JP2000261070A - Slab type solid-state laser - Google Patents

Slab type solid-state laser

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JP2000261070A
JP2000261070A JP5893399A JP5893399A JP2000261070A JP 2000261070 A JP2000261070 A JP 2000261070A JP 5893399 A JP5893399 A JP 5893399A JP 5893399 A JP5893399 A JP 5893399A JP 2000261070 A JP2000261070 A JP 2000261070A
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JP
Japan
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state laser
solid
laser medium
slab
laser device
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Application number
JP5893399A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Shimizu
明夫 清水
Shinobu Numata
忍 沼田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve oscillation efficiency of a slab type solid-state laser by improving the excitation lamps of the laser and their peripheral structures, and causing a solid-state laser medium to efficiently absorb the energy of exciting light. SOLUTION: In a slab type solid-state laser, in which straight tube type excitation lamps 4, reflectors 5, and glass partition plates 3 for forming a coolant flowing passage are arranged on both sides of a slab type solid-state laser medium 1 and cooling water 6 is made to flow through the passage, the lamps 4 are formed into square cross sections, having flat surfaces on the laser medium 1 side and faced opposite to each other on both sides of the coolant flowing passage formed between the glass partition plates 3 and having a uniform width of about 0.5-1 mm, so as to suppress the energy loss of exciting light by reducing the absorbed and damped rates of the light transmitted through the solid- state laser medium by the cooling water.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はNd:YAGレーザ
などを対象とするスラブ型固体レーザ装置に関する。
The present invention relates to a slab type solid-state laser device for an Nd: YAG laser or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】まず、スラブ型固体レーザ装置の従来例
の構成を図4に示す。図において、1はスラブ型の固体
レーザ媒質、2は固体レーザ媒質1の上下(幅方向)両
端面に重ね合わせた断熱材、3は固体レーザ媒質1の長
手方向に沿ってその左右(厚さ方向)両側に配した平板
状のガラス仕切板(固体レーザ媒質に有害な紫外光をカ
ットするフィルタ,および冷媒流路を仕切る役目を持た
せた例えばパイレックスガラス板)、4はガラス仕切板
3を隔てて固体レーザ媒質1と向かい合うように配置し
た断面円形の直管形励起ランプ(Kr,Xeなどのフラ
ッシュランプ)、5は内面に反射面を形成した断面楕円
形状のリフレクタ、6は固体レーザ媒質1とガラス仕切
板2との間に仕切られた冷媒流路,およびガラス仕切板
3とリフレクタ5とで囲まれた励起ランプ4の周域に流
す冷却水(純水)である。
2. Description of the Related Art First, FIG. 4 shows a configuration of a conventional example of a slab type solid-state laser device. In the figure, 1 is a slab type solid laser medium, 2 is a heat insulating material superimposed on both upper and lower (width direction) end surfaces of the solid laser medium 1, and 3 is a left and right (thickness) thereof along the longitudinal direction of the solid laser medium 1. Direction) Flat glass partition plates disposed on both sides (for example, a Pyrex glass plate having a function of separating ultraviolet light harmful to the solid-state laser medium and a coolant passage), and 4 is a glass partition plate 3 A straight-tube-type excitation lamp (flash lamp such as Kr, Xe) having a circular cross section disposed so as to face the solid-state laser medium 1 at a distance, a reflector 5 having an elliptical cross-section having an internal reflecting surface, and a solid-state laser medium 6 The cooling water (pure water) flows through the refrigerant flow path partitioned between the glass partition plate 1 and the glass partition plate 2, and around the excitation lamp 4 surrounded by the glass partition plate 3 and the reflector 5.

