(57)【要約】【課題】反射鏡で反射された励起光の一部が半導体レーザの内部に戻る戻り光を抑制し、かつ、活性媒質の励起光の吸収効率を向上するレーザ装置を提供すること。【解決手段】活性媒質、光共振器、波長変換媒質、励起光源、及び対向する一対の反射鏡を備えるレーザ装置であって、前記反射鏡は第１の反射鏡と第２の反射鏡とからなり、前記反射鏡の間に、前記活性媒質と前記変換媒質とが配置され、前記励起光源から発せられる中心波長λ１の励起光を、前記第１の反射鏡を通して、前記変換媒質に入射させ、前記変換媒質は、前記の入射によって、中心波長λ２の波長変換光を発生させ、前記第１及び第２の反射鏡は前記を反射させ、前記活性媒質は少なくとも前記によって光励起されて光を発光し、前記レーザ装置は、前記光共振器によって前記光を光共振動作して、中心波長λ３のレーザ光を発生するレーザ装置。【選択図】    図１
2016076528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性媒質と、光共振器と、波長変換媒質と、励起光源と、対向する一対の反射鏡とを備えるレーザ装置であって、
前記一対の反射鏡は、第１の反射鏡と第２の反射鏡とからなり、
前記一対の反射鏡の間に、前記活性媒質と前記波長変換媒質とが配置され、
前記励起光源から発せられる中心波長λ１の励起光を、前記第１の反射鏡を通して、前記波長変換媒質に入射させ、
前記波長変換媒質は、前記励起光の入射によって、中心波長λ２の波長変換光を発生させ、
前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡とは、前記波長変換光を反射させ、 
前記活性媒質は、少なくとも前記波長変換光によって光励起されて光を発光し、
前記レーザ装置は、前記光共振器によって前記光を光共振動作して、中心波長λ３のレーザ光を発生することを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記励起光は、レーザ光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】
前記中心波長λ１と前記中心波長λ２と前記中心波長λ３とは、λ３＞λ２＞λ１であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記波長変換媒質は、半導体材料からな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】
前記波長変換媒質は、量子井戸構造を有す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】
前記中心波長λ１と前記中心波長λ２とはλ２＜λ１であり、かつ、前記中心波長λ２と前記中心波長λ３とはλ３＞λ２であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記波長変換媒質は、非線形光学結晶であることを特徴とする請求項６に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記波長変換光は、高調波光、和周波光、パラメトリック光のいずれかであることを特徴とする請求項７に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記活性媒質は、前記励起光によって光励起されて光を発光し、前記レーザ装置は、前記光共振器によって該光を光共振動作して、前記レーザ光を発生す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】
前記波長変換媒質は、前記活性媒質と前記第２の反射鏡との間に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
前記活性媒質は、固体レーザ結晶からな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】
前記固体レーザ結晶は、アレキサンドライト結晶、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶、Ｃｒ：ＬｉＣＡＦ結晶、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４結晶、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ結晶のいずれかであることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ装置。
【請求項１３】
前記第２の反射鏡は、前記励起光を反射させることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１４】
前記光共振器は、一対の反射鏡から構成されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１５】
前記第１の反射鏡は、前記光共振器を構成する前記一対の反射鏡の一方の反射鏡の機能を兼ねてい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】
前記第２の反射鏡は、前記光共振器を構成する前記一対の反射鏡の他方の反射鏡の機能を兼ねていることを特徴とする請求項１４または１５に記載のレーザ装置。
【請求項１７】
前記励起光源は、垂直共振器型面発光レーザであることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１８】
前記第１の反射鏡は、前記垂直共振器型面発光レーザの光共振器を構成する一対の反射鏡の一方の反射鏡の機能を兼ねていることを特徴とする請求項１７に記載のレーザ装置。
【請求項１９】
前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡は、波長変換光に対して９０％以上の反射率を有することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項２０】
前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡は、波長変換光に対して９９．９％以上の反射率を有することを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項２１】
前記第１の反射鏡は、中心波長λ１に対して９９．８％以下の反射率を有することを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項２２】
前記第１の反射鏡は、中心波長λ１に対して５０％以下の反射率を有することを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項２３】
前記第１の反射鏡は、中心波長λ１に対して１０％以下の反射率を有することを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項２４】
