JP2003158321A - 固体レーザ装置 - Google Patents

固体レーザ装置

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JP2003158321A
JP2003158321A JP2001358539A JP2001358539A JP2003158321A JP 2003158321 A JP2003158321 A JP 2003158321A JP 2001358539 A JP2001358539 A JP 2001358539A JP 2001358539 A JP2001358539 A JP 2001358539A JP 2003158321 A JP2003158321 A JP 2003158321A
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block
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JP2001358539A
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Yutaka Kobayashi
裕 小林
Minoru Kashihara
稔 樫原
Kimitada Tojo
公資 東條
Tomoshi Iriguchi
知史 入口
Norihide Noda
憲秀 野田
Kazuma Watanabe
一馬 渡辺
Yutaka Ido
豊 井戸
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体レーザ装置において長期にわたりレーザ
発振を安定化するとともに小型化を図る。 【解決手段】 底面部11を有する金属ブロック10上
に、結晶保持板12、ミラー保持板13、およびこれら
に連続して一体の箱状体となるような2つの側壁板1
4、15を設けて金属ブロック10上にバスタブ状の構
造体を形成し、結晶保持板12にレーザ結晶21を、ミ
ラー保持板13に出力側ミラー22をそれぞれ取付けて
共振器を形成し、バネ性のある係合部材41を筐体45
にねじ44で固定することによって、その係合爪42、
43でブロック10の底面部11を押さえ、4点押さえ
によってヒートシンク30の基板32上にブロック10
を密着させる。

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、光を入射して固
体レーザ結晶を励起し、その励起光を光共振器によって
共振させてレーザ発振させる固体レーザ装置に関し、と
くに、その光共振器の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】固体レーザ装置は、たとえば励起光源と
して半導体レーザを用い、これからのレーザ光を、レー
ザ媒質であるNd:YAG結晶などの固体レーザ結晶に
入射してこれを励起し、その励起光を、出力側ミラー
と、その結晶の入射面ミラーとの間で形成される光共振
器で共振させてレーザ発振を生じさせ、そのレーザ光を
出力側ミラーより取り出すという構成をとる。そして、
これら固体レーザ結晶および出力側ミラーはヒートシン
ク上に固定されて温度の安定化が図られる。
【0003】従来の固体レーザ装置では、通常、出力側
ミラーの角度調整、共振器長(光路長)の調整機能な
ど、複雑なアライメント機構が備えられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
固体レーザ装置では、上記のとおり複雑なアライメント
機構が備えられているので小型化が困難であるととも
に、経時変化などにより変化し、レーザ発振の安定性が
得られないという問題がある。
【0005】この発明は、上記に鑑み、安定なレーザ発
振を長期にわたって確保でき、しかも小型化も可能とな
るように改善した、共振器の構造を持つ、固体レーザ装
置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1記載の固体レーザ装置においては、入射光
によって励起される、入射面にミラーが形成された固体
レーザ結晶と、該結晶を保持する結晶保持板と、上記レ
ーザ結晶の入射面ミラーとの間で光共振器を形成する出
力側ミラーと、該出力側ミラーを保持するミラー保持板
と、上記結晶保持板とミラー保持板とが一体に形成され
た金属ブロックと、該金属ブロックが載置されるヒート
シンクとが備えられることが特徴となっている。
【0007】請求項2記載の固体レーザ装置では、上記
金属ブロックは、底面部と、該底面部から突出する結晶
