(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光体を含んでなるレーザ発光媒体に、光散乱部材を近接して配置し、
上記光散乱部材にレーザ光を照射して上記光散乱部材を粒子状にするとともに、粒子状の上記光散乱部材を上記レーザ発光媒体中に導入することを特徴とするレーザ光源の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ装置のレーザ光源に関し、さらに詳細には、固体レーザに用いられるレーザ光源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ装置では、通常、レーザ光源からレーザ発振光を得るために、ミラー等の外部共振器を備えている。つまり、レーザ装置では、レーザ光源に含まれる発光体の光励起に伴って放出された光（発光光）は、誘導放出によって増幅されるとともに、外部共振器によって共振される（光学フィードバックを得る）。これにより、上記発光光は、一定の波長をもつレーザ発振光となる。
【０００３】
近年、レーザ装置の小型化や低コスト化、外部共振器等の光学素子の簡便化等の観点から、外部共振器を必要としないレーザ装置が求められている。このようなレーザ装置として、レーザ媒体に光散乱粒子を導入してなるレーザ光源を備えたランダムレーザがある（A.Z.Genack & J.M.Drake，Nature，400，p.368(1994)；D.Wiersma，Nature，132，p.406(2000)等）。このランダムレーザでは、光散乱粒子をレーザ媒体中に分散させ、上記外部共振器の代わりに、この光散乱粒子の光散乱を利用することによってレーザ発振光を得ている。すなわち、上記ランダムレーザでは、レーザ媒体中の発光体を光励起して発光させ、レーザ媒体中にて、この発光させた光を光散乱粒子において散乱させて自発的な光回帰を発生させることにより光増幅させ、レーザ発振光のための光学フィードバックを得ている。
【０００４】
このような光散乱粒子を含むレーザ媒体は、レーザ媒体の原料と光散乱粒子とを単に混ぜ合わせてレーザ媒体として成型する、又は、レーザ媒体中にて無機物等の光散乱粒子をクラスター成長させる、等により製造されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ランダムレーザでは、レーザ媒体中への光散乱粒子の導入と、この導入によって得られるレーザ発振光の発光ゲインとのバランスをコントロールすることが困難であるという問題を有している。
【０００６】
つまり、上記ランダムレーザでは、レーザ媒体中に単に混ぜ合わせた光散乱粒子や、レーザ媒体中にてクラスターを形成している光散乱粒子を用いている。そして、これらの光散乱粒子が、発光体の光励起によって生じた発光を光散乱することにより、光学フィードバックを得ている。レーザ媒体中の光散乱粒子の分散状態は、光散乱粒子の混ぜ合わせ方や、光散乱粒子が形成するクラスターの構造によって変化するため、この光散乱粒子の分散状態に応じて、レーザ発振のための光学フィードバックの強度（発光ゲイン）が変化してしまう。それゆえ、上記のように、単なる混ぜ合わせやクラスター成長の利用によって、レーザ媒体へ光散乱粒子を導入したランダムレーザでは、光散乱粒子の分散状態を制御し難く、レーザ発振の発光ゲインを制御することが困難であるという問題が生じる。
【０００７】
また、上記のようにして光散乱粒子がレーザ媒体中に導入されたランダムレーザでは、レーザ媒体中に高密度に光散乱粒子を分散させることができない。そのため、レーザ媒体中での光散乱が弱く、レーザ発振のための十分な光学フィードバックを得ることができない。さらに波長コントロールが困難である。それゆえ、上記ランダムレーザでは、レーザ発振光の発光スペクトルはブロードとなり、良好なレーザ発振光を得るまでには至っていない。
【０００８】
