JPH01105586A - 固体レーザ媒質 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は全般的にレーザ、更に具体的に云えば、コヒ
ーレント光の波頭の歪みを最小限に抑える様に構成した
レーザ装置に関する。

発明の背景 周知の棒形レーザは円柱形のレーザ媒質を持っている。

動作の際、棒形レーザの外面を冷却することによって、
レーザ媒質中に生じた温度勾配により、それを通過す−
るコヒーレント光の波頭の熱による歪みが生ずる。この
歪みは正レンズ効果を持ち、棒形レニザの動作効率とそ
れから送出されるビームの品質の両方に悪影響を有する
。

棒形レーザの欠点に対する１つの解決策が、米国特許第
３．６３３．１２６号に記載されたレーザ装置である。

この米国特許に記載されたレーザ装置のレーザ媒質は全
般的に薄板の形になっている。薄板の厚さを定める光学
的に平面状の２つの面の間の薄板内で、コヒーレント光
ビームを何回も内部反射させることにより、厚さ寸法の
熱による歪みが実質的になくなる。然し、厚さに対して
直交し、光学的に平面状の薄板（その少なくとも一方が
光学的にポンプされて冷却される）の幅を定める幅寸法
では、薄板の幅の縁の近くにある領域で、熱による歪み
が起る。この幅方向の歪みは、１つには、光学的に平面
状の面の一様な光学的なポンプ作用及び冷却作用を行な
うのが困難であることに由る。この様な幅方向の歪みを
最小限に抑える為、前掲米国特許では、コヒーレント・
ビームがこの様な縁領域を通過しない様にしている。

この為、面ポンプ形レーザは棒形レーザに較べて実質的
な改善であるが、幅方向の波頭の歪みの影響を最小限に
抑える為に、レーザ媒質としての薄板全体より少ない所
を利用することに制限されている。

面ポンプ形レーザで起る幅方向の波頭の歪みを是正する
１つの解決策が、係属中の米国特許出願通し番号箱９１
４．４３１号に記載されている。

然し、棒形レーザの欠点を解決し、特にこの装置が面ポ
ンプ形薄板レーザとは異なる形になっていて、それに伴
う幅方向、の波頭の歪みを生じない場合、そう云う欠点
を解決するレーザ装置を提供することが望ましい。

従って、この発明の主な目的は、上に述べた棒形レーザ
の熱による歪みの問題の起らないレーザ装置を提供する
ことである。

この発明の別の目的は、上に述べた面ポンプ形薄板レー
ザの幅方向の歪みが起らないレーザ装置を提供すること
である。

発明の要約 上記並びにその他の目的が、この発明では、第１及び第
２の端を持つと共に、その間を伸びる縦軸線を有する固
体レーザ媒質で構成されたレーザ装置を提供することに
よって達成される。レーザー媒質は、第１の実施例では
、縦軸線に対して垂直な正多角形断面と、第１及び第２
の端の間を伸びる光学的に平面状の外面とを有する。外
面は多角形断面の夫々の辺に対応する。更にレーザ媒質
が、円形断面を持っていて、縦軸線と同軸に伸び、内部
空間を限定する内面を有する。

更にレーザ装置が、レーザ媒質の内部空間の中に配置さ
れていて、レーザ媒質に対して励振用の電磁放射を一様
に入射させる円筒形ランプの様な光学ポンプ手段を有す
る。円周方向反射器の様な手段をレーザ媒質の外面と向
い合う様に位置ぎめして、ポンプ手段によって発生され
て外面を透過した励振用放射を外面に反射する。レーザ
媒質の内面及び外面を一様に冷却する冷却手段も設ける
。

この冷却作用により、レーザ媒質内に種々の熱領域が生
ずる。レーザ媒質の内面とランプの円筒面の間に第１の
冷却材流路が形成され、円周方向反射器と外面の間に第
２の冷却材流路が形成される。

更にこの発明のレーザ装置は、選ばれた角度でレーザ媒
質にコヒーレント電磁放射のビームを差向けて、レーザ
媒質の各々の外面で内部全反射を起させると共に、コヒ
ーレント放射が、レーザ媒質の第１及び第２の端の近く
にある予定の位置の間で螺旋形進路を辿る様にさせる手
段を有する。

コヒーレント放射の個々の線がレーザ媒質中の種々の熱
領域を通過して、各々の線が通る光路長を平均し、こう
してコヒーレント放射の波頭の歪みを最小限」こ抑える
。更に、第１及び第２の冷却材流路にある冷却材の相対
的な温度を変調することにより、波頭の歪みが更に少な
くされる。

この発明の第２の実施例は、実質的にレーザ媒質の形を
変更した点で、第１の実施例と異なる。

第２の実施例のレーザ媒質は、第１の中心点を持つ第１
のＮ辺正多角形断面を有する第１の端と、第２の中心点
を持つ第２のＮ辺多角形断面を有する第２の端とを持っ
ている。レーザ媒質は、第１及び第２の中心点の間を第
１及び第２の断面に対して垂直に伸びる縦軸線を持って
いる。第１の断面の各辺が第１の中心点から垂直距離り
の所にある。第２の断面は、第２の断面の第１辺が、第
２の中心点から垂直距離（Ｄ＋ｃ）の所にある点でだけ
、第１の断面と異なる。光学的に平面状の外面が、夫々
第１及び第２の端の第１及び第２の断面の対応する辺の
間を伸びる。この内の第１の面が、第２の断面の第１辺
と′Ｍ４１の断面の対応する辺の間を伸びる。第２の実
施例のレーザ媒質も、縦軸線と同軸に伸びて、光学ポン
プとしてのランプを受入れる内部空間を限定する内面を
有する。

第２の実施例のレーザ装置は、他の点では全体的に第１
の実施例と同じ様に構成されているが、選ばれた角度で
レーザ媒質に差向けられたコヒーレント電磁放射の波頭
の個々の線が、レーザ媒質の相次ぐ外面で内部全反射し
、第１及び第２の端の近くで前記第１の面上にある第１
及び第２の予定の位置の間を、縦軸線に沿って相次ぐ螺
旋形サ　、イクルで進行する。各々の相次ぐ螺旋形サイ
クルで、各々の面上の各々の線の反射点が、前の螺旋形
サイクルの反射点に較べて第１の横方向にずれる。この
反射点の横方向のずれは、螺旋形の進行による縦方向の
ずれと相加的である。コヒーレント放射の波頭の個々の
線を、夫々第１及び第２の位置に於ける第１の面の第１
及び第２の横半分の間に拘束することによ′す、波頭の
個々の線は略同じ光路長を通る。その結果、波頭が受け
る歪みは実質的になくなる。

