专利名称：激光振荡器以及激光放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及产生激光的激光振荡器。另外，本发明涉及对激光进行放大的激光放大器。
背景技术：
在以往的激光振荡器中，为了从増益分布上具有各向异性或者不均勻性的激光介质取出各向同性优良的激光，在光谐振器内的光路中使用多个反射镜来构成像旋转光学系统，将光轴作为旋转轴，以将激光的強度分布旋转为期望的角度的状态穿过激光介质，从而补偿增益分布的各向异性，产生各向同性优良的激光(例如，专利文献1)。另外，在以往的激光放大器中，构成使用了正交型反射镜的反转光学系统，使光束以空间方式反转，从而降低了激光介质的非対称性的影响(例如，专利文献2)。专利文献1日本特开平5-275778号公报专利文献2日本特开2003-115627号公报专利文献3日本特开平3-66185号公报
发明内容
在以往的激光振荡器中，使用多个反射镜来构成像旋转光学系统，所以光谐振器的结构变得复杂，而且反射镜的角度调整也显著烦杂，装置的组装性、保养性降低。另外，根据激光的旋转，偏振光的极化面也会旋转，所以难以取出直线偏振的激光。进而，所使用的反射镜的数量増加，所以即使在某ー个反射镜中产生了微少的角度偏移的情况下，与反射镜的数量相应地，光谐振器内的光轴角度也会几何性地变化，存在激光输出变得不稳定的倾向。另外，与所使用的反射镜的数量相应地，需要许多具备用于保持并调整反射镜的角度调整机构的反射镜保持架，导致装置的制造成本増加、大型化。本发明的目的在于提供ー种激光振荡器，能够通过简易的结构，补偿激光介质中的光学特性的各向异性，并稳定地产生各向同性优良的直线偏振的激光。另外，本发明的目的在于提供一种激光放大器，能够通过简易的结构，补偿激光介质中的光学特性的各向异性，并对各向同性优良的直线偏振的激光稳定地进行放大。为了达成上述目的，在本发明的第1方式中，提供ー种激光振荡器，具备往返型的光谐振器，具有反射反射镜以及输出反射镜；激光介质，设置于光谐振器内，用于对光进行放大；以及偏振光选择元件，设置于光谐振器内，用于将振荡光规定为直线偏振光，反射反射镜是2个反射面正交的正交型反射镜，以振荡光的偏振方向相对于在与光谐振器的光轴正交的面内设定的基准轴为平行的方式，配置了偏振光选择元件，以振荡光的偏振方向相对正交型反射镜的谷线为平行的方式，配置了正交型反射
^Mi ο
在本发明的第2方式中，提供ー种激光振荡器，具备往返型的光谐振器，具有反射反射镜以及输出反射镜；激光介质，设置于光谐振器内，用于对光进行放大；以及偏振光选择元件，设置于光谐振器内，用于将振荡光规定为直线偏振光，反射反射镜是2个反射面正交的正交型反射镜，以振荡光的偏振方向相对于在与光谐振器的光轴正交的面内设定的基准轴为垂直的方式，配置了偏振光选择元件，以振荡光的偏振方向相对正交型反射镜的谷线为垂直的方式，配置了正交型反射
^Mi ο在本发明的第3方式中，提供ー种激光振荡器，具备往返型的光谐振器，具有反射反射镜以及输出反射镜；激光介质，设置于光谐振器内，用于对光进行放大；以及偏振光选择元件，设置于光谐振器内，用于将振荡光规定为直线偏振光，反射反射镜是2个反射面正交的正交型反射镜，以振荡光的偏振方向相对于在与光谐振器的光轴正交的面内设定的基准轴为平行的方式，配置了偏振光选择元件，在正交型反射镜的各反射面形成了反射膜，该反射膜使得在P偏振光与S偏振光之间产生四分之一波长量的相位差。上述方式所涉及的激光振荡器是激光气流的方向被设定在相对光谐振器的光轴垂直的第1方向、放电方向被设定在相对光轴以及第1方向垂直的第2方向的正交型气体激光振荡器，所述基准轴被设定为相对放电方向以45度的角度交叉。