さらに、発光体として有機系色素を用いたレーザ媒体は、溶液状、スラリー状であり、レーザ発振光が不安定となるという問題があった。より安定な光増幅とレーザ輻射を得るために固体系の物質開発が求められている。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、発光体を含んでなるレーザ媒体中へ光散乱粒子を高密度に導入して、発光スペクトルの線幅が極めて小さいレーザ発振光を得ることができる固体レーザ光源及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のレーザ光源は、上記課題を解決するために、レーザ発光媒体に含まれる発光体を光励起することにより、レーザ発振光が得られるレーザ光源において、上記レーザ発光媒体は、レーザアブレーションによって形成される粒子状の光散乱部材を含んでいる。
【００１１】
上記レーザアブレーションとは、光散乱部材にレーザ光を照射し、この光散乱部材を破壊して、マイクロメートルサイズ以下の粒子状とすることをいう。このレーザアブレーションによれば、同時に、生じた粒子状の光散乱部材をレーザ発光媒体中に分散して導入することができる。
【００１２】
上記の構成によれば、レーザ発光媒体中の発光体が光励起により発光し、この発光させた光が、レーザ発光媒体中に含まれる粒子状の光散乱部材によって、次々に散乱される。その結果、レーザ発光媒体中にて上記発光が増幅されて光学フィードバックが発生し、レーザ輻射を得ることができる。
【００１３】
さらに、上記レーザ発光媒体中には、粒子状の光散乱部材が高密度に分散して存在している。それゆえ、発光体から発する光をレーザ発光媒体中に閉じ込めて散乱させることができるので、上記発光の増幅を十分に行うことができる。これにより、スペクトルの線幅が極めて狭く、かつ、強度の大きいレーザ発振光を発するレーザ光源を得ることができる。
【００１４】
上記のように、本発明のレーザ光源は、粒子状の光散乱部材の散乱を利用することによって、発光体から発する光を増幅している。そのため、外部共振器等の光学素子を使用することなく、レーザ発振光を得ることができるので、レーザ光源の小型化や低コスト化を図ることができる。
【００１５】
さらに、発光体を光励起するために照射する励起光の強度を制御することによって、レーザ光源から得られるレーザ発振光の強度やスペクトルの線幅をコントロールすることができる。
【００１６】
また、本発明のレーザ光源のレーザ発光媒体中に含まれる上記発光体は、有機蛍光色素であることが好ましい。これにより、上記レーザ媒体中に含まれる発光体の種類に応じて、レーザ光源から得られるレーザ発振光の波長を容易に変えることができる。それゆえ、赤外領域、可視領域、紫外領域等の種々の波長領域を有するレーザ発振光を発するレーザ光源を提供することができる。
【００１７】
また、上記レーザ発光媒体は、樹脂にて形成されていることが好ましい。なお、上記樹脂とは、高分子材料のみならず低分子材料にて形成されている無定型固体を含むものとする。樹脂にてレーザ発光媒体が形成されることにより、レーザ発光媒体中に容易に、かつ高濃度に、発光体を含ませることができる。さらに、レーザアブレーションにより、粒子状の光散乱部材を簡便にレーザ発光媒体中に導入することができ、また、この粒子状の光散乱部材を高密度に分散させることもできる。
【００１８】
また、上記光散乱部材はガラスであることが好ましい。光散乱部材としてガラスを用いることにより、レーザアブレーションによって、容易にガラスを破壊して、マイクロメートル以下の大きさに揃ったガラス微粒子を形成することができる。それゆえ、レーザ発光媒体中には、比較的大きさが均一なガラス微粒子が導入されることになる。これにより、発光体から発する光を好適に散乱することができるので、レーザ発振光に必要とされるのに十分な光フィードバックを得ることができ、さらに、強度の大きいレーザ輻射を得ることもできる。
【００１９】
また、本発明のレーザ光源の製造方法は、発光体を含んでなるレーザ発光媒体に、光散乱部材を接近して配置し、上記光散乱部材にレーザ光を照射して該光散乱部材を粒子状にするとともに、該粒子状の光散乱部材を上記レーザ発光媒体中に導入することを特徴としている。
