(57)【要約】      （修正有）【課題】出力ミラーの位置を移動させてもレーザー発振モードの変化が小さい高出力・短パルスレーザー発振器を有するレーザー装置を提供。【解決手段】一方の面がヒートシンクに接合され、レーザー光を外部に入出射するレーザー媒質とレーザー媒質から出射されるレーザー光の波長に対し第二高調波を発生する非線形光学結晶とをレーザー共振器内に備え、凹面ミラー（Ｍ１，Ｍ２）と凹面ミラー（Ｍ３，Ｍ４）に挟まれ、ミラー（Ｍ２）とミラー（Ｍ３）はレーザー発振光の光路で結合されており、レーザー媒質からミラー（Ｍ１）に出射されたレーザー光はミラー（Ｍ１）で反射され、平面ミラー（ＥＭ）で元の光路に折り返され、非線形光学結晶からミラー（Ｍ４）へ通過したレーザー光はミラー（Ｍ４）で反射され、平面ミラー（ＯＣ）で元の光路に折り返される共振器を備え、ミラー（Ｍ４）とミラー（ＯＣ）が第二高調波の波長に対して９０％以上の反射率を有する。【選択図】図１
2007194317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面がヒートシンク（２５）に接合され、相対する面よりレーザー光を外部に入出射する反射型のレーザー媒質（ＬＣ）および該レーザー媒質（ＬＣ）から出射されるレーザー光の波長に対し第二高調波を発生する位相整合条件を有する非線形光学結晶（ＮＣ）をレーザー共振器内に備え、それぞれが２つの凹面ミラー（Ｍ１，Ｍ２）および同じく２つの凹面ミラー（Ｍ３，Ｍ４）に挟まれ、前記ミラー（Ｍ２）と前記ミラー（Ｍ３）はレーザー発振光の光路で結合されており、前記レーザー媒質（ＬＣ）から前記ミラー（Ｍ１）に出射されたレーザー光は前記ミラー（Ｍ１）で反射された後、平面ミラー（ＥＭ）で元の光路に折り返され、さらに前記非線形光学結晶（ＮＣ）から前記ミラー（Ｍ４）へ通過したレーザー光は前記ミラー（Ｍ４）で反射された後、平面ミラー（ＯＣ）で元の光路に折り返されるレーザー共振器を備え、前記ミラー（Ｍ４）と前記ミラー（ＯＣ）がレーザー発振光の第二高調波の波長に対して９０％以上の反射率を有することを特徴とするレーザー装置。
【請求項２】
一方の面がヒートシンク（２５）に接合され、相対する面よりレーザー光を外部に入出射する反射型のレーザー媒質（ＬＣ）および該レーザー媒質（ＬＣ）から出射されるレーザー光の波長に対し第二高調波を発生する位相整合条件を有する非線形光学結晶（ＮＣ）をレーザー共振器内に備え、それぞれが２つの凹面ミラー（Ｍ１，Ｍ２）および同じく２つの凹面ミラー（Ｍ３，Ｍ４）に挟まれ、前記ミラー（Ｍ２）と前記ミラー（Ｍ３）はレーザー発振光の光路で結合されており、前記レーザー媒質（ＬＣ）から前記ミラー（Ｍ１）に出射されたレーザー光は前記ミラー（Ｍ１）で元の光路に折り返され、さらに前記非線形光学結晶（ＮＣ）から前記ミラー（Ｍ４）へ通過したレーザー光は前記ミラー（Ｍ４）で反射された後、平面ミラー（ＯＣ）で元の光路に折り返されるレーザー共振器を備え、前記ミラー（Ｍ４）と前記ミラー（ＯＣ）がレーザー発振光の第二高調波の波長に対して９０％以上の反射率を有することを特徴とするレーザー装置。
【請求項３】
一方の面がヒートシンク（２５）に接合され、相対する面よりレーザー光を外部に入出射する反射型のレーザー媒質（ＬＣ）および該レーザー媒質（ＬＣ）から出射されるレーザー光の波長に対し第二高調波を発生する位相整合条件を有する非線形光学結晶（ＮＣ）をレーザー共振器内に備え、前記非線形光学結晶（ＮＣ）は２つの凹面ミラー（Ｍ３，Ｍ４）に挟まれ、前記レーザー媒質（ＬＣ）から出射されたレーザー光は凹面ミラー（Ｍ２）で反射された後、前記ミラー（Ｍ３）でさらに反射され前記非線形光学結晶（ＮＣ）に入射し、さらに該非線形光学結晶（ＮＣ）から前記ミラー（Ｍ４）へ通過したレーザー光は前記ミラー（Ｍ４）で反射された後、平面ミラーＯＣで元の光路に折り返されるレーザー共振器を備え、前記ミラー（Ｍ４）と前記ミラー（ＯＣ）がレーザー発振光の第二高調波の波長に対して９０％以上の反射率を有することを特徴とするレーザー装置。
