激光发生装置及其制造方法制造方法及图纸

在激光发生装置中，提高了对振动和随时间变化的稳定性，降低了因温度变化引起的对谐振腔的影响。在配备了发生连续波的激励光的激励光源（２）和利用了在激励位置的发热引起的热透镜效应的固体激光器谐振腔（４）的激光发生装置（１）中，固体激光器谐振腔配备：激光介质（４ａ）、可饱和吸收体（４ｂ）、中间介质（４ｃ）、反射部件（４ｄ）作为结构要素。通过将激光介质（４ａ）的基板和可饱和吸收体（４ｂ）的基板结合在一起使之一体化，降低振动的影响。而且，不需要利用了温度变化的工作点的选择方法，采用难以受热的影响的结构，同时，对于激励光学系统与谐振腔的位置关系，通过两者间的相对的移动，调整谐振腔光路长度，选择稳定的工作点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在配备了包括激光介质的固体激光器谐振腔的激光发生装置中，用于使器件在装配时容易进行微调整，谋求提高特性稳定性及抗振动性能，难于受环境变化和随时间变化影响的技术。
技术介绍
对连续波激励的无源Q开关或锁模脉冲光源，配备包括激光介质(Nd:YVO4等)和可饱和吸收体(Saturable absorber)的结构。特别是在需要短脉冲的情况下或为了提高重复频率的情况下，为了缩短谐振腔长度，往往使二者相互密切接触使用。(例如，参照专利文献1)以由激光介质和可饱和吸收体构成的小型脉冲激光器为例，为了缩短谐振腔长度使器件稳定，由于能够使用半导体的可饱和吸收体，例如SESAM(Semiconductor Saturable Absorber Mirror半导体可饱和吸收体反射镜)或SBR(Saturable Bragg Reflector可饱和布喇格反射器)等，使元件的厚度减薄，对欲得到高重复频率时和短脉冲化是适当的。这种激光器的谐振腔经常用一对曲率为零的平面反射镜构成，利用激光介质内的热透镜效应，形成稳定谐振腔。图8是例示了因热透镜效应而引起的透镜焦距对激励光功率的依赖关系的曲线图，横轴取输入功率「Pin」(单位W)，纵轴取焦距「f」(单位mm)，以此表示两者的关系。如图所示，可以发现随着Pin的增加f有减小的趋势。在激光介质中，作为在激励光照射区的激励光吸收的副产品，由于非振荡能量转换为声子或光的再吸收，利用在激励中心附近引起温度上升的现象，应用因折射率的温度依赖关系引起的热透镜效应，能够形成谐振腔。图9是例示了因激励光引起的激光介质(Nd:YVO4)的半径方向中的升温的情况的曲线图，横轴取激励中心位置作为基准的半径「r」(单位mm)，纵轴取r＝0的温度作为基准的相对的温度变化「ΔT」(单位K)，以此表示两者的关系(随着从激励中心部向周边部行进而温度降低)。通过聚焦在激光介质上的约1W的激励光，发现在激励中心部(r＝0)有200K左右的温度上升。通过这样的温度上升，对激光介质密切接触的可饱和吸收体的温度上升，其性能有可能发生变化，其结果是难于增大输出。换句话说，在激光介质中发生的热或高温部对可饱和吸收体的影响成为问题。为了避免这种问题，熟知的是在激光介质与可饱和吸收体之间插入空气层或中间膜的形态(例如，参照专利文献2、专利文献3、专利文献4)，能够降低激光介质的温度上升对可饱和吸收体的热的影响(热传导的程度)。图10是概略地表示这样的结构例a的图，形成激光介质与可饱和吸收体分离的结构。从激励光源b发射的激励光，通过光学系统c入射到基板d上，照射在激光介质e上。与激光介质e相向的可饱和吸收体f在基板g上形成，在激光介质e与可饱和吸收体f之间形成空隙h，存在空气层。而且，激光介质e与可饱和吸收体f的相向面彼此之间成为平行的状态，通过调整空隙h的长度能够改变谐振腔长度(光路长度)。专利文献1特开2001-185794号公报(第4-7页，图1、图7)专利文献2特开2000-101175号公报(第7-8页，图4)专利文献3特开2001-358394号公报(第3-5页，图1、图3-图5)专利文献4特开平11-261136号公报(第6-8页，图1、图2)但是，在上述结构中，这是由于振动和随时间变化而妨碍其稳定性的问题。在将激光介质和可饱和吸收体分别独立地固定在基板上的结构中，例如，由于振动或伴随温度变化引起的粘结剂的膨胀等原因，当谐振腔长度发生振荡波长的4分之一左右的变化时，有效增益随振荡波长与增益谱的相对位置的变化而变化，因而输出和脉冲重复频率等特性发生很大的变化。另外，变得容易受机械振动的影响，不稳定性增加，还伴随着因随时间变化而谐振腔长度发生稍许变化，致使输出和脉冲重复频率等的工作点发生很大变化的不良情况(稳定性下降)。另外，在激光介质与可饱和吸收体之间插入垫片或隔片等中间物的结构形态中，虽然没有从激光介质向可饱和吸收体的直接的热传导，但由于通过中间物，热被传递给可饱和吸收体，一般说还留下热导率低的激光介质或可饱和吸收体的温度上升的问题。另外，由于必须使用薄的垫片，在粘结时，产生因粘结剂的表面张力而引起的问题(渗入等)，伴随产生制造上的困难性。本专利技术的课题是在激光发生装置中，提高对振动和随时间变化的稳定性，降低因温度变化对谐振腔的影响。