請求項１乃至２３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、レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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今日広く使われている。特に、該活性媒質として固体レーザ結晶を用い、該固体レーザ結晶を半導体レーザによって光励起するレーザ装置は小型化が容易なため、様々な用途に用いられている。  
レーザ装置のレーザ出力や総合効率を向上させるには、活性媒質に励起光を効率的に吸収させることが必要である。特許文献１には、励起光源から発せられた励起光を多数回反射させることにより、活性媒質に対する励起光の吸収効率を向上させる技術が開示されている。具体的には、該活性媒質に吸収されずに透過した該励起光を、励起光を反射させる反射鏡で反射させ、該活性媒質に再度入射させることで該活性媒質に吸収させ、励起光の吸収効率向上を達成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかしながら、上記従来例における特許文献１に記載のレーザ装置は、つぎに説明するように、励起光を発する励起光源の動作を不安定にしてしまい、その結果、該レーザ装置のレーザ出力が不安定になるという課題を有している。  
詳細には、特許文献１に記載のレーザ装置は、並列に配置された複数の半導体レーザからなる励起光源と、該励起光源から発せられた励起光を反射する反射鏡とを、活性媒質に対して対称的に配置している。  
ここで、隣接する該複数の半導体レーザの間に放熱板を設置し、該励起光が発せられる面側の該放熱板の表面に、該励起光を反射する高反射コートを施している。  
その結果、該励起光源から発せられた励起光は、該反射鏡と高反射コートが施された該放熱板との間で、多数回反射され、該活性媒質への該励起光の吸収効率が向上できる。  
ところで、該反射鏡で反射された励起光の一部は、該半導体レーザの内部に戻る、戻り光になる。  
したがって、該戻り光が、該半導体レーザの活性領域に結合して、該半導体レーザ自身の発振に影響を与え、該半導体レーザの動作が不安定になってしまうという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、該戻り光を抑制することが可能となると同時に、該活性媒質の励起光の吸収効率を向上することが可能とな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】
本発明の一態様によれば、活性媒質と、光共振器と、波長変換媒質と、励起光源と、対向する一対の反射鏡とを備えるレーザ装置であって、
前記一対の反射鏡は、第１の反射鏡と第２の反射鏡とからなり、
前記一対の反射鏡の間に、前記活性媒質と前記波長変換媒質とが配置され、
前記励起光源から発せられる中心波長λ１の励起光を、前記第１の反射鏡を通して、前記波長変換媒質に入射させ、
前記波長変換媒質は、前記励起光の入射によって、中心波長λ２の波長変換光を発生させ、
前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡とは、前記波長変換光を反射させ、 
前記活性媒質は、少なくとも前記波長変換光によって光励起されて光を発光し、
前記レーザ装置は、前記光共振器によって前記光を光共振動作して、中心波長λ３のレーザ光を発生することを特徴とするレーザ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、反射鏡で反射された励起光の一部が半導体レーザの内部に戻る戻り光を抑制することが可能となると同時に、活性媒質の励起光の吸収効率を向上することが可能とな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】本発明の実施形態１におけるレーザ装置の構成を示す構成図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態１における活性媒質の光吸収率と戻り光の割合との計算に用いた構造の模式図であり、（ｂ）は、比較例である波長変換媒質を設けない場合と、本発明の実施形態１である波長変換媒質を設ける場合とにおける、活性媒質の光吸収率と戻り光の割合とを計算した結果であり、（ｃ）は、本発明の実施形態１および比較例を比較したときの、活性媒質の光吸収率および戻り光の割合の変化率を計算した結果である。
【図３】（ａ）は、本発明の実施形態２における活性媒質の光吸収率と戻り光の割合との計算に用いた構造のレーザ装置模式図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態２および比較例を比較したときの、活性媒質の光吸収率および戻り光の割合の変化率を計算した結果である。
【図４】本発明の実施形態５における光音響装置の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例１におけるレーザ装置の構成を示す構成図である。
【図６】本発明の実施例２におけるレーザ装置の構成を示す構成図である。
【図７】本発明の実施例３におけるレーザ装置の構成を示す構成図である。
【図８】本発明の実施例３の他の構成例におけるレーザ装置の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態におけるレーザ装置について説明する。
【００１０】
［実施形態１］
図１を用いて、本発明の実施形態１におけるレーザ装置の構成例について説明する。
【００１１】
図１において、レーザ装置は、励起光源１００、活性媒質１０３、波長変換媒質１０４、該活性媒質１０３を介在して対向する一対の反射鏡１０５、１０６でありレーザ発振のための光共振器、および対向する一対の反射鏡である第１の反射鏡１０１、第２の反射鏡１０２を具備する。  
波長変換媒質１０４は、励起光源１００から発せられる中心波長λ１の励起光Ｌ１の入射によって該励起光Ｌ１とは異なる中心波長λ２の波長変換光Ｌ２を発する。  
活性媒質１０３は、少なくとも波長変換光Ｌ２の吸収によって光励起されて光を発光し、反射鏡１０５と反射鏡１０６とからなる該光共振器によって該光を光共振動作する。こうして、レーザ装置は、中心波長λ３のレーザ光Ｌ３を発生する。  
該第１の反射鏡１０１と該第２の反射鏡１０２とは、活性媒質１０３と波長変換媒質１０４とを介在して対向するように平行に配置され、一対の反射鏡を構成している。  
該波長変換媒質１０４は、該活性媒質１０３と該第２の反射鏡１０２との間に配置されている。  
第１の反射鏡１０１は、励起光Ｌ１の少なくとも一部を透過し、少なくとも波長変換光Ｌ２を反射するように設計されている。  
一方、第２の反射鏡１０２は、少なくとも波長変換光Ｌ２を高反射するように設計されている。  
励起光源１００は、該励起光源１００から発せられた励起光Ｌ１が第１の反射鏡１０１を透過し、透過した該励起光Ｌ１の少なくとも一部が波長変換媒質１０４に入射するように配置されている。
【００１２】
つぎに、本実施形態１におけるレーザ装置の構成が、活性媒質１０３の光励起プロセスに及ぼす影響について説明する。  
図１を参照して、励起光源１００から発せられた励起光Ｌ１が第１の反射鏡１０１に入射すると、該励起光Ｌ１の一部は該第１の反射鏡１０１を透過し、残りは反射され戻り光となる。  
