JP2003060268A

JP2003060268A - 固体レーザ装置

Info

Publication number: JP2003060268A
Application number: JP2001249765A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Matsui; 健一松井; Akihiro Otani; 昭博大谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2003-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】固体レーザ発振器の励起光源であるＬＤに腐
食生成物が堆積するのを防ぐこと。【解決手段】レーザ媒質である固体素子と、固体素子
を励起する励起光源とをユニット化したキャビティが、
レーザ共振器の構成要素或いは増幅器として機能する固
体レーザ装置において、上記キャビティ内の相対湿度を
検出する湿度検出手段と、この湿度検出手段により検出
された相対湿度に基づき、上記キャビティ内の異常を検
出する異常検出手段と、を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、固体レーザ装置
のキャビティ構造及び制御に関するものであり、特に、
キャビティ内のレーザ媒質の励起光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の固体レーザ発振器の発振
器ヘッド及びレーザビーム光路を示す概略構成図であ
る。図において、１は発振器ヘッド、２は共振器、３は
部分反射ミラー、４は全反射ミラー、５は励起光源（Ｌ
Ｄモジュール）、６は励起媒体である固体素子、７は励
起光源５と固体素子６を内蔵するキャビティ（箱体）、
８は共振器２から出射したレーザビーム、９は拡大レン
ズ、１０はコリメートレンズ、１１はビームシャッタ、
１２は反射ミラー、１４はダンパー、２０は集光レン
ズ、２１はファイバーホルダ、２２は集光レンズ２０及
びファイバーホルダ２１からなる光ファイバー入射部、
２３は光ファイバー、２４は加工ヘッド、２５ａ、２５
ｂは加工レンズである。

【０００３】次に発振器の動作について説明する。図７
の発振器において、励起光源５の励起光により固体素子
６が励起され、固体素子を挟むように設けられた部分反
射鏡３と全反射鏡４によりレーザ発振する。共振器２か
ら出射したレーザビーム８は拡大レンズ９を通過するこ
とにより広げられ、コリメートレンズ１０を通過するこ
とにより平行ビームとなり、平行化されたレーザビーム
は光ファイバー入射部２２に入る。

【０００４】なお、コリメートレンズ１０と光ファイバ
ー入射部２２の間に、レーザビームを反射する反射ミラ
ー１２とレーザビームを吸収し熱に変換するダンパー１
４とから構成されたビームシャッタ１１が設けられてお
り、レーザビームを遮断できるようになっている。

【０００５】光ファイバー入射部２２に入射した平行化
されたレーザビームは、光ファイバー入射部２２内の集
光レンズ２０により集光され、ファイバーホルダー２１
により保持された光ファイバー２３の端面２３ｉに入射
し光ファイバー内を伝搬し、加工ヘッドに導かれ、加工
等に利用される。

【０００６】図８は、キャビティ７の構成を示す構成図
である。図において、３０はキャビティの箱、３３は反
射体で作られた集光器、３４は集光器３３に設けられた
隙間、３５は配管で、図には示されない冷却水供給装置
からの冷却水がＬＤモジュール５を冷却するようになっ
ている。ＬＤモジュール５を冷却する水温変化によりＬ
Ｄモジュール５の発光特性（特にＹＡＧ励起に重要な波
長）が変化するので、冷却水は一定温度になるよう温調
されている。なお、水温は低い方がＬＤ発振効率が良い
が、夏場における冷却系の結露の問題を低減するために
２５℃から２０℃に設定されることが多い。４３は配線
であり、図には示していないＬＤモジュール用電源とＬ
Ｄモジュール５を接続している。

【０００７】図９は、ＬＤモジュール５の構成を示す構
成図である。図において、４０は励起光を発生するレー
ザダイオード（ＬＤ）、４１はＬＤ４０を冷却しつつ保
持するヒートシンクである。ヒートシンク４１は、内部
に冷却水が流れるような構造になっており、該ヒートシ
ンク４１には配管用継ぎ手３６と配管３５と配線４３が
接続される。４２は電極であり、ＬＤモジュール用電源
から電力を供給するための配線４３が接続されている。

