(57)【要約】【課題】  励起光源である半導体レーザの動作の安定性と、活性媒質の励起光に対する吸収効率と、を向上させるレーザ装置を提供する。【解決手段】  活性媒質１０１と、第１の反射部１０２と、第２の反射部１０３と、複数の半導体レーザ１０５を備える第１のレーザアレイ１１５と、第１のレーザアレイ１１５から射出されて活性媒質１０１を透過する光の少なくとも一部を反射する第３の反射部１０４と、第１のレーザアレイ１１５から射出される光の少なくとも一部を透過し、第３の反射部１０４で反射され活性媒質１０１を透過する光の少なくとも一部を反射する第４の反射部１０９と、を有し、第４の反射部１０９は、第１のレーザアレイ１１５の複数の半導体レーザ１０５の各々の発光領域１０６を含めて複数の半導体レーザ１０５に渡って配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性媒質と、
前記活性媒質から発せられる光を共振させる第１の反射部と第２の反射部とを備える共振部と、
前記共振部の共振方向とは異なる方向から前記活性媒質を励起するための光を射出する複数の半導体レーザを備える第１のレーザアレイと、
前記第１のレーザアレイから射出されて前記活性媒質を透過する光の少なくとも一部を反射する第３の反射部と、
前記活性媒質と前記第１のレーザアレイとの間に配置され、前記第１のレーザアレイから射出される光の少なくとも一部を透過し、前記第３の反射部で反射され前記活性媒質を透過する光の少なくとも一部を反射する第４の反射部と、を有し、
前記第４の反射部は、前記第１のレーザアレイの前記複数の半導体レーザの各々の発光領域を含めて前記複数の半導体レーザに渡って配置されていることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記第４の反射部が前記半導体レーザの一部であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記第１のレーザアレイとは異なる複数の半導体レーザを備える第２のレーザアレイを有し、
前記第２のレーザアレイから射出されて前記活性媒質を透過する光の少なくとも一部を反射する第５の反射部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記第２のレーザアレイから射出される光の少なくとも一部を透過し、前記第５の反射部で反射されて前記活性媒質を透過する光の少なくとも一部を反射する第６の反射部を有し、
前記第６の反射部は、前記第２のレーザアレイの前記複数の半導体レーザの組の各々の発光領域を含めて前記第２のレーザアレイの前記複数の半導体レーザに渡って配置されていることを特徴とする請求項３に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記第５の反射部は前記第４の反射部を兼ね、
前記第６の反射部は前記第３の反射部を兼ねることを特徴とする請求項４に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記第１のレーザアレイと前記第２のレーザアレイは、前記活性媒質を挟むように配置されていることを特徴とする請求項５に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記活性媒質が、ロッド形状であり、
前記ロッド形状の長軸方向が前記共振方向であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記活性媒質が、スラブ形状であり、
前記スラブ形状の最も大きい面に、前記第１のレーザアレイから射出された光が入射されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記第４の反射部は、前記活性媒質と接していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記第１の反射部と前記第２の反射部は、前記活性媒質と接していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
前記第４の反射部は、相対的に高い屈折率を有する高屈折率層と相対的に低い屈折率を有する低屈折率層とを交互に積層した多層膜を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１２】
前記半導体レーザは、端面発光型のレーザであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１３】
前記第４の反射部は、前記第１のレーザアレイが射出する光の波長帯域において７０．０％以上９９．０％以下の反射率を有することを特徴とする請求項１２に記載のレーザ装置。
【請求項１４】
前記半導体レーザは、垂直共振器型の面発光レーザであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１５】
前記第４の反射部は、前記第１のレーザアレイが射出する光の波長帯域において９０．０％以上９９．８％以下の反射率を有することを特徴とする請求項１４に記載のレーザ装置。
【請求項１６】
前記垂直共振器型の面発光レーザは、一対の反射鏡と活性層とを備え、
前記一対の反射鏡のうち、前記活性媒質に近い方の反射鏡が前記第４の反射部を兼ねることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のレーザ装置。
【請求項１７】
前記半導体レーザは、外部共振器型のレーザであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１８】
前記第１の反射部と前記第２の反射部の形状は、前記活性媒質に向かって凹面を有する形状であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載のレーザ装置と、
前記レーザ装置が発する光を被検体に照射することにより発生した弾性波を検出して電気信号を変換する探触子と、
前記電気信号に基づき、前記被検体の光学特性の情報を取得する取得部と、を有する情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置及びそれを用いた情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光励起により活性媒質をレーザ発振させるレーザ装置が開発されている。このようなレーザ装置のレーザ出力を向上させるには、活性媒質に励起光源から射出された励起光を効率的に吸収させることが必要である。
【０００３】