該第１の反射鏡１０１を透過した該励起光Ｌ１の少なくとも一部は、活性媒質１０３を透過して、波長変換媒質１０４に入射される。  
波長変換媒質１０４は、励起光Ｌ１の入射によって波長変換光Ｌ２を発する。  
波長変換光Ｌ２は、第１の反射鏡１０１と第２の反射鏡１０２とからなる一対の反射鏡で多数回反射される。  
したがって、活性媒質１０３に吸収されずに透過する波長変換光Ｌ２を損失無く該活性媒質１０３に吸収されるまで、第１の反射鏡１０１と第２の反射鏡１０２との間で波長変換光Ｌ２を多数回反射する。その結果、該活性媒質１０３の該波長変換光Ｌ２に対する光吸収率を向上させることが可能となる。  
ここで、第１の反射鏡１０１は波長変換光Ｌ２を反射するため、該波長変換光Ｌ２が該第１の反射鏡１０１を透過して励起光源１００に入射することを抑制できる。  
すなわち、励起光源１００に入射する戻り光を抑制でき、該励起光源１００の動作を安定にすることが可能となる。
【００１３】
本実施形態１における前記波長変換媒質１０４が、前記活性媒質１０３の光吸収率と戻り光に及ぼす影響を確認するため、つぎのような計算を行った。  
ここでは、図２（ａ）に示すレーザ装置の光励起プロセスに係る構成をモデル構造として、励起光源から発せられた励起光Ｌ１が、活性媒質１０３の光吸収に寄与する割合と戻り光になる割合とについて計算を行った。  
各構成要素の反射率や吸収率を、次のような値として計算を行った。  
第１の反射鏡１０１の波長変換光Ｌ２に対する反射率を１００％、第２の反射鏡１０２の励起光Ｌ１と波長変換光Ｌ２とに対する反射率をそれぞれ１００％とした。
ここで、反射率＋透過率＝１００％であるから、第１の反射鏡１０１の波長変換光Ｌ２に対する透過率は０％、第２の反射鏡１０２の励起光Ｌ１と波長変換光Ｌ２とに対する透過率はそれぞれ０％とした。
活性媒質１０３の励起光Ｌ１と波長変換光Ｌ２とに対する吸収率をそれぞれ６０％、波長変換媒質１０４の励起光Ｌ１に対する吸収率を６０％とした。  
また、波長変換媒質１０４に吸収された励起光Ｌ１が波長変換光Ｌ２に変換される率を４０％、６０％、８０％の３通りとした。すなわち、波長変換媒質１０４に入射した励起光Ｌ１が波長変換光Ｌ２に変換される変換効率をηとしたとき、η＝２４％、３６％、４８％の３通りとした。  
また、波長変換媒質１０４の波長変換光Ｌ２に対する吸収率を０％、すなわち、該波長変換媒質１０４は該波長変換光Ｌ２を再吸収しないものとした。
【００１４】
図２（ａ）を参照して、励起光源１００から発せられた励起光Ｌ１が第１の反射鏡１０１に入射すると、該励起光Ｌ１の一部は該第１の反射鏡１０１を透過し、残りは反射されて戻り光１０７となる。  
該第１の反射鏡１０１を透過した該励起光Ｌ１が、活性媒質１０３に入射すると、該励起光Ｌ１の一部は該活性媒質１０３に吸収され、残りは透過する。  
該活性媒質１０３を透過した該励起光Ｌ１が波長変換媒質１０４に入射すると、該励起光Ｌ１の一部は該波長変換媒質１０４に吸収され、波長変換媒質１０４は波長変換光Ｌ２を発生する。  
また、該波長変換媒質１０４に吸収されなかった該励起光Ｌ１は、該波長変換媒質１０４を透過し、第２の反射鏡１０２で反射され、再度、該波長変換媒質１０４に入射し、入射した該励起光Ｌ１の一部は波長変換光Ｌ２に変換され、残りは透過する。  
該波長変換媒質１０４を透過した該励起光Ｌ１は、再度、該活性媒質１０３に入射し、該励起光Ｌ１の一部は該活性媒質１０３に吸収され、残りは透過する。  
該活性媒質１０３を透過した該励起光Ｌ１の一部は該第１の反射鏡１０１で反射され、残りは透過して戻り光１０７となる。  
該第１の反射鏡１０１で反射された該励起光Ｌ１は、上記のように、該第１の反射鏡１０１と該第２の反射鏡１０２との間で、反射と吸収と透過を繰り返す。  
一方、該波長変換光Ｌ２は、該第１の反射鏡１０１と該第２の反射鏡１０２との間で多数回反射されながら、該活性媒質１０３に吸収される。
【００１５】
ここで、励起光Ｌ１が第１の反射鏡１０１と第２の反射鏡１０２との間を１０回往復し、その間に活性媒質１０３に吸収された該励起光Ｌ１と波長変換光Ｌ２との合計値を、最初に励起光源１００から発せられた励起光Ｌ１の値で割ったものを、該活性媒質１０３の光吸収率とした。  
また、第１の反射鏡１０１に対して励起光源１００の側に戻る励起光Ｌ１の合計値を最初に励起光源１００から発せられた励起光Ｌ１の値で割ったものを、戻り光率とした。
【００１６】
図２（ａ）における、比較例である、該波長変換媒質１０４を設けない場合と、本発明の実施形態１である、該波長変換媒質１０４を設ける場合とにおける、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率に対する、活性媒質１０３の光吸収率と戻り光率との計算結果を図２（ｂ）に示す。  
ここで、該波長変換媒質１０４の変換効率ηはη＝４８％として、計算を行った。  
該波長変換媒質１０４の有無に依らず、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率を増加させていくことで、該活性媒質１０３の光吸収率が単調減少する一方で、該戻り光率が単調増加していることが分かる。  
これは、最初に励起光源１００から発せられた励起光Ｌ１の内、該第１の反射鏡１０１を透過した該励起光Ｌ１のみが該波長変換媒質１０４の光吸収プロセスに関わるようになり、該第１の反射鏡１０１で反射された残りの該励起光Ｌ１は戻り光となるためである。  また、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率が低い場合には、該波長変換媒質１０４を設けた方が該活性媒質１０３の光吸収率が向上している。しかし、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率の増加に伴い該光吸収率の向上の度合いは小さくなり、該反射率が高い場合には、該光吸収率は逆に低下している。  
一方、戻り光率は、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率に依らず、該波長変換媒質１０４を設けることで減少し、本発明の効果が生じることが分かる。また、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率が低いほど、本発明の効果が大きいことが分かる。  
これらの結果は、励起光源１００から発せられた励起光Ｌ１が第２の反射鏡１０２で反射され該第１の反射鏡１０１に戻ってきたときに、該第１の反射鏡１０１の反射率が低い、すなわち、該第１の反射鏡１０１の透過率が高いほど、該励起光Ｌ１が該第１の反射鏡１０１を透過してしまい、それ以降の活性媒質１０３の光励起プロセスに関わらなくなるためである。  
すなわち、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率が低いほど、該励起光Ｌ１を該波長変換媒質１０４によって波長変換光Ｌ２に変換した方が、該活性媒質１０３の光励起に寄与する光を該第１の反射鏡１０１と該第２の反射鏡１０２とからなる一対の反射鏡内に閉じ込めることができる。  
