との間で定義された細長い開口部を有する細長いハウジングと、キャビティの内部に配置された固体のロッドと、ハウジングの外部にあり、開口部を密封可能にカバーすることによりキャビティを封入する、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成されるカバー用シールと、このカバー用シール及び開口部を通過し、ロッドによって吸収されてロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出する、カバー用シールに最も近いダイオードアレイと、レーザビームを発生するために内部に配置されたロッドを含む共振器と、を備える側方励起式ダイオード励起固体レーザがさらに提供される。
【００１３】
ハウジングの中で定義された細長いキャビティを有し、さらにこのキャビティとハウジングの外部との間で定義された、キャビティの中心から少なくとも３０゜で定義された半径の長さを有する細長い開口部を有する細長いハウジングと、キャビティの内部に配置され冷却液で囲まれた固体のロッドと、開口部を密封可能にカバーすることによりキャビティを封入する、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成されるカバー用シールと、このカバー用シール及び開口部を通過し、ロッドによって吸収されてロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出する、カバー用シールに最も近いダイオードアレイと、またレーザビームを発生するために内部に配置されたロッドを含む共振器と、を備える側方励起式ダイオード励起固体レーザ装置も提供される。
【００１４】
ハウジングの中で拡散反射性のキャビティ壁によって定義された細長いキャビティを有し、さらにこのキャビティとハウジングの外部との間で定義された細長い開口部を有する細長い拡散反射器形ハウジングと、キャビティの内部に配置され冷却液で囲まれた固体のロッドと、開口部を密封可能にカバーすることによりキャビティを封入する、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成されるカバー用シールと、このカバー用シール及び開口部を通過し、ロッドによって吸収されてロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出する、カバー用シールに最も近いダイオードアレイと、レーザビームを発生するために内部に配置されたロッドを含む共振器と、を備え、ロッドによって吸収された励起用放射のかなりの部分が最初に拡散反射器形ハウジングから反射される、側方励起式ダイオード励起固体レーザ装置がさらに提供される。
【００１５】
ハウジングの中で拡散反射性のキャビティ壁によって定義された細長いキャビティを有し、さらにこのキャビティとハウジングの外部との間で定義された細長い開口部を有する細長い拡散反射器形ハウジングと、キャビティの内部に配置され、ロッドを冷却するためにロッドに沿って流れる冷却液で囲まれた固体のロッドと、開口部を密封可能にカバーすることによりキャビティを封入する、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成されるカバー用シールと、このカバー用シール及び開口部を通過し、ロッドによって吸収されてロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出する、カバー用シールに最も近いダイオードアレイと、レーザビームを発生するために内部に配置されたロッドを含む共振器と、を備える側方励起式ダイオード励起固体レーザ装置がさらに提供される。
【００１６】
ハウジングの中で拡散反射性のキャビティ壁によって定義された細長いキャビティを有し、さらにこのキャビティとハウジングの外部との間で定義された細長い開口部を有する細長い拡散反射器形ハウジングと、キャビティの内部に配置され、ロッドを冷却するためにロッドに接触する冷却液で囲まれた固体のロッドと、開口部を密封可能にカバーすることによりキャビティを封入する、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成されるカバー用シールと、このカバー用シール及び開口部を通過し、ロッドによって吸収されてロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出する、カバー用シールに最も近いダイオードアレイと、レーザビームを発生するために内部に配置されたロッドを含む共振器と、を備える側方励起式ダイオード励起固体レーザ装置がまた提供される。
