具体实施方式

下面参照附图详细地说明本发明的实施方式。在附图的说明中，对于相同或等同的要素使用相同标记，省略重复的说明。附图的尺寸比例未必与所说明的对象的比例一致。

(第一实施方式)

如图1所示，第一实施方式的激光装置(光振荡器)1A包括第一反射部10、第二反射部12、激光介质14、Q开关元件(可饱和吸收部)16。第一反射部10、第二反射部12、激光介质14、Q开关元件16沿着Z轴按照第一反射部10、激光介质14、Q开关元件16和第二反射部12的顺序配置。上述Z轴相当于激光装置1A的光轴。激光装置1A适用于激光点火、激光诱导击穿光谱法、以烧蚀为目的各种激光加工。

在激光装置1A中，通过使从激发光供给部18供给的第一波长(例如，如果激光介质14为Nd:YAG，则波长为808nm或885nm，如果激光介质14为Yb:YAG，则波长为940nm或968nm)的激发光L1入射到第一反射部10，来从第二反射部12一侧(图1中的右侧)输出第二波长(例如，如果激光介质14为Nd:YAG，则波长为1064nm，如果激光介质14为Yb:YAG，则波长为1030nm)的脉冲激光L2。

激发光供给部18只要具有可向第一反射部10供给激发光L1的结构即可。激发光供给部18例如包括与光纤18B耦合并输出激发光L1的激光二极管(LD)18A，和用于使光纤18B输出的激发光L1入射到第一反射部10的入射光学系统18C。LD18A可以采用连续波振荡，也可以采用准连续波振荡。图1的入射光学系统18C使光纤18B输出的激发光L1会聚后入射到第一反射部10。激发光L1也可以作为例如平行光或实际上接近平行光的缓和的会聚光入射到第一反射部10。激发光供给部18也可以是激光装置1A的一部分。

[第一反射部]

第一反射部10设置于激光介质14的第一端面14a。第一反射部10是能够使第一波长的激发光L1透射、并使第二波长的光反射的电介质多层膜。第一反射部10对第一波长的激发光L1的透射率为80％以上(优选为95％以上)，第一反射部10对第二波长的光的反射率为90％以上(优选为99％以上)。第一反射部10是例如对第一波长的激发光L1起到AR(抗反射)涂层的作用，且对第二波长的光起到HR(高反射)涂层的作用的电介质多层膜。第一反射部10可通过薄膜形成技术形成于第一端面14a。

第一反射部10包括第一面(入射面)10a和第二面10b(在光传播的Z轴方向上与第一面10a相反的一侧的面)，其中激发光L1入射到第一面10a。第一面10a和第二面10b是与Z轴正交的平面。因此，第一反射部10是具有上述透射特性和反射特性的平面镜。不过，第一反射部10也可以是具有曲率的镜(弯曲的镜)，例如也可以是凹面镜。

第二反射部12在Z轴方向(一个方向)上与第一反射部10隔开间隔地配置。第二反射部12设置于Q开关元件16的第二端面16b。第二反射部12是反射第二波长的光的电介质多层膜。第二反射部12对第二波长的光的反射率为80％以上(优选为99％以上)。第二反射部12是例如对第二波长的光起到HR涂层的作用的电介质多层膜。第二反射部12可通过薄膜形成技术形成于第二端面16b。

第二反射部12与第一反射部10一起形成非稳定谐振腔。在图1所示的实施方式中，由第一反射部10和第二反射部12形成的非稳定谐振腔的光轴与Z轴一致。在从Z轴方向观察的情况下，第二反射部12的大小比第一反射部10的大小小。另外，第二反射部12向第一反射部10一侧弯曲。由于第二反射部12如上述那样弯曲，第二反射部12使第二波长的光发散。因此，第一反射部10和第二反射部12形成了扩大光学系统。

第一反射部10和第二反射部12构成上述的非稳定谐振腔，因此如图2所示，从激光装置1A输出环状(环形模式)的脉冲激光L2。在令脉冲激光L2的内径为a，令脉冲激光L2的外径为b，并以b/a定义扩大率m的情况下，扩大率m例如为2^1/2以上、3以下。扩大率m也可以是1.2以上、3以下。

第二反射部12中最接近第一反射部10的部分(第二反射部12的顶部)和第一反射部10的第二面10b之间的距离(下文也称“谐振腔腔长d”)例如约为4～50mm。谐振腔腔长d也可以比15mm小。在从Z轴方向观察的情况下，第二反射部12为圆形或多边形，其直径或对角的长度例如为1～20mm。第二反射部12的直径或对角的长度也可以为1mm～3mm。第二反射部12的曲率半径例如为10mm～2m。第二反射部12的曲率半径例如也可以为10mm～100mm。

[激光介质]

激光介质14是在激发状态下形成放大超过吸收的反转分布，通过受激辐射进行光放大(amplify)的物质。激光介质14也被称为增益介质。激光介质14能够使用已知的各种激光介质，只要能够通过供给第一波长的激发光L1而发射第二波长的光即可。

激光介质14的材料例如包括：由添加了构成发光中心的稀土离子的氧化物形成的光增益材料、由添加了构成发光中心的过渡金属离子的氧化物形成的光增益材料、由构成色心(color center)的氧化物形成的光增益材料等。

上述稀土离子例如包括Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb。过渡金属离子例如包括Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu。母体材料例如包括YAG、YSAG、YGAG、YSGG、GGG、GSGG、LuAG等石榴石类材料；YLF、LiSAF、LiCAF、MgF₂、CaF₂等氟类材料；YVO₄、GdVO₄、LuVO₄等钒酸盐类材料；FAP、sFAP、VAP、sVAP等磷灰石类材料；Al₂O₃、BeAl₂O₃等氧化铝类材料；Y₂O₃、Sc₂O₃、Lu₂O₃等倍半氧化物类材料；KGW、KYW等钨酸盐类材料。母体材料可以是单晶，也可以是多晶陶瓷材料。母体材料也可以是非晶质的各种玻璃。

激光介质14的形状例如包括板状和柱状。在图1所示的实施方式中，激光介质14的中心轴与Z轴一致。激光介质14具有第一端面14a和第二端面14b(Z轴方向上与第一端面14a相反的一侧的面)。第一端面14a和第二端面14b与Z轴正交。激光介质14沿Z轴方向的长度例如为0.2～26mm。

从Z轴观察的激光介质14的形状(平面视图形状)例如包括圆形、矩形或正方形、多边形。在上述激光介质14的平面视图形状为圆形的情况下，直径例如为1.4～100mm。在上述激光介质14的平面视图形状为矩形或正方形的情况下，近似对角的长度例如为1.9～140mm。