【０００８】次にキャビティの動作について説明する。
ヒートシンク４１と電極４２にＬＤモジュール用電源か
らＬＤ４０に電力を供給すると、ＬＤ４０は発光すると
ともに発熱する。発生した熱はヒートシンク４１に伝わ
り、ヒートシンク内を流れる冷却水で冷却される。

【０００９】ＬＤ光は集光器３３の隙間３４を通って集
光器内部に入り、固体素子６に吸収され、固体素子を励
起する。そして、励起された固体素子６によりレーザ
（固体レーザ）が発振可能になる。

【００１０】固体素子６はＬＤ光を吸収するとレーザ発
振するとともに、熱も発生するため、図には示されてい
ない固体素子の外側にあるフローチューブと固体素子の
間を流れる冷却水で冷却される。

【００１１】ＬＤ近傍の構造を図１０及び図１１に示
す。図において、５０〜５５は、例えばＡｕＳｎ、Ｐｂ
Ｓｎ、Ｉｎ、Ｉｎ合金等のロー材、６１，６２はサブマ
ウントで、ＬＤ材料と線膨張係数の似かよった材質、例
えばＣｕ−Ｗ材等で構成されている。

【００１２】ＬＤ発光時にＬＤ自身が発熱して温度上昇
したときに、ロー材で接合された材料とＬＤ４０の間で
応力が発生して破損しないようにしなければならない。
図１１の構造ではＬＤとサブマウントの線膨張係数の値
が似かよっているために熱応力が発生しにくく、構造上
ＬＤ４０の破損を招きにくい構造である。

【００１３】図１０の構造は、ＬＤ４０からヒートシン
ク４１までの熱抵抗が少ないため、ＬＤ自身の温度上昇
は図１１の構造より小さくなり、励起光源としての特性
を良くすることができる。しかしながら、熱伝導性の良
い例えばＣｕのような材質を使用してヒートシンクを形
成すると、該ヒートシンク４１はＬＤ４０と線膨張係数
が異なるためＬＤ４０に熱応力が発生し易く、応力によ
るＬＤ４０の特性変化を招きやすい。この問題点を回避
するために、ロー材として応力緩和効果の高い例えばＩ
ｎ合金（柔らかい）を使用するとか、ロー材の厚みを大
きくして熱応力を緩和する等の工夫をすることが一般的
行われている。

【００１４】また、ＬＤ４０は塵等の汚れが付着した状
態で発光すると特性が劣化してしまうため、塵等の汚染
物質や水滴の付着を防ぐ必要がある。そのため、上記キ
ャビティ７は外部からの塵、ほこり、オイルミスト等の
汚染物質の侵入がないように半密閉構造になっている。

【００１５】水分に関しては、キャビティ組立時におい
て空気中にある水分がキャビティ内に閉じこめられる。
また、キャビティ７を完全に密閉（例えば真空容器のよ
うに）するのは非常にコストがかかり実施が困難なた
め、組立後も周囲雰囲気中の空気水分量が多いと徐々に
水分が水蒸気としてキャビティ内に侵入してくる。さら
に、キャビティ内の水の配管部分で極微量でも水の滲み
だし等が発生するとキャビティ内の水分量は上昇するこ
とになる。

【００１６】ところで、キャビティ内の空気温度が変化
すると、絶対湿度がほぼ一定なため、相対湿度は変化す
る。絶対湿度が一定で、空気の温度が下がるとその空気
の相対湿度は上昇する。従って、夏場、高温時の発振器
立ち上げ時や、冬場の停止時には相対湿度が上昇し、相
対湿度が１００％を超えて、過飽和の状況になると上記
サブマウントやヒートシンクといったＬＤ回りの部品や
ＬＤ自身が結露することがある。