【００１７】
ハウジングの中で定義された細長いキャビティを有し、さらにこのキャビティとハウジングの外部との間で定義された、キャビティの中心から少なくとも３０゜で定義された半径の長さを有する細長い開口部を有する細長いハウジングと、キャビティの内部に配置され冷却液で囲まれた固体のロッドと、開口部を密封可能にカバーすることによりキャビティを封入する、少なくとも所定の励起波長において励起用放射に対してほぼ透明な材料から形成されるカバー用シールと、このカバー用シール及び開口部を通過し、ロッドによって吸収されてロッド内部のレーザの活性種を励起するための励起用放射を放出するダイオードアレイと、レーザビームを発生するために内部に配置されたロッドを含む共振器と、を備える側方励起式ダイオード励起固体レーザ装置も提供される。
【００１８】
［参照することによる組込み］
次ぎに続く資料は参考文献の引用リストであり、これらの文献は、上記の背景部の中で又は下記の好ましい実施形態の詳細な説明の中で引用される全ての参考文献及び背景部自体に加えて、参照することによって、以下では詳細には記述しないが、好ましい実施形態の構成部分又は機能の別の実施形態を開示するものとして、以下の好ましい実施形態の詳細な説明の中に組み込まれる。これらの参考文献のただ１つ又は２つ以上の組合わせを参考にして、以下の詳細な説明の中で説明される好ましい実施形態の変形例を得ることができる。さらに、特許、特許出願、及び特許でない参考文献が明細書の中で引用され、また参照することによって、以下の参考文献について説明される効果と同様の効果で、好ましい実施形態の中に組み込まれる。
【００１９】
Ｗａｌｔｅｒ Ｋｏｅｃｈｎｅｒによる「Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ」、ページ１２７〜１４０、７０９（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ ｓｅｒｉｅｓ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｃｉｅｎｃｅｓ， ｖ．１， Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ， Ｂｅｒｌｉｎ， Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， １９９６）；
Ｆｒａｎｋ Ｈａｎｓｏｎ 及び Ｄｅｌｍａｒ Ｈａｄｄｏｃｋによる「Ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ ｓｉｄｅ ｐｕｍｐｉｎｇ ｏｆ ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ ｌａｓｅｒ ｒｏｄｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ， ｖｏｌ．２７， ｎｏ．１， １９８８， ページ８０〜８３；
Ｈ． Ａｊｅｒらによる「Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｄｉｏｄｅ−ｌａｓｅｒ ｓｉｄｅ−ｐｕｍｐｅｄ ＴＥＭＯＯ −ｍｏｄｅ Ｎｄ：ＹＡＧ ｌａｓｅｒ」、Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ｖｏｌ．１７， ｎｏ．２４， １９９２， ページ １７８５〜１７８７；
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日本特許公告第５−２５９５４０号；
