JP3989841B2 - コンパクトな超高速レーザー - Google Patents

Description

本発明は、コンパクトな固体レーザーに関する。

通常、フェムト秒レーザーは、連続波、Ｑ−スイッチ、又はピコ秒等の放射を放射する他のレーザーと比較して、より複雑である。その理由の一つとして、フェムト秒発生には、例えばよく知られたレーザー材料であるＮｄ：ＹＡＧなどと比較して、スペクトル的に広い発光帯を有するレーザー材料が必要であることが挙げられ、このことが、フェムト秒発生に適したレーザー材料の数を限られたものにしている。そのうえ、フェムト秒レーザーは、通常、プリズム対などの付加的なキャビティ内の光学要素を必要とする、いくつかの群速度分散補償を必要とするので、このことが光学系をより複雑にする。

フェムト秒レーザーの一例として、グリーン（緑）−ポンプされたＴｉ：サファイアレーザーがある。例えば、Ｎｄ：ガラス、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ、Ｙｂ：ガラスなど適切なレーザー材料を、直接、ダイオードポンピングすることにより、光学系をよりコンパクトにすることができる。（例えば、D. Kopf, et al., "Diode-pumped modelocked Nd:glass lasers using an A-FPSA", Optics Letters, vol 20, pp. 1169-1171, 1995; D. Kopf, et al., "Diode-pumped 100-fs passively modelocked Cr:LiSAF using an A-FPSA", Optics Letters, vol. 19, pp. 2143-2145, 1994; C. Honninger, et al., "Femtosecond Yb:YAG laser using semiconductor saturable absorbers", Optics Letters. Vol. 20, pp. 2402-2405, 1995 参照。）
しかしながら、これらのレーザー系は完全にコンパクトというわけではない。というのは、これらのレーザー系は、イメージング光学素子を用いてレーザー結晶の中にイメージされるポンプ源として、通常２つのレーザーダイオードを使用するからである。後者は比較的サイズが大きいのが現状であるが、これをよりコンパクトに作ることは可能である。そのうえ、共振器が２つのアームを備えており、これらのアームは互いに、かつ、ポンプビームに対して、精密に一直線に芯合わせされていなければならず、したがって、多回数にわたる高精密な調節作業を必要とする。

上記のようなタイプの構成は、US 5,987,049に記載がある。この特許は、固体レーザー媒体（solid-state laser medium）を有する２つのアームの光学共振器と、内部に設置した半導体可飽和吸収ミラー（semiconductor saturable absorber mirror、略してＳＥＳＡＭ）とを備えたパルス固体レーザーを開示している。プリズム対が、分散補償のために組み入れられている。この構成の小型化は、ＳＥＳＡＭの位置と、キャビティアームの各端にある該プリズム対の位置によって制約される。

一般に、デルタ型レーザーキャビティ系にしたがって、焦点距離７５ｍｍ以上の集束レンズが、ポンプ光を、湾曲したキャビティミラーのうちの一つを経由してレーザー結晶中に合焦（focus）させるために使用される。このようなキャビティ系では、本質的に、ポンプ光学素子のサイズ低減を単純には達成できない。その他の方法（例えば、S. Tsuda, et al., "Low-loss intracavity AlAs/AlGaAs saturable Bragg reflector for femtosecond mode locking in solid-state lasers", Optics Letters, vol. 20, pp. 1406-1408, 1995参照）においては、レーザー媒体をレーザーキャビティの端に配置することによって、より短い作動距離を実現してポンプ合焦光学素子をコンパクトにし、かつ、必要な調節作業の回数を減らしている。

しかしながら、キャビティの一端がレーザー媒体に取られているので、半導体素子（半導体可飽和吸収ミラー、すなわちＳＥＳＡＭ）と、分散補償のためのプリズムのシーケンスの両方が、レーザー共振器の他端の方に配置されなければならない。ＳＥＳＡＭの上のスポットサイズは、光学系の構成における飽和のために十分小さくなければならないので、該キャビティ端の方を向いている合焦ミラーは、プリズム対に対して、群速度分散を補償するのに十分なスペースを与えない。しかしながら、４つのプリズム全てが、上記の目的のために備えられなければならない。

