JP2002009371A - レーザキャビティ - Google Patents

レーザキャビティ

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JP2002009371A
JP2002009371A JP2000185192A JP2000185192A JP2002009371A JP 2002009371 A JP2002009371 A JP 2002009371A JP 2000185192 A JP2000185192 A JP 2000185192A JP 2000185192 A JP2000185192 A JP 2000185192A JP 2002009371 A JP2002009371 A JP 2002009371A
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JP
Japan
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rod
refrigerant
flow tube
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yag
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JP2000185192A
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English (en)
Inventor
Shinya Nakajima
審也 中島
Tatsuo Fujiwara
達男 藤原
Yoshihisa Yamauchi
淑久 山内
Fumio Matsuzaka
文夫 松坂
Minoru Uehara
実 上原
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ光の出力の安定化を図り得るレーザキ
ャビティを提供する。 【解決手段】 YAGロッド1と、YAGロッド1に励
起光を照射する励起光源2と、YAGロッド1の端部に
外嵌し且つ長手方向中間部分に大外径部を有するロッド
ホルダ3と、各ロッドホルダ3の大外径部に外接し且つ
ロッドホルダ3のYAGロッド1嵌着端寄り部分を周方
向に取り囲む筒形状のスペーサ4と、両端部が各スペー
サ4に内接し且つYAGロッド1を略全長にわたって周
方向に取り囲む長筒形状のフローチューブ5とを備え、
スペーサ4にフローチューブ5端部外周面全周に密着す
るシール部材16を設けて、フローチューブ5の内方の
空間14を流通する冷媒S1と外方の空間15を流通す
る冷媒S2との混合を回避し、冷媒S1の温度を一定に
保つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザキャビティに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2乃至図4は従来のレーザキャビティ
の一例であり、このレーザキャビティは、略水平に配置
したYAGロッド1と、該YAGロッド1の両側に平行
に配置した励起光源2と、YAGロッド1の各端部にそ
れぞれ外嵌し且つ長手方向中間部分に大外径部を有する
連続異径円筒形状のロッドホルダ3と、各ロッドホルダ
3の大外径部に外接し且つ当該ロッドホルダ3のYAG
ロッド1嵌着端寄り部分を周方向に取り囲む筒形状のス
ペーサ4と、両端部が各スペーサ4に内接し且つYAG
ロッド1を略全長にわたり周方向に取り囲む長筒形状の
フローチューブ5と、スペーサ4が嵌入され且つ該スペ
ーサ4を介してロッドホルダ3を支持する前後のロッド
ホルダブロック6と、該ロッドホルダブロック6の両側
に接し且つ励起光源2両端近傍部分を周方向に取り囲む
流路ブロック7と、各ロッドホルダブロック6と流路ブ
ロック7とに接し且つYAGロッド1及び左右の励起光
源2の長手方向中間部分を周方向に取り囲むリフレクタ
8と、これらの各構成部材を内装するボックス構造のキ
ャビティ本体9と、各ロッドホルダ3に接続され且つキ
ャビティ本体9を貫通して外部へ突出する光路筒10と
を備えている。
【0003】フローチューブ5は、励起光源2が発する
励起光がYAGロッド1の外周面に入射するように、ガ
ラスによって形成されている。
【0004】各ロッドホルダブロック6及びスペーサ4
には、スペーサ4の内周面とロッドホルダ3の外周面の
間の空隙からキャビティ本体9の底面へ向かって延びる
流路13が穿設されている。
