(57)【要約】【課題】安定した励起光源出力が得られ、レーザ発振時等の励起光源の破壊を防止でき、装置が小型かつ安価で、高効率の導波路型レーザ装置を得る。【解決手段】レーザ媒質２は、中心軸ＣＡとなす角が鋭角な励起光が入射する第７の面２ｇを有する多角柱形状からなり、励起光源３で励起されてレーザ光を出力する。第７の面２ｇは、励起光入射面の中心軸となる角度がレーザ発振光に対して臨界角より大きく、かつ、励起光がレーザ媒質２の第４の面２ｄに対して臨界角より大きい角度で入射するよう形成されると共に、クラッドの材料が、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッドまたは第２のクラッドの屈折率、ｎ２はレーザ媒質の屈折率とした時にｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２を満足するよう設定されている。【選択図】図１
2013004856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個（ｎ≧１）の励起光源と、
中心軸に対して平行で、互いに対向する光学研磨された２個の面と、前記中心軸に対して平行で、互いに対向し、それぞれクラッドが接続されている２個の面と、前記中心軸に対して垂直で発振光が入出射する２個の面と、前記中心軸となす角が鋭角なｎ個（ｎ≧１）の励起光入射面とを有する多角柱形状からなり、前記励起光源で励起されてレーザ光を出力するレーザ媒質と、
前記光学研磨された２個の面の少なくとも一部に設けられた光損失手段とを備え、
前記レーザ媒質のｎ個の励起光入射面は、当該励起光入射面の中心軸となる角度がレーザ発振光に対して臨界角より大きく、かつ、励起光が前記光学研磨された面に対して臨界角より大きい角度で入射するよう形成すると共に、前記クラッドの材料が、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッドまたは第２のクラッドの屈折率、ｎ２はレーザ媒質の屈折率とした時にｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２を満足することを特徴とする導波路型レーザ装置。
【請求項２】
励起光源から出力される励起光のレーザ媒質の励起光入射面との入射角をブリュースター角とすることを特徴とする請求項１記載の導波路型レーザ装置。
【請求項３】
ｎ個（ｎ≧１）の励起光源と、
中心軸に対して平行で、互いに対向する光学研磨された２個の面と、前記中心軸に対して平行で、互いに対向するクラッドが接続されている２個の面と、前記中心軸に対して垂直で発振光が入出射する２個の面とを有する直方体形状からなり、前記励起光源で励起されてレーザ光を出力するレーザ媒質と、
前記中心軸に対して平行で互いに対向して光学研磨され、かつ、一方の面が前記レーザ媒質の光学研磨された面との接触面である２個の面と、前記中心軸に対して平行で互いに対向するクラッドが接続されている２個の面と、前記中心軸となす角が鋭角な励起光入射面とを有する１個または２個の多角柱形状の透明ブロックと、
前記レーザ媒質と前記透明ブロックの光学研磨された面のうち、少なくとも一部に設けられた光損失手段とを備え、
前記透明ブロックの励起光入射面の中心軸となる角度はレーザ発振光に対して臨界角より大きくなるよう形成されると共に、励起光が前記レーザ媒質の光学研磨された面に対して臨界角より大きい角度で入射するよう形成され、かつ、前記クラッドの材料が、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッドまたは第２のクラッドの屈折率、ｎ２はレーザ媒質の屈折率とした時にｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２を満足することを特徴とする導波路型レーザ装置。
【請求項４】
ｎ個（ｎ≧１）の励起光源と、
中心軸に対して平行で、互いに対向する光学研磨された２個の面と、前記中心軸に対して平行で、互いに対向するクラッドが接続されている２個の面と、前記中心軸に対して垂直で発振光が入出射する２個の面とを有する直方体形状からなり、前記励起光源で励起されてレーザ光を出力するレーザ媒質と、
前記光学研磨された２個の面の少なくとも一部に設けられた光損失手段と、
前記中心軸に対して平行で、前記レーザ媒質の光学研磨された面と接触する面と、前記中心軸に対して平行で互いに対向する２個の面と、前記中心軸に対して垂直な１個の面と、前記中心軸となす角が鋭角な励起光入射面とを有するｎ個（ｎ≧１）の三角柱形状の透明ブロックとを備え、
前記透明ブロックの励起光入射面の中心軸となる角度はレーザ発振光に対して臨界角より大きくなるよう形成されると共に、励起光が前記レーザ媒質の光学研磨された面に対して臨界角より大きい角度で入射するよう形成され、かつ、前記クラッドの材料が、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッドまたは第２のクラッドの屈折率、ｎ２はレーザ媒質の屈折率とした時にｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２を満足することを特徴とする導波路型レーザ装置。
【請求項５】
ｎ個（ｎ≧１）の励起光源と、
中心軸に対して平行で、互いに対向する光学研磨された２個の面と、前記中心軸に対して平行で、互いに対向するクラッドが接続されている２個の面と、前記中心軸に対して垂直で発振光が入出射する２個の面とを有する直方体形状からなり、前記励起光源で励起されてレーザ光を出力するレーザ媒質と、
前記光学研磨された２個の面の少なくとも一部に設けられた光損失手段と、
前記中心軸に対して平行で互いに対向し、かつ、一方の面が前記光学研磨された面との接触面である２個の面と、前記中心軸に対して平行で互いに対向する２個の面と、前記中心軸に対して垂直な励起光が入射する面と、前記中心軸となす角が鈍角な励起光反射面とを有するｎ個（ｎ≧１）の四角柱形状の透明ブロックとを備え、
前記励起光が前記レーザ媒質の光学研磨された面に対して臨界角より大きい角度で入射し、かつ、前記クラッドの材料が、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッドまたは第２のクラッドの屈折率、ｎ２はレーザ媒質の屈折率とした時にｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２を満足することを特徴とする導波路型レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、安定した励起光源の出力とレーザ動作時の励起光源の破壊の抑制及び短いレーザ媒質長で高い吸収効率を得ることを目的とする平面導波路型固体レーザ装置といった導波路型レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体レーザ装置の一例として、レーザ媒質の端面から励起光を入射する固体レーザ装置があった（例えば、非特許文献１参照）。この固体レーザ装置は、レーザダイオードアレイと集光レンズとレーザ媒質であるＮｄ：ＹＡＧと出力反射鏡で構成され、Ｎｄ：ＹＡＧの端面から励起光を入射し、出力鏡からレーザ発振光が得られるものである。
【０００３】
また、他の固体レーザ装置として、断面形状が台形または平行四辺形のレーザ媒質と、励起光源と２枚のミラーで構成され、励起光源はレーザ媒質の側面から励起し、レーザ発振光は、レーザ媒質内を、複数回折り返して、入射端面に対して向かい合う端面から出射するようなレーザ装置があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、従来の固体レーザ装置として、角形柱状の上面と下面と、固体レーザロッドの中心軸に対して対称でかつ中心軸となす角が鋭角とされた一対の入射側面と、中心軸に対して平行でかつ一対の入射面と接続する一対の平行側面とを有する励起共振器と、中心軸に対して対称かつ一対の入射側面に対向して各々設けられ、励起光を入射側面に向けて一対の平行側面側から出射する一対の励起用半導体レーザと、励起用半導体レーザと入射側面との間に設けられ、励起用半導体レーザから出射された励起光をＰ偏光に調整して入射側面にそれぞれのブルースター角で入射させる一対の励起光入射手段と、一対の平行側面に各々設けられ、励起共振器に入射した励起光を反射する一対の励起クラッドとを備えたものがあった（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３６１９５号公報（第１７−１８頁、図１５）
【特許文献２】特開２００８−２５１６４２号公報（第５−１０頁、図１−１）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】W.Koechner“Solid−State Laser Engineering”Sixth Revised and Updated Edition P.412，2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば非特許文献１に示されたような従来の固体レーザ装置では、励起光源であるレーザダイオードがレーザ発振器の光軸上にあるため、レーザ発振時、特にＱスイッチ動作時に発振光の一部がレーザダイオードに入射し、ＬＤの出力が不安定になったり、破壊が生じたりするという課題があった。また、励起光の吸収効率を高めるために、レーザ媒質であるＮｄ：ＹＡＧの励起光入射端面に対して向かい合う端面に、励起波長に対して全反射する反射膜を設けた場合、レーザ媒質の未吸収光がレーザ媒質や励起光学系を往復し、レーザダイオードに入射し、レーザダイオードの出力が不安定になったり、レーザダイオードを破壊するという課題もあった。
【０００８】
