JP2011176257A - Plane waveguide type laser device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、平面光導波路を用いた光増幅器および光発振器を備える平面導波路型レーザ装置に関するものである。 The present invention relates to a planar waveguide laser device including an optical amplifier using a planar optical waveguide and an optical oscillator.
従来、平面型光導波路を用いる光増幅器や光発振器において、コア層、クラッド、ヒートシンク、冷却装置の励起光の光軸に対して垂直な断面の厚さ方向において、各層の厚さが一定の各層からなるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in an optical amplifier or optical oscillator using a planar optical waveguide, each layer has a constant thickness in the thickness direction of the cross section perpendicular to the optical axis of the excitation light of the core layer, cladding, heat sink, and cooling device (See, for example, Patent Document 1).
上述したような従来の平面型光導波路に励起光を入力すると、励起光照射領域における局所的な励起光吸収により、コア層の、励起光進行方向に対して垂直な方向において、励起照射領域近傍と遠方の間で温度分布が生じる。その結果、コア層内の屈折率に不均一性が生じ、熱レンズ効果が発生するが、この熱レンズ効果の大小は、入力励起光パワーに依存して変化する。このため、光増幅器において、励起光と対向して信号光を入力し、導波路内でビームオーバーラップを図る際には、励起光の導波路内ビーム形状が変化し、その結果、固定された光学系では励起光パワー変化時に安定したビームオーバーラップ効率が得られず、出力低下の原因になるという問題があった。 When excitation light is input into a conventional planar optical waveguide as described above, the excitation of the core layer in the direction perpendicular to the excitation light traveling direction is caused by local excitation light absorption in the excitation light irradiation region. A temperature distribution occurs between and far away. As a result, the refractive index in the core layer becomes non-uniform and a thermal lens effect is generated. The magnitude of the thermal lens effect changes depending on the input pumping light power. Therefore, in the optical amplifier, when the signal light is input opposite to the excitation light and the beam overlap is attempted in the waveguide, the beam shape of the excitation light in the waveguide is changed and fixed as a result. The optical system has a problem in that stable beam overlap efficiency cannot be obtained when the pumping light power changes, resulting in a decrease in output.
さらに、光増幅器および光発振器において、出力光をある定点で受光する際には、励起光パワーの増減による熱レンズ効果の変化により、ビームパターンやビーム品質が変化・劣化するという問題があった。 Further, when the output light is received at a certain fixed point in the optical amplifier and the optical oscillator, there is a problem that the beam pattern and the beam quality are changed or deteriorated due to the change of the thermal lens effect due to the increase or decrease of the excitation light power.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、平面型光導波路のコア層における温度分布の不均一性を軽減し、発生する熱レンズ効果を抑制することで、励起光パワーの増減に伴う、出力光パワーの低下およびビーム品質の劣化の少ない平面光導波路型レーザ装置を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to reduce the nonuniformity of the temperature distribution in the core layer of the planar optical waveguide and to suppress the generated thermal lens effect. Thus, a planar optical waveguide laser device in which the output light power is reduced and the beam quality is hardly deteriorated as the pumping light power is increased or decreased is obtained.
この発明に係る平面導波路型レーザ装置は、平板状をなし、励起光の光軸に対し垂直な断面の厚さ方向に導波路構造を有するコア層と、前記コア層の一面に接合されたクラッドと、前記クラッドの一面側に接合剤を介して接合され、励起光の光軸に垂直な断面の幅方向の、励起光照射位置近傍では小さい熱抵抗を有し、励起光照射位置遠方では大きい熱抵抗を有する導波路内温度調整部と、導波路内で発生した熱を前記クラッドと前記導波路内温度調整部を介して排熱する冷却装置とを備えるものである。 The planar waveguide laser device according to the present invention has a flat plate shape, and is joined to a core layer having a waveguide structure in a thickness direction of a cross section perpendicular to the optical axis of excitation light, and one surface of the core layer. The clad is bonded to one side of the clad via a bonding agent and has a small thermal resistance in the vicinity of the excitation light irradiation position in the width direction of the cross section perpendicular to the optical axis of the excitation light, and at a position far from the excitation light irradiation position A temperature adjusting unit in the waveguide having a large thermal resistance, and a cooling device that exhausts heat generated in the waveguide through the cladding and the temperature adjusting unit in the waveguide.
この発明によれば、平面型光導波路のコア層における温度分布の不均一性を軽減し、発生する熱レンズ効果を抑制することで、励起光パワーの増減に伴う、出力光パワーの低下およびビーム品質の劣化の少ない光増幅器および光発振器を得ることができる。 According to the present invention, the nonuniformity of the temperature distribution in the core layer of the planar optical waveguide is reduced and the generated thermal lens effect is suppressed. An optical amplifier and an optical oscillator with little deterioration in quality can be obtained.
以下、この発明の実施の形態について、添付の図面に従って説明する。なお、以降では、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following, in each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
実施の形態1.
