(57)【要約】【課題】熱レンズ効果に起因するレーザ光の品質の低下を効果的に抑制することが可能なレーザ媒質を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係るレーザ媒質１０は、第１主面１１ａおよび第２主面１１ｂを有するスラブ形状を成す活性媒質１１と、スラブ形状を成し、活性媒質１１の第１主面１１ａと接合する主面１２ａを有する第１補償媒質１２と、スラブ形状を成し、活性媒質１１の第２主面１１ｂと接合する主面１３ａを有する第２補償媒質１３とを備える。第１補償媒質１２および第２補償媒質１３は、活性媒質１１の屈折率の温度依存性に対して逆極性の屈折率の温度依存性を有する。【選択図】図２
2007335601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面および第２主面を有するスラブ形状を成す活性媒質と、
スラブ形状を成し、前記活性媒質の前記第１主面と接合する主面を有する第１補償媒質と、
スラブ形状を成し、前記活性媒質の前記第２主面と接合する主面を有する第２補償媒質と、
を備え、
前記第１補償媒質および前記第２補償媒質は、前記活性媒質の屈折率の温度依存性に対して逆極性の屈折率の温度依存性を有する、
レーザ媒質。
【請求項２】
前記第１補償媒質の熱伝導率、前記第１補償媒質の屈折率の温度依存性、および前記第１補償媒質における一方の主面から他方の主面までの厚さに基づく前記第１補償媒質における屈折率の変化量は、前記活性媒質の熱伝導率、前記活性媒質の屈折率の温度依存性、および前記活性媒質における前記第１主面と前記第２主面との中心から前記第１主面までの厚さに基づく前記活性媒質における屈折率の変化量に等しく、
前記第２補償媒質の熱伝導率、前記第２補償媒質の屈折率の温度依存性、および前記第２補償媒質における一方の主面から他方の主面までの厚さに基づく前記第２補償媒質における屈折率の変化量は、前記活性媒質の熱伝導率、前記活性媒質の屈折率の温度依存性、および前記活性媒質における前記第１主面と前記第２主面との中心から前記第２主面までの厚さに基づく前記活性媒質における屈折率の変化量に等しい、
請求項１に記載のレーザ媒質。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレーザ媒質と、
前記レーザ媒質に励起光を照射する励起光発生部と、
を備える、レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ媒質およびレーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体レーザ媒質を備え、固体レーザ媒質中を伝播するレーザ光を増幅する固体レーザ装置が知られている。この固体レーザ装置では、内部で発生する熱によって固体レーザ媒質に熱分布が生じ、固体レーザ媒質が屈折率分布を有する。その結果、固体レーザ媒質では熱レンズ効果が発生し、固体レーザ装置から出力されるレーザ光の品質が低下してしまう。例えば、レーザ光の光軸がずれたり（指向性の低下）、レーザ光が発散または収束したりしてしまう（集光性の低下）。
【０００３】
特許文献１には、固体レーザ媒質中の熱レンズ効果に起因するレーザ光の品質の低下を軽減する固体レーザ装置が記載されている。特許文献１に記載の固体レーザ装置は、レーザ光軸方向に接続して配置された活性媒質および非活性媒質から成る固体レーザ媒質を有しており、非活性媒質は、活性媒質の屈折率が有する温度による変化特性に対して逆の温度による変化特性を有する。
