WO2013153899A1 - Laser device - Google Patents

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高 新
弘之 大橋
真大 中村
篠田 和憲
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浜松ホトニクス株式会社
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Abstract

A laser device (10A) is provided with a microchip laser (12), a laser diode (14), a collimator lens (16), a folding mirror (18), a condensing lens (20), a base block (30A), a package (40) and a cooling mechanism (50). The folding mirror (18) collimates excitation light (L1), which has been output from the laser diode (14), in a slow axis direction, and reflects the excitation light (L1). The base block (30A) supports the microchip laser (12), the laser diode (14), the collimator lens (16), the folding mirror (18) and the condensing lens (20). A laser device that enables size reduction and packaging is achieved by means of this structure.

Description

レーザ装置Laser equipment
 本発明は、レーザ装置に関するものである。 The present invention relates to a laser device.
 レーザ光源として、励起光が供給されることで放出光を発生させるレーザ媒質と、光吸収の飽和により光吸収率が小さくなり受動Qスイッチとして作用する可飽和吸収体とを、レーザ共振器の共振光路上に有する構成のものが知られている。例えば特許文献1には、固体レーザ装置に関する技術が記載されている。この文献に記載された固体レーザ装置は、パッケージと、該パッケージ内に収容された励起光源及びマイクロチップレーザとを備えている。 As a laser light source, a laser medium that generates emission light by being supplied with excitation light and a saturable absorber that acts as a passive Q switch due to light absorption saturation and a saturable absorber that acts as a passive Q switch are used. The thing of the structure which has on an optical path is known. For example, Patent Document 1 describes a technique related to a solid-state laser device. The solid-state laser device described in this document includes a package, and an excitation light source and a microchip laser accommodated in the package.
特表2007-508682号公報Special table 2007-508682
 レーザ媒質および可飽和吸収体を備えるレーザ光源では、励起光源からレーザ媒質に励起光が供給される。この励起光は、レーザ光源から出力されたのち、ファスト軸方向およびスロー軸方向における平行化(コリメート)が為され、その後、レーザ媒質へ向けて集光される。したがって、これらのコリメート及び集光の為の光学系が必要となる。 In a laser light source including a laser medium and a saturable absorber, excitation light is supplied from the excitation light source to the laser medium. The excitation light is output from the laser light source, and then collimated in the fast axis direction and the slow axis direction, and then condensed toward the laser medium. Therefore, an optical system for collimating and condensing these is required.
 一方、レーザ光源の用途によっては、レーザ光源の小型化やパッケージ化が求められる。また、パッケージとしては、ハーメチックシールによって気密封止し得るもの(例えば30mm四方の小型パッケージ)が望ましい。しかしながら、上述したように、レーザ媒質および可飽和吸収体を備えるレーザ光源では、レーザ媒質および可飽和吸収体の他にコリメート及び集光の為の光学系が必要となるので、特許文献1に記載されたような従来の構成では、小型化やパッケージ化が困難である。 On the other hand, depending on the application of the laser light source, miniaturization and packaging of the laser light source are required. Further, as the package, a package that can be hermetically sealed by a hermetic seal (for example, a 30 mm square small package) is desirable. However, as described above, a laser light source including a laser medium and a saturable absorber requires an optical system for collimation and condensing in addition to the laser medium and the saturable absorber. With the conventional configuration as described above, it is difficult to reduce the size and package.
 本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、レーザ媒質、可飽和吸収体、及び励起光源を備えており、小型化及びパッケージ化が可能なレーザ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a laser device that includes a laser medium, a saturable absorber, and an excitation light source, and can be reduced in size and packaged. And
 上述した課題を解決するために、本発明によるレーザ装置は、励起光を受けて放出光を発生させるレーザ媒質、光吸収の飽和により光吸収率が小さくなる可飽和吸収体、励起光を透過させる第一反射部、並びにレーザ媒質および可飽和吸収体を共振光路上に有して放出光を共振させるレーザ共振器を第一反射部と共に構成する第二反射部が一体化されて成るレーザ発振部と、励起光を出力する励起光源と、励起光源から出力された励起光をファスト軸方向にコリメートするコリメート部と、コリメート部を経た励起光をスロー軸方向にコリメートするとともに、励起光を反射する第三反射部と、第三反射部により反射された励起光をレーザ発振部のレーザ媒質へ向けて集光する集光部と、レーザ発振部、励起光源、コリメート部、第三反射部、及び集光部を支持し、互いに直交する3軸方向において励起光源を位置決めし、第一反射部に入射する励起光の光軸方向と直交し且つ互いに直交する2軸方向においてレーザ発振部を位置決めするベース部材と、レーザ発振部、励起光源、コリメート部、第三反射部、集光部、及びベース部材を収容するとともに、レーザ発振部から出力されるレーザ光を通過させる光出射窓を有するパッケージと、ベース部材と熱的に結合された冷却機構とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a laser device according to the present invention includes a laser medium that generates excitation light upon receiving excitation light, a saturable absorber that reduces light absorption due to saturation of light absorption, and transmits excitation light. A laser oscillation unit formed by integrating a first reflection unit, and a second reflection unit having a laser medium and a saturable absorber on the resonance optical path to resonate emitted light together with the first reflection unit An excitation light source that outputs excitation light, a collimator that collimates the excitation light output from the excitation light source in the fast axis direction, and collimates the excitation light that has passed through the collimation part in the slow axis direction and reflects the excitation light A third reflecting portion, a condensing portion for condensing the excitation light reflected by the third reflecting portion toward the laser medium of the laser oscillation portion, a laser oscillation portion, an excitation light source, a collimating portion, and a third reflection The excitation light source in three axial directions orthogonal to each other and supporting the condensing unit, and the laser oscillation unit in two axial directions orthogonal to the optical axis direction of the excitation light incident on the first reflecting unit and orthogonal to each other. A base member to be positioned, a laser oscillation unit, an excitation light source, a collimator unit, a third reflection unit, a condensing unit, and a base member are accommodated, and a light emission window through which laser light output from the laser oscillation unit passes is provided. A package and a cooling mechanism thermally coupled to the base member are provided.
 このレーザ装置において、励起光源から出力された励起光は、まずコリメート部(例えばコリメートレンズ)によってファスト軸方向にコリメートされる。次に、この励起光は、第三反射部(例えばスロー軸方向に湾曲した光反射面を有する部材)によってスロー軸方向にコリメートされるとともに、反射により光路が変更される。続いて、この励起光は、集光部(例えば集光レンズ)によってレーザ発振部のレーザ媒質へ向けて集光される。レーザ発振部では、この励起光によってレーザ媒質において放出光が発生するとともに、可飽和吸収体が受動Qスイッチとして動作することにより、第一反射部と第二反射部との間でレーザ共振が断続的に生じてパルスレーザ光が発生する。このレーザ光は、パッケージの光出射窓を通過してパッケージの外部へ出力される。 In this laser apparatus, the excitation light output from the excitation light source is first collimated in the fast axis direction by a collimating portion (for example, a collimating lens). Next, the excitation light is collimated in the slow axis direction by a third reflecting portion (for example, a member having a light reflecting surface curved in the slow axis direction), and the optical path is changed by reflection. Subsequently, the excitation light is condensed toward the laser medium of the laser oscillation unit by a condensing unit (for example, a condensing lens). In the laser oscillation part, emitted light is generated in the laser medium by this excitation light, and the saturable absorber operates as a passive Q switch, whereby laser resonance is intermittent between the first reflection part and the second reflection part. Occurs and a pulse laser beam is generated. The laser light passes through the light emission window of the package and is output to the outside of the package.
 上記レーザ装置のレーザ発振部は、レーザ媒質、可飽和吸収体、第一反射部及び第二反射部が一体化されて成る。このようなレーザ発振部によって、レーザ共振器を小型化することができる。また、上記レーザ装置では、第三反射部が励起光を反射することにより励起光の光路が折り曲げられるので、励起光の光路が直線状である場合と比較して、レーザ装置を小型化することができる。更に、上記レーザ装置では、第三反射部が、励起光の反射とスロー軸方向のコリメートとを併せて行うので、スロー軸方向のコリメートのための光学部品を省いて更に小型化することができる。このように、上記レーザ装置によれば、従来のレーザ装置と比較して格段の小型化が可能となるので、上記パッケージを、例えばハーメチックシールが可能な小型パッケージとすることも可能である。 The laser oscillation part of the laser device is formed by integrating a laser medium, a saturable absorber, a first reflection part, and a second reflection part. Such a laser oscillation unit can reduce the size of the laser resonator. Further, in the above laser device, the optical path of the excitation light is bent when the third reflecting portion reflects the excitation light, so that the laser device can be downsized compared to the case where the optical path of the excitation light is linear. Can do. Furthermore, in the above laser apparatus, the third reflecting portion performs both the reflection of the excitation light and the collimation in the slow axis direction, so that it is possible to further reduce the size by omitting optical components for the collimation in the slow axis direction. . As described above, according to the laser device, the size can be significantly reduced as compared with the conventional laser device. Therefore, the package can be a small package capable of hermetic sealing, for example.