【００１７】励起用光源であるＬＤ自身の結露は、光出
力で蒸発するので大きな問題ではない。しかし、ＬＤ回
りの部品であるヒートシンク４１やサブマウント６０，
６１の結露は、ＬＤ光が照射されないため，ＬＤ４０の
光出力では蒸発することがない。そのため、ＬＤ４０を
用いた励起光源５の最も大きな問題は、金属製のヒート
シンク（ＣｕまたはＣｕにＮｉメッキや金メッキ）やサ
ブマウント（Ｃｕ−Ｗ合金など）が結露による水分付着
により腐食が発生することである。特に、Ｃｕ−Ｗは焼
結金属状の合金で、ＣｕよりＷがイオン化傾向が大きく
ＣｕとＷの接触部に水があると電位の差によりＷが非常
に酸化され易く、酸化タングステンとなる。酸化タング
ステンは、Ｃｕよりイオン化傾向が小さいためＣｕを腐
食させようとしてさらにイオン化傾向が大きなＷの酸化
を加速する。この作用により、図１１（ｂ）に示すよう
に、Ｃｕ−Ｗ合金は水の存在によって爆発的な腐食作用
が起こり腐食生成物が生じ盛り上がる。

【００１８】腐食生成物は成長するとＬＤ４０の発光部
を覆い、ＬＤ光が腐食生成物で遮られ、励起に有効な出
力の低下を招く。また、ＬＤ光にさらされた腐食生成物
がＬＤ光で熱せられて融解して飛散したりし、これら融
解物や飛散物がＬＤの発光部に付着すると、同様にＬＤ
４０の励起に有効な出力低下を招く。このように、腐食
性生物或いは飛散物により、励起に有効な出力の低下を
招き、固体レーザ発振器の出力が低下する。

【００１９】そしてさらに腐食が発生すると、腐食生成
物はヒートシンク４１やサブマウント６０，６１上に大
きく盛り上がり、ついには両極を短絡させてＬＤ４０の
外側に短絡電流が流れるようになり、ＬＤ４０が発光し
なくなり、固体レーザ発振器の出力は停止する。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにキャビテ
ィ内が高湿度状態なのに何らかの処置を実施しないと、
腐食物が堆積してＬＤ４０の出力低下や停止の原因とな
り、固体レーザ発振器の出力低下を招くことになる。

【００２１】なお、レーザ装置内の結露防止として、特
開平６−２６０７０８号公報に示されるように、レーザ
共振器の光学部品である出力鏡が結露するのを防止し
て、出力鏡温度の上昇によるビーム品質低下や出力鏡破
損を防止している例があるが、該公報の如くガスレーザ
のレーザ共振器やレーザ光路上の光学部品は、キャビテ
ィの外側に設置されており、これらの光学部品の除湿を
目的とするものではない。本願発明の対象は、キャビテ
ィ内のレーザ媒質の励起光源であるＬＤに関するもので
あり、レーザ共振器やレーザ光路の光学部品の話ではな
い。これは、キャビティ構造を持つＬＤ励起固体レーザ
特有の問題である。

【００２２】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、湿度検出手段により、キャビテ
ィ内の結露を防ぐ処置が必要なことを検知し、それらの
処置を行うことにより、発振器不具合のうちレーザ媒質
の励起光源であるＬＤに起因する不具合を防ぎ、信頼性
の高い固体レーザ発振器を供給することを目的とする。

【００２３】

【発明を解決するための手段】本発明に係る固体レーザ
装置は、レーザ媒質である固体素子と、固体素子を励起
する励起光源とをユニット化したキャビティが、レーザ
共振器の構成要素或いは増幅器として機能する固体レー
ザ装置において、上記キャビティ内の相対湿度を検出す
る湿度検出手段と、この湿度検出手段により検出された
相対湿度に基づき、上記キャビティ内の異常を検出する
異常検出手段と、を備えたものである。

【００２４】また、複数設けられた各々のキャビティの
湿度変化を比較し、湿度上昇が早いものを異常キャビテ
ィとして判定するものである。

【００２５】また、異常検出手段により検出されたキャ
ビティ内の異常に基づき、上記キャビティに連通する部
屋に封入した乾燥剤の交換時期を通知するものである。

【００２６】さらに、異常検出手段により検出されたキ
ャビティ内の異常に基づき、上記キャビティに連通する
部屋に封入した乾燥剤の再生を果たすべく、上記部屋に
気体の供給／排気ポートを設け、乾燥気体を上記部屋内
に流通させるものである。