米国特許第５，７７４，４８８号、第５，５２１，９３６号、第５，０３３，０５８号、第６，０２６，１０９号、第５，８７０，４２１号、第５，１１７，４３６号、第５，５７２，５４１号、第５，１４０，６０７号、第４，９４５，５４４号、第５，８７５，２０６号、第５，５９０，１４７号、第３，６８３，２９６号、第３，６８４，９８０号、第３，８２１，６６３号、第５，０８４，８８６号、第５，６６１，７３８号、第５，８６７，３２４号、第５，９６３，３６３号、第５，９７８，４０７号、第５，６６１，７３８号、第４，７９４，６１５号、第５，６２３，５１０号、第５，６２３，５１０号、第３，２２２，６１５号、第３，１４０，４５１号、第３，６６３，８９３号、第４，７５６，００２号、第４，７９４，６１５号、第４，８７２，１７７号、第５，０５０，１７３号、第５，３４９，６００号、第５，４５５，８３８号、第５，４８８，６２６号、第５，５２１，９３２号、第５，５９０，１４７号、第５，６２７，８４８号、第５，６２７，８５０号、第５，６３８，３８８号、第５，６５１，０２０号、第５，８３８，７１２号、第５，８７５，２０６号、第５，６７７，９２０号、第５，９０５，７４５号、第５，９０９，３０６号、第５，９３０，０３０号、第５，９８７，０４９号、第５，９９５，５２３号、第６，００９，１１４号、及び第６，００２，６９５号；
ドイツ特許第６８９ １５ ４２１ Ｔ２号；
カナダ特許第１，３０３，１９８号；
フランス特許第１，３７９，２８９号及び第２，５９２，５３０号；
Ｆｕｊｉｋａｗａらの「Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ Ｈｉｇｈ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ−Ｓｉｄｅ−Ｐｕｍｐｅｄ Ｎｄ：ＹＡＧ Ｌａｓｅｒ」、Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ， ＴＯＰＳ Ｖｏｌｕｍｅ Ｘ， Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｌａｓｅｒｓ， Ｐｏｌｌｏｃｋ ａｎｄ Ｂｏｓｅｎｂｅｒｇ， ｅｄｓ．， （Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ， Ｏｒｌａｎｄｏ， Ｆｌｏｒｉｄａ， １９９７年１月２７日〜２９日）；
Ｒ．Ｖ． Ｐｏｌｅの「Ａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」、ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ， Ｖｏｌ． ７， Ｎｏ． １２ （１９６５年５月）；
Ｄｅｖｌｉｎらの「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｒｏｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍａｓｅｒｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｖｏｌ． １， Ｎｏ． １ （１９６２年１月）；
Ｇｏｌｄｂｅｒｇらの「Ｖ−ｇｒｏｏｖｅ ｓｉｄｅ−ｐｕｍｐｅｄ １．５ μｍ ｆｉｂｒｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ． ３３， Ｎｏ． ２５， （１９９７年１２月４日）；
Ｗｅｌｆｏｒｄらの「Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ＴＥＭ００−ｍｏｄｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｌａｓｅｒ ｄｉｄｏｅ ｓｉｄｅ−ｐｕｍｐｅｄ Ｎｄ：ＹＡＧ ｌａｓｅｒ」、Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ． １６， Ｎｏ． ２３ （１９９１年１２月１日）；
Ｗｅｌｆｏｒｄらの「Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｌｅｎｓｉｎｇ Ｄｕｅ ｔｏ Ｎｅａｒ−Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｐｕｍｐ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ Ｓｉｄｅ−Ｐｕｍｐｅｄ Ｎｄ：ＹＡＧ Ｌａｓｅｒ」、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， Ｖｏｌ． ２８， Ｎｏ． ４ （１９９２年４月４日）；
Ｗａｌｋｅｒらの「Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−ｗａｖｅ ＴＥＭ００ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｌｙ ｄｉｏｄｅ−ｐｕｍｐｅｄ Ｎｄ：ＹＡＧ ｌａｓｅｒ」、Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ． １９， Ｎｏ． １４ （１９９４年７月１５日）；及び