在本发明的第4方式中，提供一种激光放大器，具备折返反射镜，用于对沿着规定的光轴行进的直线偏振的激光沿着相同的光轴进行反射；以及激光介质，用于对沿着光轴行进的激光进行放大，折返反射镜是2个反射面正交的正交型反射镜，以正交型反射镜的谷线相对于在与所述光轴正交的面内设定的基准轴为平行的方式，进而以激光的偏振方向相对正交型反射镜的谷线成为45度的方式，配置了正交型反射镜。上述方式所涉及的激光放大器是激光气流的方向被设定在相对激光的光轴垂直的第1方向、放电方向被设定在相对光轴以及第1方向垂直的第2方向的正交型气体激光放大器，所述基准轴被设定为相对放电方向以45度的角度交叉。根据本发明，能够在激光的去路与归路之间，通过正交型反射镜的设置角度，使激光的強度分布绕光轴旋转为期望的角度。因此，即使激光介质的增益分布在空间上非対称， 也能够缓和对激光的光学特性造成的影响，能够稳定地产生或者放大各向同性优良的直线偏振的激光。
图1是示出本发明的实施方式1的立体图。图2是示出在图1中沿着光谐振器的光轴方向观察了 90度折弯反射镜3时的配置关系的说明图。图3是示出正交型反射镜1的光学作用的说明图。图4是示出激光介质的小信号増益分布的说明图。图5是示出从光谐振器由球面反射镜构成的以往的激光振荡器得到的激光的强度分布的图像。图6是从实施方式1的激光振荡器得到的激光的強度分布的图像。图7是示出在实施方式2中沿着光谐振器的光轴方向观察了 90度折弯反射镜3 时的配置关系的说明图。图8是示出本发明的实施方式3的立体图。图9是示出在图8中沿着光谐振器的光轴方向观察了 90度折弯反射镜3时的配置关系的说明图。图10是示出在实施方式4中沿着光谐振器的光轴方向观察了 90度折弯反射镜3 时的配置关系的说明图。图11是示出本发明的实施方式5的立体图。图12是示出正交型反射镜1的光学作用的说明图。图13是示出本发明的实施方式6的立体图。(符号说明)1 正交型反射镜；2 部分反射反射镜；3 90度折弯反射镜；4 激光；7 高频电源；8 供电线；9 气流的方向；11 辉光放电；12 沿着χ方向的小信号増益分布；13 沿着y 方向的小信号増益分布；14 基准轴；15 偏振光分束器；41,42,461,471 偏振方向；46 去路的激光；47 归路的激光；51、52 电介体板；61、62 放电电极；101 谷线；102 第1反射面；103 第2反射面；401 入射光；402 射出光；411、421 =S偏振光分量；412、432 =P偏振光分量。
具体实施例方式实施方式1.图1是示出本发明的实施方式1的立体图。激光振荡器具备光谐振器，具有正交型反射镜1以及部分反射反射镜2 ；激光气体，被供给到放电电极61、62之间，作为激光介质发挥功能；以及90度折弯反射镜3，作为偏振光选择元件发挥功能。在此，为易于理解，以将激光气流的方向设为χ方向、将放电电极61、62的放电方向设为y方向、将部分反射反射镜2与90度折弯反射镜3之间的光轴设为ζ方向的正交型气体激光振荡器为例子而进行说明。部分反射反射镜2作为将由光谐振器振荡出的激光的一部分作为激光4而取出到外部的输出反射镜发挥功能。以光谐振器的一方为末端的正交型反射镜1具有正交的2个反射面，将两个反射面交叉的线在本说明书中称为“谷线”。90度折弯反射镜3在途中使光谐振器的光轴折弯为90度，并且在其反射面设置了如下反射膜，该反射膜是使以入射角45度入射的光的S偏振光分量(与光入射面垂直的偏振光分量)的反射率比P偏振光分量(与光入射面平行的偏振光分量)的反射率高的反射膜。