 また、上記レーザ装置では、ベース部材が、互いに直交する3軸方向(例えば縦方向、横方向、及び深さ方向)において励起光源を位置決めするとともに、第一反射部に入射する励起光の光軸方向と直交し且つ互いに直交する2軸方向(例えば横方向及び深さ方向)においてレーザ発振部を位置決めする。これにより、小型のレーザ装置における励起光源及びレーザ発振部の位置決めを容易に且つ精度良く行うことができる。なお、レーザ発振部については、第一反射部に入射する励起光の光軸方向における位置の調整が可能であり、集光部による集光点とレーザ発振部との相対位置を合わせることができる。 In the above laser apparatus, the base member positions the excitation light source in three axial directions orthogonal to each other (for example, the vertical direction, the horizontal direction, and the depth direction), and the optical axis of the excitation light incident on the first reflecting portion. The laser oscillation unit is positioned in two axial directions (for example, a lateral direction and a depth direction) perpendicular to the direction and perpendicular to each other. Thereby, the excitation light source and the laser oscillation part in a small laser device can be positioned easily and accurately. In addition, about the laser oscillation part, the position in the optical axis direction of the excitation light which injects into a 1st reflection part is possible, and the relative position of the condensing point by a condensing part and a laser oscillation part can be match | combined. .
 本発明によれば、レーザ媒質、可飽和吸収体、及び励起光源を備えるレーザ装置の小型化及びパッケージ化が可能となる。 According to the present invention, it is possible to miniaturize and package a laser device including a laser medium, a saturable absorber, and an excitation light source.
図1は、第1実施形態に係るレーザ装置の構成を簡略に示す平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of the laser apparatus according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係るレーザ装置の詳細な構成を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing a detailed configuration of the laser apparatus according to the first embodiment. 図3は、図2に示されたレーザ装置を異なる角度から見た分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the laser apparatus shown in FIG. 2 viewed from different angles. 図4は、図2に示されたレーザ装置のマイクロチップレーザ、コリメートレンズ、折り返しミラー、及び集光レンズを省略した分解斜視図である。4 is an exploded perspective view in which the microchip laser, the collimating lens, the folding mirror, and the condenser lens of the laser apparatus shown in FIG. 2 are omitted. 図5は、第1実施形態に係るレーザ装置の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of the laser apparatus according to the first embodiment. 図6は、第2実施形態に係るレーザ装置の構成を示す分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view showing the configuration of the laser apparatus according to the second embodiment.
 以下、添付図面を参照しながら本発明によるレーザ装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of a laser apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
 (第1の実施の形態) (First embodiment)
 図1は、本発明の第1実施形態に係るレーザ装置10Aの構成を簡略に示す平面図である。図1に示されるように、本実施形態のレーザ装置10Aは、マイクロチップレーザ12と、レーザダイオード14と、コリメート部としてのコリメートレンズ16と、第三反射部としての折り返しミラー18と、集光部としての集光レンズ20とを備えている。更に、レーザ装置10Aは、ベースブロック30Aと、パッケージ40とを備えている。 FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of a laser apparatus 10A according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the laser device 10 </ b> A of the present embodiment includes a microchip laser 12, a laser diode 14, a collimating lens 16 as a collimating part, a folding mirror 18 as a third reflecting part, and a condensing light. And a condensing lens 20 as a unit. Further, the laser device 10A includes a base block 30A and a package 40.
 マイクロチップレーザ12は、本実施形態におけるレーザ発振部であって、レーザ媒質12a、可飽和吸収体12b、第一反射部12c、及び第二反射部12dが一体化されて構成されている。なお、マイクロチップレーザ12の外形は、例えば所定の軸方向(光軸方向)に沿った中心軸線を有する円柱状であり、第一反射部12c、レーザ媒質12a、可飽和吸収体12b、及び第二反射部12dは、この順で上記所定の軸方向に並んで配置されている。 The microchip laser 12 is a laser oscillation unit in the present embodiment, and is configured by integrating a laser medium 12a, a saturable absorber 12b, a first reflection unit 12c, and a second reflection unit 12d. Note that the outer shape of the microchip laser 12 is, for example, a cylindrical shape having a central axis along a predetermined axial direction (optical axis direction). The first reflecting portion 12c, the laser medium 12a, the saturable absorber 12b, and the first The two reflecting portions 12d are arranged in this order along the predetermined axial direction.
 レーザ媒質12aは、光活性物質を含有していて、レーザダイオード14から出力される励起光L1が供給されることで光活性物質が励起され、その光活性物質から放出光を発生させる。レーザ媒質12aは、Nd:YAGやYb:YAGなどの結晶であるのが好適である。レーザ媒質12aの厚さは例えば0.01mm~1.5mmである。 The laser medium 12a contains a photoactive substance, and the photoactive substance is excited when the excitation light L1 output from the laser diode 14 is supplied to generate emission light from the photoactive substance. The laser medium 12a is preferably a crystal such as Nd: YAG or Yb: YAG. The thickness of the laser medium 12a is, for example, 0.01 mm to 1.5 mm.
 可飽和吸収体12bは、光吸収の飽和により光吸収率が小さくなるものであって、レーザ共振器において受動Qスイッチとして用いられる。すなわち、可飽和吸収体12bは、光強度が小さいときには光吸収率が大きく、光強度が或る値を超えると光吸収が飽和して光吸収率が急に小さくなる。可飽和吸収体12bはCr:YAGなどの結晶であるのが好適である。 The saturable absorber 12b has a light absorptivity that decreases due to saturation of light absorption, and is used as a passive Q switch in a laser resonator. That is, the saturable absorber 12b has a high light absorption rate when the light intensity is low, and when the light intensity exceeds a certain value, the light absorption is saturated and the light absorption rate decreases rapidly. The saturable absorber 12b is preferably a crystal such as Cr: YAG.
 第一反射部12cは、励起光L1を透過させ、放出光を反射させる。第二反射部12dは、放出光の一部を透過させ残部を反射させる。放出光の波長における第二反射部12dの反射率は、例えば90%程度である。第一反射部12cおよび第二反射部12dは、誘電体多層膜であるのが好適である。第一反射部12cおよび第二反射部12dは、レーザ媒質12aおよび可飽和吸収体12bを共振光路上に有して放出光を共振させるレーザ共振器を構成している。 The first reflecting portion 12c transmits the excitation light L1 and reflects the emitted light. The second reflecting part 12d transmits part of the emitted light and reflects the remaining part. The reflectance of the second reflecting portion 12d at the wavelength of the emitted light is, for example, about 90%. The first reflecting portion 12c and the second reflecting portion 12d are preferably dielectric multilayer films. The first reflecting portion 12c and the second reflecting portion 12d constitute a laser resonator that has the laser medium 12a and the saturable absorber 12b on the resonance optical path and resonates the emitted light.
 このマイクロチップレーザ12は、次のように動作する。励起光L1により励起されたレーザ媒質12aで発生した放出光は、可飽和吸収体12bに達する。レーザ媒質12aで発生する放出光のパワーが小さいときは、可飽和吸収体12bの光吸収率が大きく、レーザ共振器においてレーザ発振は起こらない。やがて、レーザ媒質12aで発生する放出光のパワーが大きくなって、可飽和吸収体12bにおける光強度が或る値を超えると、可飽和吸収体12bの光吸収が飽和して光吸収率が急に小さくなる。可飽和吸収体12bの光吸収率が小さくなると、レーザ媒質12aで発生した放出光は、可飽和吸収体12bを透過することができ、第一反射部12cと第二反射部12dとの間で往復することでレーザ媒質12aにおいて誘導放出を生じさせる。これにより、レーザ共振器においてレーザ発振が起こる。 The microchip laser 12 operates as follows. The emitted light generated in the laser medium 12a excited by the excitation light L1 reaches the saturable absorber 12b. When the power of the emitted light generated in the laser medium 12a is low, the saturable absorber 12b has a high light absorptance, and laser oscillation does not occur in the laser resonator. Eventually, when the power of the emitted light generated in the laser medium 12a increases and the light intensity in the saturable absorber 12b exceeds a certain value, the light absorption of the saturable absorber 12b is saturated and the light absorption rate is suddenly increased. Becomes smaller. When the light absorptance of the saturable absorber 12b decreases, the emitted light generated in the laser medium 12a can pass through the saturable absorber 12b, and between the first reflecting portion 12c and the second reflecting portion 12d. Reciprocating causes stimulated emission in the laser medium 12a. As a result, laser oscillation occurs in the laser resonator.
 また、このようなレーザ発振が生じると直ちに、レーザ媒質12aで発生する放出光のパワーが小さくなり、可飽和吸収体12bの光吸収率が大きくなって、レーザ共振器においてレーザ発振が終了する。以上のような動作が繰り返されることで、マイクロチップレーザ12はパルス状のレーザ光L2を出力することができる。 Further, as soon as such laser oscillation occurs, the power of the emitted light generated in the laser medium 12a decreases, the light absorption rate of the saturable absorber 12b increases, and the laser oscillation ends in the laser resonator. By repeating the above operation, the microchip laser 12 can output the pulsed laser beam L2.