その結果、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率が低いほど、戻り光率を減少できると同時に、光吸収率を向上できる。  
これに対し、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率が高くなると、該第２の反射鏡１０２による反射によって戻ってきた該励起光Ｌ１の内、戻り光になる割合が少なくなるため、該波長変換媒質１０４による戻り光率低減の効果は少なくなる。
一方、該第２の反射鏡１０２による反射によって戻ってきた該励起光Ｌ１の内、該第１の反射鏡１０１で反射され、該活性媒質１０３の光励起プロセスに再度関わるようになる該励起光Ｌ１の割合が増加する。  
ここで、該励起光Ｌ１を該波長変換媒質１０４によって波長変換光Ｌ２に変換する際には、変換損失が生じる。  
そのため、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率が高い場合には、該波長変換媒質１０４を用いずに該励起光Ｌ１を該活性媒質１０３に直接吸収させた方が、波長変換光Ｌ２を該活性媒質１０３に吸収させるよりも、該変換損失が無い分、光吸収率は高くなる。  
したがって、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率が高くなると、該波長変換媒質１０４を設けたことによる戻り光率低減の効果は小さくなると同時に、該波長変換媒質１０４を設けることで光吸収率は低下する。
【００１７】
また、図２（ｃ）は、本発明の実施形態１である、該波長変換媒質１０４を設ける場合の活性媒質１０３の計算値を、比較例である、該波長変換媒質１０４を設けない場合の計算値で除した、光吸収率および戻り光率の変化率を計算した結果である。  
励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率が低い場合には、上記のように、本発明の実施形態１における、波長変換媒質１０４を設けることで、比較例である、該波長変換媒質１０４を設けない場合と比較して、戻り光率を大幅に減少できることが分かる。  
たとえば、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率が１０％以下である場合は、本発明の実施形態１における、波長変換媒質１０４を設けることで、比較例である、該波長変換媒質１０４を設けない場合と比較して、戻り光を５０％以上低減できる。  
また、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率が１０％以上の場合でも、本発明の実施形態１における、波長変換媒質１０４を設けることで、該戻り光を低減できることが分かる。  
一方、活性媒質１０３の光吸収率は、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率の増加に伴い、単調減少する。  
また、波長変換媒質１０４の変換効率ηが低いほど、該光吸収率が減少することが分かる。  
これらは、上記のように、励起光Ｌ１を波長変換媒質１０４によって波長変換光Ｌ２に変換する際の変換損失に起因している。  
ここで、変換効率η＝４８％の場合において、励起光Ｌ１に対する第１の反射鏡１０１の反射率が５０％以下の場合では、該活性媒質１０３の光吸収率の変化率が１．０超になることが分かる。  
すなわち、本発明の実施形態１における、該波長変換媒質１０４を設けることで、比較例である、該波長変換媒質１０４を設けない場合と比較して、該光吸収率を向上できることが分かる。  
これは、該波長変換媒質の変換効率が高い、言い換えれば、該変換損失が低い場合には、上記のように、該励起光Ｌ１を該波長変換光Ｌ２に変換して該活性媒質１０３に吸収される割合が、該変換損失によって失われる割合を上回るためである。
【００１８】
以上のように、本実施形態では、前記波長変換媒質１０４が設けられていない場合と比較して、前記励起光源１００への戻り光を抑制できるという効果があることが分かる。  
これにより、該励起光源１００の動作が安定し、その結果、前記レーザ装置の動作を安定にすることが可能となる。  
また、前記変換効率ηが比較的低くない場合には、前記活性媒質の光吸収率をより一層向上させることが可能となり、その結果、該レーザ装置の特性をより一層向上することが可能となる副次的な効果もある。
【００１９】
なお、本実施形態においては、図１を参照して、励起光源１００から単一の励起光Ｌ１が出射される場合について示した。  
しかしながら、これに特に限定されるものではなく、たとえば励起光Ｌ１を発生する複数の半導体レーザをアレイ状に配置して励起光源１００として用いてもよい。
【００２０】
なお、本実施形態における上記計算では、活性媒質１０３が波長変換光Ｌ２に加えて励起光Ｌ１も吸収する場合について示した。  
これにより該活性媒質１０３の光吸収率が少なからず増加するため、該活性媒質１０３は該励起光Ｌ１も吸収することが好ましい。
【００２１】
また、このとき、波長変換媒質１０４を活性媒質１０３と第２の反射鏡１０２との間に配置する場合について示した。  
前記変換損失により該励起光Ｌ１の一部が消失するため、該波長変換媒質１０４に励起光Ｌ１を入射させる前に、該励起光Ｌ１を該活性媒質１０３に入射させ吸収させた方が、該活性媒質１０３の光吸収率が増加する。  
したがって、該波長変換媒質１０４よりも先に該活性媒質１０３に励起光源１００から発せられる該励起光Ｌ１を入射させるために、波長変換媒質１０４を活性媒質１０３と第２の反射鏡１０２との間に配置することが好ましい。  
しかしながら、これに特に限定されるものではなく、該波長変換媒質１０４を第１の反射鏡１０１と該活性媒質１０３との間に配置しても良い。
【００２２】
また、該活性媒質１０３が該励起光Ｌ１を吸収する場合に特に限定されるものではなく、該活性媒質１０３は該励起光Ｌ１を吸収しなくても良い。
【００２３】
また、本実施形態においては、波長変換光Ｌ２が第１の反射鏡１０１および第２の反射鏡１０２により多数回反射される方向とレーザ光Ｌ３の出射方向とが９０°異なる場合について示した。  
しかしながら、これに特に限定されるものではなく、該波長変換光Ｌ２が多数回反射される方向とレーザ光Ｌ３の出射方向とが同方向でも良いし、任意の異なる方向でもよい。
【００２４】
また、本実施形態においては、第１の反射鏡１０１と第２の反射鏡１０２は平行に配置され、一対の反射鏡を構成している場合について示した。  
該一対の反射鏡を用いて、波長変換光Ｌ２を多数回反射させ、活性媒質１０３の光吸収率を向上させるには、該第１の反射鏡１０１と該第２の反射鏡１０２は平行に配置させていることが好ましい。  
しかしながら、これに特に限定させるものではなく、該一対の反射鏡によって、該波長変換光Ｌ２が多数回反射されることで、該波長変換光Ｌ２が該活性媒質１０３に多数回入射される構成になっていれば、該一対の反射鏡は任意の構成でよい。
【００２５】
また、本実施形態における上記計算では、第２の反射鏡１０２の励起光Ｌ１に対する反射率を１００％とした場合について示したが、特にこれに限定されるものではなく、任意の反射率で良い。  
第２の反射鏡１０２の励起光Ｌ１に対する反射率を高めることで、上記のように、該励起光Ｌ１は、第１の反射鏡１０１と該第２の反射鏡１０２との間で反射を繰り返すため、活性媒質１０３の光吸収率を増加させることが可能となる。  