【特許文献１】特開平１０−２８４７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、固体レーザ媒質が平板（スラブ）状を成しており、この固体レーザ媒質中にレーザ光をジグザグ伝播させるスラブ型固体レーザ装置が知られている。ここで、熱効果の影響を低減するために、このスラブ型固体レーザ装置に特許文献１の発明を適用すると、活性媒質と非活性媒質の接続体をジグザグ伝播させる際に、接続面における反射や全反射面における臨界角の変化、接続体の熱分布の不均一性などが生じるため、レーザ光の指向性や集光性が低下してしまう可能性があり、さらにそれらの影響を軽減しつつ熱効果の影響を補償することは非常に困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、熱レンズ効果に起因するレーザ光の品質の低下を効果的に抑制することが可能なレーザ媒質およびレーザ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のレーザ媒質は、（ａ）第１主面および第２主面を有するスラブ形状を成す活性媒質と、（ｂ）スラブ形状を成し、活性媒質の第１主面と接合する主面を有する第１補償媒質と、（ｃ）スラブ形状を成し、活性媒質の第２主面と接合する主面を有する第２補償媒質とを備える。（ｄ）第１補償媒質および第２補償媒質は、活性媒質の屈折率の温度依存性に対して逆極性の屈折率の温度依存性を有する。
【０００７】
ここで、説明の簡単化のために、３つの軸線を仮定する。互いに直交する第１軸線および第２軸線は活性媒質の第１主面および第２主面に沿っており、第３軸線は第１軸線および第２軸線に直交する。また、レーザ光は、第１軸線および第３軸線に平行な面に沿って第１軸線方向にジグザグ伝播するものとする。
【０００８】
このレーザ媒質によれば、第１補償媒質および第２補償媒質が、第３軸線方向に活性媒質を挟んでおり、活性媒質の屈折率の温度依存性に対して逆極性の屈折率の温度依存性を有する。レーザ光が、第１軸線および第３軸線に平行な面に沿って第１軸線方向にジグザグ伝播すると、第１補償媒質および第２補償媒質と活性媒質とを交互に通過するので、レーザ光に対する活性媒質の熱レンズ効果が、レーザ光に対する第１補償媒質の熱レンズ効果およびレーザ光に対する第２補償媒質の熱レンズ効果によって低減される。したがって、このレーザ媒質によれば、熱レンズ効果に起因するレーザ光の品質の低下を効果的に抑制することができる。
【０００９】
上記したレーザ媒質は、（ａ）第１補償媒質の熱伝導率、第１補償媒質の屈折率の温度依存性、および第１補償媒質における一方の主面から他方の主面までの厚さに基づく第１補償媒質における屈折率の変化量が、活性媒質の熱伝導率、活性媒質の屈折率の温度依存性、および活性媒質における第１主面と第２主面との中心から第１主面までの厚さに基づく活性媒質における屈折率の変化量に等しいことが好ましく、（ｂ）第２補償媒質の熱伝導率、第２補償媒質の屈折率の温度依存性、および第２補償媒質における一方の主面から他方の主面までの厚さに基づく第２補償媒質における屈折率の変化量が、活性媒質の熱伝導率、活性媒質の屈折率の温度依存性、および活性媒質における第１主面と第２主面との中心から第２主面までの厚さに基づく活性媒質における屈折率の変化量に等しいことが好ましい。
【００１０】
このレーザ媒質によれば、第１補償媒質における一方の主面位置から他方の主面位置までの屈折率の変化量と、第２補償媒質における一方の主面位置から他方の主面位置までの屈折率の変化量との総和が、活性媒質における第１主面位置から第２主面位置までの屈折率の変化量と等しいので、レーザ光に対する活性媒質の熱レンズ効果が、レーザ光に対する第１補償媒質の熱レンズ効果およびレーザ光に対する第２補償媒質の熱レンズ効果によって打ち消される。したがって、このレーザ媒質によれば、熱レンズ効果に起因するレーザ光の品質の低下を補償することができる。
【００１１】
本発明のレーザ装置は、上記したレーザ媒質と、レーザ媒質に励起光を照射する励起光発生部とを備える。
【００１２】