図1と図2は、この発明の実施の形態1に係る平面導波路型レーザ装置の光増幅器の構成を示す図であり、図1は側面図であり、図2は図1のa−a’断面を励起光入力手段1側から見た断面図である。
1 and 2 are diagrams showing the configuration of an optical amplifier of a planar waveguide laser device according to
図1と図2に示される本実施の形態1に係る光増幅器は、励起光入力手段1と、励起光進行方向を表す光軸7に対し垂直な断面の厚さ方向に導波路構造を有する平面状のコア層2と、コア層2の下側に接合されたクラッド3と、コア層2の下面に接合されたクラッド3の下面に接合された導波路内温度調整部4と、導波路内温度調整部4の下面に接して配置されている冷却装置5とを備えている。
The optical amplifier according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 has a waveguide structure in the thickness direction of the cross section perpendicular to the excitation light input means 1 and the
ここで、励起光入力手段1としては、半導体レーザまたは半導体レーザを集光させる構成を用いることができる。なお、励起光入力手段1としては、励起光をコア層2に入力させる機能を持つものであれば、どのような構成を用いても良い。
Here, as the excitation light input means 1, a semiconductor laser or a configuration for condensing the semiconductor laser can be used. The excitation light input means 1 may have any configuration as long as it has a function of inputting excitation light to the
また、信号光入力手段6としては、ファイバレーザまたはファイバレーザを集光させる構成を用いることができる。なお、信号光入力手段6としては、信号光をコア層2に入力させる機能を持つものであれば、どのような構成を用いても良い。
Further, as the signal light input means 6, a fiber laser or a configuration for condensing the fiber laser can be used. The signal light input means 6 may have any configuration as long as it has a function of inputting signal light to the
コア層2は、光軸7に垂直な断面が典型的には、y軸方向の厚さが数〜数十μm、x軸方向の幅が数百μm〜数mmの大きさを有し、コア層2の材質は、励起光10を吸収して、信号光11を増幅させるためのレーザ媒質である。これにより、励起光10がコア層2を伝搬する際に励起光10が吸収されて、信号光11がコア層2を伝搬する際に信号光11が増幅される。
The
クラッド3は、コア層2に比べて小さな屈折率を有し、コア層2のxz平面に平行な一つの面に接合される。
The
クラッド3と導波路内温度調整部4との間は、金属半田や光学接着剤、熱伝導接着剤などの接合剤で接合しても良い。また、クラッド3のコア層2が接合されている面に対向した面(図1,2のクラッド3の下面)は、接合剤との接合強度を上げるため、メタライズを行っても良い。
The
導波路内温度調整部4は、熱抵抗の異なる複数種の材料(熱抵抗の低い材料から順に4a、4b、4c、・・・とする)で構成され、光軸7に垂直な断面の幅方向(x方向)に多層構造をなし、クラッド3と接合される。
The in-waveguide
すなわち、導波路内温度調整部4は、励起光10の光軸7に垂直な断面の幅方向であるx方向の、励起光照射位置(励起光照射領域)8の近傍では小さい熱抵抗を有し、励起光照射位置8の遠方では大きい熱抵抗を有するもので、励起光照射位置8の近傍から遠方になるにつれて、熱伝導率が徐々に低い材料となるように材料を並べ、光軸7に垂直な断面の幅方向(図2のx方向)に対し多層構造を有する。
That is, the waveguide
冷却装置5は、導波路内温度調整部4のクラッド3が接合されている面に対向した面(図1,2の導波路内温度調整部4の下面)のxz平面に平行な面に接して配置され、典型的には、水冷およびペルチェ素子を用いることができる。なお、冷却装置5としては、コア層2に励起光10が吸収される際に発生する熱を、クラッド3および導波路内温度調整部4を介して排熱するものであれば、どのような構成を用いても良い。
The
コア層2で発生した熱は、クラッド3および導波路内温度調整部4を介して冷却装置5と接することにより排熱される。
The heat generated in the
次に、この実施の形態1に係る平面型光導波路のコア層内温度分布について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態1の導波路内温度調整部4として、励起光の光軸7に対して垂直な断面の幅方向に対し、2材料3層から成る場合を例として示す。
Next, the temperature distribution in the core layer of the planar optical waveguide according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. As an example, a case where the waveguide
図3に、従来技術における励起時の導波路内温度分布の数値計算結果の一例を示す。導波路内温度分布の数値計算は以下の方法で得ることができる。 FIG. 3 shows an example of a numerical calculation result of the temperature distribution in the waveguide at the time of excitation in the prior art. Numerical calculation of the temperature distribution in the waveguide can be obtained by the following method.
ある物質内の2次元の熱伝導方程式は、物質の温度θ[K]、物質のx方向、y方向それぞれの熱伝導率λx,λy[W/m・K]、発生熱量[W/m3]、物質の密度[kg/m3]、物質の比熱[J/kg・K]を用いて、次の式(1)で表される。 A two-dimensional heat conduction equation in a material is expressed as follows: material temperature θ [K], material x-direction and y-direction thermal conductivity λx, λy [W / m · K], generated heat quantity [W / m 3 ], The density of the substance [kg / m 3 ], and the specific heat of the substance [J / kg · K], are expressed by the following formula (1).
ここで、励起光入力手段1がCW動作の場合、式(1)の時間微分項は0となる。また、簡単のため、物質のx方向、y方向それぞれの熱伝導率が等しいとし、λx=λy=λとすると、熱伝導方程式は次のラプラス方程式(2)となる。
Here, when the excitation
式(2)の離散化を考えると、例えばx方向の微分は微小区間Δxでのθの差分となるので、次の式(3)となる。 Considering the discretization of the equation (2), for example, the differentiation in the x direction is the difference of θ in the minute section Δx, and therefore, the following equation (3) is obtained.
式(3)を2次元に拡張して用いると、式(2)は次の式(4)で表される。 When Expression (3) is extended to two dimensions and used, Expression (2) is expressed by the following Expression (4).
式(4)のように、物質の境界を除く内部の各点の温度θ(x,y)は、物質を微小な格子点に分割した場合の、x方向、y方向それぞれの隣接する4点の温度、θ(x+Δx,y)、θ(x−Δx,y)、θ(x,y+Δy)、θ(x,y−Δy)と、励起領域に相当する範囲の格子点に発熱密度Q[W/m3]を与えることで得られることが分かる。 As shown in equation (4), the temperature θ (x, y) of each internal point excluding the substance boundary is the four adjacent points in the x and y directions when the substance is divided into fine lattice points. , Θ (x + Δx, y), θ (x−Δx, y), θ (x, y + Δy), θ (x, y−Δy), and a heat generation density Q [ It can be seen that it is obtained by giving W / m 3 ].
物質の境界では、式(3)の離散化では、隣接する格子点が存在しないため、式(4)を用いて温度分布を求めることはできない。そのため、物質外部との接触条件に応じて、境界面温度固定、断熱境界面、境界面熱流速付与、線形熱伝達などの境界条件を与えることで物質内全体の温度分布θ(x,y)を得る。 At the boundary of the material, in the discretization of Equation (3), there is no adjacent lattice point, and therefore the temperature distribution cannot be obtained using Equation (4). Therefore, the temperature distribution θ (x, y) of the whole substance is given by giving boundary conditions such as interface temperature fixation, heat insulation interface, interface heat flow rate, and linear heat transfer according to contact conditions with the outside of the material. Get.
以上の手順で、2階常微分方程式(2)は、(分割格子点数−境界格子点数)個の式(4)で表す方程式、および境界格子点数個の境界条件を表す式での連立方程式に変換される。 By the above procedure, the second-order ordinary differential equation (2) is expressed as a simultaneous equation with an equation represented by (number of divided grid points−number of boundary grid points) and an equation representing the boundary condition of the number of boundary grid points. Converted.