【0003】かかる構成になるスラブ型固体レーザ装置
のレーザ発振動作は周知の通りであり、励起ランプ4か
ら出射した励起光はランプを取り巻く冷却水6,および
ガラス仕切板3を透過し、ガラス仕切板3を通過する際
に300nm以下の紫外領域がカットされて固体レーザ
媒質1に達する。ここで、固体レーザ媒質1がNd:Y
AG結晶であれば、図5で表すような吸収率で各波長帯
の励起光のエネルギーが吸収されてレーザ発振に寄与す
る。また、吸収率の高い波長(吸収波長)から若干外れ
た低吸収波長帯の光はその一部が固体レーザ媒質1に吸
収されて残りがレーザ媒質を透過し、反対側のリフレク
タ5で反射した後、再び固体レーザ媒質1に入射して吸
収と透過を繰り返しながら固体レーザ媒質1に吸収され
る。なお、図示してないが、図4で固体レーザ媒質1の
前後にはその光軸上に1対の全反射ミラーと出力ミラー
(ハーフミラー)で構成されるレーザ共振器が配置され
ており、この共振器内で発振したレーザ光が出力ミラー
を透過してレーザ出力として取り出される。
The laser oscillation operation of the slab type solid-state laser device having such a configuration is well known, and the excitation light emitted from the excitation lamp 4 passes through the cooling water 6 surrounding the lamp and the glass partition plate 3 to form a glass partition. When passing through the plate 3, an ultraviolet region of 300 nm or less is cut and reaches the solid-state laser medium 1. Here, the solid-state laser medium 1 is Nd: Y
In the case of an AG crystal, the energy of the excitation light in each wavelength band is absorbed at an absorption rate as shown in FIG. 5 and contributes to laser oscillation. Further, light in a low absorption wavelength band slightly deviated from a wavelength having a high absorption rate (absorption wavelength) is partially absorbed by the solid-state laser medium 1, and the rest is transmitted through the laser medium and reflected by the reflector 5 on the opposite side. Thereafter, the light enters the solid-state laser medium 1 again and is absorbed by the solid-state laser medium 1 while repeating absorption and transmission. Although not shown, a laser resonator composed of a pair of a total reflection mirror and an output mirror (half mirror) is arranged on the optical axis before and after the solid-state laser medium 1 in FIG. The laser light oscillated in the resonator passes through the output mirror and is extracted as a laser output.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したス
ラブ型固体レーザ装置の発振効率(レーザ出力/励起ラ
ンプの入力)は、現在では高々4%程度であってエネル
ギー変換効率が低いことから、この発振効率を如何にし
て高めるかがレーザ装置の開発に課せられた重要課題と
なっている。
However, the oscillation efficiency (laser output / excitation lamp input) of the slab type solid-state laser device is at most about 4% at present and the energy conversion efficiency is low. How to increase the oscillation efficiency is an important issue imposed on the development of a laser device.

【0005】すなわち、発明者等による研究によれば、
励起ランプ4(Xeランプの場合)の入力に対する光エ
ネルギーの変換効率は57%以上であるのに対して、従
来のレーザ装置では励起ランプ4から出射した光が固体
レーザ媒質1に吸収される割合は高々10%適度であっ
て非常に低効率である。その理由は次のことによる。す
なわち、 (1) 光を吸収させる活性媒質であるNd3+イオンの濃度
はYAG結晶の生育上から限界がある。そのために、固
体レーザ媒質1の厚みを増してNd3+イオンの総量を増
そうとしても、レーザ媒質の厚さが増すと同じ発熱量で
も熱応力が急激に増大するために厚さの増大化にも限界
がある。
That is, according to the study by the inventors,
The conversion efficiency of the light energy with respect to the input of the excitation lamp 4 (in the case of the Xe lamp) is 57% or more, whereas the conventional laser device absorbs the light emitted from the excitation lamp 4 into the solid-state laser medium 1. Is at most 10% moderate and very inefficient. The reason is as follows. That is, (1) The concentration of Nd 3+ ion, which is an active medium for absorbing light, is limited from the viewpoint of the growth of YAG crystals. For this reason, even if the thickness of the solid-state laser medium 1 is increased to increase the total amount of Nd 3+ ions, even if the thickness of the laser medium increases, the thermal stress increases rapidly even with the same heating value, so that the thickness increases. Also have limitations.

【0006】(2) 先記したように、図4で表した低吸収
波長帯の光はその大半が固体レーザ媒質1を透過して反
対側のリフレクタ5で反射し、再び固体レーザ媒質1に
入射して吸収と透過を繰り返すが、実際にはこの過程で
リフレクタ5の反射率,および冷却水6の光吸収に起因
する減衰があるために、低吸収波長の光がレーザ媒質に
吸収される割合が低くなる。すなわち、アルミナ製のリ
フレクタを例にとるとその光の反射率は98%であり、
1回の反射で生じる損失は僅か2%に過ぎない。一方、
光が冷却水(純水)6を透過する際にレーザ水に吸収さ
れる吸収率は、波長700〜900nmの光で約1%/
mmである。しかして、先記のように低吸収波長の光が何
回も反射を繰り返してレーザ媒質を往復する間に光が冷
却水に吸収される割合が高くなるため、エネルギー損失
が無視できない値になる。
(2) As described above, most of the light in the low absorption wavelength band shown in FIG. 4 passes through the solid-state laser medium 1 and is reflected by the reflector 5 on the opposite side. The light is incident and repeats absorption and transmission. However, in this process, light having a low absorption wavelength is absorbed by the laser medium because there is attenuation due to the reflectance of the reflector 5 and the light absorption of the cooling water 6. The ratio is lower. In other words, taking an alumina reflector as an example, its light reflectance is 98%,
The loss from a single reflection is only 2%. on the other hand,
When light passes through the cooling water (pure water) 6, the absorptivity absorbed by the laser water is about 1% /
mm. However, as described above, the rate at which light having a low absorption wavelength is repeatedly reflected and reflected by the cooling water while traveling back and forth through the laser medium increases, so that the energy loss becomes a value that cannot be ignored. .