 レーザダイオード14は、本実施形態における励起光源であって、レーザ媒質12aに含有される光活性物質を励起するための励起光L1を出力する。レーザダイオード14の電極には、駆動部22が電気的に接続されている。レーザダイオード14は、駆動部22から供給される駆動電流によって駆動されることにより、パルス波若しくは連続波の励起光L1を出力する。例えば、レーザ媒質12aがNd:YAGの結晶である場合、励起光L1の波長は808nmであり、放出光及びレーザ光L2の波長は1064nmである。 The laser diode 14 is an excitation light source in the present embodiment, and outputs excitation light L1 for exciting the photoactive substance contained in the laser medium 12a. A drive unit 22 is electrically connected to the electrode of the laser diode 14. The laser diode 14 is driven by a drive current supplied from the drive unit 22 to output pulsed or continuous wave excitation light L1. For example, when the laser medium 12a is an Nd: YAG crystal, the wavelength of the excitation light L1 is 808 nm, and the wavelengths of the emitted light and the laser light L2 are 1064 nm.
 コリメートレンズ16は、本実施形態におけるコリメート部である。コリメートレンズ16は、レーザダイオード14と折り返しミラー18との間に配置され、レーザダイオード14から出力された励起光L1をファスト軸方向にコリメート(平行化)する。 The collimating lens 16 is a collimating part in this embodiment. The collimating lens 16 is disposed between the laser diode 14 and the folding mirror 18, and collimates (parallelizes) the excitation light L1 output from the laser diode 14 in the fast axis direction.
 折り返しミラー18は、本実施形態における第三反射部である。折り返しミラー18は、コリメートレンズ16を通過した励起光L1を反射する反射面18aを有する。反射面18aに入射する励起光L1の光軸と、反射面18aにおいて反射された後の励起光L1の光軸との成す角度θは、鋭角(すなわち入射角が45°未満)であることが好ましく、45°以下(すなわち入射角が22.5°以下)であることがより好ましい。 The folding mirror 18 is a third reflecting portion in the present embodiment. The folding mirror 18 has a reflecting surface 18 a that reflects the excitation light L <b> 1 that has passed through the collimating lens 16. The angle θ between the optical axis of the excitation light L1 incident on the reflection surface 18a and the optical axis of the excitation light L1 after being reflected on the reflection surface 18a is an acute angle (that is, the incident angle is less than 45 °). The angle is preferably 45 ° or less (that is, the incident angle is 22.5 ° or less).
 折り返しミラー18は、更に励起光L1をスロー軸方向にコリメートする。具体的には、励起光L1のスロー軸を含む面内で反射面18aが湾曲しており、その曲率は、反射後の励起光L1がスロー軸方向にコリメートされるように設定されている。なお、反射面18aは、励起光L1の波長域において高い反射率(例えば90%以上)を有する誘電体多層膜によって構成されてもよい。 The folding mirror 18 further collimates the excitation light L1 in the slow axis direction. Specifically, the reflecting surface 18a is curved in a plane including the slow axis of the excitation light L1, and the curvature thereof is set so that the reflected excitation light L1 is collimated in the slow axis direction. The reflection surface 18a may be formed of a dielectric multilayer film having a high reflectance (for example, 90% or more) in the wavelength region of the excitation light L1.
 また、折り返しミラー18の反射面18aには、マイクロチップレーザ12の第一反射部12cから出力されるレーザ光(戻り光)の反射を防止する反射防止膜18bが設けられてもよい。これにより、第一反射部12cからの戻り光によるレーザダイオード14の損傷を低減することができる。なお、この反射防止膜18bは、励起光L1の波長域の光を反射し、戻り光の波長域の光を通過させるダイクロイックミラーを構成するとよい。 Further, the reflection surface 18a of the folding mirror 18 may be provided with an antireflection film 18b that prevents reflection of laser light (return light) output from the first reflection portion 12c of the microchip laser 12. Thereby, damage to the laser diode 14 due to return light from the first reflecting portion 12c can be reduced. The antireflection film 18b may constitute a dichroic mirror that reflects light in the wavelength region of the excitation light L1 and passes light in the wavelength region of the return light.
 集光レンズ20は、本実施形態における集光部である。集光レンズ20は、折り返しミラー18によって反射された励起光L1を入力し、その励起光L1を収斂させてレーザ媒質12aにおいて集光させる。これにより、レーザ媒質12aにおいて励起光L1のエネルギ密度が大きくなって、後述する短パルス化が容易となる。 The condensing lens 20 is a condensing part in this embodiment. The condenser lens 20 receives the excitation light L1 reflected by the folding mirror 18, converges the excitation light L1, and condenses it in the laser medium 12a. As a result, the energy density of the excitation light L1 is increased in the laser medium 12a, and the shortening of the pulse to be described later is facilitated.
 ベースブロック30Aは、本実施形態におけるベース部材である。ベースブロック30Aは、マイクロチップレーザ12、レーザダイオード14、コリメートレンズ16、折り返しミラー18、及び集光レンズ20を支持する部材である。 The base block 30A is a base member in the present embodiment. The base block 30A is a member that supports the microchip laser 12, the laser diode 14, the collimator lens 16, the folding mirror 18, and the condenser lens 20.
 パッケージ40は、マイクロチップレーザ12、レーザダイオード14、コリメートレンズ16、折り返しミラー18、集光レンズ20、及びベースブロック30Aを収容する容器である。パッケージ40の側壁には光出射窓41が設けられており、マイクロチップレーザ12から出力されるレーザ光L2は、この光出射窓41を通過してパッケージ40の外部へ出力される。 Package 40 is a container that houses microchip laser 12, laser diode 14, collimator lens 16, folding mirror 18, condenser lens 20, and base block 30A. A light exit window 41 is provided on the side wall of the package 40, and the laser light L <b> 2 output from the microchip laser 12 passes through the light exit window 41 and is output to the outside of the package 40.
 このレーザ装置10Aにおいて、レーザダイオード14から出力された励起光L1は、まずコリメートレンズ16によってファスト軸方向にコリメートされる。なお、励起光L1のファスト軸方向の拡がり角は例えば40°と大きいので、このように先ずファスト軸方向のコリメートを行う。次に、この励起光L1は、折り返しミラー18によってスロー軸方向にコリメートされるとともに、反射によりその光路が変更される。なお、励起光L1のスロー軸方向の拡がり角は例えば7°である。続いて、この励起光L1は、集光レンズ20によってマイクロチップレーザ12のレーザ媒質12aへ向けて集光される。マイクロチップレーザ12では、この励起光L1によってレーザ媒質12aにおいて放出光が発生するとともに、可飽和吸収体12bが受動Qスイッチとして動作することにより、第一反射部12cと第二反射部12dとの間でレーザ共振が断続的に生じてパルスレーザ光L2が発生する。このレーザ光L2は、パッケージ40の光出射窓41を通過してパッケージ40の外部へ出力される。 In this laser apparatus 10A, the excitation light L1 output from the laser diode 14 is first collimated in the fast axis direction by the collimating lens 16. Since the divergence angle in the fast axis direction of the excitation light L1 is as large as 40 °, for example, collimation in the fast axis direction is first performed in this way. Next, the excitation light L1 is collimated in the slow axis direction by the folding mirror 18, and its optical path is changed by reflection. The divergence angle of the excitation light L1 in the slow axis direction is, for example, 7 °. Subsequently, the excitation light L <b> 1 is condensed toward the laser medium 12 a of the microchip laser 12 by the condenser lens 20. In the microchip laser 12, emission light is generated in the laser medium 12a by the excitation light L1, and the saturable absorber 12b operates as a passive Q switch, so that the first reflection unit 12c and the second reflection unit 12d Laser resonance occurs intermittently between them, and the pulse laser beam L2 is generated. The laser light L2 passes through the light exit window 41 of the package 40 and is output to the outside of the package 40.
 図2は、本実施形態に係るレーザ装置10Aの詳細な構成を示す分解斜視図である。図3は、図2に示されたレーザ装置10Aを異なる角度から見た分解斜視図である。図4は、図2に示されたレーザ装置10Aのマイクロチップレーザ12、コリメートレンズ16、折り返しミラー18、及び集光レンズ20を省略した分解斜視図である。図5は、レーザ装置10Aの斜視図である。なお、図2~図5では、理解の容易のためパッケージの上蓋の図示が省略されている。 FIG. 2 is an exploded perspective view showing a detailed configuration of the laser apparatus 10A according to the present embodiment. FIG. 3 is an exploded perspective view of the laser device 10A shown in FIG. 2 viewed from different angles. 4 is an exploded perspective view in which the microchip laser 12, the collimating lens 16, the folding mirror 18, and the condensing lens 20 of the laser apparatus 10A shown in FIG. 2 are omitted. FIG. 5 is a perspective view of the laser device 10A. 2 to 5, illustration of the upper lid of the package is omitted for easy understanding.