下文中，将从Z轴观察某个要素时的该要素的形状也如上述地称为“平面视图形状”。

Q开关元件16是可饱和吸收体，具有当入射到Q开关元件16的光的强度增大时吸收能力可发生饱和的特性。Q开关元件16的透射率随着第二波长的光的吸收而增大。Q开关元件16可与激光介质14同轴地配置。Q开关元件16也可以与第二端面14b接合。

在从Z轴方向观察的情况下，Q开关元件16的大小比激光介质14小。Q开关元件16的形状例如包括板状和柱状。Q开关元件16包括第一端面16a和第二端面16b(Z轴方向上与第一端面16a相反的一侧的面)，第一端面16a位于激光介质14一侧。第一端面16a与Z轴正交。第二反射部12设置于第二端面16b。由于第二反射部12向第一反射部10一侧弯曲，因此第二端面16b也同样地弯曲。第二端面16b的曲率半径和第二反射部12的曲率半径相同。

Q开关元件16沿Z轴方向的长度例如为0.1～10mm。

如激光装置1A那样，在第二端面16b的整个面上设置有第二反射部12的情况下，Q开关元件16的平面视图形状例如为圆形或多边形，其等效的直径例如为1～20mm。

第二反射部12也可以设置于第二端面16b的一部分。即，也可以在第二端面16b上局部涂覆第二反射部12。在该情况下，第二端面16b在其一部分具有向第一反射部10一侧弯曲的弯曲区域，在该弯曲区域设置第二反射部12。在第二反射部12设置于第二端面16b的一部分的实施方式中，Q开关元件16的平面视图形状例如可以是圆形、矩形或正方形、多边形。在Q开关元件16的平面视图形状为矩形或正方形的情况下，等效的对角的长度例如为1～20mm。

Q开关元件16的材料可以是具有当入射的第二波长的光的强度增大时吸收能力可发生饱和之特性的可饱和吸收体的材料。在本实施方式中，Q开关元件16的材料为Cr:YAG陶瓷，但也可以是单晶。

Q开关元件16可以在第二端面16b的整个面或其一部分弯曲的状态下制造，也可以这样制造，即，在制造了第二端面16b为平面的Q开关元件16之后，对第二端面16b进行加工以使其整个面或一部分弯曲。

在激光介质14和Q开关元件16均为陶瓷制的情况下，通常进行烧结接合，但这样无法使激发光反射。因此，例如可以对激光介质14和Q开关元件16采用表面活性化接合。表面活性化接合是这样的方法，即，通过进行离子束照射或FAB(中性原子光束)照射，除去在真空中接合的材料的接合面上的氧化膜或表面附着物，将平坦且构成原子露出在外的接合面彼此接合。上述接合是利用了分子间键合的直接接合。采用表面活性接合，则激光介质不限于陶瓷，可进行单晶彼此的接合或单晶与陶瓷的混合接合，不仅如此，还可在实施了激发光反射涂层等的基础上进行接合。在通过将激光介质14和Q开关元件16接合而形成了接合体的情况下，该接合体在激光介质14和Q开关元件16的接合方向的长度(相当于Z轴方向的长度)例如比10mm小。

可以在激光介质14的第二端面14b和Q开关元件16的第一端面16a的至少一者设置用于调整第二端面14b和第一端面16a的反射特性(例如第二波长的光的反射特性)的涂层。在第二端面14b和第一端面16a的至少一者设置有这种涂层的情况下，例如激光介质14和Q开关元件16可隔着上述涂层如上述那样接合。可以在Q开关元件16的第一端面16a和第二端面16b的至少一者设置涂层，该涂层对第一波长的激发光L1起到HR涂层的作用，且对第二波长的光起到AR涂层的作用。这种涂层可以是可饱和吸收部的一部分。即，可饱和吸收部也可以除了可饱和吸收体(图1的Q开关元件16)以外还包括上述涂层，在涂层设置于可饱和吸收体的端面的情况下，涂层的端面相当于可饱和吸收部的端面。

在激光装置1A中，激光介质14和Q开关元件16的Z轴方向的长度以及第二反射部12的形状等(尤其是第二反射部12的大小和曲率半径等)只要考虑到谐振腔腔长d、增益等，以能够获得期望的环形(doughnut)形状的脉冲激光L2的方式设定即可。例如，可以设定激光介质14和Q开关元件16的Z轴方向的长度以及第二反射部12的形状，使得上述扩大率m为2^1/2以上、3以下，或为1.2以上、3以下。

接着，说明激光装置1A的作用效果。

当激发光供给部的激发光L1入射到第一反射部10的第一面10a时，激发光L1透过第一反射部10供给至激光介质14。由此，激光介质14受到激发而发射第二波长的光。激光介质14发射的第二波长的光被第二反射部12向第一反射部10一侧反射。第一反射部10反射第二波长的光。由此，第二波长的光多次通过激光介质14。由于第二波长的光通过激光介质14时的受激辐射，第二波长的光被放大(amplified)，在Q开关元件16的作用下作为脉冲激光L2被输出。

第二反射部12反射第二波长的光，因此第二波长的光实际上不从第二反射部12透射。由于第二反射部12向第一反射部10一侧弯曲，因此经第二反射部12反射的第二波长的光是发散的。因此，从Z轴方向看来，脉冲激光L2从第二反射部12的外侧输出。其结果，脉冲激光L2的形状(强度分布)为图2所示的环形(doughnut)形状。即，激光装置1A能够输出环状的脉冲激光L2。

经第二反射部12反射的第二波长的光是发散的。因此，与第一反射部和第二反射部均为平面镜的情况相比，第二波长的光能够在激光介质14的更宽的区域通过。由此，容易从激光介质14产生大量受激辐射，因此在相同的激发面积下，与第一反射部和第二反射部均为平面镜的情况相比，能够获得较高输出的脉冲激光L2。该情况下，虽然提高了脉冲激光L2的输出，但通过积极地选择环状的光束，消除增益从doughnut模向高阶模的转移，能够在抑制光束质量(M²)的劣化的同时，实现脉冲激光L2的输出的提高。即，激光装置1A可在抑制光束质量劣化的同时实现输出的提高。