【0005】流路ブロック7は、励起光源2の外周面下
側半分に空隙を隔てて対峙する下側ブロック7a、並び
に励起光源2の外周面上側半分に空隙を隔てて対峙する
上側ブロック7bで構成されている。
【0006】リフレクタ8は、YAGロッド1と励起光
源2の外周面下側半分に空隙を隔てて対峙する下側ブロ
ック8a、並びにYAGロッド1と励起光源2の外周面
上側半分に空隙を隔てて対峙する上側ブロック8bで構
成され、YAGロッド1軸線方向に見て2つの楕円が重
なり合った閉断面形状の反射面Rを形成している。
【0007】キャビティ本体9の底部には、各ロッドホ
ルダブロック6の流路13に連なる2つの開口11と、
各励起光源2の端部近傍を貫通する4つの開口12とが
穿設されている。
【0008】図2乃至図4に示すレーザキャビティで
は、励起光源2からYAGロッド1へ励起光を照射する
と、YAGロッド1の両端部から波長1064nmの光
が放出される。
【0009】この波長1064nmの光は、キャビティ
本体9の外部に配置され且つYAGロッド1の一端に正
対するリアミラー、及びキャビティ本体9の外部に配置
され且つYAGロッド1の他端に正対するフロントミラ
ーで構成される共振器(図示せず)により、YAGロッ
ド1への入出射を繰り返した後、フロントミラーから基
本波レーザ光として出射される。
【0010】基本波レーザ光の出射にあたっては、キャ
ビティ本体9のYAGロッド1一端寄りに位置している
開口11,12へ冷媒S1,S2を連続的に送給する。
【0011】開口11に送給される冷媒S1は、ロッド
ホルダブロック6の流路13、及びスペーサ4内周面と
ロッドホルダ3外周面の間の空隙を経て、フローチュー
ブ5内周面とYAGロッド1外周面の間の空間14へ流
入し、YAGロッド1を冷却する。
【0012】YAGロッド1を冷却した冷媒S1は、Y
AGロッド1他端寄りのスペーサ4内周面とロッドホル
ダ3外周面の間の空隙、及びロッドホルダブロック6の
流路13を経た後、キャビティ本体9のYAGロッド1
他端寄りに位置している開口11から外部へ流出する。
【0013】また、開口12に送給される冷媒S2は、
流路ブロック7と励起光源2外周面の間の空隙を経て、
リフレクタ8の反射面Rとフローチューブ5外周面の間
の空間15に流入し、励起光源2を冷却する。
【0014】励起光源2を冷却した冷媒S2は、YAG
ロッド1他端寄りの流路ブロック7と励起光源2外周面
の間の空隙を経て、キャビティ本体9のYAGロッド1
他端寄りに位置している開口12から外部に流出する。
【0015】上記の冷媒S1,S2は、同一のポンプ
(図示せず)からキャビティ本体9のYAGロッド1一
端寄りの開口11,12に対して送給される。
【0016】また、キャビティ本体9のYAGロッド1
他端寄りの開口11,12から外部へ流出する冷媒S
1,S2は、熱交換器により除熱されて、前記のポンプ
へ流入する。
【0017】更に、冷媒S1,S2には、励起光源2の
端子への通電が確保されるように、純水を用いている。
【0018】このようなレーザキャビティを組み込んだ
固体レーザ発生装置により得られる基本波レーザ光の出
力の安定化を図るためには、YAGロッド1を冷却する
冷媒S1の温度を、たとえば、25℃程度に一体に保つ
必要がある。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図2乃至図
4に示すレーザキャビティにおいては、空間14を流通
してYAGロッド1を冷却すべき冷媒S1、及び空間1
5を流通して励起光源2を冷却すべき冷媒S2が、フロ
ーチューブ5端部外周面とスペーサ4の内周面との間隙
を介して混ざり合い、空間14での冷媒S1の温度が高
くなる傾向を呈し、基本波レーザ光の出力が低下するこ
とがある。
【0020】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、レーザ光の出力の安定化を図り得るレーザキャビテ
ィを提供することを目的としている。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項1に記載のレーザキャビティでは、
固体レーザ媒質ロッドと、該固体レーザ媒質ロッドに対
して励起光を照射する励起光源と、固体レーザ媒質ロッ
ドの各端部に外嵌し且つ長手方向中間部分に大外径部を
有するロッドホルダと、各ロッドホルダの大外径部に外
接し且つ当該ロッドホルダの固体レーザ媒質ロッド嵌着
端寄り部分を周方向に取り囲む筒形状のスペーサと、両