したがって、該光吸収率を高めたい場合には、第２の反射鏡１０２の励起光Ｌ１に対する反射率を高めることが好ましい。  
一方、第１の反射鏡１０１の励起光Ｌ１に対する反射率を低くすることで前記戻り光を減少できるため、該戻り光をより一層減少させたい場合には、第１の反射鏡１０１の励起光Ｌ１に対する反射率は低くすることが好ましい。
【００２６】
また、本実施形態における上記計算では、第１の反射鏡１０１および第２の反射鏡１０２の波長変換光Ｌ２に対する反射率をそれぞれ１００％とした場合について示した。  
これにより、活性媒質１０３の光吸収率を増加させることが可能となるため、これらの反射率は高い方が好ましく、より具体的には、第１の反射鏡１０１および第２の反射鏡１０２の波長変換光Ｌ２に対する反射率は９０％以上であることが好ましい。より好ましくは、第１の反射鏡１０１および第２の反射鏡１０２の波長変換光Ｌ２に対する反射率は９９．９％以上である。
なお、第１の反射鏡１０１は、励起光Ｌ１に対して９９．８％以下の反射率を有することが好ましく、さらには励起光Ｌ１に対して５０％以下の反射率を有することがより好ましい。最適には、第１の反射鏡１０１の反射率は、励起光Ｌ１に対して１０％以下である。このような第１の反射鏡１０１の励起光Ｌ１に対する反射率は、励起光源１００から発せられる光の活性媒質１０３への入射光量や、第２の反射鏡１０２の励起光Ｌ１に対する反射率などの観点から適宜設定されればよい。
しかしながら、これらに特に限定されるものではなく、該第１の反射鏡１０１および該第２の反射鏡１０２の該波長変換光Ｌ２に対する反射率は任意に設定しても良い。
【００２７】
［実施形態２］
本発明の実施形態２では、励起光源１００を第１の反射鏡１０１と離れた位置に配置した実施形態１とは異なり、該励起光源１００と該第１の反射鏡１０１とが一体化された構成を本発明に適用する場合について説明する。  
すなわち、該第１の反射鏡１０１が、半導体レーザからなる励起光源１００の共振器を構成する一方の反射鏡を兼ねる場合について、図３（ａ）を用いて説明する。
【００２８】
図３（ａ）において、該励起光源１００は、垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ、以下ＶＣＳＥＬと略すことがある）からなり、基板１１０、下部反射鏡１１１、下部クラッド層１１２、活性層１１３、上部クラッド層１１４、上部反射鏡としても機能する第１の反射鏡１０１を具備する。  
該下部反射鏡１１１は、該活性層１１３からの光を高反射するように設計されている。  また、該第１の反射鏡１０１は、該活性層１１３からの光と波長変換光Ｌ２とを高反射するように設計されている。  
このような該第１の反射鏡１０１は、たとえば、誘電体多層膜からなる分布型ブラッグ反射鏡（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ、以下ＤＢＲと略すことがある）で構成することが可能である。  
該活性層１１３からの発光が、該下部反射鏡１１１と該第１の反射鏡１０１との間で共振して増幅され、コヒーレントな光である該励起光Ｌ１が該第１の反射鏡１０１の面に対して垂直方向に面発光される。  
なお、本実施形態２における該第１の反射鏡１０１の反射率は、該励起光源１００からの該励起光Ｌ１を該上部反射鏡１０１の側から出射させるために、該下部反射鏡１１１の反射率と比較して、低くしてある。
【００２９】
つぎに、本実施形態２におけるレーザ装置の構成が、活性媒質１０３の光励起プロセスに及ぼす影響について説明する。  
本実施形態２では、実施形態１とは異なり、励起光源１００からの励起光Ｌ１は第１の反射鏡１０１から出射される。  
したがって、該活性媒質１０３を透過して、該第１の反射鏡１０１を透過した光のみが戻り光となる。  
本実施形態２に係る前記波長変換媒質１０４が、前記活性媒質１０３の光吸収率と戻り光に及ぼす影響を確認するため、つぎのような計算を行った。  
すなわち、実施形態１と同様の計算で、本発明の実施形態２である、該波長変換媒質１０４を設ける場合の活性媒質１０３の計算値を、比較例である、該波長変換媒質１０４を設けない場合の計算値で除した、光吸収率および戻り光率の変化率を計算した結果を図３（ｂ）に示す。  
本実施形態２によれば、波長変換媒質１０４を設けることで、比較例である、該波長変換媒質１０４を設けない場合と比較して、戻り光率を１／７以下に減少できることが分かる。
【００３０】
なお、本実施形態２においては、励起光源１００がＶＣＳＥＬの場合について示したが、これに特に限定されるものではなく、たとえば端面発光型レーザでもよい。  
この場合、該端面発光型レーザの光共振器を構成する一対の端面反射鏡の一方の端面反射鏡を、活性層１１３からの光と波長変換光Ｌ２とを高反射するように設計する。  
このような該端面反射鏡は、励起光Ｌ１を出射させる側の該端面発光型レーザの端面に、たとえば誘電体多層膜からなるＤＢＲを成膜することで構成することが可能である。
【００３１】
［実施形態３］
本実施形態では、実施形態１又は２のレーザ装置を用いた情報取得装置について図４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１３０と、レーザ装置１３０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１３０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。
レーザ装置１３０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。
【００３２】
なお、レーザ装置１３０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、１３０ｎｍ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。
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】
【００３３】
つぎに、本発明の実施例について説明する。
【００３４】
［実施例１］
実施例１として、本発明を適用して構成したレーザ装置の構成例について、図５（ａ）を用いて説明する。
【００３５】
本実施例の該レーザ装置は、励起光源２００と、第１の反射鏡２０１と、第２の反射鏡２０２と、活性媒質２０３と、波長変換媒質２０４と、一対の反射鏡２０５、２０６とを備えている。  
反射鏡２０５と反射鏡２０６とは該活性媒質２０３を介在して対向して配置され、レーザ発振のための光共振器を構成している。
【００３６】
該励起光源２００は、複数のＶＣＳＥＬをアレイ状に配置したＶＣＳＥＬアレイからなり、基体２１０と、下部反射鏡２１１と、下部クラッド層２１２と、活性層２１３と、上部クラッド層２１４と、上部反射鏡２１５とを備えている。  
該下部反射鏡２１１と該上部反射鏡２１５は、該ＶＣＳＥＬの光共振器を構成する。  
該ＶＣＳＥＬは、窒化物半導体からなる。  
基体２１０は、ｎ型ＧａＮ基板からなる。  