 図2~図5に示されるように、本実施形態のパッケージ40は、放熱性の良い金属(例えばコバール)から成る略立方体状の容器である。一例では、パッケージ40はHHLパッケージである。パッケージ40は、平面矩形状の側壁42と、該側壁42の下端を塞ぐ底板43とを有しており、側壁42には、前述した光出射窓41が設けられている。光出射窓41は、マイクロチップレーザ12から出力されるレーザ光の波長に対して透明な材料からなる。パッケージ40の内部には、ベースブロック30Aと、ベースブロック30A上に配置されたマイクロチップレーザ12、レーザダイオード14、コリメートレンズ16、折り返しミラー18、及び集光レンズ20とが収容され、側壁42の上端を上蓋(不図示)が塞ぐことによって気密封止される。 As shown in FIGS. 2 to 5, the package 40 of the present embodiment is a substantially cubic container made of a metal with good heat dissipation (for example, Kovar). In one example, the package 40 is an HHL package. The package 40 includes a planar rectangular side wall 42 and a bottom plate 43 that closes the lower end of the side wall 42, and the side surface 42 is provided with the light emission window 41 described above. The light exit window 41 is made of a material that is transparent to the wavelength of the laser light output from the microchip laser 12. Inside the package 40, the base block 30A and the microchip laser 12, the laser diode 14, the collimating lens 16, the folding mirror 18, and the condenser lens 20 disposed on the base block 30A are accommodated. An upper lid (not shown) closes the upper end to provide an airtight seal.
 また、図2~図5に示されるように、本実施形態のベースブロック30Aは、一つの材料塊(金属ブロック)から切り出された部材であって、例えば放熱性が良い金属から成り、一例では無酸素銅から成る。ベースブロック30Aは、略立方体状のパッケージ40に収容される為に、略矩形状といった平面形状を有している。 Also, as shown in FIGS. 2 to 5, the base block 30A of the present embodiment is a member cut out from one material block (metal block), and is made of, for example, a metal with good heat dissipation. Made of oxygen-free copper. Since the base block 30A is accommodated in the substantially cubic package 40, the base block 30A has a planar shape such as a substantially rectangular shape.
 ベースブロック30Aの主面(パッケージ40の上蓋と対向する側の面)には、マイクロチップレーザ12、レーザダイオード14、コリメートレンズ16、折り返しミラー18、及び集光レンズ20を支持するための精密な加工が施されている。具体的には、図3及び図4に示されるように、ベースブロック30Aの主面には、マイクロチップレーザ12を収容して支持するための凹部であるレーザ発振部収容溝31と、レーザダイオード14を搭載する直方体状のブロック15を収容して支持するための凹部である励起光源部収容溝32と、コリメートレンズ16を収容して支持するための凹部であるコリメート部収容溝33と、集光レンズ20を収容して支持するための凹部である集光部収容溝34と、折り返しミラー18を支持するための凸部である台座35とが形成されている。 A precision surface for supporting the microchip laser 12, the laser diode 14, the collimating lens 16, the folding mirror 18, and the condenser lens 20 is provided on the main surface of the base block 30A (the surface facing the upper lid of the package 40). Processing has been applied. Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the main surface of the base block 30 </ b> A has a laser oscillation portion accommodation groove 31 that is a recess for accommodating and supporting the microchip laser 12, and a laser diode. 14 is a recess for accommodating and supporting the rectangular parallelepiped block 15 on which the collimator 14 is mounted, a collimator receiving groove 33 which is a recess for receiving and supporting the collimating lens 16, A condensing part accommodating groove 34 that is a concave part for accommodating and supporting the optical lens 20 and a pedestal 35 that is a convex part for supporting the folding mirror 18 are formed.
 レーザ発振部収容溝31は、マイクロチップレーザ12の形状に合わせてその断面形状が半円状となっており、マイクロチップレーザ12に入射される励起光L1の光軸方向に沿った方向に延びている。マイクロチップレーザ12は、このレーザ発振部収容溝31に収容されることで、励起光L1の光軸方向と直交し且つ互いに直交する2軸方向(具体的には、励起光L1の光軸方向と直交する水平方向および深さ方向)において位置決めされる。その位置決め精度は、レーザ発振部収容溝31の加工精度と同等であり、極めて高い。なお、励起光L1の光軸方向におけるマイクロチップレーザ12の位置決めは、集光レンズ20による励起光L1の集光点がレーザ媒質12a内に位置するように、組み立ての際に調整される。 The laser oscillating portion receiving groove 31 has a semicircular cross section in accordance with the shape of the microchip laser 12 and extends in the direction along the optical axis direction of the excitation light L1 incident on the microchip laser 12. ing. The microchip laser 12 is accommodated in the laser oscillation portion accommodating groove 31 so that it is perpendicular to the optical axis direction of the excitation light L1 and perpendicular to each other (specifically, the optical axis direction of the excitation light L1). In the horizontal direction and the depth direction orthogonal to the vertical direction. The positioning accuracy is equivalent to the processing accuracy of the laser oscillation part accommodation groove 31, and is extremely high. The positioning of the microchip laser 12 in the optical axis direction of the excitation light L1 is adjusted during assembly so that the condensing point of the excitation light L1 by the condensing lens 20 is located in the laser medium 12a.
 励起光源部収容溝32は、直方体状のブロック15の形状に合わせてその断面形状が長方形状となっている。ブロック15の一側面は、励起光源部収容溝32の延伸方向に沿った側面に当接することで位置決めされる。また、ブロック15の該一側面に対して垂直な別の一側面は、励起光源部収容溝32の延伸方向に垂直な端面に当接することで位置決めされる。ブロック15上に搭載されるレーザダイオード14は、これらの構造によって互いに直交する2軸方向に位置決めされる。更に、これらの2軸方向と直交する方向(励起光源部収容溝32の深さ方向)におけるレーザダイオード14の位置決めは、該方向におけるブロック15の厚さと、励起光源部収容溝32の深さとによって行われる。すなわち、レーザダイオード14の位置決め精度は、励起光源部収容溝32の側面、端面および底面の加工精度、並びにブロック15の厚さの加工精度と同等であり、極めて高い。 The excitation light source unit receiving groove 32 has a rectangular cross-sectional shape in accordance with the shape of the rectangular parallelepiped block 15. One side surface of the block 15 is positioned by contacting the side surface along the extending direction of the excitation light source housing groove 32. Further, another side surface perpendicular to the one side surface of the block 15 is positioned by contacting an end surface perpendicular to the extending direction of the excitation light source housing groove 32. The laser diode 14 mounted on the block 15 is positioned in two axial directions orthogonal to each other by these structures. Further, the positioning of the laser diode 14 in the direction orthogonal to these two axial directions (the depth direction of the excitation light source housing groove 32) depends on the thickness of the block 15 in this direction and the depth of the excitation light source housing groove 32. Done. That is, the positioning accuracy of the laser diode 14 is equivalent to the processing accuracy of the side surface, the end surface and the bottom surface of the excitation light source housing groove 32 and the processing accuracy of the thickness of the block 15 and is extremely high.
 なお、ブロック15上には、絶縁体上に金属膜(パッド)が形成されて成る部材24が配置されており、この部材24の金属膜とレーザダイオード14のカソード電極とは、ワイヤボンディングによって互いに電気的に接続されている。また、この部材24の金属膜からは、励起光源部収容溝32の延伸方向に沿って棒状の電極23が延びている。レーザダイオード14は、励起光源部収容溝32の延伸方向と交差する方向(一例では直交する方向)に、励起光L1を出射する。 On the block 15, a member 24 formed by forming a metal film (pad) on an insulator is disposed. The metal film of the member 24 and the cathode electrode of the laser diode 14 are mutually connected by wire bonding. Electrically connected. Further, a rod-shaped electrode 23 extends from the metal film of the member 24 along the extending direction of the excitation light source housing groove 32. The laser diode 14 emits the excitation light L <b> 1 in a direction intersecting with the extending direction of the excitation light source housing groove 32 (a direction orthogonal to the example).
 コリメート部収容溝33は、励起光L1の光軸に垂直なコリメートレンズ16の断面の形状に合わせてその断面形状が長方形状となっており、レーザダイオード14から出射される励起光L1の光軸方向に沿った方向に延びている。コリメート部収容溝33の延伸方向と、レーザ発振部収容溝31の延伸方向との成す角度は、鋭角であることが好ましく、45°以下であることがより好ましい。 The collimator receiving groove 33 has a rectangular cross-sectional shape in accordance with the cross-sectional shape of the collimating lens 16 perpendicular to the optical axis of the excitation light L1, and the optical axis of the excitation light L1 emitted from the laser diode 14 It extends in a direction along the direction. The angle formed between the extending direction of the collimator receiving groove 33 and the extending direction of the laser oscillation receiving groove 31 is preferably an acute angle, and more preferably 45 ° or less.
 コリメートレンズ16は、このコリメート部収容溝33に収容されることで、励起光L1の光軸方向と直交し且つ互いに直交する2軸方向(具体的には、励起光L1の光軸方向と直交する水平方向および深さ方向)において位置決めされる。なお、励起光L1の光軸方向におけるコリメートレンズ16の位置決めは、コリメートされた励起光L1が所望の幅を有するように、組み立ての際に調整される。 The collimating lens 16 is accommodated in the collimating portion accommodating groove 33, so that it is orthogonal to the optical axis direction of the excitation light L1 and orthogonal to each other (specifically, orthogonal to the optical axis direction of the excitation light L1). Horizontal direction and depth direction). The positioning of the collimating lens 16 in the optical axis direction of the excitation light L1 is adjusted during assembly so that the collimated excitation light L1 has a desired width.