端部が各スペーサに内接し且つ固体レーザ媒質ロッドを
略全長にわたり周方向に取り囲む長筒形状のフローチュ
ーブとを備え、フローチューブ内方、並びに外方にそれ
ぞれ冷媒を流通させるようにしたレーザキャビティにお
いて、各スペーサのそれぞれにフローチューブ端部外周
面全周に密着するシール部材を設けている。
【0022】本発明の請求項2に記載のレーザキャビテ
ィでは、本発明の請求項1に記載のレーザキャビティの
構成に加えて、フローチューブ内方へ冷媒を送給する第
1の冷媒供給源と、フローチューブ外方へ冷媒を送給す
る第2の冷媒供給源とを備えている。
【0023】本発明の請求項1あるいは請求項2に記載
のレーザキャビティのいずれにおいても、フローチュー
ブ端部外周面と各スペーサ内周面との間に介在させたシ
ール部材によりフローチューブ内方の冷媒流路とフロー
チューブ外方の冷媒流路との分離を図る。
【0024】本発明の請求項2に記載のレーザキャビテ
ィにおいては、フローチューブ内方及び外方に、それぞ
れ異なる冷媒供給源から冷媒を送給させて、フローチュ
ーブ内方を流通する冷媒、並びにその供給源の熱負荷の
軽減を図る。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例とともに説明する。
【0026】図1は本発明のレーザキャビティの実施の
形態の一例であり、図中、図2乃至図4と同一の符号を
付した部分は同一物を表わしている。
【0027】このレーザキャビティでは、スペーサ4の
フローチューブ5嵌着部分に、当該フローチューブ5外
周面に密着する環状のシール部材16を設け、更に、ロ
ッドホルダ3の大外径部に、スペーサ4内周面に密着す
る環状のシール部材17を設けている。
【0028】また、フローチューブ5内方の空間14に
冷媒S1を流通させるための第1の冷媒供給源21、及
びリフレクタ8の反射面R(図4参照)とフローチュー
ブ5外周面の間の空間15に冷媒S2を流通させるため
の第2の冷媒供給源22を、キャビティ本体9(図3及
び図4参照)の外部に設置している。
【0029】第1の冷媒供給源21は、キャビティ本体
9のYAGロッド1一端寄りに位置している開口11
(図3参照)へ冷媒S1を連続的に送給するポンプ21
aと、キャビティ本体9のYAGロッド1他端寄りに位
置している開口11から外部へ流出する冷媒S1を除熱
したうえ、ポンプ21aへ送給する熱交換器21bとで
構成されている。
【0030】第2の冷媒供給源22は、キャビティ本体
9のYAGロッド1一端寄りに位置している開口12
(図3参照)へ冷媒S2を連続的に送給するポンプ22
aと、キャビティ本体9のYAGロッド1他端寄りに位
置している開口12から外部へ流出する冷媒S2を除熱
したうえ、ポンプ22aへ送給する熱交換器22bとで
構成されている。
【0031】基本波レーザ光の出射にあたっては、第1
の冷媒供給源21及び第2の冷媒供給源22の双方を作
動させる。
【0032】ポンプ21aから送出される冷媒S1は、
キャビティ本体9のYAGロッド1一端寄りに位置して
いる開口11、ロッドホルダブロック6の流路13、並
びにスペーサ4内周面とロッドホルダ3外周面の間の空
隙を経て、フローチューブ5内方の空間14へ流入し、
YAGロッド1を冷却する。
【0033】YAGロッド1を冷却した冷媒S1は、Y
AGロッド1他端寄りのスペーサ4内周面とロッドホル
ダ3外周面の間の空隙、及びロッドホルダブロック6の
流路13を経た後、キャビティ本体9のYAGロッド1
他端寄りに位置している開口11から外部へ流出し、熱
交換器21bにより除熱されたうえ、ポンプ21aに送
給される。
【0034】ポンプ22aから送出される冷媒S2は、
キャビティ本体9のYAGロッド1一端寄りに位置して
いる開口12、並びに流路ブロック7と励起光源2外周
面の間の空隙を経て、リフレクタ8の反射面Rとフロー
チューブ5外周面の間の空間15に流入し、励起光源2
を冷却する。
【0035】励起光源2を冷却した冷媒S2は、YAG
ロッド1他端寄りの流路ブロック7と励起光源2外周面
の間の空隙を経て、キャビティ本体9のYAGロッド1
他端寄りに位置している開口12から外部に流出し、熱
交換器22bにより除熱されたうえ、ポンプ22aに送
給される。
【0036】このとき、フローチューブ5端部外周面と
各スペーサ4内周面の間に介在するシール部材16、並
びにロッドホルダ3の大外径部分外周面とスペーサ4内
周面の間に介在するシール部材17により、フローチュ
ーブ5内方の空間14と外方の空間15が完全に分離さ