この発明の新規と考えられる特徴は、特許請求の範囲に
記載しであるが、この発明とその他の目的は、以下図面
について説明する所から、更によく理解されよう。

発明の説明 次に図面について説明すると、第１図はこの発明の第１
の実施例として光学ポンプ形レーザ装置１００を示して
いる。レーザ装置１００はレーザ媒質１０２を持ち、こ
のレーザ媒質は縦軸線１０４と、軸線１０４に対して垂
直な六角形の正多角形断面を持っている。レーザ媒質１
０２は、ネオジミウムでドープしたイツトリウムψアル
ミニウム嘩ガーネット（ＹＡＧ、即ち、Ｎｄ−ＹＡＧ）
又はネオジミウムでドープした硝子の様な固体レーザ材
料の均質な本体で構成することが出来る。

レーザ媒質１０２が何れも六角形断面を持つ端面１０６
．１０ｇを有する。端面１０６．１０ｇは、後で説明す
る光学ポンプ作用と干渉しない程度に澄明になる様に、
研磨するだけである。

更にレーザ媒質１０２が光学的に平面状の６つの外面１
１０ａ乃至１１０ｆを有する。各々の外面が端面１０Ｂ
、１０８の間を伸び、夫々六角形断面の６つの辺と対応
する。外面を全体的に参照数字１１０で表わす。各々の
面１１０は、レーザ媒質１０２から放出されるコヒーレ
ント光の波長の１／８以内まで研磨する。レーザ媒質が
、軸線１０４と同軸の円形断面を持つ内面１１２を有す
る。内面１１２が内側空間を限定し、その中にレーザ媒
質１０２の光学的なポンプ作用を行なうランプ１１４の
様な手段が位置ぎめされる。ランプ１１４は円筒形の形
であって、軸線１０４と同軸に位置ぎめすることが好ま
しい。ランプの長さは、少なくとも端１０６，１０８と
同長であって、ランプから放出されたポンプ用の電磁放
射が、端１０６．１０８に接近し、た表面部分を含めて
、内面１１２の区域全体にわたって一様に入射する様に
する。ランプ１１４は、レーザ媒質１０２の原子を準安
定状態に励起するのに適した波長の光学的な電磁放射を
放出する閃光ランプで構成することが出来る。例えば、
５．０００乃至９，０００人のポンプ作用の波長を持つ
キセノン閃光ランプが、Ｎｄ：ＹＡＧ又はネオジミウム
でドープした硝子で構成されたレーザ媒質のポンプ作用
に適している。内面１１２及び円筒形ランプ１１４が同
軸であって、ランプ１１４が内面１１２の円形断面より
も小さい直径を持つ様に選ぶことにより、ランプと内面
の間に環状領域が形成される。この環状領域は、幾何学
的に、レーザ媒質の全長にわたって断面が略一定である
が、装置１００の動作中、レーザ媒質１０２の内面１１
２の上に流体冷却材の流れを通す為の第１の冷却材流路
１１６を形成する。流体冷却材は液体又は気体であって
よく、液体冷却材の例、を挙げれば水又は液体フロロカ
ーボン（例えば、ＦｉＣ−７５）であり、これに対して
空気及びヘリウムが気体の冷却材の例である。

更に装置１１００が、レーザ媒質１０２を完全に取巻く
様に位置ぎめされた、例えば澄明硝子で構成された円周
方向の流管１１８を持っている。判り易くする為、流管
１１８の一部分だけを第１図に示しである。流管１１８
は円形断面を持ち、軸線１０４と同軸であり、この為流
管とレーザ媒質１０２の外面の間に−様な第２の冷却材
流路１２０が形成される。第１の冷却材流路１１６の場
合と同じく、第２の流路１２０は、装置１００の動作中
、レーザ媒質の外面１１０の上に流体冷却材の流れを通
すことが出来る様にする。円周方向反射器１２２を軸線
１０４と同軸に、好ましくは流管１１８と接触して取付
ける。反射器１２２の反射面１２４がレーザ媒質１０２
の外面と向い合い、この為、ランプ１１４によって放出
されて、レーザ媒質１０２の外面を透過したポンプ用放
射が、この面に−様に反射される。反射器１２２の長さ
は、両端に接近した外面の部分を含めて、レーザ媒質の
全長にわたって−様な反射が保証される様に、少なくと
もレーザ媒質の端１０６，１０８と同長にする。反射器
１２２は金めつき又は銀めっきの真鍮で作ることが出来
る。

レーザ媒質の外面１１０ａの上に、コヒーレント光ビー
ムを導入並びに抽出する為の２つのプリズム１２６．１
２８が配置されている。プリズムは、レーザ媒質の一体
の一部分として形成することが好ましい、プリズム１２
６．１２８が夫々面１３０．１３２を持ち、この面を介
してコヒーレント光ビームを導入したり、抽出すること
が出来る。後で詳しく説明するが、プリズムは、コヒー
レント光ビームが、レーザ媒質１０２の各々の外−面１
１２で内部全反射することにより、プリズムの面１３０
．１３２の間の螺旋形進路を辿る様に、予定の形で位置
ぎめされる。このプリズムの面１３０．１３２の間の螺
旋形進路を辿る例としての１本の光線の通路１３４が第
１図に示されている。

コヒーレント光ビームの導入／抽出が出来る様にする為
のプリズムの面に対する接近は、とりわけ、流管１１８
及び反射器１２２に適当に位置ぎめされた開口（図面に
示してない）を設けることによって達成することが出来
る。

動作について説明すると、ポンプ用ランプ１１４が動作
し、冷却流路１１６，１２０に冷却材を流した時、装置
１００は２つのモードの何れでも動作させることが出来
る。第１のモードでは、装置１００はレーザ発振器とし
て動作させることが出来、これは周知の様に、レーザ媒
質内での自発放出に頼って、最初にコヒーレント・ビー
ムを形成する。この場合、１００％反射性の鏡を２つの
プリズムの面１３０，１３２の内の一方の前に置いて、
放出されたコヒーレント放射を同じ螺旋形進路に沿って
反射する。部分的に透光性の鏡を他方のプリズムの面の
前に配置しくどちらの鏡も図面には示してない）、コヒ
ーレント放射の一部分を抽出すると共に、放射の抽出さ
れなかった部分を螺旋形進路に沿って反射することが出
来る様にする。第２のモードでは、装置１００をレーザ
増幅器として動作させることが出来、この場合、レーザ
発振器に用いた前述の鏡は使わない。単にコヒーレント
光ビームを一方のプリズム面１３０゜１３２から導入し
、増幅した後、他方の面から抽出する。