【００２７】また、湿度検出手段に基づき検出される相
対湿度に応じて、乾燥気体の供給、停止を行うものであ
る。

【００２８】また、湿度検出手段により検出する相対湿
度の検出レベルを２段階とし、第１段階でキャビティ異
常警告を外部に報知し、第２段階でレーザ発振器を発振
停止とするように制御するものである。

【００２９】また、湿度検出手段は、静電容量検出式の
湿度センサーで構成されたものである。

【００３０】さらに、湿度検出手段は、抵抗値検出式の
湿度センサーで構成されたものである。

【００３１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の一実施例によるキャビティ７の構成を示す構成図であ
る。なお、本発明で説明するキャビティは、励起光源と
レーザ媒質をユニット化したもので、ミラー間に挿入さ
れれば、レーザ共振器の構成要素になり、共振器の外な
ら増幅器になる励起ユニットを示し、キャビティ内部に
はレーザ共振器やレーザ光路を構成する光学部品の光学
的境界面は有していないものである。図において、５は
励起光源（ＬＤモジュール）、６は励起媒体である固体
素子、７は励起光源５と固体素子６を内蔵するキャビテ
ィ（箱体）、３０はキャビティの箱、３３は反射体で作
られた集光器、３４は集光器３３に設けられた隙間、３
５は配管で、図には示されない冷却水供給装置からの冷
却水がＬＤモジュール５を冷却するようになっている。
ＬＤモジュール５を冷却する水温変化によりＬＤモジュ
ール５の発光特性（特にＹＡＧ励起に重要な波長）が変
化するので、冷却水は一定温度になるよう温調されてい
る。なお、水温は低い方がＬＤ発振効率が良いが、夏場
における冷却系の結露の問題を低減するために２５℃か
ら２０℃に設定されることが多い。４３は配線であり、
図には示していないＬＤモジュール用電源とＬＤモジュ
ール５を接続している。また、８２はＬＤ４０の納めら
れたキャビティ７に設けられた湿度センサ、８３は湿度
センサ８２からの電気的信号を伝えるための配線であ
る。

【００３２】次に動作について説明する。図１に示した
発振器のキャビティにおいて、前記湿度センサ８２はキ
ャビティ内の相対湿度に応じた電気信号を配線８３から
出力する。なお、湿度センサ８２としては、水分吸着に
より伸縮する材料を使用したもの等があるが、電気信号
を取り出し易いという面で、静電容量式の湿度センサが
優れている。これは水分子が吸着すると静電容量が変化
する高分子フィルムを用いたもので、フィルムの静電容
量、即ち、相対湿度を電圧出力として取り出すことが可
能である。また、相対湿度１００％近傍での精度に優れ
ており、相対湿度と出力の関係のリニアリティが高く補
正も不要で、本発明への適用性が高い。

【００３３】また、前記湿度センサ８２のその他の例と
しては、水分吸着により抵抗値が変化する高分子フィル
ムを用いたものもある。この方式も電気信号を取り出し
易い。ただし湿度と出力の関係がリニアではないため検
出精度を良くするための補正が必要である。

【００３４】図２は、固体レーザ装置の一部概略構成を
示す概略図である。図において、１は発振器ヘッド、３
は部分反射ミラー、４は全反射ミラー、８４はＬＤ電
源、８５は電源盤、８６は制御装置、８７は表示器、８
８はＬＤ電源と制御装置を結ぶ制御線、８９はＬＤ冷却
水を供給する冷却水供給装置である。

【００３５】次ぎに動作について説明する。制御装置８
６は、固体レーザ装置の動作を制御している。そして、
制御装置８６は、ＬＤ電源８４からＬＤモジュール５へ
の電力供給、冷却水供給装置８９の動作制御、図７で説
明した外部シャッタ１１の開閉等の制御を行う。さら
に、本実施の形態における制御装置８６は、キャビティ
７内の湿度検出手段８２の出力を検出し、異常を判定す
る異常検出手段としての機能を有し、キャビティ７内の
相対湿度を検出し、検出出力に応じて固体レーザ装置の
制御を実施する。