本発明は、コンパクトな固体レーザーに関する。レーザー媒体（laser medium）は、レーザーキャビティの一端に、又はその近傍に配置され、少なくとも一つのポンプ源又はレーザーダイオードによりポンプされる。キャビティ端とポンピング光学素子の配置によって、ポンピングは、コンパクトなサイズ（１０ｃｍ以下）のイメージング光学素子を含む、一つ又は二つのレーザーダイオードによりなされ、低ゲインのレーザー材料からであっても、満足なゲインを達成するのに適している。

フェムト秒作動のために、半導体可飽和吸収ミラーとプリズム対の両方がキャビティの他端に向かって位置するようにレーザー共振器がレイアウトされ、ＳＥＳＡＭのレーザーモードとプリズムのシーケンス長が、安定なフェムト秒発生に必要な条件を満足する。

本発明のもう一つの目的は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）層及びアルミニウム砒素（ＡｌＡｓ）層からなる複数の交代層、又はガリウム砒素（ＧａＡｓ）層及びアルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）層からなる複数の交代層を含む構造を有する半導体可飽和吸収ミラー（ＳＥＳＡＭ）を提供することである。ここで、前記の各層は、実質的に４分の１波長に相当する光学的厚さを有しており、前記複数の交代層の一方の面上にはガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板があり、前記複数の交代層の他方の面上にはガリウム砒素（ＧａＡｓ）又はＡｌＧａＡｓの構造体が一つの吸収層を含んで存在し、該構造体の、前記複数の交代層の前記他方の面と接する側とは反対側の面上には複数の誘電体層がある。このように構成することによって、共振挙動を示す。

このように構成されたＳＥＳＡＭが、上記の固体レーザーに組み込まれる。本発明の更にもう一つの目的は、固体レーザーのための特別な構成を提供することである。ここで、該固体レーザーは、レーザーゲイン媒体（laser gain medium）と、該レーザーゲイン媒体をポンピングするためのポンピング手段と、一端に半導体可飽和吸収ミラー（ＳＥＳＡＭ）を備えたレーザーキャビティとを含み、該キャビティは、望遠鏡へと続くプリズム対を含む。

本発明とその利点は、図面を参照して説明する以下の好ましい実施形態の記載により明らかとなるが、本発明は以下の好ましい実施形態のみに限定されない。

本発明の好ましい実施形態によるコンパクトな超高速レーザーの一般的な構成を、図１を参照して説明する。

このレーザー構成のゲイン部分は、レーザーキャビティの第１端の近傍に位置するレーザーゲイン媒体１を含む（レーザーキャビティモード軸２参照）。このレーザーゲイン媒体１は、レーザー材料の一つの面３にレーザー波長における反射のためのコーティングが施されていれば、レーザーキャビティ端それ自体であってもよい。平坦なブルースター−カットレーザー媒体（flat-Brewster-cut laser medium）を用いてもよく、この平坦な面にはレーザー波長における反射のために、また前記構成中で使用されるポンプレーザーダイオード４の波長における高い透過率を確保するためにコーティングが施されている。

ポンプビーム５が低減された垂直発散角で広がるように、レーザーダイオードビームは、レーザーダイオード４近傍に取り付けられた円柱形マイクロレンズによって、（垂直な）発散軸（fast-divergent axis）にコリメートされることが好ましい。ポンプレーザーダイオード４は、例えば、８００ｎｍの波長において１ワット以上の出力で放射する１００ミクロン幅のレーザーダイオードである。

このポンプレーザーダイオード４は、Ｎｄ：ガラスなどのレーザー媒体をポンプする。コリメートレンズ６と合焦レンズ６’がポンプビームをレーザー媒体１の中に再イメージ（re-image）するために用いられる。マイクロレンズとレンズ６とレンズ６’とを含むイメージング素子は、類似のコンパクト性とイメージング特性を有するイメージング光学素子で置き換えてもよい。レンズ６’とレーザー媒体１の間の短い作動距離の故に、ポンプ素子４，６，６’は、１０ｃｍ以下の短距離をカバーする。

この構成は、レーザーダイオード７と、コリメーティングレンズ８と、プリズム９と、合焦レンズ１０と、二色性ミラー１１とを含む第２のポンプ源を用いる。レーザーダイオード７のポンプビームは、まずレンズ８でコリメートされ、次いでプリズム９に入る。ビームはプリズム９から出てくると、図１に示されるように、接線面に広げられる。これにより、合焦レンズ１０の後ろで空中においてより小さなスポットを生む。このレーザーダイオード又は他のレーザーダイオードにより、或いは両者を組み合わせることにより、１ｃｍ²あたり１０ｋＷ以上のポンプ強度を得ることができる。

