具体实施方式

将标准的激光应用的示意图示于图1。利用激光二极管1的激发光2激发作为荧光体的激光介质3，在被相对的高反射率反射镜4、4’夹在中间的谐振器内进行光放大，然后以激光5的形式发射。此时，激光介质3的端面成为反射面，产生在与由反射镜4、4’形成的面不同的方向上发生激光振荡的寄生振荡6。当产生该寄生振荡6时，与从原来的由相对的反射镜4、4’构成的谐振器所预测的激光束相比，输出降低，因此要求防止该情况。

为了防止该寄生振荡6，在激光介质(芯)的周围形成有光吸收层7，所述光吸收层7具有与芯同等的折射率，并且在激光介质的振荡波段中产生光吸收。作为光吸收层7，已知通过将Cr：YAG、Sm：YAG等与激光介质3接合来防止寄生振荡6。但是，这些掺杂了过渡金属的YAG单晶体的熔点高达1970℃，从液相生长晶体时的制造成本高。另外，YAG多晶体的合成温度比单晶体低，还能够防止杂质混入，但是需要特殊的装置，因此处于制造上存在困难的状况。

由于YAG晶体的硬度高，因此在研磨加工中需要投入大量的能量，另外，在热接合时也需要使YAG达到高温，因此在制造与激光介质的复合体时也产生困难。此外，近年来，除了YAG以外，还报道了开发在大功率用途中使用的激光介质，但是由于这些激光介质均为高熔点且硬度高，因此与YAG材料同样地存在制造成本和加工难的问题。从这样的情况考虑，作为寄生振荡的吸收层材料，研究了替代为易于制造并且容易进行用于制作复合体的加工的材料。

本发明人等对替代材料进行了深入研究，结果得到了以下见解。由于玻璃具有构成原料的物性之间的可加性，因此可以根据原料比率连续地调节折射率、热膨胀率，另外，玻璃中的金属离子的光吸收光谱主要根据周围阴离子的配位状态而变化，因此也可以根据玻璃体系进行光吸收光谱的微调，此外，由于玻璃的赋形性高，因此容易加工成任意形状，容易与激光的发光元件(激光介质)接合，由此，得到了玻璃材料作为防止寄生振荡的光吸收用材料是有效的见解。

鉴于上述见解，本发明的实施方式为一种光吸收层，所述光吸收层通过与激光介质接合而构成接合体，其特征在于，所述光吸收层包含玻璃材料，并且在所述激光介质的振荡波长(波长大于等于650nm且小于1400nm)下，所述光吸收层具有0.1cm^-1～10.0cm^-1的吸收系数，所述光吸收层与所述激光介质的折射率差在±0.1以内，并且所述光吸收层与所述激光介质的线性热膨胀系数差在±1ppm/K以内。需要说明的是，以下，有时将激光介质称为芯、将光吸收层称为包层。

所述玻璃材料为以硅酸盐作为主要成分的透明的材料，可以列举碱金属硅酸盐类玻璃材料、铝硅酸盐类玻璃、硼硅酸盐类玻璃、锗硅酸盐类玻璃等。通过在这些玻璃材料中添加(掺杂)过渡金属元素，能够使所述玻璃材料在从可见光至红外光频带的任意范围内具有光吸收。即，能够进行与激光的振荡波长对应的吸收光谱的调谐。另外，这样的吸收元素的掺杂还能够在几乎不使作为基体的玻璃材料的折射率、热膨胀率等物性值变化的情况下在激光振荡波长下具有光吸收。

本发明的实施方式的光吸收层在波长大于等于650nm且小于1400nm的激光振荡波长下具有0.1cm^-1～10.0cm^-1的吸收系数。作为以往的光吸收层的Cr：YAG的吸收系数在激光振荡波长(波长：1030nm)下为2.0cm^-1～4.0cm^-1(典型值)，如果吸收系数为0.1cm^-1以上，则能够作为防止寄生振荡的光吸收层使用。所述吸收系数优选为2.0cm^-1以上，更优选为3.0cm^-1以上，进一步优选为4.0cm^-1以上。

在图2中示出本发明的一个方式的光吸收层的吸收光谱和作为以往的光吸收层的Cr：YAG的吸收光谱。如图2所示，在作为激光介质的Nd：YAG、Yb：YAG、Nd、YVO₄的发光波长下，显示出比以往的Cr：YAG高的吸收系数。另外，可知除YAG以外的激光晶体(Ti-蓝宝石、Cr-镁橄榄石)也显示出高吸收系数。

另外，本发明的实施方式的光吸收层的特征在于，在波长大于等于650nm且小于1400nm的激光振荡波长下，所述光吸收层与激光介质(芯)的折射率差在±0.1以内，并且所述光吸收层与激光介质(芯)的线性热膨胀系数差在±1ppm/K以内。例如，在使用Nd：YAG作为芯的情况下，Nd：YAG的折射率为1.82(波长：1064nm)、线性热膨胀系数为8ppm/K，因此本发明的实施方式的光吸收层的折射率在1.72～1.92的范围内，并且热膨胀系数在7ppm/K～9ppm/K的范围内。如果在该范围内，则能够在几乎不使基材的物性值变化的情况下有效地防止寄生振荡。