在激光装置1A中，第一反射部10作为平面镜发挥作用，因此来自第二反射部12的第二波长的光在被第一反射部10反射时也容易发散。但是，在激光装置1A那样采用端面激发的情况下，会产生因激发导致量子数亏损而引起的热透镜效应。因此，与没有热透镜效应的情况相比，能够利用上述热透镜效应，对经第二反射部12反射后进一步被第一反射部10反射的第二波长的光进行束缚。因此，即使第一反射部10为平面镜，也能够利用第一反射部10和第二反射部12形成非稳定谐振腔进行激光振荡。从而，激光装置1A中的激光介质14和Q开关元件16的Z轴方向的长度以及第二反射部12的形状等，可以在还考虑了激发光L1引起的激光介质14内的热透镜效应的基础上进行设定。

在第一反射部10设置于第一端面14a且第一反射部10为平面镜的实施方式中，由于第一端面14a也可以是平面，因此激光介质14容易加工。进而，通过利用上述热透镜效应可抑制脉冲激光L2的发散，例如可输出成平行光。

第二反射部12为电介质多层膜，因此即使高强度的第二波长的光入射到第二反射部12，也能够防止第二反射部12的损伤。其结果，可稳定地输出高输出的脉冲激光L2。

第一反射部10设置于激光介质14的第一端面14a，第二反射部12设置于Q开关元件16的第二端面16b。因此，能够缩短谐振腔腔长d，能够实现激光装置1A的小型化和短脉冲化。

激光介质14和Q开关元件16为陶瓷制，在将它们接合的情况下，能够缩短谐振腔腔长d。其结果，可输出脉冲宽度为亚纳秒的脉冲激光L2。

第一反射部10和第二反射部12形成的非稳定谐振腔为扩大光学系统，因此在如图2所示以b/a定义从激光装置1A输出的脉冲激光L2的扩大率m的情况下，扩大率m例如为2^1/2以上。若扩大率m过大，激光振荡阈值将增大，难以产生激光振荡。因此，激光装置1A优选设定例如第二反射部12的大小和曲率半径等，使得扩大率m为3以下。如果扩大率m为3以下，则即使第一反射部10和第二反射部12形成的非稳定谐振腔为扩大光学系统，也能够降低激光振荡阈值。1-m^-2表示谐振腔中的往返损耗。例如，在m＝2^1/2的情况下，往返损耗为50％。

在输出激发光L1的LD18A采用准连续波振荡，且激发光L1为脉冲光的实施方式中，能够利用高输出的激发光L1实现脉冲激光L2的高输出化，同时能够抑制激光介质14的发热。

接着，说明激光装置1A的各种变形例。

(第一变形例)

如图3所示，第一变形例的激光装置1B与激光装置1A的主要不同点在于，在Q开关元件16的周围还设置有激光介质20。以上述不同点为中心，说明激光装置1A。

从Z轴方向看来，激光介质20包围Q开关元件16的周围。激光介质20的材料与激光介质14的材料相同。因此，激光介质20能够因激发光L1的入射而发射第二波长的光。

激光介质20也可以与Q开关元件16接合。该情况相当于这样的实施方式，即，在激光介质14的第二端面14b一侧，配置了激光介质14与Q开关元件16的复合部件。或者，由于激光介质20为与激光介质14相同的材料，因此激光介质20和激光介质14也可以是一个部件。该情况相当于这样的实施方式，即，在一个激光介质中与第一反射部10相反的一侧的端面设置有凹部，在该凹部收纳Q开关元件16。

激光装置1B具有至少与激光装置1A相同的作用效果。从Z轴方向看来，激光装置1B具有的激光介质20包围Q开关元件16的周围。因此，脉冲激光L2还通过激光介质20。在使激发光L1入射到第一反射部10时，如果以激发光L1也入射到激光介质20的方式使激发光L1入射到第一反射部10(例如，如果使激发光L1入射到第一面10a的大致整个面)，则激光介质20也能够被激发光L1激发。因此，在脉冲激光L2通过激光介质20时，脉冲激光L2被进一步放大(amplified)。其结果，激光装置1B的输出进一步提高。

(第二变形例)

如图4所示，第二变形例的激光装置1C与激光装置1A的不同点在于，第一反射部10向外侧(与激光介质14相反的一侧)弯曲。以该不同点为中心，说明激光装置1C。

第一反射部10向外侧弯曲。第一反射部10的曲率半径可以在考虑到激发光L1引起的激光介质14内的热透镜效应、谐振腔腔长d、增益、以及第二反射部12的大小和曲率半径等的基础上，以能够获得期望的环形(doughnut)形状的方式设定。例如，可以设定第一反射部10的曲率半径，使得上述扩大率m为2^1/2以上、3以下。第一反射部10的曲率半径例如为1.4～9mm。

第一反射部10设置于激光介质14的第一端面14a，因此在激光装置1C中，第一端面14a也与第一反射部10一样地弯曲。第一端面14a的曲率半径与第一反射部10的曲率半径一样。

激光装置1C具有至少与激光装置1A相同的作用效果。在激光装置1C中，由于第一反射部10向外侧弯曲，因此对于经第二反射部12反射的第二波长的光，第一反射部10作为凹面镜发挥作用。即，第一反射部10对经第二反射部12反射的第二波长的光具有会聚功能。从而，容易将第二波长的光束缚在非稳定谐振腔内。由于第一反射部10如上述那样具有会聚功能，因此容易抑制脉冲激光L2的发散，例如，容易将脉冲激光L2输出成平行光。

(第三变形例)

如图5所示，第三变形例的激光装置1D与激光装置1A的不同点在于第一反射部10具有开口10c。以上述不同点为中心，说明激光装置1D。

第一反射部10具有开口10c，其用于将第二波长的注入激光L3注入激光介质14。开口10c在从Z轴方向观察的情况下，形成于与第二反射部12重复的区域的至少一部分。如图5所示，开口10c可配置于Z轴上。

注入激光L3是用于进行注入锁定(injection locking)的激光。注入激光L3的与行进方向正交的截面的大小例如可为开口10c的大小以下。在该情况下，注入激光L3能够通过开口10c入射到激光介质14，而不会被第一反射部10反射。

激光装置1D可以包括用于供给注入激光L3的注入激光供给部24。注入激光供给部24只要能够在用于进行注入锁定的注入时刻输出注入激光L3即可。

如图5所示，在沿着Z轴传播激发光L1之后使激发光L1入射到第一反射部10的实施方式中，注入激光L3可以由配置在激发光L1的光路上(图5中，Z轴上)的反射镜22反射而入射到开口10c。由于反射镜22会阻碍激发光L1的一部分的传播，因此反射镜22越小越好。