【００３６】相対湿度が１００％になるとキャビティ７
内に結露の恐れが出てくる。そこで、例えば検出相対湿
度が９５％（検出器の検出範囲や精度など考えて１００
％の少し手前）以上の場合には、制御装置８６が自動的
に電源遮断を行うとともに、ブザー音・ランプの発光・
表示器などで使用者にキャビティ７内の湿度を下げるこ
とが必要である旨を通知する。なお、同一キャビティ７
に関し、頻繁に検出相対湿度が９５％を超える場合や、
モニタする検出相対湿度の変化の割合が急激な場合等
は、キャビティ内部の配管３５にストレスや、水漏れの
恐れが想定されることから、キャビティ７の交換などが
必要である旨を同様に通知する。ここでは、電源が遮断
されることで、使用者は発振器に異常が発生したことに
気付き易くなる。本実施の形態では検出相対湿度が９５
％で検出する例について述べたが、検出相対湿度が１０
０％近傍で結露が発生し、腐食物が堆積生成されること
から、検出相対湿度を９０％で検出しても同じ効果が得
られる。

【００３７】なお、本実施の形態における、使用者がキ
ャビティ７内の湿度を下げる手段としては、キャビティ
７内にシリカゲルなどの乾燥剤を入れること（既にある
場合は新品に交換する）や乾燥空気をキャビティ７内に
流入することがあげられる。キャビティ７交換は、上述
したキャビティ７に異常の疑いがある場合に実施し、レ
ーザ加工機使用現場にてキャビティ７異常を調査するこ
とが困難な場合は、持ち帰り調査する。また、電源を遮
断することなく、表示器に検出された湿度を表示した
り、湿度が高い状態であることをブザーや発光で外部に
知らせ、使用者に上記のようなキャビティ７内の湿度を
下げる処置が必要なことを知らせることも同様に可能で
ある。

【００３８】本実施の形態によれば、相対湿度を検出
し、キャビティ内部の湿度を下げる処置を行うことによ
り、ＬＤ４０に腐食物が堆積するのを防ぐことができ
る。また、１つの固体レーザ装置に対してキャビティは
単体と限らず、複数のキャビティを直列配置して使用す
ることが多いことから、キャビティ内湿度をそれぞれ別
々に管理し、キャビティ内部の乾燥或いは交換処置が必
要なキャビティを特定し、メンテナンス効率を上げるこ
とができる。

【００３９】実施の形態２．実施の形態１に記載された
固体レーザ装置において、キャビティ内の結露を防止す
べく湿度センサ８２の出力により電源遮断の制御をいき
なり実施すると、装置の停止により加工途中のワークを
無駄にしてしまう場合が発生する。換言すれば、相対湿
度９５％の検出時点で電源遮断をいきなり行うと、あと
少しの加工で生産が完了するにもかかわらず、結露防止
を優先させたがために急遽加工を停止しなければならな
い事態を招く。加工中断により、現在加工途中のワーク
は加工不良となる場合があり、作業効率の低下、加工途
中のワーク不良に伴うワークの廃棄等が発生する。この
ような事態を招かないよう、制御装置８６に基づく湿度
センサ８２の検出レベルを２段階とし、第１段階（例え
ば相対湿度９０％）で警告を外部に報知し、第２段階
（例えば９５％）で前記固体レーザ発振器を発振停止と
するように制御すれば、第１段階で警告が発生した後も
加工を継続し、くぎりのよいところで加工を中断し、キ
ャビティ７内の湿度を低下させるなどの処置を実施でき
る。そのため、加工途中で急遽加工を停止することが無
くなり、作業効率の低下、加工途中のワーク不良に伴う
ワークの廃棄等を防止し、装置使用者の損失発生を防ぐ
ことができる。