【請求項４】
一方の面がヒートシンク（２５）に接合され、相対する面よりレーザー光を外部に入出射する反射型のレーザー媒質（ＬＣ）および該レーザー媒質（ＬＣ）から出射されるレーザー光の波長に対し第二高調波を発生する位相整合条件を有する非線形光学結晶（ＮＣ）をレーザー共振器内に備え、前記非線形光学結晶（ＮＣ）は２つの凹面ミラー（Ｍ３，Ｍ４）に挟まれ、前記レーザー媒質（ＬＣ）から出射されたレーザー光は前記ミラー（Ｍ３）で反射され前記非線形光学結晶（ＮＣ）に入射し、さらに該非線形光学結晶（ＮＣ）から前記ミラー（Ｍ４）へ通過したレーザー光は前記ミラー（Ｍ４）で反射された後、平面ミラー（ＯＣ）で元の光路に折り返されるレーザー共振器を備え、前記ミラー（Ｍ４）と前記ミラー（ＯＣ）がレーザー発振光の第二高調波の波長に対して９０％以上の反射率を有することを特徴とするレーザー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な加工用途、特に融点の高い難加工物質の加工や周辺への熱影響を嫌う加工において高出力でパルス幅が短く、高い先頭値光強度のレーザー光を出射できる固体レーザー装置が要求されている。そのために、レーザーの共振器内にＱスイッチ素子と呼ばれる電気的なシャッターを挿入し、一時的にエネルギーを固体レーザー媒質内に蓄積させる方法もよく知られているが、さらに短いパルス幅の光を得る方法として光の強度により屈折率が変化するカーレンズ素子と呼ばれるものを挿入したり、固体レーザー媒質自体が持つカーレンズ効果を利用したりする方法が知られている。また、さらに最近では外部からの電気エネルギーを必要とせず簡単な構成で安定な光パルスを得る方法として、光強度により透過率が変化する可飽和吸収体と呼ばれる媒質、例えばＳＥＳＡＭ（半導体可飽和吸収体）やＣｒを添加した媒質を共振器内に挿入する方法もよく用いられている。
【非特許文献１】電子情報通信学会論文誌  Ｃ，Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｃ，Ｎｏ．１０，ｐｐ．９１８−９２５，２００１年１０月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、可飽和吸収体を利用した方法では、共振器内に吸収体が存在することによる損失が大きく、高出力化する場合には可飽和吸収体での発熱や損傷が実用化への妨げになっている。そこで、外部からの電気エネルギーを必要とせず、しかも吸収による発熱のない媒質を用いる方法として、レーザー発振器の内部に第二高調波（Ｓｅｃｏｎｄ  ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：ＳＨＧ）を発生させる位相整合条件を満足した非線形光学結晶を挿入し、非線形光学結晶より発生した第二高調波をレーザー発振光（基本波）と位相を揃えて非線形光学結晶に戻すことで、実効的に光強度により反射率を変えることができ、パルス動作を行わせる方法が注目されている。この方法では非線形光学結晶内で発熱がないため高出力まで安定した短パルス動作が期待されている。
【０００４】
しかし、この方法においては、非線形光学結晶から発生した第二高調波を非線形光学結晶に戻す際に、レーザー発振光との位相を合わせるために非線形光学結晶と出力ミラーの距離を安定したパルスが得られる位置に調整する必要がある。ところが、一般に出力ミラーの位置を移動させると、共振器内、特にレーザー媒質内でのレーザー発振モードが変化し、レーザー出力や出力ビームの形状（ビーム径や放射角）が大きく変化してしまう問題があった。そこで出力ミラーの位置を移動しても共振器内でのレーザー発振モードの変化が小さい共振器を構成する必要がある。さらに非線形光学結晶から発生した第二高調波光を効率よく元の非線形光学結晶に戻すために、それらの光路に当たるミラーには第二高調波の波長に対し高い反射率を持たせる必要がある。