この発明は、レーザ装置として実施した時、従来の棒形
レーザで起った波頭の歪みの問題を、米国１特許第３，
６３３．１２８号に記載された面ポンプ形レーザとは異
なる形で解決する。この発明では、レーザ媒質に多角形
断面を設け、この断面が第１の実施例では、六角形の形
をした正多角形であることにより、波頭の歪みの問題が
解決される。この明細書で云う正多角形は、長さが同じ
辺、及び同じ内角としての頂角を持つ多くの辺を持つ平
面状の幾何学的な形を云う。この明細書で云う六角形は
６辺を持つ正多角形である。レーザ媒質１０２の六角形
断面が第２図に示されており、これは端１０６から見た
レーザ媒質１０２を示す。

六角形断面の各々の内側頂角を２等分することにより、
レーザ媒質１０２の断面は６つの面積の等しい部分に区
分することが出来る。この区分を第２図では破線１５０
で示しである。光学的なポンプ源が中心位置にあり、反
、射器１２２が円周方向にあって、第１及び第２の環状
冷却材流路が、内面１１２及び外面の上に冷却材を一様
に流すことが出来る様に位置ぎめされていることにより
、レーザ装置１００には固有の光学的なポンプ作用及び
冷却の対称性がある。この光学的なポンプ作用及び冷却
の対称性の１番目の結果として、６つの面積の等しい部
分の各々が、時開じ温度分布を持つ。即ち、完全な光学
的なポンプ作用の対称性及び完全に一様な冷却を達成す
ることが出来る限り、６つの各部分の夫々の温度分布は
同等である。ランプ１１４及び反射器１１２、そして冷
却材流路も、レーザ媒質１０２の全長にわたって伸びる
から、各々の面積の同じ部分の温度部分は、軸線１０４
に沿った任意の垂直断面で時開−である。

第３図は、ランプ１１４によって、光学的なポンプ作用
の為に同じ熱を発生し、冷却材流路１１６及び１２０の
冷却材温度が等しく、内面１１２及び外面１１０に対す
る伝熱係数が同じで、反射器１２２からの反射が一様に
１００％であると仮定して、この様な面積が同じ１つの
部分に対して、発明者が計算で求めた温度分布を示して
いる。この部分の中の線は等温線、即ち同じ温度を持つ
点の軌跡である。簡単の為、第３図には具体的な温度の
値を記入してない。然し、等温線の密度は、種々の熱領
域の直接的な表示であり、従って、冷却材流路内の冷却
材の流れによって生ずる温度勾配の直接的な表示である
。この為、この部分の中心領域では、温度はかなり一定
して最高の値であり、この領域は冷却材流路から一番遠
い所にある。

評価する点が、内面１１２又は外面１１０の何れかに近
付くにつれて、温度が距離と共に一層急速に変化する。

ポンプ作用及び冷却の対称性の２番目の結果として、同
じ面積の部分の温度分布が、面１１０の垂直２等分線１
５２に対して略対称的である。

前に米国特許第３，６３３，１２６号に記載された面ポ
ンプ形レーザについて述べた様に、波頭の歪みが、レー
ザ・ビームの幅方向及び厚さ方向の寸法に於ける関心事
である。この米国特許では、−薄板の厚さを区切る薄板
の光学的に平面状の面の間で、コヒーレント光ビームを
何回も内部反射させることにより、厚さ方向の歪みを最
小限に抑えている。この米国特許では、幅方向の歪みは
内部反射方式によっては補償されず、レーザ媒質の利用
し得る部分をその縁から隔離することによって、制御す
ることが求められている。装置１００のレーザ媒質では
、幅及び厚さ寸法は、第４ａ図乃至第４ｃ図に示す様に
なる。第４ａ図では、コヒーレント光ビーム１８０が、
プリズム１２６の面１３０を介してレーザ媒質１０２に
入ることが示されている。波頭の厚さ寸法が第４ｂ図に
示されており、厚さの１つの平面の光線が示されている
。

これまでの説明から容易に明らかな様に、面積が同じ任
意の部分に対し、温度分布が、縦軸線のどこでレーザ媒
質の断面を考えるかに関係なく、時開−であるから、１
つの厚さ平面内の各々゛の光線は、レーザ媒質１０２の
中の螺旋形進路に沿って通過する時、同じ一連の種々の
熱領域を通る。従って、この厚さ平面内の各々の光線は
同じ光路長を通る。その結果、レーザ媒質１０２を螺旋
形に通るコヒーレント光ビームの波頭には、厚さ方向の
歪みが起らない。

ビーム１８０の幅寸法が第４ｃ図に示されており、この
図には１つの幅手面内にある例としての光線が示されて
いる。これらの光線を１８２ａ乃至１８２ｅで示す。こ
の図から判る様に、幅寸法は厚さ寸法と直交する。第２
図について説明すると、第４Ｃ図に示す幅平面の同じ５
本の光線１８２ａ乃至１８２ｅがレーザ媒質１０２の中
の螺旋形進路の一部分を通る痕を描いである。この図か
ら判る様に゛、光線１８２ｃが辺１１０ａの中心を通り
、これに対して光線１８２ｂ、１８２ｄは、その両側の
等間隔にあり、光線１８２ａ、１８２ｅも同じである゛
。第２図はレーザ媒質の端面図であるが、これらの光線
の位置が、例示の為、実際には縦軸線１０４に沿ってこ
の図面を見るものから遠ざかる方向に螺旋形に進行する
けれども、端面図に投影しである。光線１８２ａ乃至１
８２ｅがプリズム面１３０に入り、レーザ媒質の外面１
１０ａを透過し、面１１０ｂに入射する。光線が面１１
０ｂに入射する時の入射角をθと定義する。

角度θが、光線１８２Ｃの場合について、面１１０ｂに
対する法線１８４を基準として第２図に示されている。

この発明では、角度θは、多角形の中心から正多角形の
任意の１辺を見込む角度に等しくなる様に選ばれている
。第１の実施例の六角形断面の場合、θ−６０″である
。各々の光線が各々の外面で内部全反射をする様に保証
する為、この各々の面に於ける入射角は、次の式で定義
される臨界角θＣより大きいかそれと等しくなければな
らない。