【0007】特に、図4に示した従来構造では、円管形
の励起ランプ4の周域を含めて、平坦なガラス仕切板3
とリフレクタ5との間の空間が全て冷却水6で満たされ
ているために、前記のように反対側のリフレクタ5との
間で光が反射往復する経路の途上で冷却水6を透過する
距離が長くなり、それだけ光が冷却水に吸収されて減衰
する割合が大きくなる。
[0007] In particular, in the conventional structure shown in FIG. 4, the flat glass partition plate 3 including the circumference of the tubular excitation lamp 4 is included.
Since the space between the reflector 5 and the reflector 5 is completely filled with the cooling water 6, as described above, the distance through which the cooling water 6 passes through the path of the reflection and reciprocation of light between the opposite reflector 5. And the rate at which light is absorbed and attenuated by the cooling water increases accordingly.

【0008】かかる点、仮に励起ランプ4とガラス仕切
板3との間に仕切られた冷媒通路をその全域で極狭い間
隙に設定できれば、光が冷却水を透過する距離も短縮さ
れるのでそれだけ光の減衰割合も小さくなってレーザ装
置の発振効率が向上するようになる。
In this respect, if the refrigerant passage partitioned between the excitation lamp 4 and the glass partition plate 3 can be set to a very small gap in the entire area, the distance for transmitting light through the cooling water is also shortened. Is reduced, and the oscillation efficiency of the laser device is improved.

【0009】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、その目的は励起光エネルギーを固体レーザ媒質に効
率よく吸収させて高い発振効率が得られるよう構造を改
良したスラブ型固体レーザ装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a slab-type solid-state laser device whose structure is improved so that a high oscillation efficiency can be obtained by efficiently absorbing excitation light energy in a solid-state laser medium. To provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によればスラブ型固体レーザ装置を次記のよ
うに構成するものとする。
To achieve the above object, according to the present invention, a slab type solid-state laser device is constructed as follows.

【0011】第1の発明によれば、スラブ型の固体レー
ザ媒質に対向して直管形の励起ランプ,リフレクタ,お
よび冷媒流路を形成するガラス仕切板を配置し、その内
部に冷却水を流すようにしたスラブ型固体レーザ装置に
おいて、励起ランプの管を少なくとも固体レーザ媒質と
向き合う面が平坦面な管形状となし、かつ前記ガラス仕
切板との間に冷媒流路となる細隙を隔てて近接配置する
(請求項1)ものとし、具体的には次のような態様で構
成する。
According to the first aspect of the present invention, a straight tube-type excitation lamp, a reflector, and a glass partition plate forming a coolant flow path are arranged opposite to a slab type solid laser medium, and cooling water is supplied therein. In the slab-type solid-state laser device to be flowed, at least the surface of the excitation lamp tube facing the solid-state laser medium has a flat tube shape, and a gap serving as a coolant flow path is separated from the glass partition plate. (Claim 1). Specifically, it is configured in the following manner.

【0012】(a) 励起ランプの管形状を断面角形となす
(請求項2)。 (b) 励起ランプの管形状を、固体レーザ媒質との対向面
を除く外周面が曲面を呈する断面形状となす(請求項
3)。 (c) さらに、この励起ランプの管に対し、固体レーザ媒
質と直接向き合う面域を除いた周面域の一部,ないし全
面にリフレクタとして機能する反射面を形成する(請求
項4)。
(A) The tube shape of the excitation lamp is square in section (claim 2). (b) The tube shape of the excitation lamp is a cross-sectional shape in which the outer peripheral surface excluding the surface facing the solid-state laser medium has a curved surface (claim 3). (c) Further, a reflection surface functioning as a reflector is formed on a part or the entire surface of the tube of the excitation lamp except for a surface region directly facing the solid-state laser medium (claim 4).

【0013】また、第2の発明によれば、スラブ型の固
体レーザ媒質に対向して励起ランプを配置し、その内部
に冷却水を流すようにしたスラブ型固体レーザ装置にお
いて、前記励起ランプを、固体レーザ媒質との対向面が
平坦面であるガラスブロック(例えば紫外光吸収ガラス
ブロック)で包囲し、該ガラスブロックの平坦面と固体
レーザ媒質との間に冷媒流路となる細隙を隔てて対向配
置する(請求項5)ものとし、さらに固体レーザ媒質と
直接向き合う面域を除いた周面域の一部,ないし全面に
リフレクタとして機能する反射面を形成する(請求項
6)。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a slab type solid-state laser device in which an excitation lamp is disposed to face a slab type solid-state laser medium, and cooling water is caused to flow therein. A glass block (for example, an ultraviolet light absorbing glass block) having a flat surface facing the solid-state laser medium, and a gap serving as a coolant flow path between the flat surface of the glass block and the solid-state laser medium. (Refer to claim 5), and a reflection surface functioning as a reflector is formed on a part of or a whole surface area except a surface area directly facing the solid-state laser medium (claim 6).