実際の計算方法としては、初期条件として、全格子点にある温度θ0を与えておき、順番に式(4)または境界条件式を解くことで、全点の温度分布はθ1に更新される。初期に与えた温度分布は適当なものなので、更新された温度分布θ1とθ0には差が生じる。そして、更新された温度分布θ1を用いて、再度全点の温度分布を、式(4)と境界条件式を用いて解くと、さらに更新された温度分布θ2となり、温度分布θ2とθ1の差は、温度分布θ1とθ0の差に比べて小さくなる。これを繰り返すと、更新される前の温度分布θnと更新後の温度分布θn+1がほぼ変わらなくなり、この時の温度分布は、全点で式(4)を満たしており、連立方程式の解となる。 As an actual calculation method, the temperature θ 0 at all lattice points is given as an initial condition, and the temperature distribution at all points is updated to θ 1 by solving Equation (4) or the boundary condition equation in order. The Since the initial temperature distribution is appropriate, there is a difference between the updated temperature distributions θ 1 and θ 0 . Then, using the updated temperature distribution θ 1 , if the temperature distribution of all points is solved again using the equation (4) and the boundary condition equation, the updated temperature distribution θ 2 is obtained , and the temperature distribution θ 2 difference theta 1 is smaller than the difference of temperature distribution theta 1 and theta 0. If this is repeated, the temperature distribution θ n before the update and the temperature distribution θ n + 1 after the update are almost unchanged, and the temperature distribution at this time satisfies the equation (4) at all points, and the solution of the simultaneous equations It becomes.
図3に示した、従来技術における励起時の導波路内温度分布例は、上記の計算方法において、温度分布を計算する物質としてコア層2にNd:YVO4(Ndは1at%)として熱伝導率11.2[W/K・m]、発生熱量Q[W/m3]の領域・強度として、励起光10に対応した値である、発光波長808.5[nm]、bビーム径(1/e2)150×12um2、励起光密度1.61×1012[W/m3]、境界条件として、コア層2の下面のクラッド3に接合された面には、理想的に冷却装置5の温度として15℃の固定温度を与え、コア層2の下面のクラッド3に接合された面以外の全面は、理想的に室温として25℃の固定温度を与え計算した結果である。
FIG. 3 shows an example of temperature distribution in the waveguide at the time of excitation in the prior art. In the above calculation method, the thermal conductivity is calculated as Nd: YVO 4 (Nd is 1 at%) in the
図4に、実施の形態1の場合での励起時の導波路内温度分布の計算結果の一例を示す。ここで、コア層2の下面のクラッド3に接合された面において、x方向に熱抵抗の異なる3層構造を有することを再現するため、上記境界条件でコア層2のクラッド3に接合された面に与える固定温度を、励起領域近傍で0℃、遠方で25℃の異なる温度を与えることで再現した。その他の、温度分布を計算する物質、発生熱量、コア層2の下面のクラッド3に接合された面以外の全面の条件は、図3の場合と同じである。
FIG. 4 shows an example of the calculation result of the temperature distribution in the waveguide at the time of excitation in the case of the first embodiment. Here, in order to reproduce that the surface bonded to the clad 3 on the lower surface of the
この結果、励起領域における導波路内温度Tnear[K]と非励起領域における導波路内温度Tfar[K]の差が、従来技術導波路での温度差に比べて小さくなっていることが分かる。 As a result, the difference between the waveguide temperature T near [K] in the excitation region and the waveguide temperature T far [K] in the non-excitation region is smaller than the temperature difference in the prior art waveguide. I understand.
ここで、導波路内に、励起領域中心から等方的に温度分布n(r)が存在する場合に生じる熱レンズの焦点距離f[m]は、物質の厚さt[m]、励起光の光軸方向の物質の長さL[m]、物質の屈折率の温度依存性dn/dT[1/K]、導波路内の励起領域と非励起領域での温度差ΔT=Tnear−Tfar[K]を用いて次の式(5)で表される。 Here, the focal length f [m] of the thermal lens generated when the temperature distribution n (r) isotropically exists from the center of the excitation region in the waveguide is the thickness t [m] of the substance, the excitation light The length L [m] of the material in the optical axis direction, the temperature dependence of the refractive index of the material dn / dT [1 / K], and the temperature difference ΔT = T near − between the excitation region and the non-excitation region in the waveguide It is represented by the following formula (5) using T far [K].
式(5)より熱レンズの焦点距離f[m]は、導波路内の励起領域と非励起領域での温度差ΔTが小さいほど長くなるので、導波路内温度分布を抑えることで熱レンズの影響を軽減できることがわかる。 From equation (5), the focal length f [m] of the thermal lens becomes longer as the temperature difference ΔT between the excitation region and the non-excitation region in the waveguide becomes smaller. Therefore, by suppressing the temperature distribution in the waveguide, It can be seen that the impact can be reduced.
よって、実施の形態1の場合、従来技術に比べて導波路内温度分布の不均一性を軽減することで、熱レンズ効果を抑制することができ、その結果、励起光パワー増減時のビームオーバーラップの変化やビーム品質の劣化の影響の少ない光増幅器を得ることができる。 Therefore, in the case of the first embodiment, the thermal lens effect can be suppressed by reducing the non-uniformity of the temperature distribution in the waveguide as compared with the prior art, and as a result, the beam over when the pumping light power is increased or decreased. It is possible to obtain an optical amplifier that is less affected by wrap changes and beam quality degradation.
実施の形態2.
次に、この実施の形態2に係る平面型光導波路のコア層内温度分布について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態2としての導波路内温度調整部4として、励起光の光軸7に対して垂直な断面の幅方向に対し、3材料5層から成る場合を例として示す。
Next, the temperature distribution in the core layer of the planar optical waveguide according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. As an example, a case where the waveguide
この実施の形態2に係る平面型光導波路のコア層内温度分布の基本的な計算方法については実施の形態1に係る平面型光導波路のコア層内温度分布計算と同様なので、重複する説明を省略する。 The basic calculation method of the temperature distribution in the core layer of the planar optical waveguide according to the second embodiment is the same as the calculation of the temperature distribution in the core layer of the planar optical waveguide according to the first embodiment. Omitted.