图5所示的实施方式中，在反射镜22具有例如能够使激发光L1透射并使注入激光L3反射的波长选择性的情况下，反射镜22的大小无需限定。

也可以如图6所示，使注入激光L3沿着Z轴传播后入射到开口10c，另一方面，使激发光L1在被反射镜22反射之后入射到第一反射部10。在图6所示的实施方式中，反射镜22反射激发光L1，并具有用于使注入激光L3通过的开口22a。开口22a的大小例如与正交于注入激光L3的截面的大小大致相同，或为略大的程度。由此，能够有效地利用激发光L1激发激光介质14。图6所示的实施方式中，在反射镜22具有例如反射激发光L1并且能够使注入激光L3透射的波长选择性的情况下，反射镜22的大小无需限定。

激光装置1D具有至少与激光装置1A同样的作用效果。在激光装置1D中，通过将注入激光L3注入激光介质14实现注入锁定。其结果，可控制激光装置1D的抖动(jitter)，例如实现与外部设备的同步、与多个Q开关型的激光装置的同步。

激光装置1D的第二反射部12反射第二波长的光，第二波长的光实际上不能透射。因此，激光装置1D如图5和图6所示地构成为，在第一反射部10设置开口10c，容易将注入激光L3注入激光介质14。激光装置1D能够在抑制光束质量劣化的同时进行高输出，并且能够容易地进行抖动控制。

在第三变形例中，反射镜22也可以是激光装置1D的一部分。

(第四变形例)

也可以是，在从Z轴方向观察的情况下，Q开关元件16的大小与激光介质14的大小相同。该情况下，第二端面16b可以在其一部分(例如中央部)具有向第一反射部10一侧弯曲的弯曲区域，并在该弯曲区域设置第二反射部12。即，也可以在第二端面16b局部涂覆第二反射部12。第四变形例的激光装置也具有至少与激光装置1A同样的作用效果。

(第二实施方式)

利用图7说明第二实施方式的激光装置2A。激光装置2A与激光装置1A的不同点在于，第二反射部12未设置于Q开关元件16的第二端面16b。以该不同点为中心，说明激光装置2A。

激光装置2A具有支承第二反射部12的支承体26。支承体26能够使第二波长的光(脉冲激光L2)透射。支承体26对第二波长的光的透射率为90％以上。支承体26的材料例如包括玻璃。

支承体26的Q开关元件16一侧的面26a是向Q开关元件16一侧弯曲的弯曲区域。支承体26的面26a的曲率半径与第二反射部12的曲率半径一样。支承体26的与Q开关元件16相反的一侧的面26b可为平面。支承体26例如为平凸透镜。弯曲的面26a上可以实施第二波长的光的AR涂层。这种AR涂层可以是支承体26的一部分。

第二反射部12设置于支承体26的面26a的顶部(Z轴与面26a的交点部分)。即，在面26a上局部涂覆有第二反射部12。第二反射部12可通过薄膜形成技术形成。

Q开关元件16除了第二端面16b为平面以外，具有与激光装置1A的情况同样的结构。第一反射部10和激光介质14具有与激光装置1A的情况同样的结构。

在激光装置2A中，第一反射部10和第二反射部12也与激光装置1A的情况一样构成非稳定谐振腔。因此，激光装置2A具有至少与激光装置1A同样的作用效果。

第二反射部12为电介质多层膜，因此即使高强度的第二波长的光入射到第二反射部12，也能够防止第二反射部12的损伤。其结果，可稳定地输出高输出的脉冲激光L2。

在支承体26为平凸透镜的情况下，支承体26对脉冲激光L2具有会聚功能。因此，即使在入射到支承体26的脉冲激光L2发散的情况下，也能够抑制该发散，例如，通过支承体26的作用能够将脉冲激光L2输出成平行光。

对于第二实施方式的激光装置2A，也可进行与第一实施方式的激光装置1A的第一～第三变形例同样的变形。即，可以与第一变形例的情况一样，在从Z轴方向观察的情况下，Q开关元件16被激光介质20(参照图3)包围。可以与第二变形例的情况一样，第一反射部10向与Q开关元件16相反的一侧弯曲(参照图4)。可以与第三变形例的情况一样，第一反射部10具有用于将注入激光L3入射到激光介质14的开口10c(参照图5和图6)。在对第二实施方式的激光装置2A应用了与第一实施方式的第一～第三变形例同样的变形的情况下，应用了各变形例的激光装置与第一～第三变形例的情况一样，具有由各变形带来的作用效果。

支承体26不限于利用图7说明的形状。例如，支承体26也可以是可透射第二波长的光的平板，且在Q开关元件16一侧的面的一部分具有向Q开关元件16一侧弯曲的弯曲区域。该情况下，在上述弯曲区域设置第二反射部12。

在第二实施方式中，也可以与第一实施方式的第四变形例一样，在从Z轴方向观察的情况下，Q开关元件16的大小与激光介质14的大小相同。该情况下，例如激光介质14与Q开关元件16的位置调整较为容易。在激光介质14与Q开关元件16接合而形成一个部件(下文为便于说明，称作“光学部件”)的情况下，从Z轴方向看来如果Q开关元件16的大小与激光介质14的大小相同，则容易制造多个光学部件。例如，多个光学部件如下制造。通过将尺寸比各光学部件大的激光介质与Q开关元件接合，制造激光介质与Q开关元件的层叠体。然后，从上述层叠体中切割出期望尺寸的光学部件，由此能够获得多个光学部件。该情况下，能够大量生产上述光学部件，因此激光装置的制造较为容易，实现了制造成本的降低。第二反射部12和Q开关元件16可以接触。

接着，说明使用了激光装置的一个实施方式的实验例1。在实验例1的说明中，对于与利用图1～图7说明的实施方式相同或等同的要素使用相同标记，并省略重复的说明。图的尺寸比例未必与说明的对象的比例一致。

实验例1使用了图8所示的激光装置2B。激光装置2B的结构除了在从Z轴方向观察时Q开关元件16的大小与激光介质14的大小相同这一点以外，与图7所示的激光装置2A的结构相同。下面具体地给出实验中使用的材料、各要素的尺寸等，但本发明并不限定于应用所示例的材料、各要素的尺寸等的情况。

在实验例1中，使用了耦合有光纤18B的LD18A，利用入射光学系统18C使激发光L1入射到第一反射部10。第一反射部10的激发光L1的照射区域是直径约为2.5mm的圆形区域。LD18A的激发方法、重复频率、激发光L1的波长和输出功率如下。

·激发方法：准连续波激发

·重复频率：10Hz

·激发光L1的波长：808nm

·激发光L1的输出功率：600W

激光介质14使用了Nd:YAG陶瓷(Nd的掺杂量：1.0at.％)。Q开关元件16使用了Cr:YAG陶瓷。不过并不限于陶瓷，即使任一者或两者为单晶，本质上也是相同。Q开关元件16的初始透射率为30％。激光介质14与Q开关元件16接合在一起。激光介质14和Q开关元件16的Z轴方向的长度合计为7mm。不过，小于谐振腔腔长的介质长度都是允许的。