しかしながら、ブルースター面を経由してレーザー媒体１に入ると、このスポットはブルースター面屈折のために再び広がる。したがって、ブルースター面による拡大を再補償するためにプリズム９が用いられ、これにより、両ポンプ源から、レーザー媒体１内において類似のサイズのスポットとなる。さらに、レーザー媒体のブルースター面によるビーム軸角を再補償するためにもプリズム９が用いられる。

二色性ミラー１１がレーザー媒体１の十分近くに配置されることを考慮すれば、レーザーダイオード７と、コリメーティングレンズ８と、プリズム９と、合焦レンズ１０とを含むポンプ源は第１のポンプ源のコンパクト性と類似のコンパクト性を有することができ、これによって、レンズ１０とレーザー媒体の間の作動距離を低減させることができる。二色性ミラー１１は、レーザーダイオード７のポンプ波長に対して透過性が高く、レーザー波長に対して反射性が高い。このようにして、共振器モード２は、レーザー媒体１から、湾曲したキャビティミラー１２や、例えば幾つかの更なる平面折り曲げミラー（plane folding mirrors）１３，１３’などの方に向かって導かれる。

ポンプ源４，７の合焦スポットが、レーザー媒体１の内部に位置するように選ばれると、このポンプ配置は、Ｎｄ：ガラス、Ｙｂ：ガラス、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＫＧＷなどの低ゲインレーザー材料をポンプするのに適している。（ここで、低ゲインとはＮｄ：ＹＡＧよりも低いゲインを意味する。）したがって、このポンプ配置は、フェムト秒発生に適した広い放射帯のレーザー材料をポンプするために用いることができる。また、このポンプ配置は、連続波、Ｑ−スイッチ、又はピコ秒動作といった他の目的のための固体レーザー材料をポンプするために用いられる。

フェムト秒レーザーの構成のために、上記の構成は、図２に示されたレーザーモードと組み合わせることができる。図２は、フェムト秒キャビティの全領域にわたってレーザーモードの広げられた伝播の一例を示している。レンズは、キャビティモードを合焦させる湾曲したキャビティミラーを示している。キャビティ端３’の近傍のレーザー媒体１は、３０×４５μｍ（ミクロン）くらいのモード半径を有する。キャビティ端３’は、図１のレーザー材料のコーティングを施された面３と類似の特性をもつミラーであってよい。

湾曲ミラー１２（曲率半径が例えば２００ｍｍ）が、レーザー媒体１から１２０ｍｍくらい離れた場所に配置され、キャビティモードをウエスト（waist）１４内へ再イメージする。そして、キャビティモードは、１４００ｍｍくらいの距離１６をおいて他のキャビティミラー１５（曲率半径が例えば６００ｍｍ）において直径２乃至３ｍｍのスポットサイズに更に拡大される。キャビティミラー１５における比較的大きなモード直径は、ＳＥＳＡＭ（半導体可飽和吸収ミラー）１７を含むレーザーキャビティ端において小さなモード直径１６ａをもたらす。

適切なＳＥＳＡＭに関するデザインの一例が、D. KopfらのSPIE Proceedingsの"Diode-pumped femtosecond solid state lasers based on semiconductor saturable absorbers"や、28-30 January 1996, San Jose, California, The International Society for Optical Engineeringの"Generation, Amplification and Measurement of Ultrashort Laser Pulses III"の文献中に記載されている。このレーザーキャビティは、上記光学素子１５と１７の間に約４００ｍｍという大きな作動距離を有しているので、十分な群速度分散補償のために約３５０ｍｍほど互いに離れている二つのＳＦ１０ブルースタープリズムからなるプリズム対１８，１８’（図４ｂに模式的に示す）などの群遅延部品を含むことができる。