【００２０】
上記光散乱部材とは、レーザアブレーションによって、粒子状の光散乱部材を形成することができるものを意味する。つまり、光散乱部材自身が光散乱特性に優れている必要はなく、光散乱部材からレーザアブレーションによって形成される粒子状の光散乱部材が、光散乱特性を有していればよい。なお、この光散乱部材は、必ずしも本発明のレーザ光源が有している必要はなく、あくまでも、レーザ発光媒体中に含まれる粒子状の光散乱部材を形成するために用いられるものである。
【００２１】
上記の方法によれば、光散乱部材に対してレーザ光を照射して光散乱部材を破壊するレーザアブレーションを行っている。このレーザアブレーションを行うことにより、光散乱部材が破壊され、マイクロナノメートル以下に大きさの揃った粒子状の光散乱部材を得ることができる。同時に、この粒子状の光散乱部材を、レーザ発光媒体中に高密度に分散して導入することができる。
【００２２】
このように、レーザアブレーションは、光散乱部材へレーザ光を照射することによって行うことができるので、粒子状の光散乱部材の形成と、該粒子状の光散乱部材のレーザ発光媒体中への導入を簡便にかつ安価に行うことができる。これにより、光学素子等を必要としない、低コスト化や小型化を図ったレーザ光源を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１ないし図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００２４】
本実施の形態のレーザ光源１０は、図２に示すように、基板１１上に、図示しない発光体を含んでなる高分子フィルム（レーザ発光媒体）１２が配置され、この高分子フィルム１２上に光散乱部材であるガラス板１３が設けられている。つまり、レーザ光源１０は、図１（ａ）に示すように、基板１１、高分子フィルム１２、ガラス板１３の順に固定されてなっている。そして、上記発光体を含んでなる高分子フィルム１２中には、詳細は後述するが、上記ガラス板１３に照射されたレーザ光１４によって、ガラス板（光散乱部材）１３が局所的に破壊されて（レーザアブレーション）形成されたガラス微粒子（光散乱部材）１３ａが高密度に分散している（図１（ｂ））。
【００２５】
このようなレーザ光源１０では、図３に示すように、高分子フィルム１２中の発光体は、レーザ光１５等の外部からの光照射により光励起されて発光する。このとき発生した発光光１６は、高分子フィルム１２中のガラス微粒子１３ａによって散乱される。高分子フィルム１２中には、高密度にガラス微粒子１３ａが分散しているので、上記発光光１６は、あるガラス微粒子１３ａによって散乱され、さらに他のガラス微粒子１３ａによって散乱される。つまり、発光体の発光光１６は、高分子フィルム１２中のガラス微粒子１３ａによって、次々に散乱されることにより自発的な光回帰を発生して増幅され、増幅された光がレーザ光源１０のレーザ発振光として得られる。
【００２６】
さらに、上記レーザ光源１０の高分子フィルム１２内には、高密度にガラス微粒子１３ａが分散しているので、レーザ発振光に必要な光学フィードバックを得るための十分な光散乱が生じる。つまり、高分子フィルム１２内の発光体の発光光１６は、高分子フィルム１２中にて高密度に分散したガラス微粒子１３ａの間に閉じ込められる。それゆえ、発光体の発光光１６は、高分子フィルム１２内にて増幅されるので、レーザ発振光に必要な光学フィードバックを得ることができる。その結果、レーザ光源１０から、例えば、発光スペクトルの線幅が１ｎｍ以下といったスペクトルの線幅が極めて狭いレーザ発振光を得ることができる。
【００２７】
上記レーザ光源１０の各構成について、以下に詳細に説明する。
【００２８】
基板１１に用いられる材料は、特に限定されるものではなく、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属酸化物基板、高分子化合物によって形成された高分子基板、アルミニウム等の金属基板、ガラス、石英、シリコン等の表面に金属をコートした金属コート基板等を挙げることができる。金属コート基板は、金属コートにより基板表面に光反射性を有している。