因此，在光谐振器内产生激光振荡时，P偏振光的光学损耗比S偏振光増加，其结果，选择性地振荡出具有符号41所示的偏振方向的直线偏振的激光。在本实施方式中，以正交型反射镜1的谷线相对激光的偏振方向41平行的方式， 配置了正交型反射镜1。放电电极61、62分别设置在与电介体板51、52的对向面相反的背面，经由供电线8 而与高频电源7连接。如果对放电电极61、62之间施加交变电压，则形成均勻的辉光放电。 在放电电极61、62之间，在箭头9所示的方向上被供给有激光气体，如果通过辉光放电而激光气体中的分子或者原子被激励到激光上能级，则呈现光的放大作用。例如，在作为激光气体使用了包含(X)2分子的混合气体的情况下，通过(X)2分子的振动能级间的迁移而得到波长 10.6μπι的激光振荡光。图2是示出在图1中从部分反射反射镜2朝向-ζ方向观察了 90度折弯反射镜3 时的配置关系的说明图。在放电电极61、62之间产生辉光放电11，在与光轴正交的xy面内放电方向成为y方向，将基准轴14设定为相对该y方向为45度角度的方向。另外，以激光振荡光的偏振方向41相对该基准轴14为平行的方式，设定了 90度折弯反射镜3的设置角度。进而，以沿着通过90度折弯反射镜3折弯了 90度的光轴行进的激光振荡光的偏振方向41相对正交型反射镜1的谷线为平行的方式，设定了正交型反射镜1的设置角度。图3是示出正交型反射镜1的光学作用的说明图。在此，为易于理解，假设入射光 401的強度分布具有相对谷线101向左倾斜了 45度的B字型的剖面形状。入射光401朝向正交型反射镜1的谷线101行迸，碰撞到2个反射面。此时，在左反射面上反射的光在右反射面上再次反射而向纸面这边行迸。另ー方面，在右反射面上反射的光在左反射面上再次反射而向纸面这边行迸。这样，射出光402以谷线101为基准轴而线对称形地反转，具有镜像反转B字型相对谷线向右倾斜了 45度那样的剖面形状。因此，能够通过任意设定正交型反射镜1的谷线101相对入射光401的设置角度， 来使入射光401的镜面对称像即射出光402旋转为任意的角度。返回图2，基准轴14被设定为相对y轴成为45度角度的方向，相对该基准轴14， 平行地设定激光的偏振方向41，并相对该偏振方向41，平行地设定正交型反射镜1的谷线。从部分反射反射镜2朝向-ζ方向的去路的激光在90度折弯反射镜3上反射而入射到正交型反射镜1，在此以谷线101为基准轴而线对称形地反转，再次在90度折弯反射镜 3上反射，成为朝向ζ方向的归路的激光。该归路的激光相比于去路的激光，相对基准轴14 线对称形地反转。在该情况下，以y轴为基准，归路的激光等于使去路的激光的镜面对称像绕光轴旋转了 90度的像。另ー方面，由干与直线偏振光的偏振方向41平行地设置了正交型反射镜1的谷线 101，所以不会由于正交反射镜1的反射作用而偏振方向发生变化。不依赖于去路的激光的旋转角度。因此，在向正交型反射镜1的入射前后，能够恒定地维持直线偏振光的偏振方向 41。图4是示出激光介质的小信号増益分布的说明图。在与光轴正交的xy面内，将辉光放电方向设定在y方向，将气流的方向设定在χ方向。判断出小信号増益分布沿着y方向呈现大致恒定的分布，但沿着Χ方向大幅变化。这是因为，在激光气体穿过辉光放电11 中时，随着穿过时间的増加，激光上能级被逐步积蓄。其結果，小信号増益成为如下的山型的分布形状在辉光放电11的气体上游侧低，在气体下游侧最高，在辉光放电11的外侧逐渐降低。这样，判断出在正交型气体激光振荡器中，沿着y方向的小信号増益分布13和沿着χ方向的小信号増益分布12大幅不同。