【0014】上記の各構成によれば、固体レーザ媒質と
向かい合う励起ランプ,ないし励起ランプを包囲したガ
ラスブロックの端面が平坦面であることから、固体レー
ザ媒質との間に画成される冷媒通路の幅をその全域で冷
却に必要な最小限の幅,例えば0.5〜1mm程度の細隙
に設定することが可能である。これにより、先記のよう
に低吸収波長の光が固体レーザ媒質とリフレクタとの間
を往復する経路途上で冷却水を透過する距離が短小とな
り、それだけ冷却水への吸収による減衰割合が減って励
起エネルギーを効率よく固体レーザ媒質に吸収させるこ
とができる。
According to each of the above constructions, since the end face of the excitation lamp facing the solid-state laser medium or the glass block surrounding the excitation lamp is a flat surface, the refrigerant passage defined between the solid-state laser medium and the solid-state laser medium. Can be set to the minimum width required for cooling in the entire area, for example, a narrow gap of about 0.5 to 1 mm. As a result, as described above, the distance through which the light having a low absorption wavelength permeates the cooling water on the path reciprocating between the solid-state laser medium and the reflector becomes shorter, and the attenuation ratio due to absorption into the cooling water decreases accordingly. The excitation energy can be efficiently absorbed by the solid-state laser medium.

【0015】なお、発明者等の研究によれば、前記冷媒
通路の細隙を0.5〜1mm程度に設定することで、レー
ザの発振効率(レーザ出力/励起ランプ入力)が5〜7
%程度まで高められることが確認されている。
According to the study by the inventors, the lasing efficiency of the laser (laser output / excitation lamp input) is 5 to 7 by setting the gap of the refrigerant passage to about 0.5 to 1 mm.
%.

【0016】また、前記構成に加えて、励起ランプ,な
いしガラスブロックの固体レーザ媒質に直接向き合う面
域(励起光の透過窓となる)を除いた外周面域の一部,
ないし全面に金メッキなどを施してリフレクタとして機
能する反射面を形成することにより、励起ランプからの
光がその背後側に画成されている冷媒流路を透過する手
前で前記反射面に反射した後、メッキの施されてない平
坦面域より固体レーザ媒質に向かうようになるので、そ
れだけ冷却水への吸収による減衰割合が低減して発振効
率がより一層向上する。
Further, in addition to the above configuration, a part of the outer peripheral surface area excluding the excitation lamp or a surface area of the glass block directly facing the solid-state laser medium (which becomes a transmission window for excitation light),
Or forming a reflective surface that functions as a reflector by applying gold plating or the like on the entire surface, so that the light from the excitation lamp is reflected on the reflective surface just before passing through the refrigerant flow path defined on the back side thereof Since the laser beam is directed toward the solid-state laser medium from the flat surface area on which no plating is applied, the attenuation ratio due to absorption into the cooling water is correspondingly reduced, and the oscillation efficiency is further improved.