群遅延部品としてのプリズム対１８，１８’とＳＥＳＡＭ１７は組み合わされてビーム影響システム（beam influencing system）Ｂを形成し、このビーム影響システムＢは、レーザー媒体１と、この特殊例においてはＳＥＳＡＭ１７であるキャビティの一端との間に位置する。他の適切な群遅延部品としては、Gires-Tournois干渉計（Gires-Tournois-Interferometer）などの分散ミラー構造体や、多層誘電体ミラーなどがある。このようなデバイスの使用例が、R. Paschottaらの"Double-chirped semiconductor mirror for dispersion compensation in femtosecond laser", Appl. Phys. Lett., Vol. 75, No. 15, October 1999, 2166-2168に開示されている。

図２のキャビティは、小さなボックスの中に組み立て体（構造体）をフィットさせるため、平らな高反射率のミラー又は分散ミラー構造体とともに任意の場所で折り曲げることができる。最終的な小サイズの組み立て体の一例が図３に示されている。ここで、レーザー媒体１の表面３は、レーザー波長に対して部分的に伝達可能にできていて、これにより、キャビティ内のパワーの一部分が離脱し、さらには二色性ミラー３ｂにより入射ポンプビームから分離されてレーザー出力ビーム３ｃとなる。上記組み立て体中のものと比べてかなり長いプリズムシーケンスは、プリズムシーケンスの端におけるより大きなスポットサイズを犠牲にして達成されるものである。

図４ａと図４ｂは、プリズムシーケンスのそのような例を示している。長いプリズムシーケンス１９に関しては、ＳＥＳＡＭにおける、例えば５００乃至１０００ｍｍ長さのスポットサイズ２０は、安定な超高速パフォーマンスのために必要とされるフェムト秒作動における飽和を達成するには大きすぎる。この問題を解決するには、キャビティを望遠鏡２１で延長させるとよい。この方法により、モードサイズは、望遠鏡のファクターにしたがって、ＳＥＳＡＭが位置している場所においてモードサイズ２１’（図４ｂ）まで減少する。

同時に、望遠鏡の後ろで、二つの分散ビーム２２と２２’の間のパラレリズムは維持されており、レーザー条件のために、また、プリズムシーケンス１９から負の群速度分散を得るために要求されることとして、対応するビーム２３と２３’（図４ａ）は端のミラー２４（ＳＥＳＡＭのこと）に垂直である。安定な超高速レーザー動作のために飽和が低エネルギー密度で得られるように、かなりの長さのプリズムシーケンスが、特別なＳＥＳＡＭと組み合わせて使用され得る。

図５は、そのような半導体可飽和吸収構造の一例を示しており、表面に平行な各層を示している。まず、それぞれが４分の１波長に相当する光学的厚さをもつガリウム砒素（ＧａＡｓ）層とアルミニウム砒素（ＡｌＡｓ）層からなる交代層４３が３０対ほど、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板４８の上に作製される。この作製は、分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）法を用いた成長プロセスでなされる。ここで、この作製を、この分野において通常用いられる他の既知のエピタキシープロセスにて行ってもよい。

このＧａＡｓ／ＡｌＡｓ層の対は、１０６４ｎｍのレーザー波長に対して透明であり、これにより、図５に示した例において、ＧａＡｓの厚みが光学的に約４分の１波長に相当する約７２．３ｎｍに選ばれ、ＡｌＡｓの厚みが光学的に約４分の１波長に相当する約８８ｎｍに選ばれた場合は、１０６４ｎｍの波長で１００％に近い高反射ファクターを有するブラッグミラー様コーティング構造が得られる。次いで、このＧａＡｓ／ＡｌＡｓブラッグミラー構造の上に、厚み約１０ｎｍの薄いインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）からなる吸収層４７を一体的に含んだＧａＡｓ層４４が作製される。

この吸収層４７を含むこのＧａＡｓ層の光学的な全厚さは２分の１波長に相当する。すなわち、物理的なフィルムの厚さとしては約１４５ｎｍである。吸収層４７のインジウム含有量は、１０６４ｎｍのレーザー波長にて吸収が得られるように決められる。すなわち、バンド端が約１０６４ｎｍか、又はレーザー波長よりも数１０ｎｍ高い波長、すなわち１０６４乃至１０８４ｎｍになるように決められる。このインジウムの含有量は、約２５％である。より高い密度とパルスエネルギー密度を用いると、この吸収層４７の吸収の飽和が生ずる。すなわち吸収が低下する。