 集光部収容溝34は、マイクロチップレーザ12に入射する励起光L1の光軸方向に沿った方向に延びており、レーザ発振部収容溝31と連続して形成されている。集光レンズ20は、マイクロチップレーザ12と同軸になるようにこの集光部収容溝34に収容される。 The condensing part accommodation groove 34 extends in a direction along the optical axis direction of the excitation light L1 incident on the microchip laser 12 and is formed continuously with the laser oscillation part accommodation groove 31. The condensing lens 20 is accommodated in the condensing portion accommodating groove 34 so as to be coaxial with the microchip laser 12.
 台座35は、レーザダイオード14から出射されてコリメートレンズ16を通過する励起光L1の光軸と、集光レンズ20を通過してマイクロチップレーザ12に入射する励起光L1の光軸とが互いに交差する位置、換言すれば、レーザ発振部収容溝31及び集光部収容溝34の中心軸線と、コリメート部収容溝33の中心軸線とが互いに交差する位置に形成されている。折り返しミラー18は、この台座35上に搭載され、且つ台座35に設けられた突起または凹部に折り返しミラー18の凹部または突起が嵌合することにより、深さ方向と直交し且つ互いに直交する2軸方向に位置決めされる。 In the pedestal 35, the optical axis of the excitation light L1 emitted from the laser diode 14 and passing through the collimator lens 16 and the optical axis of the excitation light L1 passing through the condenser lens 20 and incident on the microchip laser 12 intersect each other. In other words, the central axis of the laser oscillation part accommodation groove 31 and the condensing part accommodation groove 34 and the central axis of the collimation part accommodation groove 33 are formed at a position where they intersect each other. The folding mirror 18 is mounted on the pedestal 35, and the recesses or projections of the folding mirror 18 are fitted into the projections or depressions provided on the pedestal 35, so that two axes perpendicular to the depth direction and perpendicular to each other are obtained. Positioned in the direction.
 なお、折り返しミラー18は、ベースブロック30Aが形成される際に材料塊からベースブロック30Aと一体として切り出されてもよい。すなわち、材料塊の切削によりベースブロック30Aのレーザ発振部収容溝31、励起光源部収容溝32、コリメート部収容溝33、及び集光部収容溝34が形成される際に、折り返しミラー18も併せて形成されてもよい。 Note that the folding mirror 18 may be cut out from the material block as a unit with the base block 30A when the base block 30A is formed. That is, when the laser oscillation part accommodation groove 31, the excitation light source part accommodation groove 32, the collimator part accommodation groove 33, and the light collecting part accommodation groove 34 of the base block 30A are formed by cutting the material block, the folding mirror 18 is also combined. May be formed.
 図2及び図4に示されるように、レーザ装置10Aは、冷却機構50を更に備えている。冷却機構50は、ベースブロック30Aと熱的に結合され、例えばパッケージ40の底板43とベースブロック30Aの裏面との間に配置される。冷却機構50は、ベースブロック30Aからパッケージ40へ熱の移動を行うことにより、ベースブロック30A上のマイクロチップレーザ12及びレーザダイオード14を冷却する。冷却機構50は、例えば電子冷却素子(ペルチェ素子)によって構成され、パッケージ40の外部に設けられる温度制御回路から駆動電流の供給を受けることにより動作する。なお、本実施形態の冷却機構50はパッケージ40とベースブロック30Aの裏面との間に配置されているが、冷却機構は、パッケージ40の外部、例えば底板43の底面上に設けられても良い。その場合、冷却機構50は、ベースブロック30Aからパッケージ40を介して熱を吸収し、パッケージ40の外部へ熱の放出を行うことにより、ベースブロック30A上のマイクロチップレーザ12及びレーザダイオード14を冷却する。 As shown in FIGS. 2 and 4, the laser device 10 </ b> A further includes a cooling mechanism 50. The cooling mechanism 50 is thermally coupled to the base block 30A and is disposed, for example, between the bottom plate 43 of the package 40 and the back surface of the base block 30A. The cooling mechanism 50 cools the microchip laser 12 and the laser diode 14 on the base block 30A by transferring heat from the base block 30A to the package 40. The cooling mechanism 50 is composed of, for example, an electronic cooling element (Peltier element), and operates by receiving a drive current from a temperature control circuit provided outside the package 40. Although the cooling mechanism 50 of the present embodiment is disposed between the package 40 and the back surface of the base block 30A, the cooling mechanism may be provided outside the package 40, for example, on the bottom surface of the bottom plate 43. In that case, the cooling mechanism 50 cools the microchip laser 12 and the laser diode 14 on the base block 30A by absorbing heat from the base block 30A via the package 40 and releasing the heat to the outside of the package 40. To do.
 また、レーザ装置10Aは、温度測定部60を更に備えている。温度測定部60は、温度に応じた電気信号を出力する素子であって、ベースブロック30Aの温度を測定することにより、マイクロチップレーザ12及びレーザダイオード14の温度を間接的に測定する。温度測定部60から出力された電気信号は、上述した温度制御回路に送られ、冷却機構50の制御に用いられる。本実施形態の温度測定部60は、ベースブロック30A上においてマイクロチップレーザ12とレーザダイオード14との間(換言すれば、レーザ発振部収容溝31と励起光源部収容溝32との間)に設けられている。 The laser device 10A further includes a temperature measuring unit 60. The temperature measurement unit 60 is an element that outputs an electrical signal corresponding to the temperature, and indirectly measures the temperatures of the microchip laser 12 and the laser diode 14 by measuring the temperature of the base block 30A. The electrical signal output from the temperature measurement unit 60 is sent to the above-described temperature control circuit and used for controlling the cooling mechanism 50. The temperature measurement unit 60 of the present embodiment is provided between the microchip laser 12 and the laser diode 14 on the base block 30A (in other words, between the laser oscillation unit accommodation groove 31 and the excitation light source unit accommodation groove 32). It has been.
 以上の構成を備えるレーザ装置10Aによって得られる効果について説明する。レーザ装置10Aのマイクロチップレーザ12は、レーザ媒質12a、可飽和吸収体12b、第一反射部12c及び第二反射部12dが一体化されて成る。このようなマイクロチップレーザ12によって、レーザ共振器を小型化することができる。また、上記レーザ装置10Aでは、折り返しミラー18が励起光L1を反射することにより励起光L1の光路が折り曲げられるので、励起光L1の光路が直線状である場合と比較して、レーザ装置10Aを小型化することができる。更に、上記レーザ装置10Aでは、折り返しミラー18が、励起光L1の反射とスロー軸方向のコリメートとを併せて行うので、スロー軸方向のコリメートのための光学部品を省いて励起光路を短縮し、更に小型化することができる。 The effect obtained by the laser device 10A having the above configuration will be described. The microchip laser 12 of the laser device 10A is formed by integrating a laser medium 12a, a saturable absorber 12b, a first reflecting portion 12c, and a second reflecting portion 12d. With such a microchip laser 12, the laser resonator can be reduced in size. Further, in the laser device 10A, since the optical path of the excitation light L1 is bent when the folding mirror 18 reflects the excitation light L1, the laser device 10A is compared with the case where the optical path of the excitation light L1 is linear. It can be downsized. Further, in the laser device 10A, the folding mirror 18 performs both the reflection of the excitation light L1 and the collimation in the slow axis direction, so that the optical path for collimation in the slow axis direction is omitted, and the excitation light path is shortened. Further downsizing can be achieved.
 このように、上記レーザ装置10Aによれば、従来のレーザ装置と比較して格段の小型化が可能となるので、パッケージ40を、例えばハーメチックシールが可能な小型パッケージとすることも可能である。 Thus, according to the laser device 10A, since the size can be significantly reduced as compared with the conventional laser device, the package 40 can be a small package capable of hermetic sealing, for example.
 また、レーザ装置10Aでは、折り返しミラー18による励起光路の折り返しによって、レーザダイオード14の位置とマイクロチップレーザ12の位置とを互いに近づけることができる。一つの冷却機構50によってマイクロチップレーザ12及びレーザダイオード14の双方を冷却する場合、これらの距離が離れていると各々の温度を精度良く制御することは難しいが、本実施形態ではレーザダイオード14の位置とマイクロチップレーザ12の位置とが互いに近づけられるので、各々の温度を精度良く制御することが可能となる。 Further, in the laser apparatus 10A, the position of the laser diode 14 and the position of the microchip laser 12 can be brought close to each other by folding the excitation light path by the folding mirror 18. When both the microchip laser 12 and the laser diode 14 are cooled by one cooling mechanism 50, it is difficult to accurately control each temperature if these distances are separated from each other, but in this embodiment, the laser diode 14 Since the position and the position of the microchip laser 12 can be brought close to each other, each temperature can be controlled with high accuracy.