また、特許文献１に示されたような従来の固体レーザ装置は、励起光入射面にレーザ光の高反射膜を有するが、レーザ発振時、特にＱスイッチ動作時に発振光が一部漏れ、励起光源に入射し、ＬＤの出力が不安定になったり、破壊が生じたりするという課題があった。また、向かい合う面からも励起しているため、励起光の未吸収光がレーザ光の高反射膜を透過して励起光源に入射し、レーザダイオードの出力が不安定になったり、レーザダイオードを破壊したりするという課題があった。
【０００９】
さらに、特許文献２に示されたような従来の固体レーザ装置では、励起入射手段が必要であるため、レーザ装置が大型、複雑になるという課題があった。また、側面に励起クラッドがあり、全反射膜を用いると、高価になるという課題があり、しかも、光学接触手段によって励起光が吸収され、効率が低下するといった課題があった。
【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、安定した励起光源出力が得られ、レーザ発振時等の励起光源の破壊を防止でき、装置が小型かつ安価で、高効率の導波路型レーザ装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る導波路型レーザ装置は、ｎ個（ｎ≧１）の励起光源と、中心軸に対して平行で、互いに対向する光学研磨された２個の面と、中心軸に対して平行で、互いに対向し、それぞれクラッドが接続されている２個の面と、中心軸に対して垂直で発振光が入出射する２個の面と、中心軸となす角が鋭角なｎ個（ｎ≧１）の励起光入射面とを有する多角柱形状からなり、励起光源で励起されてレーザ光を出力するレーザ媒質と、光学研磨された２個の面の少なくとも一部に設けられた光損失手段とを備え、レーザ媒質のｎ個の励起光入射面は、励起光入射面の中心軸となる角度がレーザ発振光に対して臨界角より大きく、かつ、励起光が光学研磨された面に対して臨界角より大きい角度で入射するよう形成すると共に、クラッドの材料が、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッドまたは第２のクラッドの屈折率、ｎ２はレーザ媒質の屈折率とした時にｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２を満足するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の導波路型レーザ装置は、励起光入射面の中心軸となる角度がレーザ発振光に対して臨界角より大きく、かつ、励起光が光学研磨された面に対して臨界角より大きい角度で入射するよう形成し、また、クラッドの材料が、ｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２を満足するようにしたので、安定した励起光源出力が得られ、レーザ発振時等の励起光源の破壊を防止でき、装置が小型かつ安価で、高効率の導波路型レーザ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による導波路型レーザ装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による導波路型レーザ装置のｘ−ｚ面方向の励起光源から出射された励起光とレーザ発振光の進行光路を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１による導波路型レーザ装置の第２の面２ｂに全反射膜が設けられた時のｘ−ｚ面方向の励起光源から出射された励起光とレーザ発振光の進行光路を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による導波路型レーザ装置のｙ−ｚ面方向の励起光源から出射された励起光とレーザ発振光の進行光路を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１による導波路型レーザ装置の励起光が励起光入射面に対して垂直に入射する場合のαの条件を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１による導波路型レーザ装置の励起光が励起光入射面で屈折する場合のαの条件を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２による導波路型レーザ装置を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態２による導波路型レーザ装置のｘ−ｚ面方向に関する励起光源から出射された励起光とレーザ発振光の進行光路を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態３による導波路型レーザ装置を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による導波路型レーザ装置のｘ−ｚ面方向に関する励起光源から出射された励起光とレーザ発振光の進行光路を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態４による導波路型レーザ装置を示す構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による導波路型レーザ装置のｘ−ｚ面方向に関する励起光源から出射された励起光とレーザ発振光の進行光路を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態５による導波路型レーザ装置を示す構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態５による導波路型レーザ装置のｘ−ｚ面方向に関する励起光源から出射された励起光とレーザ発振光の進行光路を示す説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態６による導波路型レーザ装置を示す構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態６による導波路型レーザ装置のｘ−ｚ面方向に関する励起光源から出射された励起光とレーザ発振光の進行光路を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による導波路型レーザ装置を示す構成図である。
図１に示す導波路型レーザ装置１は、レーザ媒質２と、励起光源３と、第１のクラッド４ａ及び第２のクラッド４ｂと、第１の光損失手段５ａ及び第２の光損失手段５ｂで構成される。
【００１５】
レーザ媒質２は、多角柱形状で、第１の面２ａ、第２の面２ｂ、第３の面２ｃ、第４の面２ｄ、第５の面２ｅ、第６の面２ｆ、第７の面２ｇからなる。第１の面２ａと第２の面２ｂは、レーザ媒質２の中心軸ＣＡに対して垂直であると共に、第３の面２ｃ、第４の面２ｄ、第５の面２ｅ、第６の面２ｆに対して垂直であり、互いが平行に対向している。第３の面２ｃと第４の面２ｄは、レーザ媒質２の中心軸ＣＡに対して平行で、第１の面２ａ、第２の面２ｂ、第５の面２ｅ、第６の面２ｆに対して垂直で互いが平行に対向している。第５の面２ｅと第６の面２ｆは、レーザ媒質２の中心軸ＣＡに対して平行で、第１の面２ａ、第２の面２ｂ、第３の面２ｃ、第４の面２ｄに対して垂直で互いが平行に対向している。第７の面２ｇは、中心軸ＣＡとなす角が鋭角で、第１の面２ａと第３の面２ｃと第５の面２ｅと第２の面２ｆと接続している。
【００１６】
第１のクラッド４ａはレーザ媒質２の第５の面２ｅに、第２のクラッド４ｂはレーザ媒質２の第６の面２ｆに設けている。第１の光損失手段５ａはレーザ媒質２の第３の面２ｃの一部のレーザ媒質２の第２の面２ｂの近傍に設けている。第２の光損失手段５ｂはレーザ媒質２の第４の面２ｄの一部のレーザ媒質２の第２の面２ｂの近傍に設けている。励起光源３は、レーザ媒質２の第７の面２ｇに対して近接配置している。
【００１７】
次に、実施の形態１の導波路型レーザ装置１の動作について説明する。
図２は、図１のｘ−ｚ面方向の励起光源３から出射された励起光ＰＬとレーザ発振光ＯＬの進行光路を示す説明図である。
励起光ＰＬは励起光源３から出力され、空間に伝搬後、レーザ媒質２の第７の面２ｇからレーザ媒質２内に入射する。このとき、励起光ＰＬの光軸とレーザ媒質２の第７の面２ｇの法線が一致していれば、励起光ＰＬは角度を変えずにレーザ媒質２内に入射する。一方、励起光ＰＬの光軸とレーザ媒質２の第７の面２ｇの法線が一致していない場合は、レーザ媒質２の第７の面２ｇで屈折し、レーザ媒質２内に入射する。なお、図２は、励起光ＰＬの光軸とレーザ媒質２の第７の面２ｇの法線が一致している場合の例を示している。
【００１８】
レーザ媒質２内に入射した励起光ＰＬはレーザ媒質２内を吸収されながら伝搬し、レーザ媒質２の第４の面２ｄまで達すると全反射し、レーザ媒質２の第３の面２ｃの方向に向きを変えてレーザ媒質２内を伝搬する。レーザ媒質２の第３の面２ｃまで達すると全反射し、レーザ媒質２の第４の面２ｄの方向に向きを変えて伝搬する。励起光ＰＬはレーザ媒質２の第３の面２ｃと第４の面２ｄとの反射を繰り返しながら、レーザ媒質２の第２の面２ｂまで達し、レーザ媒質２で吸収されなかった励起光ＰＬはレーザ媒質２の第２の面２ｂから励起光は出射され、空間に放射される。
【００１９】
図３は、図１のレーザ媒質２の第２の面２ｂに励起光ＰＬに対して全反射膜が設けられた時のｘ−ｚ面方向の励起光源３から出射された励起光ＰＬとレーザ発振光ＯＬの進行光路を示す説明図である。
