(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンピングビーム（３）が供給されるレーザ共振器と、レーザ結晶（４）と、さらにレーザミラー（Ｍ１〜Ｍ７）を備え、ビーム焦点合わせのために熱負荷を受ける前記レーザ結晶（４）は熱除去の為に設けた冷却体（１０）上に取付けられており、該冷却体はレーザビーム（３、８）の通過のための孔（１３）を有している受動的モードロック短パルスレーザ装置において、熱伝導性材料の結晶取付け台（１１）が設けられ、更に前記レーザ結晶（４）はこの結晶取付け台（１１）の開口（１４）内に、結晶取付け台（１１）の開口（１４）の対向して設けられた壁１５、１６に側面接触することにより保持され、前記結晶取付け台（１１）の前記開口（１４）は前記冷却体（１０）中の前記孔（１３）と整列していることを特徴とする、受動的モードロックの短パルスレーザ装置。
【請求項２】
前記結晶取付け台（１１）はスリット状開口（１４）を有していることを特徴とする、請求項１に記載の短パルスレーザ装置。
【請求項３】
前記スリット状開口（１４）は前記結晶取付け台（１１）のヘリからその中へ延びていることを特徴とする、請求項２に記載の短パルスレーザ装置。
【請求項４】
前記スリット状開口（１４）は前記プレート状結晶取付け台（１１）の反対のヘリの直前まで延びており、更にそこに残っているプレートの材料はヒンジタイプのリンク（１９）を形成し、前記スリット状開口（１４）によって互いに分離された結晶取付け台の２個の半部分は、互いに対して回転可能である脚部（２０、２１）を構成することを特徴とする、請求項３に記載の短パルスレーザ装置。
【請求項５】
前記スリット状開口（１４）は広げられた球体（１８）における切り開かれた終端によって形成されることを特徴とする、請求項４に記載の短パルスレーザ装置。
【請求項６】
前記脚部（２０、２１）は、脚部（２０、２１）を互いに回転させるための締めつけ部材（２４）を収容するために、スリット状開口（１４）を横切る方向に延びる横断孔（２２、２３）を有していることを特徴とする、請求項４または５に記載の短パルスレーザ装置。
【請求項７】
一方の脚部（２０）中の横断孔（２２）はサイズが大きい滑らかな貫通孔であり、他方の脚部（２１）中の横断孔（２３）は内部にネジ山が設けられかつ前記締めつけ部材はそのシャフトが前記一方の脚部（２０）の滑らかな貫通孔（２２）中を自在に伸びかつ前記他方の脚部（２１）のネジ孔中にねじ込まれる、締めつけネジ（２４）であることを特徴とする、請求項６に記載の短パルスレーザ装置。
【請求項８】
前記結晶取付け台（１１）の開口（１４）は前記冷却体（１０）とは反対方向に面する側において面取りされたヘリ（１７）を有し、前記レーザ結晶（４）はこの面取り部（１７）まで延びていることを特徴とする、請求項１乃至７の何れか１項に記載の短パルスレーザ装置。
【請求項９】
前記レーザ結晶（４）は平行６面体の形状を有し、その厚さは約１mmのオーダーでかつ長さは約２mmであり、前記ポンピング容積（３３）の直径は１０μｍのオーダーであること特徴とする、請求項１乃至８の何れか１項に記載の短パルスレーザ装置。
【請求項１０】
前記レーザ結晶（４）は、チタニウム−サファイタ（Ｔｉ：Ｓ-）レーザ結晶であることを特徴とする、請求項１に記載の短パルスレーザ装置。
【請求項１１】
前記結晶取付け台（１１）はプレート状結晶取付け台であることを特徴とする、請求項２に記載の短パルスレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、受動的にモードロックされる短パルスレーザ装置に関するものであって、このレーザ装置は、ポンピングビームが供給されるレーザ共振器と、特にチタニウムサファイア（Ti:S-）であるレーザ結晶と、レーザミラーを備え、このレーザ結晶はビームの焦点合わせのために熱負荷を受け、かつ熱除去のために冷却体上にマウントされ、かつこの冷却体はレーザビームを通過させるための孔を含んでいる。