【００４０】実施の形態３．図３は、この発明の一実施
の形態によるキャビティ７の構成を示す構成図である。
本実施の形態は、実施の形態１或いは２において、ＬＤ
４０の納められたキャビティ７に穴７３でつながった部
屋７０が設けられていること、乾燥剤７１が前記部屋７
０に入れられていること、部屋７０とキャビティ７の間
に防塵、透湿性の膜７２が備わっていること、部屋７０
には乾燥剤交換のための蓋７４が備わっていることであ
る。

【００４１】次に動作について説明する。図３に示した
発振器のキャビティにおいて、部屋７０に入れられたシ
リカゲル（乾燥剤）は部屋内の水分を吸着し、部屋内の
湿度を下げる。部屋７０内とキャビティ内の湿度に差が
できると、透湿性の膜７２と穴７３を通過して水分が部
屋内に移動し、キャビティ内の湿度を低下させる。部屋
７０とキャビティの間に設けられた膜７２は、透湿性と
防塵性を備えており、部屋７０内でシリカゲル等の乾燥
剤からは摩擦により発生した粒子がキャビティ内に侵入
することを防止する。また、乾燥剤は定期的に交換する
ことが必要であり、その際に蓋７４を開けて部屋７０を
開放して乾燥剤７１を交換する。

【００４２】しかしながら、乾燥剤の交換を使用者が的
確に実施することは難しい。交換時期は、固体レーザの
使用頻度、外気の気温,湿度の変化や履歴、乾燥剤の保
管状況、容器の密閉度等により交換が必要になるまでの
期間が異なってしまうからである。乾燥剤の能力が低下
すると変色するものもあるが、タイミングよく発振器内
に格納されたキャビティを目視確認して、交換時期を的
確に把握することは不確実とならざるを得ない。そこ
で、湿度センサ８２にて、実施の形態１の如く、第１段
階の検出レベルにおいて乾燥剤の交換を使用者に告知す
るように制御ることにより、乾燥剤の交換の必要な時期
でかつ使用者の都合がよい時に使用者が乾燥剤の交換を
実施できる。告知は、例えば表示器に乾燥剤の交換を示
す表示を出しても良いし、湿度表示や音やランプ等の表
示をしても良い。

【００４３】本実施の形態によれば、使用者は的確に乾
燥剤の適正な交換時期をしることができ、装置使用者の
損失発生を防ぐことができるとともに信頼性の高い装置
とすることができる。

【００４４】実施の形態例４．図４は、この発明の一実
施の形態によるキャビティ７の構成を示す構成図であ
る。本実施の形態は、実施の形態１〜３何れかにおい
て、ＬＤ４０の納められたキャビティにガス導入配管９
１とガス排出配管９２が接続されていることである。ガ
ス導入配管９１は、図示されない乾燥気体供給源につな
がっている。

【００４５】次に動作について説明する。図４に示した
発振器のキャビティにおいて、部屋７０に乾燥ガス供給
源（例えば、ドライエア発生装置や窒素ボンベ）からガ
ス導入配管９１を通って乾燥エアーや窒素ガス等の乾燥
気体が供給され、ガス排出配管９２を通って排出され
る。乾燥気体をＬＤ４０が格納されたキャビティの箱３
０に直接供給すると、万が一乾燥気体供給源にトラブル
発生して塵等や水分が乾燥気体に混入した場合にＬＤに
直接影響を及ばせないためである。部屋７０に供給され
た乾燥気体は部屋７０内の湿度を低下させ、透湿性の膜
７２と穴７３を通過して水分をキャビティの箱３０から
部屋７０内に移動させ、キャビティ内の湿度を低下させ
る。

【００４６】また、シリカゲル等の乾燥剤は周囲の湿度
が高い場合には吸湿するが、周囲環境の湿度が低いと吸
湿した水分を放出する性質がある。乾燥窒素ガスや乾燥
エアー等を前記ガス導入配管９１から供給すると部屋内
の湿度は非常に低くなり、シリカゲルは吸湿した水分を
放出する。放出された水分は気体と共にガス排出配管９
２から部屋の外に放出される。このように乾燥気体は乾
燥剤から水分を除去し、乾燥剤の再生もできる。従っ
て、乾燥気体の供給はキャビティ内の湿度を下げるとと
もに、乾燥剤の再生を行うことができ、乾燥剤の交換頻
度を大幅に下げることができる。