特許文献１には、アレイ状に配置された半導体レーザから射出された励起光を活性媒質内を多数回往復させることで、活性媒質に対する半導体励起光の吸収効率を向上させることが開示されている。具体的には、特許文献１のレーザ装置は、半導体レーザの発光領域を除いた射出端に励起光に対して反射率が高い高反射コートを施し、活性媒質に対して半導体レーザとは反対側に励起光を反射する反射鏡を備えている。この高反射コートと反射鏡により、励起光を多数回反射させて、活性媒質内を多数回往復させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０１１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、半導体レーザの射出端において半導体レーザの発光領域には高反射コートが施されないため、その発光領域から励起光の一部が半導体レーザ内に戻るため、半導体レーザの動作が不安定になってしまう。
本発明は、上記課題に鑑み、励起光源である半導体レーザの動作の安定性と、活性媒質の励起光に対する吸収効率と、を向上させるレーザ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】
【０００６】
本発明は、活性媒質と、前記活性媒質から発せられる光を共振させる第１の反射部と第２の反射部とを備える共振部と、前記共振部の共振方向とは異なる方向から前記活性媒質を励起するための光を射出する複数の半導体レーザを備える第１のレーザアレイと、前記第１のレーザアレイから射出されて前記活性媒質を透過する光の少なくとも一部を反射する第３の反射部と、前記活性媒質と前記第１のレーザアレイとの間に配置され、前記第１のレーザアレイから射出される光の少なくとも一部を透過し、前記第３の反射部で反射され前記活性媒質を透過する光の少なくとも一部を反射する第４の反射部と、を有し、前記第４の反射部は、前記第１のレーザアレイの前記複数の半導体レーザの各々の発光領域を含めて前記複数の半導体レーザに渡って配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のレーザ装置を用いれば、励起光源である半導体レーザの動作の安定性と、活性媒質の励起光に対する吸収効率と、を向上させるレーザ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係るレーザ装置の一例を示す図模式図
【図２】実施形態２に係るレーザ装置の他の一例を示す図模式図
【図３】実施形態３に係るレーザ装置の他の一例を示す図模式図
【図４】実施形態４に係るレーザ装置の他の一例を示す図模式図
【図５】実施形態５に係る光音響装置の一例を示す模式図
【図６】実施例２に係るレーザ装置の一例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のレーザ装置は、活性媒質と、第活性媒質から発せられる光を共振させる第１の反射部と第２の反射部とを備える共振部と、を備えるレーザ装置である。このレーザ装置は、共振部の共振方向とは異なる方向から活性媒質を励起するための光を射出する複数の半導体レーザを備える第１のレーザアレイを励起光源として備えている。
【００１０】
この半導体レーザから射出された光の少なくとも一部が活性媒質で吸収され、活性媒質が励起される。この励起により、活性媒質内で反転分布が生成される。また、一方で、活性媒質内で自然放出された共振方向に伝搬する光のうち共振部の長さに対応する波長の光が第１の反射部と第２の反射部との間で活性媒質内を往復する。これに伴い活性媒質内で誘導放出が起こり、共振方向に伝搬する共振部の長さに対応する波長の光が増幅され、レーザ発振する。
【００１１】
ところで、半導体レーザから射出された光の一部は、活性媒質中で十分に吸収されずに透過してしまう。このため、レーザ装置は、複数の半導体レーザから射出されて活性媒質を透過する光を反射するために第３の反射部を備えている。さらに、第３の反射部にて反射された光のうち一部は活性媒質に吸収されずに半導体レーザに戻ってしまう。その光を再度反射するために、活性媒質と第１のレーザアレイとの間に第４の反射部が配置されている。この構成により、第１のレーザアレイの射出光を第３の反射部と第４の反射部との間で多数回反射させることができ、効率よく活性媒質に半導体レーザの射出光を吸収させることができる。
【００１２】
さらに、第４の反射部は、第１のレーザアレイの複数の半導体レーザの各々の発光領域を含めて、複数の半導体レーザに渡って配置されている。レーザアレイとは、同一平面内又は同一方向に渡って複数の半導体レーザが配置された構成であり、この結果、レーザアレイ内の複数の半導体レーザは同じ方向に光を射出する。つまり、第４の反射部は、同一平面内又は同一方向に配置された複数の半導体レーザの射出端の全面に渡って形成されている。この構成により、複数の半導体レーザの表面に一様に反射部を形成することができるため製造が容易になる。また、発光領域にも第４の反射部が形成されているため、半導体レーザ内に戻る光の光量が低減されるため、半導体レーザの動作が不安定になることを抑制することができる。
【００１３】
半導体レーザとしては、端面発光型のレーザや垂直共振器型の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）、外部共振器型のレーザを用いることができる。レーザアレイを構成する複数の半導体レーザは同一構成であることが、２次元状又は１次元状に半導体レーザを配置する、あるいは一括で形成できるという観点で有利である。
【００１４】
同一平面内に配置された複数の半導体レーザは、複数の端面発光型のレーザの射出端が１次元状に配置されたレーザバーや複数の端面発光型のレーザの射出端が２次元状に配列された積層型レーザバー（レーザバースタック）を構成していてもよい。また、同一平面内に配置された複数の半導体レーザはＶＣＳＥＬアレイを構成していてもよい。
【００１５】
「発光領域」とは、半導体レーザの射出端のうち光が射出される領域をいう。例えば、端面発光型のレーザの場合、電流狭窄構造により、活性層の射出端全域ではなく、その一部から光が射出される。この場合には、活性層の射出端の一部の光が射出される領域のことを発光領域という。面発光レーザの場合も同様である。本発明では、半導体レーザの発光領域を含め第１のレーザアレイの射出端全域に渡って第４の反射部が配置されている。
【００１６】
「反射部」とは、反射鏡や活性媒質の表面に高反射コートを施した部分のことをいう。また、反射鏡は、高い反射率を有する金属などの１つの部材で構成されてもよいし、ある部材の表面に高反射コートを施された構成であってもよい。さらに、反射鏡は、相対的に高い屈折率を有する高屈折率層と相対的に低い屈折率を有する低屈折率層とを交互に積層した多層膜からなる分布型ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を含むものでもよい。
【００１７】
「活性媒質と第１のレーザアレイとの間」とは、活性媒質の第１のレーザアレイ側の表面と第１のレーザアレイの半導体レーザの射出端を構成する反射部の活性媒質側とは反対側の表面までの間をいう。例えば、半導体レーザの射出端よりも活性媒質側に位置している反射部はもちろん、半導体レーザの射出端を構成する反射部も、活性媒質と第１のレーザアレイとの間にある反射部である。
【００１８】