图5是示出从光谐振器由球面反射镜构成的以往的激光振荡器得到的激光的强度分布的图像。图6是示出从实施方式1的激光振荡器得到的激光的強度分布的图像。在以往的激光振荡器中，如图4的说明，判断出沿着y方向的均勻的小信号増益分布的影响大幅作用，相比于χ方向，在y方向上产生高次的横摸。另ー方面，在本实施方式的激光振荡器中，以y轴为基准，归路的激光等于使去路的激光的镜面对称像绕光轴旋转了 90度的像，所以沿着y方向的小信号増益分布13的影响和沿着χ方向的小信号増益分布12的影响被平均化。其結果，如图6所示，在χ方向以及y方向上，高次的横模都被抑制，能够稳定地产生各向同性优良的直线偏振的激光。另外，在本实施方式中，以正交型反射镜1的谷线相对激光的偏振方向41为平行的方式，配置了正交型反射镜1。因此，在向正交型反射镜1的入射前后，偏振方向被維持为恒定，所以能够可靠地維持光谐振器中的直线偏振振荡。广泛地已知在向表面由镜面构成的一般的材料斜入射了光的情况下，相比于P偏振光，S偏振光的反射率更高。在本实施方式中，由于针对正交型反射镜1，激光始终以S偏振光入射，所以具有如下优点相比于以 P偏振光入射的其他结构，不仅易于得到高的反射率，而且直线偏振光的选择能力进ー步提高，能够维持高的直线偏振率。进而，由于正交型反射镜1的光学特性，即使在正交型反射镜1中产生了以谷线 101为旋转轴的角度偏移，也不会在向正交型反射镜1的入射光与反射光之间产生角度偏移。因此，相比于使用平面反射镜或者球面反射镜作为光谐振器的末端反射镜的以往的激光振荡器，难以产生因机械振动等干扰而引起的光轴偏移，对激光输出带来的影响变小，激光输出的稳定性提高。其結果，光谐振器的对准灵敏度降低，光轴调整也变得格外容易。实施方式2.在本实施方式中，说明在实施方式1中基准轴14的角度设定为任意的情況。在上述实施方式1中，为易于理解，以如下情况为例子而进行了说明在与光轴正交的xy面内， 将基准轴14设定在放电电极61、62的放电方向、即相对y方向为45度角度的方向。但是，基准轴14也可以设定在相对y方向为45度角度以外的方向，优选设定为最能够减轻激光介质中的小信号増益、折射率等光学特性的不均勻性的影响的角度。例如，如图7所示，在与光轴正交的xy面内，将基准轴14设定在相对y方向形成角度θ的方向的情况下，通过调整90度折返反射镜3的设置角度，以偏振方向相对基准轴 14为平行的方式选择直线偏振光41，并且以使该直线偏振光41和谷线为平行的方式设置正交型反射镜1，从而得到与实施方式1同样的效果。实施方式3.图8是示出本发明的实施方式3的立体图。激光振荡器具备光谐振器，具有正交型反射镜1以及部分反射反射镜2 ；激光气体，被供给到放电电极61、62之间，作为激光介质发挥功能；以及90度折弯反射镜3，作为偏振光选择元件发挥功能。在此，为易于理解，以将激光气流的方向设为χ方向、将放电电极61、62的放电方向设为y方向、将部分反射反射镜2与90度折弯反射镜3之间的光轴设为ζ方向的正交型气体激光振荡器为例子而进行说明。本实施方式中的各个构成要素与实施方式1相同，所以省略重复说明。在本实施方式中，以正交型反射镜1的谷线相对激光的偏振方向41为垂直的方式，配置正交型反射镜1。图9是在图8中从部分反射反射镜2朝向-ζ方向观察了 90度折弯反射镜3时的配置关系的说明图。在放电电极61、62之间产生辉光放电，在与光轴正交的xy面内，放电方向成为y方向，将基准轴14设定在相对该y方向为45度角度的方向。然后，以激光振荡光的偏振方向41相对该基准轴14为垂直的方式，设定90度折弯反射镜3的设置角度。