(57)【要約】【課題】薄型固体レーザー媒質からの蛍光や寄生発振光による励起光学系へのダメージを防止することができるレーザー装置の励起光集光レンズを提供する。【解決手段】レーザー発振元素を含む固体レーザー媒質の側面、あるいは固体レーザー媒質に近接あるいは一体化された励起光に対し透明な光ガイドの側面より、励起光を導入し、固体レーザー媒質又は光ガイド内を伝搬させた励起光により固体レーザー媒質を励起する構成の薄型固体レーザー媒質を搭載したレーザー装置において、励起光４を集光するレンズ５の面に、レーザー発振光の波長に対し高反射率の膜７を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー発振元素を含む固体レーザー媒質の側面、あるいは固体レーザー媒質に近接あるいは一体化された励起光に対し透明な光ガイドの側面より、励起光を導入し、固体レーザー媒質又は光ガイド内を伝搬させた励起光により固体レーザー媒質を励起する構成の薄型固体レーザー媒質を搭載したレーザー装置において、励起光を光ガイドに集光するレンズの少なくとも一面に、レーザー発振光の波長に対し高反射率の膜を形成することを特徴とするレーザー装置の励起光集光レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー装置の励起光集光レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザー発振元素を含む固体レーザー媒質の側面、あるいは固体レーザー媒質に近接あるいは一体化された励起光に対し透明な光ガイドの側面より、励起光を導入し、固体レーザー媒質または光ガイド内を伝搬させた励起光により固体レーザー媒質を励起する構成の薄型固体レーザー媒質を搭載したレーザー装置が提案されている。
【０００３】
図６はかかる従来のレーザー装置の一例を示す模式図である。
【０００４】
この図において、１０１はレーザー発振元素を含む固体レーザー媒質（コア）、１０２はその周囲に近接あるいは一体化された励起光に対し透明な光ガイドである。励起光集光レンズ１０６の両面には通常、励起光波長に対する反射防止膜１０７、１０８が形成されており、励起光１０４を損失なく光ガイド１０２に導入できるようになっている。しかしながら、このようなレーザー装置においては、固体レーザー媒質１０１の励起領域から発せられた、レーザー光に変換されなかった蛍光１０３の一部は、直線的にあるいは励起光１０４と逆方向に固体レーザー媒質１０１内を全反射でジグザグに伝搬し、励起光窓１０５から外部に放出される。さらにその蛍光１０３の一部は固体レーザー媒質１０１内で誘導放出により増幅されながら伝搬する可能性があり、その場合には非常に強度の高い光エネルギーが励起光窓１０５から放出される。放出された光の一部は励起光１０４とは逆の光路で集光レンズ１０６を透過し、半導体レーザーあるいはその周辺に集光される。これにより半導体レーザーあるいはその周辺に局所的な加熱や光学的な干渉、損傷を起こし、半導体レーザーの動作を不安定にしたり、破壊したりする可能性があった。
【特許文献１】なし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みて、薄型固体レーザー媒質からの蛍光や寄生発振光による励起光学系へのダメージを防止することができるレーザー装置の励起光集光レンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕レーザー発振元素を含む固体レーザー媒質の側面、あるいは固体レーザー媒質に近接あるいは一体化された励起光に対し透明な光ガイドの側面より、励起光を導入し、固体レーザー媒質又は光ガイド内を伝搬させた励起光により固体レーザー媒質を励起する構成の薄型固体レーザー媒質を搭載したレーザー装置において、励起光を光ガイドに集光するレンズの少なくとも一面に、レーザー発振光の波長に対し高反射率の膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によるレーザー装置の励起光集光レンズを採用することにより、薄型固体レーザー媒質からの蛍光や寄生発振光による励起光学系へのダメージを防止することができ、レーザー装置の信頼性を大幅に改善させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のレーザー装置の励起光集光レンズは、レーザー発振元素を含む固体レーザー媒質の側面、あるいは固体レーザー媒質に近接あるいは一体化された励起光に対し透明な光ガイドの側面より、励起光を導入し、固体レーザー媒質又は光ガイド内を伝搬させた励起光により固体レーザー媒質を励起する構成の薄型固体レーザー媒質を搭載したレーザー装置において、励起光を集光するレンズの少なくとも１面に、レーザー発振光の波長に対し高反射率の膜を形成する。