【００２９】
光反射率の高い基板を用いた場合、高分子フィルム１２から基板１１へ発光体が発する光や散乱光が放出されても、基板１１表面にて反射して再び高分子フィルム１２内へ導入される。そのため、基板１１からの反射光をも、高分子フィルム１２内での光増幅に利用することができるので、強い光学フィードバックを得るとともにレーザ発振光の励起強度の閾値を下げることができ、強度の大きいレーザ発振光を得ることが可能になる。
【００３０】
高分子フィルム１２としては、０．２μｍ〜１０μｍ程度の厚さを有する薄板状に成型された樹脂が好ましく、製造時の簡便性等の点から、光硬化性樹脂が好ましい。光硬化性樹脂は、後述するレーザ光源１０の製造時に、光リソグラフィ技術によって容易に成型することができる。すなわち、基板１１上に光硬化性樹脂となる樹脂原料を所定形状にて塗布した後、光照射によって硬化させることにより、高分子フィルム１２を形成することができる。さらに、基板１１と後述するガラス板１３とを、固定することもできる。このように、光硬化性樹脂を用いることにより、高分子フィルム１２の形成や、基板１１及びガラス板１３の固定を容易かつ簡単に行うことができるので、本発明では好適に用いられる。
【００３１】
上記光硬化性樹脂としては、特に限定されるものではないが、紫外線照射によって硬化する紫外線硬化樹脂が特に好ましい。具体的には、ポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系等の紫外線硬化樹脂を挙げることができる。上記ポリエステルアクリレート系の紫外線硬化樹脂としては、例えば、図４に示す構造式にて表されるように、アクリル酸、アジピン酸、及び１，６−ヘキサンジオールが重合した重合体（図４（ａ））、無水フタル酸、プロピレンオキサイド、アクリル酸が重合した重合体（図４（ｂ））、トリメリト酸、ジエチレングリコール、アクリル酸が重合した重合体（図４（ｃ））等を挙げることができる。
【００３２】
また、上記したように、高分子フィルム１２には、色素等の発光体が混合されている。高分子フィルム１２中の発光体は、光励起によって発光するので、高分子フィルム１２に添加された発光体の種類に応じて、レーザ光源１０から出射されるレーザ発振光の波長を容易に変えることができる。
【００３３】
高分子フィルム１２に添加する発光体としては、特に限定されるものではないが、有機蛍光色素が好ましい。有機蛍光色素としては、目的とするレーザ発振光の波長を得られるように適宜選択すればよく、市販されているレーザ用色素等を用いればよい。このような有機蛍光色素としては、例えば、表１に示すように、ポリフェニル２（図５（ａ））、スチルベン１（図５（ｂ））、スチルベン３（図５（ｃ））、クマリン１０２（図５（ｄ））、クマリン６（図５（ｅ））、ローダミン１１０（図５（ｆ））、ローダミン６Ｇ（図５（ｇ））、スルフォローダミンＢ（図５（ｈ））、ＤＣＭ（図５（ｉ））、ローダミン７００（図５（ｊ））、ピリジン２（図５（ｋ））、スチリル９（図５（ｌ））や、これら各色素の誘導体を挙げることができる。上記各有機蛍光色素は、表１に示す発光ピークを有している。
【００３４】
【表１】
0004017912.tif 000002
【００３５】
上記各有機蛍光色素を高分子フィルム１２中に混合することによって、レーザ光源１０からは、表１に示す発光ピーク付近の波長を有するレーザ発振光を得ることができると考えられる。なお、表１に示す発光ピークの波長と、レーザ光源１０から出射されるレーザ発振光の波長とは、必ずしも一致するものではない。表１に示す発光ピークの波長はあくまでも、各色素の発光ピークであり、表１の有機蛍光色素を用いたレーザ光源１０からは、各発光ピークの波長付近の波長を有するレーザ発振光が得られると考えられる。
【００３６】