激光介质14的第一端面14a为平面，在第一端面14a上，作为第一反射部10设置有对波长1064nm的光起到HR涂层的作用，且对波长808nm的光起到AR涂层的作用的电介质多层膜。在Q开关元件16的第二端面16b上实施了波长1064nm的光的AR涂层。

支承体26使用了平凸透镜，其中面26a的曲率半径为52mm。在支承体26的面26a的中央部，作为第二反射部12局部涂覆了对波长1064nm的光起到HR涂层的作用的电介质多层膜。在面26a中第二反射部12以外的区域实施了AR涂层。在从Z轴方向(一个方向)观察的情况下，第二反射部12的形状为直径2mm的圆形。谐振腔腔长d为10mm。

按照上述条件对激光装置2B的第一反射部10照射激发光L1，确认输出的脉冲激光L2的光束图案、脉冲宽度、光束质量、偏振状态和输出稳定性。

[光束图案]

利用CMOS相机获取输出的脉冲激光L2的光束图案。获得的光束图案如图9所示具有环形(doughnut)形状。

[脉冲宽度]

利用光电探测器检测脉冲激光L2来测量脉冲宽度。测量结果如图10所示。图10中的横轴表示时间(ns)，横轴的时间0是脉冲激光L2入射到光电探测器的时刻。图中的纵轴表示使用脉冲激光L2的一个脉冲的最大强度将脉冲激光L2的强度归一化得到的归一化强度。根据图10可知，能够实现半高全宽(FWHM)为570ps的脉冲宽度。

[光束质量]

使用M²评价光束质量。具体而言，利用透镜(焦距：300mm)使脉冲激光L2会聚，沿着脉冲激光L2的传播方向，在聚焦位置前后的多个位置测量光束直径，根据其结果计算M²。光束直径的测量结果如图11所示。横轴表示光束直径的测量位置(mm)，纵轴表示光束半径。光束半径采用光功率降低至86.5％和光强度降低至峰值的1/e²的半径。针对光束直径，分别获取基于上述Z轴设定的三维坐标系的X轴方向和Y轴方向上的长度。根据图11计算出的M²在X轴方向为2.3，在Y轴方向为2.0。

[偏振状态]

在光电探测器之前配置直线偏振片(以下，简称为“偏振片”)，一边使该偏振片旋转一边测量脉冲激光L2的强度。测量结果如图12所示。图12的横轴表示偏振片的旋转角度(°)，纵轴表示将测量结果使用最大强度进行归一化得到的归一化强度。图12还表示有对测量结果进行拟合的拟合曲线。根据图12所示的结果，可认为能够输出直线偏振的脉冲激光L2。

[输出稳定性]

利用光电探测器检测5分钟的脉冲激光L2。测量结果如图13所示。横轴表示时间(分钟)，纵轴表示脉冲能量。根据图13可知，能够获得约8.3mJ的光输出。其中均方根(RMS)为1.0％。

根据上述实验的结果可以认为，通过像激光装置2B那样利用第一反射部10和第二反射部12构成非稳定谐振腔，能够在抑制光束质量的降低的同时获得高输出的脉冲激光L2。还能够确认，即使使用平面镜作为第一反射部10也能够构成非稳定谐振腔，获得脉冲激光L2。

上面说明了本发明的实施方式、实验例和变形例，但本发明不限于上述实施方式、实验例和变形例，还包含属于技术方案所示的范围内、并且具有与技术方案的范围等同的意义和属于其范围内的所有变更。即，本发明不限于上述实施方式、实验例和变形例，可在不脱离发明思想的范围内进行各种变更。

例如，激光装置可以包括多个激光介质。该情况下，激光装置还包括多个散热器。在激光装置包括多个激光介质和多个散热器的情况下，多个激光介质和多个散热器可沿着一个方向交替地层叠。激光介质和散热器的层叠方向是图1中的Z轴方向。散热器对第一和第二波长具有95％以上、优选为97％以上的透射率。散热器的材料是热导率与激光介质相同程度或比激光介质高的物质。散热器的材料例如包括蓝宝石、金刚石和无掺杂YAG。散热器也可以包含氧化物。激光介质和散热器可以接合在一起(例如上述表面活性接合)。可以在激光介质和散热器的相互对置的面上设置用于调整反射特性(例如第二波长的光的反射特性)的涂层。在激光介质和散热器的层叠体中，在与Q开关元件相反的一侧的端部(最远离Q开关元件的位置)具有散热器的情况下，第一反射部可设置于散热器的端面。在第一实施方式和第二实施方式以及它们的各种变形例那样，激光介质为一个的情况下，也可以在激光介质的第一反射部一侧的端面设置上述散热器。

激发光本身也可以如图14所示具有环形(doughnut)形状。图14所示的激发光L4表示强度分布连续地形成圆环的情况。这种激发光L4例如可通过在如图1所示利用光纤18B传播激发光L4时，去除光纤18B的中心轴向光纤18B入射激发光L4，或者在激发光L4的光轴上配置遮光板来实现。

如图15所示的激发光L5那样，激发光也可以具有多个小激发光L5a。小激发光L5a的数量不限于图15所示的8个。小激发光L5a的数量例如为4个以上。这种激发光L5可通过例如将输出各小激发光L5a的LD配置成圆环状，或将分别输出各小激发光L5a的光纤配置成圆环状来实现。图15中，多个小激发光L5a以构成圆环的方式配置，但多个小激发光L5a的配置关系不限于图15所示。在如图15所示分别从不同的LD输出多个小激发光L5a的情况下，与使用一个较大输出的LD的情况相比，能够降低成本。

本发明也能够应用于光学参量振荡器之类的光谐振腔。在该情况下，激光介质的材料例如包含非线性光学材料。非线性光学材料例如包括LN、LT、KTP、KTA、RTP、RTA、LBO、CLBO、CBO、BBO、BiBO、KBBF、BABF、石英、COB、YCOB、GdCOB、GdYCOB、YAB、KDP、KD*P、ZGP等。

接着，说明使用了上述实施方式中说明的激光装置的一个实施方式的实验例2。在实验例2的说明中，对于与利用图1～图7说明的实施方式相同或等同的要素使用相同标记，并省略重复的说明。图的尺寸比例未必与说明的对象的比例一致。