【0017】さらに、励起ランプを紫外光吸収ガラスな
どで作られたガラスブロックで包囲した構成では、ガラ
スブロックが従来のレーザ装置におけるガラス仕切板に
代わって固体レーザ媒質に対する冷媒流路仕切り部材の
役目を果たす。しかも、このガラスブロックに丸穴を開
口してここに円管形励起ランプを内挿することで、励起
ランプとガラスブロックとの間の冷媒流路を均一幅の細
隙に設定でき、これにより光が冷却水を透過する際の減
衰割合が低く抑えられる。
Further, in a configuration in which the excitation lamp is surrounded by a glass block made of ultraviolet light absorbing glass or the like, the glass block serves as a refrigerant flow path partition member for the solid-state laser medium instead of a glass partition plate in a conventional laser device. Fulfill. Moreover, by opening a round hole in the glass block and inserting a circular tube-shaped excitation lamp therein, the coolant flow path between the excitation lamp and the glass block can be set to a narrow gap with a uniform width. The attenuation ratio when light passes through the cooling water is suppressed to a low level.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜図3に示す各実施例に基づいて説明する。なお、図示
の各実施例において、図4と対応する同一部材には同じ
符号を付してその説明は省略する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
A description will be given based on each embodiment shown in FIGS. In each of the illustrated embodiments, the same members corresponding to those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0019】〔実施例1〕図1は本発明の請求項1,2
に対応する実施例を示すものである。この実施例におい
ては、固体レーザ媒質1の両側にガラス仕切板3を介し
て対向配置した直管形励起ランプ4は、その管(石英ガ
ラス管)の形状が図示のように外周面が平坦面を呈した
断面角形であり、かつその平坦な一面が固体レーザ媒質
1,ガラス仕切板3と平行して対向するように配置され
ている。また、ガラス仕切板3と励起ランプ4の外周面
との間,および励起ランプ4とこれを取り巻くリフレク
タ5との間に画成した冷媒通路幅dが0.5〜1mm程度
の冷却に必要な最低限の細隙に設定されており、この細
隙に冷却水を流して励起ランプ4を冷却するようにして
いる。おな、図示実施例では励起ランプ4を固体レーザ
媒質1の片側に2本ずつ配置しているが、これに限定さ
れるものではなく1本でもよい。また、励起ランプは固
体レーザ媒質1の片側にのみ配置してもよい。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
1 shows an embodiment corresponding to FIG. In this embodiment, a straight tube-type excitation lamp 4 disposed on both sides of a solid-state laser medium 1 via glass partition plates 3 has a tube (quartz glass tube) whose outer peripheral surface is flat as shown in the figure. And a flat surface thereof is disposed so as to face the solid-state laser medium 1 and the glass partition plate 3 in parallel. The coolant passage width d defined between the glass partition plate 3 and the outer peripheral surface of the excitation lamp 4 and between the excitation lamp 4 and the reflector 5 surrounding the excitation lamp 4 is necessary for cooling to about 0.5 to 1 mm. The minimum gap is set, and the cooling lamp is cooled by flowing cooling water through this gap. In the illustrated embodiment, two pump lamps 4 are arranged on one side of the solid-state laser medium 1, but the present invention is not limited to this, and one pump lamp 4 may be used. Further, the excitation lamp may be arranged on only one side of the solid-state laser medium 1.

【0020】かかる構成によれば、固体レーザ媒質1を
透過した励起光が反対側のリフレクタ5に反射して再び
固体レーザ媒質1に戻るまでの光路途上で冷媒流路の冷
却水6を透過する距離は高々4mm(前記した細隙幅dの
4倍)程度である。ここで、波長700〜900nmの
光が冷却水(純水)を通過する際の光吸収率は約1%/
mmであることから、前記した往復光路での冷却水に吸収
される割合を僅か4〜5%程度に抑えられる。したがっ
て、リフレクタ5での減衰割合を2%としても、光の往
復経路でエネルギーの減衰割合は7%未満となる。
According to this configuration, the pumping light transmitted through the solid-state laser medium 1 is reflected by the reflector 5 on the opposite side, and passes through the cooling water 6 in the coolant flow path on the optical path until returning to the solid-state laser medium 1 again. The distance is at most about 4 mm (four times the aforementioned gap width d). Here, the light absorptivity when light having a wavelength of 700 to 900 nm passes through cooling water (pure water) is about 1% /
mm, the rate of absorption by the cooling water in the reciprocating optical path can be suppressed to only about 4 to 5%. Therefore, even if the attenuation ratio of the reflector 5 is set to 2%, the energy attenuation ratio in the light reciprocating path is less than 7%.

【0021】これを基にして発明者が試算したところに
よれば、固体レーザ媒質1がNd:YAG結晶である場
合に、図4に示した従来構成のレーザ装置では、波長7
00〜900nmの励起光エネルギーの約20%程度し
か利用できず、そのレーザ発振効率は高々4%止まりで
あったのに対し、本発明の構成によれば波長700〜9
00nmの励起光の利用率を50%以上に高めてレーザ
発振効率を5〜7%にまで改善できることが確認されて
いる。
According to a calculation made by the inventor based on this, when the solid-state laser medium 1 is a Nd: YAG crystal, the laser device having the conventional configuration shown in FIG.
Although only about 20% of the excitation light energy of 00 to 900 nm can be used, and its laser oscillation efficiency is at most 4%, according to the configuration of the present invention, the wavelength of 700 to 9
It has been confirmed that the laser oscillation efficiency can be improved to 5 to 7% by increasing the utilization of the 00 nm excitation light to 50% or more.