レーザ媒質２内に入射した励起光ＰＬはレーザ媒質２内を吸収されながら伝搬し、レーザ媒質２の第４の面２ｄまで達すると全反射し、レーザ媒質２の第３の面２ｃの方向に向きを変えてレーザ媒質２内を伝搬する。レーザ媒質２の第３の面２ｃまで達すると全反射し、レーザ媒質２の第４の面２ｄの方向に向きを変えて伝搬する。励起光ＰＬはレーザ媒質２の第３の面２ｃと第４の面２ｄとの反射を繰り返しながら、レーザ媒質２の第２の面２ｂまで達する。励起光ＰＬは、レーザ媒質２の第２の面２ｂで反射し、レーザ媒質１の第１の面２ａ方向に向かって、レーザ媒質２の第３の面２ｃと第４の面２ｄを反射しながら、伝搬していく。
【００２０】
例えば、レーザ媒質２の第１の面２ａ側と第２の面２ｂ側にレーザ媒質２の第１の面２ａ、２ｂに対して平行に２枚の共振器ミラーを設けると、レーザ媒質の中心軸に対して平行な方向にレーザ発振光ＯＬが発生する。レーザ発振光はレーザ媒質２の第１の面２ａから入射し、レーザ媒質２内を増幅しながら伝搬し、第２の面２ｂから出射される。その後、共振器ミラーで一部透過し、反射したレーザ発振光レーザ媒質２の第２の面２ｂに入射し、レーザ媒質２内を増幅しながら伝搬し、レーザ媒質２の第１の面２ａから出射し、共振器ミラーで全反射し、再度レーザ媒質２の第１の面２ａに入射する。これを複数回繰り返し、利得が共振器内の損失より大きくなると、レーザ発振が開始され、共振器ミラーからレーザ光が発振する。レーザ発振光ＯＬの一部はレーザ媒質２の第７の面２ｇに入射されるが、レーザ発振光ＯＬの光軸と第７の面２ｇの法線とのなす角が臨界角より大きいため、レーザ媒質２の第７の面２ｇによって全反射する。
【００２１】
導波路の閉じ込めが十分強い場合、第５の面２ｅと第６の面２ｆで全反射する光が第１の面２ａ、第２の面２ｂで全反射し、レーザ媒質２内で周回する寄生発振モードが発生する。全反射周回モードを抑制する条件は、端面への入射角度が端面の全反射条件角度よりも小さくなる条件として次式で与えられる。
ｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２
ここで、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッド４ａまたは第２のクラッド４ｂの屈折率、ｎ２はレーザ媒質２の屈折率である。第１のクラッド４ａまたは第２のクラッド４ｂは、少なくとも一方においては、上記の全反射周回モード抑制条件を満足する材料を用いている。
【００２２】
また、第１のクラッド４ａと第２のクラッド４ｂに上記の全反射周回モード抑制条件を満足しない場合においても、第１のクラッド４ａまたは第２のクラッド４ｂの厚さを全反射周回モードがクラッド外に染み出す厚さにし、かつ、第１のクラッド４ａまたは第２のクラッド４ｂの外側に、光吸収手段を設けることによって、寄生発振モードを抑制することが可能である。
【００２３】
発振光ＯＬの波長の光はレーザ媒質２内の第３の面２ｃ、第４の面２ｄ、第５の面２ｅ、第６の面２ｆで全反射するため、発振光ＯＬ以外の光で発振する寄生発振の発生が懸念される。そこで本実施の形態では、寄生発振を抑制するため、レーザ媒質２の第３の面２ｃと、レーザ媒質２の第４の面２ｄの一部にそれぞれ第１の光損失手段５ａと第２の光損失手段５ｂとを設けている。
【００２４】
レーザ媒質２の第１の面２ａにレーザ発振光ＯＬの波長に対して全反射機能を、第２の面２ｂに部分反射機能を設け、出力鏡の機能を持たせることも可能である。
【００２５】
図４は、図１のｙ−ｚ面方向の励起光源３から出射された励起光ＰＬとレーザ発振光ＯＬの進行光路を示す説明図である。
励起光ＰＬは励起光源３から出力され、導波路内でビームが広がりながら伝搬する。レーザ媒質２の第５の面２ｅに達した励起光ＰＬは第１のクラッド４ａによって反射し、レーザ媒質２の第６の面２ｆに向かって伝搬する。レーザ媒質２の第６の面２ｆに達した励起光ＰＬは第２のクラッド４ｂによって反射し、レーザ媒質２の第５の面２ｅに向かって伝搬する。このように、励起光ＰＬは第５の面２ｅと第６の面２ｆ間で反射を繰り返しながらレーザ媒質１内を伝搬する。
【００２６】
例えば１．０μｍ帯のレーザでは、レーザ媒質２の材料として、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ｇｌａｓｓ、Ｙｂ：ＹＡＧを、波長１．５〜１．７μｍのアイセーフ波長帯のレーザでは、レーザ媒質２の材料として、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ｇｌａｓｓ、Ｅｒ：ＹＶＯ４、Ｅｒ：ＹＬＦを使用すれば良い。
【００２７】
第１のクラッド４ａまたは第２のクラッド４ｂの材料の一例として、レーザ媒質２にＮｄ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＡＧを用いた場合、Ａ１２Ｏ３、Ｍ２、Ｍ３、無添加ＹＡＧを用いると良い。レーザ媒質２にＮｄ：ＹＶＯ４、Ｅｒ：ＹＶＯ４を用いた場合は、レーザ媒質２の第５の面２ｅと第６の面２ｆに蒸着する膜としてＴａ２Ｏ５や無添加ＹＶＯ４を用いると良い。
【００２８】
第１の光損出手段５ａと第２の光損失手段５ｂや第１のクラッド４ａおよび第２のクラッド４ｂが上記の全反射周回条件を満足しないときの光吸収手段の一例として、面荒らしやＣｒやＮｉ等の発振光ＯＬに対して吸収が大きい金属膜等が考えられる。
【００２９】
次に、励起光ＰＬがレーザ媒質２の第４の面２ｄで全反射し、かつ、レーザ発振光ＯＬがレーザ媒質２の第７の面２ｇで全反射する、レーザ媒質２の第７の面２ｇのレーザ媒質の中心軸ＣＡとなす角αの条件を導出する。図５に説明図を示す。
励起光源３から出力される励起光ＰＬはレーザ媒質２の第７の面２ｇに対して垂直に入射し、レーザ媒質２の第７の面２ｇで屈折しないとする。励起光ＰＬがレーザ媒質２の第４の面２ｄで全反射する条件は、励起光ＰＬのレーザ媒質２の第４の面２ｄへの入射角θが臨界角より大きいこととなる。また、発振光ＯＬがレーザ媒質２の第７の面２ｇで全反射する条件は、発振光ＯＬのレーザ媒質２の第７の面２ｇへの入射角θ’が臨界角より大きいこととなる。レーザ媒質の中心軸ＣＡとレーザ媒質２の第７の面２ｇとのなす角をαとすると、励起光ＰＬとレーザ媒質２の第７の面２ｇは垂直であるため、θ＝π／２−θ’＝αとなる。臨界角θｃは、空気の屈折率をｎ0、レーザ媒質２の屈折率をｎ２とすると、θｃ＝ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２）と表せるため、励起光ＰＬがレーザ媒質２の第４の面２ｄで全反射し、かつ、レーザ発振光ＯＬがレーザ媒質２の第７の面２ｇで全反射するためのレーザ媒質２の第７の面２ｇのレーザ媒質の中心軸ＣＡとなす角αの条件は、ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２）＜α＜π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２）と表せる。
【００３０】
例えば、レーザ媒質２にＹＡＧを用いた場合、ＹＡＧの波長１μｍの屈折率は１．８２であるため、レーザ媒質２の第７の面２ｇのレーザ媒質の中心軸ＣＡとなす角αの条件は、３３．３°〜５６．７°となる。
【００３１】
次に、励起光ＰＬがレーザ媒質２の第７の面２ｇで屈折する場合、レーザ媒質２の第４の面２ｄで全反射し、かつ、レーザ発振光ＯＬがレーザ媒質２の第７の面２ｇで全反射する時のレーザ媒質２の第７の面２ｇのレーザ媒質の中心軸ＣＡとなす角αの条件を導出する。図６に説明図を示す。
レーザ媒質２の中心軸ＣＡと励起光とのなす角をδとすると、スネルの式を考慮して、ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２）＜α＋ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２）×ｓｉｎ（π／２−δ−α））＜π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２）と表せる。
【００３２】
例えば、レーザ媒質２にＹＡＧを用いた場合、レーザ媒質２の中心軸ＣＡと励起光とのなす角をδを１０°とすると、レーザ媒質２の第７の面２ｇのレーザ媒質の中心軸ＣＡとなす角αの条件は、４９．５°〜６４．５°となる。
【００３３】
さらに、励起光ＰＬがｐ偏光の場合、励起光ＰＬのレーザ媒質２の第７の面２ｇに対する入射角をブリュースター角にすると、レーザ媒質２の第７の面２ｇには励起光ＰＬに対して反射防止膜が不要になる。ここでは、前記の励起光ＰＬがレーザ媒質２の第４の面２ｄで全反射し、かつ、レーザ発振光ＯＬがレーザ媒質２の第７の面２ｇで全反射し、かつ、励起光ＰＬのレーザ媒質２の第７の面２ｇに対する入射角がブリュースター角φＢとなる条件を導出する。
【００３４】
レーザ媒質２の第７の面２ｇのレーザ媒質の中心軸ＣＡとなす角αはα＝φＢ＋δとなり、ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２）＜φＢ＋δ＋ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２）×ｓｉｎ（φＢ））＜π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２）と表せる。
【００３５】
例えば、レーザ媒質２にＹＡＧを用いた場合、レーザ媒質２の中心軸ＣＡと励起光とのなす角をδを１０°とすると、レーザ媒質２の第７の面２ｇのレーザ媒質の中心軸ＣＡとなす角αを１８．５°にすれば、励起光ＰＬはブリュースター角を満足でき、励起光ＰＬのレーザ媒質２の第４の面２ｄへの入射角は、４７．４°となり、レーザ発振光ＯＬのレーザ媒質２の第７の面２ｇへの入射角は、４２．６°となり、全反射条件を満足する。
【００３６】