θｃ　＝ａｒｃ　ｓｉｎ　ｎ’　／ｎ こ〜でｎはレーザ媒質１０２の屈折率であり、ｎ′は面
１１０と接触する冷却材の屈折率である。

空冷の硝子及びＮｄ：ＹＡＧレーザ媒質では、臨界角θ
Ｃは夫々的４２″及び３３″である。水冷のＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザ媒質の臨界角θＣは約４５゜７＠である。実施
例では、θが６０１′に等しくなる様に選ばれているか
ら、今述べた任意のレーザ媒質／冷却材の組合せで、内
部全反射が起る。

水冷の硝子レーザ媒質に対する臨界角θＣが約６０″で
あり、従って、レーザ媒質１０２の各々の外面で内部全
反射が起るかどうかは疑問である。

ニーで示した六角形のレーザ媒質の実施例を実施する為
に、硝子のレーザ媒質と共に液体冷却材を使いたい場合
、冷却材としてＦＣ−７５の様な液体フロロカーボンを
使うことが出来る。液体フロロカーボンで冷却されたレ
ーザ媒質の臨界角θＣは、約５３′である。

更に正多角形の性質として、並びにθの選び方により、
２θが正多角形の内側頂角に等しい。その結果、各々の
線は相次ぐ各々の外面上の点で、同じ入射角で反射する
。各々の線に対し、隣合う外面上の反射点の横方向の位
置は、それらの面の交点から等しい距離の所にある。各
々の外面に於ける反射点の位置が、軸線１０４と平行な
縦方向に沿った縦方向の位置と、この縦方向に直交する
横方向に沿った横方向の位置とによって定められる。例
えば、第２図で、光線１８２Ｃの反射点は、各々の面１
１０の横方向の中心にある。各々の光線が軸線１０４に
沿って螺旋形に進行する為、各々の面上の相次ぐ反射点
の軌跡が、軸線１０４と平行な縦方向に沿って線を形成
する。

辺１１０（第３図）の垂直２等分線に対して各々の面積
の等しい部分の熱的な分布が対称性を持ち、上に述べた
様にθを選んだから、第２図を見れば判る様に、特定の
幅の線は、それが通過する相次ぐ各々の面積の等しい部
分で略同じ熱経歴を受け、従って光路長が略同じである
。更に第２図を見れば、上に述べた熱的な分布の対称性
から、光線１８２ａ、１Ｂ２ｅは他方と同じ熱経歴を受
けることが判る。同様に、光線１８２ｂと１８２ｄも同
じ熱経歴を受ける。その結果、幅寸法に於ける光線の間
の光路長の差を評価するには、辺１１０ａの何れかの横
方向の半分に入る光線だけを考えればよい。発明者は、
第３図に示す様な温度分布及びＮｄ　：ＹＡＧレーザ媒
質を想定して、光線１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃを含
む、面１１０ａの横方向の半分に入る光線の、１つの面
積が等しい部分に於ける光路長を計算した。光路長の差
違が、コヒーレント光ビーム１８０（第４ａ図）が受け
る幅方向の波頭の歪みを例示する。これらの光線の夫々
の光路長の差違をグラフで例示する為に、中心の光線１
８２Ｃに対して寸法パラメータ「ｒ」を定義し、第２図
に示しである。即ち、光線１８２Ｃは位置ｒ−０にあり
、これに対して光線１８２ａは位置ｒ−Ｈにある。第５
図で、中心光線１８２ｃ　（ｒ−０）とｒ−ｒ　／　Ｒ
にある各々の光線の間の光路長の差（ΔＯ，Ｐ、　　Ｌ
、　）をｒ　／　Ｒに対して示しである。第５図のグラ
フの縦軸に描く数値の範囲を調節する為、光路長の差違
Δ０．　　Ｐ、　　Ｌ、を、Ｎｄ　：　ＹＡＧレーザ媒
質に対する屈折率の温度変化である定数ｄ　ｎ　／　ｄ
　Ｔで除しである。

第５図で、曲線２００は第１の実施例の六角形断面に対
応しており、これに対して曲線２０２は同等の棒形レー
ザ媒質に対応している。有効な比較を行なう為、−同等
の棒は、六角形断面の媒質の中の螺旋形進路を辿る波頭
を掃引する場合と同じ容積が、棒の中を伝搬するコヒー
レント光の波頭が掃引する様な長さ及び半径を持つ様に
選ばれている。このグラフから直ちに明らかな様に、六
角形断面は、幅方向の波頭の歪みの点で、棒形に較べて
大幅な改善が得られ、こうしてこの発明の主な目的が達
成される。

前に述べた様に、コヒーレント光がプリズムの面１３０
．１３２　（第１図）の間の螺旋形進路を辿る。これは
、コヒーレント光ビームの光線を面１１０ａに斜めの角
度で導入することによって行なわれる。波頭の光線がプ
リズムの面と垂直に交わると仮定すると、プリズムの面
１３０の稜線１８６と、面１１０ａ及び１１０ｆの交わ
る線との。

間の角度αが、この傾きを決定し、角度αが第１図に示
されている。プリズム１２８もこう云う、形で配置する
。角度αが、プリズムの面１３２の稜線１８８と、面１
１０ａ、ｔ１ｏｂ（第１図）が交わる線との間に限定さ
れる。プリズムの面１３０．１３２の間の縦方向の距離
が決った場合、角度αが、波頭がレーザ媒質１０２の中
をその一方の端から他方の端まで螺旋形進路に沿って通
る螺旋形サイクルの数を決定する。相次ぐ各々の螺旋形
サイクルが、波頭が、それが入って来た面１１０ａに達
した時に完了する。螺旋形サイクルの数は、所望のレー
ザの性能の関数であるから、設計技術者の選択事項であ
る。従って、角度α及びθの両方の選択により、コヒー
レント光の波頭の光線がレーザ媒質の中で辿る進路が決
定される。ニーでは１．プリズム１２６及び１２８がレ
ーザ媒質１０２の同じ面１１０ａ上に配置されることが
好ましいが、そうしなくてもよい。第１の実施例の螺旋
形進路、並びに正多角形断面を利用するこの発明の任意
の構成の螺旋形進路は、任意の１対の外面の間を伸びる
ことが出来る。この結果は、面積の等しい部分の熱的な
分布が上に述べ光様に同一によるものである。

上に述べた所から判る様に、第５図のグラフにも見られ
る様に、レーザ装置１００は、同等の棒形レーザよりも
、波頭の歪みが大幅に少なくなる　　　　　　ゝが、そ
れでも幾分かの幅方向の波頭の歪みが依然としである。