このレーザ装置によれば、上記したレーザ媒質を有しているので、レーザ光が、第１軸線および第３軸線に平行な面に沿って第１軸線方向にジグザグ伝播すると、レーザ光に対するレーザ媒質の熱レンズ効果が低減される。したがって、このレーザ装置によれば、熱レンズ効果に起因するレーザ光の品質の低下を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱レンズ効果に起因するレーザ光の品質の低下を効果的に抑制することが可能なレーザ媒質およびレーザ装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係るレーザ装置を示す斜視図である。レーザ装置１は、レーザ媒質１０、断熱部材２０、ウインドウガラス３０、および励起光発生部４０を備えている。
【００１６】
レーザ媒質１０は、固体レーザ媒質であり、互いに直交する第１軸線Ｚおよび第２軸線Ｙに沿った主面１０ａ、１０ｂを有する平板（スラブ）状を成している。レーザ媒質１０は、活性媒質１１、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３から構成されている。レーザ媒質１０の詳細は後述する。レーザ媒質１０に対して第２軸線Ｙ方向には断熱部材２０が設けられている。断熱部材２０は、レーザ媒質１０の第２軸線Ｙ方向の熱分布を一様にするために、レーザ媒質１０を挟み込むように設けられている。レーザ媒質１０および断熱部材２０に対して第３軸線Ｘ方向にはウインドウガラス３０が設けられている。
【００１７】
ウインドウガラス３０は、レーザ媒質１０および断熱部材２０を挟み込むように、レーザ媒質１０および断熱部材２０と離間して設けられている。ウインドウガラス３０とレーザ媒質１０および断熱部材２０との間には、レーザ媒質１０の温度上昇を抑制するために、冷却媒体が流れる。本実施形態では、冷却媒体は、屈折率１．３３を有する水である。ウインドウガラス３０のレーザ媒質１０と反対側には、励起光発生部４０が設けられている。励起光発生部４０は、レーザ媒質１０およびウインドウガラス３０を挟み込むように設けられており、レーザ媒質１０に励起光を供給する。
【００１８】
次に、本発明の実施形態に係るレーザ媒質１０について詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態に係るレーザ媒質を示す斜視図である。
【００１９】
活性媒質１１は、第１軸線Ｚおよび第２軸線Ｙに沿った第１主面１１ａおよび第２主面１１ｂを有するスラブ形状を成している。本実施形態では、活性媒質１１は、ネオジウム添加リン酸ガラス（ＨＡＰ−４）である。ＨＡＰ−４の諸特性を以下に示す。
熱伝導率：κＨＡＰ＝１．０２［Ｗ／ｍＫ］
屈折率：ｎＨＡＰ＝１．５３
屈折率の温度依存性：ｄｎ／ｄｔＨＡＰ＝１．８×１０−６［Ｋ−１］
このように、活性媒質１１の屈折率の温度依存性は正である。屈折率の温度依存性とは、温度が変化したときに屈折率の変化量をその温度の変化量で除した値を表す。活性媒質１１に対して第３軸線方向の両側にはそれぞれ第１補償媒質１２および第２補償媒質１３が設けられている。第１補償媒質１２および第２補償媒質１３は、活性媒質１１を挟み込むように設けられている。
【００２０】
第１補償媒質１２は、第１軸線Ｚおよび第２軸線Ｙに沿った主面１２ａおよび主面１２ｂを有するスラブ形状を成している。第１補償媒質１２の主面１２ａは、熱伝導や光の伝播を支障なく行うために、オプティカルコンタクトや拡散接着などによって活性媒質１１の第１主面１１ａと接合している。同様に、第２補償媒質１３は、第１軸線Ｚおよび第２軸線Ｙに沿った主面１３ａおよび主面１３ｂを有するスラブ形状を成しており、第２補償媒質１３の主面１３ａと活性媒質１１の第２主面１１ｂとは、オプティカルコンタクトや拡散接着などによって接合している。
【００２１】
本実施形態では、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３は、それぞれ、リン酸ガラス（Ｑ−９８）である。Ｑ−９８の諸特性を以下に示す。
