專利名稱：光學元件、激光振蕩裝置和激光放大裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可以對激光的波長分散進行補償?shù)墓鈱W元件、使用該光學元件的激光振蕩裝置和激光放大裝置。
背景技術：
在激光振蕩裝置和激光放大裝置中，使用了聚光透鏡和用于對激光進行放大的激光放大介質等具有光透過性的各種光學元件，這些光學元件所引起的激光的波長分散成為了問題。關于該問題，在下述專利文獻1和2中公開了用于對激光的波長分散進行補償?shù)陌l(fā)明。專利文獻1中記載的分散修正裝置具備配置在光程上的一對棱鏡，通過這對棱鏡來對激光的波長分散進行補償。另外，專利文獻2中記載的激光振蕩裝置具備配置在光程上的一對衍射光柵元件，通過這對衍射光柵元件來對激光的波長的群速度分散(GVD)即波長分散進行補償?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開平8464869號公報專利文獻2 日本特開2000-216463號公報

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題然而，在例如專利文獻1和2中記載的發(fā)明那樣具備一對棱鏡和一對衍射光柵元件的情況下，由于入射到這些棱鏡和衍射光柵元件的光的入射角、以及棱鏡對和衍射光柵元件對的間隔變成重要的參數(shù)，因此，存在光學系統(tǒng)形成時對準非常復雜的問題。因此，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的目的在于提供了一種可以更簡單地對激光的波長分散進行補償?shù)墓鈱W元件、激光振蕩裝置和激光放大裝置。解決問題的手段本發(fā)明的光學元件，由具有光透過性的介質構成，具有比空氣的折射率大的折射率，使入射的激光在壁面多次反射并在內部傳播的光學元件，并且具備入射窗口，位于壁面的一部分，用于使激光入射；出射窗口，位于壁面的一部分，用于使在內部傳播的激光出射；以及波長分散補償部，一體地位于介質的一部分，通過使激光至少經兩次透過或反射來補償波長分散。根據(jù)該光學元件，由于用于補償激光的波長分散的波長分散補償部一體地位于構成光學元件的介質的一部分，因此，波長分散補償部的位置調整容易。因此，通過該光學元件，與現(xiàn)有技術相比，可以更簡單地對激光的波長分散進行補償。另外，根據(jù)該光學元件，由于構成光學元件的介質的折射率大于空氣的折射率，因此光學元件內部的激光傳播的距離可以變長，并且可以延長光程長度(光程長度的延長)。另外，由于使光學元件內部的激光在壁面多次反射并傳播，因而可以得到更長的光程長度。 因此，實現(xiàn)激光振蕩裝置和激光放大裝置等的光學裝置的情況下，與采用激光在空氣中傳播同樣的距離的結構的情況相比，可以實現(xiàn)光學裝置的小型化。上述波長分散補償部可以通過在介質的一部分上直接加工而形成，也可以貼付在介質的一部分上。由此，波長分散補償部的位置精度和間隔精度取決于構成光學元件的介質的形成
精度。由于構成光學元件的介質可以形成的精度極高，因而可以容易地提高波長分散補償
部的位置精度和間隔精度。因此，與現(xiàn)有技術相比，能更簡單地對激光的波長分散進行補 m
te ο另外，上述波長分散補償部，可以位于入射窗口和出射窗口中的至少任何一個并且是透過型的波長分散補償部，也可以位于入射窗口和出射窗口以外的壁面并且是反射型的波長分散補償部。此外，上述波長分散補償部也可以位于介質的內部。將波長分散補償部設置在入射窗口和出射窗口以外的壁面和介質的內部的情況下，可以通過波長分散補償部的位置來對波長分散補償部的光程長度和介質內的傳播光程長度進行調整。由于波長分散補償部的波長分散補償量取決于波長分散補償部之間的光程長度，由此，可以通過波長分散補償部的位置來任意地進行波長分散的控制。另外，為了進行超短脈沖激光的鎖模，有必要調整光共振器之間的光程長度。由此，可以通過波長分散補償部的位置來容易地進行超短脈沖激光的鎖模，并且可以任意地進行任意的光程長度的波長分散的控制。另外，上述波長分散補償部可以是衍射光柵，也可以是棱鏡。另外，上述入射窗口和出射窗口可以位于壁面的同一部位。由此，即使使用具有相同面積和體積的介質作為光學元件，由于可以將光程長度變成2倍，因而可以在實現(xiàn)激光振蕩裝置和激光放大裝置等的光學裝置的情況下，將光學裝置進一步變得小型化。本發(fā)明的激光振蕩裝置，具備供給激勵光的能量供給部，接收激勵光并生成激光的光放大介質，以及作為使激光在壁面多次反射并在內部傳播的光學元件的上述光學元件。根據(jù)該激光振蕩裝置，如上面所述，由于具備一體地具有波長分散補償部的光學元件，因而為了對激光的波長分散進行補償而必須的位置調整變得容易。因此，根據(jù)該激光振蕩裝置，與現(xiàn)有技術相比，能更簡單地對激光的波長分散進行補償。