このようなレーザ装置は、一方では科学的な目的のために使用され、他方では、特に微細構造を形成する場合、材料加工に使用される。
モードロックされた状態において、レーザは、エネルギーを蓄積しその後これをパルスに似た方法で放射することにより、連続レーザ光（連続波（cw）動作）に代わってレーザパルスを放射する。このパルスの持続期間は通常、レーザ共振器中でのパルスの往復に要する時間に相当し、例えば、２ｍの直線共振器では、約７５ＭHzの周波数のパルスが生成され、ここではレーザ光パルスは、この例では４ｍに相当するレーザ共振器を両方向で通過する。モードロックのために、例えばレーザビームを偏向しあるいはブロックすることによって、損失が周期的に導入され（共振器往復周波数と共に）、そのためレーザは振動を開始する。この結果、（例えば１５０ｍＷから３００ｍＷである）ｃｗ動作におけるレーザの出力パワーよりも実質的に高い（例えば１００ｋＷから２００ｋＷ）ピークパワーを有するパルスを生じる。
基本的に２種類のモードロック法に分類される。
能動的モードロックでは、能動素子、駆動装置を介して外部からエネルギーが供給される変調器によって、例えばこの変調器がレーザビームをその伝搬方向から周期的に偏向させることによって、周期的な損失が導入される。この様に、レーザは損失が小さい期間においてレーザ活動を実行するように強制され、反対に損失が大きい期間においてレーザはエネルギーを蓄積することができる。
受動的モードロッキングにおいて、共振器中での非線形光学効果が使用される。即ち、非線形光学素子をレーザビームの通路に配置し、この非線形素子はその光学特性、例えば透過率または反射率、をレーザビームの強度に比例して変化させる。この様な非線形素子として、例えばレーザ結晶それ自体が使用され、この結晶はレーザ光の衝突の強度が強くなればなるほど損失が小さくなる所謂可飽和吸収体を形成する。レーザパワーにおける変動によって、ｃｗ動作におけるレーザの場合よりも実質的に低い損失を“経験した”パルスが生成される（同様に、US-5,079,722A参照）。レーザ本体（固体レーザ）は、レーザ放射のフィールド強度分布と共にその光学的“厚さ”が変化する非線形材料からなる。例えば非線形屈折率は、フィールド強度の２乗の関数であり、即ちそのフィールド強度分布がガウシアン曲線に似たものと見なすことができるレーザビームは、平行面を有するレーザ結晶の場合、その断面上で工学的な厚さが変化する素子を有効に“経験”する。この方法において、焦点合わせ用のレンズは、面平行非線形性の結果として生じる。
この光学的ケラー効果は、２種類の方法でモードロッキング（所謂“ケラーレンズモードロッキング”）のために使用することができる。所謂“ソフトな開口”の場合（Spence等による、１９９１年１月１日発行のOptics Letters，Vol．16，p.42-44参照）、ポンピング用ビーム（Ti:Sレーザにおいて、エネルギーは例えばアルゴンレーザの様な緑のレーザによって供給される）はこのレーザ結晶中で非常によく焦点合わせされ、その結果Ti:Sレーザ（約８００nmの赤外光）によって形成される共振ビームはポンピングエネルギーの殆どの部分を捕縛することができる、即ちその直径が最小の場合、最も大きい利得を有することが可能である。この様に、それぞれのパルスの強度即ちフィールド強度が大きければ大きい程、レーザパルスがより良く焦点合わせされ、かつレーザ結晶を通過する全ての経路において利得が大きくなり、それによって強度が更に増加する。この正のフィードバックによって安定したモードロッキングが得られる。
所謂“ハードな開口”の場合（例えばUS-5,079,772A参照）、その効果は次の様に用いられる。即ち、開口は、強度（フィールド強度）が小さい場合より大きな直径を有する場所に、かつ強度が大きい場合より小さな直径を有する場所に、共振器ビームを限定し、この様にして共振器ビームをレーザ結晶中で焦点合わせする。