进而，以沿着通过90度折弯反射镜3折弯了 90度的光轴行进的激光振荡光的偏振方向41相对正交型反射镜1的谷线为垂直的方式，设定正交型反射镜1的设置角度。从部分反射反射镜2朝向-ζ方向的去路的激光在90度折弯反射镜3上反射而入射到正交型反射镜1，在此以正交型反射镜1的谷线为基准轴而线对称形地反转，再次在90 度折弯反射镜3上反射，成为朝向ζ方向的归路的激光。该归路的激光相比于去路的激光相对基准轴14线对称形地反转。在该情况下，以y轴为基准，归路的激光等于使去路的激光的镜面对称像绕光轴旋转了 90度的像。因此，如图6所示，沿着y方向的小信号増益分布13的影响和沿着χ方向的小信号増益分布12的影响被平均化。其結果，在χ方向以及 y方向上，高次的横模都被抑制，能够稳定地产生各向同性优良的直线偏振的激光。另ー方面，与直线偏振光的偏振方向41垂直地设置了正交型反射镜1的谷线101， 所以不会由于正交反射镜1的反射作用而偏振方向发生变化。不依赖于去路的激光的旋转角度。因此，能够在向正交型反射镜1的入射前后，恒定地维持直线偏振光的偏振方向41， 能够可靠地維持光谐振器中的直线偏振振荡。进而，由于正交型反射镜1的光学特性，即使在正交型反射镜1中产生了以谷线 101为旋转轴的角度偏移，在向正交型反射镜1的入射光与反射光之间也不会产生角度偏移。因此，难以产生因机械振动等干扰而引起的光轴偏移，对激光输出带来的影响变小，激光输出的稳定性提高。其結果，光谐振器的对准灵敏度降低，光轴调整也变得格外容易。实施方式4.在本实施方式中，说明在实施方式3中基准轴14的角度设定为任意的情況。在上述实施方式3中，为易于理解，以如下情况为例子而进行了说明在与光轴正交的xy面内， 将基准轴14设定在放电电极61、62的放电方向、即相对y方向为45度角度的方向。但是，基准轴14也可以设定在相对y方向为45度角度以外的方向，优选设定为最能够减轻激光介质中的小信号増益、折射率等光学特性的不均勻性的影响的角度。例如，如图10所示，在与光轴正交的xy面内，将基准轴14设定在相对y方向形成角度θ的方向的情况下，通过调整90度折返反射镜3的设置角度，以偏振方向相对基准轴 14为垂直的方式选择直线偏振光41，并且以使该直线偏振光41和谷线为垂直的方式设置正交型反射镜1，从而得到与实施方式3同样的效果。实施方式5.
图11是示出本发明的实施方式5的立体图。激光振荡器具备光谐振器，具有正交型反射镜1以及部分反射反射镜2;激光气体，被供给到放电电极61、62之间，作为激光介质发挥功能；以及90度折弯反射镜3，作为偏振光选择元件发挥功能。在此，为易于理解，以将激光气流的方向设为χ方向、将放电电极61、62的放电方向设为y方向、将部分反射反射镜2与90度折弯反射镜3之间的光轴设为ζ方向的正交型气体激光振荡器为例子而进行说明。本实施方式中的各个构成要素与实施方式1相同，所以省略重复说明。在本实施方式中，在正交型反射镜1的反射面中，形成了反射膜，该反射膜使以入射角45度入射的激光在P偏振光与S偏振光之间产生四分之一波长量的相位差。另外，90度折弯反射镜3使光谐振器的光轴向-y方向折弯90度，并且在其前后选择了与χ方向平行的直线偏振光41。 进而，以振荡光的偏振方向相对正交型反射镜1的谷线为45度的方式，配置正交型反射镜 1。图12是示出本实施方式的正交型反射镜1的光学作用的说明图。入射到正交型反射镜1的直线偏振光41可以分离为针对正交型反射镜1的第1反射面102以S偏振光入射的分量411、和以P偏振光入射的分量412而考虑。