図5は、この発明の実施の形態2に係る平面導波路型レーザ装置の光増幅器の構成を示す断面図である。なお、図5は、図1のa−a’断面を励起光入力手段1側から見た状態に相当する断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the optical amplifier of the planar waveguide laser device according to
図6に、実施の形態2の場合での励起時の導波路内温度分布の計算結果の一例を示す。ここでは、コア層2の下面のクラッド3に接合された面において、x方向に励起領域近傍、励起領域端、励起領域遠方の順に熱抵抗が順に増大する5層構造を有することを再現するため、計算時境界条件に、コア層2のクラッド3に接合された面に与える固定温度を、順に高くなるよう異なる温度(0℃、10℃、25℃)を与えることで再現した。
FIG. 6 shows an example of the calculation result of the temperature distribution in the waveguide at the time of excitation in the case of the second embodiment. Here, in order to reproduce that the surface joined to the
同様に、導波路内温度調整部4の、励起光の光軸7に対し垂直な断面の幅方向(x方向)に、励起領域中心から遠方になるにつれて、徐々に熱抵抗の高い物質が並ぶ多層構造を用いることで、従来技術よりも導波路内温度分布の不均一性が抑えられた光増幅器が得られることに加え、高次収差の少ない温度分布が得られる。
Similarly, substances having higher thermal resistance gradually line up in the width direction (x direction) of the cross section perpendicular to the
実施の形態3.
次に、この実施の形態3に係る平面型光導波路のコア層内温度分布について図面を参照しながら説明する。
Next, the temperature distribution in the core layer of the planar optical waveguide according to the third embodiment will be described with reference to the drawings.
この実施の形態3に係る平面型光導波路のコア層内温度分布の基本的な計算方法については上記の実施の形態1に係る平面型光導波路のコア層内温度分布計算と同様なので、重複する説明を省略する。 The basic calculation method of the temperature distribution in the core layer of the planar optical waveguide according to the third embodiment is the same as the calculation of the temperature distribution in the core layer of the planar optical waveguide according to the first embodiment, and thus overlaps. Description is omitted.
図7は、この発明の実施の形態3に係る平面導波路型レーザ装置の光増幅器の構成を示す断面図である。なお、図7は、図1のa−a’断面を励起光入力手段1側から見た状態に相当する断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of an optical amplifier of a planar waveguide laser device according to
この実施の形態3の場合、導波路内温度調整部4の、励起光の光軸7に対し垂直な断面の幅方向(x方向)に、励起領域近傍と遠方で異なる熱抵抗を持たせる手段として、導波路内温度調整部4の厚さを変化させている。図7では、導波路内温度調整部4の厚さが連続的(円形状)に変化する例を示したが、これは、励起光照射位置8の近傍のみ薄い矩形状の厚さ変化など、励起光照射位置8の近傍で低い熱抵抗、遠方では高い熱抵抗を与えられるものであれば、どのような形状でもよい。
In the case of the third embodiment, means for giving different thermal resistances in the width direction (x direction) of the cross section perpendicular to the
この結果、導波路内温度調整部4に1種類の物質のみを用いた場合でも、実施の形態1と同様の効果を実現可能となる。
As a result, even when only one type of substance is used for the waveguide
実施の形態4.
図8と図9は、この発明の実施の形態4に係る平面導波路型レーザ装置の構成を示す図であり、図8は側面図であり、図9は図8のa−a’断面を励起光入力手段1側から見た断面図である。
8 and 9 are views showing a configuration of a planar waveguide laser device according to
図8と図9に示される本実施の形態4による平面導波路型レーザ装置は、励起光入力手段1と、励起光進行方向を表す光軸7に対し垂直な断面の厚さ方向(図8のy方向)に導波路構造を有する平面状のコア層2と、コア層2の下側に接合された下部クラッド3と、下部クラッド3の下面に接合されたヒートシンク26と、ヒートシンク下面に接触した導波路内温度分布調整部25と、励起光入力手段および励起光をモニターする励起光モニター部20と、信号処理部(信号演算部)21とを備えている。なお、導波路の構成は、実施の形態1と同様であり、重複する説明を省略する。
The planar waveguide laser device according to the fourth embodiment shown in FIGS. 8 and 9 has the thickness direction of the cross section perpendicular to the excitation light input means 1 and the
下部クラッド3とヒートシンク26との間は、必要であれば、金属半田や光学接着剤、熱伝導接着剤などの接合剤で接合しても良い。また、下部クラッド3のコア層2が接合されている面に対向した面は、接合剤との接合強度を上げるため、メタライズを行っても良い。
If necessary, the lower clad 3 and the
導波路内温度分布調整部25は、複数の調整手段25a,25bを有している。調整手段25a,25bは、励起光照射位置8の近傍箇所と遠方箇所とで、機能的または物質的に独立しており、異なる温度設定可能な物質で構成され、励起光の光軸7に垂直な断面の幅方向に多層構造(x方向に並べられた構造)をなし、ヒートシンク26下面に接触および接合される。また、調整手段25a,25bは、ヒートシンク26との接触部分の温度が、外部から入力された信号によって設定された温度となるように排熱する。なお、調整手段25a,25bには、例えばペルチェ素子による電子冷却器等を用いることができる。
The waveguide temperature
導波路内温度分布調整部25における励起光照射位置8の近傍箇所の調整手段25aでは任意の設定温度T1とし、導波路内温度分布調整部25における励起光照射位置8の遠方箇所の調整手段25bでは設定温度T2(>T1)として、異なる温度に設定することによって、励起時の導波路内温度分布を軽減することが可能となる。
The adjustment means 25a in the vicinity of the excitation
コア層2で発生した熱は、下部クラッド3およびヒートシンク26を介して、導波路内温度分布調整部25の調整手段25a,25bによって排熱される。
The heat generated in the
なお、導波路において、必要に応じて、コア層2の上部に多層構造物質が接合されていても良い。
In the waveguide, a multilayer structure material may be bonded to the upper portion of the
図10は、この発明の実施の形態4に係る平面導波路型レーザ装置の構成の一例として、導波路のコア層2の上部に上部クラッド22、および基板23が接合されている場合の構成を示す側面図である。
FIG. 10 shows, as an example of the configuration of the planar waveguide laser device according to the fourth embodiment of the present invention, a configuration in which an upper clad 22 and a
図10において、上部クラッド22は、コア層2に比べて小さな屈折率を有し、コア層2のxz平面に平行な面のうち、下部クラッド3が接合されている面の対向側の面(図10のコア層2のz上面)に接合される。
In FIG. 10, the
基板23は、主に強度を上げることを目的として、上部クラッド22のxz平面のうち、コア層2が接合されている面に対向する面(図10の上部クラッド22の上面)に接合される。
The
次に、この実施の形態4に係る平面導波路型レーザ装置の光増幅器において、励起光パワー変化時の熱レンズ効果変動の制御について説明する。 Next, in the optical amplifier of the planar waveguide laser device according to the fourth embodiment, control of fluctuations in the thermal lens effect when the pumping light power changes will be described.