【実施例】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施例を示すレーザー装置の励起光集光レンズの断面模式図である。
【００１１】
この図において、１は薄型固体レーザー媒質（コア）、２はその固体レーザー媒質１に近接あるいは一体化された、励起光に対し透明な光ガイド、３は励起光窓、４は励起光、５は集光レンズ、６は励起光波長に対する反射防止膜、７は励起光波長に対する反射防止膜かつレーザー発振光波長に対する高反射膜である。
【００１２】
励起光４は集光レンズ５内部及び２つの反射防止膜６，７を通過し、光ガイド側面の励起光窓３を通して光ガイド２に導入される。この光ガイド２内を伝搬させた励起光４は、薄型固体レーザー媒質（コア）１内で吸収されレーザー元素を励起してレーザー光に変換される。このときレーザー光と同時に同じ波長の蛍光８も四方に放出される。
【００１３】
集光レンズ５の光ガイド２に最も近い面に励起光波長に対する反射防止と同時に、レーザー発振光の波長に対し高反射（Ｒ＞６０％）の高反射膜７を設けることで、固体レーザー媒質１から光ガイド２を通して漏れる蛍光８や寄生発振光が反射防止膜７で反射され、励起光学系を逆行し励起用ＬＤやファイバーに対し、ダメージを生じるのを防ぐことができる。
【００１４】
レーザー媒質からの蛍光が集光レンズを通して逆行するのを防ぐためには、集光レンズ５の２つの面の少なくとも１面に、励起光波長に対する反射防止膜と同時にレーザー発振光波長に対する高反射膜が形成されていればよい。図１に示したように、光ガイド２に近い面に形成した方が効果的であるが、遠い面６に形成しても良いし、反射防止膜６と７両面に形成しても良い。特に励起光波長とレーザー発振光波長が近い場合、励起光波長に対する反射防止とレーザー発振光波長に対する高い反射率を同時に満足する膜を形成することは難しい。この場合励起光の透過率を考慮すると、励起光に対する反射防止効果が優先するためにレーザー発振光波長に対して高い反射率を得ることは難しい。そこで、反射防止膜６と７の両面にこのような膜を形成することで実効的にレーザー発振光波長に対して高い反射率を得ることができる。
【００１５】
図２は本発明の具体例を示す励起光集光レンズを用いたレーザー装置の全体模式図、図３は図２のＡ−Ａ′線断面図である。
【００１６】
これらの図において、１１は励起用半導体レーザー、１２はＦＡコリメートレンズ、１３はＳＡ集光レンズ、１４はＦＡ集光レンズ、１４Ａは励起光波長に対する反射防止膜かつレーザー発振光波長に対する高反射膜、１４Ｂは励起光、１５はヒートシンク、１６はそのヒートシンク１５上に配置されるレーザー装置である。このレーザー装置１６は、中央に位置する円筒状の固体レーザー媒質１７と、この固体レーザー媒質１７の周囲に配置される励起光ガイド（励起光に対して透明な光ガイド）１８を有し、その励起光ガイド１８の側面に励起光１４Ｂが照射される励起光窓１９が設けられる。また、ヒートシンク１５上には高熱伝導層１５Ａとレーザー発振光に対する全反射膜１５Ｂが、固体レーザー媒質１７と励起光ガイド１８の上面の端部を除く部分には同じくレーザー発振光に対する反射防止膜１８Ａが形成されている。
【００１７】
そこで、励起光窓１９から励起光１４Ｂを励起光ガイド１８に導入し、固体レーザー媒質１７を励起する。レーザー発振光は固体レーザー媒質１７の上方向２０に取り出される。２０Ａは出力ミラーである。
【００１８】
図４は本発明の他の具体例を示すレーザー装置の全体模式図、図５は図４のＢ−Ｂ′線断面図である。
【００１９】
これらの図において、２１は励起用半導体レーザー、２２はＦＡコリメートレンズ、２３はＦＡ集光レンズ、２３Ａは励起光波長に対する反射防止膜かつレーザー発振光波長に対する高反射膜、２３Ｂは励起光、２４はヒートシンク、２５はそのヒートシンク２４上に配置されるレーザー装置である。このレーザー装置２５は、中央に位置する細長い固体レーザー媒質２６と、この固体レーザー媒質２６の両側に配置される励起光ガイド（励起光に対して透明な光ガイド）２７を有し、その励起光ガイド２７の側面に励起光２３Ｂが照射される励起光窓２８が設けられる。また、ヒートシンク２４上には高熱伝導層２４Ａと励起光及びレーザー発振光のエバネッセント波のヒートシンク２４側へのシミ出しを防ぐ誘電体膜２４Ｂが、固体レーザー媒質２６と励起光ガイド２７の上面の端部を除く部分には誘電体膜３０が形成されている。