另外，根據(jù)該激光振蕩裝置，如上面所述，由于具備可延長光程長度的光學元件， 因此，與采用激光在空氣中傳播同樣的距離的結構的情況相比，可以實現(xiàn)小型化。本發(fā)明的激光放大裝置，具備供給激勵光的能量供給部，通過接收種光并使用激勵光對該種光進行放大來生成激光的光放大介質，以及作為使激光在壁面多次反射并在內部傳播的光學元件的上述光學元件。根據(jù)該光放大裝置，如上面所述，由于具備一體地具有波長分散補償部的光學元件，因而為了對激光的波長分散進行補償而必須的位置調整變得容易。因此，根據(jù)該激光放大裝置，與現(xiàn)有技術相比，能更簡單地對激光的波長分散進行補償。另外，通過該激光放大裝置，如上面所述，由于具備能延長光程長度的光學元件， 因此，與采用激光在空氣中傳播同樣的距離的結構的情況相比，可以實現(xiàn)小型化。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，與現(xiàn)有技術相比，可以更容易地對激光的波長分散進行補償。


圖1是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的激光振蕩裝置的結構圖。圖2是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的激光放大裝置的結構圖。圖3是本發(fā)明的第一實施方式所涉及的光學元件的結構圖。圖4是本發(fā)明的第二實施方式所涉及的光學元件的結構圖。圖5是本發(fā)明的第三實施方式所涉及的光學元件的結構圖。圖6是本發(fā)明的第四實施方式所涉及的光學元件的結構圖。圖7是本發(fā)明的第五實施方式所涉及的光學元件的結構圖。圖8是本發(fā)明的第六實施方式所涉及的光學元件的結構圖。圖9是本發(fā)明的第七實施方式所涉及的光學元件的結構圖。圖10是本發(fā)明的第八實施方式所涉及的光學元件的結構圖。符號的說明100…激光振蕩裝置，100A···激光放大裝置，200…種光生成裝置，110…能量供給部，120…光放大部，10...光放大介質，20、20A 20H…光學元件，20a…壁面，21...入射窗口，22…出射窗口，31、32、33、34、35、36、37…衍射光柵(波長分散補償部)，38…全反射板， 39、40…棱鏡。
具體實施例方式以下，參考附圖，詳細地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。另外，在各個圖中，對于相同元件或者具有相同功能的元件，使用相同符號表示，省略重復的說明。圖1是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的激光振蕩裝置100的結構圖。圖1所示的激光振蕩裝置100具備能量供給部110和光放大部120。能量供給部110向光放大部120 供給激勵能量(例如激勵光)。光放大部120，具有光放大介質10和光學元件20。光放大介質10接受來自能量供給部110的激勵能量，并通過因誘導放出的光放大而將激光輸出。 光學元件20，由具有光透過性的介質(例如透明介質)構成并使來自光放大介質10的激光通過其內部。光學元件20使激光在壁面多次反射并在內部傳播。圖2是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的激光放大裝置100A的結構圖。如圖2所示，表示了本實施方式的激光放大裝置100A和種光生成裝置200。圖2中所示的激光放大裝置100A，與激光振蕩裝置100同樣地具備能量供給部110和光放大部120。能量供給部 110向光放大部120供給激勵能量(例如激勵光)。光放大部120，具有光放大介質10和光學元件20。光放大介質10使用來自能量供給部110的激勵能量，對來自外部的種光生成裝置200的種光進行放大并輸出激光。光學元件20，由具有光透過性的介質(例如透明介質)構成并使來自光放大介質10的激光通過其內部。光學元件20使激光在壁面多次反射并在內部傳播。另外，也可為該激光振蕩裝置100和激光放大裝置100A具有光共振器(例如法布里珀羅(7 7· 《口)型共振器)并且具有激光多次通過放大介質10和光學元件20的多路徑結構。此處，作為能量供給部110，可以使用半導體激光源。如果使用具有與光放大介質 10的吸收光譜一致的振蕩波長的半導體激光源作為能量供給部110，則可以使光放大介質 10的激勵效率提高。另外，光放大介質10可以使用固體激光介質。例如，使用鈦寶石、Nd:YAGJb:KGW、 Yb:KYff, Yb:YAG等。光放大介質10是固體激光介質的情況下，例如％類的激光介質的吸收波長與市售的半導體激光源的振蕩波長之間的整合性較好。下面，作為光學元件20的一個實施方式，示例了第一至第八實施方式的光學元件 20A 20H。(第一實施方式)圖3是本發(fā)明的第一實施方式所涉及的光學元件20A的結構圖。圖3中所示的光學元件20A是大致長方形的形狀，并且在壁面20a的一部分形成有入射窗口 21和出射窗口 22。