活性媒質として以下の結晶を用いることができる。すなわち、Ｃｒ３＋：ＢｅＡｌ２Ｏ４（アレキサンドライト）結晶、Ｃｒ３＋：ＬｉＳｒＡｌＦ６（ＬｉＳＡＦ）結晶、Ｃｒ３＋：ＬｉＣａｌＡｌＦ６（ＬｉＣＡＦ）結晶、Ｃｒ３＋：ＬｉＳｒＧａＦ６（ＬｉＧＡＦ）結晶である。また、他には、Ｎｄ３＋：Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（Ｎｄ：ＹＡＧ）結晶、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４結晶、Ｙｂ３＋：Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（Ｎｄ：ＹＡＧ）結晶、Ｙｂ：ＹＶＯ４結晶、Ｃｒ４＋：Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（Ｃｒ：ＹＡＧ）結晶が挙げられる。さらに、Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３（チタンサファイア）結晶、Ｃｒ３＋：Ａｌ２Ｏ３（ルビー）結晶も用いることができる。これらの結晶のレーザ発振波長は可視帯域から近赤外域である。活性媒質の形状は、ロッド形状でもよいし、スラブ形状でもよい。
【００１９】
半導体レーザは、その発振波長が、活性媒質の吸収波長帯域と重なるものを用いる。例えば、アレキサンドライト結晶は、中心吸収波長が約４２０ｎｍである吸収波長帯域を有するため、発振波長が約４００ｎｍ乃至約４５０ｎｍのＧａＮ系の半導体レーザを用いることが好ましい。また、アレキサンドライト結晶は、約５８０ｎｍ乃至約６９０ｎｍにも中心吸収波長を有する吸収波長帯域があるため、その波長帯域に発振波長を有するＧａＡｓ系の半導体レーザを用いることも可能である。また、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４結晶は吸収波長が約８０８ｎｍもしくは約９４０ｎｍである。このため、約８０８ｎｍ、約９４０ｎｍの波長を発振するＧａＡｓ系の半導体レーザや約９４０ｎｍの波長を発振するＩｎＰ系の半導体レーザを用いることが好ましい。また、Ｙｂ：ＹＡＧ結晶の吸収波長は約９４０ｎｍであるため、ＧａＡｓ系の半導体レーザを用いることが好ましい。また、必要な発振波長の光を射出するために非線形光学結晶を用いて第２高調波を利用することも可能である。また、チタンサファイア結晶は中心吸収波長が約４９０ｎｍである吸収波長帯域を有するため、ＩｎＧａＮ系を用いることが好ましい。
【００２０】
活性媒質がロッド形状であれば、その長軸方向とは垂直な方向から活性媒質に半導体レーザの射出光を入射させるように第１のレーザアレイが配置されていることが好ましい。また、活性媒質がスラブ形状であれば、最も大きな面に向かって半導体レーザの射出光を入射させるように第１のレーザアレイが配置されていることが好ましい。
【００２１】
次に、本発明のレーザ装置の実施形態について図を用いて詳細に説明するが、本発明は実施形態に限られない。また、各実施形態は適宜組み合わせることも可能である。
【００２２】
（実施形態１）
図１（ａ）は、本実施形態に係るレーザ装置の一例を示す模式図である。本実施形態に係るレーザ装置は、活性媒質１０１と第１の反射部１０２と第２の反射部１０３とを備えるレーザ装置である。第１の反射部１０２と第２の反射部１０３は、活性媒質１０１から発せられた光１１３を共振させる共振部を構成しており、その共振方向はｚ方向である。レーザ装置は、共振方向であるｚ方向とは異なるｙ方向から活性媒質１０１を励起するための光１１０を射出する、同一平面（ｘｚ平面）内に配置された複数の半導体レーザ１０５を備える第１のレーザアレイ１１５を備えている。複数の半導体レーザ１０５の射出光の方向は、いずれもｙ方向である。なお、活性媒質１０１の形状は、ｚ方向が長軸方向であるロッド形状であってもよいし、ｘｚ平面に大きな面を有し、ｙ方向が厚さ方向であるスラブ形状であってもよい。
【００２３】
第１の反射部１０２は、活性媒質１０１から発せられる光のうちレーザ発振する波長に対して９９．９％以上の反射率を有している。第２の反射部１０３は、レーザ光をｚ方向に射出するために、活性媒質１０１から発せられる光のうちレーザ発振する波長に対して３０．０％以上９９．０％以下の反射率を有している。第２の反射部１０３の反射率は、射出するべきレーザ光の出力などに応じて決定するものである。
【００２４】
第１のレーザアレイ１１５は、複数の端面発光型の半導体レーザ１０５からなるレーザバースタックである。半導体レーザ１０５は活性層（不図示）を含んでいる。そして、活性層を挟む射出端１０７と端面１０８とで共振器が構成され、共振器で強められた特定の波長を有する光が活性媒質１０１を励起する励起光として射出端１０７から活性媒質１０１に向かって（ｙ方向に）射出される。射出端１０７は、半導体レーザ１０５から射出された光の波長帯域において１０．０％以上７０．０％以下の反射率を有し、端面１０８は、半導体レーザ１０５の射出する光の波長帯域において９０．０％以上の反射率を有する。
【００２５】
この半導体レーザ１０５から射出された光１１０の少なくとも一部が活性媒質１０１で吸収され、活性媒質１０１が励起され、活性媒質１０１は発光する。その発光光の共振方向（ｚ方向）に伝搬する光のうち共振部の長さに対応する波長の光が第１の反射部１０２と第２の反射部１０３との間で活性媒質１０１内を往復し、活性媒質１０１内で誘導放出が生じさせる。この結果、共振方向に伝搬する共振部の長さに対応する波長の光が増幅され、レーザ発振する。
【００２６】
また、半導体レーザ１０５の活性媒質１０１における吸収効率を向上させるため、レーザ装置は、複数の半導体レーザ１０５から射出されて活性媒質１０１を透過する光１１１を反射するための第３の反射部１０４を備えている。さらに、第３の反射部１０４にて反射された光１１２のうち一部は活性媒質１０１に吸収されずに半導体レーザ１０５の方に戻ってしまう。その光１１２を再度反射するための第４の反射部１０９が、第１のレーザアレイ１１５と活性媒質１０１の間に配置されている。
【００２７】
第４の反射部１０９は、半導体レーザ１０５の射出端１０７から射出される光１１０の少なくとも一部を透過し、第３の反射部１０４で反射された光１１２の一部を反射する機能を有している。光１１２は、半導体レーザ１０５の射出端１０７の射出光と同じ波長帯域を有する光である。このため、第４の反射部１０９は、半導体レーザ１０５の射出端１０７から射出される光の少なくとも一部を透過し、一部を反射する機能を有している。このために、第４の反射部１０９は、半導体レーザ１０５の射出光の波長帯域における反射率が７０．０％以上９９．０％以下であることが好ましい。反射率が７０．０％未満である場合、反射光１１２が第４の反射部１０９を透過する量が多くなり、多数回反射の効果が弱まり、効率よく活性媒質１０１に励起光を吸収させられない。また、反射率が９９．０％より大きい場合には、発光領域１０６から活性媒質１０１に射出される半導体レーザ１０５の射出光１１０の光量が下がるため好ましくない。