このように、実施の形態１の導波路型レーザ装置１においては、レーザ媒質２は、レーザ発振光ＯＬのレーザ媒質２の第７の面２ｇの入射角が臨界角より大きくなるような構造を備え、励起光ＰＬをレーザ媒質２の第７の面２ｇから入射し、レーザ媒質２に入射後の励起光ＰＬがレーザ媒質２の第４の面２ｄへの入射角が臨界角より大きく、レーザ媒質２の第３の面２ｃ、第４の面２ｄを複数回反射しながら伝搬させるため、レーザ発振光が励起光源に入射することなく、安定した励起光出力が得られ、励起光源の破壊が抑制できる。また、レーザ媒質の上下面、側面で励起光を閉じ込めるため、励起光学系が不要で励起光を側面で折り返すことから、高い吸収効率を維持したままレーザ媒質の長さを短くでき、レーザ装置の小型化が実現できる。さらに、レーザ媒質の側面および入射面は臨界角やブリュースター角を利用すると、反射膜や反射防止膜を施す必要がなく、安価な導波路型レーザ装置が提供できる。
【００３７】
以上説明したように、実施の形態１の導波路型レーザ装置によれば、ｎ個（ｎ≧１）の励起光源と、中心軸に対して平行で、互いに対向する光学研磨された２個の面と、中心軸に対して平行で、互いに対向し、それぞれクラッドが接続されている２個の面と、中心軸に対して垂直で発振光が入出射する２個の面と、中心軸となす角が鋭角なｎ個（ｎ≧１）の励起光入射面とを有する多角柱形状からなり、励起光源で励起されてレーザ光を出力するレーザ媒質と、光学研磨された２個の面の少なくとも一部に設けられた光損失手段とを備え、レーザ媒質のｎ個の励起光入射面は、励起光入射面の中心軸となる角度がレーザ発振光に対して臨界角より大きく、かつ、励起光が光学研磨された面に対して臨界角より大きい角度で入射するよう形成すると共に、クラッドの材料が、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッドまたは第２のクラッドの屈折率、ｎ２はレーザ媒質の屈折率とした時にｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２を満足するようにしたので、安定した励起光源出力が得られ、レーザ発振時等の励起光源の破壊を防止でき、装置が小型かつ安価で、高効率の導波路型レーザ装置を得ることができる。
【００３８】
また、実施の形態１の導波路型レーザ装置によれば、励起光源から出力される励起光のレーザ媒質の励起光入射面との入射角をブリュースター角としたので、反射膜や反射防止膜を施す必要がなく、導波路型レーザ装置の低コスト化を図ることができる。
【００３９】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２による導波路型レーザ装置１１を示す構成図である。
図７において、導波路型レーザ装置１１は、レーザ媒質１２と、励起光源１３と、第１のクラッド１４ａと、第２のクラッド１４ｂと、第１の光損失手段１５ａと、第２の光損失手段１５ｂと、透明ブロック１６と、光学的接続手段１７とで構成される。
【００４０】
レーザ媒質１２は、直方体形状で、第１の面１２ａ、第２の面１２ｂ、第３の面１２ｃ、第４の面１２ｄ、第５の面１２ｅ、第６の面１２ｆからなり、第１の面１２ａと第２の面１２ｂは、レーザ媒質１２の中心軸ＣＡに対して垂直であると共に、第３の面１２ｃ、第４の面１２ｄ、第５の面１２ｅ、第６の面１２ｆに対して垂直で、互いが平行に対向している。第３の面１２ｃと第４の面１２ｄは、レーザ媒質１２の中心軸ＣＡに対して平行で、かつ、第１の面１２ａ、第２の面１２ｂ、第５の面１２ｅ、第６の面１２ｆに対して垂直で互いが平行に対向している。第５の面１２ｅと第６の面１２ｆは、レーザ媒質１２の中心軸ＣＡに対して平行で、かつ、第１の面１２ａ、第２の面１２ｂ、第３の面１２ｃ、第４の面１２ｄに対して垂直で互いが平行に対向している。
【００４１】
透明ブロック１６は、四角柱形状で、第１の面１６ａ、第２の面１６ｂ、第３の面１６ｃ、第４の面１６ｄ、第５の面１６ｅ、第６の面１６ｆからなる。第１の面１６ａは、中心軸ＣＡとなす角が鋭角となるよう形成され、第３の面１６ｃと第４の面１６ｄと第５の面１６ｅと第６の面１６ｆと接続している。第２の面１６ｂは、レーザ媒質１２の中心軸ＣＡ、透明ブロックの第３の面１６ｃ、第４の面１６ｄ、第５の面１６ｅ、第６の面１６ｆに対して垂直となる。透明ブロック１６の第３の面１６ｃと第４の面１６ｄは、レーザ媒質１２の中心軸ＣＡに対して平行で、かつ、透明ブロック１６の第２の面１６ｂ、第５の面１６ｅ、第６の面１６ｆに対して垂直で互いが平行に対向している。第５の面１６ｅと第６の面１６ｆは、レーザ媒質１２の中心軸ＣＡに対して平行で、かつ、透明ブロック１６の第２の面１６ｂ、第３の面１６ｃ、第４の面１６ｄに対して垂直で互いが平行に対向している。
【００４２】
第１のクラッド１４ａはレーザ媒質１２と透明ブロック１６の第５の面１２ｅ，１６ｅに、第２のクラッド１４ｂはレーザ媒質２と透明ブロック１６の第６の面１２ｆ，１６ｆに設けている。第１の光損失手段１５ａは透明ブロック１６の第３の面１６ｃ内の透明ブロック１６の第２の面１６ｂの近傍に設けている。第２の光損失手段１５ｂはレーザ媒質１２の第４の面１２ｄ内のレーザ媒質１２の第２の面１２ｂの近傍に設けている。
【００４３】
レーザ媒質１２の第３の面１２ｃと透明ブロック１６の第４の面１６ｄは、平行で光学的接続手段１７によって接着されている。励起光源１３は、透明ブロック１６の第１の面１６ａに対して近接配置している。
【００４４】
次に、実施の形態２の導波路型レーザ装置１１の動作について説明する。
図８は、図７のｘ−ｚ面方向に関する励起光源１３から出射された励起光ＰＬとレーザ発振光ＯＬの進行光路を示す説明図である。励起光ＰＬは励起光源１３から出力され、空間に伝搬後、透明ブロック１６の第１の面１６ａから透明ブロック１６内に入射する。このとき、励起光ＰＬが透明ブロックの第１の面１６ａに垂直に入射していれば、励起光ＰＬは角度を変えずに透明ブロック１６内に入射する。一方、励起光ＰＬが透明ブロック１６の第１の面１６ａに対して垂直に入射していないと透明ブロック１６の第１の面１６ａで屈折し、透明ブロック１６内に入射する。なお、図８は、励起光ＰＬが透明ブロックの第１の面１６ａに垂直に入射した場合の例を示している。
【００４５】
透明ブロック１６に入射した励起光ＰＬは透明ブロック１６内を伝搬し、透明ブロック１６の第４の面１６ｄまで達し、光学的接続手段１７を透過し、レーザ媒質１２の第３の面１２ｃからレーザ媒質１２内に入射する。励起光ＰＬはレーザ媒質１２内で吸収されながら伝搬し、レーザ媒質１２の第４の面１２ｄまで達すると全反射し、レーザ媒質１２の第３の面１２ｃの方向に向きを変えてレーザ媒質１２内を伝搬する。レーザ媒質１２の第３の面１２ｃまで達すると、光学的接続手段１７を透過し、透明ブロック１６の第４の面１６ｄから透明ブロック１６内に入射する。励起光ＰＬは透明ブロック１６内を伝搬し、透明ブロック１６の第３の面１６ｃに達すると全反射し、透明ブロック１６の第４の面１６ｄの方向に向きを変えて伝搬する。励起光ＰＬは、このように透明ブロック１６の第３の面１６ｃとレーザ媒質１２の第４の面１２ｄとの反射を繰り返しながら、レーザ媒質１２の第２の面１２ｂおよび透明ブロック１６の第２の面１６ｂまで達し、レーザ媒質１２で吸収されなかった励起光ＰＬはレーザ媒質１２の第２の面１２ｂまたは透明ブロック１６の第２の面１６ｂから励起光は出射され、空間に放射される。
【００４６】
レーザ媒質１２の第２の面１２ｂおよび透明ブロック１６の第２の面１６ｂに励起光ＰＬに対して全反射膜を設けると、レーザ媒質１２の第２の面１２ｂおよび透明ブロック１６の第２の面１６ｂまで達した光は反射され、レーザ媒質１２の第１の面１２ａ方向に向かって、透明ブロック１６の第３の面１６ｃとレーザ媒質１２の第４の面１２ｄを反射しながら、伝搬していく。
【００４７】
ｙ−ｚ面方向に関する励起光ＰＬは励起光源１３から出力され、導波路内でビームが広がりながら伝搬する。レーザ媒質１２の第５の面１２ｅに達した励起光ＰＬは第１のクラッド１４ａによって反射し、レーザ媒質１２の第６の面１２ｆに向かって伝搬する。レーザ媒質１２の第６の面１２ｆに達した励起光ＰＬは、第２のクラッド１４ｂによって反射し、レーザ媒質１２の第５の面１２ｅに向かって伝搬する。このように、励起光ＰＬは、第５の面１２ｅと第６の面１２ｆ間で反射を繰り返しながらレーザ媒質１２内を伝搬する。
【００４８】
導波路の閉じ込めが十分強い場合、第５の面１２ｅと第６の面１２ｆで全反射する光が第１の面１２ａ、第２の面１２ｂで全反射し、レーザ媒質１２内で周回する寄生発振モードが発生する。全反射周回モードを抑制する条件は、端面への入射角度が端面の全反射条件角度よりも小さくなる条件として次式で与えられる。
ｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２
ここで、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッド１４ａまたは第２のクラッド１４ｂの屈折率、ｎ２はレーザ媒質１２の屈折率である。第１のクラッド１４ａまたは第２のクラッド１４ｂは、少なくとも一方においては、上記の全反射周回モード抑制条件を満足する材料を用いている。
【００４９】
また、第１のクラッド１４ａと第２のクラッド１４ｂに上記の全反射周回モード抑制条件を満足しない場合においても、第１のクラッド１４ａまたは第２のクラッド１４ｂの厚さを全反射周回モードがクラッド外に染み出す厚さにし、かつ、第１のクラッド１４ａまたは第２のクラッド１４ｂの外側に光吸収手段を設けることによって、寄生発振モードを抑制することが可能である。
【００５０】
発振光ＯＬの波長の光は透明ブロック１６内の第３の面１６ｃ、レーザ媒質１２内の第４の面１２ｄ、レーザ媒質１２と透明ブロック１６の第５の面１２ｅ，１６ｅ、第６の面１２ｆ，１６ｆで全反射するため、発振光ＯＬ以外の光で発振する寄生発振の発生が懸念される。そこで本実施の形態では、寄生発振を抑制するため、透明ブロック１６の第３の面１６ｃと、レーザ媒質１２の第４の面１２ｄの一部にそれぞれ第１の光損失手段１５ａと第２の光損失手段１５ｂとを設けている。尚、第１の光損失手段１５ａは透明ブロック１６の第３の面１６ｃ以外に設けられていてもよく、例えば、レーザ媒質１２の第３の面１２ｃに設けられていてもよい。また、光損失手段は、レーザ媒質１２及び透明ブロック１６の第３の面１２ｃ，１６ｃと第４の面１２ｄ，１６ｄのうち、少なくとも１箇所に設けられていれば寄生発振の抑制効果を得ることができる。