在此，设想如下情况在正交型反射镜1的各反射面中，形成了在S偏振光分量 411和P偏振光分量412中不产生相位差的通常的反射膜。如上所述，由于正交型反射镜 1的反射作用，P偏振光分量412向符号432所示的箭头的朝向，以谷线101为基准轴而线对称形地反转。另ー方面，与谷线101平行的S偏振光分量411在第2反射面103中也如符号421所示的箭头那样，维持入射到第1反射面102的S偏振光分量411。其結果，入射到第1反射面102的直线偏振光41成为S偏振光分量421和P偏振光分量432的合成矢量，偏振方向会向符号43所示的箭头的方向变化。即，偏振方向也以正交型反射镜1的谷线101为基准轴而线对称形地反转。相对于此，在如本实施方式那样，在正交型反射镜1的反射面中形成了在P偏振光与S偏振光之间产生四分之一波长量的相位差的反射膜的情况下，由于在第1反射面102 和第2反射面103中受到的2次反射作用，在P偏振光与S偏振光之间产生与二分之一波长量相当的相位差。因此，在形成了在P偏振光与S偏振光之间不产生相位差的通常的反射膜的情况下，第2反射面103射出的P偏振光成为箭头432所示的方向，与此相対，如本实施方式那样形成了在P偏振光与S偏振光之间产生四分之一波长量的相位差的反射膜的情况下，第2反射面103射出的P偏振光的方向反转，成为箭头422所示的方向。因此，判断出作为P偏振光和S偏振光的合成矢量的第2反射面103射出的光线的偏振方向成为箭头42所示的方向，入射到正交型反射镜1的光线的偏振方向41被維持。回到图11，从部分反射反射镜2朝向-ζ方向的去路的激光在90度折弯反射镜3 上反射而入射到正交型反射镜1，在此以正交型反射镜1的谷线为基准轴而线对称形地反转，再次在90度折弯反射镜3上反射，成为朝向Z方向的归路的激光。该归路的激光相比于去路的激光，相对基准轴14而线对称形地反转。在该情况下，以y轴为基准，归路的激光等于使去路的激光的镜面对称像绕光轴旋转了 90度的像。因此，如图6所示，沿着y方向的小信号増益分布13的影响和沿着χ方向的小信号増益分布12的影响被平均化。其結果， 在χ方向以及y方向上，高次的横模都被抑制，能够稳定地产生各向同性优良的直线偏振的激光。另外，在正交型反射镜1的反射面中，形成了使以入射角45度入射的激光在P偏振光与S偏振光之间产生四分之一波长量的相位差的反射膜。因此，不论入射到正交型反射镜1的直线偏振光的偏振方向如何，始终能够维持恒定方向的直线偏振光。另外，在本实施方式中，示出了直线偏振光41相对正交型反射镜1的谷线101形成45度的角度而入射的结构，但直线偏振光41相对谷线101的角度不限于此，不论所入射的直线偏振光41的角度是多少，都能够在入射光和反射光中維持恒定的偏振方向。其結果，不论正交型反射镜1 的设置角度为多少，都能够选择期望的任意方向的直线偏振光，根据用途而选择最佳的偏振方向，从而激光4的处理变得格外容易。另外，在本实施方式中，示出了选择与χ方向平行的偏振方向，并且将正交型反射镜1的谷线的方向配置为相对Z轴形成45度角度的结构，但所选择的偏振方向、正交型反射镜的角度不限于此。总之，只要使用形成了使得在P偏振光与S偏振光之间产生四分之一波长量的相位差的反射膜的正交型反射镜1，就能够任意独立地选择通过正交型反射镜 1反转像的反转方向和直线偏振光的方向，所以只要将正交型反射镜1的谷线的角度设定为最减轻激光介质中的小信号増益、折射率等光学特性的不均勻性的影响的角度并且将激光的偏振方法选择为最适合用途的方向即可。另外，在实施方式1 5中，示出了使用90度折弯反射镜3来选择直线偏振光的偏振方向的结构，但直线偏振光的选择方法不限于此，也可以使用任意的偏振光光学元件、 例如通常的偏振镜、布氏片(Brewster plate)等。