すなわち、例えば、上記ＤＣＭを用いれば、５９９ｎｍ〜６０８ｎｍの波長範囲にて、スペクトル幅０．５ｎｍ以下のレーザ発振光を得ることができる。このように、表１に示す有機蛍光色素のうちのいずれかを選択して用いることにより、紫外領域から近赤外領域までの波長を有するレーザ発振光を発するレーザ光源１０を提供することができる。
【００３７】
高分子フィルム１２に含まれる発光体の含有量は、用いる発光体によって適宜設定すればよい。発光体として上記有機蛍光色素のうちのいずれかを用いる場合には、高分子フィルム１２に対して、０．１重量％〜１．０重量％にて含まれていることが好ましく、特に０．２重量％〜０．５重量％が好ましい。
【００３８】
ガラス板１３の素材や組成は、レーザアブレーションによって、ガラス微粒子１３ａを生じ、このガラス微粒子１３ａが高分子フィルム１２中に分散して導入することができるものであれば特に限定されない。レーザアブレーションを行い得る条件は、照射するレーザ光の強度やガラス板１３の素材や組成に依存するが、ガラス板１３の厚さは１００μｍ程度であることが好ましい。
【００３９】
高分子フィルム１２中に分散して存在するガラス微粒子１３ａは、直径が１００ｎｍ〜２μｍであることが好ましく、さらに好ましくは、直径が２００ｎｍ〜４００ｎｍであるとよい。また、ガラス微粒子１３ａは、Coherent backscattering法（文献：M.P.Van Albada & A.Lagendijik，Physical Review Letters，vol.55，p.2692(1985)）により、散乱平均自由工程を算出した場合に、波長λ＝８Ｌ〜１０Ｌ（Ｌは散乱平均自由行程）以下を有するような密度にて分散されていることが好ましい。
【００４０】
また、レーザアブレーションによって高分子フィルム１２中に分散するガラス微粒子１３ａの屈折率が高分子フィルム１２の屈折率よりも高くなるように、ガラス板１３の素材や組成を選択することが好ましい。これにより、高分子フィルム１２中の発光体から発する光が、ガラス微粒子１３ａによって散乱されて生じた散乱光を、ガラス微粒子１３ａ内に局所的に閉じ込めることができるので、発光体から発する光を、高分子フィルム１２内にて増幅することができる。
【００４１】
なお、ガラス微粒子１３ａから発する光も、レーザ発振のための光フィードバックに利用することができる。そのため、光フィードバックを得るために、ガラス微粒子１３ａを用いる場合には、ガラス微粒子１３ａから所望する波長のレーザ発振光が得られるように、上記ガラス板１３の素材や組成を選択してもよい。
【００４２】
上記の構成のレーザ光源１０では、光励起用に照射されるレーザ光等の励起光強度を変えることによって、得られるレーザ発振光の強度や、レーザ発振光のスペクトル幅を制御することができる。つまり、所定値以上の強度を有する励起光を照射することにより、得られるレーザ発振光のスペクトルはシャープになる。また、所定値以上の強度を有する励起光を照射すると、励起光強度の増加とともに、レーザ発振光の強度が増加する。従って、励起光強度を制御すれば、レーザ光源から得られるレーザ発振光のスペクトルや強度を制御することができる。
【００４３】
次に、上記レーザ光源１０の製造方法について、以下に説明する。
【００４４】
図２に示すように、基板１１上に、色素等の発光体を含む高分子フィルム１２を配置し、さらに、高分子フィルム１２上にガラス板１３を配置して固定する。高分子フィルム１２としては、あらかじめ発光体を混合して薄板状に成型されたものを用いてもよいが、光硬化性樹脂等の樹脂原料を基板１１上に塗布して硬化させて、高分子フィルム１２としてもよい。
【００４５】
すなわち、光硬化性樹脂を用いる場合には、発光体と光硬化性樹脂の樹脂原料とを混合して調製し、基板１１上に所定の厚さにて塗布する。そして、樹脂原料上にガラス板１３を配置した後、樹脂原料に対して光を照射する。これにより、樹脂原料が硬化し、高分子フィルム１２である光硬化性樹脂を挟み込むように、基板１１及びガラス板１３を固定することができる。
【００４６】
