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Abstract

本发明提供一种能够取出高输出且高品质的激光的激光泵腔。本发明的激光泵腔装置(1)具备：激光介质(10)；激发光源元件(2)，围绕激光介质(10)的中心轴(10P)以等间隔配置，且具有与中心轴(10P)交叉的光轴；照射光学系统(3)，配置于光轴上，聚集从激发光源元件(2)射出的激发光并照射到激光介质；及框体(4)，支承激光介质(10)的端部，并且支承照射光学系统(3)和激发光源元件(2)，框体(4)由热传导性部件构成，在框体(4)的外表面配置有温度调整部件(5)。

Description

激光泵腔装置
技术领域
本发明涉及一种激光泵腔装置。
背景技术
为了确保振荡稳定性，高输出的固体激光振荡装置(例如，YAG激光振荡装置)中激光介质的冷却是不可缺少的。先前，高输出的固体激光振荡装置使用作为激光介质的YAG杆和作为激发光源的密闭闪光灯的水冷套式激光泵腔，通过使冷却水循环而进行冷却来保持激光泵腔的热稳定性。
相对于此，在水的使用或水的产生被严禁的(禁水)场所，需要使用高输出的固体激光振荡装置，因此正在开发出代替所述水冷式而以气冷式应对高输出的激光泵腔。这些激光泵腔的先前例已知有如下等，其具备：YAG杆；闪光灯；楕圆形反射光学系统，用于将从闪光灯射出的光聚光在YAG杆并进行照射；及水套，包围这些，并且具备：温度调整机构，将配置有激光泵腔的激光振荡装置的壳体内的空气的温度调整为恒定；及送风机构，将该壳体内的空气送入激光泵腔内(参考下述专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-156435号公报
发明内容
发明要解决的问题
所述先前例中虽然能够得到可以在禁水场所使用的气冷式的激光泵腔，但难以进行与水冷式同等水平的冷却，无法得到水冷式程度的高输出。并且，另一方面，要求一种能够取出高输出且呈现轴对称的输出分布的高品质的激光的激光泵腔，但在所述先前技术中存在无法应对这些要求的问题。
本发明为了应付这些问题而提出。即，本发明的课题在于提供一种能够取出高输出且高品质的激光的激光泵腔等。
用于解决问题的方案
为了解决这些课题，本发明的激光泵腔具备以下结构。
一种激光泵腔装置，其特征在于，具备：激光介质；激发光源元件，围绕所述激光介质的中心轴以等间隔配置，且具有与所述中心轴交叉的光轴；照射光学系统，配置于所述光轴上，聚集从所述激发光源元件射出的激发光并照射到激光介质；及框体，支承所述激光介质的端部，并且支承所述照射光学系统和所述激发光源元件，所述框体由热传导性部件构成，在该框体的外表面配置有温度调整部件。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的激光泵腔装置的剖面图(图2中的B-B剖面图)。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的激光泵腔装置的剖面图(图1中的A-A剖面图)。
图3是表示具备激光泵腔装置的激光振荡装置的说明图。
具体实施方式
以下，参考附图说明本发明的实施方式。以下说明中，不同附图中的相同符号表示相同功能的部位，适当省略各附图中的重复说明。
如图1及图2所示，激光泵腔装置1具备激光介质10、激发光源元件2、照射光学系统3及框体4。激光介质10例如是YAG杆，是具有中心轴10P的圆柱状的激光杆，以与中心轴10P正交的端面10A、10B开放的状态支承于框体4上。
激发光源元件2例如是激光二极管，具有与激光介质10的中心轴10P交叉的光轴。围绕中心轴10P以等间隔配置有多个激发光源元件2。在图示的例子中，以120°间隔，围绕中心轴10P配置有3个激发光源元件2，并以各激发光源元件2的光轴与中心轴10P正交的方式配置。
照射光学系统3配置于激发光源元件2的光轴上，聚集从激发光源元件2射出的光并照射到激光介质10。在图示的例子中，照射光学系统3使用柱面透镜，使从激发光源元件2射出的具有扩展角的光(激光)成为平行光并照射到激光介质10。为了以高效率将激发光照射到激光介质10，使用包括柱面透镜的照射光学系统3，将从激发光源元件2射出的光聚光成与激光介质10的杆直径相同直径的平行光并照射到激光介质10。
框体4支承激光介质10的端部，并且支承照射光学系统3和激发光源元件2，在图示的例子中，由多个块构成。具体而言，框体4具备端部支承块40、41、内部块42、43、44及外周块45，并且具备端部块51、52。
端部支承块40、41分别地支承激光介质10的长度方向端部，具有能够使激光介质10的端部插入的开口40A、41A。在图示的例子中，在开口40A、41A内配置有O型圈53，插入到开口40A、41A内的激光介质10的端部经由O型圈53支承于端部支承块40、41。
在图示的例子中，在端部支承块40、41上连接有端部块51、52，端部块51、52的开口51A、52A与端部支承块40、41的开口40A、41A配置在同轴上。由此，激光介质10的端面10A经由开口51A被开放，端面10B经由开口52A被开放。在图示的例子中，将端部支承块40、41和端部块51、52设为不同的块，但这些也可以设为一体的块。
内部块42、43、44通过这些而形成激光介质10的周围空间4A和照射光学系统3及激发光源元件2的支承空间4B。周围空间4A为与激光介质10的中心轴10P同轴的圆筒状，其内表面成为与中心轴10P同轴状的圆筒反射面4C。具体而言，通过在内部块42、43、44的内表面实施镀金等反射涂层来形成圆筒反射面4C。