实施方式6.图13是示出本发明的实施方式6的立体图。激光放大器具备偏振光分束器15， 使垂直偏振光的激光反射，使水平偏振光的激光通过；正交型反射镜1，用于沿着相同的光轴使在偏振光分束器15上反射的激光进行反射；以及激光气体，被供给到放电电极61、62 之间，作为激光介质发挥功能。在此，为易于理解，以将激光气流的方向设为χ方向、将放电电极61、62的放电方向设为y方向、将偏振光分束器15与正交型反射镜1之间的光轴设为ζ方向的正交型气体激光放大器为例子而进行说明。放电电极61、62分别设置于与电介体板51、52的对置面相反的背面，经由供电线8 而与高频电源7连接。如果对放电电极61、62之间施加了交变电压，则形成均勻的辉光放电。在放电电极61、62之间，在箭头9所示的方向上被供给有激光气体，如果通过辉光放电而激光气体中的分子或者原子被激励至激光上能级，则呈现光的放大作用。例如，在作为激光气体使用了包含ω2分子的混合气体的情况下，能够通过(X)2分子的振动能级间的迁移， 进行波长10.6μπι的激光放大。在本实施方式中，在与光轴正交的Xy面内，放电方向成为y方向，将基准轴设定在相对该y方向成为45度角度的方向。然后，以正交型反射镜1的谷线相对该基准轴为平行的方式，进而以激光的偏振方向相对正交型反射镜1的谷线成为45度的方式，配置正交型反射镜1。作为被放大光的去路的激光46是向箭头461所示的朝向、即y方向偏振的直线偏振光，向偏振光分束器15以S偏振光入射，行进方向被折弯90度，在由放电电极61、62进行了放电激励的激光气体中穿过的同时被放大。接下来，被放大的激光通过正交型反射镜 1沿着相同的光轴反射。在此，正交型反射镜1的谷线被设定为相对放电方向即y方向成为45度角度的方向，且被设定为相对去路的激光46的偏振方向461也形成45度角度。由于通过正交型反射镜1实现的像反转效果，归路的激光47的偏振方向471相对去路的激光 46的偏振方向461旋转90度，与χ方向平行，再次在由放电电极61、62进行了放电激励的激光气体中穿过的同时被放大。归路的激光47成为P偏振光而透射偏振光分束器15，被供给到外部。通过这样设定为激光的直线偏振方向相对正交型反射镜1的谷线成为45度，从而无需使用波片、偏振光转子等偏振光光学元件，就能够通过简易的结构使激光的偏振方向旋转90度。因此，能够构成能够通过偏振光分束器15分离去路的激光46和归路的激光47 的往返型的激光放大器。另外，正交型反射镜1是反射型的光学元件，所以相比于使用了透射型的波片、偏振光转子等偏振光光学元件的情況，能够降低因光吸收引起的光学元件的畸变的影响，进而，相比于使用了利用双折射性的偏振光光学元件的情況，能够以更廉价的结构构成往返型的激光放大器。另外，在将正交型反射镜1的谷线设定为相对放电方向即y方向成为45度角度的方向的情况下，当激光在激光气体中往返吋，如图6所示，沿着y方向的小信号増益分布13 的影响和沿着χ方向的小信号増益分布12的影响被平均化。其結果，能够对各向同性优良的直线偏振的激光稳定地进行放大。另外，只要正交型反射镜1的谷线和激光的偏振方向維持45度的关系，则也可以将与正交型反射镜1的谷线平行的基准轴设定为相对放电方向即y方向成为45度角度以外的方向，优选设定为最能够减轻激光介质中的小信号増益、折射率等光学特性的不均勻性的影响的角度。在以上的各实施方式中，以正交型气体激光振荡器或者正交型气体激光放大器为例子进行了说明，但即使在使用了同轴状地构成激光轴和气流的轴流型气体激光、固体激光介质的情况下，也能够通过适合地选定正交型反射镜的设置角度、以及偏振方向，得到同样的效果。产业上的可利用性本发明在能够稳定地产生各向同性优良的直线偏振的激光的点上，在产业上极其有用。