【００２８】
第３の反射部１０４は、第４の反射部１０９を介して複数の半導体レーザ１０５から射出されて活性媒質１０１を透過する光１１１を反射する。第３の反射部１０４の反射率が低いと、第３の反射部１０４で反射されずに、第３の反射部１０４を透過する光量が増え、多数回反射の効果が下がる。このため、半導体レーザ１０５の射出光の波長帯域における反射率は９０．０％以上であることが好ましい。
【００２９】
また、第４の反射部１０９は、そのｘｚ平面内に配置された複数の半導体レーザ１０５の各々の発光領域１０６を含めて、複数の半導体レーザ１０５に渡って配置されている。この構成により、複数の半導体レーザ１０５の表面に一様に反射部を形成することができるため製造が容易になる。また、発光領域１０６にも第４の反射部１０９が形成されているため、発光領域１０６を介して半導体レーザ１０５内に反射光１１２が戻ることを抑制し、半導体レーザ１０５の動作の安定性を向上させることができる。
【００３０】
図１（ａ）では、第３の反射部１０４は活性媒質１０１に接して配置されている。第４の反射部１０９は、複数の半導体レーザ１０５の射出端１０７及び活性媒質１０１に接して配置されている。ただし、これに限られない。図１（ｂ）で示すように、第４の反射部１０９は複数の半導体レーザ１０５の射出端１０７と離れて配置されていてもよい。さらに、第４の反射部１０９は活性媒質１０１と離れて配置されていてもよい。また、第３の反射部１０４も活性媒質１０１と離れて配置されていてもよい。
【００３１】
ただし、第１のレーザアレイ１１５から射出される光は通常ある発散角をもって空間で広がる傾向がある。このため、第４の反射部１０９と半導体レーザ１０５の射出端１０７、第４の反射部１０９と活性媒質１０１が離れている場合には、活性媒質１０１に入射されない光が生じうる。また、第３の反射部１０４により反射されて、活性媒質１０１を再度透過して第４の反射部１０９に戻る光も発散角を持っている。このため、第４の反射部１０９と第３の反射部１０４の間で反射するたびに、活性媒質１０１の外部に出る光が増えてしまう。これを防ぐため、特許文献１のように発光領域１０６にコリメータを設ける構成も可能であるが構成が複雑化してしまう。このため、活性媒質１０１と第４の反射部１０９を近づけることが有効であり、第３の反射部１０４と第４の反射部１０９は、活性媒質１０１と接するように配置されていることが好ましい。
【００３２】
また、半導体レーザ１０５の射出端１０７や活性媒質１０１の半導体レーザ１０５と対向する面１１６で、半導体レーザ１０５の射出光１１０が反射され、活性媒質１０１に射出光１１０が入射されなくなる可能性がある。そのため、射出端１０７や面１１６には、半導体レーザ１０５の射出光１１０の波長帯域に対して高い透過率を有するように、反射防止（ＡＲ：Ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティングを施すことが好ましい。
【００３３】
また、第４の反射部１０９は、半導体レーザ１０５の共振部の一部を構成する反射部とみなし、半導体レーザ１０５の設計を行うことが好ましい。このため、図１（ｂ）では、半導体レーザ１０５と第４の反射部１０９とが外部共振型のレーザ１１４とみなして設計することが好ましい。例えば、外部共振型のレーザ１１４は、端面１０８と射出端１０７と第４の反射部１０９を共振部を構成する反射部として光学設計するのが好ましい。また、第４の反射部１０９を半導体レーザ１０５の共振器を構成する出力反射鏡として機能させるために、第４の反射部１０９の反射率が射出端１０７の反射率より高くなることが好ましい。例えば、射出端１０７に上述したＡＲコーティングを施す方法が挙げられる。この場合は、端面１０８と第４の反射部１０９を共振部を構成する反射部として光学設計することが好ましい。
【００３４】
第１の反射部１０２は、上述したように、活性媒質１０１の発光する発振波長に対して９９．９％以上の反射率を有している。第１の反射部１０２としては、ＤＢＲや金属からなる反射鏡を含むように構成することができる。また、第１の反射部１０２は、図１（ａ）、（ｂ）で示すように活性媒質１０１に向かって凹面形状を有する凹面鏡であってもよい。また、第１の反射部１０２は、活性媒質１０１に向かって凸面形状を有する凸面鏡もよいし、平板状の反射鏡であってもよい。また、第１の反射部１０２として平板状の反射鏡を用いる場合には、活性媒質１０１と第１の反射部１０２の間に、第１の反射部１０２で反射した光を活性媒質１０１で集光させる機能を有するレンズを配置することが好ましい。
【００３５】
また、第１の反射部１０２は、活性媒質１０１に直接、多層膜コーティングや金属のコーティングを行って形成してもよい。活性媒質１０１の発光する発振波長に対して９９．９％以上の反射率を有するように、多層膜コーティングや金属コーティングの材料種や厚さなどが選択されればよい。
【００３６】
第２の反射部１０３は、外部に光を取り出すため、活性媒質１０１の発光する発振波長に対して３０．０％以上９９．０％以下の反射率を有している。この条件を満たせば、第２の反射部１０３としては、第１の反射部１０２と同様に、ＤＢＲや金属からなる反射鏡や金属コーティングを含むように構成することができる。また、その形状も、図１（ａ）、（ｂ）で示すように活性媒質１０１に向かって凹面を有する形状であってもよい。また、第２の反射部１０３の形状は凸面を有する形状であってもよいし、平板状であってもよい。また、第１の反射部１０２と同様に、第２の反射部１０３として平板状の反射鏡を用いる場合には、活性媒質１０１と第２の反射部１０３の間に、第２の反射部１０３で反射した光を活性媒質１０１で集光させる機能を有するレンズを配置することが好ましい。
【００３７】
第３の反射部１０４は、半導体レーザ１０５が発する光の波長帯域において９０．０％以上の反射率を有している。第３の反射部１０４としては、ＤＢＲや金属を用いることができる。また、第３の反射部１０４は、図１（ａ）、（ｂ）で示すように、平板状の反射鏡であってもよいし、活性媒質１０１側に凹面を有する凹面鏡であってもよい。また、第３の反射部１０４は、活性媒質１０１と離れていてもよいが、半導体レーザ１０５の射出光の利用効率の観点から接している方が好ましい。また、第３の反射部１０４は、直接活性媒質１０１に多層膜コーティングや金属コーティングを施してもよい。
【００３８】
第４の反射部１０９は、半導体レーザ１０５が発する光の一部を透過し、一部を反射する機能を有している。そのため、第４の反射部１０９は、半導体レーザ１０５が発する光の波長帯域において７０．０％以上９９．０％以下の反射率を有している。第４の反射部１０９としては、ＤＢＲや金属を用いることができる。また、第４の反射部１０９は、活性媒質１０１と離れていてもよいが、半導体レーザ１０５の射出光の利用効率の観点から接している方が好ましい。また、第４の反射部１０９は、活性媒質１０１に直接多層膜コーティングや金属コーティングを施してもよい。