励起光モニター部20は、励起光入力手段1および励起光10の状態をモニターする。
The excitation
励起光モニター部20がモニターする対象としては、例えば、励起光10のパワー、励起光入力手段1の駆動電流、または信号光11の励起波長に整合させるために各励起光パワーで設定される励起光入力手段1の駆動温度などである。なお、励起光モニター部20がモニターする対象は、ある励起光状態において一意に決まる物理量であれば、どのようなものもモニターの対象とすることができる。
For example, the pump
信号処理部21には、各励起光状態(パワー、駆動電流、整合温度など)において、一意に決まる、調整手段25a,25bに出力するそれぞれの温度T1,T2(>T1)のマップが予め設定されている。信号処理部21は、励起光モニター部20がモニターした励起光状態に対応して温度T1,T2(T1)の信号を出力する。
The
なお、信号処理部21には、例えば、ADC(Analog Digital Converter)、DSP(Digital Signal Processor)、DAC(Digital Analog Converter)などの信号処理システムを用いることができるが、励起光モニター部20がモニターした励起光状態に対して一意に決まる温度T1,T2を出力できるものであればどのような構成でも良い。
For example, a signal processing system such as an ADC (Analog Digital Converter), a DSP (Digital Signal Processor), or a DAC (Digital Analog Converter) can be used as the
ここで、図11に、従来技術の導波路における励起時のコア層2内温度分布計算結果例を示す。図11に示した、従来技術における励起時のコア層2内温度分布計算例は、コア層2にNd:YVO4(Ndは1.0at%)として熱伝導率11.2[W/m・K]および厚さ40[μm]、下部クラッド3にTa2O5として熱伝導率0.15[W/m・K]および厚さ0.7[μm]、ヒートシンク26にSiとして熱伝導率148[W/m・K]および厚さ500[μm]、上部クラッド22にSiO2として熱伝導率1.18[W/m・K]および厚さ0.7[μm]、基板23にYVO4として熱伝導率11.5[W/m・K]および厚さ500[μm]、導波路内温度分布調整部25を一様物質とし、冷却温度15℃とした場合の、励起光10として発光波長808.5[nm]、ビーム半径(1/e2)100×12μm2をコア層2の中心部に入射した場合の計算結果である。
Here, FIG. 11 shows an example of the temperature distribution calculation result in the
図12に、実施の形態4の実施例として、導波路の構成および入射する励起光状態は、従来技術における温度分布計算時と同様とし、調整手段25aの範囲をx方向中心から±500μm、設定温度T1を0℃、調整手段25bの範囲を調整手段25a以外の全域とし、設定温度T2を40℃とした場合の、コア層2内のx方向の温度分布計算結果を示す。
In FIG. 12, as an example of the fourth embodiment, the configuration of the waveguide and the incident excitation light state are the same as those in the temperature distribution calculation in the prior art, and the range of the adjusting means 25a is set to ± 500 μm from the center in the x direction. The temperature distribution calculation result in the x direction in the
この図12によれば、図11の従来技術の導波路に比べて、励起時のコア層内温度分布を軽減し、熱レンズ効果を抑制できていることがわかる。 As can be seen from FIG. 12, the temperature distribution in the core layer at the time of excitation is reduced and the thermal lens effect can be suppressed as compared with the waveguide of the prior art of FIG.
また、各励起光状態(パワーなど)に応じて、調整手段25a,25bの設定温度T1,T2を変化させることによって、上記のコア層2内温度分布を一定あるいは変動の小さい状態に保つことにより、励起光状態が変化した場合でも、熱レンズ効果の変動を小さく抑えることができる。従って、出力光パワーの変動およびビーム品質の変動の少ない光増幅器および光発振器を得ることができる。
Further, by changing the set temperatures T1 and T2 of the adjusting means 25a and 25b according to each excitation light state (power, etc.), the temperature distribution in the
実施の形態5.
次に、この実施の形態5に係る平面導波路型レーザ装置の光増幅器を用いた光増幅器において、励起光パワー変化時の熱レンズ効果変動の制御について、図面を参照しながら説明する。
Next, in the optical amplifier using the optical amplifier of the planar waveguide laser device according to the fifth embodiment, control of thermal lens effect fluctuation when the pumping light power changes will be described with reference to the drawings.
図13と図14は、この発明の実施の形態5に係る平面導波路型レーザ装置の光増幅器の構成を示す図であり、図13は側面図であり、図14は図13のa−a’断面を励起光入力手段1側から見た断面図である。 13 and 14 are diagrams showing the configuration of the optical amplifier of the planar waveguide laser device according to the fifth embodiment of the present invention, FIG. 13 is a side view, and FIG. 14 is aa of FIG. 'A cross-sectional view of the cross section viewed from the excitation light input means 1 side.