 また、レーザ装置10Aでは、ベースブロック30Aが、互いに直交する3軸方向(例えば縦方向、横方向、及び深さ方向)においてレーザダイオード14を位置決めするとともに、第一反射部12cに入射する励起光L1の光軸方向と直交し且つ互いに直交する2軸方向(例えば横方向及び深さ方向)においてマイクロチップレーザ12を位置決めする。これにより、小型のレーザ装置10Aにおけるレーザダイオード14及びマイクロチップレーザ12の位置決めを容易に且つ精度良く行うことができる。また、本実施形態のように、金属製のベースブロック30A上にマイクロチップレーザ12及びレーザダイオード14が固定されることにより、マイクロチップレーザ12及びレーザダイオード14から発生する熱を効率良く放熱することができる。 Further, in the laser device 10A, the base block 30A positions the laser diode 14 in three axial directions orthogonal to each other (for example, the vertical direction, the horizontal direction, and the depth direction), and the excitation light incident on the first reflecting portion 12c. The microchip laser 12 is positioned in two axial directions (for example, a lateral direction and a depth direction) orthogonal to the optical axis direction of L1 and orthogonal to each other. Thereby, positioning of the laser diode 14 and the microchip laser 12 in the small laser device 10A can be performed easily and accurately. Further, as in the present embodiment, by fixing the microchip laser 12 and the laser diode 14 on the metal base block 30A, heat generated from the microchip laser 12 and the laser diode 14 can be efficiently radiated. Can do.
 また、従来のレーザ装置では、電極の絶縁や温度測定部(ペルチェ素子)の組み付け、Oリングによる気密封止などの構造を全てレーザ装置の製造時に組み立てる必要があるので、多くの工程が必要となる。これに対し、本実施形態のレーザ装置10Aによれば、ハーメチックシール技術を用いた小型パッケージ内にマイクロチップレーザ12やレーザダイオード14等を封止することができるので、組み立てが容易であり、工程数を少なくすることができる。 In addition, in the conventional laser device, it is necessary to assemble all the structures such as electrode insulation, assembly of the temperature measuring unit (Peltier element), and hermetic sealing with an O-ring at the time of manufacturing the laser device. Become. On the other hand, according to the laser device 10A of the present embodiment, since the microchip laser 12, the laser diode 14, and the like can be sealed in a small package using the hermetic seal technology, the assembly is easy, and the process The number can be reduced.
 また、上述したように、小型パッケージ内に各部品を気密封止できるので、各部品を窒素雰囲気に閉じ込めることができる。したがって、レーザダイオード14や光学薄膜の劣化を抑え、レーザ装置10Aの信頼性を高めることができる。 Also, as described above, since each component can be hermetically sealed in a small package, each component can be confined in a nitrogen atmosphere. Therefore, deterioration of the laser diode 14 and the optical thin film can be suppressed, and the reliability of the laser device 10A can be improved.
 また、本実施形態のように、レーザ装置10Aは、ベースブロック30A上においてマイクロチップレーザ12とレーザダイオード14との間に設けられた温度測定部60を備えるとよい。本実施形態のレーザ装置10Aでは、折り返しミラー18による励起光路の折り返しによってレーザダイオード14とマイクロチップレーザ12とが互いに近づいているので、そのレーザダイオード14とマイクロチップレーザ12との間に温度測定部60が設けられることにより、温度測定部60が一つのみであってもこれらの温度を精度良く測定し、冷却機構50による温度制御をより正確に行うことができる。なお、更に好適には、温度測定部60はマイクロチップレーザ12とレーザダイオード14とを結ぶ直線上に配置されるとよい。 Further, as in the present embodiment, the laser device 10A may include a temperature measurement unit 60 provided between the microchip laser 12 and the laser diode 14 on the base block 30A. In the laser apparatus 10 </ b> A of the present embodiment, the laser diode 14 and the microchip laser 12 are close to each other due to the folding of the excitation light path by the folding mirror 18, so that the temperature measuring unit is between the laser diode 14 and the microchip laser 12. By providing 60, even if there is only one temperature measuring unit 60, these temperatures can be measured with high accuracy, and temperature control by the cooling mechanism 50 can be performed more accurately. More preferably, the temperature measuring unit 60 may be arranged on a straight line connecting the microchip laser 12 and the laser diode 14.
 また、本実施形態のように、折り返しミラー18に入射する励起光L1の光軸と、折り返しミラー18において反射された励起光L1の光軸との成す角度θは鋭角(つまり入射角が45°未満)であることが好ましい。これにより、レーザダイオード14とマイクロチップレーザ12との距離を短くし、レーザ装置10Aを更に小型化することができる。また、折り返しミラー18への入射角が45°より大きい場合、十分なコリメート作用を得るために、反射面18aをシリンドリカル面ではなく放物面とすることが望まれる。これに対し、折り返しミラー18への入射角が45°より小さい場合、反射面18aがシリンドリカル面であっても励起光L1のスロー軸を近似的にコリメートできるので、折り返しミラー18の加工を容易にすることができる。 Further, as in this embodiment, the angle θ formed by the optical axis of the excitation light L1 incident on the folding mirror 18 and the optical axis of the excitation light L1 reflected by the folding mirror 18 is an acute angle (that is, the incident angle is 45 °). Less). Thereby, the distance between the laser diode 14 and the microchip laser 12 can be shortened, and the laser device 10A can be further miniaturized. When the incident angle to the folding mirror 18 is greater than 45 °, it is desirable that the reflecting surface 18a be a parabolic surface instead of a cylindrical surface in order to obtain a sufficient collimating action. On the other hand, when the angle of incidence on the folding mirror 18 is smaller than 45 °, the slow axis of the excitation light L1 can be approximately collimated even if the reflecting surface 18a is a cylindrical surface. can do.
 そして、折り返しミラー18への励起光L1の入射角が小さいほど、反射面18aがシリンドリカル面であっても励起光L1のスロー軸を精度良くコリメートすることができる。したがって、折り返しミラー18への入射角は例えば22.5°以下(すなわち角度θが45°以下)であることが更に好ましい。 The smaller the incident angle of the excitation light L1 to the folding mirror 18, the more accurately the slow axis of the excitation light L1 can be collimated even if the reflection surface 18a is a cylindrical surface. Therefore, the angle of incidence on the folding mirror 18 is more preferably 22.5 ° or less (that is, the angle θ is 45 ° or less).
 また、前述したように、折り返しミラー18は、ベースブロック30Aが形成される際に材料塊からベースブロック30Aと一体として切り出されてもよい。これにより、折り返しミラー18の位置精度を更に高めることができ、また、折り返しミラー18を効果的に冷却することができる。 Further, as described above, the folding mirror 18 may be cut out integrally with the base block 30A from the material block when the base block 30A is formed. Thereby, the positional accuracy of the folding mirror 18 can be further improved, and the folding mirror 18 can be effectively cooled.
 (第2の実施の形態) (Second embodiment)
 図6は、本発明の第2実施形態に係るレーザ装置10Bの構成を示す分解斜視図である。なお、図6においても、図2~図5と同様にパッケージの上蓋の図示が省略されている。 FIG. 6 is an exploded perspective view showing a configuration of a laser apparatus 10B according to the second embodiment of the present invention. Also in FIG. 6, the illustration of the upper lid of the package is omitted as in FIGS.
 本実施形態に係るレーザ装置10Bと、前述した第1実施形態に係るレーザ装置10Aとの相違点は、ベース部材の構成である。本実施形態のレーザ装置10Bは、第1実施形態のベースブロック30Aに代えて、ベースブロック30Bを備えている。このベースブロック30Bは、本実施形態におけるベース部材であり、マイクロチップレーザ12を支持する第一部材36と、レーザダイオード14を支持する第二部材37とに分割されている。そして、第一部材36及び第二部材37は、パッケージ40の内部において互いに間隔をあけて配置されている。具体的には、マイクロチップレーザ12、集光レンズ20、及び折り返しミラー18が第一部材36上に配置されており、レーザダイオード14を搭載するブロック15およびコリメートレンズ16が第二部材37上に配置されている。 The difference between the laser apparatus 10B according to the present embodiment and the laser apparatus 10A according to the first embodiment described above is the configuration of the base member. The laser apparatus 10B of the present embodiment includes a base block 30B instead of the base block 30A of the first embodiment. The base block 30 </ b> B is a base member in the present embodiment, and is divided into a first member 36 that supports the microchip laser 12 and a second member 37 that supports the laser diode 14. The first member 36 and the second member 37 are arranged with a space therebetween in the package 40. Specifically, the microchip laser 12, the condenser lens 20, and the folding mirror 18 are arranged on the first member 36, and the block 15 on which the laser diode 14 is mounted and the collimating lens 16 are on the second member 37. Has been placed.