实验例2使用了图16所示的激光装置2C。激光装置2C的结构除了在从Z轴方向观察时Q开关元件16的大小与激光介质14的大小相同这一点以外，与图7所示的激光装置2A的结构相同。下面具体地给出实验中使用的材料、各要素的尺寸等，但本发明并不限定于应用所示例的材料、各要素的尺寸等的情况。

在实验例2中，使用了耦合有光纤18B的LD18A(Dilas diodenlaser GmbH制)，利用入射光学系统18C使激发光L1入射到第一反射部10。光纤18B的直径为0.8mm。入射光学系统18C为使用了两个透镜的望远镜。LD18A的激发方法、激发光L1的波长和输出功率如下。

·激发方法：准连续波激发

·激发光L1的波长：808nm

·激发光L1的输出功率：700W

实验例2中使用的LD18A的可工作的最大脉冲宽度为500μs。实验例2中，根据实验使用了更短的脉冲宽度。

激光介质14使用了Nd:YAG陶瓷(Nd³⁺的掺杂量：1.1at.％)。Q开关元件16使用了Cr^{4 +}:YAG陶瓷。Q开关元件16的初始透射率为30％。激光介质14与Q开关元件16接合在一起。激光介质14和Q开关元件16的接合体的Z轴方向的长度l为7mm，上述接合体的体积为6×6×7mm³。

第一反射部10使用了能够反射波长1064nm的光并使波长808nm的光透射的平面镜。在激光介质14和Q开关元件16的接合体的两端面(即，激光介质14的第一端面14a和Q开关元件16的第二端面16b)上实施了波长1064nm和波长808各自的光的AR涂层。

支承体26使用了平凸透镜，其中面26a的曲率半径为50mm。在支承体26的面26a的中央部，作为第二反射部12局部涂覆了对波长1064nm的光起到HR涂层的作用的电介质多层膜。在面26a中第二反射部12以外的区域实施了AR涂层。在从Z轴方向(一个方向)观察的情况下，第二反射部12的形状为直径2mm的圆形。谐振腔腔长d为10mm。

激光装置2C为了将非稳定谐振腔输出的光准直化而配置了一个透镜28。透镜28使用了凸透镜。透镜28的焦距为100mm～150mm，可按照透镜28的位置进行选择。

按照上述条件对激光装置2C的第一反射部10照射激发光L1，测量输出的脉冲激光L2的脉冲能量、脉冲宽度和光束质量(M²)。

脉冲能量使用热电元件(pyroelectric energy sensor)(Ophir OptronicsSolutions Ltd.制)进行测定。脉冲宽度使用上升时间(risetime)为30ps的光电探测器和13GHz示波器测量。为了确定二阶矩或光功率的86.5％的光束尺寸以及M²，使用了对应ISO11146的光束质量测量仪(beam quality M²tool)(Cinogy technologies制)和分析软件(RayCi)。

图17是表示输出的脉冲激光L2的光束图案的图。如图17所示，输出的脉冲激光L2的光束图案具有大致对称的环形(doughnut)形状。出现于环形(doughnut)形状的脉冲激光L2的中心的泊松亮斑(Poisson Spot)可认为是由输出侧的谐振腔镜即第二反射部12的边缘引起的衍射的影响。

图18是表示实验例2中脉冲宽度的测量结果的图。图中的横轴表示时间(ns)，横轴的时间0是脉冲激光L2入射到光电探测器的时刻。图中的纵轴表示使用脉冲激光L2的一个脉冲的最大强度将脉冲激光L2的强度归一化得到的归一化强度(normalized intensity)。脉冲宽度为476ps。若没有特别的说明，脉冲宽度指半高全宽的值。

图19是表示5分钟期间的脉冲能量的稳定性的图。横轴表示时间(分钟)，纵轴表示脉冲能量。根据图19可知，在10Hz的重复频率下，能够获得均方根(RMS)为1.0％的13.2mJ的平均能量(光输出)。

实验例2确认了10Hz的重复频率下的脉冲激光L2的偏振状态。具体而言，在热电元件的前方配置直线偏振片(以下，称为“偏振片”)，一边使该偏振片旋转一边测量脉冲激光L2的强度。测量结果如图20所示。图20的横轴表示偏振片的旋转角度(angle ofpolarizer)(°)，纵轴表示将测量结果使用最大强度进行归一化得到的归一化强度(normalized intensity)。图20还表示有对测量结果进行拟合的拟合曲线。令最大透射强度(maximum transmitted intensity)和最小透射强度(minimum transmittedintensity)分别为Imax和imin，以[(Imax-Imin)/(Imax+Imin)]表示的偏振比(polarization ratio)为0.997。

使用M²评价光束质量。具体而言，利用透镜(焦距：300mm)使脉冲激光L2会聚。沿着脉冲激光L2的传播方向，在聚焦位置前后的多个位置测量光束直径。根据该测量结果计算M²。光束直径的测量结果如图21所示。图中的横轴表示光束直径的测量位置(position)(mm)，纵轴表示光束半径(beam radius)。图21中，表示了基于上述Z轴设定的三维坐标系的X轴方向和Y轴方向上的光束半径。图21中的正方形标记是X轴方向上的光束半径，空心圆标记是Y轴方向上的光束半径。图21还表示了各测量位置的光束图案。如图21所示，焦点位置的远场图案为艾里斑(Airy Disc)和艾里环图案(Airy Pattern)。

根据图21计算出的M²在X轴方向为6.8，在Y轴方向为5.3。实验例2中的M²的数值是基于二阶矩的光束直径得到的值。此外，还计算了基于光功率的86.5％的光束直径的M² _PC。X轴方向和Y轴方向的M² _PC分别为6.5和5.2。在此，用下述式(1)定义X轴方向和Y轴方向的M²的平均M² _ave。

在该情况下，X轴方向和Y轴方向上计算出的M²的平均M² _ave为6。同样，X轴方向和Y轴方向上计算出的M² _pc的平均M² _ave为5.8。下文中，实验例2中的表示光束质量的M²是指上述的平均M² _ave。这对于M² _PC也是一样的。

另外，在实验例2中，将具有非稳定谐振腔的激光装置2C与具有稳定谐振腔的激光装置(以下，称为“比较用激光装置”)进行比较。将该用于比较的实验例称为实验例2a。

比较用激光装置的结构与激光装置2C相比，除了代替第二反射部12配置了用于与第一反射部11一起形成稳定谐振腔的平面镜这一点以外，具有相同的结构。平面镜的反射率对波长1064nm的光为50％。