導波路を構成するコア層2、下部クラッド3、導波路内温度分布調整部25およびヒートシンク26については、上記の実施の形態4に係る平面導波路型レーザ装置と同様なので、重複する説明を省略する。
Since the
実施の形態5に係る平面導波路型レーザ装置の光増幅器は、第1および第2の温度モニター部24a,24b(以下、総称として「温度モニター部24」ともいう。)と信号処理部21とを用いて、調整手段25a,25bに出力する温度T1,T2を決定する。
The optical amplifier of the planar waveguide laser device according to the fifth embodiment includes first and second
図11に示すように、従来技術のような各層の厚みが一定な導波路では、励起光照射位置8の近傍と励起光照射位置8から離れた位置では、コア層2内に温度分布が発生する。
As shown in FIG. 11, in a waveguide with a constant thickness of each layer as in the prior art, temperature distribution occurs in the
温度モニター部24aは、コア層2上部のx方向に関して中心付近、また、z方向に関して、励起光10の入射側端面付近に接触されており、励起時のコア層2内の温度上昇の著しい部分の温度をモニターする。
The
温度モニター部24bは、コア層2上部のx方向に関して端付近、また、z方向に関して、励起光10の入射側端面付近に接触されており、励起時のコア層2内の温度上昇の少ない部分の温度をモニターする。
The
コア層2の温度分布は、x方向中心および励起光10の入射側端面で最大となるため、温度モニター部24aの接触位置もその位置が望ましいが、x方向中心から外れた位置、および励起光10の入射側端面からz軸方向に奥まった位置でも、温度分布のモニターは可能である。同様に、温度モニター部24bの励起光10の入射側端面からz方向にずれても温度モニターは可能である。
Since the temperature distribution of the
実施の形態5の信号処理部21は、温度モニター部24aと温度モニター部24bとからのモニター値を読み取り、その差が減少するように、極端にいえば、0となるように、調整手段25a,25bにそれぞれ温度T1,T2(>T1)の信号を与える。
The
この結果、各励起光状態(パワーなど)に応じて、時々刻々と調整手段25a,25bの設定温度T1,T2を変化させることが可能となり、励起光状態が変化した場合でも、熱レンズ効果の変動を小さく抑えることができる。他の信号処理部21の構成は、実施の形態4と同様である。
As a result, the set temperatures T1 and T2 of the adjusting means 25a and 25b can be changed from moment to moment according to each excitation light state (power, etc.), and even when the excitation light state changes, the thermal lens effect is improved. Variations can be kept small. The configuration of the other
なお、導波路は、必要に応じて、コア層2の上部にも、多層構造の物質が接合されていても良い。
Note that the waveguide may have a multilayered material bonded to the upper portion of the
図15と図16は、この発明の実施の形態5に係る平面導波路型レーザ装置の光増幅器の構成の一例として、導波路に上部クラッド22、および基板23が接合されている場合の構成を示す図であり、図15は側面図であり、図16は図15のa−a’断面を励起光入力手段1側から見た断面である。なお、上部クラッド22、および基板23が接合されている場合の導波路の構成は、実施の形態4に係る平面導波路型レーザ装置の光増幅器と同様なので、重複する説明を省略する。
15 and 16 show an example of the configuration of the optical amplifier of the planar waveguide laser device according to the fifth embodiment of the present invention, in the case where the
コア層2の上部に、上部クラッド22および基板23が存在する場合においても、励起光10の入射時のコア層2内温度分布を推定することができる。
Even in the case where the upper clad 22 and the
多層構造物質の内層に、励起光吸収による発熱がある場合の、物質上端面(図14の基板23の上面に対応)と発熱の存在する層(図14のコア層2の中心に対応)の温度分布の関係を以下に示す。
When the inner layer of the multilayer structure material has heat generation due to absorption of excitation light, the upper end surface of the material (corresponding to the upper surface of the
ポアソン方程式の解、つまり各層の温度をTi(x,y)とすると、Ti(x,y)は、次の式(6)のフーリエ級数展開で表せ、βi,nおよびγi,nを、境界条件を満足するように求めれば温度分布が得られる。 Assuming that the solution of the Poisson equation, that is, the temperature of each layer is T i (x, y), T i (x, y) can be expressed by the Fourier series expansion of the following equation (6), and β i, n and γ i, If n is determined so as to satisfy the boundary condition, a temperature distribution can be obtained.
ただし、この式(6)におけるkn=2πn/Bであり、nは整数である。
なお、導波路のx方向の対称性より、sin(kn・x)項は発生しない。
However, in this formula (6), k n = 2πn / B, and n is an integer.
Incidentally, from the x-direction of the symmetry of the waveguide, sin (k n · x) term is not generated.
コア層2内の励起光10の入射中心よりも下側の半分を第1層とし、下側に向かって順に下部クラッド3を第3層とし、ヒートシンク26を第5層として、奇数層に定義すると、ヒートシンク26層は、第(2b−1)層と表すことができる。
The lower half of the incident center of the
コア層2内の励起光10の入射中心よりも上側の半分を第2層とし、上側に向かって順に上部クラッドを第4層とし、基板23を第6層として、偶数層に定義すると、基板23層は、第2a層と表すことができる。
When the upper half of the incident center of the
導波路外周面のうち、導波路内温度分布調整部25に接する面以外は、空気と接しているため、導波路内温度分布調整部25による排熱に比べて、断熱面と近似することができる。
Of the outer peripheral surface of the waveguide, since the surface other than the surface in contact with the temperature
導波路と空気との間の面を断熱面と近似すると、境界条件は次の式(7),(8)となる。 When the surface between the waveguide and air is approximated as a heat insulating surface, the boundary conditions are expressed by the following equations (7) and (8).
ただし、Bは導波路のx方向の幅である。 Where B is the width of the waveguide in the x direction.
また、導波路内温度分布調整部25による放熱が理想的であると仮定すれば、ヒートシンク26下部の、導波路内温度分布調整部25に接する面での境界条件は、次の式(9)となる。
Assuming that the heat dissipation by the temperature
式(7)〜(9)の各境界条件の温度Tに、式(6)のフーリエ級数展開を代入し、励起光10を入射するコア層2内での温度分布の連続性を用いて、係数γに対して次の式(10)〜(13)の関係が得られる。
Substituting the Fourier series expansion of Equation (6) for the temperature T of each boundary condition of Equations (7) to (9), and using the continuity of the temperature distribution in the
ただし、λiはi番目の層の熱伝導率[W/m・K]を示し、tiはi番目の層の厚み[m]を示す。 However, lambda i is the thermal conductivity of the i th layer indicates [W / m · K], t i denotes the thickness of the i-th layer [m].
また、これと同様に、式(6)の係数βに対して、次の式(14)〜(18)の関係が得られる。 Similarly to this, the following expressions (14) to (18) are obtained with respect to the coefficient β of the expression (6).
ただし、A[m]は、励起光照射位置(励起光入射領域)8のx方向の幅を表し、B[m]は、導波路のx方向の幅を表し、Jは、コア層2内の中心の発熱のxz平面方向の熱流束[W/m2]を表す。
However, A [m] represents the width of the excitation light irradiation position (excitation light incident region) 8 in the x direction, B [m] represents the width of the waveguide in the x direction, and J is in the
以上、式(10)〜式(18)から、ある層の温度分布がわかれば、導波路内層の温度分布が逐次的に計算できることがわかる。 As described above, it can be understood from the equations (10) to (18) that if the temperature distribution of a certain layer is known, the temperature distribution of the waveguide inner layer can be calculated sequentially.