下部クラッド層２１２および上部クラッド層２１４は、それぞれｎ型およびｐ型ＧａＮからなる。  
活性層２１３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、該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。  
該井戸層のバンドギャップは、該障壁層、下部クラッド層２１２、上部クラッド層２１４のバンドギャップより小さい。  
該活性層２１３は、キャリアの注入により発光する。なお、本実施例における該活性層２１３は、上記の多重量子井戸構造を有するが、単一量子井戸構造であってもよい。  
該下部反射鏡２１１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。  
なお、本実施例における該下部反射鏡２１１を構成する材料は、ＧａＮおよびＡｌＧａＮに特に限定されるものではなく、たとえば、ＩｎＧａＮとＡｌＧａＮなどを用いることもできる。  
また、本実施例における該下部反射鏡２１１を構成する窒化物半導体ＤＢＲ（ＧａＮおよびＡｌＧａＮ）の周期数は６０周期であるが、これに特に限定されるものではなく、所望の反射率が得られる周期数であればよい。  
また、本実施例における該下部反射鏡２１１は、λ／４の光学的厚さのＧａＮとλ／４の光学的厚さのＡｌＧａＮとの組み合わせで構成したが、これに特に限定されるものでなく、所望の反射率が得られる構成であればよい。  
該上部反射鏡２１５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。  
なお、本実施例における該上部反射鏡２１５を構成する誘電体ＤＢＲの周期数は１３周期であるが、これに特に限定されるものではなく、少なくとも１周期以上積層され、所望の反射率を得られる周期数であれば良い。  
また、本実施例における該上部反射鏡２１５を構成する前記誘電体ＤＢＲの材料は、ＳｉＯ2およびＴａ2Ｏ5に特に限定されるものではなく、他の材料であってもよい。  
たとえば、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などを用いることもできる。  
また、本実施例における該上部反射鏡２１５は、前記誘電体ＤＢＲから構成されているが、これに特に限定されるものではなく、他の材料を用いて構成してもよい。  
たとえば、該下部反射鏡２１１と同様に、窒化物半導体を用いて構成してもよい。  
なお、本実施例における該上部反射鏡２１５の反射率は、該ＶＣＳＥＬからのレーザ光、すなわち、励起光Ｌ１を該上部反射鏡２１５の側から出射させるために、該下部反射鏡２１１の反射率と比較して、低くしてある。  
キャリアの注入により該活性層２１３が発光し、該下部反射鏡２１１と該上部反射鏡２１５との間で共振して増幅され、中心波長λ１＝４００ｎｍのコヒーレントな光である該励起光Ｌ１が該上部反射鏡２１５の面に対して垂直方向に面発光される。
【００３７】
第１の反射鏡２０１と第２の反射鏡２０２とは、活性媒質２０３と波長変換媒質２０４と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。  
該活性媒質２０３は、スラブ形状を有するアレキサンドライト結晶からなる固体レーザ結晶である。  
該第１の反射鏡２０１は、該活性媒質２０３への励起光源２００からの励起光Ｌ１が入射する面に、誘電体ＤＢＲを蒸着することにより形成されている。  
該第２の反射鏡２０２と該波長変換媒質２０４とは、つぎのように構成されている。  
すなわち、基体上に窒化物半導体ＤＢＲからなる該第２の反射鏡２０２を形成し、該第２の反射鏡２０２上に窒化物半導体材料からなる該波長変換媒質２０４を形成する。  
該波長変換媒質２０４は、多重量子井戸構造を有しており、該量子井戸構造の井戸層および障壁層は、それぞれＩｎｙＧａ1-ｙＮおよびＧａＮからなる。ここで、ｙ＝０．２である。  
つぎに、該活性媒質２０３の該第１の反射鏡２０１が形成されている面とは反対側の面と、該波長変換媒質２０４の該第２の反射鏡２０２が形成されている面とは反対側の面とを張り合わせる。  
これにより、該活性媒質２０３と該波長変換媒質２０４とを介在した、該第１の反射鏡２０１と該第２の反射鏡２０２からなる一対の反射鏡が構成される。  
誘電体ＤＢＲからなる該第１の反射鏡２０１は、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、波長４００ｎｍの光をほぼ１００％透過し、波長４４０ｎｍの光を９９．９％反射するように設計されている。  
なお、本実施例における該第１の反射鏡２０１を構成する誘電体ＤＢＲの周期数は１３周期であるが、これに特に限定されるものではなく、少なくとも１周期以上積層され、所望の反射率を得られる周期数であれば良い。  
また、本実施例における該第１の反射鏡２０１を構成する前記誘電体ＤＢＲの材料は、ＳｉＯ2およびＴａ2Ｏ5に特に限定されるものではなく、他の材料であってもよい。  
たとえば、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などを用いることもできる。  
また、本実施例における該第１の反射鏡２０１は、前記誘電体ＤＢＲから構成されているが、これに特に限定されるものではなく、他の材料を用いて構成してもよい。  
たとえば、該第２の反射鏡２０２と同様に、窒化物半導体を用いて構成してもよい。  
この場合、波長４００ｎｍの光を透過するたとえばサファイアからなる基体上に所望の反射率を有する窒化物半導体ＤＢＲを形成する。つぎに、該活性媒質２０３の該励起光源２００からの該励起光Ｌ１が入射する面と該窒化物半導体ＤＢＲの面とを張り合わせることで、該第１の反射鏡２０１を構成することができる。  
また、窒化物半導体ＤＢＲからなる第２の反射鏡２０２は、ＧａＮとＡｌＧａＮとをそれぞれλ／４の光学的厚さで交互に８０周期積層して構成され、波長４００ｎｍおよび波長４４０ｎｍの光を９９．９％反射するように設計されている。  
なお、本実施例における該第２の反射鏡２０２を構成する窒化物半導体の周期数は８０周期であるが、これに特に限定されるものではなく、少なくとも１周期以上積層され、所望の反射率を得られる周期数であれば良い。
【００３８】
ＶＣＳＥＬアレイからなる励起光源２００から出射された中心波長λ１＝４００ｎｍの複数の励起光Ｌ１は、第１の反射鏡２０１を透過し、活性媒質２０３に入射される。  
該活性媒質２０３は、入射された該励起光Ｌ１の一部を吸収し、波長７５０ｎｍ前後を中心とするブロードな発光を生じる。  
該活性媒質２０３に吸収されずに透過した該励起光Ｌ１は、波長変換媒質２０４に入射される。  
該波長変換媒質２０４は、入射された該励起光Ｌ１の一部を吸収し、フォトルミネッセンスとして中心波長λ２＝４４０ｎｍの波長変換光Ｌ２を発生する。  
該活性媒質２０３は、該波長変換光Ｌ２の一部を吸収し、波長７５０ｎｍ前後を中心とするブロードな発光を生じる。  
該波長変換媒質２０４に吸収されずに透過した該励起光Ｌ１は、第２の反射鏡２０２で反射され、該波長変換媒質２０４に再び入射し、その一部が吸収され、該波長変換光Ｌ２を発生する。  