保持板およびミラー保持板と、該結晶保持板およびミラ
ー保持板に連続して一体の箱状体となるよう上記底面部
から突出する両側壁板とを備え、これら底面部、結晶保
持板、ミラー保持板および両側壁板が一体の金属ブロッ
クとして形成されていることが特徴となっている。
【0008】請求項3記載の固体レーザ装置では、上記
金属ブロックは、バネ部材によって上記のヒートシンク
に弾性的に固定されていることが特徴となっている。
【0009】請求項3記載の固体レーザ装置では、上記
金属ブロックは、複数個の係合爪を有するバネ部材によ
って、それらの係合爪が複数箇所で該金属ブロックを押
さえることにより、上記のヒートシンクに弾性的に固定
されていることが特徴となっている。
【0010】発明者らの多数の試作・実験・検討による
と、アライメント機構などはレーザ発振の安定性という
点ではむしろ有害であり、それらの調整機構などは極力
排除した方が安定性は高まることがわかった。そこで、
調整機構などは排除した上で一体ブロックとして形成さ
れた結晶保持板とミラー保持板とに固体レーザ結晶およ
び出力側ミラーをそれぞれ固定した。これによると、機
械的な安定性が高まり、経年変化などに影響されず、長
期にわたり安定なレーザ発振を確保することができると
ともに、調整機構がないので構造簡単で小型化可能であ
る。また、ブロック上に、結晶保持板、ミラー保持板に
連続して一体の箱状体となるような2つの側壁板を設け
たので、機械的強度はさらに高まり、レーザ発振の安定
性はさらに向上する。そして、ブロックはヒートシンク
に対してバネ部材によって弾性的に固定されているの
で、ヒートシンクが歪んだ場合にその歪を逃がし、その
歪に影響されないようにできるので、安定性を高めるこ
とができる。複数個の係合爪により複数箇所で押さえる
ようにしてブロックをヒートシンクに密着させているた
め、ブロックとヒートシンクとのコンタクト性も良好に
保たれ、優れた温度コントロールを行うことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図1はこの
発明にかかる固体レーザ装置を模式的に示す斜視図であ
り、図2は図1のA−A線断面図、図3は図1の左側面
方向より見た正面図である。これらの図で示すように共
振器は一体の金属ブロック10上に形成されている。こ
の金属ブロック10は、底面部11と、この底面部11
から突出する結晶保持板12と、この結晶保持板12と
対向するミラー保持板13と、これら2枚の保持板1
2,13と連続する両側面板14,15とからなり、2
枚の保持板12,13と両側面板14,15とにより、
底面部11を有する四角形の箱状体が形成される(な
お、この図の例では、箱状体の内部はやや湾曲しており
バスタブ状となっている)。
【0012】これら、底面部11、2枚の保持板12,
13、両側面板14,15を備えるブロック10は、熱
膨張係数の小さい金属などにより一体物として形成され
ている。そして、結晶保持板12およびミラー保持板1
3には対応する位置に貫通孔16,17がそれぞれ設け
られており、そこに固体レーザ結晶21と、出力側ミラ
ー22とがそれぞれ接着固定されている。
【0013】固体レーザ結晶21は、たとえばNd:Y
AG結晶などからなり、レーザ光の入射により励起され
るようになっている。その入射面には反射コート23が
施されてミラーとなっている。励起レーザ光源としては
たとえばレーザダイオード25が用いられ、そのレーザ
光が光学系26を経て固体レーザ結晶21に入射するよ
うになっている。出力側ミラー22は、光学ガラスなど
からなり、その表面は凹面に研磨され、反射コート24
が形成されている。
【0014】固体レーザ結晶21は、励起光の入射によ
って励起され、発生した光が出力側ミラー22(の反射
コート24)と自身の反射コート(ミラー)23との間
で反射を繰り返して共振することによって増幅されて光
強度が強まりレーザ発振し、その光の一部が出力側ミラ
ー22を透過して貫通孔17より出力する。
【0015】この光共振器を構成するブロック10は、
温度制御のためヒートシンク30上に載置される。ヒー
トシンク30は、ペルチェ素子31を2枚のセラミック
基板32,33で挟んで構成される。バネ性を有する係
合部材41,41が図3に示すように筐体45にねじ4
4等で固定されることによって、その2つの係合爪4
2,43がブロック10に掛かり、ブロック10がヒー
トシンク30(のセラミック基板32)に弾性的に固定
される。なお、この筐体45は、ブロック10、ヒート
シンク30、レーザダイオード25、光学系26などの
全体を収納するものである。