この発明では、冷却材流路１１６゜１２０を流れる冷却
材の相対的な温度、従って六角形断面の面積の等しい各
々の部分の温度分布を調節することにより、幅方向の波
頭の歪みを更に最小限に抑えることが出来ることが判っ
た。第５図の曲線１００は、冷却材流路１１６，１２０
の夫々の温度が等しい場合に対応する。Ｔ１．６及び”
　１２０が夫々流路１１６，１２０の冷却材の温度を表
わすとすると、係数φを次の様に定義する。

”１１Ｂ　　”１２０ φ− ”１２０ 即ち、φは冷却材温度の変化を表わしており、この発明
は、φの異なる値に対応する温度分布に対し、Ｏ乃至ｒ
　／　Ｒの範囲にわたって、光路長を計算した。この光
路長が第６図のグラフに示されている。このグラフの縦
軸及び横軸は第５図と同じである。下記の表１は、異な
るφの値並びに夫々それに対応する第６図の曲線を示す
。

表Ｉ φ　　　　　曲線の参照数字 ３．３６　ＸＩＯ’　　　　　　２０４８．７２　ＸＩ
Ｇ−２２０８ １０，０８Ｘｌ０−２　　　　　２０８φ−０である曲
線２００　（第５図）を第６図に再掲しである。これか
ら判る様に、流路及び１２０の冷却材温度に較べて冷却
材流路１１６の温度が高くなるにつれて、波頭の歪みが
更に減少する。

冷却材の温度を変調することによって、幅方向の波頭の
歪みがこの様に更に小さくなることは、上に述べた様に
正多角形の断面が対称性を持つ為である。米国特許第３
．６３３，１２６号に記載された薄板レーザの場合には
、幅方向の波頭の歪みは、ポンピングを−様にすると共
に、光学的に平面状の面を−様に冷却する努力によって
しか、最小限に抑えることが出来ない。この発明では、
この様な−様なボンピング及び冷却が対称的な設計に固
有であり、冷却材温度の変調によって、幅方向の波頭の
歪みを更に最小限に抑えることが出来る。

第１の実施例について云うと、幅寸法で見て異なる光線
が経由する光路長の差は、温度特性が異なる領域を夫々
通過することによるものである。

第１の実施例に対して行なった冷却材の温度の変調は、
夫々の光線が受ける熱的な分布の差を最小限にすること
により、光路長の差を最小限に抑えるのに役立つ。第１
の実施例で、幅寸法の夫々の光線が受ける光路長の差を
なくす為の別の解決策は、各々の光線が、幅方向の異な
る光線が前に辿った通路を相次ぐ螺旋形サイクルで通る
様にすることである。波頭内の幅方向の全ての゛光線が
、螺旋形進路全体にわたって同じ光路長を通ることが、
所望の結果である。

第７ａ図、第７ｂ図及び第８図に示すこの発明の第２の
実施例によって、こう云う結果が達成される。この第２
の実施例では、レーザ装置１００（第１図）と同じ素子
で構成されたレーザ装置が構成されるが、第２の実施例
の主な違いは、レーザ媒質の形が変ることである。即ち
、第７ａ図では、レーザ媒質３００だけが示されて・い
る。図面を示す為に、ボンピング源、円周方向の反射器
及び冷却材流路は図面に示してないが、第２の実施例の
動作にとっても必要であることは云うまでもない。レー
ザ媒質３００が六角形の形をした正多角形断面を持つ第
１の端３０２を有する。端３０２の断面は縦軸線３０４
に対して垂直である。軸線３０４が端３０２の断面の中
心点３０６と交わる。端３０２の断面の各辺は中心点３
０６から垂直距離りの所にある。これを第７ａ図では辺
３０．８に対して示しである。レーザ媒質３００の第２
の端３１０は、縦軸線３０４に対して垂直な６辺を有す
る多角形断面を持っている。軸線３０４が第２の端の断
面の中心点３１２と交わる。端３１０の断面形は、１辺
３１４が中心点３１２から更に余分の距離ｒｃＪだけず
れている点でだけ、端３０２と異なる。端３１０の断面
の残りの５辺は中心点３１２から距離ｒＤＪの所にある
。端３１Ｏの断面が六角形からずれていることを示す為
、並びにこの六角形断面からの距離ｒｃＪのずれを示す
為に、中心点３０２から距離ｒＤＪの所にある仮想の辺
３１６を第７ａ図に破線で示しである。

更にレーザ媒質３００が、端３０２，３１０の対応する
辺を結ぶ６つの外面３１８ａ乃至３１８ｆを有する。面
３１８ａが辺３０８及び３１４を結ぶ。第７ａ図から容
易に明らかな様に、辺３１４のオフセット距離ｒｃＪの
効果は、第１の実施例のレーザ媒質から、１つの外面に
角度βの傾斜をつけることによって、第２の実施例の変
形のレーザ媒質を形成することである。第７ａ図で、辺
３０８を仮想の辺３１６と結ぶ仮想の外面３１９が、レ
ーザ媒質１０２の六角形断面構造を表わす様に破線で示
されており、傾斜角βがそれに対して定められる。オフ
セット距離ｒｃＪ及び角度βはレーザ媒質３００、の長
さｒＬＪに対して三角関数の関係を持つ。即ちｔａｎβ
−ｃ／Ｌ、レーザ媒質３００が、レーザ媒質１０２の場
合と路間−の内面３２０を持っていて、ポンピング源を
受入れる。

第７ｂ図では、レーザ媒質３００の端３０２゜３１０の
近くの外面３１８に夫々２つのプリズム３２．２，３２
４を配置して、コヒーレント光ビームをレーザ媒質に導
入すると共にそれから抽出することが示されている。プ
リズム３２２．３２４は、夫々コヒーレント光ビームが
通過するプリズム面３２８．３２６を持っている。

レーザ媒質３００を用いたレーザ装置の動作上の利点は
、軸線３０４に沿った螺旋形進路にわたってコヒーレン
ト光線を追跡することによって一番よく理解されよう。

第８図は端３１０から見たレーザ媒質３００を示す。コ
ヒーレント光ビーム３３０の幅を例としての光線３３０
ａ、３３０ｂ。

３３０Ｃで示しであるが、このビームがプリズム３２４
の面３２６に入り、プリズム３２２の面３２８から出て
行く。第１の実施例のプリズム１２８．１２８と同じく
、プリズム３２２．３２４は第７ｂ図に明ら−かな様に
、斜めの角度で取付けて、コヒーレント光ビームがその
間で螺旋形進路を辿る様にしている。作り易くする為に
、各々のブリズムが面３１８ａの横方向の幅全体にわた
って取付けられているが、プリズムの面３２６を通過す
るコヒーレント光ビームの波頭は、外面３１８ａの内、
面３１８ｆに繋がる縦方向の縁に接近した横方向の第１
の半分程度しか通過しない様な開口である。同様に、プ
リズムの面３２８の開口は、それを通過するビームの波
頭の幅が、外面３１８ａの内、面３１８ａに繋がる縦方
向の縁に接近した横方向の第２の半分程度である。こう
云う開口の制約の理由は後で説明する。