在实验例2a中，除上述装置的结构以外，按相同条件进行使用了激光装置2C和比较用激光装置的实验。

激光装置2C和比较用激光装置的比较是按不同的激光能量等级进行的。具体而言，相对于由望远镜构成的入射光学系统18C使激光介质14的位置以数mm的范围变化，来以三个不同的激发尺寸对激光介质14进行激发。激光介质14的第一端面14a(参照图16)上的激发光L1的直径约为2.6mm，差别为10％左右。当入射光学系统18C和激光介质14近至如5mm，激发光L1的能量较高的情况下，激发光L1的成像较为困难。因此，按下述方式推测上述激发光L1的直径。

额外准备0.1mm厚的Nd:YAG陶瓷，将入射光学系统18C配置于与对激光装置2C和比较用激光装置进行比较时相同的距离处，拍摄将激发光L1照射到Nd:YAG陶瓷而产生的荧光。根据该拍摄结果推测上述激发光L1的直径。

图22是表示激发光的尺寸不同的情况下从图16所示的激光装置2C和比较用激光装置输出的脉冲激光的光束图案的测量结果的图。图中的数值表示输出的脉冲激光的能量。在图中的数值之中，8.8mJ、11.5mJ和13.2mJ的光束图案是在上述三个不同直径的激发光L1(即，在三个不同的激发条件下)下，从激光装置2C输出的脉冲激光L2的光束图案。在图中的数值之中，10.2mJ、14.3mJ和18mJ的光束图案在与激发光L1的关系上，与8.8mJ、11.5mJ和13.2mJ成对。即，得到8.8mJ的光束图案时使用的激发光L1的条件与得到10.2mJ的光束图案时使用的激发光L1的条件相同。

如图22所示，在具有非稳定谐振腔的激光装置2C的情况下，即使在上述三个不同的激发条件下也能够得到大致一样的图案。另一方面，在具有稳定谐振腔的比较用激光装置的情况下，由于高阶模的振荡，得到彼此不同且劣化的图案。其结果是，由于稳定谐振腔中的上述高阶模的振荡，如图23所示，从具有稳定谐振腔的比较用激光装置输出的脉冲激光的脉冲宽度，比从具有非稳定谐振腔的激光装置2C输出的脉冲激光L2的脉冲宽度宽。图23是具有图22所示的各光束图案的脉冲激光的脉冲宽度的测量结果。图中的横轴表示时间(ns)，纵轴表示归一化强度。图中的“非稳腔”和“稳定腔”所示的结果分别意味着具有非稳定谐振腔的激光装置2C和具有稳定谐振腔的比较用激光装置的结果，图中所示的能量值与图22所示的能量值对应。

图24是将根据图23所示的结果计算出的脉冲宽度描点绘制的图。图24的横轴表示脉冲能量(mJ)，纵轴表示脉冲宽度(ns)。如图24所示，从激光装置2C输出的脉冲激光L2的脉冲宽度约为0.5ns。另一方面，从比较用激光装置输出的脉冲激光的脉冲宽度约为1.25ns，是从激光装置2C输出的脉冲激光L2的约2.5倍。

即，在具有非稳定谐振腔且可实现均匀的环形(doughnut)图案的激光装置2C中，通过实现更短的脉冲宽度能够实现高峰值功率。图25表示峰值功率的测量结果。图25的横轴表示脉冲能量(mJ)，纵轴表示峰值功率(MW)。与图22～图24的情况一样，图25表示有从具有非稳定谐振腔的激光装置2C和具有稳定谐振腔的比较用激光装置输出的不同能量等级的脉冲激光的结果。在使用了稳定谐振腔的情况下，脉冲宽度变宽，因此最大峰值功率27.7MW是在使用了非稳定谐振腔的情况下实现的。

上述光束图案的劣化对光束质量M²也会造成影响。图26是表示实验例2a得到的M²的图。图26的横轴表示脉冲能量(mJ)，纵轴表示M²。与图22～图25的情况一样，图26表示有从具有非稳定谐振腔的激光装置2C和具有稳定谐振腔的比较用激光装置输出的不同能量等级的脉冲激光的结果。图26也表示了M² _pc的结果。

根据图26可知，在使用了非稳定谐振腔的情况下，M²(M² _pc)的值在5.7(5.2)和6.7(6.1)之间变动，但不会随着能量的增大而增大。另一方面，使用了稳定谐振腔的情况的M²的值，在大于10mJ的能量下比使用了非稳定谐振腔的情况的M²的值高，并且随着能量的增大M²的值也增大。因此，在可实现均匀的环形(doughnut)图案的激光装置2C中，能够实现随着能量的大小变化较为稳定的光束质量M²。

在令脉冲激光的峰值能量为P₀，波长为λ的情况下，亮度(brightness)B由P₀/(λM²)²表示。亮度B的计算式中的“M²”为表示光束质量的M²。其结果是，在可实现均匀的环形(doughnut)图案的激光装置2C中，能够实现高亮度。

图27是表示根据实验例2a的结果得到的亮度的图。图中的横轴表示脉冲能量(mJ)，纵轴表示亮度(TW·sr^-1·cm^-2)。

例如，在从激光装置2C输出的脉冲激光L2的能量为20mJ左右的情况下，与使用了稳定谐振腔情况相比，可实现提高1个数量级左右的较大的亮度。这是由于，在使用了稳定谐振腔的情况下，能量为20mJ左右的脉冲激光的脉冲宽度和M²均增大。

另外，在实验例2中，针对从激光装置2C输出的环状的脉冲激光L2(环形光束)的涉及激光诱导击穿的有效性，与近高斯(near-Gaussian)光束的情况进行了比较。具体而言，测量环状的脉冲激光L2(环形光束)和近高斯光束各自的情况下在空气中的激光诱导击穿的阈值。以下，将实验例2中关于激光诱导击穿的有效性的实验称为实验例2b。

上述近高斯光束使用脉宽可调激光器(pulse width tunable laser)和放大器形成。脉宽可调激光器使用了下述参考文献1中记载的激光器。放大器使用了下述参考文献2、3中记载的放大器。

参考文献1：H.H.Lim and T.Taira,“Sub-nanosecond laser induced air-breakdown with giant-pulse duration tuned Nd:YAG ceramic micro-laser bycavity-length control,”Opt.Express 25(6),6320-6310(2017).

参考文献2：V.Yahia and T.Taira,“High brightness energetic pulsesdelivered by compact microchip-MOPA system,”Opt.Express 26(7),8609-8618(2018).

参考文献3：T.Kawasaki,V.Yahia,and T.Taira,“100Hz operation in 10PW/sr·m² class Nd:YAG micro-MOPA,”Opt.Express 27(14)19555-19561(2019).