【0022】〔実施例2〕図2は本発明の請求項3,4
に対応した応用実施例を示すものである。この実施例に
おいては、励起ランプ4の管形状が、固体レーザ媒質1
との対向面を平坦面,該対向面を除く外周面が曲面(楕
円面,放物面,その他の異形面)に形成した断面形状に
なる。そして、先記実施例1で述べたと同様に励起ラン
プ4の平坦面を固体レーザ媒質1,ガラス仕切板3と平
行に向かい合わせて配置し、かつガラス仕切板2との
間,および励起ランプ4の外周を取り巻くリフレクタ5
との間には幅0.5〜1mm程度の冷媒通路幅を画成して
ここに冷却水6を流すようにしている。さらに、この実
施例では励起ランプ4の管に対し、固体レーザ媒質1と
直接向き合う面域を除いた外周面域には金メッキなどを
施した反射面4aが形成されている。なお、この反射面
4aは外周面の一部面域に施してもよく、さらに励起ラ
ンプ4の平坦面が固体レーザ媒質1の幅よりも大である
場合には、固体レーザ媒質と直接向き合う面域を残し
て、平坦面の上下端面に金メッキを施すしてもよい。
[Embodiment 2] FIG. 2 shows a third embodiment of the present invention.
1 shows an application example corresponding to FIG. In this embodiment, the tube shape of the excitation lamp 4 is
And the outer peripheral surface excluding the opposing surface is formed into a curved surface (an elliptical surface, a paraboloid, or another irregular surface). Then, as described in the first embodiment, the flat surface of the excitation lamp 4 is disposed so as to face the solid laser medium 1 and the glass partition plate 3 in parallel with each other. Reflector 5 surrounding the periphery of
A coolant passage having a width of about 0.5 to 1 mm is defined between them, and the cooling water 6 flows through the passage. Further, in this embodiment, a reflecting surface 4a plated with gold or the like is formed on the outer peripheral surface area of the tube of the excitation lamp 4 excluding the surface area directly facing the solid-state laser medium 1. The reflecting surface 4a may be provided on a part of the outer peripheral surface, and when the flat surface of the excitation lamp 4 is larger than the width of the solid-state laser medium 1, a surface directly facing the solid-state laser medium. Gold plating may be applied to the upper and lower ends of the flat surface while leaving the area.

【0023】かかる構成によれば、励起ランプ4から後
方(固体レーザ媒質1と反対側)に向けて出射する光
は、励起ランプ4の外周面とリフレクタ5との間を流れ
る冷却水を透過する手前で、前記反射面4aで反射した
後、固体レーザ媒質1に向けて伝播する。また、反対側
に位置する励起ランプ4から出射して固体レーザ媒質1
を透過した一部の光も、その大半は前記と同様に前記反
射面4aで反射して再び固体レーザ媒質1に向かうよう
になる。これにより、励起光の往復経路で冷却水に吸収
される減衰割合が実施例1よりもさらに小さくなってレ
ーザ装置の発振効率がより一層向上する。
According to such a configuration, light emitted backward from the excitation lamp 4 (the side opposite to the solid-state laser medium 1) passes through the cooling water flowing between the outer peripheral surface of the excitation lamp 4 and the reflector 5. The light is reflected by the reflection surface 4a before this, and then propagates toward the solid-state laser medium 1. Also, the solid-state laser medium 1 emitted from the excitation lamp 4 located on the opposite side
Most of the light that has passed through is reflected by the reflection surface 4a in the same manner as described above, and returns to the solid-state laser medium 1 again. As a result, the attenuation ratio of the pump light absorbed by the cooling water in the reciprocating path is further reduced as compared with the first embodiment, and the oscillation efficiency of the laser device is further improved.

【0024】〔実施例3〕図3は本発明の請求項5,6
に対応する実施例を示すものである。この実施例におい
ては、励起ランプ(円管形ランプ)4をガラスブロック
7,例えばパイレックスガラスなどの紫外光吸収ガラス
で作られたガラスブロックで包囲してレーザ装置に組み
込まれている。ここで、ガラスブロック7は固体レーザ
媒質1と向かい合う面が平坦面で、かつ該平坦面を除く
外周面が先記実施例における励起ランプ4の断面形状と
同様に曲面を呈した断面形状になり、その長手方向と平
行に沿って層内には励起ランプ4を挿入するランプ径よ
りも一回り大きな内径のランプ挿入穴が開口しており、
さらに該ガラスブロック7に対して固体レーザ媒質1と
直接向き合う平坦面域を除いた外周面域には金メッキな
どを施した反射面7aが形成されている。なお、図示例
ではガラスブロック7に挿入する励起ランプ4が1本で
あるが、励起ランプ4を2本にする場合には、ガラスブ
ロック7に2箇所のランプ挿入穴を開口することで対応
できる。
[Embodiment 3] FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
1 shows an embodiment corresponding to FIG. In this embodiment, an excitation lamp (circular tube lamp) 4 is surrounded by a glass block 7, for example, a glass block made of ultraviolet light absorbing glass such as Pyrex glass, and is incorporated in a laser device. Here, the glass block 7 has a flat surface on the surface facing the solid-state laser medium 1 and a cross-sectional shape having a curved outer peripheral surface excluding the flat surface, similar to the cross-sectional shape of the excitation lamp 4 in the above-described embodiment. A lamp insertion hole having an inside diameter slightly larger than the lamp diameter for inserting the excitation lamp 4 is opened in the layer along the longitudinal direction thereof,
Further, a reflection surface 7a plated with gold or the like is formed on an outer peripheral surface area of the glass block 7 excluding a flat surface area directly facing the solid-state laser medium 1. Although one excitation lamp 4 is inserted into the glass block 7 in the illustrated example, two excitation lamps 4 can be accommodated by opening two lamp insertion holes in the glass block 7. .