なお、高分子フィルム１２として、光硬化性樹脂を用いる場合には、光化学反応を開始させるための開始剤や、光化学反応を促進する触媒等を、樹脂原料に含んでいてもよい。また、光硬化性樹脂に均一に、かつ高濃度に発光体を導入するために、発光体をデンドリマー等によって包接して、上記樹脂原料に添加してもよい。
【００４７】
次いで、図１（ｂ）に示すように、ガラス板１３表面にレーザ光１４を絞り込んで照射する。これにより、ガラス板１３がレーザアブレーションされ、ガラス板１３が局所的に破壊される。同時に、レーザアブレーションによって生じたガラス微粒子１３ａが、高分子フィルム１２中に分散されて導入される。このとき照射するレーザ光１４の波長や強度は、ガラス板１３の素材や組成に応じて適宜選択すればよい。つまり、レーザアブレーションにより、高分子フィルム１２内にて、所望する大きさのガラス微粒子１３ａを導入可能となるように、また、所望する密度での分散状態が得られるように、照射するレーザ光１４の波長や強度を設定すればよい。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、粒子状の光散乱部材としてガラス微粒子１３ａを用いたが、必ずしもこれに限定されず、例えば、無機物質や半導体を用いることも可能である。この場合、ガラス板１３の代わりに、無機物質や半導体にて形成される薄板を用いればよい。
【００４９】
上記レーザ光源１０は、ランダムにコヒーレンスの高いレーザ発振光を発するので、この性質を利用することによって、通信発信器、ディスプレイ等の表示素子、微小光素子内における光源部品等に応用することができる。
【００５０】
【実施例】
本発明の実施例について、図６〜図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５１】
〔レーザ光源の作製〕
基板として市販のスライドガラス（マツナミ社製、75x25x0.8−1.0mmを使用）を用い、該基板上に、発光体としてＤＣＭを０．２４重量％混合したポリエステルアクリレート系の紫外線硬化樹脂材料（東亞合成社製、M-8030）を７μｍの厚さにて塗布した。なお、以下では、硬化する前の紫外線硬化樹脂を樹脂材料と称し、硬化した紫外線硬化樹脂を硬化樹脂と称する。樹脂材料には、上記ＤＣＭとともに、あらかじめ光開始剤として、４，４−ビスジメチルアミノベンゾフェノンを０．１重量％混合した。そして、この樹脂材料上に、厚さ１００μｍのガラス板を配置した。このガラス板には、顕微鏡観察用のカバーガラス（マツナミ社製、18x18x0.12−0.17mmを使用）を使用した。次いで、基板及びガラス板上から上記樹脂材料に対して、３８０ｎｍの紫外線を水銀ランプ（オリンパス光学工業社製、U-ULS100HG）により照射して、樹脂材料を硬化させ、硬化樹脂を挟み込むように、基板とガラス板とを固定した。
【００５２】
その後、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（New Wave Research社製、Polaris）の２倍波を使用して、５３２ｎｍのレーザ光を、レンズを介してガラス板表面に集光照射し、レーザアブレーションによって、ガラス板を局所的に破壊した。これにより、破壊されたガラス板は微粒子状となって、上記硬化樹脂中に分散して導入され、レーザ光源を得た。
【００５３】
上記レーザ光源の硬化樹脂中に分散して存在するガラス微粒子を光学顕微鏡（オリンパス光学工業社製、ＢＸ５０）によって観察したところ、２〜３μｍ以下の直径を有していることがわかった。また、硬化樹脂中に分散して存在するガラス微粒子の密度を見積もるために、Coherent backscattering法（文献：M.P.VanAlbada & A.Lagendijik，Physical Review Letters，vol.55，p.2692(1985)）に従って、散乱平均自由工程を算出したところ、波長λは６３３ｎｍであることが分かった。
【００５４】
〔レーザ光源から得られるレーザ発振光の測定〕