その他の受動的モードロッキング技術、例えば半導体可飽和吸収体も同様に周知である。例えば、１９９６年５月１５日発行の、R．Fluck等による、”Broadband saturable absorber for 10-fs pulse generation”，Optics Letters，Vol．21，No．10，pp．743-745参照。
非常に短く従って非常に強度が高いパルス（フェムト秒程度）を生成するために、共振器におけるグループ分散を制御する必要がある。時間が非常に短いパルスは周波数の範囲が広いスペクトルを有するので、レーザ結晶において、異なる周波数成分が、異なる屈折率を“経験し”、その結果レーザ結晶の光学長が異なり、更にその為にこのレーザ結晶を通過する場合に異なる遅延を受けると言う、望ましくない効果が生じる。この様にして、パルスは再び引き延ばされる。これに対抗するために、ビームは光学プリズムを配置することによって周波数に関して分割される：異なる周波数成分は異なる長さの経路を通過し、さらに別のプリズムにおいてビームは再び収束される（平行とされる）。その結果、異なる周波数成分はレーザ結晶中とは丁度反対に遅延され、それによってレーザ結晶中に導入された分散は再び補償される（US 5,079,772A参照）。
さらに別の示唆によると（例えば、Stingl等による、１９９４年２月１日発行の、”Generation of 11-fs pulses from a Ti:sapphire laser without the use of prisms”，Optics Letters，Vol．19，No．3，pp 204-206）、多くの（＞４０）層によって構成された特別のレーザミラーを使用し、異なる波長成分をミラーによる反射の前に、異なる深さまで進入させている。従って、レーザビームの異なる波長成分はミラー中で異なる時間遅延され；短波長成分は表面で反射され、反対に長波長成分はミラーのより深い位置で反射され、その結果短波長成分と比べてある遅延を経験する。最後に述べた方法の利点は、分散補償が良いことであり、それによって非常に短いパルスを共振器から直接形成することができる。
それぞれに用いられた分散補償技術にも関わらず、主にレーザ結晶において特に短いレーザパルスを形成するため（１０fsおよびそれ以下のオーダー）に、材料の分散を低く抑えることが分散制御のために重要であり、さらにこの為には薄い、即ち短いレーザ結晶（即ち短い経路長を有するレーザ結晶）が適切である。補償のためには、レーザ結晶は高いドーピング濃度を有する必要がある（例えば、２mm以内で、７０％以上を吸収する）。ポンピングのしきい値を出来るだけ低く抑え、その結果ポンピング出力をレーザ出力へ効率的に変換することを確実にするためには、ポンピングビームと共振器ビームは出来るだけ良く焦点合わせされていなければならない。レーザ結晶のポンピング容積の大きさを大きく減少させることによって、熱負荷は増加する。
この様に、本発明の目的は、冒頭に定義したタイプのレーザ装置を提供することであり、このタイプではレーザ結晶に対して熱の除去が改良され、それによって比較的小さい外形を有するレーザ結晶上で熱負荷を上昇させること、およびその結果として出力パワーを上昇させることが可能となる。
冒頭に定義したタイプの新規なレーザ装置は、従って、優れた熱伝導特性を有する材料で構成された結晶取付け台を冷却体上に設け、さらにレーザ結晶をこの結晶取付け台の開口内に、結晶取付け台の開口の対向する壁に側面で接触するようにして保持し、結晶取付け台中の開口を冷却体の孔と整列させたことを特徴とする。