【００３９】
（実施形態２）
図２は本実施形態のレーザ装置に係る一例を示した図である。本実施形態のレーザ装置は、実施形態１よりレーザ光の出力を高めるために、ｘｚ面内に複数の半導体レーザが配置された第１のレーザアレイ２１５の他に、ｙｚ面内に複数の半導体レーザが配置された第２のレーザアレイ２２５を備えている。それ以外は、実施形態１と同様である。なお、図２において、活性媒質２０１から発生する光の共振方向はｚ方向であり、図２では、第１の反射部と第２の反射部は省略されている。
【００４０】
実施形態１と同様に、レーザ装置は、第１のレーザアレイ２１５から射出されて活性媒質２０１を透過する光を反射する第３の反射部２０４を備えている。また、レーザ装置は、第１のレーザアレイ２１５から射出される光の少なくとも一部を透過し、第３の反射部２０４で反射されて活性媒質２０１を透過する光の一部を反射する第４の反射部２０７を第１のレーザアレイ２１５と活性媒質２０１の間に備えている。この第３の反射部２０４と第４の反射部２０７によって多数回反射される光２１０が生じ、効率よく活性媒質２０１に吸収される。また、第４の反射部２０７は、第１のレーザアレイ２１５の複数の半導体レーザ２０２の各々の発光領域を含めて複数の半導体レーザ２０２に渡って配置されている。複数の半導体レーザ２０２は同一のｘｚ面内に配置されている。また、複数の半導体レーザ２０２の射出光の方向は、いずれもｙ方向である。
【００４１】
実施形態１と同様に、第３の反射部２０４は半導体レーザ２０２の発する光の波長帯域において９０．０％以上の反射率を有し、第４の反射部２０７は半導体レーザ２０２が発する光の波長帯域において７０．０％以上９９．０％以下の反射率を有している。
【００４２】
また、レーザ装置は、第２のレーザアレイ２２５から射出されて活性媒質２０１を透過する光を反射する第５の反射部２０５を備えている。さらに、レーザ装置は、第２のレーザアレイ２２５から射出される光の少なくとも一部を透過し、第５の反射部２０５で反射されて活性媒質２０１を透過する光の一部を反射する第６の反射部２０６を備えている。この第５の反射部２０５と第６の反射部２０６によって多数回反射される光２１１が生じ、効率よく活性媒質２０１に吸収される。また、第６の反射部２０６は、第２のレーザアレイ２２５の複数の半導体レーザ２０３の各々の発光領域を含めて複数の半導体レーザ２０３に渡って配置されている。複数の半導体レーザ２０３は同一のｙｚ面内に配置されている。また、複数の半導体レーザ２０３の射出光の方向は、いずれもｘ方向である。
【００４３】
第５の反射部２０５は半導体レーザ２０３の発する光の波長帯域において９０．０％以上の反射率を有し、第６の反射部２０６は半導体レーザ２０３が発する光の波長帯域において７０．０％以上９９．０％以下の反射率を有している。
【００４４】
また、第１のレーザアレイ２１５の半導体レーザ２０２、第２のレーザアレイ２２５の半導体レーザ２０３は同じ構成でもよいし、異なる発振波長を射出する半導体レーザであってもよい。半導体レーザ２０２と半導体レーザ２０３が同じ構成の場合には、第３の反射部２０４と第５の反射部２０５は同じ反射特性を有していればよく、同じ部材で一繋がりで構成されていてもよい。同様に、第４の反射部２０７と第６の反射部２０６とは同じ反射特性を有していればよく、同じ部材で一繋がりで構成されていてもよい。
【００４５】
半導体レーザ２０２と半導体レーザ２０３とが異なる発振波長の光を射出する場合でも、以下の構成であれば、第３の反射部２０４と第５の反射部２０５の材料を共有することができる。すなわち、第３の反射部２０４と第５の反射部２０５として、半導体レーザ２０２、２０３それぞれの発する光の波長帯域の両方において、９９．９％以上の反射率を有する反射部を用いればよい。同様に、第４の反射部２０７と第６の反射部２０６として、半導体レーザ２０２、２０３それぞれの発する光の波長帯域の両方において、８５．０％以上９９．０％以下の反射率を有する反射部を用いれば、第４の反射部２０７と第６の反射部２０６を共有できる。
【００４６】
また、活性媒質２０１の第１のレーザアレイ２１５、第２のレーザアレイ２２５にそれぞれ対向する面２０８、２０９には、半導体レーザ２０２、２０３の射出光の波長帯域に対して高い透過率を有するように、ＡＲコーティングを施すことが好ましい。
【００４７】
（実施形態３）
図３は、本実施形態に係るレーザ装置の一例を示す模式図である。本実施形態のレーザ装置は、実施形態２と同様に、複数のレーザアレイを有している。ただし、レーザアレイから射出されて活性媒質を透過する光を反射する反射部が、別のレーザアレイの射出端に設けられた反射部を兼ねる構成である。それ以外の構成は、実施形態２と同様である。
【００４８】
図３（ａ）で示すレーザ装置は、実施形態１と同様に、ｘｚ面内に複数の半導体レーザ３０２が配置された第１のレーザアレイ３１５から射出されて活性媒質３０１を透過する光を反射する第３の反射部３０７を備えている。また、レーザ装置は、第１のレーザアレイ３１５から射出される光の少なくとも一部を透過し、第３の反射部３０７で反射されて活性媒質３０１を透過する光の一部を反射する第４の反射部３０６を第１のレーザアレイ３１５と活性媒質３０１の間に備えている。このため、第１のレーザアレイ３１５から射出された光は、第３の反射部３０７と第４の反射部３０６によって多数回反射され、反射される間に活性媒質３０１に吸収される。この構成により、活性媒質３０１が発光し、第１の反射部３０４と第２の反射部３０５で構成される共振部によって、特定の波長の光が強められてレーザ発振する。また、第４の反射部３０６は、第１のレーザアレイ３１５の複数の半導体レーザ３０２の各々の発光領域を含めて複数の半導体レーザ３０２に渡って配置されている。
【００４９】
また、レーザ装置は、ｘｚ面内に複数の半導体レーザ３０３が配置された第２のレーザアレイ３２５を有している。そして、第２のレーザアレイ３２５は第１のレーザアレイ３１５と対向して活性媒質３０１を挟むように配置されている。第２のレーザアレイから射出される光は、第３の反射部３０７を介して活性媒質３０１を透過し、その光は、上述した第４の反射部３０６によって反射される。このため、第２のレーザアレイ３２５から射出された光も、第３の反射部３０７と第４の反射部３０６によって多数回反射される。
【００５０】
第１のレーザアレイ３１５の半導体レーザ３０２が射出する光の波長帯域をδλ１、第２のレーザアレイ３２５の半導体レーザ３０３が射出する光の波長帯域をδλ２とする。δλ１とδλ２が重ならない場合には、第３の反射部３０７と第４の反射部３０６は以下の条件を満たすことが好ましい。すなわち、第３の反射部３０７は、δλ１において反射率が９０．０％以上であり、δλ２において反射率が７０．０％以上９９．０％以下である構成が好ましい。また、第４の反射部３０６は、波長δλ１において反射率が７０．０％以上９９．０％以下であり、δλ２において反射率が９０．０％以上である構成が好ましい。δλ１とδλ２が少なくとも一部重なる場合、その重なる波長帯域において、第３の反射部３０７と第４の反射部３０６の反射率は、半導体レーザの安定性、半導体レーザの出力、活性媒質の吸収効率、活性媒質の厚さなどの観点から適宜決定されればよい。その重なる波長帯域において、第３の反射部３０７と第４の反射部３０６の反射率は、少なくとも反射率が７０．０％以上９９．０％以下であることが好ましい。さらには、その重なる波長帯域において、第３の反射部３０７と第４の反射部３０６の反射率は、９０．０％以上９９．０％以下であることが好ましい。