Ｃｏｍａｓｋｅｙらの「２４−Ｗ ａｖｅｒａｇｅ ｐｏｗｅｒ ａｔ ０．５３７ μｍ ｆｒｏｍ ａｎ ｅｘｔｅｒｎａｌｌｙ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｏｕｂｌｅｄ Ｑ−ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｄｉｏｄｅ−ｐｕｍｐｅｄ ＮＤ：ＹＯＳ ｌａｓｅｒ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｖｏｌ． ３３， Ｎｏ． ２７ （１９９４年９月２０日）。
【００２０】
［好ましい実施形態の詳細な説明］
以下に説明する詳細な説明は、ダイオード励起の固体レーザ又は増幅器用の励起セルを記述する。セルの利点には、励起ダイオードの寿命にわたってゲインの断面分布の高い効率、パワーの拡張性、単純性、及び安定性が含まれる。このダイオード励起の固体レーザ装置は側方励起方式であり、一般に長手方向に開口部を有する細長い円柱キャビティを備えている。冷却液で囲まれた固体のロッドが、キャビティ内に配置されている。カバー用シールが開口部をカバーし、キャビティを囲んでいる。このカバー用シールは、少なくとも所定の励起波長において放射光束に対してほぼ透明な材料で形成されている。ダイオードアレイは、カバー用ガラス及び開口部を通過し、ロッドによって吸収されてロッド内部のレーザ活性種を励起するための励起用放射を放出する。レーザビームを発生するためにロッドを取り囲む共振器が設けてある。
【００２１】
図１ａ及び図１ｂは、それぞれ、第１の好ましい実施形態による側方励起式ＤＰＳＳＬの側面図と断面の正面図とを示している。図１ａ及び図１ｂを参照すると、固体レーザ（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ）のロッド２の一方の側上に配置されたダイオードアレイ１が示されている。このロッド２は、図示のように、ハウジング４内のロッド２のその長手方向の各端部で、シール３によってシールされている。ロッド２は水などの冷却液５によって囲まれ、拡散性セラミック反射材料６により定義されたキャビティ内の中心に配置されている。図１ｂで示すように、励起用放射７が材料６内の開口部を通ってキャビティに入射し、カバー用シール８ａを通りロッド２に向かう。ここで開口部は、ロッド２の長手方向の長さに沿って伸びていることが好ましい。図示の開口部は、励起用放射７に対してキャビティを照射するために、約９０゜の半径長さを有している。この細長い開口部は、例えば、６０°、４５°、３０°よりも小さいか、又は別の実施形態では、３０゜より多少小さいか又は９０゜よりも大きくすることができる。ロッド２と反射性キャビティを定義する拡散性反射材料６の壁との間の間隔に冷却液が流れることができる。
【００２２】
ここで図１ｃ及び図１ｄを参照すると、少なくとも励起用ダイオードアレイ１から放出された放射光束に対してほぼ透明なカバー用シール８ｂが示されている。このカバー用シール８ｂは、キャビティを密閉可能に囲むガラスのプレートを含むことが好ましく、図１ｂに示した実施形態のカバー用シール８ａは、対照的に、円柱状のチューブであることが好ましい。ダイオードアレイがカバー用シール８ｂを介して開口部に単に半密接結合されて示されているように、拡散する発散性が高いダイオード光源の放射光束がキャビティに入射するために、カバー用シール８ｂにより、開口部を広く、例えば、９０゜にすることができる。ロッド２を放射して側方励起する（図１ｂに示すような）好ましくは１つ又は２つのバー状のダイオードアレイ１が、透明なカバー用シール８ｂの直ぐ外側に配置され、これにより、冷却液５及び透明なプレート８ｂによってロッド２から分離される。図１ｄは、ロッド２の細長い長さのほぼ全体を照射するために、端から端まで配置された３つのダイオードアレイ１を示している。
【００２３】
具体的に図１ｂを参照する。二重のバー状ダイオードアレイ１が、ロッド２の中心の両側に各バーのダイオードアレイから励起用放射を行う。励起用放射７のかなりの部分が、ロッド２によって吸収される前に、キャビティを定義する拡散性反射器６の壁から反射される。この機能により、本発明の目的に基づいて、ロッド２を都合良く均一に照射することができる。
【００２４】