２０ｎｍ未満の厚みという特段に薄層の場合は、インジウム含有量をさらに精密に調節することによって、量子化される薄層の励起子吸収挙動により生成されるバンド端近傍の励起子ピークは、厳密にレーザー波長に調節され得る。これにより、その波長におけるもっと著しい可飽和吸収をもたらす。

最後に、レーザー波長に対して透明な誘電体層の３つ以上の対が作製される。すなわち、１０６４ｎｍの波長において、より高い屈折率ｎ＝２．０２を有する層４５から始まり、より低い屈折率ｎ＝１．４４９を有する層４６へと続く構造が作製される。この作製のためには、光学的コーティングの分野で広まっている電子ビームコーティングのプロセスが適切である。他の光学的コーティングプロセス、例えば、イオンビームスパッタリングなども適切であり、この場合は低損失という利点が得られる。光学的な層の材料としては、１０６４ｎｍの波長において、１．４４９から２．０２までの範囲の屈折率を有する材料が用いられる。しかしながら、ＧａＡｓへの密着性とレーザー波長における透明性が保証されれば、他の多くの材料が使用可能である。

上記の最後の誘電体層の３つ以上の対は、下にある層の屈折率の順序に関して、屈折率の点において反対の順序となっているので、その構造は共振する構造である。共振可飽和吸収ミラー構造のおかげで、このデバイスは、（誘電体層の数に依存して）１ｃｍ²あたり数マイクロジュールのオーダーの飽和フルエンスを有する。この数マイクロジュールという値は、現存するＳＥＳＡＭのそれよりもかなり低く、したがって、可飽和吸収デバイスのレーザーモードが、通常、飽和のためには大きすぎる組み立て体からのフェムト秒又はパルスレーザー発生に適している。

共振構造を用いない構造と比較した場合、この共振構造のおかげで、単一の又は僅かな数の薄い可飽和吸収層が、デバイス全体として増加した可飽和吸収をもたらす。可飽和吸収層が格子のミスマッチに起因するひずみをもたらす場合（ＧａＡｓ内のインジウムガリウム砒素の場合）は、この構造は、デバイス全体としての可飽和吸収効果を減らすことなく、ひずみを減らすのに役立ち、これにより、材料の欠陥が減少し、デバイスの経時特性が向上する。

図６ａ〜図６ｄは、ポンピング手段に関する種々の特別な実施形態を示す。図６ａは模式的な組み立て（構造）であるが、図１に示された組み立てと殆ど同じであり、レーザー媒体１の両端に配置された二つの異なるポンピング源４と７、例えば二つの半導体レーザー、を有するポンピング手段を含んでいる。図６ｂにおいては、第２のポンピング源が反射素子７’で置換され、二色性ミラー１１がプリズム９にとって代わっている。第１のポンピング源４のポンプ光が、レーザー媒体を通過し、第２のコリメーティングレンズ８と第２の合焦レンズ１０の組み合わせによって反射素子７’上に合焦される。

この組み立ては、第１のポンピング源４の第１の焦点を、第２のポンピング源としての反射ポンプビームの第２の焦点と連結させる。第１のポンピング源４のポンプビームがそれ自体の中へ反射される。第１のポンピング源が動くと、すなわち第１の焦点が動くと、第２の焦点が同じくらい動く。したがって、二つの焦点が、調節の必要なく、一直線上に並び続ける。

図６ｃは、コリメーション後、第１のポンプビームが反射素子７’によって反射された図６ｂの組み立てを示すものである。第１のポンピング源が動くと、第２の焦点が同じくらい反対方向へ動く。したがって、両焦点の相対的な変位は、第１の焦点の最初の変位の２倍である。図６ｄにおいては、反射素子７’が二色性ミラーにとって変わり、第２のポンピング源のない、非常にコンパクトな組み立て体（構造）を形成している。

図７ａ〜図７ｄは、ブルースター−カットレーザー媒体１の特別なオリエンテーションを有する模式的な組み立て（構造）を示す。レーザーキャビティは、折り曲げ部Ｆを定める折れ曲がりミラーのシーケンスを含む。レーザー媒体１は、ブルースター面３’を有するブルースター−カットデザインを示す。ブルースター面３’は、折り曲げ部Ｆから離れて方位付けされ（「外へ向かう方位付け」）、プリズム９’に反射されたビームの平坦な角度により、非常にコンパクトなキャビティの組み立てを可能としている。この角度は、レーザー媒体１の軸に関して測定される。相異なる図７ａ〜図７ｄは、図６ａ〜図６ｄに示されたポンピング手段の相異なる組み立てを示すものである。これらの例に示されているように、ブルースター面３’の特別な方位付けは、ビーム影響システムの使用だけに限定されない。