 また、本実施形態のレーザ装置10Bは、第1実施形態の冷却機構50に代えて、第1の冷却機構51と、第2の冷却機構52とを備えている。第1の冷却機構51は、第一部材36の裏面とパッケージ40の底板43との間に配置され、第一部材36からパッケージ40へ熱の移動を行うことにより、第一部材36上のマイクロチップレーザ12を冷却する。また、第2の冷却機構52は、第二部材37の裏面とパッケージ40の底板43(図2、図4を参照)との間に配置され、第二部材37からパッケージ40へ熱の移動を行うことにより、第二部材37上のレーザダイオード14を冷却する。第1の冷却機構51および第2の冷却機構52は、例えば電子冷却素子(ペルチェ素子)によって構成され、パッケージ40の外部に設けられる温度制御回路から駆動電流の供給を受けることにより動作する。 Further, the laser device 10B of this embodiment includes a first cooling mechanism 51 and a second cooling mechanism 52 instead of the cooling mechanism 50 of the first embodiment. The first cooling mechanism 51 is disposed between the back surface of the first member 36 and the bottom plate 43 of the package 40, and performs heat transfer from the first member 36 to the package 40, whereby the first cooling mechanism 51 on the first member 36. The chip laser 12 is cooled. The second cooling mechanism 52 is disposed between the back surface of the second member 37 and the bottom plate 43 of the package 40 (see FIGS. 2 and 4), and transfers heat from the second member 37 to the package 40. By doing so, the laser diode 14 on the second member 37 is cooled. The first cooling mechanism 51 and the second cooling mechanism 52 are configured by, for example, an electronic cooling element (Peltier element), and operate by receiving a drive current supplied from a temperature control circuit provided outside the package 40.
 また、レーザ装置10Bは、第1実施形態の温度測定部60に代えて、第一温度測定部61および第二温度測定部62を備えている。第一温度測定部61および第二温度測定部62は、温度に応じた電気信号を出力する素子である。第一温度測定部61は、第一部材36上に設けられており、第一部材36の温度を測定することによって、マイクロチップレーザ12の温度を間接的に測定する。また、第二温度測定部62は、第二部材37上に設けられており、第二部材37の温度を測定することによって、レーザダイオード14の温度を間接的に測定する。第一温度測定部61から出力された電気信号は、温度制御回路に送られ、第1の冷却機構51の制御に用いられる。同様に、第二温度測定部62から出力された電気信号は、温度制御回路に送られ、第2の冷却機構52の制御に用いられる。 Further, the laser device 10B includes a first temperature measurement unit 61 and a second temperature measurement unit 62 instead of the temperature measurement unit 60 of the first embodiment. The 1st temperature measurement part 61 and the 2nd temperature measurement part 62 are elements which output the electrical signal according to temperature. The first temperature measurement unit 61 is provided on the first member 36 and indirectly measures the temperature of the microchip laser 12 by measuring the temperature of the first member 36. The second temperature measurement unit 62 is provided on the second member 37 and indirectly measures the temperature of the laser diode 14 by measuring the temperature of the second member 37. The electrical signal output from the first temperature measurement unit 61 is sent to the temperature control circuit and used for controlling the first cooling mechanism 51. Similarly, the electrical signal output from the second temperature measurement unit 62 is sent to the temperature control circuit and used for controlling the second cooling mechanism 52.
 本実施形態では、ベースブロック30Bが、マイクロチップレーザ12を支持する第一部材36と、レーザダイオード14を支持する第二部材37とに分割されているので、マイクロチップレーザ12とレーザダイオード14との間の熱的な影響を低減することができる。加えて、マイクロチップレーザ12の冷却の為に第1の冷却機構51及び第一温度測定部61が設けられ、レーザダイオード14の冷却の為に第2の冷却機構52及び第二温度測定部62が設けられているので、マイクロチップレーザ12及びレーザダイオード14の温度を更に安定的に制御することができる。これにより、レーザダイオード14から出力される励起光L1の光強度及び波長が安定するとともに、縦単一モードでの発振が可能となる。 In the present embodiment, since the base block 30B is divided into a first member 36 that supports the microchip laser 12 and a second member 37 that supports the laser diode 14, the microchip laser 12 and the laser diode 14 The thermal influence during the can be reduced. In addition, a first cooling mechanism 51 and a first temperature measurement unit 61 are provided for cooling the microchip laser 12, and a second cooling mechanism 52 and a second temperature measurement unit 62 are used for cooling the laser diode 14. Therefore, the temperatures of the microchip laser 12 and the laser diode 14 can be controlled more stably. This stabilizes the light intensity and wavelength of the excitation light L1 output from the laser diode 14, and enables oscillation in the longitudinal single mode.
 本発明によるレーザ装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では励起光L1がレーザダイオード14からマイクロチップレーザ12に達するまでに一回だけ反射されて、励起光L1の光路がV字状となっている。励起光の光路の形状はこれに限らず、例えば反射部が更に追加されることにより複数回反射するような形状であってもよい。 The laser apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other modifications are possible. For example, in the above embodiment, the excitation light L1 is reflected only once before reaching the microchip laser 12 from the laser diode 14, and the optical path of the excitation light L1 is V-shaped. The shape of the optical path of the excitation light is not limited to this, and may be a shape that reflects a plurality of times, for example, by adding a reflecting portion.
 また、上記実施形態ではレーザ発振部としてマイクロチップレーザが例示されているが、レーザ媒質、可飽和吸収体、第一反射部及び第二反射部を備えるものであれば、これに限られない。また、上記実施形態では励起光源としてレーザダイオードが例示されているが、励起光を出力し得るものであれば、これに限られない。また、上記実施形態ではコリメート部としてコリメートレンズが例示されているが、励起光をファスト軸方向にコリメートし得るものであれば、これに限られない。 In the above embodiment, a microchip laser is exemplified as the laser oscillation unit. However, the present invention is not limited to this as long as it includes a laser medium, a saturable absorber, a first reflection unit, and a second reflection unit. In the above embodiment, a laser diode is exemplified as an excitation light source, but the present invention is not limited to this as long as it can output excitation light. Moreover, although the collimating lens is illustrated as a collimating part in the said embodiment, if it can collimate excitation light to a fast axis direction, it will not be restricted to this.
 上記実施形態によるレーザ装置では、励起光を受けて放出光を発生させるレーザ媒質、光吸収の飽和により光吸収率が小さくなる可飽和吸収体、励起光を透過させる第一反射部、並びにレーザ媒質および可飽和吸収体を共振光路上に有して放出光を共振させるレーザ共振器を第一反射部と共に構成する第二反射部が一体化されて成るレーザ発振部と、励起光を出力する励起光源と、励起光源から出力された励起光をファスト軸方向にコリメートするコリメート部と、コリメート部を経た励起光をスロー軸方向にコリメートするとともに、励起光を反射する第三反射部と、第三反射部により反射された励起光をレーザ発振部のレーザ媒質へ向けて集光する集光部と、レーザ発振部、励起光源、コリメート部、第三反射部、及び集光部を支持し、互いに直交する3軸方向において励起光源を位置決めし、第一反射部に入射する励起光の光軸方向と直交し且つ互いに直交する2軸方向においてレーザ発振部を位置決めするベース部材と、レーザ発振部、励起光源、コリメート部、第三反射部、集光部、及びベース部材を収容するとともに、レーザ発振部から出力されるレーザ光を通過させる光出射窓を有するパッケージと、ベース部材と熱的に結合された冷却機構とを備える構成としている。 In the laser device according to the above embodiment, the laser medium that receives the excitation light and generates the emission light, the saturable absorber that decreases the light absorption rate due to the saturation of the light absorption, the first reflection unit that transmits the excitation light, and the laser medium And a laser oscillation unit comprising a saturable absorber on the resonant optical path and a laser resonator that resonates the emitted light together with the first reflective unit, and a pump that outputs pump light A light source, a collimator that collimates the excitation light output from the excitation light source in the fast axis direction, a third reflection unit that collimates the excitation light that has passed through the collimator part in the slow axis direction, and reflects the excitation light; Supports the condensing unit that condenses the excitation light reflected by the reflection unit toward the laser medium of the laser oscillation unit, and the laser oscillation unit, excitation light source, collimator unit, third reflection unit, and condensing unit A base member for positioning the excitation light source in three axial directions orthogonal to each other, and positioning the laser oscillation unit in two axial directions orthogonal to the optical axis direction of the excitation light incident on the first reflecting unit and orthogonal to each other; A package having a light exit window for accommodating the excitation light source, the collimating unit, the third reflecting unit, the condensing unit, and the base member, and allowing the laser beam output from the laser oscillation unit to pass through, and the base member thermally And a coupled cooling mechanism.
 また、レーザ装置は、ベース部材上においてレーザ発振部と励起光源との間に設けられた温度測定部を更に備える構成としてもよい。上述したレーザ装置では、第三反射部による励起光路の折り返しによって励起光源とレーザ発振部とが互いに近づいているので、その励起光源とレーザ発振部との間に温度測定部が設けられることにより、冷却機構による温度制御をより正確に行うことができる。 The laser device may further include a temperature measurement unit provided between the laser oscillation unit and the excitation light source on the base member. In the laser device described above, the excitation light source and the laser oscillation unit are close to each other due to the folding of the excitation optical path by the third reflection unit, so that by providing a temperature measurement unit between the excitation light source and the laser oscillation unit, Temperature control by the cooling mechanism can be performed more accurately.
 また、レーザ装置は、第三反射部が、レーザ発振部の第一反射部から出力されるレーザ光の反射を防止する反射防止膜を有する構成としてもよい。これにより、第一反射部から出力されるレーザ光(戻り光)による励起光源の損傷を低減することができる。 Further, the laser device may have a configuration in which the third reflection unit has an antireflection film that prevents reflection of laser light output from the first reflection unit of the laser oscillation unit. Thereby, damage to the excitation light source due to the laser light (return light) output from the first reflection unit can be reduced.