【００５１】
このように、実施の形態２の導波路型レーザ装置１１では、未発振部分を透明ブロック１６にするため、吸収損失を低下させることが可能となり、効率の向上が期待できる。
【００５２】
以上説明したように、実施の形態２の導波路型レーザ装置によれば、ｎ個（ｎ≧１）の励起光源と、中心軸に対して平行で、互いに対向する光学研磨された２個の面と、中心軸に対して平行で、互いに対向するクラッドが接続されている２個の面と、中心軸に対して垂直で発振光が入出射する２個の面とを有する直方体形状からなり、励起光源で励起されてレーザ光を出力するレーザ媒質と、中心軸に対して平行で互いに対向して光学研磨され、かつ、一方の面がレーザ媒質の光学研磨された面との接触面である２個の面と、中心軸に対して平行で互いに対向するクラッドが接続されている２個の面と、中心軸となす角が鋭角な励起光入射面とを有する１個または２個の多角柱形状の透明ブロックと、レーザ媒質と透明ブロックの光学研磨された面のうち、少なくとも一部に設けられた光損失手段とを備え、透明ブロックの励起光入射面の中心軸となる角度はレーザ発振光に対して臨界角より大きくなるよう形成されると共に、励起光がレーザ媒質の光学研磨された面に対して臨界角より大きい角度で入射するよう形成され、かつ、クラッドの材料が、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッドまたは第２のクラッドの屈折率、ｎ２はレーザ媒質の屈折率とした時にｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２を満足するようにしたので、実施の形態１と同様の効果を有すると共に、さらに、吸収損失を低下させることが可能となり、効率の向上を図ることができる。
【００５３】
実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３による導波路型レーザ装置２１を示す構成図である。
図９において、導波路型レーザ装置２１は、レーザ媒質２２、励起光源２３、第１のクラッド２４ａ及び第２のクラッド２４ｂ、第１の光損失手段２５ａ及び第２の光損失手段２５ｂ、透明ブロック２６、光学的接続手段２７で構成される。
【００５４】
レーザ媒質２２は、直方体形状で、第１の面２２ａ、第２の面２２ｂ、第３の面２２ｃ、第４の面２２ｄ、第５の面２２ｅ、第６の面２２ｆからなる。第１の面２２ａと第２の面２２ｂは、レーザ媒質２２の中心軸ＣＡに対して垂直であると共に、第３の面２２ｃ、第４の面２２ｄ、第５の面２２ｅ、第６の面２２ｆに対して垂直で、かつ、互いが平行に対向している。第３の面２２ｃと第４の面２２ｄは、レーザ媒質２２の中心軸ＣＡに対して平行で、かつ、第１の面２２ａ、第２の面２２ｂ、第５の面２２ｅ、第６の面２２ｆに対して垂直で互いが平行に対向している。第５の面２２ｅと第６の面２２ｆは、レーザ媒質２２の中心軸ＣＡに対して平行で、かつ、第１の面２２ａ、第２の面２２ｂ、第３の面２２ｃ、第４の面２２ｄに対して垂直で互いが平行に対向している。
【００５５】
第１のクラッド２４ａは、レーザ媒質２２の第５の面２２ｅに、第２のクラッド２４ｂはレーザ媒質２２の第６の面２２ｆに設けている。第１の光損失手段２５ａは、レーザ媒質２２の第３の面２２ｃ内の第２の面２２ｂ近傍に設けている。第２の光損失手段２５ｂは、レーザ媒質２２の第４の面２２ｄ内の第２の面２２ｂ近傍に設けている。励起光源２３は、透明ブロック２６の第１の面２６ａに対して近接配置している。
【００５６】
透明ブロック２６は、三角柱形状で、第１の面２６ａ、第２の面２６ｂ、第３の面２６ｃ、第４の面２６ｄ、第５の面２６ｅからなる。第１の面２６ａは、中心軸ＣＡとなす角が鋭角となるよう形成され、第３の面２６ｃと第４の面２６ｄと第５の面２６ｅと接続している。第２の面２６ｂは、レーザ媒質２２の中心軸ＣＡ、透明ブロック２６の第３の面２６ｃ、第４の面２６ｄ、第５の面２６ｅに対して垂直となる。第３の面２６ｃは、レーザ媒質２２の中心軸ＣＡに対して平行で、第２の面２６ｂ、第４の面２６ｄ、第５の面２６ｅに対して垂直である。第４の面２６ｄと第５の面２６ｅは、レーザ媒質２２の中心軸ＣＡに対して平行で、第２の面２６ｂ、第３の面２６ｃに対して垂直で互いが平行に対向している。
【００５７】
レーザ媒質２２の第３の面２２ｃと透明ブロック２６の第３の面２６ｃは、平行で光学的接続手段２７によって接着されている。励起光源２３は、透明ブロック２６の第１の面２６ａに対して近接配置している。
【００５８】
次に、実施の形態３の導波路型レーザ装置２１の動作について説明する。
図１０は、図９のｘ−ｚ面方向に関する励起光源２３から出射された励起光ＰＬとレーザ発振光ＯＬの進行光路を示す説明図である。
励起光ＰＬは励起光源２３から出力され、空間に伝搬後、透明ブロック２６の第１の面２６ａから透明ブロック２６内に入射する。このとき、励起光ＰＬが透明ブロックの第１の面２６ａに垂直に入射していれば、励起光ＰＬは角度を変えずに透明ブロック２６内に入射する。一方、励起光ＰＬが透明ブロック２６の第１の面２６ａに対して垂直に入射していないと透明ブロック２６の第１の面２６ａで屈折し、透明ブロック２６内に入射する。なお、図１０は、励起光ＰＬが透明ブロックの第１の面２６ａに垂直に入射した場合の例を示している。
【００５９】
透明ブロック２６に入射した励起光ＰＬは透明ブロック２６内を伝搬し、透明ブロック２６の第３の面２６ｃまで達し、光学的接続手段２７を透過し、レーザ媒質２２の第３の面２２ｃからレーザ媒質２２内に入射する。励起光ＰＬはレーザ媒質２２内で吸収されながら伝搬し、レーザ媒質２２の第４の面２２ｄまで達すると全反射し、レーザ媒質２２の第３の面２２ｃの方向に向きを変えてレーザ媒質２２内を伝搬する。レーザ媒質２２の第３の面２２ｃまで達すると全反射し、第４の面２２ｄの方向に向きを変えてレーザ媒質２２内を伝搬する。励起光ＰＬはこのように、レーザ媒質２２の第３の面２２ｃとレーザ媒質２２の第４の面２２ｄとの反射を繰り返しながら、レーザ媒質２２の第２の面２２ｂまで達し、レーザ媒質２２で吸収されなかった励起光ＰＬはレーザ媒質２２の第２の面２２ｂから励起光は出射され、空間に放射される。
【００６０】
ｙ−ｚ面方向に関する励起光ＰＬは励起光源２３から出力され、導波路内でビームが広がりながら伝搬する。レーザ媒質２２の第５の面２２ｅに達した励起光ＰＬは第１のクラッド２４ａによって反射し、レーザ媒質２２の第６の面２２ｆに向かって伝搬する。レーザ媒質２２の第６の面２２ｆに達した励起光ＰＬは第２のクラッド２４ｂによって反射し、レーザ媒質２２の第５の面２２ｅに向かって伝搬する。このように、励起光ＰＬは第５の面２２ｅと第６の面２２ｆ間で反射を繰り返しながら、レーザ媒質２２内を伝搬する。
【００６１】
導波路の閉じ込めが十分強い場合、第５の面２２ｅと第６の面２２ｆで全反射する光が第１の面２２ａ、第２の面２２ｂで全反射し、レーザ媒質２２内で周回する寄生発振モードが発生する。全反射周回モードを抑制する条件は、端面への入射角度が端面の全反射条件角度よりも小さくなる条件として次式で与えられる。
ｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２
ここで、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッド２４ａまたは第２のクラッド２４ｂの屈折率、ｎ２はレーザ媒質２２の屈折率である。第１のクラッド２４ａまたは第２のクラッド２４ｂは、少なくとも一方においては、上記の全反射周回モード抑制条件を満足する材料を用いている。
【００６２】
また、第１のクラッド２４ａと第２のクラッド２４ｂが上記の全反射周回モード抑制条件を満足しない場合においても、第１のクラッド２４ａまたは第２のクラッド２４ｂの厚さを全反射周回モードがクラッド外に染み出す厚さにし、かつ、第１のクラッド２４ａまたは第２のクラッド２４ｂの外側に、光吸収手段を設けることによって、寄生発振モードを抑制することが可能である。
【００６３】
発振光ＯＬの波長の光はレーザ媒質２２内の第３の面２２ｃ、第４の面２２ｄ、第５の面２２ｅ、第６の面２２ｆで全反射するため、発振光ＯＬ以外の光で発振する寄生発振の発生が懸念される。そこで本実施の形態では、寄生発振を抑制するため、レーザ媒質２２の第３の面２２ｃと、レーザ媒質２２の第４の面２２ｄの一部にそれぞれ第１の光損失手段２５ａと第２の光損失手段２５ｂとを設けている。
【００６４】
レーザ媒質２２の第２の面２２ｂに励起光ＰＬに対して全反射膜を設けると、レーザ媒質２２の第２の面２２ｂまで達した光は反射され、レーザ媒質２２の第１の面２２ａ方向に向かって、第３の面２２ｃと第４の面２２ｄとの反射を繰り返しながら、レーザ媒質２２内を伝搬していく。
【００６５】
このように、実施の形態３の導波路型レーザ装置２１においては、未発振部分を透明ブロックし、光学的接続手段２７の透過回数を１回に減少させることができるため、吸収損失や光学的接続手段２７を透過することによって発生する損失を低下させることが可能となり、効率の向上が期待できる。
【００６６】