【００５１】
このように、複数のレーザアレイを用いても、活性媒質を挟むように複数のレーザアレイを配置し、第３の反射部、第４の反射部の反射率を適宜設定することで、実施形態２よりも部品点数を少なくすることができる。
【００５２】
なお、レーザ装置は、３つ以上のレーザアレイを有していてもよい。図３（ｂ）には、第１のレーザアレイ３３５、第２のレーザアレイ３４５、第３のレーザアレイ３５５を有するレーザ装置の一例について図示されている。例えば、第１のレーザアレイ３３５から射出された光は、反射部３１２を介して活性媒質３０８に入射する。そして、活性媒質３０８を透過する光は反射部３１３又は反射部３１４で反射され、再び活性媒質３０８に入射される。活性媒質３０８をさらに透過する光は、反射部３１２、３１３、３１４で多数回反射され、効率よく活性媒質３０８に吸収される。なお、活性媒質３０８の形状は、円柱のロッド形状である。
【００５３】
第２のレーザアレイ３４５、第３のレーザアレイ３５５から射出された光も同様に反射部３１２、３１３、３１４により多数回反射されて、活性媒質３０８に効率よく吸収される。このような構成では、活性媒質３０８の周りを囲むようにレーザアレイ、反射部が配置されているので、吸収効率が向上する。
【００５４】
反射部３１２、３１３、３１４の反射率の特性は、図３（ａ）の第３の反射部３０７と第４の反射部３０６と同様に、各半導体レーザの射出光の波長帯域を考慮して決定されればよい。
【００５５】
（実施形態４）
図４は、本実施形態に係るレーザ装置の一例を示す模式図である。本実施形態の第１のレーザアレイを構成する半導体レーザが面発光レーザの例を示している。それ以外は、実施形態１と同じである。
【００５６】
図４（ａ）で示されたレーザ装置は、活性媒質４０３と第１の反射部４０５と第２の反射部４０６とを備えるレーザ装置である。第１の反射部４０５と第２の反射部４０６は、活性媒質４０３から発せられた光４１６を共振させる共振部を構成しており、その共振方向はｚ方向である。レーザ装置は、共振方向であるｚ方向とは異なるｙ方向から活性媒質４０３を励起するための光４０１を射出する、同一平面（ｘｚ平面）内に配置された複数の面発光レーザ４００を備える第１のレーザアレイ４２５を備えている。
【００５７】
面発光レーザ４００は、基板４１０と、基板４１０上に設けられた下部反射鏡４１１と、下部クラッド層４１２と、活性層４１３と、上部クラッド層４１４と、上部反射鏡４１５とを有している。また、基板４１０と下部反射鏡４１１と下部クラッド層４１２の一部と上部反射鏡４１５は複数の面発光レーザ４００で共有されている。
【００５８】
また、第１のレーザアレイ４２５から射出され、活性媒質４０３を透過する光は、第３の反射部４０２で反射される。さらに、第３の反射部４０２で反射された光のうち活性媒質４０３を透過する光は、面発光レーザ４００を構成する上部反射鏡４１５によって反射される。つまり、本実施形態では、上部反射鏡４１５が、実施形態１の第４の反射部を兼ねる構成である。そして、第１のレーザアレイ４２５から射出された光は、第３の反射部４０２と上部反射鏡４１５との間で多数回反射され、活性媒質４０３に効率よく吸収される。
【００５９】
面発光レーザ４００はメサ構造を有しており、隣り合う２つの面発光レーザ４００それぞれが有する活性層４１３、上部クラッド層４１４は、メサ構造によって分離されている。ただし、上部反射鏡４１５は、隣り合う２つの面発光レーザ４００で一繋ぎに配置されることで共有されている。つまり、第４の反射部を兼ねる上部反射鏡４１５が、複数の面発光レーザ４００の発光領域だけでなく、面発光レーザ間の領域にまで配置されている。このため、製造が容易になる。さらには、面発光レーザ４００内に射出光が戻ることを低減することができるため、面発光レーザ４００の動作の安定性を向上させることができる。
【００６０】
下部反射鏡４１１、上部反射鏡４１５は、ＤＢＲを用いることができる。それ以外にも、面内方向に周期的な屈折率分布を有する回折格子、例えば高屈折率差サブ波長回折格子（ＨＣＧ：Ｈｉｇｈ  ｉｎｄｅｘ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｇｒａｔｉｎｇ）を下部反射鏡４１１、上部反射鏡４１５として用いることができる。この場合、これら回折素子での回折光の多くを、面発光レーザ４００へ戻す方向へ回折するように、回折格子が設計、配置されていることが好ましい。
【００６１】
図４（ａ）で示された面発光レーザ４００は、いわゆるＶＣＳＥＬであるがこれに限られない。図３（ｂ）で示すように、半導体レーザとして垂直外部共振型の面発光レーザ（ＶＥＣＳＥＬ：：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｅｘｔａｒｎａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）４２０を用いてもよい。ＶＥＣＳＥＬ４２０とＶＣＳＥＬ４００の違いは、上部クラッド層４１４と上部反射鏡４１５との間に空隙があるかどうかの違いである。
【００６２】
面発光レーザは、面内方向で端面発光型のレーザよりも集積度を高くすることができるため、活性媒質をより均一な励起密度分布をもって励起することが可能である。
【００６３】
また、本実施形態は、実施形態２、３と組み合わせて、複数のレーザアレイを有する構成することも可能である。
【００６４】
面発光レーザ４００は、上述したように、活性媒質４０３の吸収波長領域に合わせて、その材料系を選択すればよい。例えば、活性媒質４０３としてアレキサンドライト結晶を用いるのであれば、面発光レーザ４００を構成する材料はＧａＮ系を用いればよい。具体的には、基板４１０にＧａＮを用い、下部反射鏡４１１としては、ＧａＮとＡｌＧａＮとをそれぞれλ／４の光学的厚さで交互に積層したＤＢＲを用い、下部クラッド層４１２、上部クラッド層４１４としてはＧａＮを用いることができる。また、活性層４１３としては、ＩｎｘＧａ１−ｘＮおよびＧａＮの量子井戸構造を用いることができる。なお、この量子井戸構造は、単一の量子井戸構造でもよいし、多重量子井戸構造でもよい。また、下部反射鏡４１１としては、ＩｎＧａＮとＡｌＧａＮの組み合わせでなくてもＧａＮとＡｌＧａＮの組み合わせでもよい。
【００６５】