上記のようにして作製されたレーザ光源から得られるレーザ発振光の測定を、以下のようにして行った。すなわち、図６に示すように、光励起用レーザ３１として、上記Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍波を使用し、この光励起用レーザ３１から、出力３０ｍＪ以下にて、パルス幅３〜４ｎｓｅｃ、波長５３２ｎｍのレーザ光を出射した。次いで、光強度調整用素子（コヒーレント社製、グランレーザ偏光子及び波長板を用いて自作構成）３２にて、光励起用レーザ３１から出射したレーザ光の強度を調整し、レンズ３３を介して、上記した本実施例のレーザ光源２０のガラス板表面に導入した。光励起用レーザ３１からのレーザ光は、レーザ光源２０のガラス板表面のうち、レーザアブレーションにより破壊された領域に対して、４５度にて入射させた。そして、レーザ光源２０の表面の法線方向に散乱するレーザ発振光を、レンズ３４及びフィルター類３５を介して分光器（Acton Research Corporation社製、Spectra Pro 150）３６に集光し、レーザ発振光のスペクトルを測定した。
【００５５】
光励起用レーザ３１から出射されるレーザ光の強度（励起光強度）を変化させて、レーザ光源２０から得られるレーザ発振光のスペクトルを測定した結果を図７（ａ）および（ｂ）に示す。また、光励起用レーザ３１からのレーザ光の強度を１４μＪ，５８μＪ，６１μＪ，１４６μＪと変化させて、レーザ発振光のスペクトルを測定した結果を図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す。
【００５６】
図７（ａ）に示すように、光励起用レーザ３１のレーザ光の励起光強度が５０μＪよりも小さい場合には、ＤＣＭからの自然放射によって、レーザ発振光のスペクトルピークの線幅が５０ｎｍ程度の線幅の広いスペクトルが得られる。そして、励起光強度が５０μＪ付近になると、レーザ発振光のスペクトルピークの線幅も急激に狭くなり、スペクトルピークの線幅が１ｎｍ以下となる。このように、上記レーザ光源２０では、５０μＪ付近の励起光強度を閾値として、この閾値以上の励起光強度を有するレーザ光が照射されることにより、著しくスペクトルピークの線幅が狭いレーザ発振光を得ることができることがわかる。
【００５７】
さらに、図７（ｂ）に示すように、レーザ光源２０から得られたレーザ発振光の発光強度も、５０μＪ付近の励起光強度を閾値として、励起光強度の増加とともに増加することがわかる。以上より、光励起用レーザ３１からのレーザ光の励起光強度が閾値以上になると、レーザ光源２０からレーザ発振光が得られ、励起光強度の増加に伴ってレーザ発振光の発光強度が大きくなることがわかる。
【００５８】
また、図８（ａ）に示すように、光励起用レーザ３１からのレーザ光の励起光強度が小さい（１４μＪ）場合には、レーザ発振光のスペクトルピークはブロードになる。図８（ｂ）に示すように、励起光強度が閾値付近（５８μＪ、６１μＪ）になると、６００〜６１０ｎｍ付近に比較的シャープなスペクトルピークが現れる。さらに、励起光強度を閾値以上（１４６μＪ）とした場合には、図８（ｃ）に示すように、極めてシャープであり、かつ、強度の大きいスペクトルピークが得られる。
【００５９】
なお、図８（ｂ）に示す２つのスペクトルは、６００〜６１０ｎｍ付近に現れるスペクトルピークを比較して示すために、励起光強度が５８μＪのスペクトル（図中、上側のスペクトル）を発光強度方向にずらして示している。
【００６０】
従って、レーザ光源２０に対し、一定以上の励起光強度を有するレーザ光を照射することにより、著しくスペクトル幅の狭いレーザ発振光を得ることができることがわかる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明のレーザ光源は、以上のように、レーザ発光媒体は、レーザアブレーションによって形成される粒子状の光散乱部材を含んでいるものである。
【００６２】
それゆえ、レーザ発光媒体中にて、発光体から発する光が増幅されて光学フィードバックが発生し、レーザ輻射を得ることができる。また、レーザ発光媒体中にて高密度に分散して存在している粒子状の光散乱部材の間で、発光体から発する光を閉じ込めて散乱させることができるので、上記発光の増幅を十分に行うことができる。
