大出力レーザーシステムのブースター増幅器として、良く用いられている大口径ディスク型媒質内では、エネルギー蓄積を制限する寄生発振の抑制が重要な課題の一つである。比較的早期に大型結晶作成の技術が確立したガラスレーザーシステムでは、大口径ディスク媒質での寄生発振の閾値条件をレーザー材料の物性パラメータ関数として評価した報告がされている。ディスク内の寄生発振は、バルクモード、表面モード等の数種類のモードが存在し、ディスクの設計や活性イオン濃度、吸収パワー密度等の分布によって、どの寄生発振モードが支配的であるか決定される。
ここでは、これまでに報告されたガラスディスク媒質での寄生発振モードの定義や閾値条件について紹介する。

レーザー核融合などの大口径Nd:glassディスクレーザーシステムでは、1970年を中心にSwainやMcMahonらによって蓄積エネルギーを制限する寄生発振について報告されている。彼らの報告には、寄生発振を抑制するディスクエッジクラッド物質について言及されている。しかしながら、残念な事にクラッドパラメータと寄生発振抑制の関連性については言及されていない。ディスク中の利得分布を均一と仮定すると、通常のレーザー発振の閾値条件と非常に良く似た解析を寄生発振にも適用できる。図1に示したように、バルクモードの寄生発振はディスク表面で全反射を繰り返し、端面で折り返されてジグザグ光路で伝搬する。この時の閾値条件は次式のように表現できる。

eq3-20(式1)

ここで、Rはディスク端面での総有効反射率、nはディスクの屈折率、αはレーザーディスク内の平均利得係数、Dはディスクの主軸の長さである。実際の表面励起ディスクでは、利得係数 はディスクの表面で最大、中心部で最小となる。

fig3-6

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