５〜１０cmの長さの結晶を使用する連続波固体レーザとは反対に、更に１０〜２０mmの長さを有し断面積が４×４mmかそれ以上の結晶を使用する通常のフェムト秒固体レーザとは反対に、本実施形態では、数mmの長さと非常に小さな断面、例えば１mmのオーダー、を有するレーザ結晶が使用され、それによって必然的にかつ非常に短いレーザパルス（１０fs以下）が生成される。この結果、レーザ結晶それ自身のコスト削減のみならず、上述した熱伝導性の高い結晶取付け台との組み合わせにおいて、レーザ結晶から有効に熱を除去することが可能となる。これに関連して、レーザ結晶の寸法が小さい事によって、中央ゾーン（例えば約１０〜５０μｍの直径を有する）に位置するレーザ結晶のポンピング容積から結晶取付け台の表面への熱除去のためのレーザ結晶の経路が相当短くなる事もまた、重要である。結晶取付け台は次に、例えば１０℃に保たれた冷却体に熱を伝える。冷却体上のこの温度制御は技術的に旨く処理することができる（しかしながら、上述の温度以下に冷却された場合、冷縮問題が生じる場合がある）。通常、冷却体はアルミニウムで形成される。結晶の内部の温度を減少させることによって、パルスレーザの出力パワーは向上する。これは即ち、上部層レベルにおける電子の寿命がレーザ結晶中の温度の上昇と共に減少すると言う事実の結果である。Ti:Sレーザ結晶を用いたテストでは、本発明に従って形成された結晶取付け台を用いた場合、冷却体を用いた従来の実施形態に比べて２０％に至る出力増加を達成する事が可能であった。受動的モードロッキングの性質から、出力パワーが向上したことによって、同じポンピングパワーによって更にパルスを短くする事が出来る。
結晶取付け台中に可能なかぎり簡単にレーザ結晶を適応させるために、もし、例えばプレート（薄板）状の結晶取付け台がスリット状の開口を有していると、非常に効果がある。この実施形態では、レーザ結晶はスリット状開口内の所望の位置に正確に配置することができる。結晶取付け台のヘリ（rim）からレーザ結晶を挿入しかつ位置決めすることを可能とするためには、スリット状の開口が結晶取付け台のヘリからその中へ延びていると、更に適切である。この実施形態では、レーザビームは同様に、結晶取付け台のヘリに、あるいはその近辺に配置される。更に、特別に追加的な手段を要せずにレーザ結晶を開口中にシッカリとクランプするためには、スリット状開口がプレート状結晶取付け台の反対のヘリの直前まで延びていると非常に効果的であることが証明されおり、さらに残る結晶取付け台材料が、（フィルム）ヒンジタイプの連結部を構成し、スリット状開口によって互いに分離された結晶取付け台の２個の半部分が、互いに関して回転可能な脚部を形成すると効果的である。これらの脚部はその間にレーザ結晶をシッカリとクランプしている。脚部間のウエブ（web）が不本意に破壊されるのを可能な限り避けるために、レーザ結晶の挿入期間においてその脚部が広がると効果的であり、さらに挿入タイプのスリット状の開口が広がった球体になって終わると効果的である。
クランプするための力を加えるために、このような圧力は外部から、例えばクランプタイプまたは類似の装置によって、２個の脚部上に加えることができる。しかしながら、脚部を互いに回転させる筋交い部材を収容するため、スリット状の開口を横切る方向に延びる横断孔を脚部が有していると、力を加えるための特別に簡単な形状が可能である。これに関連して、一個の脚部における横断孔がオーバーサイズの滑らかな貫通孔であり、他方の脚部における横断孔の内部にはネジ筋が設けられており、締めつけ部材はそのシャフトが一方の脚部の貫通孔を通って自由に延びる耐張ネジでありかつ他方の脚部のネジ切りされた孔にネジ締めされるように展開されると、更に効果的である。この実施形態では、従って単純に固定あるいはクランプ用のネジが設けられ、その回転によって２個の脚部が、その間のレーザ結晶をシッカリとクランプしあるいは開放するように、締めつけられあるいは広げられる。
結晶取付け台上に保持されたレーザ結晶により良いアクセスを提供するために、またクリーニングの目的のために、結晶取付け台の開口が冷却体とは反対の面において面取りされたヘリを有し、レーザ結晶が面取り部まで延びている場合に、特に効果的であることが証明されている。