図８は、外へ向かう方位付けがされたブルースター面３’を有する多数折り曲げのコンパクトなレーザーキャビティの模式図である。レーザーキャビティの折り曲げ部Ｆの内部における光路は、負の群遅延分散を有する複数の分散ミラー構造体１８”によって定められる。これらのミラー構造は、群遅延分散補償と、プリズムと折れ曲がりミラーの両方を置換する反射の特徴を組み合わせている。ビーム影響システムは、ＳＥＳＡＭ１７と分散ミラー構造体１８”を含んでいる。

以上、本発明について種々説明してきたが、上記は本発明の例を示したものに過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明の技術概念と技術範囲は特許請求の範囲に示されるものである。

図６ａ〜図６ｄに示されたポンプ組み立て体と図７ａ〜図７ｄに示されたブルースター面の特別な方位付けの応用は、それらを組み合わせた使用、又はビーム影響システムと組み合わせた使用に限定されない。これらの特徴の組み合わせは、非常にコンパクトなレーザー設計を可能にするけれども、これらの組み立て体（構造）は、様々な異なるレーザーデバイスにも応用可能である。

本発明の好ましい実施形態によるレーザーゲイン構成の模式図である。 フェムト秒キャビティのレーザーモードキャビティの広げられた伝播（unfolded propagation）を示す模式図である。 小サイズの構成を形成する、図２のキャビティの実施を示す模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、キャビティ内望遠鏡とキャビティ端へ続く、比較的大きいプリズムシーケンスを有する、図２のキャビティの実施を示す模式図である。 プリズムシーケンスと共に使用できる半導体可飽和吸収構造の一例を示す。 （ａ）〜（ｄ）は、第２のポンピング源の種々の実施形態を示す。 （ａ）〜（ｄ）は、コンパクトな構成とするために、ブルースター−カットゲイン媒体（Brewster-cut gain medium）の特別なオリエンテーションと組み合わせた第２のポンピング源の種々の実施形態を示す。 折り曲げたキャビティ（folded cavity）を形成する、複数の分散ミラー構造体を含む構成の一例である。

Claims (36)