外周块45以包围内部块42、43、44的周围的方式配置，其中一部分支承激发光源元件2。外周块45可以是被分割成多个的块，也可以是一体的块。
构成框体4的块(端部支承块40、41、内部块42、43、44、外周块45)全部由热传导性部件(铜等热传导性高的部件)构成，并且彼此密合而连结。各块的密合面之间的接合中使用热传导性高的粘接材料(金属糊剂)为较佳。并且，在框体4的外表面，具体而言在外周块45的一部分外表面配置有珀耳帖(Peltier)元件等温度调整部件5。
这些激光泵腔装置1能够通过基于温度调整部件5的温度调整而使支承激发光源元件2的框体4成为均匀的温度，从而将所有激发光源元件2的发光波长维持为恒定。由于构成框体4的块(端部支承块40、41、内部块42、43、44、外周块45)全部由热传导性部件构成，因此通过在框体4的外表面的一部分配置温度调整部件5，能够使框体4整体成为均匀的温度。
当使用激光二极管作为激发光源元件2时，发光波长根据激光二极管的温度而发生变化，但为了进行高效的激发，要求照射到激光介质10的激发光的波长维持为容易由激光介质10吸收的一定的波长。例如，当采用钕YAG杆作为激光介质10时，能够通过将激发光的波长维持在798nm至808nm来进行高效的激发。激光泵腔装置1能够通过温度调整部件5将作为激发光源元件2的激光二极管的温度维持在发光于798nm至808nm处的温度(例如，25℃)，因此当采用钕YAG杆作为激光介质10时，能够进行高效的激发。
由框体4的块构成的照射光学系统3及激发光源元件2的支承空间4B，围绕激光介质10的中心轴10P以等间隔配置。在图示的例子中，围绕中心轴10P以120°间隔在3处配置有支承空间4B。在支承空间4B的一部分，在外周块45上固定有激发光源元件2的基板2A，激发光源元件2以其光轴与激光介质10的中心轴10P正交的方式被支承。并且，在支承空间4B的一部分配置有作为照射光学系统3的柱面透镜和透镜支承部件3A，照射光学系统3配置于激发光源元件2的光轴上。由框体4的块构成的激光介质10的周围空间4A与支承空间4B连通并且其中心与中心轴10P成为同轴状。
支承于支承空间4B的多个激发光源元件2从轴对称的3个方向(其他方向)向激光介质(YAG杆)10的侧方照射激发光。并且，在照射光学系统3中聚光成与激光介质10的杆直径大致相同的直径的激发光高效地照射到激光介质10，在激光介质10的表面上反射的光被形成于周围空间4A的内表面的圆筒反射面4C反射并再次照射到激光介质10的侧面，因此激发光更高效地照射到激光介质10。由此，能够从激光介质10得到具有轴对称的输出分布的高品质的发光，并且通过高效的激发光照射而得到高输出的发光。
框体4上设置有制冷剂流入路4D和制冷剂流出路4F，由此激光泵腔装置1能够有效地对激光介质10进行冷却。在图示的例子中，制冷剂流入路4D是沿与激光介质10的中心轴10P交叉的方向延伸设置的直线流路，围绕中心轴10P均等地配置有3条(多条)，形成于端部支承块40。并且，制冷剂流出路4F是沿中心轴10P的直线流路，形成于端部支承块41和端部块52。
气冷式的激光泵腔装置1中，在框体4中的一方的端部块51设置有与制冷剂流入路4D连通的连接部4E，在连接部4E连接有搬送压缩空气的送气管50。并且，经由形成于端部块52和端部支承块41的制冷剂流出路4F，已与激光介质10接触的压缩空气被排出。
如此，激光泵腔装置1在激光介质10的侧面具备从多个方向接触压缩空气的制冷剂流入路4D，且沿着中心轴10P具备将已与激光介质10接触的压缩空气进行排气的制冷剂流出路4F，因此能够有效地对激光介质10进行冷却。由此，即使是气冷式，也能够得到高输出的发光。并且，这些构造的激光泵腔装置1中，形成将所述制冷剂流入路4D和制冷剂流出路4F进行连接的循环水流路来确保周围空间4A内的密封性，由此能够转用为水冷式。
图3表示具备激光泵腔装置1的激光振荡装置20。激光振荡装置20能够通过在壳体20A内以与激光泵腔装置1的中心轴10P对面的方式配置包括输出镜21和反射镜22的谐振镜，且根据需要将包括1/4波长板23A、普克尔斯盒23B、偏光镜23C等的Q开关23配置于谐振镜内而得到。
这些激光振荡装置20通过气冷式的激光泵腔装置1能够使轴对称的输出分布的光从激光介质10射出，能够有效地对激光介质10进行冷却，因此是气冷式的同时能够取出高输出且高品质的激光。并且，通过确保激光泵腔装置1的框体4中的周围空间4A的密封性，还能够转用为水冷式的激光泵腔装置1，因此在禁水以外的使用条件下，能够通过设为水冷式来得到更高的输出。
以上，参考附图详述了本发明的实施方式，但具体的构成并不限于这些实施方式，即使进行不脱离本发明的要旨的范围的设计变更等，也包含于本发明中。并且，上述各实施方式只要其目的及构成等没有特别的矛盾或问题，则能够将彼此的技术沿用并组合。
附图标记说明
1-激光泵腔装置，2-激发光源元件(激光二极管)，2A-基板，3-照射光学系统(柱面透镜)，3A-透镜支承部件，4-框体，4A-周围空间，4B-支承空间，4C-圆筒反射面，4D-制冷剂流入路，4E-连接部，4F-排气流出路，40、41-端部支承块，40A、41A-开口，42、43、44-内部块，45-外周块，50-送气管，51、52-端部块，51A、52A-开口，53-O型圈，5-温度调整部件(珀耳帖元件)，10-激光介质(YAG杆)，10P-中心轴，10A、10B-端面，20-激光振荡装置，20A-壳体，21-输出镜，22-反射镜，23-Q开关，23A-1/4波长板，23B-普克尔斯盒，23C-偏光镜。