【００４７】本実施の形態によれば、レーザ発振器のＬ
Ｄ４０の信頼性を向上させることができるとともに、乾
燥剤が水分を吸収して交換必要になった場合に乾燥気体
を流通させることによりシリカゲルの再生が可能で、面
倒な交換作業の回数を減らすことが可能である。

【００４８】実施の形態５．実施の形態４においては乾
燥気体を連続的に供給することになり、乾燥剤交換とい
うメンテナンスが不要になるものの、乾燥気体を常時供
給することになるためランニングコストが多大となる。
そこで、本実施の形態においては乾燥気体供給源からの
乾燥気体供給を前記制御装置８６で制御実施し、実施の
形態１で説明した湿度センサ８２が第１段階の検出レベ
ルに達するまでは乾燥気体のキャビティへの供給をせ
ず、第１段階の検出レベルに達した場合において、乾燥
気体のキャビティへの供給を実施するようにし、相対湿
度が下がったところ（第３の検出レベル：例えば別途設
けた相対湿度５０％）で乾燥気体の供給を一時停止する
ように制御する。このように乾燥気体の供給を必要に応
じて実施することによりメンテナンス頻度が少なく、ラ
ンニングコストの少ない装置を提供できる。なお、前記
相対湿度が下がったところの判断は、例えば乾燥気体供
給開始からの時間（例えば８時間）で供乾燥気体の供給
を一時停止しても良い。

【００４９】本実施の形態によれば、レーザ発振器のＬ
Ｄ４０の信頼性を向上させることができるとともに、面
倒な乾燥剤の交換作業の回数を減らし、ランニングコス
トも下げることが可能である。

【００５０】実施の形態６．図５は、この発明の一実施
の形態による固体レーザ装置の一部の概略図である。図
において、１０１は判別装置、１０２は判別装置と制御
装置を結ぶ制御線である。

【００５１】つぎに動作について説明する。判別装置１
０１は、湿度センサ８２が検知したキャビティ内の湿度
を記録してその時間当たりの変化量（湿度変化）を計算
し、正常キャビティの湿度変化（データ）と比較して対
象キャビティの湿度変化（計測値）が大きい（例えば２
倍）場合に、キャビティの異常（冷却配管の微少漏れや
外気の微少侵入など）と判断する。湿度変化の比較はで
きる限り同一条件（キャビティ内外の温度・湿度）での
データと比較する。キャビティ異常と判断した場合、ど
のキャビティが異常かを制御装置８６に出力する。制御
装置８６は、その出力に応じてブザー音・ランプの発光
・表示器などで異常キャビティが存在することを知らせ
る。この例では判断装置を有するものについて説明した
が、判断は制御装置で行ってももちろん良い。

【００５２】本実施の形態によれば、上述した実施の形
態の効果に加え、キャビティの異常も判別する。そのた
め、高湿度状態になる可能性が高いキャビティを発見で
きるので、予防保全（キャビティ交換）ができる。予防
保全すれば、乾燥剤の交換といったメンテナンス回数を
減らすことができる。また、異常キャビティは内部の水
配管が急に大きく漏れて故障する可能性があるので、故
障する可能性があるキャビティを故障する前に交換して
信頼性の高い固体レーザ発振器を供給することができ
る。

【００５３】実施の形態７．また、図５に示されるよう
に、１つの固体レーザ装置に対してキャビティは単体と
限らず、複数のキャビティを直列配置して使用すること
が多い。本実施の形態はその複数のキャビティそれぞれ
の湿度を管理するものである。キャビティの湿度変化は
キャビティ（固体レーザ装置）の置かれた環境（外気の
条件：温度，湿度など）によって変化する。従って個々
の湿度変化より判定するよりも複数キャビティの場合、
湿度変化を個別キャビティに測定し、各キャビティの湿
度変化を比較して特異な変化をするもの（要は湿度上昇
が早いもの）は、異常キャビティとして検出すると、よ
り高い精度で異常検出することができる。