【０００５】
また一方、最近、半導体レーザー（ＬＤ）で励起可能で短パルス動作が可能な高効率な固体レーザー媒質として、Ｙｂ：ＹＡＧを代表とする、レーザー元素としてＹｂを添加した媒質が注目されている。しかしながら、この媒質はレーザー発振特性の温度依存性が大きく、励起による発熱によって熱がレーザー媒質内にこもり温度が上昇すると出力が大きく低下したり、発振が停止したりすることがあった。そこで、最近ではレーザー媒質の一面を金属などのヒートシンクに密着あるいは接合させ、レーザー光をヒートシンクに密着した面に相対する面を通して取り出すことで、レーザー媒質内で発生した熱を効率よく排熱することが可能になり、高出力動作時においても発振特性の劣化が少ないレーザー媒質の形状、励起方法が考案されている。このときヒートシンクに接合する面には予めレーザー光に対し高い反射率の膜を形成しておき、接合していない面からレーザー媒質中を透過したレーザー光はそこで反射されて再び同じ面から出射されるような構成（反射型）で用いられる。この構成ではレーザー媒質内での温度の分布がレーザー光に対し垂直に形成されるためにレーザー光が面内で受ける熱的な影響が少なく、さらにレーザー媒質の厚みを薄くすることで温度上昇もさらに小さくなりしかもレーザー媒質内でレーザー光が透過する距離が短いため、レーザー光が受ける分散の影響も小さくなるためより短いパルスの発生も可能になる。
【０００６】
本発明は、上記状況に鑑みて、一方の面がヒートシンクに接合され、相対する面よりレーザー光を外部に入出射する反射型のレーザー媒質を用い、短パルスレーザー光を発生させるための非線形光学素子を共振器内に備え、出力ミラーの位置を移動させても共振器内でのレーザー発振モードの変化が小さいレーザー発振器の構成を有するレーザー装置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】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕レーザー装置において、一方の面がヒートシンク（２５）に接合され、相対する面よりレーザー光を外部に入出射する反射型のレーザー媒質（ＬＣ）およびこのレーザー媒質（ＬＣ）から出射されるレーザー光の波長に対し第二高調波を発生する位相整合条件を有する非線形光学結晶（ＮＣ）をレーザー共振器内に備え、それぞれが２つの凹面ミラー（Ｍ１，Ｍ２）および同じく２つの凹面ミラー（Ｍ３，Ｍ４）に挟まれ、前記ミラー（Ｍ２）と前記ミラー（Ｍ３）はレーザー発振光の光路で結合されており、前記レーザー媒質（ＬＣ）から前記ミラー（Ｍ１）に出射されたレーザー光は前記ミラー（Ｍ１）で反射された後、平面ミラー（ＥＭ）で元の光路に折り返され、さらに前記非線形光学結晶（ＮＣ）から前記ミラー（Ｍ４）へ通過したレーザー光は前記ミラー（Ｍ４）で反射された後、平面ミラー（ＯＣ）で元の光路に折り返されるレーザー共振器を備え、前記ミラー（Ｍ４）と前記ミラー（ＯＣ）がレーザー発振光の第二高調波の波長に対して９０％以上の反射率を有することを特徴とする。
【０００８】
〔２〕レーザー装置において、一方の面がヒートシンク（２５）に接合され、相対する面よりレーザー光を外部に入出射する反射型のレーザー媒質（ＬＣ）およびこのレーザー媒質（ＬＣ）から出射されるレーザー光の波長に対し第二高調波を発生する位相整合条件を有する非線形光学結晶（ＮＣ）をレーザー共振器内に備え、それぞれが２つの凹面ミラー（Ｍ１，Ｍ２）および同じく２つの凹面ミラー（Ｍ３，Ｍ４）に挟まれ、前記ミラー（Ｍ２）と前記ミラー（Ｍ３）はレーザー発振光の光路で結合されており、前記レーザー媒質（ＬＣ）から前記ミラー（Ｍ１）に出射されたレーザー光は前記ミラー（Ｍ１）で元の光路に折り返され、さらに前記非線形光学結晶（ＮＣ）から前記ミラー（Ｍ４）へ通過したレーザー光は前記ミラー（Ｍ４）で反射された後、平面ミラー（ＯＣ）で元の光路に折り返されるレーザー共振器を備え、前記ミラー（Ｍ４）と前記ミラー（ＯＣ）がレーザー発振光の第二高調波の波長に対して９０％以上の反射率を有することを特徴とする。