該波長変換媒質２０４に吸収されずに再び透過した該励起光Ｌ１は、該活性媒質２０３に再び入射し、その一部が吸収され、該ブロードな発光を生じる。  
該活性媒質２０３に吸収されずに再び透過した該励起光Ｌ１は、該第１の反射鏡２０１を透過し、戻り光となる。  
一方、該波長変換光Ｌ２は、該第１の反射鏡２０１と該第２の反射鏡２０２との間で多数回反射されながら該活性媒質２０３に効率よく吸収され、該ブロードな発光を生じる。  該活性媒質２０３から発生した該ブロードな発光光は、該励起光Ｌ１の入射方向とは９０°異なる方向に光共振動作するように配置された反射鏡２０５と反射鏡２０６とからなる光共振器によって光共振動作され、中心波長λ３＝７５５ｎｍのレーザ光Ｌ３が発生される。  
上記のように、該波長変換媒質２０４によって該励起光Ｌ１を該波長変換光Ｌ２に変換することで、該励起光源２００への戻り光を大幅に減少することが可能となる。  
中心波長λ１と中心波長λ２と中心波長λ３の関係は、λ３＞λ２＞λ１である。
【００３９】
なお、本実施例では、活性媒質２０３と波長変換媒質２０４と第１の反射鏡２０１と第２の反射鏡２０２とを近接して構成しているが、これに特に限定されるものでなく、図１に示したように離れていてもよい。  
また、本実施例における活性媒質２０３の形状はスラブ形状であるが、これに特に限定されるものでなく、他の形状であってもよい。  
また、本実施例における波長変換媒質２０４は中心波長λ２の波長変換光Ｌ２を発生する窒化物半導体からなる多重量子井戸構造を有するが、これに特に限定されるものではない。
レーザ光Ｌ３を発生させるために活性媒質２０３を光励起可能な光を発生する該波長変換媒質２０４であれば、該中心波長λ２は他の波長であってもよいし、該波長変換媒質２０４は他の構造であってもよいし他の材料から構成されていてもよい。  
また、本実施例における励起光源２００は中心波長λ１＝４００ｎｍの励起光Ｌ１を発生する窒化物半導体からなるＶＣＳＥＬで構成されているが、これに特に限定されるものではない。  
波長変換光Ｌ２を発生させるために波長変換媒質２０４を光励起可能な励起光Ｌ１を発生する該励起光源２００であれば、該中心波長λ１は他の波長であってもよいし、該励起光源２００は他の材料から構成されていてもよい。  
また、本実施例における励起光源２００は活性媒質２０３を直接光励起可能な励起光Ｌ１を発生したが、これに特に限定されるものではない。  
該活性媒質２０３の光吸収率を増加させるには、該活性媒質２０３を直接光励起可能な励起光Ｌ１を発生することが好ましいが、該活性媒質２０３を直接光励起できない励起光Ｌ１を発生しても本発明の効果は生じる。  
また、本実施例における励起光源２００はＶＣＳＥＬアレイであるが、これに特に限定されるものではなく、単一のＶＣＳＥＬであってもよいし端面発光型レーザであってもよいし発光ダイオードであってもよい。  
また、本実施例における第１の反射鏡２０１および第２の反射鏡２０２の波長変換光Ｌ２に対する反射率はそれぞれ９９．９％であるが、これに特に限定されるものではない。  活性媒質２０３の光吸収率を増加させるには、該波長変換光Ｌ２に対する反射率は、高いことが好ましいが、低くても本発明の効果は生じる。  
なお、本実施例における活性媒質２０３はアレキサンドライト結晶からなる固体レーザ結晶であるが、これに特に限定されるものではない。たとえばＣｒ：ＬｉＳＡＦ結晶やＣｒ：ＬｉＣＡＦ結晶からなる固体レーザ結晶を用いてもよく、所望の中心波長λ３のレーザ光Ｌ３を発生する該活性媒質２０３を用いればよい。  
この場合、該活性媒質２０３の特性に合わせて、励起光源２００の構成も変えるようにする。  
たとえば、λ３＝１０６４ｎｍのレーザ光Ｌ３を所望する場合には、該活性媒質２０３はたとえばＮｄ：ＹＡＧ結晶やＮｄ：ＹＶＯ４結晶やＮｄ：ＧｄＶＯ４結晶からなる固体レーザ結晶を用いる。該励起光源２００はλ１＝８０８ｎｍの励起光Ｌ１を発生するたとえばＩｎＡｌＧａＡｓからなるＶＣＳＥＬアレイを用いる。  
また、λ３＝７００〜８５０ｎｍのレーザ光Ｌ３を所望する場合には、該活性媒質２０３はたとえばＴｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ結晶からなる固体レーザ結晶を用いる。該励起光源２００はたとえばλ１＝５３２ｎｍの励起光Ｌ１を発生する固体グリーンレーザやλ１＝４５０ｎｍの励起光Ｌ１を発生するＩｎＧａＮからなるＶＣＳＥＬアレイを用いる。  
【００４０】
つぎに、図５（ｂ）および図５（ｃ）を用いて、本実施例における他の構成例について説明する。  
第１の反射鏡が、励起光源を構成するＶＣＳＥＬの上部反射鏡の機能を兼ねた構成例について、図５（ｂ）を用いて説明する。  
図５（ｂ）を参照して、第１の反射鏡２０１は、励起光源２００を構成するアレイ状に配置したＶＣＳＥＬの上部反射鏡の機能を兼ねる。  
このような該第１の反射鏡２０１は、中心波長λ１の光を９９．８％反射し、中心波長λ２の光を９９．９％反射するように設計された誘電体ＤＢＲから構成される。  
なお、本構成例における該第１の反射鏡２０１の中心波長λ１に対する反射率は、該ＶＣＳＥＬからのレーザ光、すなわち、励起光Ｌ１を該第１の反射鏡２０１の側から出射させるために、下部反射鏡２１１の反射率と比較して、低くしてある。  
本構成例の場合、励起光源２００からの励起光Ｌ１を、空間を介さずに活性媒質２０３に入射することができる。  
このため、該空間を介することによる該励起光Ｌ１の光学ロスを抑制でき、該活性媒質２０３の光吸収率の向上が期待できる。また、レーザ装置全体を小型化できるという副次的効果も期待できる。  
なお、本構成例における励起光源２００は、ＶＣＳＥＬから構成されるが、これに特に限定されるものではない。たとえば図５（ｃ）に示すように、該ＶＣＳＥＬを構成する上部反射鏡の機能を兼ねた第１の反射鏡２０１を外部に配置した外部共振器型垂直面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ、以下ＶＥＣＳＥＬと略すことがある）で構成してもよい。
【００４１】
［実施例２］
実施例２では、ディスク形状を有する活性媒質を用いた、ディスクレーザ構成のレーザ装置について、図６（ａ）を用いて説明する。
【００４２】
図６（ａ）を参照して、本実施例のレーザ装置は、励起光源３００と、第１の反射鏡３０１と、第２の反射鏡３０２と、活性媒質３０３と、波長変換媒質３０４と、中心波長λ３のレーザＬ３を発生させる光共振器を構成するための該第１の反射鏡３０１と反射鏡３０６とからなる一対の反射鏡とを備えている。  
また、該第１の反射鏡３０１は、該第２の反射鏡３０２と共に、中心波長λ２の波長変換光Ｌ２を反射する一対の反射鏡を構成している。  
すなわち、該第１の反射鏡３０１は、λ２およびλ３の光をそれぞれ反射するように設計されている。  
該活性媒質３０３は、ディスク形状を有し、少なくとも波長変換光Ｌ２の吸収によって光励起され、該第１の反射鏡３０１と反射鏡３０６とからなる光共振器によって光共振動作して、レーザ光Ｌ３を発生する。
【００４３】
該励起光源３００は、複数のＶＣＳＥＬをアレイ状に配置したＶＣＳＥＬアレイからなり、基体３１０と、下部反射鏡３１１と、下部クラッド層３１２と、活性層３１３と、上部クラッド層３１４と、上部反射鏡３１５とを備えている。  