以上説明したように、実施の形態３の導波路型レーザ装置によれば、ｎ個（ｎ≧１）の励起光源と、中心軸に対して平行で、互いに対向する光学研磨された２個の面と、中心軸に対して平行で、互いに対向するクラッドが接続されている２個の面と、中心軸に対して垂直で発振光が入出射する２個の面とを有する直方体形状からなり、励起光源で励起されてレーザ光を出力するレーザ媒質と、光学研磨された２個の面の少なくとも一部に設けられた光損失手段と、中心軸に対して平行で、レーザ媒質の光学研磨された面と接触する面と、中心軸に対して平行で互いに対向する２個の面と、中心軸に対して垂直な１個の面と、中心軸となす角が鋭角な励起光入射面とを有するｎ個（ｎ≧１）の三角柱形状の透明ブロックとを備え、透明ブロックの励起光入射面の中心軸となる角度はレーザ発振光に対して臨界角より大きく、かつ、励起光がレーザ媒質の光学研磨された面に対して臨界角より大きい角度で入射するよう形成され、かつ、クラッドの材料が、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッドまたは第２のクラッドの屈折率、ｎ２はレーザ媒質の屈折率とした時にｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２を満足するようにしたので、実施の形態１と同様の効果を有すると共に、吸収損失や光学的接続手段を透過することによって発生する損失を低下させることが可能となり、効率の向上を図ることができる。
【００６７】
実施の形態４．
図１１は、この発明の実施の形態４による導波路型レーザ装置３１を示す構成図である。
図１１において、導波路型レーザ装置３１は、レーザ媒質３２と、励起光源３３と、第１のクラッド３４ａ及び第２のクラッド３４ｂと、第１の光損失手段３５ａ及び第２の光損失手段３５ｂと、透明ブロック３６と、光学的接続手段３７とで構成される。
【００６８】
レーザ媒質３２は、直方体形状で、第１の面３２ａ、第２の面３２ｂ、第３の面３２ｃ、第４の面３２ｄ、第５の面３２ｅ、第６の面３２ｆからなる。第１の面３２ａと第２の面３２ｂは、レーザ媒質３２の中心軸ＣＡ、第３の面３２ｃ、第４の面３２ｄ、第５の面３２ｅ、第６の面３２ｆに対して垂直で、互いが平行に対向している。第３の面３２ｃと第４の面３２ｄは、レーザ媒質３２の中心軸ＣＡに対して平行で、第１の面３２ａ、第２の面３２ｂ、第５の面３２ｅ、第６の面３２ｆに対して垂直で互いが平行に対向している。第５の面３２ｅと第６の面３２ｆは、レーザ媒質３２の中心軸ＣＡに対して平行で、第１の面３２ａ、第２の面３２ｂ、第３の面３２ｃ、第４の面３２ｄに対して垂直で互いが平行に対向している。
【００６９】
第１のクラッド３４ａはレーザ媒質３２の第５の面３２ｅに、また、第２のクラッド３４ｂはレーザ媒質３２の第６の面３２ｆに設けている。第１の光損失手段３５ａはレーザ媒質３２の第３の面３２ｃ内の第２の面近傍に設けている。第２の光損失手段３５ｂはレーザ媒質３２の第４の面３２ｄ内の第２の面３２ｂ近傍に設けている。励起光源３３は、透明ブロック３６の第１の面３６ａに対して近接配置している。
【００７０】
透明ブロック３６は、多角柱形状で、第１の面３６ａ、第２の面３６ｂ、第３の面３６ｃ、第４の面３６ｄ、第５の面３６ｅ、第６の面３６ｆからなる。第１の面３６ａは、レーザ媒質３２の中心軸ＣＡに対して垂直であると共に、第３の面３６ｃと第４の面３６ｄと第５の面３６ｅと第６の面３６ｆとに垂直である。第２の面３６ｂは、第３の面３６ｃとなす角が鈍角で第３の面３６ｃと第４の面３６ｄと第５の面３６ｅと第６の面３６ｆと接続している。第３の面３６ｃと第４の面３６ｄは、レーザ媒質３２の中心軸ＣＡに対して平行で透明ブロック３６の第１の面３６ａ、第５の面３６ｅ、第６の面３６ｆと垂直で互いが平行に対向している。第５の面３６ｅと第６の面３６ｆは、レーザ媒質３２の中心軸ＣＡに対して平行で第１の面３６ａ、第３の面３６ｃ、第４の面３６ｄと垂直で互いが平行に対向している。
【００７１】
レーザ媒質３２の第３の面３２ｃと透明ブロック３６の第４の面３６ｄは、平行で光学的接続手段３７によって接着されている。励起光源３３は、透明ブロック３６の第１の面３６ａに対して近接配置している。
【００７２】
次に、実施の形態４の導波路型レーザ装置３１の動作について説明する。
図１２は、図１１のｘ−ｚ面方向に関する励起光源３３から出射された励起光ＰＬとレーザ発振光ＯＬの進行光路を示す説明図である。
励起光ＰＬは励起光源３３から出力され、空間に伝搬後、透明ブロック３６の第１の面３６ａから透明ブロック３６内に入射する。このとき、励起光ＰＬが透明ブロックの第１の面３６ａに垂直に入射していれば、励起光ＰＬは角度を変えずに透明ブロック３６内に入射する。一方、励起光ＰＬが透明ブロック３６の第１の面３６ａに対して垂直に入射していないと透明ブロック３６の第１の面３６ａで屈折し、透明ブロック３６内に入射する。なお、図１２は、励起光ＰＬが透明ブロックの第１の面３６ａに垂直に入射した場合の例を示している。
【００７３】
透明ブロック３６に入射した励起光ＰＬは透明ブロック３６内を伝搬し、透明ブロック３６の第２の面３６ｂまで達すると全反射し、透明ブロック３６の第４の面３６ｄに達し、光学的接続手段３７を透過し、レーザ媒質３２の第３の面３２ｃからレーザ媒質３２内に入射する。励起光ＰＬはレーザ媒質３２内で吸収されながら伝搬し、レーザ媒質３２の第１の面３２ａで反射し、レーザ媒質３２の第４の面３２ｄまで達すると全反射し、レーザ媒質３２の第３の面３２ｃの方向に向きを変えてレーザ媒質３２内を伝搬する。レーザ媒質３２の第３の面３２ｃまで達すると全反射し、第４の面３２ｄの方向に向きを変えてレーザ媒質３２内を伝搬する。励起光ＰＬはこのように、レーザ媒質３２の第３の面３２ｃとレーザ媒質３２の第４の面３２ｄとの反射を繰り返しながら、レーザ媒質３２の第２の面３２ｂまで達し、レーザ媒質３２で吸収されなかった励起光ＰＬはレーザ媒質３２の第２の面３２ｂから励起光は出射され、空間に放射される。
【００７４】
ｙ−ｚ面方向に関する励起光ＰＬは励起光源３３から出力され、導波路内でビームが広がりながら伝搬する。レーザ媒質３２の第５の面３２ｅに達した励起光ＰＬは第１のクラッド３４ａによって反射し、レーザ媒質３２の第６の面３２ｆに向かって伝搬する。レーザ媒質３２の第６の面３２ｆに達した励起光ＰＬは第２のクラッド３４ｂによって反射し、レーザ媒質３２の第５の面３２ｅに向かって伝搬する。このように、励起光ＰＬは第５の面３２ｅと第６の面３２ｆ間で反射を繰り返しながら、レーザ媒質３２内を伝搬する。
【００７５】
導波路の閉じ込めが十分強い場合、第５の面３２ｅと第６の面３２ｆで全反射する光が第１の面３２ａ、第２の面３２ｂで全反射し、レーザ媒質３２内で周回する寄生発振モードが発生する。全反射周回モードを抑制する条件は、端面への入射角度が端面の全反射条件角度よりも小さくなる条件として次式で与えられる。
ｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２
ここで、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッド３４ａまたは第２のクラッド３４ｂの屈折率、ｎ２はレーザ媒質３２の屈折率である。第１のクラッド３４ａまたは第２のクラッド３４ｂは、少なくとも一方においては、上記の全反射周回モード抑制条件を満足する材料を用いている。
【００７６】
また、第１のクラッド３４ａと第２のクラッド３４ｂが、上記の全反射周回モード抑制条件を満足しない場合においても、第１のクラッド３４ａまたは第２のクラッド３４ｂの厚さを全反射周回モードがクラッド外に染み出す厚さにし、かつ、第１のクラッド３４ａまたは第２のクラッド３４ｂの外側に光吸収手段を設けることによって、寄生発振モードを抑制することが可能である。
【００７７】
発振光ＯＬの波長の光はレーザ媒質３２内の第３の面３２ｃ、第４の面３２ｄ、第５の面３２ｅ、第６の面３２ｆで全反射するため、発振光ＯＬ以外の光で発振する寄生発振の発生が懸念される。そこで本実施の形態では、寄生発振を抑制するため、レーザ媒質３２の第３の面３２ｃと第４の面３２ｄの一部にそれぞれ第１の光損失手段３５ａと第２の光損失手段３５ｂとを設けている。
【００７８】
レーザ媒質３２の第２の面３２ｂに励起光ＰＬに対して全反射膜を設けると、レーザ媒質３２の第２の面３２ｂまで達した光は反射され、レーザ媒質３２の第１の面３２ａ方向に向かって、第３の面３２ｃと第４の面３２ｄとの反射を繰り返しながら、レーザ媒質３２内を伝搬していく。
【００７９】
このように、実施の形態４の導波路型レーザ装置３１においては、レーザ媒質３２の第１の面３２ａに反射させて、レーザ媒質３２の第３の面３２ｃと第４の面３２ｄ間を繰り返し反射させており、未励起領域が小さくなるため、レーザ媒質３２が三準位レーザの場合は、吸収損失が小さくすることが可能となり、効率の向上が期待できる。
【００８０】
以上説明したように、実施の形態４の導波路型レーザ装置によれば、ｎ個（ｎ≧１）の励起光源と、中心軸に対して平行で、互いに対向する光学研磨された２個の面と、中心軸に対して平行で、互いに対向するクラッドが接続されている２個の面と、中心軸に対して垂直で発振光が入出射する２個の面とを有する直方体形状からなり、励起光源で励起されてレーザ光を出力するレーザ媒質と、光学研磨された２個の面の少なくとも一部に設けられた光損失手段と、中心軸に対して平行で互いに対向し、かつ、一方の面が光学研磨された面との接触面である２個の面と、中心軸に対して平行で互いに対向する２個の面と、中心軸に対して垂直な励起光が入射する面と、中心軸となす角が鈍角な励起光反射面とを有するｎ個（ｎ≧１）の四角柱形状の透明ブロックとを備え、励起光がレーザ媒質の光学研磨された面に対して臨界角より大きい角度で入射し、かつ、クラッドの材料が、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッドまたは第２のクラッドの屈折率、ｎ２はレーザ媒質の屈折率とした時にｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２を満足するようにしたので、実施の形態１と同様の効果を有すると共に、吸収損失や光学的接続手段を透過することによって発生する損失を低下させることが可能となり、効率の向上を図ることができる。