【0025】そして、レーザ装置への組み込みに際して
は、先記の各実施例,および図4の従来例で採用してい
たガラス仕切板3を省略してガラスブロック7の平坦面
を固体レーザ媒質1に直接対向させ、固体レーザ媒質1
との間の細隙を含めてガラスブロック7の外周域,およ
びガラスブロック7のランプ挿入穴と励起ランプ4との
間の隙間を冷媒流路としてここに冷却水を流して固体レ
ーザ媒質1,励起ランプ4を冷却する。
At the time of assembling into a laser device, the glass partition plate 3 employed in each of the above-described embodiments and the conventional example shown in FIG. To the solid-state laser medium 1
The coolant flows through the outer peripheral area of the glass block 7 including the gap between the glass block 7 and the gap between the lamp insertion hole of the glass block 7 and the excitation lamp 4 as a coolant flow path, and the solid-state laser medium 1, The excitation lamp 4 is cooled.

【0026】この構成によれば、励起ランプ4が円管形
のランプであっても、励起光の往復光路を横切る各冷媒
流路の幅を例えば0.5〜1mm程度の細隙に設定するこ
とができ、これにより先記実施例と同等な効果を奏する
ことができる。また、ガラスブロック7に対し、固体レ
ーザ媒質1と直接向き合う平坦面域を除いた外周面に反
射面7aを形成することで、先記実施例2で励起ランプ
4の外周面に形成した反射面4aと同様な効果が得られ
る。
According to this configuration, even if the excitation lamp 4 is a tube-shaped lamp, the width of each refrigerant flow path crossing the reciprocating optical path of the excitation light is set to, for example, a narrow gap of about 0.5 to 1 mm. Accordingly, the same effect as in the above-described embodiment can be obtained. In addition, by forming the reflecting surface 7a on the outer peripheral surface of the glass block 7 except for the flat surface area directly facing the solid-state laser medium 1, the reflecting surface formed on the outer peripheral surface of the excitation lamp 4 in the second embodiment described above. An effect similar to that of 4a is obtained.

【0027】なお、Nd:YAG結晶のスラブ型固体レ
ーザ装置では、レーザビームをスラブ型のレーザ媒質中
でジグザグに進ませるようにして結晶内の温度分布によ
る熱レンズ効果を実質的に小さく抑えており、本発明に
より励起光をより多く吸収して発熱量が増大しても、レ
ーザビームの品質低下を来すようなことがない。
In the slab type solid-state laser device of the Nd: YAG crystal, the thermal lens effect due to the temperature distribution in the crystal is substantially suppressed by making the laser beam zigzag in the slab type laser medium. Thus, even if the present invention absorbs more excitation light and increases the amount of heat generated, the quality of the laser beam does not deteriorate.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、レーザ装置の内部に画成した冷媒流路,特に励起ラ
ンプの周域,および固体レーザ媒質との対向面域におけ
る冷媒流路幅を均一な細隙に設定し、光が冷却水を透過
する際に吸収される減衰割合を少なくしてランプ励起光
を効率よく固体レーザ媒質に吸収させることができ、こ
れにより従来装置と比べてそのレーザ発振効率を約2倍
の5〜7%まで改善させることが可能となる。
As described above, according to the structure of the present invention, the coolant flow path defined inside the laser device, particularly in the area around the excitation lamp, and in the area facing the solid-state laser medium. By setting the path width to a uniform narrow gap, the rate of attenuation of light absorbed when passing through the cooling water can be reduced, and the lamp excitation light can be efficiently absorbed by the solid-state laser medium. Compared with that, the laser oscillation efficiency can be improved to about 2 to 5 to 7%.