 また、レーザ装置は、第三反射部に入射する励起光の光軸と、第三反射部において反射された励起光の光軸との成す角度が鋭角である構成としてもよい。これにより、レーザ装置を更に小型化することができる。この場合、上記角度は45°以下であることが好ましい。 Further, the laser device may be configured such that the angle formed by the optical axis of the excitation light incident on the third reflection portion and the optical axis of the excitation light reflected by the third reflection portion is an acute angle. Thereby, the laser device can be further reduced in size. In this case, the angle is preferably 45 ° or less.
 また、レーザ装置は、第三反射部が、材料塊からベース部材と一体として切り出された構成としてもよい。これにより、第三反射部の位置精度を更に高めることができ、また、第三反射部を効果的に冷却することができる。 Further, the laser device may be configured such that the third reflecting portion is cut out from the material lump as a unit with the base member. Thereby, the positional accuracy of the third reflecting portion can be further increased, and the third reflecting portion can be effectively cooled.
 また、レーザ装置は、ベース部材が、レーザ発振部を支持する第一部材と、励起光源を支持する第二部材とに分割されており、第一部材及び第二部材は互いに間隔をあけて配置されており、第一部材とパッケージとの間に冷却機構として配置された第1の冷却機構と、第二部材とパッケージとの間に冷却機構として配置された第2の冷却機構と、第一部材上に設けられた第一温度測定部と、第二部材上に設けられた第二温度測定部とを備える構成としてもよい。このような構成によって、レーザ発振部と励起光源との間の熱的な影響を低減し、これらの温度を更に安定的に制御することができる。 Further, in the laser apparatus, the base member is divided into a first member that supports the laser oscillation unit and a second member that supports the excitation light source, and the first member and the second member are arranged with a space therebetween. A first cooling mechanism disposed as a cooling mechanism between the first member and the package; a second cooling mechanism disposed as a cooling mechanism between the second member and the package; It is good also as a structure provided with the 1st temperature measurement part provided on the member, and the 2nd temperature measurement part provided on the 2nd member. With such a configuration, the thermal influence between the laser oscillation unit and the excitation light source can be reduced, and these temperatures can be controlled more stably.
 本発明は、レーザ媒質、可飽和吸収体、及び励起光源を備えており、小型化及びパッケージ化が可能なレーザ装置として利用可能である。 The present invention includes a laser medium, a saturable absorber, and an excitation light source, and can be used as a laser device that can be miniaturized and packaged.
 10A,10B…レーザ装置、12…マイクロチップレーザ、12a…レーザ媒質、12b…可飽和吸収体、12c…第一反射部、12d…第二反射部、14…レーザダイオード、15…ブロック、16…コリメートレンズ、18…折り返しミラー、20…集光レンズ、22…駆動部、30A,30B…ベースブロック、31…レーザ発振部収容溝、32…励起光源部収容溝、33…コリメート部収容溝、34…集光部収容溝、35…台座、36…第一部材、37…第二部材、40…パッケージ、41…光出射窓、42…側壁、43…底板、50,51,52…冷却機構、60…温度測定部、61…第一温度測定部、62…第二温度測定部、L1…励起光、L2…レーザ光。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10A, 10B ... Laser apparatus, 12 ... Microchip laser, 12a ... Laser medium, 12b ... Saturable absorber, 12c ... First reflection part, 12d ... Second reflection part, 14 ... Laser diode, 15 ... Block, 16 ... Collimating lens, 18 ... Folding mirror, 20 ... Condensing lens, 22 ... Drive unit, 30A, 30B ... Base block, 31 ... Laser oscillation housing groove, 32 ... Excitation light source housing groove, 33 ... Collimation housing housing, 34 ... Condensing part accommodation groove, 35 ... pedestal, 36 ... first member, 37 ... second member, 40 ... package, 41 ... light exit window, 42 ... side wall, 43 ... bottom plate, 50, 51, 52 ... cooling mechanism, 60 ... temperature measurement unit, 61 ... first temperature measurement unit, 62 ... second temperature measurement unit, L1 ... excitation light, L2 ... laser beam.

Claims (7)

  1.  励起光を受けて放出光を発生させるレーザ媒質、光吸収の飽和により光吸収率が小さくなる可飽和吸収体、前記励起光を透過させる第一反射部、並びに前記レーザ媒質および前記可飽和吸収体を共振光路上に有して前記放出光を共振させるレーザ共振器を前記第一反射部と共に構成する第二反射部が一体化されて成るレーザ発振部と、
     前記励起光を出力する励起光源と、
     前記励起光源から出力された前記励起光をファスト軸方向にコリメートするコリメート部と、
     前記コリメート部を経た前記励起光をスロー軸方向にコリメートするとともに、前記励起光を反射する第三反射部と、
     前記第三反射部により反射された前記励起光を前記レーザ発振部の前記レーザ媒質へ向けて集光する集光部と、
     前記レーザ発振部、前記励起光源、前記コリメート部、前記第三反射部、及び前記集光部を支持し、互いに直交する3軸方向において前記励起光源を位置決めし、前記第一反射部に入射する前記励起光の光軸方向と直交し且つ互いに直交する2軸方向において前記レーザ発振部を位置決めするベース部材と、
     前記レーザ発振部、前記励起光源、前記コリメート部、前記第三反射部、前記集光部、及び前記ベース部材を収容するとともに、前記レーザ発振部から出力されるレーザ光を通過させる光出射窓を有するパッケージと、
     前記ベース部材と熱的に結合された冷却機構と
     を備えることを特徴とする、レーザ装置。
    A laser medium that generates excitation light upon receiving excitation light, a saturable absorber that reduces light absorption by saturation of light absorption, a first reflector that transmits the excitation light, and the laser medium and the saturable absorber. A laser oscillating unit formed by integrating a second reflecting unit that constitutes a laser resonator that resonates the emitted light with the first reflecting unit on the resonant optical path;
    An excitation light source that outputs the excitation light;
    A collimator that collimates the excitation light output from the excitation light source in the fast axis direction;
    Collimating the excitation light that has passed through the collimating portion in the slow axis direction, and a third reflecting portion that reflects the excitation light;
    A condensing unit that condenses the excitation light reflected by the third reflecting unit toward the laser medium of the laser oscillation unit;
    The laser oscillation unit, the excitation light source, the collimator unit, the third reflection unit, and the light collection unit are supported, and the excitation light source is positioned in three orthogonal directions and incident on the first reflection unit. A base member for positioning the laser oscillation unit in two axial directions orthogonal to the optical axis direction of the excitation light and orthogonal to each other;
    A light emission window for accommodating the laser oscillation unit, the excitation light source, the collimator unit, the third reflection unit, the condensing unit, and the base member, and allowing a laser beam output from the laser oscillation unit to pass therethrough; A package having
    A laser apparatus comprising: a cooling mechanism thermally coupled to the base member.
  2.  前記ベース部材上において前記レーザ発振部と前記励起光源との間に設けられた温度測定部を更に備えることを特徴とする、請求項1に記載のレーザ装置。 The laser device according to claim 1, further comprising a temperature measurement unit provided between the laser oscillation unit and the excitation light source on the base member.
  3.  前記第三反射部が、前記レーザ発振部の前記第一反射部から出力されるレーザ光の反射を防止する反射防止膜を有す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。 3. The laser device according to claim 1, wherein the third reflection unit includes an antireflection film that prevents reflection of laser light output from the first reflection unit of the laser oscillation unit.
  4.  前記第三反射部に入射する前記励起光の光軸と、前記第三反射部において反射された前記励起光の光軸との成す角度が鋭角であることを特徴とする、請求項1~3の何れか一項に記載のレーザ装置。 The angle formed by the optical axis of the excitation light incident on the third reflection portion and the optical axis of the excitation light reflected by the third reflection portion is an acute angle. The laser device according to any one of the above.
  5.  前記角度が45°以下であることを特徴とする、請求項4に記載のレーザ装置。 The laser device according to claim 4, wherein the angle is 45 ° or less.
  6.  前記第三反射部が、材料塊から前記ベース部材と一体として切り出されたことを特徴とする、請求項1~5の何れか一項に記載のレーザ装置。 The laser device according to any one of claims 1 to 5, wherein the third reflecting portion is cut out from a mass of material as one piece with the base member.
  7.  前記ベース部材は、前記レーザ発振部を支持する第一部材と、前記励起光源を支持する第二部材とに分割されており、前記第一部材及び前記第二部材は互いに間隔をあけて配置されており、
     前記第一部材と前記パッケージとの間に配置された第1の冷却機構と、
     前記第二部材と前記パッケージとの間に配置された第2の冷却機構と、
     前記第一部材上に設けられた第一温度測定部と、
     前記第二部材上に設けられた第二温度測定部と
     を備えることを特徴とする、請求項1に記載のレーザ装置。
    The base member is divided into a first member that supports the laser oscillating unit and a second member that supports the excitation light source, and the first member and the second member are spaced apart from each other. And
    A first cooling mechanism disposed between the first member and the package;
    A second cooling mechanism disposed between the second member and the package;
    A first temperature measuring unit provided on the first member;
    The laser device according to claim 1, further comprising: a second temperature measurement unit provided on the second member.
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