図１ａ〜図１ｄにおいて概略的に図示された第１の好ましい実施形態は、ロッド２に沿って流れる冷却水５の中に沈められた拡散性反射器６を使用している。再度、図１ａを参照する。冷却水５が、ハウジング４内の開口部９を通ってキャビティの中に流れ込んでいる。この冷却水５は、ロッド２が中に配置されている細長いキャビティの中に流れ込み、好ましくはロッド２に接触しながらロッド２に沿って流れる。ここでは、冷却水５を含む別個の冷却水用容器を使用していない。その代わり、拡散性反射器６のキャビティの壁とカバー用シール８ａとによって、冷却水は封じ込められている。冷却水は、次に、別の開口部１０を通ってハウジングの外に流出する。この機構は、別個の冷却水封じ込め容器を使用するシステムに比べて、ロッド２と拡散性反射器６の壁との間の距離を減らすことができるので好都合である。ロッド２の冷却をなおも行っているウォータージャケット５をこのように使用することにより、その厚さが減少される。
【００２５】
前述したように、ウォータージャケット５は、図１ｃ及び図１ｄに示すようにプレートの形状の好ましくは薄いカバー用ガラス８ｂで、あるいはまた、図１ｂで示すような比較的大きな直径の薄い円柱状のチューブ８ａでシールされる。これらの２つの構成の間の選択は、ロッド２の端部でセルをシールする便利さ、ロッド２とカバー用シール８ａ又は８ｂとの間の限定された空間、及びロッド２の限定された長さによって決定される。キャビティを定義する拡散性反射器６の壁がロッド２に近いという事実により、１つのバー状のダイオードアレイ１を用いて励起する場合でさえ、ほぼ均一の励起輝度分布が提供される。
【００２６】
ゲイン媒体の長さを増加するために、いくつかの、例えば、図１ｄに示すように３つのアレイ１を、ロッド２に沿って配置することができる。さらに、図１ｂに示すように、励起パワーを増加すると共にロッド内部により均一な輝度を与えるために、二重のバー状の積重ねアレイ（又は三重以上）を使用することができる。ここで、ダイオードの非均一な経年変化は、ロッド２の周りに間隔を空けて配置した複数のアレイを有するシステムに比べた場合、大きな問題ではない。その理由は、図１ｂに示したアレイの両方のバーは共通のヒートシンク１１の上に互いに接近して取り付けられ、このため、両方の経年変化の状態（温度及び電流）が同様であるからである。より高いパワー及び均一性のためには、この実施形態は好都合である。狭いスリットとは対照的に、励起光が広い開口部を通って反射器のキャビティに入射するという事実のために、積み重ねた２つ又は複数のバー状のアレイを使用することが可能になる。
【００２７】
図２ａ及び図２ｂは、それぞれ、第２の好ましい実施形態による側方励起式ＤＰＳＳＬの側面図と断面の正面図とを示している。この第２の実施形態は第１の実施形態とほぼ同様であり、前述の説明による同じ又は同様の機能の説明がここに含まれるが繰り返すことはしない。図２ｂは、第１及び第２の実施形態間の相異を示している。第１に、冷却水の流れ１５は、図１ｂと比べると、図２ｂではキャビティ内のロッド２の右に移動されている。これは、冷却水１５の流路の特定の構成を変更することができることを例証している。例えば、冷却水１５の流路をキャビティの中心に移動することもできる。第１及び第２の実施形態間の第２の相異は、第２の実施形態のダイオードアレイ２１は、第１の実施形態の二重のバー状アレイ１と比べると、単一のバー状アレイ２１である。前述したように、別の実施形態では、３つ以上のバーも使用することができる。そのような別の構成は、キャビティの中に追加の励起放射パワーを挿入するために使用することができる。
【００２８】
図３ａ及び図３ｂは、それぞれ、第３の好ましい実施形態による側方励起式ＤＰＳＳＬの側面図と断面の正面図とを示している。第３の実施形態では、ハウジング２４は長方形の形状をしている。この長方形のハウジングは、カバー用シール２８を組み入れることが容易である。このカバー用シール２８は、第３の実施形態ではプレート２８であることが好ましい。拡散性反射器の材料２６も、中にこの材料２６を配置する長方形のハウジング２４と同じ長方形の形状をしている。冷却水２５は、第１及び第２の実施形態のように前部及び後部からハウジング２４に入ることができるが、冷却水２５は、図３ａに示した第３の実施形態に示すように、底部の開口部２９から流入し別の底部の開口部３０から流出する（あるいはまた、上部及び側部）。このことは、本願のいずれかの実施形態では、冷却水５，１５，２５はハウジング４，２４に対して各種の位置から流入することができることを示している。ダイオードアレイ３１は、図３ｂでは、二重のバー状のアレイとして示され、冷却水２５は、図３ｂでは、ロッド２に対して右から流れているように示されている。ダイオードアレイ３１は単一、三重又は別の多重のバーのアレイとすることもでき、冷却水２５は、図２ａ及び図２ｂを参照して前述したように、様々な位置からロッド２に向かって流れ込むことができる。