【００８１】
実施の形態５．
図１３は、この発明の実施の形態５による導波路型レーザ装置４１を示す構成図である。
図１３において、導波路型レーザ装置４１は、レーザ媒質４２と、第１の励起光源４３ａ及び第２の励起光源４３ｂと、第１のクラッド４４ａ及び第２のクラッド４４ｂと、第１の光損失手段４５ａ及び第２の光損失手段４５ｂとで構成される。
【００８２】
レーザ媒質４２は、多角柱形状で、第１の面４２ａ、第２の面４２ｂ、第３の面４２ｃ、第４の面４２ｄ、第５の面４２ｅ、第６の面４２ｆ、第７の面４２ｇ、第８の面４２ｈからなる。第１の面４２ａと第２の面４２ｂは、レーザ媒質４２の中心軸ＣＡに対して垂直であると共に、第３の面４２ｃ、第４の面４２ｄ、第５の面４２ｅ、第６の面４２ｆに対して垂直で、互いが平行に対向している。第３の面４２ｃと第４の面４２ｄは、レーザ媒質４２の中心軸ＣＡに対して平行で、第１の面４２ａ、第２の面４２ｂ、第５の面４２ｅ、第６の面４２ｆに対して垂直で互いが平行に対向している。第５の面４２ｅと第６の面４２ｆは、レーザ媒質４２の中心軸ＣＡに対して平行で、第１の面４２ａ、第２の面４２ｂ、第３の面４２ｃ、第４の面４２ｄに対して垂直で互いが平行に対向している。第７の面４２ｇは、中心軸ＣＡとなす角が鋭角で、第１の面４２ａと第３の面４２ｃと第５の面４２ｅと第６の面４２ｆとに接続している。第８の面４２ｈは、中心軸ＣＡとなす角が鋭角で第１の面４２ａと第４の面４２ｄと第５の面４２ｅと第６の面４２ｆとに接続している。第１の励起光源４３ａはレーザ媒質４２の第７の面４２ｇに、第２の励起光源４３ｂはレーザ媒質４２の第８の面４２ｈに対して近接配置している。
【００８３】
次に、実施の形態５の導波路型レーザ装置４１の動作について説明する。
図１４は、図１３のｘ−ｚ面方向の第１の励起光源４３ａと第２の励起光源４３ｂから出射された励起光ＰＬ１とＰＬ２とレーザ発振光ＯＬの進行光路を示す説明図である。
励起光ＰＬ１は第１の励起光源４３ａから出力され、空間に伝搬後、レーザ媒質４２の第７の面４２ｇからレーザ媒質４２内に入射する。このとき、励起光ＰＬ１とレーザ媒質４２の第７の面４２ｇの法線が一致していれば、励起光ＰＬ１は角度を変えずにレーザ媒質４２内に入射する。一方、励起光ＰＬ１とレーザ媒質４２の第７の面４２ｇの法線が一致していないとレーザ媒質４２の第７の面４２ｇで屈折し、レーザ媒質４２内に入射する。レーザ媒質４２内に入射した励起光ＰＬ１はレーザ媒質４２内を吸収されながら伝搬し、レーザ媒質４２の第４の面４２ｄまで達すると全反射し、レーザ媒質４２の第３の面４２ｃの方向に向きを変えてレーザ媒質４２内を伝搬する。レーザ媒質４２の第３の面４２ｃまで達すると全反射し、レーザ媒質４２の第４の面４２ｄの方向に向きを変えて伝搬する。励起光ＰＬ１はレーザ媒質４２の第３の面４２ｃと第４の面４２ｄとの反射を繰り返しながら、レーザ媒質４２の第２の面４２ｂまで達し、レーザ媒質４２で吸収されなかった励起光ＰＬ１はレーザ媒質４２の第２の面４２ｂから励起光は出射され、空間に放射される。
【００８４】
励起光ＰＬ２は第２の励起光源４３ｂから出力され、空間に伝搬後、レーザ媒質４２の第８の面４２ｈからレーザ媒質４２内に入射する。このとき、励起光ＰＬ２とレーザ媒質４２の第８の面４２ｈの法線が一致していれば、励起光ＰＬ１は角度を変えずにレーザ媒質４２内に入射する。一方、励起光ＰＬ１とレーザ媒質４２の第８の面４２ｈの法線が一致していないとレーザ媒質４２の第８の面４２ｈで屈折し、レーザ媒質４２内に入射する。レーザ媒質４２内に入射した励起光ＰＬ２はレーザ媒質４２内を吸収されながら伝搬し、レーザ媒質４２の第３の面４２ｃまで達すると全反射し、レーザ媒質４２の第４の面４２ｄの方向に向きを変えてレーザ媒質４２内を伝搬する。レーザ媒質４２の第４の面４２ｄまで達すると全反射し、レーザ媒質４２の第３の面４２ｃの方向に向きを変えて伝搬する。励起光ＰＬ１はレーザ媒質４２の第３の面４２ｃと第４の面４２ｄとの反射を繰り返しながら、レーザ媒質４２の第２の面４２ｂまで達し、レーザ媒質４２で吸収されなかった励起光ＰＬ２はレーザ媒質４２の第２の面４２ｂから励起光は出射され、空間に放射される。
【００８５】
レーザ媒質４２の第２の面４２ｂに励起光ＰＬ１と励起光ＰＬ２に対して全反射膜を設けると、レーザ媒質４２の第２の面４２ｂまで達した光は反射され、レーザ媒質４２の第１の面４２ａ方向に向かって、レーザ媒質４２の第３の面４２ｃとレーザ媒質４２の第４の面４２ｄとの反射を繰り返しながら、レーザ媒質４２内を伝搬していく。
【００８６】
ｙ−ｚ面方向に関する励起光ＰＬ１と励起光ＰＬ２はそれぞれ第１の励起光源４３ａと第２の励起光源４３ｂから出力され、導波路内でビームが広がりながら伝搬する。レーザ媒質４２の第５の面４２ｅに達した励起光ＰＬ１は第１のクラッド４４ａによって反射し、レーザ媒質４２の第６の面４２ｆに向かって伝搬する。レーザ媒質４２の第６の面４２ｆに達した励起光ＰＬ１または励起光ＰＬ２は第２のクラッド４４ｂによって反射し、レーザ媒質４２の第５の面４２ｅに向かって伝搬する。このように、励起光ＰＬ１または励起光ＰＬ２は第５の面４２ｅと第６の面４２ｆ間で反射を繰り返しながら、レーザ媒質４１内を伝搬する。
【００８７】
導波路の閉じ込めが十分強い場合、第５の面４２ｅと第６の面４２ｆで全反射する光が第１の面４２ａ、第２の面４２ｂで全反射し、レーザ媒質４２内で周回する寄生発振モードが発生する。全反射周回モードを抑制する条件は、端面への入射角度が端面の全反射条件角度よりも小さくなる条件として次式で与えられる。
ｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２
ここで、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッド４４ａまたは第２のクラッド４４ｂの屈折率、ｎ２はレーザ媒質４２の屈折率である。第１のクラッド４４ａまたは第２のクラッド４４ｂは、少なくとも一方においては、上記の全反射周回モード抑制条件を満足する材料を用いている。
【００８８】
また、第１のクラッド４４ａと第２のクラッド４４ｂが上記の全反射周回モード抑制条件を満足しない場合においても、第１のクラッド４４ａまたは第２のクラッド４４ｂの厚さを全反射周回モードがクラッド外に染み出す厚さにし、かつ、第１のクラッド４４ａまたは第２のクラッド４４ｂの外側に、光吸収手段を設けることによって、寄生発振モードを抑制することが可能である。
【００８９】
発振光ＯＬの波長の光は、レーザ媒質４２内の第３の面４２ｃ、第４の面４２ｄ、第５の面４２ｅ、第６の面４２ｆで全反射するため、発振光ＯＬ以外の光で発振する寄生発振の発生が懸念される。そこで本実施の形態では、寄生発振を抑制するため、レーザ媒質４２の第３の面４２ｃと第４の面４２ｄの一部にそれぞれ第１の光損失手段４５ａと第２の光損失手段４５ｂとを設けている。
【００９０】
以上のように、実施の形態５による導波路型レーザ装置４１においては、２個の励起光源を用いることができるため、レーザ装置の高出力化が可能となる。
【００９１】
なお、実施の形態２〜４の構成においても、実施の形態５と同様にレーザ媒質や透明ブロック、励起光源をレーザ媒質の中心軸に対して線対称な位置に配置することができ、レーザ装置の高出力化が実現できる。
【００９２】
実施の形態６．
図１５は、この発明の実施の形態６による導波路型レーザ装置５１を示す構成図である。
図１５において導波路型レーザ装置５１は、レーザ媒質５２と、第１の励起光源５３ａと、第２の励起光源５３ｂと、第３の励起光源５３ｃと、第４の励起光源５３ｄと、第１のクラッド５４ａと、第２のクラッド５４ｂと、第１の光損失手段５５ａと、第２の光損失手段５５ｂと、第３の光損失手段５５ｃと、第４の光損失手段５５ｄとで構成される。
【００９３】
レーザ媒質５２は、多角柱形状で、第１の面５２ａ、第２の面５２ｂ、第３の面５２ｃ、第４の面５２ｄ、第５の面５２ｅ、第６の面５２ｆ、第７の面５２ｇ、第８の面５２ｈ、第９の面５２ｉ、第１０の面５２ｊからなる。第１の面５２ａと第２の面５２ｂは、レーザ媒質５２の中心軸ＣＡに対して垂直であると共に、第３の面５２ｃ、第４の面５２ｄ、第５の面５２ｅ、第６の面５２ｆに対して垂直で、互いが平行に対向している。第３の面５２ｃと第４の面５２ｄは、レーザ媒質５２の中心軸ＣＡに対して平行で、第１の面５２ａ、第２の面５２ｂ、第５の面５２ｅ、第６の面５２ｆに対して垂直で互いが平行に対向している。第５の面５２ｅと第６の面５２ｆは、レーザ媒質５２の中心軸ＣＡに対して平行で、第１の面５２ａ、第２の面５２ｂ、第３の面５２ｃ、第４の面５２ｄに対して垂直で互いが平行に対向している。第７の面５２ｇは、中心軸ＣＡとなす角が鋭角で、第１の面５２ａと第３の面５２ｃと第５の面５２ｅと第６の面５２ｆと接続している。第８の面５２ｈは、中心軸ＣＡとなす角が鋭角で、第１の面５２ａと第４の面５２ｄと第５の面５２ｅと第６の面５２ｆと接続している。第９の面５２ｉは、中心軸ＣＡとなす角が鋭角で、第２の面５２ｂと第４の面５２ｄと第５の面５２ｅと第６の面５２ｆと接続している。第１０の面５２ｊは、中心軸ＣＡとなす角が鋭角で、第２の面５２ｂと第４の面５２ｄと第５の面５２ｅと第６の面５２ｆと接続している。第１の励起光源５３ａはレーザ媒質５２の第７の面５２ｇに、第２の励起光源５３ｂはレーザ媒質５２の第８の面５２ｈに、第３の励起光源５３ｃはレーザ媒質５２の第９の面５２ｉに、第４の励起光源５３ｄはレーザ媒質５２の第１０の面５２ｊに対して近接配置している。
【００９４】
次に、実施の形態６の導波路型レーザ装置５１の原理について説明する。
図１６は、図１５のｘ−ｚ面方向の第１の励起光源５３ａと第２の励起光源５３ｂと第３の励起光源５３ｃと第４の励起光源５３ｄから出射された励起光ＰＬ１とＰＬ２とＰＬ３とＰＬ４とレーザ発振光ＯＬの進行光路を示す説明図である。