【００５４】本実施の形態によれば、異常キャビティの
検出をより高い精度で行える。そのため、キャビティ交
換が必要ない（異常でない）のに交換したり、キャビテ
ィ交換が必要（異常である）のに交換しない、というこ
とが減少する。また、図６に示されるように、本実施の
形態では、キャビティ７内部の除湿部分１０７を除湿す
るものであり、特開平６−２６０７０８号公報に示され
るガスレーザの除湿部分とは異なる。

【００５５】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れており、レーザ発振器のＬＤの不具合の原因となる高
湿度状態を検知し、キャビティ内の乾燥或いはキャビテ
ィを交換するなどの必要な処置を行うのでＬＤ信頼性を
向上させ、信頼性の高い固体レーザ装置を提供する事が
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すキャビティを示
す概略構成図である。

【図２】本発明のレーザ発振器を示す概略構成図であ
る。

【図３】本発明の他の実施の形態を示すキャビティを
示す概略構成図である。

【図４】本発明の他の実施の形態を示すキャビティを
示す概略構成図である。

【図５】本発明の他の実施の形態を示すレーザ発振器
を示す概略構成図である。

【図６】従来及び本発明の除湿部分を示す説明図であ
る。

【図７】固体レーザ発振器の発振器ヘッド及びレーザ
ビーム光路を示す概略構成図である。

【図８】従来の固体レーザ装置におけるキャビティを
示す概略構成図である。

【図９】固体レーザ発振器のＬＤモジュールを示す概
略構成図である。

【図１０】固体レーザ発振器のＬＤモジュールを示す
概略構成図である。

【図１１】固体レーザ発振器のＬＤモジュールを示す
概略構成図である。

【符号の説明】

５ＬＤモジュール、７キャビティ、７０部屋、７
１乾燥剤、７２膜、７３穴、７４蓋、８２湿
度センサ、８６制御装置、９１乾燥気体供給配管、
９２乾燥気体排出配管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5F072 AB02 AK01 GG09 HH02 HH04 JJ05 JJ11 PP07 TT01 TT15 TT22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ媒質である固体素子と、固体素子
を励起する励起光源とをユニット化したキャビティが、
レーザ共振器の構成要素或いは増幅器として機能する固
体レーザ装置において、上記キャビティ内の相対湿度を検出する湿度検出手段
と、この湿度検出手段により検出された相対湿度に基づき、
上記キャビティ内の異常を検出する異常検出手段と、を
備えたことを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項２】複数設けられた各々のキャビティの湿度
変化を比較し、湿度上昇が早いものを異常キャビティと
して判定することを特徴とする請求項１に記載の固体レ
ーザ装置。
【請求項３】異常検出手段により検出されたキャビテ
ィ内の異常に基づき、上記キャビティに連通する部屋に
封入した乾燥剤の交換時期を通知することを特徴とする
請求項１または２に記載の固体レーザ装置。
【請求項４】異常検出手段により検出されたキャビテ
ィ内の異常に基づき、上記キャビティに連通する部屋に
封入した乾燥剤の再生を果たすべく、上記部屋に気体の
供給／排気ポートを設け、乾燥気体を上記部屋内に流通
させることを特徴とする請求項１または２に記載の固体
レーザ装置。
【請求項５】湿度検出手段に基づき検出される相対湿
度に応じて、乾燥気体の供給、停止を行うことを特徴と
する請求項４に記載の固体レーザ装置。
【請求項６】湿度検出手段により検出する相対湿度の
検出レベルを２段階とし、第１段階でキャビティ異常警
告を外部に報知し、第２段階でレーザ発振器を発振停止
とするように制御することを特徴とする固体レーザ装
置。
【請求項７】湿度検出手段は、静電容量検出式の湿度
センサーで構成されたことを特徴とする請求項１乃至６
何れかに記載の固体レーザ装置。
【請求項８】湿度検出手段は、抵抗値検出式の湿度セ
ンサーで構成されたことを特徴とする請求項１乃至６何
れかに記載の固体レーザ装置。