熱伝導率：κＱ９８＝０．８２［Ｗ／ｍＫ］
屈折率：ｎＱ９８＝１．５６
屈折率の温度依存性：ｄｎ／ｄｔＱ９８＝−４．８×１０−６［Ｋ−１］、
このように、第１補償媒質１２の屈折率の温度依存性および第２補償媒質１３の屈折率の温度依存性は、それぞれ負であり、活性媒質１１の屈折率の温度依存性とは逆極性（逆符号）である。換言すれば、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３は、それぞれ、活性媒質１１の屈折率の温度係数ｄｎ／ｄｔＨＡＰに対して逆極性の屈折率の温度係数ｄｎ／ｄｔＱ９８を有する。
【００２２】
図２に示すように、レーザ光がレーザ媒質１０の第１軸線Ｚに直交する一端面に斜め方向から入射すると、レーザ媒質１０を光路Ｌに沿ってジグザグに伝播し、他端面から斜め方向に出射する。詳説すれば、レーザ光は、活性媒質１１に入射した後、光路Ｌに沿って伝播し、第１補償媒質１２に入射する。活性媒質１１の屈折率と第１補償媒質１２の屈折率との差は小さく、活性媒質１１と第１補償媒質１２との界面におけるフレネル反射が小さいので、レーザ光は、活性媒質１１と第１補償媒質１２との界面をほぼ全透過し、その後、第１補償媒質１２を伝播する。冷却媒体の屈折率は第１補償媒質１２の屈折率に比べて小さいので、レーザ光は、第１補償媒質１２と冷却媒体との界面においてほぼ全反射する。
【００２３】
すると、レーザ光は、再び活性媒質１１へ入射した後、第２補償媒質１３に入射する。活性媒質１１の屈折率と第２補償媒質１３の屈折率との差は小さく、活性媒質１１と第２補償媒質１３との界面におけるフレネル反射が小さいので、レーザ光は、活性媒質１１と第２補償媒質１３との界面をほぼ全透過した後、第２補償媒質１２を伝播する。冷却媒体の屈折率は第２補償媒質１３の屈折率に比べて小さいので、レーザ光は第２補償媒質１３と冷却媒体との界面において全反射し、再び活性媒質１１へ入射する。このように、レーザ光は、レーザ媒質１０を光路Ｌに沿ってジグザグに伝播する。
【００２４】
図１に示すように、レーザ媒質１０には励起光発生部４０から励起光が供給されるので、レーザ光の強度が増幅される。その際、レーザ媒質１０は励起光を吸収し、レーザ媒質１０内には熱が発生する。その結果、レーザ媒質１０には熱分布が生じ、この熱分布に応じた屈折率分布が発生する。
【００２５】
図３は、図２に示すレーザ媒質の第２軸線Ｙと第３軸線Ｘとに平行な面における熱分布を示す図である。曲線Ａは活性媒質１１における第２軸線Ｙ方向の熱分布を相対的に表しており、曲線Ｂ，Ｃはそれぞれ第１補償媒質１２、第２補償媒質１３における第２軸線Ｙ方向の熱分布を相対的に表している。また、曲線Ｄは活性媒質１１、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３における第３軸線Ｘ方向の熱分布を相対的に表している。
【００２６】
曲線Ｄによれば、冷却媒体の冷却作用によって、第１補償媒質１２の主面１２ｂおよび第２補償媒質１３の主面１３ｂの温度が低く、レーザ媒質１０の中心に向けて温度が高くなることがわかる。すなわち、レーザ媒質１０の第３軸線Ｘ方向には、熱分布が発生している。一方、曲線Ａ，Ｂ，Ｃによれば、断熱部材２０の断熱作用によって、活性媒質１１、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３の各々における第２軸線Ｙ方向の熱分布が一様とされるが、それぞれの第２軸線Ｙ方向の熱分布が低減しきれていないことがわかる。すなわち、活性媒質１１、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３の各々における第２軸線Ｙ方向にも、熱分布が発生している。
【００２７】