【００６３】
さらに、光励起に用いられる光の強度を制御することによって、レーザ光源から得られるレーザ発振光の強度やスペクトルの線幅をコントロールすることができるという効果を奏する。
【００６４】
これにより、スペクトルの線幅が極めて狭く、かつ、強度の大きいレーザ発振光を発するレーザ光源を得ることができるという効果を奏する。また、外部共振器等の光学素子を使用することなくレーザ発振光を得ることができるので、レーザ光源の小型化や低コスト化を図ることができるという効果を奏する。
【００６５】
また、上記発光体は、有機蛍光色素であることが好ましい。それゆえ、レーザ発光媒体中の発光体の種類に応じて、レーザ光源から得られるレーザ発振光の波長を容易に変えることができるという効果を奏する。
【００６６】
さらに、上記レーザ発光媒体は、樹脂にて形成されていることが好ましい。それゆえ、レーザ発光媒体中に容易に、発光体や粒子状の光散乱部材を導入することができるという効果を奏する。特に、レーザアブレーションにより、レーザ発光媒体中に、粒子状の光散乱部材を高密度に分散させることができるという効果を奏する。
【００６７】
さらに、上記光散乱部材はガラスであることが好ましい。光散乱部材としてガラスを用いることにより、レーザアブレーションによって、容易にガラスを破壊して、マイクロメートル以下の大きさに揃ったガラス微粒子を形成することができるという効果を奏する。
【００６８】
また、本発明のレーザ光源の製造方法は、発光体を含んでなるレーザ発光媒体に、光散乱部材を接近して配置し、上記光散乱部材にレーザ光を照射して該光散乱部材を粒子状にするとともに、該粒子状の光散乱部材を上記レーザ発光媒体中に導入する方法である。
【００６９】
それゆえ、レーザアブレーションにより、粒子状の光散乱部材の形成と、該粒子状の光散乱部材のレーザ発光媒体中への導入を簡便にかつ安価に行うことができるという効果を奏する。これにより、低コスト化や小型化を図ったレーザ光源を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明におけるレーザ光源の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】  図１（ａ）および（ｂ）のレーザ光源の斜視図である。
【図３】  上記レーザ光源の断面図である。
【図４】  （ａ）〜（ｃ）は、本発明におけるレーザ光源に用いられるポリエステルアクリレート系紫外線硬化樹脂の構造式である。
【図５】  （ａ）〜（ｌ）は、本発明におけるレーザ光源に用いられる色素の構造式である。
【図６】  本発明におけるレーザ光源のレーザ発振光スペクトルを測定するための光学系の構成を示す概略図である。
【図７】  （ａ）は、実施例にて得たレーザ光源からのレーザ発振光スペクトルの線幅と、励起光の励起強度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、実施例にて得たレーザ光源からのレーザ発振光の発光強度と、励起光の励起強度との関係を示すグラフである。
【図８】  （ａ）〜（ｃ）は、実施例にて得たレーザ光源からのレーザ発振光のスペクトルである。
【符号の説明】
１０    レーザ光源
１１    基板
１２    高分子フィルム（レーザ発光媒体・光硬化性樹脂）
１３    ガラス板（光散乱部材）
１３ａ  ガラス微粒子（光散乱部材）
１４    レーザ光
１５    レーザ光
２０    レーザ光源
【図１】
0004017912.tif 000003
【図２】
0004017912.tif 000004
【図３】
0004017912.tif 000005
【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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