1. レーザーゲイン媒体（１）と、
   前記レーザーゲイン媒体（１）をポンピングするためのポンピング手段と、
   レーザーキャビティと、
   半導体可飽和吸収ミラー（１７）を有するビーム影響システム（Ｂ）とを備えた固体レーザーであって、
   前記ビーム影響システム（Ｂ）は前記レーザーゲイン媒体（１）と前記レーザーキャビティの第１端の間に配置され、
   前記ビーム影響システム（Ｂ）は少なくとも二つのプリズム（１８，１８’）又は一つの望遠鏡を有し、
   前記少なくとも二つのプリズム（１８，１８’）は、ビームの群速度分散を補償する群遅延部品であって、互いに離れて配置されており、
   前記一つの望遠鏡は、前記半導体可飽和吸収ミラー（１７）が位置している場所でのビームのスポットサイズを減少させるために、ビームの光路において前記半導体可飽和吸収ミラー（１７）の前に配置される、
   ことを特徴とする固体レーザー。
2. 前記ビーム影響システム（Ｂ）が前記二つのプリズム（１８，１８’）を含み、前記半導体可飽和吸収ミラー（１７）が前記レーザーキャビティの一端に配置され、前記レーザーキャビティが一つの望遠鏡を含み、前記プリズム対（１８，１８’）に前記望遠鏡が続いていることを特徴とする請求項１記載の固体レーザー。
3. 前記ビーム影響システム（Ｂ）内のレーザーモードが、前記レーザーモードの断面の少なくとも一つの直径が前記半導体可飽和吸収ミラー（１７）の方に向かって減少するように、収斂性を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の固体レーザー。
4. 前記ビーム影響システム（Ｂ）が、少なくとも一つの、Gires-Tournois干渉計又は多層誘電体ミラーなどの分散ミラー構造体（１８”）を含むことを特徴とする請求項１，２又は３記載の固体レーザー。
5. 前記ビーム影響システム（Ｂ）が、前記第１端に、又は前記第１端の近傍に在ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
6. 前記レーザーゲイン媒体（１）が、前記レーザーキャビティの第２端に、又は該第２端の近傍に在ることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
7. 前記レーザーキャビティが、コンパクトな構造とするために、高い反射性を有するミラー手段（１３，１３’）及び／又は少なくとも一つの分散ミラー構造体（１８”）によって折り曲げられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
8. 前記レーザーゲイン媒体（１）がブルースター面（３’）を有しており、前記ミラー手段（１３，１３’）及び／又は前記少なくとも一つのミラー構造体（１８”）が前記キャビティの折り曲げ部を定め、前記レーザーゲイン媒体（１）の前記ブルースター面（３’）は、前記折り曲げ部から離れる方向を向いていることを特徴とする請求項７記載の固体レーザー。
9. 前記レーザーゲイン媒体（１）が、前記ポンピング手段からのポンピングエネルギーを受け取るための少なくとも一つの第１の面（３）を有しており、前記第１の面（３）は前記レーザーのレーザー周波数において反射特性を有するようにできており、前記レーザーゲイン媒体（１）が前記第２端を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
10. 前記第１の面（３）は、平坦ブルースター−カットレーザーゲイン媒体（１）の平坦な面であることを特徴とする請求項９記載の固体レーザー。
11. 前記レーザーゲイン媒体（１）が第２の面を有しており、前記ポンピング手段が、第１のポンピング源（４）を含む第１の部分と、第２の部分とを備えており、前記第１のポンピング源（４）は前記第１の面（３）に第１のポンピングビームを発生させ、前記第２の部分は前記第２の面に第２のポンピングビームを発生させることを特徴とする請求項９又は１０記載の固体レーザー。
12. 前記第２の部分は、第２のポンピング源（７）又は反射素子（７’）を含み、前記第２のポンピング源（７）は、前記第２の面に前記第２のポンピングビームを発生させ、前記反射素子（７’）は、前記レーザーゲイン媒体（１）を通過後の前記第１のポンピングビームを反射することを特徴とする請求項１１記載の固体レーザー。
13. 前記第１のポンピングビームは、前記レーザーゲイン媒体（１）を通過した後、前記反射素子（７’）上にコリメートされるか、又は合焦されることを特徴とする請求項１２記載の固体レーザー。
14. 前記第２の部分は、前記第２のポンピング源（７）又は前記反射素子（７’）から前記レーザーゲイン媒体（１）への第２の光路を含み、前記第２の光路は、プリズム素子（９）と二色性ミラー（１１）か、又は反射面を有するプリズム素子（９’）を含むことを特徴とする請求項１１，１２又は１３記載の固体レーザー。
15. 前記第２の光路は、第２のコリメーティングレンズ（８）と第２の合焦レンズ（１０）を含むことを特徴とする請求項１４記載の固体レーザー。
16. 第１のコリメーティングレンズ（６）と、前記第１のポンピングビームを前記レーザーゲイン媒体（１）の中へ再イメージするための第１の合焦レンズ（６’）を含み、前記第１の合焦レンズ（６’）と前記第１の面（３）の間の作動距離が５０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項９乃至請求項１５のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
17. 前記第１のポンピング源（４）から前記レーザーゲイン媒体（１）への第１の光路が、１０ｃｍ以下の長さであることを特徴とする請求項９乃至請求項１６のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