作为添加到玻璃材料中的金属元素，优选为Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Sb、Te、La、Sm、Gd、Dy、Tb、Lu、Bi中的任意一种以上的元素。但是，并不是只要添加这些元素就一定能够实现上述光学特性等，需要考虑作为基材的玻璃材料的种类、所期望的吸收系数等来适当调节该金属元素的种类、添加量。

另外，在本发明的优选实施方式中，优选使用熔点为1500℃以下的玻璃材料。作为以往的光吸收层的YAG材料的熔点高达1970℃以上，在从液相生长晶体时，制造成本变高。另一方面，玻璃材料可以使用熔融急冷法等在短期间(短时间)内合成，能够降低制作负荷，并且能够削减制造成本。另外，YAG的努氏硬度为约1500kgf/mm²，与此相对，玻璃材料的努氏硬度为约500kgf/mm²～700kgf/mm²，能够降低加工负担。

此外，在本发明的优选实施方式中，能够使玻璃材料的一部分晶化而制成玻璃-晶体复合体。由此，能够在玻璃所具有的基本性质上附加晶体所具有的热导率的特性。另外，与YAG的单晶体、多晶体相比，玻璃材料具有掺杂剂的固溶量大、容易调节添加量的优点。另外，无论芯材是单晶体还是多晶体，玻璃材料(包层)均能够与所述芯材接合。

接着，以下对本发明的实施方式的光吸收层(包层)的制造方法的一例进行说明。

称量作为玻璃材料的原料的氧化钛、氧化硅、碳酸钠和要添加的金属元素的原料并混合。混合可以使用通常的混合方法，例如可以使用研钵等混合约15分钟。接着，将混合粉末放入坩埚中，利用电炉等在100℃以下的温度下进行脱碳酸处理，接着进行熔融。熔融温度和熔融时间优选根据熔液的粘度来调节。例如，可以在1200℃～1500℃的温度范围内进行1小时～3小时熔融。另外，可以使用铂坩埚、氧化铝坩埚等作为坩埚。然后，从炉中取出熔液，进行急冷。优选在急冷后通过在玻璃化转变温度下进行退火来除去应变。通过以上方法，能够制作作为光吸收层的包层。

另外，作为将玻璃材料(包层)与激光介质(芯)接合的方法，可以将芯的侧面部分和包层的接合面粗糙化，然后在施加压力的同时在玻璃化转变温度以上的温度下进行加热，从而进行热接合。或者，可以通过将芯的侧面部分粗糙化，然后将其与浇铸模具一起引入电炉中，并浇注在另一个电炉中熔融后的玻璃材料来接合。

包含实施例、比较例在内的评价方法等可以如下所述。

(关于吸收系数)

使用双光束分光光度计(UV-3600岛津制作所)进行评价。

(关于折射率)

使用光谱椭偏仪(M-2000J.A.Woollam公司)，由反射率导出。

(关于热膨胀系数)

使用热机械分析(TMA：Thermomechanical Analyzer)装置(TMA8310理学公司)进行测定。

实施例

以下，基于实施例和比较例进行说明。需要说明的是，本实施例只是一个例子，不受该例任何限制。即，本发明仅受权利要求书限制，包含本发明中所含的实施例以外的各种变形。

作为参考，以下示出以往的Cr：YAG(包层)的特性。Cr：YAG的熔点为1970℃，吸收系数为3.5cm^-1(波长：650nm～1400nm)，折射率为1.82，热膨胀率为7.8ppm/K。而且，在使用Nd：YAG作为激光介质的情况下(折射率：1.82，热膨胀率：8ppm/K)，折射率差小于0.01，热膨胀率差几乎为零。

(实施例)

称量作为玻璃材料的原料的氧化钛、氧化硅、碳酸钠和氧化镍并混合。接着，在800℃下对该混合粉末进行脱碳酸处理，然后在1300℃下进行1小时熔融，然后从炉中取出并进行急冷。在急冷后，在600℃下进行退火而除去应变，从而制作了掺杂Ni的钛硅酸盐玻璃(熔点：1300℃)。对所得到的玻璃(包层)的特性进行评价，结果吸收系数为5.0cm^-1(波长：650nm～1400nm)，折射率为1.83(波长：1064nm)，热膨胀系数为7ppm/K。而且，在使用Nd：YAG作为激光介质的情况下(折射率：1.82，热膨胀率：8ppm/K)，折射率差为0.01，热膨胀率差为1，得到与以往同等或同等以上的结果。另外，与Cr：YAG(包层)相比，容易进行用于制作复合体的加工。

产业实用性

本发明涉及用于防止激光振荡/放大器的寄生振荡的光吸收层，并且具有能够抑制制造成本并且能够容易地进行用于制作光吸收层与激光介质的接合体的加工的优异效果。本发明的光吸收层和接合体作为大功率激光器(放大器)等激光应用是有用的。

标号说明

1 激光二极管

2 激发光

3 激光介质(芯)

4 反射镜

5 激光

6 寄生振荡

7 光吸收层(包层)