【００２９】
反射性キャビティ内に広い開口部を有する利点は、励起用ダイオードの光源がカバー用シールの外側にあり、このため、励起用放射７がロッド２に到達する前に１ミリメータ程度の距離しか進行しないため、カバー用シール８ａ又は８ｂを使用してウォーターチャネルをシールすることができることである。レーザダイオードの出力ビーム７が大きく発散するため、ビーム寸法は、反射性キャビティに入射するとき、ロッド２の直径に（１又は数ミリメータの程度で）見合うようになる。さらなる利点は、イメージング用光学素子（例えば、円柱レンズ）は使用せず、そのような光学素子を使用することから結果として生ずる挿入損失が回避されることである。
【００３０】
前述したように、励起チャンバ、すなわち反射器６内で定義されるキャビティは、ロッド２として形成されるレーザゲイン媒体を含んでいる。ゲイン媒体のいくつかの例には、ネオジウムをドープしたＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）、イットリウムオルトバナジウム酸塩（ｙｔｔｒｉｕｍ ｏｒｔｈｏｖａｎａｄａｔｅ）（ＹＶＯ４）、ＹＬＦ（ＬｉＹＦ４）、及びイッテルビウムをドープしたＹＡＧがある。好ましい実施形態で使用することができる、当業者には周知の、一般的には使用されない固体レーザのゲイン材料も多く存在する。
【００３１】
拡散性反射器の材料は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックのようなセラミックが好ましいが、励起波長（例えば、８０８ ｎｍ）及び拡散反射で高い反射率を有する他の種類のセラミック又は有機材料を使用することもできる（例えば、ＳｐｅｃｔｒａｌｏｎＴＭ）。また、散乱角度分布の点に関して種々の反射特性を発生する、より高い又は低い間隙率を有する様々な等級のセラミックは当業者には周知であり、種々の間隙率のいずれかを選択して、任意の本願の実施形態と共に使用することができる。反射器の材料６，２６を選択して、高い多孔性のセラミックを作る場合、反射特性の耐久性と冷却水５，１５，２５内の汚染物に対する耐性とを増加するために、少なくともチャネル領域にうわぐすりをかけることが好ましい。
【００３２】
さらに、励起用放射を透過するカバー用シール８ａ，８ｂ，２８の表面を、励起用放射の反射損失を減少させるように、反射防止コーディング処理をすることが好ましい。それぞれ図１ｂ及び図２ｂに概略的に示した第１及び第２の実施形態の断面の正面図では、チューブ状のカバー用ガラス８ｂが使用されている。ここで図４に概略的に示した第４の実施形態を参照すると、チューブ状のカバー用シール３４には、ダイオード１に面する側の上に機械加工された平坦部分がある。この機構により、別の方法によるチューブ３４の円柱面の集束作用が減少される。この平坦部分３８の仕様は、チューブ３４、ウォータージャケット３５及びロッド２の直径に基づいて変更することができる。
【００３３】
別の考慮すべき事項は、ウォータージャケット５，１５，２５における水流のパターンである。ロッド２の表面上に均一な温度分布を提供するために、「渦巻き」パターンを作ることが好ましい。ここでは、ウォーターパスはロッド２の周りを螺旋状に包んでいて、ロッドの各側が確実にほぼ等しい冷却状態にされる。このことは、今度は、好ましくはロッド２内に円形の対称的な熱レンズを提供する。そのようなパターンを作り出す１つの可能な方法は、一対のチャネルを通してロッドを取り巻く空間に水流を流入させ、またその空間から水流を放出させることである。この一対のチャネルは、図１ｂ、図２ｂ及び図３ｂに示すように、ロッドの中心から外れており、ロッド２の両側に配置されている。別の可能な構成は、第５の実施形態として、概略的に図５に示されている。図５の実施形態では、図示のように、少なくとも２つの流入用ウォーターチャネル５１及び５２、及び好ましくは対応する少なくとも２つの流出用チャネル（図示せず）がある。この構成により、ウォータージャケット５５内で淀んだ部分がほとんどない水流５５が提供される。