次に、図４は、図２に示すレーザ媒質の第２軸線Ｙと第３軸線Ｘとに平行な平面における屈折率分布を示す図である。曲線Ｅは活性媒質１１における第２軸線Ｙ方向の屈折率分布を相対的に表しており、曲線Ｆ，Ｇはそれぞれ第１補償媒質１２、第２補償媒質１３における第２軸線Ｙ方向の屈折率分布を相対的に表している。また、曲線Ｈは活性媒質１１、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３における第３軸線Ｘ方向の屈折率分布を相対的に表している。
【００２８】
曲線Ｅ，Ｆ，Ｇによれば、活性媒質１１、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３の各々には、第２軸線Ｙ方向の熱分布に起因して屈折率分布が発生していることがわかる。具体的には、活性媒質１１は正の屈折率の温度特性ｄｎ／ｄｔＨＡＰを有しているので、端面から中心へ向けて屈折率が大きくなっている。一方、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３の各々は負の屈折率の温度特性ｄｎ／ｄｔＱ９８を有しているので、端面から中心へ向けて屈折率が小さくなっている。
【００２９】
一方、曲線Ｈによれば、第３軸線Ｘ方向にも、熱分布に起因して屈折率分布が発生していることがわかる。具体的には、活性媒質１１における屈折率は、第１主面１１ａおよび第２主面１１ｂから中心へ向けて大きくなっている。一方、第１補償媒質１２における屈折率は、活性媒質１１の屈折率より小さく、主面１２ｂから主面１２ａへ向けて小さくなるように分布している。同様に、第２補償媒質１３における屈折率は、活性媒質１１の屈折率より小さく、主面１３ｂから主面１３ａに向けて小さくなるように分布している。
【００３０】
ここで、従来の活性媒質１１のみを有するレーザ媒質１０では、レーザ光が活性媒質１１を第１軸線Ｚおよび第３軸線Ｘに平行な面に沿って第１軸線Ｚ方向にジグザグ伝播すると、レーザ光に対する第３軸線Ｘ方向の熱特性が平均化され、その結果、レーザ光に対する第３軸線Ｘ方向の熱レンズ効果を無視することができる。このように、従来の活性媒質１１のみを有するレーザ媒質１０では、レーザ光に対する第３軸線Ｘ方向の熱特性を平均化するだけであるので、第２軸線Ｙ方向の熱分布に起因する熱レンズ効果が発生する。その結果、レーザ光の品質が低下していた。具体的には、レーザ光の指向性や集光性が低下していた。
【００３１】
しかしながら、本実施形態のレーザ媒質１０では、活性媒質１１の屈折率の温度依存性に対して逆極性の屈折率の温度依存性を有する第１補償媒質１２および第２補償媒質１３を備えているので、レーザ光が活性媒質１１、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３を交互に通過しながら、光路Ｌに沿ってジグザグに伝播すると、レーザ光に対する第３軸線Ｘ方向の熱レンズ効果が低減される。この低減効果は第２軸線Ｙ方向のあらゆる位置における第３軸線Ｘ方向で奏されるので、第２軸線Ｙ方向の熱レンズ効果も低減される。その結果、レーザ光の品質の低下が抑制される。
【００３２】
更に、本実施形態では、活性媒質１１における屈折率の変化量と、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３における屈折率の変化量とを等しくすることによって、レーザ光に対する活性媒質１１の熱レンズ効果を第１補償媒質１２および第２補償媒質１３の熱レンズ効果によって補償することができる。
【００３３】
図５は、図２に示すレーザ媒質の第１軸線Ｚと第３軸線Ｘとに平行な平面における光路を示す図である。図５では、第３軸線Ｘにおけるレーザ媒質１０の中心位置をｘ０とし、活性媒質１１と第１補償媒質１２との界面位置および活性媒質１１と第２補償媒質１３との界面位置をそれぞれｘ１，−ｘ１とする。また、第１補償媒質１２と冷却媒体との界面位置および第２補償媒質１３と冷却媒体との界面位置をそれぞれｘ２，−ｘ２とする。
【００３４】