れているので、冷媒S1,S2が混ざり合わず、冷媒S
1の温度を一定に保たれ、基本波レーザ光の出力の安定
化が図られる。
【0037】また、空間14での冷媒S1の温度上昇が
抑制され、冷媒S1及び第1の冷媒供給源21の熱負荷
の軽減が図られる。
【0038】更に、冷媒S1が励起光源2の端子に触れ
ないので、当該冷媒S1に純水以外のものを適用するこ
とが可能になる。
【0039】なお、本発明のレーザキャビティは上述し
た実施の形態のみに限定されるものではなく、YAGロ
ッド以外の他の固体レーザ媒質ロッドを用いた構成とす
ること、過大な熱負荷が想定されない場合において、フ
ローチューブの内外の空間に単一の冷媒供給源から純水
を冷媒として送給させる構成とすること、その他、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ること
は勿論である。
【0040】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のレーザキャ
ビティによれば、下記のような種々の優れた効果を奏し
得る。
【0041】(1)本発明の請求項1あるいは請求項2
に記載のレーザキャビティのいずれにおいても、フロー
チューブ端部外周面と各スペーサ内周面との間にシール
部材を介在させ、フローチューブ内方を流通する冷媒と
フローチューブ外方を流通する冷媒が混ざり合わないよ
うにしているので、固体レーザ媒質ロッドを冷却するた
めの冷媒の温度を一定に保つことができ、よって、レー
ザ光の出力の安定化を図ることが可能になる。
【0042】(2)フローチューブの内外の冷媒流路が
完全に分離しているので、両流路に種類の異なる冷媒を
流通させることができる。
【0043】(3)本発明の請求項2に記載のレーザキ
ャビティにおいては、フローチューブ内方及び外方に、
それぞれ異なる冷媒供給源から冷媒を送給させているの
で、フローチューブ内方を流通する冷媒、並びにその供
給源の熱負荷の軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザキャビティの実施の形態の一例
を示す平面図である。
【図2】従来のレーザキャビティの一例を示す平面図で
ある。
【図3】図2のIII−III矢視図である。
【図4】図2のIV−IV矢視図である。
【符号の説明】
1 YAGロッド(固体レーザ媒質ロッド) 2 励起光源 3 ロッドホルダ 4 スペーサ 5 フローチューブ 16 シール部材 21 第1の冷媒供給源 22 第2の冷媒供給源 S1 冷媒 S2 冷媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 淑久 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 松坂 文夫 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 上原 実 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Fターム(参考) 5F072 AB01 AK01 JJ05 TT01 TT05 TT15 TT17

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体レーザ媒質ロッドと、該固体レーザ
    媒質ロッドに対して励起光を照射する励起光源と、固体
    レーザ媒質ロッドの各端部に外嵌し且つ長手方向中間部
    分に大外径部を有するロッドホルダと、各ロッドホルダ
    の大外径部に外接し且つ当該ロッドホルダの固体レーザ
    媒質ロッド嵌着端寄り部分を周方向に取り囲む筒形状の
    スペーサと、両端部が各スペーサに内接し且つ固体レー
    ザ媒質ロッドを略全長にわたり周方向に取り囲む長筒形
    状のフローチューブとを備え、フローチューブ内方、並
    びに外方にそれぞれ冷媒を流通させるようにしたレーザ
    キャビティにおいて、各スペーサのそれぞれにフローチ
    ューブ端部外周面全周に密着するシール部材を設けたこ
    とを特徴とするレーザキャビティ。
  2. 【請求項2】 フローチューブ内方へ冷媒を送給する第
    1の冷媒供給源と、フローチューブ外方へ冷媒を送給す
    る第2の冷媒供給源とを備えた請求項1に記載のレーザ
    キャビティ。
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