上部反射鏡４１５は、下部反射鏡４１１と同じ材料の組み合わせからなるＤＢＲを用いてもよいし、その他に誘電体からなるＤＢＲを用いてもよい。例えば、上部反射鏡４１５としては、ＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５とをそれぞれλ／４の光学的厚さで交互に積層したＤＢＲを用いることができる。ＳｉＯ２およびＴａ２Ｏ５以外に、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉｘＮｙ）、酸化チタン（ＴｉｘＯｙ）、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＬｉＦなどを上部反射鏡４１５のＤＢＲとして用いることもできる。
【００６６】
下部反射鏡４１１は、面発光レーザ４００が射出する光の波長帯域において９９．９％以上の反射率を有している。一方、上部反射鏡４１５は、面発光レーザ４００から光を射出するために、下部反射鏡４１１よりも反射率が低く、面発光レーザ４００が射出する光の波長帯域において９０．０％以上９９．８％以下の反射率を有している。さらに、上部反射鏡４１５は、９９．０％以上９９．８％以下の反射率を有していることが好ましい。これらＤＢＲからなる反射鏡の反射率は、使用するペアの材料の組み合わせとペア数によって調整することができる。例えば、下部反射鏡４１１と上部反射鏡４１５で同じ材料のペアを用いた場合には、下部反射鏡４１１内のペア数の方が上部反射鏡４１５のペア数よりも多くすることにより、上述した反射率を満たすようにすることができる。
【００６７】
また、面発光レーザ４００は、光励起方式によりレーザ発振させてもよいし、電流注入方式によりレーザ発振させてもよい。後者の場合には、電子と正孔を注入するための電極を設けたり、電子や正孔を活性層４１３に輸送するためにクラッド層などにアクセプタやドナーなどをドープしたりすればよい。
【００６８】
（実施形態５）
本実施形態では、実施形態１乃至４のいずれかのレーザ装置を用いた情報取得装置について図５を用いて説明する。情報取得装置の一例として、光音響装置を例に挙げて説明する。レーザ装置５００と、レーザ装置５００が発する光を被検体１２０に照射することにより発生した弾性波を検出して電気信号を変換する探触子１２１と、その電気信号に基づき被検体１２０の光学特性の情報を取得する取得部１２２を有する。さらに、光音響装置は、レーザ装置５００が発する光を被検体１２０に照射する光学系１２３を有する。また、光音響装置は、取得部１２２で取得した情報を表示する表示部１２４を有していてもよい。
【００６９】
レーザ装置５００が発する光は、光学系１２３を介してパルス光１２５として被検体１２０に照射される。そして、光音響効果により被検体１２０内の光吸収体１２６によって光音響波１２７が発生する。そして、探触子１２１が被検体１２０内を伝搬した光音響波１２７を検出して時系列の電気信号を取得する。そして、取得部１２２が時系列の電気信号に基づいて被検体１２０内部の情報を取得し、表示部１２４に被検体１２０内部の情報を表示させる。
【００７０】
なお、レーザ装置５００が発することのできる光の波長は、被検体１２０の内部まで光が伝搬する波長を使うことが望ましい。具体的には、被検体１２０が生体の場合、好適な波長は、５００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下である。ただし、比較的生体表面付近の生体組織の光学特性の情報を取得する場合は、上記の波長領域よりも範囲の広い、例えば４００ｎｍ以上１６００ｎｍ以下の波長領域を使用することも可能である。
【００７１】
被検体の光学特性の情報は、光音響波の初期音圧、光エネルギー吸収密度、吸収係数、および被検体を構成する物質の濃度などである。ここで、物質の濃度とは、酸素飽和度、オキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度、および総ヘモグロビン濃度などである。総ヘモグロビン濃度とは、オキシヘモグロビン濃度およびデオキシヘモグロビン濃度の和である。また、本実施形態において被検体の光学特性の情報は、数値データとしてではなく、被検体内の各位置の分布情報であってもよい。すなわち、取得部１２２は、吸収係数分布や酸素飽和度分布などの分布情報を被検体の光学特性の情報として取得してもよい。
【実施例】
【００７２】
（実施例１）
本実施例は、図４（ａ）で示す実施形態４のレーザ装置の構成例を示す。本実施例のレーザ装置は、励起光源となるレーザアレイ４２５と、第１の反射部４０５と、第２の反射部４０６と、活性媒質４０３と、第３の反射部４０２と、を備えている。第１の反射部４０５と第２の反射部４０６とは活性媒質４０３を介在して対向して配置され、レーザ発振のための共振器を構成している。
【００７３】
レーザアレイ４２５は、複数のＶＣＳＥＬ４００をアレイ状に配置された構成である。ＶＣＳＥＬ４００は、基板４１０と、下部反射鏡４１１と、下部クラッド層４１２と、活性層４１３と、上部クラッド層４１４と、上部反射鏡４１５と、を備えている。上部反射鏡４１５は、レーザアレイ４２５から射出される光の一部を透過し、反射する第４の反射部を兼ねている。本実施例では、上部反射鏡４１５は活性媒質４０３に直接接して形成されている。また、上部反射鏡４１５は、複数のＶＣＳＥＬ４００の発光領域を含めて複数のＶＣＳＥＬ４００に渡って配置されている。
【００７４】
本実施例のＶＣＳＥＬは、窒化物半導体からなるものである。基板４１０は、ｎ型ＧａＮ基板からなり、下部クラッド層４１２および上部クラッド層４１４は、それぞれｎ型およびｐ型ＧａＮからなる。活性層４１３は、窒化物半導体材料を用いた多重量子井戸構造を有しており、量子井戸構造の井戸層および障壁層は、それぞれＩｎｘＧａ１−ｘＮおよびＧａＮからなる。ここで、ｘ＝０．１である。井戸層のバンドギャップは、障壁層、下部クラッド層４１２、上部クラッド層４１４のバンドギャップより小さい。活性層４１３は、キャリアの注入により発光する。
【００７５】
下部反射鏡４１１は、窒化物半導体ＤＢＲからなり、ＧａＮとＡｌＧａＮとをそれぞれλ／４の光学的厚さで交互に６０周期積層して構成されている。
【００７６】
上部反射鏡４１５は、誘電体ＤＢＲからなり、ＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５とをそれぞれλ／４の光学的厚さで交互に１３周期積層して構成されている。これ以外の４１１から４１４の部分は、ＧａＮ基板上に結晶成長法および、半導体プロセスによるパターニング処理を施して形成される。
【００７７】
上部反射鏡４１５は、ＶＣＳＥＬ４００からのレーザ光、すなわち、励起光を上部反射鏡４１５の側から出射させるために、ＶＣＳＥＬ４００からのレーザ光の波長帯域において約９９．０％の反射率を有している。また、下部反射鏡４１１は、ＶＣＳＥＬ４００からのレーザ光の波長帯域において約９９．９％の反射率を有している。これらの反射率は、ＶＣＳＥＬ４００からのレーザ光の中心波長４００ｎｍ、波長帯域幅２０ｎｍに対して呈するように、下部反射鏡４１１、上部反射鏡４１５が設計されている。キャリアの注入により活性層４１３が発光し、下部反射鏡４１１と上部反射鏡４１５との間で共振して増幅され、中心波長４００ｎｍのレーザ光である励起光が上部反射鏡４１５の面に対して垂直方向に、活性媒質４０３に向けて発光される。