本実施形態では、活性媒質１１における屈折率の変化量と、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３における屈折率の変化量とを等しくするために、活性媒質１１における位置ｘ０から位置ｘ１までの屈折率の変化量と第１補償媒質１２における位置ｘ１から位置ｘ２までの屈折率の変化量とを等しくすると共に、活性媒質１１における位置ｘ０から位置−ｘ１までの屈折率の変化量と第１補償媒質１２における位置−ｘ１から位置−ｘ２までの屈折率の変化量とを等しくする。
【００３５】
なお、説明の簡単化のために、すべての熱伝達係数は無限大であり、熱発生分布は均一であるとする。また、活性媒質１１の屈折率と第１補償媒質１２の屈折率および第２補償媒質１３の屈折率とがほぼ等しいことから、活性媒質１１中のレーザ光の第３軸線Ｘに対する伝播角θ１と第１補償媒質１２および第２補償媒質１３各々の中のレーザ光の第３軸線Ｘに対する伝播角θ２とは同一であるとする。
【００３６】
活性媒質１１における位置ｘ０から位置ｘ１までの温度差ΔＴＨＡＰは、下式（１）によって求められ、活性媒質１１における位置ｘ０から位置ｘ１までの屈折率の変化量ΔｎＨＡＰは、下式（２）によって求められる。
【数１】
2007335601.tif 000003
Ｑ：活性媒質１１内に発生する単位体積あたりの熱量
ｔＨＡＰ：活性媒質１１の第３軸線Ｘ方向の厚さ
【数２】
2007335601.tif 000004
【００３７】
一方、第１補償媒質１２における位置ｘ１から位置ｘ２までの温度差ΔＴＱ９８は、下式（３）によって求められ、第１補償媒質１２における位置ｘ１から位置ｘ２までの屈折率の変化量ΔｎＱ９８は、下式（４）によって求められる。
【数３】
2007335601.tif 000005
ｑ：第１補償媒質１２における位置ｘ１と位置ｘ２との間の熱流
Ａ：第１補償媒質１２の第３軸線Ｘ方向の断面積
ｔＱ９８：第１補償媒質１２の第３軸線Ｘ方向の厚さ
【数４】
2007335601.tif 000006
【００３８】
上記（２）式によって求められる屈折率の変化量ΔｎＨＡＰと上記（４）式によって求められる屈折率の変化量ΔｎＱ９８とが下式（５）を満たせば、活性媒質１１における位置ｘ０から位置ｘ１までの屈折率の変化量ΔｎＨＡＰと第１補償媒質１２における位置ｘ１から位置ｘ２までの屈折率の変化量ΔｎＱ９８とを等しくすることができる。
【数５】
2007335601.tif 000007
【００３９】
なお、活性媒質１１における位置ｘ０から位置−ｘ１までの屈折率の変化量ΔｎＨＡＰと第２補償媒質１３における位置−ｘ１から位置−ｘ２までの屈折率の変化量ΔｎＱ９８との設定も同様であるので、説明を省略する。
【００４０】
このように、位置ｘ０から位置ｘ１までの屈折率の変化量ΔｎＨＡＰは、活性媒質１１の熱伝導率κＨＡＰ、活性媒質１１の屈折率の温度依存性ｄｎ／ｄｔＨＡＰ、活性媒質１１の厚さｔＨＡＰに基づいて定まり、位置ｘ１から位置ｘ２までの屈折率の変化量ΔｎＱ９８は、第１補償媒質１２の熱伝導率κＱ９８、第１補償媒質１２の屈折率の温度依存性ｄｎ／ｄｔＱ９８、第１補償媒質１２の厚さｔＱ９８に基づいて定まる。
【００４１】
熱伝導率κＨＡＰ、屈折率の温度依存性ｄｎ／ｄｔＨＡＰ、熱伝導率κＱ９８、屈折率の温度依存性ｄｎ／ｄｔＱ９８は、活性媒質１１の材料および第１補償媒質１２の材料によって定まる値であるので、本実施形態では、屈折率の変化量ΔｎＨＡＰの絶対値と屈折率の変化量ΔｎＱ９８の絶対値とが等しくなるように、厚さｔＨＡＰおよび厚さｔＱ９８を調節する。一例を示すと、厚さ１０ｍｍの活性媒質１１にＱ＝１Ｗ／ｍｍ３の熱量が発生した場合、第１補償媒質１２の厚さは２．５ｍｍとなる。ここで、ｑ＝１Ｗ、Ａ＝１００ｍｍ２である。なお、第２補償媒質１３の厚さも同様に設定する。
【００４２】