第８図には、光線３３０ａの４つの螺旋形サイクルを描
いである。レーザ装置１００の場合と同じく、ビーム３
３０が辺３１８ｂに対して同じ角度θ−６０″で導入さ
れる。光線３３０ａと面３１８ｂに対する法線３３２の
間のこの角度を第８図に示しである。光線３３０ａが面
３１８ｂ乃至３１８ｆで相次いで内部全反射し、面３１
８ａに戻って来た時、面３１８ａの傾斜の為に、仮想の
面３１９より余分のオフセット距離だけ越えている。そ
の結果、面３１８ａ上の反射点は、光線３３０ａが最初
にその面に入った時の点に対し、距離Ｓ　（Ｘ）だけ横
方向にずれている。この横方向のずれは、光線が軸線３
０４に沿って螺旋形に進行することによって起る縦方向
のずれと相加的である。反射点の同じ横方向のずれが、
外面３１８ｂ乃至３１８ｆ上のこの後の反射点でも認め
られる。ずれの距離Ｓ　（Ｘ）がＸの関数として表わさ
れており、第７図に示す様に、これは端３０２の断面の
中心点３０６に対する、軸線３０４に沿った縦方向の位
置の表示である。即ち、Ｘは端３０２及び３１０では夫
々０及びＬに等しい。所定の縦方向の位置Ｘに於て面３
１８ａが仮想の面３１９からずれる垂直距離ｈ（ｘ）（
第７図）に対し、Ｓ　（Ｘ）は次の様に表わされる。

ｓ　（ｘ）　−２ｈ　（ｘ）　　ｔａｎθこ〜でθは前
に述べた入射角である。距離ｈ　（ｘ）は単純に次の式
で表わされる。

ｈ　（Ｘ）　”Ｘ　ｔａｒｔβ こ〜でｔａｎβ−ｃ　／　Ｌであり、ｒｃＪは辺３１４
のオフセット距離である。従って、距離ｈ　（ｘ）は次
の様に書くことが出来る。

ｈ　（ｘ）−ｘｃ／Ｌ ｈ　（ｘ）に対するこの式をＳ　（Ｘ）に対する前の式
に代入すると ｓ　（ｘ）　−２ｘｃ　ｔａｎθ／Ｌ 従って、プリズムの面３２６に入る波頭では、横方向の
ずれｓ　（ｘ）の大きさが、波頭が端３０２に近付くに
つれて、螺旋形サイクル毎に減少する。このことが第８
図にはっきりと示されている。

第８図では、面３１８ａ上の相次ぐ反射点が、相次ぐ螺
旋形サイクルが端３０２に近付くにつれて、（端３０２
の）辺３０ｇに近付く。これは、距離ｈ　（ｘ）が端３
０２に向かう方向に減少する場合である。

レーザ媒質３００の全長し及び傾斜角βは、プリズム面
３２６を介して、面３１８ａの上に述べた第１の半分に
入る入射する波頭の光線が、相次ぐ螺旋形サイクルで、
相次ぐ横方向のずれを生じて、面３１８ａの第２の半分
から、プリズム面３２８を介して出て行く様に選ばれる
。毎回の相次ぐ螺旋形サイクルで、ビーム３３０の幅の
中にある各々の光線は、光線３３０ａに接近した一番外
側の方の光線を別として、前に別の光線が辿った通路を
辿り、この為、プリズム３２２及び３２４の間の進路全
体にわたり、全ての光線が同じ光路を辿って、同じ熱経
歴を受け、従って波頭は幅方向の歪みがない。この効果
は、波頭の幅を前に述べた半分の開口に制限して、波頭
が入る外面と、相次ぐ横方向のずれの後に出て来る外面
とが同じになる場合にしか達成することが出来ない。波
頭の幅を上に述べた半分の開口に制限する結果、レーザ
媒質３００の容積の螺旋形の部分が利用されなくなる。

これは、出て来た波頭を再び導入して、レーザ媒質の前
は利用されなかった螺旋形の容積部分にわたる螺旋形進
路を辿る様にする別の光学装置を設けることによって、
是正することが出来る。

上に述べたこの発明の第１の実施例は、コヒーレント光
ビームがレーザ媒質の両端の間で多数の螺旋形サイクル
を辿る様にしているが、この発明はその場合に制限され
ない。エネルギの低い用途では、レーザ媒質の長さを短
くシ、並びに／又は斜めの角度αを適当に設定して、レ
ーザ媒質の両端の間の螺旋形進路が１個の螺旋形サイク
ルで構成される様にすることが出来る。更に、前に述べ
た様に、第１の実施例のプリズムは同じ外面に取付ける
必要はなく、螺旋形サイクルのある部分をその間で経由
する様にしてもよい。

第１及び第２の実施例について図面に示して説明したレ
ーザ媒質は、６辺を持っている。然し、この発明はこの
場合に制限されない。６辺より多くの辺を持つ多角形断
面を用いてもよい。６辺より少ない辺を持つ多角形断面
を使ってもよいが、θをθ。より大きいかそれと等しく
なる様に選ぶと云う制約がある。ニーでθは、選ばれた
正多角形断面の形の特性から導き出さ−れる。

上に述べた様に、プリズムはレーザ媒質の少なくとも１
つの外面上に配置されて、コヒーレント光ビームを入れ
ること及び抽出することが出来る様にするが、この発明
はその場合に制限されない。

プリズム形の装置をレーザ媒質の両端の上に配置して、
コヒーレント光ビームがこの様に入って出て行くことが
出来る様にすることが出来ることは、当業者に明らかで
あろう。プリズム形の装置をこの様に端に配置しない場
合、レーザ媒質の両端は平面状である必要はない。

上に述べた実施例のレーザ装置は、澄明硝子で構成され
た流管を用いるが、この発明はその場合に制限されない
。当業者であれば容易に明らかであるが、この代りに、
流管は、入射する電磁放射の一部分を吸収して、予定の
所望のスペクトル分布を持つ放射を再び放出する能動フ
ィルタ材料で構成することが出来る。