【0029】また、請求項4,6のように励起ランプ,
ないし励起ランプを包囲するガラスブロックの周面に反
射面を形成してそれ自身にリフレクタ機能を持たせたこ
とにより、より一層の効果が期待できる。
An excitation lamp according to claim 4 or 6,
Further, a further effect can be expected by forming a reflecting surface on the peripheral surface of the glass block surrounding the excitation lamp and having the reflector function itself.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1に対応するスラブ型固体レー
ザ装置の構成断面図
FIG. 1 is a configuration sectional view of a slab type solid-state laser device according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の実施例2に対応するスラブ型固体レー
ザ装置の構成断面図
FIG. 2 is a configuration sectional view of a slab type solid-state laser device according to a second embodiment of the present invention;

【図3】本発明の実施例3に対応するスラブ型固体レー
ザ装置の構成断面図
FIG. 3 is a configuration sectional view of a slab-type solid-state laser device according to a third embodiment of the present invention;

【図4】従来におけるスラブ型固体レーザその構成断面
FIG. 4 is a cross-sectional view of a configuration of a conventional slab type solid-state laser.

【図5】Nd:YAG結晶に対する光の波長と吸収率と
の関係を表す特性図
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a wavelength of light and an absorptivity for an Nd: YAG crystal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固体レーザ媒質 3 ガラス仕切板 4 励起ランプ 4a 反射面 5 リフレクタ 6 冷却水 7 ガラスブロック DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid-state laser medium 3 Glass partition plate 4 Excitation lamp 4a Reflection surface 5 Reflector 6 Cooling water 7 Glass block

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】スラブ型の固体レーザ媒質に対向して直管
形の励起ランプ,リフレクタ,および冷媒流路を形成す
るガラス仕切板を配置し、その内部に冷却水を流すよう
にしたスラブ型固体レーザ装置において、前記励起ラン
プの管を、少なくとも固体レーザ媒質と向き合う面が平
坦面な管形状となし、かつ前記ガラス仕切板との間に冷
媒流路となる細隙を隔てて近接配置したことを特徴とす
るスラブ型固体レーザ装置。
1. A slab type in which a straight tube-type excitation lamp, a reflector, and a glass partition plate forming a coolant flow path are arranged opposite to a slab type solid laser medium, and cooling water flows through the inside thereof. In the solid-state laser device, the tube of the excitation lamp has at least a surface facing the solid-state laser medium in a flat tube shape, and is arranged close to the glass partition plate with a gap serving as a coolant flow path therebetween. A slab-type solid-state laser device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】請求項1記載の固体レーザ装置において、
励起ランプの管形状が、断面角形であることを特徴とす
るスラブ型固体レーザ装置。
2. The solid-state laser device according to claim 1,
A slab-type solid-state laser device, wherein the tube shape of the excitation lamp is rectangular in cross section.
【請求項3】請求項1記載の固体レーザ装置において、
励起ランプの管形状が、固体レーザ媒質との対向面を除
く外周面が曲面を呈する断面形状であることを特徴とす
るスラブ型固体レーザ装置。
3. The solid-state laser device according to claim 1,
A slab-type solid-state laser device, wherein the tube shape of the excitation lamp is a cross-sectional shape in which the outer peripheral surface excluding the surface facing the solid-state laser medium has a curved surface.
【請求項4】請求項1ないし3のいずれかに記載の固体
レーザ装置において、励起ランプの管に対し、固体レー
ザ媒質と直接向き合う面域を除いた周面域の一部,ない
し全面にリフレクタとして機能する反射面を形成したこ
とを特徴とするスラブ型固体レーザ装置。
4. A solid-state laser device according to claim 1, wherein a part of the peripheral surface of the tube of the excitation lamp except for a surface directly facing the solid-state laser medium or a reflector is provided on the entire surface. A slab-type solid-state laser device having a reflection surface functioning as a slab.
【請求項5】スラブ型の固体レーザ媒質に対向して直管
形の励起ランプを配置し、その内部に冷却水を流すよう
にしたスラブ型固体レーザ装置において、前記励起ラン
プを固体レーザ媒質との対向面が平坦面であるガラスブ
ロックで包囲し、該ガラスブロックの平坦面を固体レー
ザ媒質との間に冷媒流路となる細隙を隔てて対向配置し
たことを特徴とするスラブ型固体レーザ装置。
5. A slab-type solid-state laser device in which a straight-tube-type excitation lamp is disposed opposite to a slab-type solid-state laser medium, and cooling water is flowed therein. A slab-type solid-state laser, wherein the opposing surface is surrounded by a glass block having a flat surface, and the flat surface of the glass block is disposed to face the solid-state laser medium with a gap serving as a refrigerant flow path therebetween. apparatus.
【請求項6】請求項5記載の固体レーザ装置において、
ガラスブロックに対し、固体レーザ媒質と直接向き合う
面域を除いた周面域の一部,ないし全面にリフレクタと
して機能する反射面を形成したことを特徴とするスラブ
型固体レーザ装置。
6. The solid-state laser device according to claim 5,
A slab-type solid-state laser device, wherein a reflection surface functioning as a reflector is formed on a part or the entire surface of a glass block excluding a surface area directly facing the solid-state laser medium.
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