权利要求
1.ー种激光振荡器，其特征在干，具备往返型的光谐振器，具有反射反射镜以及输出反射镜； 激光介质，设置于光谐振器内，用于对光进行放大；以及偏振光选择元件，设置于光谐振器内，用于将振荡光规定为直线偏振光， 反射反射镜是2个反射面正交的正交型反射镜，以振荡光的偏振方向相对于在与光谐振器的光轴正交的面内设定的基准轴为平行的方式，配置了偏振光选择元件，以振荡光的偏振方向相对正交型反射镜的谷线为平行的方式，配置了正交型反射镜。
2.ー种激光振荡器，其特征在干，具备往返型的光谐振器，具有反射反射镜以及输出反射镜； 激光介质，设置于光谐振器内，用于对光进行放大；以及偏振光选择元件，设置于光谐振器内，用于将振荡光规定为直线偏振光， 反射反射镜是2个反射面正交的正交型反射镜，以振荡光的偏振方向相对于在与光谐振器的光轴正交的面内设定的基准轴为垂直的方式，配置了偏振光选择元件，以振荡光的偏振方向相对正交型反射镜的谷线为垂直的方式，配置了正交型反射镜。
3.ー种激光振荡器，其特征在干，具备往返型的光谐振器，具有反射反射镜以及输出反射镜； 激光介质，设置于光谐振器内，用于对光进行放大；以及偏振光选择元件，设置于光谐振器内，用于将振荡光规定为直线偏振光， 反射反射镜是2个反射面正交的正交型反射镜，以振荡光的偏振方向相对于在与光谐振器的光轴正交的面内设定的基准轴为平行的方式，配置了偏振光选择元件，在正交型反射镜的各反射面形成了反射膜，该反射膜使得在P偏振光与S偏振光之间产生四分之一波长量的相位差。
4.根据权利要求1 3中的任意ー项所述的激光振荡器，其特征在干，激光振荡器是激光气流的方向被设定在相对光谐振器的光轴垂直的第1方向、放电方向被设定在相对光轴以及第1方向垂直的第2方向的正交型气体激光振荡器， 所述基准轴被设定为相对放电方向以45度的角度交叉。
5.一种激光放大器，其特征在干，具备折返反射镜，用于对沿着规定的光轴行进的直线偏振的激光沿着相同的光轴进行反射；以及激光介质，用于对沿着光轴行进的激光进行放大， 折返反射镜是2个反射面正交的正交型反射镜，以正交型反射镜的谷线相对于在与所述光轴正交的面内设定的基准轴为平行的方式， 进而以激光的偏振方向相对正交型反射镜的谷线成为45度的方式，配置了正交型反射镜。
6.根据权利要求5所述的激光放大器，其特征在干，激光放大器是激光气流的方向被设定在相对激光的光轴垂直的第1方向、放电方向被设定在相对光轴以及第1方向垂直的第2方向的正交型气体激光放大器，所述基准轴被设定为相对放电方向以45度的角度交叉。
全文摘要
激光振荡器具备光谐振器，具有正交型反射镜以及部分反射反射镜；激光气体，被供给到放电电极之间，作为激光介质发挥功能；以及90度折弯反射镜，作为偏振光选择元件发挥功能。正交型反射镜的2个反射面正交。以振荡光的偏振方向相对于在与光谐振器的光轴正交的面内设定的基准轴为平行的方式，配置90度折弯反射镜，以振荡光的偏振方向相对正交型反射镜的谷线为平行的方式，配置正交型反射镜。通过这样的结构，能够补偿激光介质中的光学特性的各向异性，稳定地产生各向同性优良的直线偏振的激光。
文档编号H01S3/081GK102549855SQ201080043109
公开日2012年7月4日 申请日期2010年9月17日 优先权日2009年9月30日
发明者山本达也, 藤川周一, 西前順一, 谷野阳一 申请人:三菱电机株式会社