図17に示した、従来技術における励起時のコア層2内温度分布とモニターする基板23上面の温度分布との計算例は、上記の計算方法において、コア層2にNd:YVO4(Ndは1.0at%)として熱伝導率11.2[W/m・K]および厚さ40[μm]、下部クラッド3にTa2O5として熱伝導率0.15[W/m・K]および厚さ0.7[μm]、ヒートシンク26にSiとして熱伝導率148[W/m・K]および厚さ450[μm]、上部クラッド22にSiO2として熱伝導率1.18[W/m・K]および厚さ0.7[μm]、基板23にYVO4として熱伝導率11.5[W/m・K]および厚さ500[μm]、導波路内温度分布調整部25を一様物質とし、冷却温度15℃とした場合の、励起光10として発光波長808.5[nm]、ビーム半径(1/e2)100×12μm2をコア層2の中心部に入射した場合の計算結果である。
The calculation example of the temperature distribution in the
図17によれば、基板23上面での温度分布は、コア層2内の温度分布に比べ、分布は緩和されているものの、x方向中心付近とx方向端付近とで温度分布が発生していることが分かる。
According to FIG. 17, the temperature distribution on the upper surface of the
温度モニター部24aは、x方向中心付近の温度(図17の(ア))を読み取り、温度モニター部24bは、x方向端付近の温度(図17の(イ))を読み取る。両者の温度差が減少するような、あるいは0となるような、調整手段25a,25bのそれぞれの温度T1,T2の信号が、信号処理部21から出力される。
The
図18に、コア層2の上部に上部クラッド22および基板23が存在する場合における、実施の形態5の計算結果の一例を示す。図18の計算結果は、調整手段25aの範囲を、x方向中心から±500μmとし、調整手段25aに与える温度T1として0℃とし、調整手段25bの範囲を調整手段25a以外の全域とし、調整手段25bに与える温度T2として40℃とした場合の計算結果である。
FIG. 18 shows an example of the calculation result of the fifth embodiment in the case where the upper clad 22 and the
この図18によれば、基板23の上面での、x方向中心付近とx方向端付近での温度差が減少すると共に、コア層2内の、x方向中心付近とx方向端付近での温度差も減少していることがわかる。
According to FIG. 18, the temperature difference between the vicinity of the center in the x direction and the vicinity of the end in the x direction on the upper surface of the
励起光10のパワーが変化した場合、基板23の上面でのx方向中心付近とx方向端付近での温度差を0、あるいは一定に保つように信号処理部21から出力される温度T1,T2を操作することによって、各励起光状態において、一定の熱レンズ効果、あるいは変動を抑えた熱レンズ効果を得ることができる。従って、出力光パワーの変動およびビーム品質の変動の少ない光増幅器および光発振器を得ることができる。
When the power of the pumping light 10 changes, the temperatures T1 and T2 output from the
なお、実施の形態4,5では、導波路内温度分布調整部25が、x方向中心付近での調整手段25a、およびそれ以外の領域での調整手段25bの、2種類3層構造の場合を示したが、この層構造はさらに多層構造(2種類以上・3層以上の層構造)となっても良い。すなわち、導波路のx方向の中心付近から調整手段25a,25b,25c,・・・とし、それぞれに与える設定温度をT1,T2(>T1),T3(>T2),・・・と設定することができる。
In the fourth and fifth embodiments, the case where the temperature
この場合、層構造を多層(層数がi)にし、各調整手段25iの幅を小さくすることで、より詳細で、かつ局所的な温度操作が可能であり、励起光10のビーム径が変化した場合においても、一定の熱レンズ効果、あるいは変動を抑えた熱レンズ効果を得ることができる。
In this case, the layer structure is multi-layered (the number of layers is i) and the width of each adjusting means 25i is reduced, so that a more detailed and local temperature operation is possible, and the beam diameter of the
なお、実施の形態1〜3では、下部クラッド3の下面に接合された、x方向に異なる熱抵抗値の物質で層構造をなす導波路内温度調整部4を用いた構成について説明した。また、実施の形態4,5では、各励起光パワーに応じてx方向中心付近とx方向端付近で異なる温度設定可能な調整手段25a,25bを有する導波路内温度分布調整部25を用いた構成について説明した。しかしながら、これらの例に限定するものではなく、実施の形態1〜3の導波路内温度調整部4と、実施の形態4,5の導波路内温度分布調整部25とを併せて用いることもできる。
In the first to third embodiments, the configuration using the in-waveguide
1 励起光入力手段、2 コア層、3 クラッド,下部クラッド、4 導波路内温度調整部、5 冷却装置、6 信号光入力手段、7 励起光の光軸、8 励起光照射位置、10 励起光、11 信号光、20 励起光モニター部、21 信号処理部、22 上部クラッド、23 基板、24 温度モニター部、24a,24b 第1および第2の温度モニター部、25 導波路内温度分布調整部、25a,25b 調整手段、26 ヒートシンク。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記コア層の一面に接合されたクラッドと、
前記クラッドの一面側に接合剤を介して接合され、励起光の光軸に垂直な断面の幅方向の、励起光照射位置近傍では小さい熱抵抗を有し、励起光照射位置遠方では大きい熱抵抗を有する導波路内温度調整部と、
導波路内で発生した熱を前記クラッドと前記導波路内温度調整部を介して排熱する冷却装置と
を備えることを特徴とする平面導波路型レーザ装置。 A core layer having a plate shape and having a waveguide structure in a thickness direction of a cross section perpendicular to the optical axis of the excitation light;
A clad bonded to one surface of the core layer;
Bonded to one side of the cladding via a bonding agent, and has a small thermal resistance near the excitation light irradiation position in the width direction of the cross section perpendicular to the optical axis of the excitation light, and a large thermal resistance far from the excitation light irradiation position A temperature adjusting unit in the waveguide having:
A planar waveguide laser device comprising: a cooling device that exhausts heat generated in a waveguide through the clad and the waveguide temperature adjustment unit.
前記導波路内温度調整部は、励起光照射位置近傍から遠方になるにつれて、熱伝導率が徐々に低い材料となるように材料を並べ、光軸に垂直な断面の幅方向に対し多層構造を有する
ことを特徴とする平面導波路型レーザ装置。 The planar waveguide laser device according to claim 1, wherein
The temperature adjusting section in the waveguide arranges the materials so that the thermal conductivity becomes gradually lower from the vicinity of the excitation light irradiation position, and forms a multilayer structure in the width direction of the cross section perpendicular to the optical axis. A planar waveguide laser device characterized by comprising:
前記導波路内温度調整部は、励起光照射位置近傍から遠方になるにつれて厚さを徐々に厚くすることで、異なる熱抵抗を持たせる
ことを特徴とする平面導波路型レーザ装置。 The planar waveguide laser device according to claim 1, wherein
The planar waveguide laser device characterized in that the waveguide temperature adjustment section has different thermal resistances by gradually increasing the thickness from the vicinity of the excitation light irradiation position.