すでに述べたように、本発明にかかる実施形態は、特に比較的小さなレーザ結晶と組み合わせて使用することができ、従ってレーザ結晶が、厚さが約１mmのオーダーで長さが約２mm、ポンピング容積の直径が１０μｍのオーダーである平行６面体形状である場合に特に効果的である。
以下に本発明を、図示の例示的な実施形態によってより詳細に説明するが、図示の実施形態は決して限定的なものではない。
【図面の簡単な説明】
図１は、短パルスレーザ装置の概略図を示し、
図２は、この様なレーザ装置のレーザ結晶に対する冷却取付け台を含む冷却体の、図３に示す矢印IIに従った上面図を示し、
図３は、冷却体と、レーザ結晶を含む結晶取付け台を通る、図２の線III−III上の断面を示し、
図４は、結晶取付け台が無い場合の冷却体の上面図であり、
図５は、一部を切り欠いたプレート状結晶取付け台の上面図であり、
図６は、図５の矢印VI方向の結晶取付け台の側面図であり、
図７は、熱の除去のための短い経路を示すための、単に部分的に示された、結晶取付け台中にクランプされたレーザ結晶の概略的上面図であり、
図８は、比較目的のため、ほぼ比較しうるスケールで、従来のレーザ装置にかかる冷却体中のレーザ結晶の構造を示し、更に、
図９は、インジウムフォイル中間層の説明のため、結晶取付け台中の開口領域を更に拡大したスケールで詳細に示すものである。
発明を実施するための最良の形態
図１に、短パルスレーザ装置１を概略的に示す。この装置では、前述の“Kerrレンズモードロッキング”原理が短パルス生成のために使用され、薄層技術で実現された前述のレーザミラーが分散制御のために使用され、この様なレーザ装置によって、本発明は特別効果的に使用されることが可能である。
図１によれば、レーザ装置１は、破線で示すレーザヘッド２を備え、このヘッド２には、例えばアルゴンレーザビームである、ポンピングビーム３が供給される。簡略化のために、ポンピングレーザ（例えばアルゴンレーザ）それ自身は省略されている。このポンピングレーザは従来技術の一部である。
レンズＬ１と半透明レーザミラーＭ２を通過した後、レーザビームはレーザ結晶４を通過する。この結晶は、本例ではチタニウム：サファイア（Ti:S）固体レーザ結晶であり、その後レーザビームはレーザミラーＭ１に衝突しこれによって反射されて、垂直のスリットを有する開口５を横切ってレーザヘッド２の外部にあるレーザミラーＭ３に向かう。このレーザミラーＭ３は、レーザビームを反射してミラーＭ１に戻し、このミラーＭ１においてレーザビームは反射されてレーザミラーＭ２に戻され、その結果レーザ結晶４を２回通過する。その後、レーザビームは、更なるレーザミラーＭ４、Ｍ５および半透明で直三角柱形状の出力結合ミラー６を介して反射され、それによってレーザ共振器が構成される。出力結合ミラー６を介して、レーザビームはさらに分解され、補償板７が、薄膜技術を用いて構成されたミラーＭ６、Ｍ７と共に分散補償を提供し、かつレーザ共振器に向かう方向への望ましくない反射の発生を防止する。記載した方法で得られたレーザヘッド２中の共振器ビームは、符号８で示される。
レーザ結晶４は面平行体（平行６面体）であり、光学的に非線形であって、かつ、レーザビームのフィールド強度が大きい場合に大きな有効光学的厚さを有する一方で、フィールド強度即ち強度が低い場合、小さな有効厚さを有するKerr素子を構成する。このKerr効果はそれ自身で周知であり、レーザビームの自動焦点合わせに用いられる。即ち、レーザ結晶４はレーザビーム（共振器ビーム８）に対して焦点合わせ用のレンズを構成する。
図示の実施形態において、更にモードロッキングのために、アパーチャ５を用いて共振器ビーム８をある場所に限定する。この場所は、変動レーザビームの強度即ちフィールド強度が小さい場合大きな直径を有し、反対にレーザビームの強度が変動のために大きい場合、即ち共振器ビームがレーザ結晶中に焦点合わせされている場合、小さな直径を有する。