在以下的说明中，将环状的脉冲激光L2称为环形光束。

实验例2b的激光诱导击穿的实验采用参考文献1中记载的方法进行。具体而言，作为环形光束和近高斯光束使用了直线偏振光束。在实验室的空气中，利用聚焦透镜(focusing lens)使环形光束和近高斯光束各自会聚，并观测空气击穿(air-breakdown)。在8～62mm的范围内对不同焦距的7个聚焦透镜分别进行实验。使用会聚透镜和硅光检测器(Si-photodetector)从光束的行进方向的90°方向检测白色火花(white spark)，由此确认空气击穿。为了阻挡散射的激光束使用了低通滤波器。击穿阈值定义为激光脉冲列(laserpulse train)100％成功实现击穿时的最小能量。

在环形光束的情况和近高斯光束的情况下，M²以外的实验条件是相同的。具体而言，聚焦透镜上的准直光束的尺寸(collimated beam size)、波长、M²和脉冲宽度决定了焦点通量(focal fluence)和强度，因此，在环形光束的情况和近高斯光束的情况下，将准直光束的尺寸、波长和脉冲宽度设定为相同。在使用近高斯光束的情况下，通过调节谐振腔腔长并使用望远镜，使得其脉冲宽度和聚焦透镜上的准直光束的尺寸与环形光束的情况一致。对于聚焦透镜上的准直光束的尺寸，在距离激光装置(具体而言，激光装置2C和输出近高斯光束的激光装置)与聚焦透镜相同的位置处配置照相机来测量光束尺寸。在实验中，使用M²为6的环形光束，并使用了M²为1.3的近高斯光束。令环形光束和近高斯光束的聚焦束腰(focal beam waist)分别为w_d和w_G，环形光束和近高斯光束的M²分别为M² _d和M² _G，则它们的比(w_d/w_G)为(M² _d/M² _G)。如上述，M² _d为6，M² _G为1.3，因此w_d/w_G为6/1.3(约4.6)。

图28是表示实验例2b中的环形光束和近高斯光束在聚焦透镜上的光束图案的测量结果的图。图中的上侧为环形光束的光束图案，下侧为近高斯光束的光束图案。图29是表示实验例2b中的环形光束和近高斯光束的脉冲波形的图。图中的横轴为时间(ns)，纵轴表示归一化强度。图中“环形”和“近高斯”所示的结果分别是指环形光束和近高斯光束的结果。

环形光束和近高斯光束的脉冲宽度(τ)分别为570ps。环形光束和近高斯光束的直径分别为7.5mm。

击穿的阈值能量E_th的测量结果如图30所示。将环形光束的情况和近高斯光束的情况的阈值能量E_th分别称为E_th,d和E_th,G。图中的横轴表示焦距(mm)。图中左侧的纵轴表示阈值能量E_th(mJ)，右侧的纵轴表示E_th,d与E_th,G的比(E_th,d/E_th,G)。

图30中“环形”和“近高斯”表示的结果(即，以空心圆标记和实心正方形标记表示的结果)分别表示环形光束和近高斯光束的结果。图中的实心正方形标记表示的是比(E_th,d/E_th,G)。

焦距的变化范围内的比(E_th,d/E_th,G)的平均值为1.08，标准偏差为0.22。即，就环形光束而言，焦点位置处的光束尺寸与近高斯光束相差4.6倍(即，通量或强度相差21倍)，而在空气击穿(air-breakdown)方面具有与近高斯光束同等的性能。

可认为这是焦点位置处的环形光束的艾里斑引起的。

图31表示为了计算M²而测量的焦点位置处的环形光束的光束图案。图31中，以光束的中心为原点设定x轴和y轴。如图31所示，在焦点位置处，环形光束表现为艾里斑和艾里环图案。

图32是表示图31所示的环形光束的截面方向的强度分布的图，中心部的沿y轴方向的截面的强度由空心圆描点绘制。图中的横轴表示y轴方向上的位置，纵轴表示归一化强度。艾里斑和艾里环图案的二阶矩光束直径(2Wy)为0.29mm。在图32中，以实线表示具有相同的光束直径(0.29mm)的高斯分布，并且以虚线表示直径为0.2Wy的高斯分布。另一方面，艾里斑本身的尺寸可估算为整体尺寸0.29mm的约0.2倍。可认为，该约0.2倍的较小的有效光束尺寸，使得M²为6的环形光束能够实现与M²为1.3的近高斯光束同等的性能。因此可知，使用本发明的一实施方式的激光装置2C输出的环状的脉冲激光L2(环形光束)进行的气体(空气)中的激光诱导击穿，可具有与M²为1.3的近高斯光束同等的性能。

本发明不限定于上述的实施方式、变形例和实验例，可在不脱离本发明思想的范围内进一步进行各种变形。

激光介质和可饱和吸收部也可以接合在一起。该情况下，激光介质和可饱和吸收部的接合体在激光介质和可饱和吸收部的接合方向上的长度(图16的例子中，长度l)可以比10mm小，也可以小于第一反射部和第二反射部之间的距离。

如图16所示，就激光装置而言，在激光装置在从第二反射部看来与第一反射部相反的一侧具有从非稳定谐振腔输出的透镜的情况下，透镜的焦距例如为30mm～200mm，也可以为100mm～150mm。

形成非稳定谐振腔的第一反射部和第二反射部不限定于示例的形式。支承第二反射部的支承体的形状也不限定于示例的形式。

在第一反射部和第二反射部具有曲率的情况下，在令第一反射部的曲率半径为Rb、第二反射部的曲率半径为Ro时，在一实施方式中，第一反射部和第二反射部例如也可以是具有可由下式给出的Rb和Ro的反射部。

Ro＝-2d/(m-1)

Rb＝2md/(m-1)

在上述Rb和Ro的式子中，m是利用图2说明的扩大率m(＝b/a)，d是利用图1说明的谐振腔腔长d。

扩大率m中的a对应于第二反射部的大小(直径等)，b对应于输出的脉冲激光(环形光束)的直径。因此，激光装置可使用上述Rb和Ro的式子进行设计，以获得具有期望的扩大率m的环状的脉冲激光。

以上说明的各种实施方式、变形例等也可以在不脱离发明思想的范围内适当组合。

附图标记说明

1A、1B、1C、1D、2A、2B、2C…激光装置(光振荡器)，10…第一反射部，10a…第一面(入射面)，12…第二反射部，14…激光介质，14a…第一端面，14b…第二端面，16…Q开关元件(可饱和吸收部)，26…支承体，26a…面(弯曲区域)，28…透镜，L1、L4、L5…激发光，L2…脉冲激光，L3…注入激光。