【００３４】
要約すると、ロッド２は、拡散反射性キャビティ内の中心に配置される。このキャビティは、例えば約９０゜の大きな細長い開口部を有しているが、前述したように、この開口部の大きさは特定の設計上の検討材料により変更することができる。ロッド２と反射性キャビティの壁との間の空間を、冷却水５，１５，３５，５５が流れることができる。励起用ダイオードアレイ１，２１，３１から放出された放射光束に対して透明な、チューブ８ａ、プレート８ｂ、平坦な部分３８又はチューブ３４などのカバー用シール８ａ，８ｂ，２８，３８は、密封可能にキャビティを取り囲み、これにより、密接結合したシステムとは対照的に、ダイオードアレイ１，２１，３１がカバー用シール８ａ，８ｂ，２８，３８を通って開口部に半密接結合して、発散するダイオード光源の放射光束が、キャビティに入射するための広い開口部が提供される。このように、コリメーティングレンズ又は反射形スリットは使用していない。これらは光を損失させる傾向があり、製造が難しい。ロッド２を発光して側方励起する単一又は多重のバー状のダイオードアレイ１，１１，３１は、透明なカバー用シール８ａ，８ｂ，２８，３８の直ぐ外側に配置され、このため、冷却液のジャケット５，１５，２５，３５，５５及び透明なシール８ａ，８ｂ，２８，３８によってロッド２から分離されている。
【００３５】
好ましい実施形態のいくつかの利点には、以下の内容が含まれる。第１に、反射性キャビティが冷却剤（例えば、水）の中に浸漬され、このため、キャビティの壁をレーザロッド２の表面近くに配置することができる。第２に、反射性材料６，２６は拡散性であり、励起用放射７によりロッド２を均一に照射する。この励起用放射７のかなりの部分は、ロッド２で吸収される前に、反射器６，２６の中で定義されるキャビティの壁から反射される。第３は、反射器材料６，２６は、狭いスリットのシステムと比較すると、比較的大きな開口部を備えていて、これにより、コリメーティングレンズ又は反射性スリットを使用せずに、ロッド２から相当な距離（例えば、０．５ ｍｍ以上）に配置された、単一のダイオードのバー２１又は多重のダイオードのバー１，３１からの励起用放射７の入射が可能にされる。比較的大きな開口部がこのように存在することは、少なくとも２つの利点を有する、すなわち、反射器のチャンバすなわちキャビティをカバー用シール８ａ，８ｂ，２８，３８を用いてシールすることができ、これは今度は反射性材料を冷却剤５，１５，２５，３５，５５の中に浸漬してロッド２の近くに配置することができること、また励起用レーザダイオードの積み重ねた多重のバー状のアレイ（例えば、１，３１）を使用することができることである。
【００３６】
本発明の例証となる図面及び特定の実施形態を説明し例証してきたが、本発明の範囲は説明した特定の実施形態に限定されるものではないことは理解されよう。従って、これらの実施形態は限定的なものではなく例証となるものと見なされるべきであり、また、以下のような特許の請求及びその同等物の中で述べるように、本発明の範囲から逸脱することなく、当業者は変形例をこれらの実施形態の中で作ることができることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】第１の好ましい実施形態による側方励起式ＤＰＳＳＬの側面図を概略的に示す図である。
【図１ｂ】図１ａの側方励起式ＤＰＳＳＬの断面の正面図を概略的に示す図である。
【図１ｃ】図１ａ及び図１ｂの側方励起式ＤＰＳＳＬの断面の正面図を概略的に示すと共に、キャビティを囲むカバー用シールを示す図である。
【図１ｄ】図１ｃの側方励起式ＤＰＳＳＬの側面図を概略的に示す図である。
【図２ａ】第２の好ましい実施形態による側方励起式ＤＰＳＳＬの側面図を概略的に示す図である。
【図２ｂ】図２ａの側方励起式ＤＰＳＳＬの断面の正面図を概略的に示す図である。
【図３ａ】第３の好ましい実施形態による側方励起式ＤＰＳＳＬの側面図を概略的に示す図である。
【図３ｂ】図３ａの側方励起式ＤＰＳＳＬの断面の正面図を概略的に示す図である。
【図４】第４の好ましい実施形態による側方励起式ＤＰＳＳＬの断面の正面図を概略的に示す図である。
【図５】第５の好ましい実施形態による側方励起式ＤＰＳＳＬの断面の正面図を概略的に示す図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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