ミラーＭ１〜Ｍ７は薄膜技術を用いて形成される。即ち、これら各々は、幅が広いスペクトルを有する超短レーザパルスの反射において機能する多数の層から構成されている。レーザビームの種々の波長成分は、それらが反射される前に、各ミラー層中の種々の深さまで進入する。その結果、種々の波長成分が、それぞれのミラーにおいて異なる時間遅延され；短い波長成分はより外側で反射され、一方長波長部分はミラーのかなりの深さにおいて反射される。これにより、長波長成分は短波長成分に比べてより長く遅延される。特に短時間のパルス（好ましくはフェムト秒およびそれ以下）が広い周波数スペクトルを有する限りにおいて、この方法で分散補償が得られる；その結果、前述したように光学的に非線形のレーザ結晶４におけるレーザビームの種々の周波数成分は、異なる屈折率を“経験する”、即ちレーザ結晶４の光学的な厚さは種々の周波数成分に対して異なり、その結果種々の周波数成分はレーザ結晶４を通過する場合に異なって遅延される。この効果は、薄膜レーザミラーＭ１〜Ｍ７における前述の分散補償によって克服される。
ミラーＭ１〜Ｍ７上の各反射について僅かの遅延を顧慮して、比較的薄いレーザ結晶４を使用することが適切、あるいは必要である。この薄い結晶４は一方で、希望する効果を得るために高いドーピング濃度を有し、この場合更にポンピングビーム３および共振器ビーム８は可能な限り焦点合わせされるべきである。しかしながらこれによって、結果的にレーザ結晶４上に大きい熱負荷を生じる。
通常、レーザ結晶は約１０℃まで冷却された金属の冷却体上に取り付けられている。しかしながら、冷縮の危険が発生するために、これより低温に冷却することはできない。ところがこれは、レーザ結晶、特にレーザ結晶のポンピング容積の温度が、冷却体の側面からの適当な冷却が形成される可能性無しに、比較的高くなることを意味する。ポンピングビーム３と共振器ビーム８それぞれの高い焦点合わせの結果レーザ結晶４が非常に高く熱せられるので、前述したように特に、外形が小さくかつドーピング濃度が高いレーザ結晶を使用する必要がある本レーザ装置１で、これは問題である。
図２および３に、少なくとも現時点で特に好ましくかつ効果があると見なされる装置が図示されており、この装置は、冷却体１０と、この上に取り付けられたレーザ結晶４のための結晶取付け台１１とを備えている（図３）。例えばアルミニウム（黒い電解薄膜が施された）で形成された冷却体１０はそれ自身では通常のものであり、傾斜した上面１２を有しており、この面において共振器ビーム８またはポンピングビーム３それぞれのための孔１３が開けられている。
結晶取付け台１１は、冷却体１０と一体に構成することもできるが、好ましくは別個の構成部分であり、図５および６から明らかなように、優れた熱伝導特性を有する金属、特にＣｕ、をプレート形状に設計し、冷却体１０の傾斜した上面１２上に面接触させて取り付けられている。結晶取付け台１１はスリット状開口１４をレーザビームの孔１３の方向に向けている。このスリット状で、窪み形状の開口１４中に、レーザ結晶４がシッカリとクランプされ、プレート状結晶取付け台１１の壁１５、１６に面接触している（図６参照）。開口１４のヘリの上部は、図５および６において１７で示す様に傾斜、即ち面取りされている。面取り部１７は、開口１４においてレーザ結晶４の上部側まで延びており、それによって必要な場合に、レーザ結晶をより簡単にクリーニングすることができる。
開口１４は、結晶取付け台プレート１１中で拡大された球体部１８となって終わり、ウエブ１９の厚さを約１mmに保持する。このウエブはこの様にして得られた結晶取付け台プレート１１の各半分、即ち脚部２０、２１をフィルムヒンジ法によって相互に接続する。ウエブ１９はある程度変形可能であって、そのため脚部２０、２１は、ウエブ１９によってこの様にして形成された、即ち共に支持されまたは挟持されたヒンジの回りに互いにある程度回転可能である。好ましくは銅である結晶取付け台１１の金属は、脚部２０、２１を回転させるためにウエブ１９のそれぞれの変形を可能とする。この方法において、レーザ結晶は、脚部２０、２１を締めつけることによってスリット状開口１４中で簡単に支持され、さらにそこで摩擦係合によって保持される。