ニーで説明した実施例のレーザ装置は、冷却管と同軸に
取付けられた別個の反射器構造を持っているが、そうす
る必要はない。その代りに、流管の外面、即ち冷却材と
接触してない面を、放射をレーザ媒質の外面に向けて反
射する様に作用する反射材料で被覆してもよい。この場
合、冷却管と同軸に、その外面と接触して金属構造を設
け、機械的に支持することが望ましいことがある。

レーザ媒質にコヒーレント光ビームを導入すると共にそ
れから抽出する為のプリズムは、この媒　。

質の一体の一部分として形成することが好ましいが、こ
の発明はその場合に制限されない。その代りに、プリズ
ムは、レーザ媒質を構成するのと同じレーザ材料から、
別個の要素として作ることが出来る。その時、別々のプ
リズムを硝子接着剤を用いることにより、適当な位置で
レーザ媒質に結合することが出来る。この様な結合に適
した接着剤が米国特許筒４．５０９．１７５号に記載さ
れている。

ニーに説明した実施例のレーザ装置はレーザ媒質の外面
の上に流れる冷却材を用いるが、この発明はその場合に
制限されない。その代りに、ヘリウム・ガスの様な停滞
冷却材を用いることが出来る。この場合、流管１１ｇを
省き、停滞冷却材を反射器１２２の反射面１２４と直接
に接触させて、第２の冷却材流路内に収容する。その時
、レーザ装置の動作中、反射器１２２を真鍮の様な熱伝
導材料で構成して、反射器の反射しない後面を冷却し、
停滞冷却材から熱を運び去ることが出来る。

こ−で説明した実施例では、レーザ媒質の全長にわたっ
て−様な光学ボンピング及び冷却を行なうが、この発明
はその場合に制限されない。当業者であれば判る様に、
レーザ媒質の選ばれた長さ部分、例えばレーザ媒質の内
、プリズム１２６及び１２８の間にある部分を−様な光
学ポンピング及び冷却を行なう様に隔離することが出来
る。

好ましい実施例を図面に示して説明したが、この発明の
範囲内で、当業者であれは、全面的にも、部分的にも種
々の変形、変更、置換及び均等物を用いることが出来る
ことは明らかであろう。従って、この発明の範囲は特許
請求の範囲のみによって限定されることを承知されたい
。