【０００９】
〔３〕レーザー装置において、一方の面がヒートシンク（２５）に接合され、相対する面よりレーザー光を外部に入出射する反射型のレーザー媒質（ＬＣ）およびこのレーザー媒質（ＬＣ）から出射されるレーザー光の波長に対し第二高調波を発生する位相整合条件を有する非線形光学結晶（ＮＣ）をレーザー共振器内に備え、前記非線形光学結晶（ＮＣ）は２つの凹面ミラー（Ｍ３，Ｍ４）に挟まれ、前記レーザー媒質（ＬＣ）から出射されたレーザー光は凹面ミラー（Ｍ２）で反射された後、前記ミラー（Ｍ３）でさらに反射され前記非線形光学結晶（ＮＣ）に入射し、さらに該非線形光学結晶（ＮＣ）から前記ミラー（Ｍ４）へ通過したレーザー光は前記ミラー（Ｍ４）で反射された後、平面ミラーＯＣで元の光路に折り返されるレーザー共振器を備え、前記ミラー（Ｍ４）と前記ミラー（ＯＣ）がレーザー発振光の第二高調波の波長に対して９０％以上の反射率を有することを特徴とする。
【００１０】
〔４〕レーザー装置において、一方の面がヒートシンク（２５）に接合され、相対する面よりレーザー光を外部に入出射する反射型のレーザー媒質（ＬＣ）および該レーザー媒質（ＬＣ）から出射されるレーザー光の波長に対し第二高調波を発生する位相整合条件を有する非線形光学結晶（ＮＣ）をレーザー共振器内に備え、前記非線形光学結晶（ＮＣ）は２つの凹面ミラー（Ｍ３，Ｍ４）に挟まれ、前記レーザー媒質（ＬＣ）から出射されたレーザー光は前記ミラー（Ｍ３）で反射され前記非線形光学結晶（ＮＣ）に入射し、さらに該非線形光学結晶（ＮＣ）から前記ミラー（Ｍ４）へ通過したレーザー光は前記ミラー（Ｍ４）で反射された後、平面ミラー（ＯＣ）で元の光路に折り返されるレーザー共振器を備え、前記ミラー（Ｍ４）と前記ミラー（ＯＣ）がレーザー発振光の第二高調波の波長に対して９０％以上の反射率を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による構成のレーザー共振器を採用することにより、出力ミラーの位置を移動させても共振器内でのレーザー発振モードの変化が小さい高出力・短パルスレーザー発振器を有する非線形光学素子を備えたレーザー装置を提供することができる。
【００１２】
一方の面がヒートシンクに接合され、相対する面よりレーザー光を外部に入出射する反射型のレーザー媒質においてはレーザー媒質内での温度上昇がレーザー自体に与える熱的効果、例えば熱レンズと言われるような効果が小さいために、レーザー光のモードは主に共振器のミラーで決定されるために、高出力動作時に置いても熱的に非常に安定なレーザー光を発振させることが出来る。
【００１３】
そして、本発明による共振器の構成によりレーザー媒質内では大きなＴＥＭ00モード、逆に非線形光学結晶内では小さなＴＥＭ00モードで動作させることができ大出力で、高効率の非線形現象を実現することができ、より短いパルスを発生させることができる。
【００１４】
さらに平面ミラーＯＣを路光に沿って前後に移動してもそれらのモードの変化が少ないために非線形光学ミラーモードロック動作を行わせる際に良好なレーザー特性（出力や出力ビーム形状）を維持したまま、基本波と第二高調波の分散を補正することができる。
【００１５】
さらにミラーＭ４，ＯＣがレーザー発振光の第二高調波の波長に対して９０％以上の反射率を有することで非線形光学結晶から発生した第二高調波を効率よく再び非線形光学結晶に戻すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のレーザー装置は、一方の面がヒートシンクに接合され、相対する面よりレーザー光を外部に入出射する反射型のレーザー媒質（ＬＣ）およびこのレーザー媒質から出射されるレーザー光の波長に対し第二高調波を発生する位相整合条件を有する非線形光学結晶（ＮＣ）をレーザー共振器内に備え