18. 前記ポンピング手段により発生された少なくとも一つのビームスポットが、前記レーザーゲイン媒体（１）内に位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項１７のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
19. 前記レーザーキャビティがフェムト秒キャビティであることを特徴とする請求項１乃至請求項１８のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
20. 前記レーザーゲイン媒体（１）が、Ｎｄ：ガラス、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ、Ｙｂ：ガラス、Ｙｂ：ＹＡＧとＹｂ：ＫＧＷを含む群から選ばれた組成を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１９のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
21. 前記レーザーゲイン媒体（１）が、Ｎｄ：ＹＡＧ又はＹｂ：ＹＡＧ組成から得られるゲイン以下のゲインを有する組成を有しており、該ゲインは、誘導放出断面積と上方レーザーレベル寿命の積として求められることを特徴とする請求項１乃至請求項２０のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
22. 前記レーザーゲイン媒体（１）が、フェムト秒レーザー発生に適した広い発光帯のレーザー材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項２１のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
23. 前記レーザーゲイン媒体（１）が、３０ミクロン×４５ミクロン程度のモード半径を有することを特徴とする請求項６記載の固体レーザー。
24. 前記ポンピング手段が、１ｃｍ^２あたり１０ｋＷ以上のポンプ強度を有することを特徴とする請求項１乃至請求項２３のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
25. キャビティモードをウエスト（１４）の中へ再イメージするため、前記レーザーゲイン媒体（１）のアウトプットに配置された第１の湾曲ミラー（１２）を更に含むことを特徴とする請求項１乃至請求項２４のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
26. 前記ウエスト（１４）と前記第１端の間に、第２の湾曲ミラー（１５）を更に含むことを特徴とする請求項１乃至請求項２５のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
27. 前記第２の湾曲ミラー（１５）と前記第１端の間の距離が、４０ｃｍ以上であることを特徴とする請求項２６記載の固体レーザー。
28. 前記ビーム影響システム（Ｂ）が、前記第２の湾曲ミラー（１５）と前記第１端の間に位置することを特徴とする請求項２６又は２７記載の固体レーザー。
29. 前記半導体可飽和吸収ミラー（１７）が、
    それぞれの層が実質的に４分の１波長に相当する厚さをもつ、ガリウム砒素層及びアルミニウム砒素層からなる複数の交代層（４３）、又はガリウム砒素層及びアルミニウムガリウム砒素層からなる複数の交代層（４３）と、
    前記複数の交代層（４３）の一方の面上にあるガリウム砒素の基板（４８）と、
    前記複数の交代層（４３）の他方の面上にある、吸収層（４７）を含む、ガリウム砒素又はアルミニウムガリウム砒素の構造体（４４）と、
    前記他方の面と接している面とは反対側の前記構造体（４４）の面上にある複数の誘電体層（４５，４６）と、
    を含む層構造を有しており、全体としての構造が共振挙動を示すことを特徴とする請求項１乃至請求項２８のうちいずれか１項記載の固体レーザー。
30. フェムト秒レーザーパルスを発生させる、請求項１乃至請求項２９のうちいずれか１項記載のレーザーの使用。
31. 連続波又はＱ−スイッチレーザー動作のための、請求項１乃至請求項３０のうちいずれか１項記載のレーザーの使用。
32. それぞれの層が実質的に４分の１波長に相当する厚さをもつ、ガリウム砒素層及びアルミニウム砒素層からなる複数の交代層（４３）、又はガリウム砒素層及びアルミニウムガリウム砒素層からなる複数の交代層（４３）と、
    前記複数の交代層（４３）の一方の面上にあるガリウム砒素の基板（４８）と、
    前記複数の交代層（４３）の他方の面上にある、吸収層（４７）を含む、ガリウム砒素又はアルミニウムガリウム砒素の構造体（４４）と、
    前記他方の面と接している面とは反対側の前記構造体（４４）の面上にある複数の誘電体層（４５，４６）と、を含む層構造を有しており、
    前記誘電体層（４５，４６）が、下にある層の屈折率の順序に関して、屈折率の点において反対の順序となっており、これにより、共振構造を形成し、
    これにより、全体としての構造が共振挙動を示す、固体レーザーのための、特に請求項１乃至請求項２９のうちいずれか１項記載の固体レーザーのための半導体可飽和吸収ミラー（１７）。
33. 前記複数の交代層（４３）の数が３０程度であることを特徴とする請求項３２記載の半導体可飽和吸収ミラー（１７）。
34. 前記複数の交代層（４３）の各層が、それぞれ約７２．３ナノメートルと約８８ナノメートルの厚さを有することを特徴とする請求項３２又は３３記載の半導体可飽和吸収ミラー（１７）。
35. 前記構造体（４４）の全光学的厚さが波長の半分であることを特徴とする請求項３２乃至請求項３４のうちいずれか１項記載の半導体可飽和吸収ミラー（１７）。
36. 前記誘電体層（４５，４６）の数が３以上であることを特徴とする請求項３２乃至請求項３５のうちいずれか１項記載の半導体可飽和吸収ミラー（１７）。

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