技术实现思路
为解决上述课题，在具有连续波的激励光源和利用了在激光介质中的激励位置的发热引起的热透镜效应的固体激光器谐振腔的激光发生装置中，本专利技术包括下述各事项。·设置了固体激光器谐振腔的各结构要素的基板彼此之间被结合而一体化，谐振腔的反射部件或者可饱和吸收体和激光介质具有通过中间介质而相向的结构。·固体激光器谐振腔的结构要素具有对与激励光的光轴正交的平面倾斜的界面，对激励光的光轴平行的方向中的固体激光器谐振腔的光路长度随激励位置而不同，即能够按照与激励光的光轴正交的方向中的激励位置的设定，规定或者调整谐振腔的光路长度。因此，按照本专利技术，与分别设置了固体激光器谐振腔的各结构要素的基板在分离的状态下被独立地保持的结构相比，难以感受因振动等的影响而造成的谐振腔光路长度的变化。而且，通过改变激光介质中的激励位置，调整谐振腔光路长度，能够选择特性上的稳定的工作点。附图说明图1是表示本专利技术的激光发生装置的基本结构例的概略图。图2与图3一起是表示激光发生装置的结构例的图，本图是表示激励光学系统及固体激光器谐振腔的图。图3是概略地表示固体激光器谐振腔的结构例的图。图4是用于说明谐振腔的光路长度的图。图5是表示通过使谐振腔在光学基座上移动而选择工作点的说明图。图6是表示固体激光器谐振腔的另一结构例的图。图7是表示固体激光器谐振腔的又一结构例的图。图8是例示因热透镜效应引起的透镜焦距对激励光功率的依赖关系的曲线图。图9是表示以激励中心位置作为基准的相对的温度分布的一例的曲线图。图10是表示现有的激光发生装置的结构例的图。具体实施例方式本专利技术涉及利用了因连续波的激励光照射而引起的热透镜效应的固体激光器谐振腔及配备了该谐振腔的激光发生装置，能够应用于各种光源，例如应用于将GLV(Grating Light Valve光栅光阀)等作为线性光学调制元件使用的显示装置(二维图像显示装置)的光源。图1是用于说明本专利技术的激光发生装置的基本结构例的概略图，假定它被应用于无源Q开关激光器。激光发生装置1配备发生连续波的激励光的激励光源2，由该激励光源2引起的激励光，通过光学系统3(在图中用单个透镜简化表示)照射到固体激光器谐振腔4上。此外，例如能够使用适合于装置小型化的半导体激光器(激光二极管)作为激励光源2。另外，配置在激励光源2与固体激光器谐振腔4之间的光学系统(聚光光学系统)3，采用大体等倍率的光学系统，或者为了会聚来自激励光源2的光而采用缩小倍率的光学系统。固体激光器谐振腔4配备吸收来自激励光源2的光的激光介质4a和可饱和吸收体4b，利用在激光介质4a中的激励位置的发热所引起的热透镜效应，形成谐振腔。此外，在激光介质4a与可饱和吸收体4b之间的光路上，设置中间介质4c，这是折射率大体为1的气体层(空气层等)。在中间介质4c为固体的情况下，伴随着与在激光介质4a与可饱和吸收体4b之间插入垫片的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光发生装置，它是具有发生连续波的激励光的激励光源和利用了在激光介质中的激励位置的热透镜效应的固体激光器谐振腔的激光发生装置，其特征在于：设置了上述固体激光器谐振腔的各结构要素的基板彼此之间通过结合而一体化，该固体激光器谐振腔的 反射部件或者可饱和吸收体和上述激光介质具有通过中间介质而相向的结构，同时上述固体激光器谐振腔的结构要素具有对与上述激励光的光轴正交的平面倾斜的界面，在对上述激励光的光轴平行的方向中的上述固体激光器谐振腔的光路长度随上述激励位置的设定 而不同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：增田久，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]