、それぞれが２つの凹面ミラー（Ｍ１，Ｍ２）および同じく２つの凹面ミラー（Ｍ３，Ｍ４）に挟まれ、前記ミラー（Ｍ２）と前記ミラー（Ｍ３）はレーザー発振光の光路で結合されており、前記レーザー媒質（ＬＣ）から前記ミラー（Ｍ１）に出射されたレーザー光は前記ミラー（Ｍ１）で反射された後、平面ミラー（ＥＭ）で元の光路に折り返され、さらに前記非線形光学結晶（ＮＣ）から前記ミラー（Ｍ４）へ通過したレーザー光は前記ミラー（Ｍ４）で反射された後、平面ミラー（ＯＣ）で元の光路に折り返されるレーザー共振器を備えたレーザー装置において、前記ミラー（Ｍ４）と前記ミラー（ＯＣ）がレーザー発振光の第二高調波の波長に対して９０％以上の反射率を有することを特徴としており、前記出力ミラー（ＯＣ）の位置を移動させても共振器内でのレーザー発振モードの変化が小さい高出力・短パルスレーザー発振器を有する。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１実施例を示す非線形光学素子を備えたレーザー装置の模式図である。
【００１９】
この図に示すように、共振器を有するレーザー装置は、凹面ミラー１〜４（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）および平面出力ミラー５（ＯＣ）、平面終端ミラー６（ＥＭ）、一方の面がヒートシンク２５に接合され、相対する面よりレーザー光を外部に入出射する反射型のレーザー媒質７（ＬＣ）よりなり、共振器内には非線形光学結晶８（ＮＣ）、偏光制御素子９が挿入されている。１０はレーザー発振光光路である。共振器ミラーの反射仕様としては、凹面ミラー１〜３（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）、平面終端ミラー６（ＥＭ）にはレーザー媒質７（ＬＣ）より発せられるレーザー発振光（基本波）に対して９９％以上の高反射率を有する誘電体多層膜が形成されている。また、凹面ミラー４（Ｍ４）には基本波とその第二高調波の波長に対する９９％以上の高反射率の誘電体多層膜が形成されている。出力ミラー５（ＯＣ）には基本波の波長に対して８０％の反射率を有し、第二高調波に対し９９％以上の高い反射率を有する誘電体多層膜が形成されている。この構成により、非線形光学結晶８（ＮＣ）より発生した第二高調波は非線形光学結晶８（ＮＣ）−凹面ミラー４（Ｍ４）−平面出力ミラー５（ＯＣ）−凹面ミラー４（Ｍ４）−非線形光学結晶８（ＮＣ）の光路で再び非線形光学結晶８（ＮＣ）に戻される。基本波も２０％が出力ミラー５（ＯＣ）で出力され、残り８０％が非線形光学結晶８（ＮＣ）−凹面ミラー４（Ｍ４）−出力ミラー５（ＯＣ）−凹面ミラー４（Ｍ４）−非線形光学結晶８（ＮＣ）の光路で再び非線形光学結晶８（ＮＣ）に戻される。このとき、図に示すように出力ミラー５（ＯＣ）を光路に沿って（矢印参照）動かすことで、光路は、非線形光学結晶８（ＮＣ）−凹面ミラー４（Ｍ４）−出力ミラー５（ＯＣ）−凹面ミラー４（Ｍ４）−非線形光学結晶８（ＮＣ）の空気による分散量を可変調整することができ、非線形光学結晶８（ＮＣ）における基本波と第二高調波の位相を厳密に合わせることができる。４つの凹面ミラー１〜４（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の代表的な曲率半径としては凹面ミラー３，４（Ｍ３、Ｍ４）が０．１ｍ、凹面ミラー１，２（Ｍ１、Ｍ２）が１ｍである。また、共振器ミラーの間隔としては、凹面ミラー３，４（Ｍ３、Ｍ４）間が０．１ｍ、凹面ミラー２，３（Ｍ２−Ｍ３）間が０．３ｍ、凹面ミラー２（Ｍ２）−レーザー媒質７（ＬＣ）間が０．６ｍ、レーザー媒質７（ＬＣ）−凹面ミラー１（Ｍ１）間が０．９ｍ、凹面ミラー１（Ｍ１）−平面終端ミラー６（ＥＭ）間が０．３ｍ、位相を合わせるために距離を変化させる凹面ミラー４（Ｍ４）−出力ミラー５（ＯＣ）間は代表的には０．２ｍであるが、０．１ｍから０．５ｍまで変化させてもレーザー発振モードに大きな変化は起こらない。非線形光学結晶８（ＮＣ）としては、例としてここでは長さ５ｍｍのＬＢＯ結晶を用いた。ＬＢＯ結晶はレーザー発振光（基本波）波長に対し、第二高調波を発生させる角度および温度の位相整合条件を満足しており、レーザー発振光が通過する面には基本波と第二高調波に対し反射率０．３％以下の低反射率の誘電体多層膜が形成されている。レーザー媒質の構成としては、後述する図５に代表的な構成を示す。偏光制御素子９としては石英を材質とするブリュースター板を用いた。