前記コア層の一面に接合されたクラッドと、
前記クラッドの一面側に接合されたヒートシンクと、
前記ヒートシンクの一面側に接するように励起光の光軸に垂直な断面の幅方向に並べられ、それぞれ異なる温度設定が可能であり、前記ヒートシンクとのそれぞれの接触部分の温度が、外部から入力された信号によって設定された温度となるように、前記ヒートシンクの熱を排熱する複数の調整手段を有する導波路内温度分布調整部と、
励起光状態をモニターする励起光モニター部と、
前記励起光モニター部からの信号に応じて、予め設定されたマップに従って、前記複数の調整手段のそれぞれに、異なる温度の信号を出力可能な信号処理部と
を備えることを特徴とする平面導波路型レーザ装置。 A core layer having a plate shape and having a waveguide structure in a vertical direction of a cross section perpendicular to the optical axis of the excitation light;
A clad bonded to one surface of the core layer;
A heat sink joined to one side of the cladding;
Arranged in the width direction of the cross section perpendicular to the optical axis of the excitation light so as to be in contact with one surface side of the heat sink, different temperature settings are possible, and the temperature of each contact portion with the heat sink is inputted from the outside. A temperature distribution adjusting unit in the waveguide having a plurality of adjusting means for exhausting the heat of the heat sink so that the temperature is set by the received signal;
An excitation light monitor for monitoring the excitation light state;
A planar waveguide comprising: a signal processing unit capable of outputting a signal at a different temperature to each of the plurality of adjusting means according to a preset map in accordance with a signal from the excitation light monitoring unit Type laser equipment.
前記コア層の一面に接合されたクラッドと、
前記クラッドの一面側に接合されたヒートシンクと、
前記ヒートシンクの一面側に接するように励起光の光軸に垂直な断面の幅方向に並べられ、それぞれ異なる温度設定が可能であり、前記ヒートシンクとのそれぞれの接触部分の温度が、外部から入力された信号によって設定された温度となるように、前記ヒートシンクの熱を排熱する複数の調整手段を有する導波路内温度分布調整部と、
前記コア層の他面の導波路中心部の温度と前記コア層の他面の導波路端部の温度とをそれぞれモニターする第1および第2の温度モニター部と、
前記第1および第2の温度モニター部を介して測定した前記コア層の他面の導波路中心部および導波路端部の温度差が0となるようにあるいは減少するように、前記複数の調整手段のそれぞれに、異なる温度の信号を出力可能な信号処理部と
を備えることを特徴とする平面導波路型レーザ装置。 A core layer having a plate shape and having a waveguide structure in a vertical direction of a cross section perpendicular to the optical axis of the excitation light;
A clad bonded to one surface of the core layer;
A heat sink joined to one side of the cladding;
Arranged in the width direction of the cross section perpendicular to the optical axis of the excitation light so as to be in contact with one surface side of the heat sink, different temperature settings are possible, and the temperature of each contact portion with the heat sink is inputted from the outside. A temperature distribution adjusting unit in the waveguide having a plurality of adjusting means for exhausting the heat of the heat sink so that the temperature is set by the received signal;
First and second temperature monitoring units for monitoring the temperature at the center of the waveguide on the other surface of the core layer and the temperature at the end of the waveguide on the other surface of the core layer;
The plurality of adjustments so that the temperature difference between the waveguide center portion and the waveguide end portion on the other surface of the core layer measured through the first and second temperature monitoring portions becomes zero or decreases. Each of the means includes a signal processing unit capable of outputting signals at different temperatures.
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JP (1) | JP5495943B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2590276A1 (en) * | 2010-12-21 | 2013-05-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Mode control waveguide-type laser device |
WO2019125517A1 (en) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | Raytheon Company | Laser system with mechanically-robust monolithic fused planar waveguide (pwg) structure |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05226732A (en) * | 1992-02-12 | 1993-09-03 | Hitachi Ltd | Slab laser device and method of suppressing its heat lens effect and laser beam machining device |
JPH0685357A (en) * | 1992-09-04 | 1994-03-25 | Nippon Steel Corp | Solid laser oscillator |
JPH0697543A (en) * | 1992-09-14 | 1994-04-08 | Nippon Steel Corp | Solid laser oscillator |
JPH11289123A (en) * | 1998-02-17 | 1999-10-19 | Trw Inc | Method and apparatus for minimizing thermo-optical path difference for stimulated emission medium in solid-phase laser |
JP2004296671A (en) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Japan Science & Technology Agency | Solid-state laser device |
-
2010
- 2010-05-24 JP JP2010118127A patent/JP5495943B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05226732A (en) * | 1992-02-12 | 1993-09-03 | Hitachi Ltd | Slab laser device and method of suppressing its heat lens effect and laser beam machining device |
JPH0685357A (en) * | 1992-09-04 | 1994-03-25 | Nippon Steel Corp | Solid laser oscillator |
JPH0697543A (en) * | 1992-09-14 | 1994-04-08 | Nippon Steel Corp | Solid laser oscillator |
JPH11289123A (en) * | 1998-02-17 | 1999-10-19 | Trw Inc | Method and apparatus for minimizing thermo-optical path difference for stimulated emission medium in solid-phase laser |
JP2004296671A (en) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Japan Science & Technology Agency | Solid-state laser device |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2590276A1 (en) * | 2010-12-21 | 2013-05-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Mode control waveguide-type laser device |
EP2590276A4 (en) * | 2010-12-21 | 2014-01-15 | Mitsubishi Electric Corp | Mode control waveguide-type laser device |
US9197029B2 (en) | 2010-12-21 | 2015-11-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Mode control waveguide-type laser device |
WO2019125517A1 (en) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | Raytheon Company | Laser system with mechanically-robust monolithic fused planar waveguide (pwg) structure |
US10511135B2 (en) | 2017-12-19 | 2019-12-17 | Raytheon Company | Laser system with mechanically-robust monolithic fused planar waveguide (PWG) structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5495943B2 (en) | 2014-05-21 |
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