【００２０】
そこで、励起光窓２８から励起光２３Ｂを励起光ガイド２７に導入し、固体レーザー媒質２６を励起する。レーザー発振光は固体レーザー媒質２６の長手方向３１に取り出される。
【００２１】
上記したように、集光レンズ１３，２３の裏面（励起光の出射側、つまり、励起用半導体レーザー１１，２１に対向しない面）にレーザー発振光ないしは蛍光の波長に対し、反射率８０％以上の高反射膜１４Ａ，２３Ａを設けるようにすることにより、固体レーザー媒質１７，２６からの蛍光の励起用半導体レーザー側への漏れ量を大幅に低減することができる。
【００２２】
集光レンズに形成される高反射膜の材質は一般的なタンタル、珪素、酸素、アルミニウム、ハフニウム等を原料とする化合物でよい。また、集光レンズの同じ面にはレーザー発振光の波長に対する高反射膜とともに励起光に対する反射防止膜が合わせて形成されるため、同じ材料で両機能を持たせるように成膜すれば、１回のプロセスで作製が可能である。しかし、固体レーザー媒質において励起光の波長とレーザー発振光の波長が極めて近い場合も少なくなく、近い波長で反射防止と高反射を同時に満足する膜を形成することは技術的に難しく、コストも高くなる。
【００２３】
その際には、励起光に対する反射防止膜の反射率を極力低くすることが優先され、レーザー発振光に対しては極力反射率が高くなるように設計する。具体的には励起光波長に対する反射率は０．３％以下とし、レーザー発振波長に対する反射率は５０％以上としても構わない。もちろん励起光の波長とレーザー発振光の波長が離れていれば、励起光波長に対する反射率は０．３％以下とし、レーザー発振波長に対する反射率は９０％以上とすることも容易である。それらは、使用する固体レーザー媒質から取り出したいレーザー光の波長などにより適切に選択することができる。
【００２４】
ここで、固体レーザー媒質は母材としてガーネット結晶（ＹＡＧ、ＧＳＧＧ：ＧＧＧ）でもよいし、フッ化物結晶（ＹＬＦ、ＬｉＳＡＦ、ＬｉＣＡＦ）でも、ダングステート結晶（ＫＧＷ、ＫＹＷ）、バナデート結晶（ＹＶＯ4 、ＧｄＶＯ4 など）でも良い。また、レーザー発振元素はＮｄでもＹｂでもＴｍ、Ｈｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｄでもよい。
【００２５】
この高反射膜の形成により、薄膜型固体レーザー装置の安全性や信頼性を向上させることができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明のレーザー装置の励起光集光レンズは、理化学用はもちろん加工などの産業分野においても必要とされている高出力で高品位、高信頼なレーザー装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例を示すレーザー装置の励起光集光レンズの断面模式図である。
【図２】本発明の具体例を示すレーザー装置の全体模式図である。
【図３】図２のＡ−Ａ′線断面図である。
【図４】本発明の他の具体例を示すレーザー装置の全体模式図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ′線断面図である。
【図６】従来のレーザー装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    薄型固体レーザー媒質（コア）
２，１８，２７    励起光に対し透明な光ガイド
３，１９，２８    励起光窓
４，１４Ｂ，２３Ｂ    励起光
５    集光レンズ
６    励起光波長に対する反射防止膜
７，１４Ａ，２３Ａ    励起光波長に対する反射防止膜かつレーザー発振光波長に対する高反射膜
８    蛍光
１１，２１    励起用半導体レーザー
１２，２２    ＦＡコリメートレンズ
１３    ＳＡ集光レンズ
１４，２３    ＦＡ集光レンズ
１５，２４    ヒートシンク
１５Ａ，２４Ａ    高熱伝導層
１５Ｂ    全反射膜
１６，２５    レーザー装置
１７    円筒状の固体レーザー媒質
１８Ａ    反射防止膜
２０    固体レーザー媒質の上方向
２０Ａ    出力ミラー
２４Ｂ，３０    誘電体膜
２６    細長い固体レーザー媒質
３１    固体レーザー媒質の長手方向
【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】
2007188989.tif 000007
【図６】
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