【００２０】
この構成により安定したパルス動作を得るために出力ミラー５（ＯＣ）の位置を移動しても、共振器中の非線形光学結晶８（ＮＣ）やレーザー媒質７（ＬＣ）における発振モードの変化が小さいために、レーザー発振特性の変化が小さく、かつレーザー光に対し媒質の熱影響を受けることが少ないレーザー媒質構成を用いているため高出力においても安定した短パルス動作が得られる。また、この構成では平面終端ミラー６（ＥＭ）を凹面ミラー１（Ｍ１）との光軸に沿って移動させてもレーザー発振モードに大きな変化が起こらないことから、出力ミラー５（ＯＣ）を動かしたことによりレーザーの共振器長が変化するために出力パルスの繰り返し周波数は変化するが、平面終端ミラー６（ＥＭ）の位置を調節することにより同様に共振器長を調整することができるために、繰り返し周波数を所望の値に合わせることができる。平面終端ミラー６（ＥＭ）を動かしても非線形光学結晶８（ＮＣ）における基本波と第二高調波の位相関係は変化しないために独立に調整することができる。
【００２１】
図２は本発明の第２実施例を示す非線形光学素子を備えたレーザー装置の模式図である。
【００２２】
この実施例では、図１に示した共振器を有するレーザー装置の終端ミラー６（ＥＭ）のミラーを省略した構成になっている。それ以外の構成は、図１と同一である。
【００２３】
この構成により、少ない数のミラーで高出力、短パルス動作が得られる。
【００２４】
図３は本発明の第３実施例を示す非線形光学素子を備えたレーザー装置の模式図である。
【００２５】
この実施例では、図２に示した共振器を有するレーザー装置の凹面ミラー１（Ｍ１）のミラーを省略した構成になっている。ここで、凹面ミラー２（Ｍ２）−薄型レーザー媒質７（ＬＣ）間は０．５ｍで、それ以外の構成は図２と同一である。
【００２６】
この構成により、さらに少ない数のミラーで高出力、短パルス動作が得られる。
【００２７】
図４は本発明の第４実施例を示す非線形光学素子を備えたレーザー装置の模式図である。
【００２８】
この実施例では、図３に示した共振器を有するレーザー装置の凹面ミラー２（Ｍ２）を省略した構成になっている。凹面ミラー３（Ｍ３）−レーザー媒質７（ＬＣ）間は０．７ｍでそれ以外の構成は図１と同じである。
【００２９】
この構成により、さらに少ない数のミラーで高出力、短パルス動作が得られる。
【００３０】
図５は本発明における、一方の面がヒートシンクに接合され、相対する面よりレーザー光を外部に入出射する反射型のレーザー媒質の一例を示す模式図である。
【００３１】
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、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１８を有し、その励起光ガイド１８の側面に励起光１４Ａが照射される励起光窓１９が設けられる。  そこで、励起光窓１９から励起光１４Ａ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のレーザー光出力２０として取り出される。
【００３２】