Claims (9)

1.一种激光泵腔装置，其特征在于，具备：
激光介质；
激发光源元件，围绕所述激光介质的中心轴以等间隔配置，且具有与所述中心轴交叉的光轴；
照射光学系统，配置于所述光轴上，聚集从所述激发光源元件射出的激发光并照射到激光介质；及
框体，由热传导性部件构成，所述热传导性部件支承所述激光介质的端部，并且支承所述照射光学系统和所述激发光源元件，
在所述框体的外表面配置有温度调整部件，
在所述激光介质的周围空间与所述框体以及被所述框体支承的所述照射光学系统之间设置有制冷剂流入路和制冷剂流出路，由此同时冷却所述激光介质、所述框体以及所述照射光学系统。
2.根据权利要求1所述的激光泵腔装置，其特征在于，
所述框体具备制冷剂流入路和沿所述中心轴的制冷剂流出路，所述制冷剂流入路沿与所述激光介质的所述中心轴交叉的方向延伸设置。
3.根据权利要求1或2所述的激光泵腔装置，其特征在于，
所述框体由端部支承块、内部块及外周块密合而成，
所述端部支承块支承所述激光介质的端部，
所述内部块形成所述激光介质的周围空间和所述照射光学系统及所述激发光源元件的支承空间，
所述外周块支承所述激发光源元件而包围所述内部块的外周。
4.根据权利要求3所述的激光泵腔装置，其特征在于，
所述周围空间的内表面是与所述中心轴同轴状的圆筒反射面。
5.根据权利要求1或2所述的激光泵腔装置，其特征在于，
所述照射光学系统是使从所述激发光源元件射出的光成为与所述激光介质的杆直径相同直径的平行光的柱面透镜。
6.根据权利要求1或2所述的激光泵腔装置，其特征在于，
所述温度调整部件是珀耳帖元件。
7.根据权利要求1或2所述的激光泵腔装置，其特征在于，
所述激发光源元件是激光二极管。
8.根据权利要求1或2所述的激光泵腔装置，其特征在于，
所述激光介质是YAG杆。
9.一种激光振荡装置，其具备权利要求1或2所述的激光泵腔装置，
并且以与所述中心轴对面的方式配置有谐振镜。
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