このように、本実施形態のレーザ媒質１０によれば、第１補償媒質１２における主面１２ａから主面１２ｂまでの屈折率の変化量と、第２補償媒質１３における主面１３ａから主面１３ｂまでの屈折率の変化量との総和が、活性媒質１１における第１主面１１ａから第２主面１１ｂまでの屈折率の変化量と等しいので、レーザ光に対する活性媒質１１の熱レンズ効果が、レーザ光に対する第１補償媒質１２の熱レンズ効果およびレーザ光に対する第２補償媒質１３の熱レンズ効果によって打ち消される。したがって、このレーザ媒質１０によれば、熱レンズ効果に起因するレーザ光の品質の低下を補償することができる。
【００４３】
本実施形態のレーザ装置１によれば、このレーザ媒質１０を備えているので、熱レンズ効果に起因するレーザ光の品質の低下を抑制または補償することができる。
【００４４】
このように、本実施形態のレーザ装置１によれば、第１補償媒質１２の厚さおよび第２補償媒質１３の厚さを設計することによって、熱分布に依存しない屈折率マネージメントが自動的に行われるので、熱レンズ焦点距離のためのレンズの位置調整や励起光発生部の位置調整が不要である。また、高頻度で活性媒質１１と第１補償媒質１２および第２補償媒質１３（非活性媒質）とを通過するため熱レンズ効果を精度良く補償することが可能であるので、従来よりも品質のよい出力エネルギーを得ることができる。また、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３の界面において全反射させる構造上、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３を往復し２度通過するため、倍の効率で熱効果を補償することができる。また、例示したような構造では熱レンズ効果や最大熱温度差に起因するレーザ媒質の破壊が低減されるので、従来よりも高エネルギー化や高平均出力化を図ることができる。
【００４５】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく単層化、多層化など種々の変形が可能である。
【００４６】
本実施形態では、活性媒質１１、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３の具体材料を例示したが、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３は、活性媒質１１と逆極性の屈折率の温度依存性を有しており、且つ活性媒質１１と近い屈折率を有していれば、活性媒質１１、第１補償媒質１２および第２補償媒質１３には様々な材料が適用可能である。
【００４７】
また、本実施形態では、レーザ増幅装置を例示したが、本発明はレーザ発振器にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るレーザ媒質を示す斜視図である。
【図３】図２に示すレーザ媒質の第２軸線Ｙと第３軸線Ｘとに平行な面における熱分布を示す図である。
【図４】図２に示すレーザ媒質の第２軸線Ｙと第３軸線Ｘとに平行な平面における屈折率分布を示す図である。
【図５】図２に示すレーザ媒質の第１軸線Ｚと第３軸線Ｘとに平行な平面における光路を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…レーザ装置、１０…レーザ媒質、１１…活性媒質、１１ａ…第１主面、１１ｂ…第２主面、１２…第１補償媒質、１２ａ，１２ｂ…主面、１３…第２補償媒質、１３ａ，１３ｂ…主面、２０…断熱部材、３０…ウインドウガラス、４０…励起光発生部、Ｌ…光路。
【図１】
2007335601.tif 000008
【図２】
2007335601.tif 000009
【図３】
2007335601.tif 000010
【図４】
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【図５】
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