【図面の簡単な説明】

８１図はこの発明の第１の実施例のレーザ装置を示す図
、 第２図は第１図のレーザ装置の端面図、第３図は第１図
のレーザ装置の面積が同じ部分の温度分布を示す図、 第４ａ図、第４ｂ図及び第４ｃ図は第１図のレーザ装置
に入るコヒーレント光の波頭の幅及び厚さ寸法を示す図
、 第５図は第１図のレーザ装置を通過するコヒーレント光
ビームが受ける波頭の歪みが掻く小さいことを示すグラ
フ、 第６図は冷却材の温度を変調することによって、第５図
に示した波頭の歪みを更に最小限に抑えることを示すグ
ラフ、 第７ａ図及び第７ｂ図はこの発明の第２の実施例のレー
ザ装置を示す図、 第８図は第７図のレーザ装置の端面図である。 主な符号の説明 １０４：縦軸線 １０６．１０８：端面 １１０：外面 １１２：内面 １１４：ランプ １１６．１２０：冷却材流路 １２２：反射器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の端と、 第２の端とを有し、 該第１及び第２の端の間を伸びる縦軸線及び該縦軸線に
   対して垂直な正多角形断面を持っており、更に 前記第１及び第２の端の間を伸びていて、前記多角形断
   面の夫々の辺に対応する光学的に平面状の外面と、 前記縦軸線と同軸に伸びていて、光学ポンプ手段を受入
   れる内部空間を限定する内面とを有し、選ばれた角度で
   前記レーザ媒質に差向けられたコヒーレント電磁放射が
   各々の外面で内部全反射して、前記第１及び第２の端の
   近くの予定の位置の間の螺旋形進路を辿り、 この為、前記内部空間に光学ポンプ手段を持込むと共に
   、前記ポンプ手段から前記外面を透過した電磁放射を前
   記外面に反射する手段を設け、且つ前記内面及び外面を
   一様に冷却する時、前記レーザ媒質内に種々の熱領域が
   生じ、前記選ばれた角度で前記レーザ媒質に差向けられ
   たコヒーレント放射の個々の線が種々の熱領域を通過し
   て、該線の間の光路長の差を最小限に抑え、こうして前
   記コヒーレント放射の波頭の歪みを最小限に抑える様に
   した固体レーザ媒質。 ２、前記多角形断面が六角形である請求項１記載の固体
   レーザ媒質。 ３、前記内面が前記縦軸線に対して垂直で且つそれと同
   心の円形断面を持つ請求項１記載の固体レーザ媒質。 ４、実質的にネオジミウム：イットリウム・アルミニウ
   ム・ガーネットで構成される請求項１記載の固体レーザ
   媒質。 ５、実質的にネオジミウムでドープされた硝子で構成さ
   れる請求項１記載の固体レーザ媒質。 ６、前記コヒーレント放射の波頭の厚さ寸法の平面内に
   ある線が全て前記レーザ媒質中の略同じ光路長を通る請
   求項１記載の固体レーザ媒質。 ７、第１の中心点を持つ第１のＮ辺正多角形断面を持つ
   第１の端と、 第２の中心点を持つ第２のＮ辺多角形断面を持つ第２の
   端とを有し、 前記第１及び第２の中心点の間を伸びていて前記第１及
   び第２の断面に対して垂直な縦軸線を有し、 前記第１の断面の各辺は前記第１の中心点から垂直距離
   Ｄの所にあり、前記第２の断面は、該第２の断面の第１
   辺が前記第２の中心点から垂直距離（Ｄ＋ｃ）の所にあ
   る点でだけ、前記第１の断面と異なっており、更に、 前記第１及び第２の端の第１及び第２の断面の対応する
   辺の間を伸びる光学的に平面状の外面を有し、第１の外
   面は前記第２の断面の第１辺及び前記第１の断面の対応
   する辺の間を伸びており、更に、 前記縦軸線と同軸に伸びていて、光学ポンプ手段を受入
   れる内部空間を限定する内面を有し、この為、前記内部
   空間に光学ポンプ手段を持込み、前記ポンプ手段から前
   記外面を透過した電磁放射を前記外面に反射する手段を
   設けると共に、前記内面及び外面を一様に冷却した時、
   当該レーザ媒質内に種々の熱領域が生じ、選ばれた角度
   で前記レーザ媒質に差向けられたコヒーレント電磁放射
   の波頭の個々の線が該レーザ媒質の相次ぐ外面で内部全
   反射して、夫々前記第１及び第２の端の近くにある前記
   第１の面上の第１及び第２の予定の位置の間を前記縦軸
   線に沿って相次ぐ螺旋形サイクルで進行し、各々の相次
   ぐ螺旋形サイクルでは、各々の前記面に於ける前記線の
   反射点が前の螺旋形サイクルの反射点に比べて、第１の
   横方向にずれ、該反射点の横方向のずれは螺旋形の進行
   による縦方向のずれと相加的であり、更に個々の線を夫
   々前記第１及び第２の位置で前記第１の面の第１及び第
   ２の横方向の半分の間に拘束した時、前記波頭の個々の
   線は略同じ光路長を通る様にした固体レーザ媒質。 ８、第１及び第２の端と、その間を伸びる縦軸線を持つ
   固体レーザ媒質を有し、該レーザ媒質は前記縦軸線に対
   して垂直な正多角形断面、並びに前記第１及び第２の端
   の間を伸びる光学的に平面状の外面を持っており、該外
   面は前記多角形断面の夫々の辺に対応し、更に 前記縦軸線と同軸にレーザ媒質の内面が伸びていて内部
   空間を限定しており、更に、 前記レーザ媒質の内部空間の中に配置されて、前記レー
   ザ媒質に励振用の電磁放射を一様に入射させる光学ポン
   プ手段と、 前記レーザ媒質の外面と向い合っていて、前記ポンプ手
   段によって発生され、前記外面を透過した励振用放射を
   該外面に一様に反射する手段と、前記レーザ媒質の前記
   内面及び前記外面を一様に冷却して、前記レーザ媒質内
   に種々の熱領域が出来る様にする冷却手段と、 選ばれた角度で前記レーザ媒質にコヒーレント放射ビー
   ムを差向けて、前記レーザ媒質の各々の外面で内部全反
   射を起させると共に、前記コヒーレント放射が前記第１
   及び第２の端の近くの予定の位置の間の螺旋形進路を辿
   る様にする手段とを有し、前記コヒーレント放射の個々
   の線が前記種々の熱領域を通過して、各々の線が通る光
   路長を平均し、こうして前記コヒーレント放射の波頭の
   歪みを最小限に抑える様にしたレーザ装置。 ９、前記レーザ媒質が六角形断面を持つ請求項８記載の
   レーザ装置。 １０、前記レーザ媒質の内面が、前記縦軸線に対して垂
   直でそれと同心の円形断面を持っている請求項８記載の
   レーザ装置。 １１、前記レーザ媒質が略ネオジミウム：イットリウム
   ・アルミニウム・ガーネットで構成されている請求項８
   記載のレーザ装置。 １２、前記レーザ媒質が略ネオジミウムでドープした硝
   子で構成されている請求項８記載のレーザ装置。 １３、前記コヒーレント放射の波頭の厚さ寸法の平面内
   にある線が、全て前記レーザ媒質中の略同じ光路長を通
   る請求項８記載のレーザ装置。 １４、前記内面が前記縦軸線に対して垂直な円形断面を
   持ち、 前記光学ポンプ手段が略円筒形を持つランプで構成され
   、該ランプは前記縦軸線と同軸に前記内部空間内に配置
   され、この為、前記ランプの円筒面と前記内面の間に第
   １の環状冷却材流路が形成され、 前記反射手段は、前記縦軸線と同軸に配置された円周方
   向反射器で構成されており、この為該反射器及び前記レ
   ーザ媒質の外面の間に第２の冷却材流路が形成される様
   にした請求項８記載のレーザ装置。 １５、前記第１及び第２の冷却材流路にある冷却材の相
   対的な温度を変調して、前記コヒーレント放射の波頭の
   歪みを更に小さくする手段を有する請求項１４記載のレ
   ーザ装置。 １６、前記コヒーレント放射の波頭の厚さ寸法の平面内
   にある線が、何れも前記レーザ媒質内で略同じ光路長を
   通り、更に、 前記第１及び第２の冷却材流路にある冷却材の相対的な
   温度を変調して、前記コヒーレント放射の波頭の幅寸法
   の平面内にある線の光路長の差を最小限に抑える様にし
   た請求項１４記載のレーザ装置。 １７、固体レーザ媒質を有し、該レーザ媒質は、第１の
   中心点を持つ第１のＮ辺正多角形断面を有する第１の端
   、及び 第２の中心点を持つ第２のＮ辺多角形断面を有する第２
   の端を有し、 前記レーザ媒質は前記第１及び第２の中心点の間を前記
   第１及び第２の断面に対して垂直に伸びる縦軸線を持っ
   ており、 前記第１の断面の各辺は前記第１の中心点から垂直距離
   Ｄの所にあり、前記第２の断面は、該第２の断面の第１
   辺が前記第２の中心点から垂直距離（Ｄ＋ｃ）の所にあ
   る点でだけ、前記第１の断面と異なっており、 夫々前記第１及び第２の端の第１及び第２の断面の対応
   する辺の間を光学的に平面状の外面が伸びており、第１
   の面は前記第２の断面の前記第１辺及び前記第１の断面
   の対応する辺の間を伸びており、 前記縦軸線と同軸に内面が伸びていて内部空間を限定し
   ており、更に、 前記レーザ媒質の内部空間の中に配置されていて、前記
   レーザ媒質に励振用電磁放射を一様に入射させる光学ポ
   ンプ手段と、 前記レーザ媒質の外面と向い合っていて、前記ポンプ手
   段によって発生されて、前記外面を透過した励振用放射
   を該外面に一様に反射する手段と、前記レーザ媒質の前
   記内面及び前記外面を一様に冷却して、前記レーザ媒質
   内に種々の熱領域が生じる様にする冷却手段と、 選ばれた角度で前記レーザ媒質にコヒーレント電磁放射
   の波頭の個々の線を差向けて、前記レーザ媒質の相次ぐ
   外面で内部全反射させると共に、前記第１及び第２の端
   の近くの前記第１の面上の第１及び第２の予定の位置の
   間で前記縦軸線に沿って相次ぐ螺旋形サイクルで進む様
   にする手段とを有し、各々の相次ぐ螺旋形サイクルで、
   前記面上の各々の線の反射点が前の螺旋形サイクルの反
   射点に比べて第１の横方向にずれ、該反射点の横方向の
   ずれは螺旋形の進行による縦方向のずれと相加的であり
   、更に、個々の線を前記第１及び第２の位置に於ける前
   記第１の面の第１及び第２の横方向の半分の間に拘束し
   た時、前記波頭の個々の線が通る光路長が略同じになる
   様にしたレーザ装置。