ここでレーザー媒質１７は母材としてガーネット結晶（ＹＡＧ，ＹＡＯ，ＹＳＯ，ＧＳＧＧ，ＧＧＧ）でもよいし、フッ化物結晶（ＹＬＦ、ＬｉＳＡＦ、ＬｉＣＡＦ）でも、タングステート結晶（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ＹｂでもＮｄでもＴｍ、Ｈｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｄでもよい。例えばＹｂ：ＹＡＧを選択した場合にはレーザー発振光（基本波）の波長の代表例としては１０３０ｎｍであり、第二高調波としては５１５ｎｍが選択される。また励起用のＬＤの波長は９４０ｎｍが代表的である。
【００３３】
また非線形光学結晶ＮＣとしてＬＢＯをあげたが、他にＢＢＯ、ＣＢＯ、ＣＬＢＯ、ＹＣＯＢ、ＧｄＣＯＢ、ＧｄＹＣＯＢ、ＫＴＰ、ＫＴＡ、ＫＤＰ、ＬｉＮｂＯ3 でもよい。レーザー発振光の波長により位相整合が可能でしかも非線形光学常数の大きな結晶を選択すればより高い効率的で短パルスの発生が可能になる。
【００３４】
したがって、レーザー媒質１内では大きなＴＥＭ00モード、逆に非線形光学結晶内では小さなＴＥＭ00モードで動作させることができ大出力で、高効率の非線形現象を実現することができる。さらに出力ミラー（ＯＣ）７を路光に沿って前後に移動してもそれらのモードの変化が少ないために非線形光学ミラーモードロック動作を行わせる際に良好なレーザー特性を維持したまま、基本波とＳＨＧの分散を補正することができる。
【００３５】
本発明によれば、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、高信頼性なレーザー装置を高効率で提供することができる。
【００３６】
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。例えば本発明における共振器構成において、レーザー共振器のサイズを小さくするために光路内に平面ミラーを１枚あるいは複数枚導入して光路を折り返しても、基本的な構成は本発明による範疇に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の非線形光学素子を備えたレーザー装置は、理化学用レーザー装置は勿論のこと加工などの産業分野においても、高効率のレーザー光を出力できる固体レーザー装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施例を示す非線形光学素子を備えたレーザー装置の模式図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す非線形光学素子を備えたレーザー装置の模式図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す非線形光学素子を備えたレーザー装置の模式図である。
【図４】本発明の第４実施例を示す非線形光学素子を備えたレーザー装置の模式図である。
【図５】本発明における、一方の面がヒートシンクに接合され、相対する面よりレーザー光を外部に入出射する反射型のレーザー媒質の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１〜４    凹面ミラー（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）
５    平面出力ミラー（ＯＣ）
６    平面終端ミラー（ＥＭ）
７    薄型レーザー媒質（ＬＣ）
８    非線形光学結晶（ＮＣ）
９    偏光制御素子
１０    レーザー発振光光路
１１    励起用半導体レーザー
１２    ＦＡコリメートレンズ
１３    ＳＡ集光レンズ
１４    ＦＡ集光レンズ
１４Ａ    励起光
１５，２５    ヒートシンク
１６    レーザー装置
１７    固体レーザー媒質
１８    励起光ガイド
１９    励起光窓
２０    レーザー光出力
【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】
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