このような締めつけまたはクランピング目的の為に、脚部２０、２１はそれぞれ横孔２２、２３を有し、脚部２０中の横孔２２は幾分大きくかつ滑らかな貫通孔であり、一方他方の脚部２１中の横孔２３はネジ孔である。このネジ孔２３は図示するように貫通孔であってもよいが、しかし単に貫通孔２２に向かって開いた止まり孔であっても良い。締めつけ部材として働く固定ネジ２４（図２）を滑らかな貫通孔２２を介して挿入しネジ孔２３中にネジ止めし、脚部２０、２１を共に引き寄せる。
図２および５から、結晶取付け台１１を更に冷却体１０上に固定するための孔とネジ２５、２６が明らかであり、この冷却体は対応するネジ孔２７、２８を有している（図４）。ネジ孔３１、３２が設けられた側面フランジ２９、３０を介して、冷却体１０は保持手段等に取付けることもでき、この保持手段は詳細には示されていないがそれ自身通常の技術である冷却剤供給源を備えている。
図７は、本レーザ装置における熱の除去を概略的に示すもので、矢印で示す非常に短い経路がレーザ結晶４中に存在していることを見ることができる。この経路は、熱を、レーザ結晶４の内部におけるポンピング容積３３からレーザ結晶４の側面に向かって、従って結晶取付け台１１中の孔１４の側壁１５、１６に向かって除去するためのものである。これにより、ポンピング容積３３と、レーザ結晶４の側面間の冷却壁１５、１６との間で非常に低い熱抵抗を結果的に生じる。それにより、レーザ結晶４もまたその内部が、特に問題無く十分に低い温度に保持される。レーザ結晶４における熱の除去のための経路が短い事は（図７の矢印参照）、非常に重要である。何故なら、レーザ結晶４の材料の熱導電性は比較的低い（５００Ｋにおけるサファイア（チタニウムをドープしたチタニウム−サファイアのホスト結晶）の熱導電性：ｋ（５００Ｋ）＝２５Ｗ／（ｍＫ）、および３００Ｋ：ｋ（３００Ｋ）＝４６Ｗ／（ｍＫ））ためである。
比較の目的で、図８では、比較しうる厚さ、さらにより広い幅を持ったレーザ結晶４’がレーザビームのための孔１３’を有する冷却体１０’中に取り付けられている。曲線状の矢印は、ポンピング容積３３からレーザ結晶４に接触する冷却体１０’の冷却面への熱除去のための経路を示している。この様な装置において、ポンピング容積３３と冷却される領域との間の経路が長いので、全体の熱抵抗は高い。しかしながらそれによって、レーザの出力パワーは低くなり、周知の装置においてレーザの寿命は図２〜７に係る装置における場合よりも低くなる。これはレーザ結晶４’の内部のポンピング容積３３の領域における温度が高くなるためである。
レーザ結晶４と接触する結晶取付け台１１の表面は、熱の遷移を良くするために、研磨されていることが好ましい。熱の遷移が発生する接触場所、例えば、特に、冷却体１０と結晶取付け台１１間ででは、それ自身公知である良好な熱伝導性を有するペーストを使用することができる。このような熱伝導性ペーストの代わりに、インジウムフォイルを使用して良好な熱遷移を達成する事もできる。このようなインジウムフォイルは柔らかく、従って接触領域に密着し、その結果大きな熱遷移面と良好な熱遷移が達成される。
このようなインジウムフォイル中間層は、図９において明らかな様に、レーザ結晶４とこのレーザ結晶４を収容する開口１４の壁１５、１６の領域において、特に好ましい。そこで、インジウムフォイル３４、３５はレーザ結晶４の両側上で、レーザ結晶と結晶取付け台１１の開口１４の冷却壁１５、１６間に、設けられている。これはソフト金属であり、結晶面と壁１５、１６のそれぞれの凸凹を平均化し、その結果熱伝導を強化する。
【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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