該下部反射鏡３１１と該上部反射鏡３１５は、該ＶＣＳＥＬの光共振器を構成する。
【００４４】
励起光源３００から出射された励起光Ｌ１は、第１の反射鏡３０１を透過し、活性媒質３０３に入射される。  
該活性媒質３０３は、入射された該励起光Ｌ１の一部を吸収し、光励起される。  
該活性媒質３０３に吸収されずに透過した該励起光Ｌ１は、波長変換媒質３０４に入射される。  
該波長変換媒質３０４は、入射された該励起光Ｌ１の一部を吸収し、波長変換光Ｌ２を発生する。  
該活性媒質３０３は、該波長変換光Ｌ２の一部を吸収し、光励起される。  
該波長変換光Ｌ２は、該第１の反射鏡３０１と該第２の反射鏡３０２との間で多数回反射されながら該活性媒質３０３に効率よく吸収され、該活性媒質３０３を光励起する。  
該光励起によって発生した該活性層３０３からの発光光は、該第１の反射鏡３０１と該反射鏡３０６とからなる光共振器によって光共振動作され、レーザ光Ｌ３が発生される。  λ１とλ２とλ３の関係は、λ３＞λ２＞λ１である。
【００４５】
このように、該励起光Ｌ１は該波長変換光Ｌ２に変換され、該第１の反射鏡３０１は該波長変換光Ｌ２を反射するため、該波長変換光Ｌ２が該第１の反射鏡３０１を透過して該励起光源３００に入射することを抑制できる。  
すなわち、該励起光源３００への戻り光を抑制でき、該励起光源３００の動作を安定にすることが可能となる。
【００４６】
なお、本実施例は、活性媒質３０３の形状がディスク形状であるディスクレーザ構成のレーザ装置であるが、これに特に限定されるものではなく、たとえば該形状がロッド形状であるロッドレーザ構成のレーザ装置であってもよい。
【００４７】
つぎに、本実施例における他の構成例について説明する。  
図６（ｂ）において、第１の反射鏡３０１と第２の反射鏡３０２は、レーザ光Ｌ３を発生する光共振器を構成していると同時に、波長変換光Ｌ２を多数回反射させるための一対の反射鏡としても機能する。  
すなわち、該第１の反射鏡３０１は、該光共振器を構成する一対の反射鏡の一方の反射鏡の機能を兼ねており、λ２の光とλ３の光をそれぞれ反射するように設計されている。  また、該第２の反射鏡３０２は、該光共振器を構成する該一対の反射鏡の他方の反射鏡の機能を兼ねており、λ２の光とλ３の光をそれぞれ反射するように設計されている。  
なお、該第２の反射鏡３０２のλ３の光に対する反射率は、レーザ光Ｌ３を該第２の反射鏡３０２の側から出射させるために、該第１の反射鏡３０１のλ３の光に対する反射率と比較して、低くしてある。  
また、第１の反射鏡３０１は、励起光源３００を構成するＶＣＳＥＬの上部反射鏡の機能も兼ねて構成されている。  
すなわち、該第１の反射鏡３０１は、λ１の光も反射するように設計されている。  
これにより、前記レーザ装置を構成する部品数を減らすことができ、該レーザ装置全体を小型化できるという効果が期待できる。
【００４８】
［実施例３］
実施例３では、波長変換媒質に非線形光学結晶を用いた、レーザ装置について、図７を用いて説明する。
【００４９】
図７を参照して、本実施例の該レーザ装置は、励起光源４００と、第１の反射鏡４０１と、第２の反射鏡４０２と、活性媒質４０３と、波長変換媒質４０４と、一対の反射鏡４０５、４０６とを備えている。  
反射鏡４０５と反射鏡４０６とは該活性媒質４０３を介在して対向して配置され、中心波長λ３のレーザ光Ｌ３を発生させる光共振器を構成している。  
該励起光源４００は、中心波長λ１＝１０６４ｎｍの励起光Ｌ１を発生するＮｄ：ＹＡＧレーザであり、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶からなる固体レーザ結晶を中心波長８０８ｎｍの半導体レーザを用いて光励起することにより該励起光Ｌ１を発生する構成をしている。  
該活性媒質４０３はＴｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ結晶からなり、該波長変換媒質４０４は高調波光を発生するベータ・バリウム・ボレート結晶（β−ＢａＢ２Ｏ４結晶、以下ＢＢＯ結晶と略すことがある）からなる。  
該第１の反射鏡４０１と該第２の反射鏡４０２は、それぞれ、誘電体ＤＢＲからなり、λ１＝１０６４ｎｍの光をほぼ１００％透過し、λ２＝５３２ｎｍの光を９９．９％反射するように設計されている。
【００５０】
励起光源４００から出射されたλ１＝１０６４ｎｍの励起光Ｌ１は、第１の反射鏡４０１を透過し、波長変換媒質４０４に入射される。  
該波長変換媒質４０４は、該励起光Ｌ１の入射によって第二次高調波光、すなわち、λ２＝５３２ｎｍの波長変換光Ｌ２を発生させる。  
該波長変換光Ｌ２は、該第１の反射鏡４０１と該第２の反射鏡４０２との間で多数回反射されながら該活性媒質４０３を効率よく光励起し、該反射鏡４０５と該反射鏡４０６とからなる該光共振器により該レーザ光Ｌ３が発生する。  
このように、該波長変換媒質４０４によって該励起光Ｌ１を該波長変換光Ｌ２に変換することで、該励起光源４００への戻り光を大幅に減少することが可能となる。  
中心波長λ１と中心波長λ２の関係はλ２＜λ１であり、かつ、中心波長λ２と中心波長λ３の関係はλ３＞λ２である。
【００５１】
なお、本実施例３における活性媒質４０３はＴｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ結晶からなる固体レーザ結晶であるが、これに特に限定されるものでなく、所望の中心波長λ３のレーザ光Ｌ３を発生する該活性媒質４０３を用いればよい。  
また、本実施例３における波長変換光Ｌ２は、波長変換媒質４０４にＢＢＯ結晶を用いて発生させた第二次高調波光であるが、これに特に限定されるものではない。  
該活性媒質４０３を光励起できる該波長変換光Ｌ２であれば、たとえば、第三次高調波光であってもよいし、和周波光であってもよいし、パラメトリック光であってもよい。  
この場合、所望する該波長変換光Ｌ２に合わせた、該波長変換媒質４０４を構成する非線形光学結晶と励起光源４００とを用いる。  
たとえば、該波長変換光Ｌ２に和周波光を用いる場合は、該励起光源４００は波長の異なる２種類の光源から構成される。
【００５２】
つぎに、本実施例３における他の構成例について説明する。  
図８において、第１の反射鏡４０１と反射鏡４０６は、レーザ光Ｌ３を発生する光共振器を構成している。  
また、該第１の反射鏡４０１と第２の反射鏡４０２は、波長変換光Ｌ２を多数回反射させるための一対の反射鏡を構成している。  
すなわち、該第１の反射鏡４０１は、λ２およびλ３の光をそれぞれ反射するように設計されている。  
これにより、前記レーザ装置を構成する部品数を減らすことができ、該レーザ装置全体を小型化できるという効果が期待できる。
【符号の説明】
【００５３】
１００：励起光源
１０１：第１の反射鏡
１０２：第２の反射鏡
１０３：活性媒質
１０４：波長変換媒質
１０５：反射鏡
１０６：反射鏡
Ｌ１：励起光
Ｌ２：波長変換光
Ｌ３：レーザ光
【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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