【００７８】
第１の反射部４０５と第２の反射部４０６とは、活性媒質４０３を介在して対向するように配置され、一対の反射鏡を構成している。活性媒質４０３は、厚さ２ｍｍのスラブ形状を有するアレキサンドライト結晶である。アレキサンドライト結晶の発振波長帯域は７００ｎｍ乃至８５０ｎｍの波長帯域である。この波長帯域において、第１の反射部４０５は９９．９％以上の反射率を有する反射鏡であり、第２の反射部４０６は上記波長帯域において、約９０．０％の反射率を有する反射鏡、いわゆるアウトプットカプラーである。励起されたアレキサンドライト結晶からの発光光は、レーザ装置の共振器内で共振し、十分に励起されて発振閾値を超えて固体レーザ共振器内で発振したレーザ光が、アウトプットカプラーから固体レーザ共振器外部に出力される。
【００７９】
レーザアレイ４２５の上部反射鏡４１５から出力される光４０１は、活性媒質４０３に入射され吸収されてゆくが、活性媒質４０３がスラブ形状である場合、厚さ方向に一度伝搬するだけでは励起光は十分吸収されず多くが透過してしまう。本実施例では、活性媒質４０３に直接Ａｕ（金）を蒸着することにより、第３の反射部４０２が設けられているため、活性媒質４０３を透過する光を第３の反射部４０２で反射して、再び活性媒質４０３に入射させることができる。再び活性媒質４０３に入射された光の一部が再度透過してしまっても、レーザアレイ４２５の上部反射鏡４１５（第４の反射鏡）によって反射され、活性媒質４０３に入射される。
【００８０】
このように、レーザアレイ４２５から射出された光は、第３の反射部４０２と上部反射鏡４１５によって反射されることで活性媒質４０３中を往復し、活性媒質４０３内に閉じ込められることになり、活性媒質４０３を効率よく励起することができる。
【００８１】
また、第４の反射部を兼ねる上部反射鏡４１５が複数のＶＣＳＥＬ４００の発光領域を含んで、複数のＶＣＳＥＬ４００に渡って配置されている。このため、ＶＣＳＥＬ４００の内部に戻り光が発生しにくく、ＶＣＳＥＬ４００の動作が不安定になることを抑制することができる。
【００８２】
また、第３の反射部４０２はＡｕ（金）の蒸着膜であり、外部のヒートシンクに接続されている。このため、活性媒質４０３で生じる熱を効率よく除去する、または、活性媒質４０３の温度制御を行うことができる。
【００８３】
（実施例２）
本実施例は、図６で示すレーザ装置であり、実施形態３と実施形態４とを組み合わせた構成を示す例である。具体的には、本実施例のレーザ装置は、実施例１と同じレーザアレイを２つ用いて、実施例１と同じ活性媒質をその２つのレーザアレイで挟んで、活性媒質を励起する構成を含んでいる。以下では、実施例１と異なる点を述べる。
【００８４】
本実施例のレーザ装置は、第１のレーザアレイ６１５と、第２のレーザアレイ６２５と、第１の反射部６０２と、第２の反射部６０３と、活性媒質６０１と、を備えている。活性媒質６０１から発光した光６０７は第１の反射部６０２と第２の反射部６０３で構成される共振器により特定の波長が増幅され、レーザ装置はレーザ発振される。第１のレーザアレイ６１５の複数のＶＣＳＥＬ６００は、第１の上部反射鏡６０４を含んでいる。また、第２のレーザアレイ６２５の複数のＶＣＳＥＬ６１０は、第２の上部反射鏡６１１を含んでいる。
【００８５】
この第２の上部反射鏡６１１は、第３の反射部に相当し、第１のレーザアレイ６１５の複数のＶＣＳＥＬ６００から射出されて活性媒質６０１を透過する光を反射する機能を有する。さらに、第２の上部反射鏡６１１は、第４の反射部にも相当し、第２のレーザアレイ６２５の複数のＶＣＳＥＬ６１０から射出される光の一部を透過し、第１の上部反射鏡６０４で反射し活性媒質６０１を透過する光の一部を反射する機能も有する。
【００８６】
一方、第１の上部反射鏡６０４は、第４の反射部に相当し、第１のレーザアレイ６１５の複数のＶＣＳＥＬ６００から射出される光の一部を透過し、第２の上部反射鏡６１１で反射し活性媒質６０１を透過する光の一部を反射する機能を有する。また、さらに、第１の上部反射鏡６０４は、第３の反射部にも相当し、第２のレーザアレイ６２５の複数のＶＣＳＥＬ６１０から射出されて活性媒質６０１を透過する光を反射する機能も有する。
【００８７】
第１の上部反射鏡６０４と第２の上部反射鏡６１１は、実施例１と同じＤＢＲを用いている。ただし、第１の上部反射鏡６０４と第２の上部反射鏡６１１の反射率はともに、ＶＣＳＥＬ６００、６１０からのレーザ光の波長帯域において約９９．５％である。このため、ＶＣＳＥＬ６００、６１０に戻る光の光量を低減しつつ、ＶＣＳＥＬのレーザ発振を可能とすることができる。
【００８８】
また、第１の上部反射鏡６０４は、複数のＶＣＳＥＬ６００の発光領域を含めて複数のＶＣＳＥＬ６００に渡って配置されている。第２の上部反射鏡６１１は、複数のＶＣＳＥＬ６１０の発光領域を含めて複数のＶＣＳＥＬ６１０に渡って配置されている。
【００８９】
また、本実施例のレーザ装置は、第１の反射部６０２と第２の反射部６０３とで構成される共振部の中に、電気光学素子からなるＱスイッチ６０８と、偏光を規定するためのブリュースターウィンドウ６０９が配置されている。Ｑスイッチ６０８は、活性媒質６０１中の非常に多数の原子が励起状態になるまでＱ値を低くして発振を抑え、十分に励起状態の原子が多くなったのち再びＱ値を高くし発振させて、ジャイアントパルスを発振させるためのものである。
【００９０】
上記のように、複数の励起光源を用いるため、効率よく活性媒質を励起させることができる。また、さらにＶＣＳＥＬ６００、６１０の第１の上部反射鏡６０４と第２の上部反射鏡６１１が第３の反射部、第４の反射部を兼ねるため、部品点数を削減することができる。また、第１の上部反射鏡６０４と第２の上部反射鏡６１１がＶＣＳＥＬ６００、６１０の発光領域を含んで、複数のＶＣＳＥＬ６００、６１０に渡って配置されている。このため、ＶＣＳＥＬ６００、６１０の内部に戻り光が発生しにくく、ＶＣＳＥＬ６００、６１０の動作が不安定になることを抑制することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１０１、２０１、３０１、３０８、４０３、６０１  活性媒質
１０２、３０４、４０５、６０２  第１の反射部
１０３、３０５、４０６、６０３  第２の反射部
１０４、２０４、３０７、４０２、６１１  第３の反射部
１０５、２０２、２０３、３０２、３０３、４００、６００、６１０  半導体レーザ
１０６  発光領域
１０７  射出端
１０９  ２０７、３０６、４１５、６０４  第４の反射部
１１５、２１５、３１５、４２５、６１５  第１のレーザアレイ
【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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