励起光ＰＬ１は第１の励起光源５３ａから出力され、空間に伝搬後、レーザ媒質５２の第７の面５２ｇからレーザ媒質５２内に入射する。このとき、励起光ＰＬ１とレーザ媒質５２の第７の面５２ｇの法線が一致していれば、励起光ＰＬ１は角度を変えずにレーザ媒質５２内に入射する。一方、励起光ＰＬ１とレーザ媒質５２の第７の面５２ｇの法線が一致していないとレーザ媒質５２の第７の面５２ｇで屈折し、レーザ媒質５２内に入射する。レーザ媒質５２内に入射した励起光ＰＬ１はレーザ媒質５２内を吸収されながら伝搬し、レーザ媒質５２の第４の面５２ｄまで達すると全反射し、レーザ媒質５２の第３の面５２ｃの方向に向きを変えてレーザ媒質５２内を伝搬する。レーザ媒質５２の第３の面５２ｃまで達すると全反射し、レーザ媒質５２の第４の面５２ｄの方向に向きを変えて伝搬する。励起光ＰＬ１はレーザ媒質５２の第３の面５２ｃと第４の面５２ｄとの反射を繰り返しながら、レーザ媒質５２の第２の面５２ｂまで達し、レーザ媒質５２で吸収されなかった励起光ＰＬ１はレーザ媒質５２の第２の面５２ｂから励起光は出射され、空間に放射される。
【００９５】
励起光ＰＬ２は第２の励起光源５３ｂから出力され、空間に伝搬後、レーザ媒質５２の第８の面５２ｈからレーザ媒質５２内に入射する。このとき、励起光ＰＬ２とレーザ媒質５２の第８の面５２ｈの法線が一致していれば、励起光ＰＬ２は角度を変えずにレーザ媒質５２内に入射する。一方、励起光ＰＬ２とレーザ媒質５２の第８の面５２ｈの法線が一致していないとレーザ媒質５２の第８の面５２ｈで屈折し、レーザ媒質５２内に入射する。レーザ媒質５２内に入射した励起光ＰＬ２はレーザ媒質５２内を吸収されながら伝搬し、レーザ媒質５２の第３の面５２ｃまで達すると全反射し、レーザ媒質５２の第４の面５２ｄの方向に向きを変えてレーザ媒質５２内を伝搬する。レーザ媒質５２の第４の面５２ｄまで達すると全反射し、レーザ媒質５２の第３の面５２ｃの方向に向きを変えて伝搬する。励起光ＰＬ２はレーザ媒質５２の第３の面５２ｃと第４の面５２ｄとの反射を繰り返しながら、レーザ媒質５２の第２の面５２ｂまで達し、レーザ媒質５２で吸収されなかった励起光ＰＬ２はレーザ媒質５２の第２の面５２ｂから励起光は出射され、空間に放射される。
【００９６】
励起光ＰＬ３は励起光源５３ｃから出力され、空間に伝搬後、レーザ媒質５２の第９の面５２ｉからレーザ媒質５２内に入射する。このとき、励起光ＰＬ３とレーザ媒質５２の第９の面５２ｉの法線が一致していれば、励起光ＰＬ３は角度を変えずにレーザ媒質５２内に入射する。一方、励起光ＰＬ３とレーザ媒質５２の第９の面５２ｉの法線が一致していないとレーザ媒質５２の第９の面５２ｉで屈折し、レーザ媒質５２内に入射する。レーザ媒質５２内に入射した励起光ＰＬ３はレーザ媒質５２内を吸収されながら伝搬し、レーザ媒質５２の第４の面５２ｄまで達すると全反射し、レーザ媒質５２の第３の面５２ｃの方向に向きを変えてレーザ媒質５２内を伝搬する。レーザ媒質５２の第３の面５２ｃまで達すると全反射し、レーザ媒質５２の第４の面５２ｄの方向に向きを変えて伝搬する。励起光ＰＬ３はレーザ媒質５２の第３の面５２ｃと第４の面５２ｄとの反射を繰り返しながら、レーザ媒質５２の第１の面５２ａまで達し、レーザ媒質５２で吸収されなかった励起光ＰＬ３はレーザ媒質５２の第１の面５２ａから励起光は出射され、空間に放射される。
【００９７】
励起光ＰＬ４は励起光源５３ｄから出力され、空間に伝搬後、レーザ媒質５２の第１０の面５２ｊからレーザ媒質５２内に入射する。このとき、励起光ＰＬ４とレーザ媒質５２の第１０の面５２ｊの法線が一致していれば、励起光ＰＬ４は角度を変えずにレーザ媒質５２内に入射する。一方、励起光ＰＬ４とレーザ媒質５２の第１０の面５２ｊの法線が一致していないとレーザ媒質５２の第１０の面５２ｊで屈折し、レーザ媒質５２内に入射する。レーザ媒質５２内に入射した励起光ＰＬ４はレーザ媒質５２内を吸収されながら伝搬し、レーザ媒質５２の第３の面５２ｃまで達すると全反射し、レーザ媒質５２の第４の面５２ｄの方向に向きを変えてレーザ媒質５２内を伝搬する。レーザ媒質５２の第４の面５２ｄまで達すると全反射し、レーザ媒質５２の第３の面５２ｃの方向に向きを変えて伝搬する。励起光ＰＬ４はレーザ媒質５２の第３の面５２ｃと第４の面５２ｄとの反射を繰り返しながら、レーザ媒質５２の第１の面５２ａまで達し、レーザ媒質５２で吸収されなかった励起光ＰＬ４はレーザ媒質５２の第１の面５２ａから励起光は出射され、空間に放射される。
【００９８】
ｙ−ｚ面方向に関する励起光ＰＬ１と励起光ＰＬ２と励起光ＰＬ３と励起光ＰＬ４はそれぞれ第１の励起光源５３ａと第２の励起光源５３ｂと第３の励起光源５３ｃと第４の励起光源５３ｄから出力され、導波路内でビームが広がりながら伝搬する。レーザ媒質５２の第５の面５２ｅに達した励起光ＰＬ１または励起光ＰＬ２または励起光ＰＬ３または励起光ＰＬ４は、第１のクラッド５４ａによって反射し、レーザ媒質５２の第６の面５２ｆに向かって伝搬する。レーザ媒質５２の第６の面５２ｆに達した励起光ＰＬ１または励起光ＰＬ２または励起光ＰＬ３または励起光ＰＬ４は、第２のクラッド５４ｂによって反射し、レーザ媒質５２の第５の面５２ｅに向かって伝搬する。このように励起光ＰＬ１または励起光ＰＬ２または励起光ＰＬ３または励起光ＰＬ４は、第５の面５２ｅと第６の面５２ｆ間で反射を繰り返しながら、レーザ媒質５２内を伝搬する。
【００９９】
導波路の閉じ込めが十分強い場合、第５の面５２ｅと第６の面５２ｆで全反射する光が第１の面５２ａ、第２の面５２ｂで全反射し、レーザ媒質５２内で周回する寄生発振モードが発生する。全反射周回モードを抑制する条件は、端面への入射角度が端面の全反射条件角度よりも小さくなる条件として次式で与えられる。
ｎ２×ｓｉｎ（π／２−ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ２））＜ｎ１＜ｎ２
ここで、ｎ０は空気の屈折率、ｎ１は第１のクラッド５４ａまたは第２のクラッド５４ｂの屈折率、ｎ２はレーザ媒質５２の屈折率である。第１のクラッド５４ａまたは第２のクラッド５４ｂは、少なくとも一方においては、上記の全反射周回モード抑制条件を満足する材料を用いている。
【０１００】
また、第１のクラッド５４ａと第２のクラッド５４ｂに上記の全反射周回モード抑制条件を満足しない場合においても、第１のクラッド５４ａまたは第２のクラッド５４ｂの厚さを全反射周回モードがクラッド外に染み出す厚さにし、かつ、第１のクラッド５４ａまたは第２のクラッド５４ｂの外側に、光吸収手段を設けることによって、寄生発振モードを抑制することが可能である。
【０１０１】
発振光ＯＬの波長の光はレーザ媒質５２内の第３の面５２ｃ、第４の面５２ｄ、第５の面５２ｅ、第６の面５２ｆで全反射するため、発振光ＯＬ以外の光で発振する寄生発振の発生が懸念される。そこで本実施の形態では、寄生発振を抑制するため、レーザ媒質５２の第３の面５２ｃと、レーザ媒質５２の第４の面５２ｄの一部にそれぞれ第１の光損失手段５５ａと第２の光損失手段５５ｂと第３の光損失手段５５ｃと第４の光損失手段５５ｄとを設けている。
【０１０２】
以上のように、実施の形態６による導波路型レーザ装置５１においては、４個の励起光源を用いることができ、また、未励起部分が小さくなるため、レーザ装置の高出力、高効率化が可能となる。
【０１０３】
なお、実施の形態２〜４の構成においても、実施の形態６と同様にレーザ媒質や透明ブロック、励起光源をレーザ媒質の中心に対して点対称な位置に配置することができ、レーザ装置の高出力化が実現できる。
【０１０４】
また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１，１１，２１，３１，４１，５１  導波路型レーザ装置、２，１２，２２，３２，４２，５２  レーザ媒質、２ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ  レーザ媒質の第１の面、２ｂ，１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ，５２ｂ  レーザ媒質の第２の面、２ｃ，１２ｃ，２２ｃ，３２ｃ，４２ｃ，５２ｃ  レーザ媒質の第３の面、２ｄ，１２ｄ，２２ｄ，３２ｄ，４２ｄ，５２ｄ  レーザ媒質の第４の面、２ｅ，１２ｅ，２２ｅ，３２ｅ，４２ｅ，５２ｅ  レーザ媒質の第５の面、２ｆ，１２ｆ，２２ｆ，３２ｆ，４２ｆ，５２ｆ  レーザ媒質の第６の面、２ｇ，４２ｇ，５２ｇ  レーザ媒質の第７の面、４２ｈ，５２ｈ  レーザ媒質の第８の面、５２ｉ  レーザ媒質の第９の面、５２ｊ  レーザ媒質の第１０の面、３，１３，２３，３３，４３，５３  励起光源、４ａ，１４ａ，２４ａ，３４ａ，４４ａ，５４ａ  第１のクラッド、４ｂ，１４ｂ，２４ｂ，３４ｂ，４４ｂ，５４ｂ  第２のクラッド、５ａ，１５ａ，２５ａ，３５ａ，４５ａ，５５ａ  第１の光損失手段、５ｂ，１５ｂ，２５ｂ，３５ｂ，４５ｂ，５５ｂ  第２の光損失手段、５５ｃ  第３の光損失手段、５５ｄ  第４の光損失手段、１６，２６，３６  透明ブロック、１６ａ，２６ａ，３６ａ  透明ブロックの第１面、１６ｂ，２６ｂ，３６ｂ  透明ブロックの第２面、１６ｃ，２６ｃ，３６ｃ  透明ブロックの第３面、１６ｄ，２６ｄ，３６ｄ  透明ブロックの第４面、１６ｅ，２６ｅ，３６ｅ  透明ブロックの第５面、１６ｆ，３６ｆ  透明ブロックの第６面、１７，２７，３７  光学的接続手段、ＣＡ  レーザ媒質の中心軸、ＰＬ  励起光、ＰＬ１  第１の励起光、ＰＬ２  第２の励起光、ＰＬ３  第３の励起光、ＰＬ４  第４の励起光、ＯＬ  発振光。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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