在本實施方式中，削去光學元件20A的一個角部而形成入射窗口 21，削去另一角部而形成出射窗口 22。在該入射窗口 21和出射窗口 22上，通過直接加工分別形成有透過型的衍射光柵 31、32。由此而變成在入射窗口 21 —體地形成有衍射光柵31，而在出射窗口 22—體地形成有衍射光柵32。作為光學元件20A，可以使用例如合成石英等的固體介質。合成石英在從紫外區(qū)域到紅外區(qū)域的較寬的波長區(qū)域中透明性高，并且由于膨脹系數(shù)小，因此熱的穩(wěn)定性方面也很好。此外，光學元件20A也可以是硼硅玻璃、鈉鈣玻璃等其它玻璃材料，丙烯、聚丙烯等的塑料材料，藍寶石、金剛石等單晶材料等。另外，衍射光柵31、32形成在由與光學元件20A相同的介質構成的板上，該衍射光柵板也可以一體地貼付在入射窗口 21和出射窗口 22的每一個上。在該光學元件20A中，激光從入射窗口 21入射，在壁面20a多次反射并在其內部傳播，并且通過出射窗口 22出射。激光在壁面20a被反射的時候，入射到該壁面20a的入射角成為臨界角以上。例如，光學元件20A由合成石英構成的情況下，其折射率約為1.453，于是相對于空氣的臨界角為43. 6度。因此，如果傳播到由合成石英構成的光學元件20A中的光以相對于壁面20a 呈45度的角度行進，則該光在壁面(合成石英和空氣的界面)20a被全反射。由此，在這種情況下，沒有必要將高反射的涂層(coating)施加到反射位置。另外，激光僅通過各自形成在入射窗口 21和出射窗口 22的衍射光柵31、32—次， 造成通過衍射光柵總計2次。此處，如果激光在光學元件20A的內部傳播，則例如依存于介質所具有的折射率分散而得到正的波長分散。由于該光學元件20A的介質引起的波長分散Φ+由下式(1)表示。
權利要求
1.一種光學元件，其特征在于，所述光學元件由具有光透過性的介質構成，且具有比空氣的折射率大的折射率，并且使入射的激光在壁面多次反射且在內部傳播， 所述光學元件具備入射窗口，位于所述壁面的一部分，用于使所述激光入射； 出射窗口，位于所述壁面的一部分，用于使在內部傳播的激光出射；以及波長分散補償部，一體地位于所述介質的一部分，通過使所述激光至少經兩次透過或反射來補償波長分散。
2.根據(jù)權利要求1所述的光學元件，其特征在于，所述波長分散補償部通過在所述介質的一部分上直接加工而形成。
3.根據(jù)權利要求1所述的光學元件，其特征在于， 所述波長分散補償部被貼付在所述介質的一部分上。
4.根據(jù)權利要求1 3中任一項所述的光學元件，其特征在于，所述波長分散補償部位于所述入射窗口和所述出射窗口中的至少任意一個，并且是透過型的波長分散補償部。
5.根據(jù)權利要求1 3中任一項所述的光學元件，其特征在于，所述波長分散補償部位于所述入射窗口和所述出射窗口以外的所述壁面，并且是反射型的波長分散補償部。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的光學元件，其特征在于， 所述波長分散補償部位于所述介質的內部。
7.根據(jù)權利要求1 6中任一項所述的光學元件，其特征在于， 所述波長分散補償部是衍射光柵。
8.根據(jù)權利要求1 6中任一項所述的光學元件，其特征在于， 所述波長分散補償部是棱鏡。
9.根據(jù)權利要求1 6中任一項所述的光學元件，其特征在于， 所述入射窗口和所述出射窗口位于所述壁面的同一部位上。
10.一種激光振蕩裝置，其特征在于， 具備供給激勵光的能量供給部； 接收所述激勵光并生成激光的光放大介質；以及根據(jù)權利要求1 9中任一項所述的光學元件， 所述光學元件使所述激光在壁面多次反射并在內部傳播。
11.一種激光放大裝置，其特征在于， 具備供給激勵光的能量供給部；通過接收種光并使用激勵光對該種光進行放大來生成激光的光放大介質；以及根據(jù)權利要求1 9中任一項所述的光學元件， 所述光學元件使所述激光在壁面多次反射并在內部傳播。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學元件、激光振蕩裝置和激光放大裝置。本發(fā)明的光學元件(20A)由具有光透過性的介質構成，且具有比空氣的折射率大的折射率，使入射的激光在壁面(20a)多次反射并在內部傳播，該光學元件(20A)具備入射窗口(21)，位于壁面(20a)的一部分，用于使激光入射；出射窗口(22)，位于壁面(20a)的一部分，用于使在內部傳播的激光出射；以及波長分散補償部(31、32)，一體地位于介質的一部分，通過使激光至少經兩次透過或反射來補償波長分散。
文檔編號H01S3/10GK102177624SQ20098014017
公開日2011年9月7日 申請日期2009年9月14日 優(yōu)先權日2008年10月8日
發(fā)明者伊藤晴康, 坂本繁, 大石真吾, 山本晃永, 柴山勝己, 森口俊治, 河田陽一, 福滿憲志, 藤本正俊, 青島紳一郎, 高橋宏典 申請人:浜松光子學株式會社