【0016】1つの係合部材41には2つの係合爪4
2,43が設けられており、2つの係合部材41が用い
られるため、合計4個の係合爪42,43を用いた4点
押さえによる固定がなされる。
【0017】このように、この実施形態では、出力側ミ
ラー22の角度を調整する機構や共振器長(レーザ結晶
21の反射コート23から出力側ミラー22の反射コー
ト24までの距離)を調整する機構など、複雑なアライ
メント機構は一切備えられていない。レーザ結晶21お
よび出力側ミラー22は、ブロック10に一体化された
保持板12,13にそれぞれ固定されているだけであ
り、構造的にはきわめて単純になっている。そのため、
長期間の使用によりたとえば振動などでアライメントが
狂ってきてレーザ発振の安定性が欠けてくるという不都
合などは一切生じ得ないものとなる。
【0018】さらに、ブロック10の形状によっては環
境温度の影響を受けて共振器長が変化することがある
が、ここでは、上記のとおり、2つの保持板12,13
は両側壁板14,15に連続しており、一体のブロック
10として箱状になっているため、共振器長は環境温度
の変化によってもほとんど変わらず、安定に保つことが
できる。この実施形態のようにブロック10をバスタブ
状に形成したことにより、保持板12,13と側壁板1
4,15との接合部(4つの隅部)が肉厚になっていて
機械的強度が高められ、共振器長の安定化に寄与してい
る。
【0019】仮に両側面板14、15がないとすると、
ヒートシンク30の基板32側が熱で膨脹した場合には
図4のように中央が盛り上がるように反って共振器長が
長くなり、逆に基板32側が冷えて収縮した場合は図5
のように中央が下がるように湾曲して共振器長が短くな
るという不都合が起こりやすい。ところが、上記のよう
に2つの側面板14、15で結晶保持板12とミラー保
持板13とを結合して箱状体を形成しているため、機械
的強度が非常に高くなって共振器長の変化が極めて小さ
くなり、共振器長の安定化がなされる。
【0020】さらに、ブロック10はバネ性の係合部材
41、41によりヒートシンク30のセラミック基板3
2上に圧接するようにして取付けられている。そのた
め、基板32が膨脹・収縮しあるいは歪んだ場合、取付
け面方向にスライドするので、その歪から逃げることが
可能である。接着などで完全に固定する場合にはそのよ
うな逃げがないため基板32が歪めばそれと一体になっ
てブロック10も歪んでしまい、共振器長が変化するこ
とになるが、そのような不都合を回避することができ
る。
【0021】しかも、2つの係合部材41、41はそれ
ぞれ2つの係合爪42、43を有しており、合計4個の
係合爪でブロック10の底面部11を基板32上に押さ
えることとなっている。つまり、ブロック10の4隅を
4点で押さえているため、ヒートシンク30のセラミッ
ク基板32とのコンタクト性も良好であり、温度コント
ロールに支障はない。
【0022】なお、上の説明はこの発明の一つの実施形
態に関するものであり、この発明が上で説明した限定さ
れる趣旨でないことはもちろんである。たとえば、上の
説明では触れなかったが、共振器の内部に波長変換用結
晶などを配置したりすることもできる。また、レーザダ
イオード25や光学系26などをブロック10に一体に
取付けるようにしてもよい。その場合、ブロック10は
箱状体が2個連続するように形成し、一方の箱状体で上
記のように共振器を構成し、他方の箱状体にレーザダイ
オード25や光学系26などを取付けることが考えられ
る。また、係合部材41は2個としたが、3個以上用い
ることも可能である。1個の係合部材41に複数の、た
とえば4個の係合爪を設けるようにすれば、係合部材4
1は1個でもよい。1個の係合部材41に2つの係合爪
42、43を設けているが、係合爪の個数はこれに限ら
ず、1個ずつでも、あるいは3個ずつ、もしくは4個以
上ずつ設けることもできる。要するに複数の係合爪が複
数箇所でブロック10を押さえてコンタクト性を保つよ
うにすればよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の固体レ
ーザ装置によれば、調整機構などは極力排除して一体ブ
ロックとして形成された結晶保持板とミラー保持板とに
固体レーザ結晶および出力側ミラーをそれぞれ固定した
ので、機械的な安定性が高まり、経年変化などに影響さ
れず、長期にわたり安定なレーザ発振を確保することが
できるとともに、調整機構などがないため構造がシンプ
ルであり、小型化可能である。また、ブロック上に、結
晶保持板、ミラー保持板に連続して一体の箱状体となる
ような2つの側壁板を設けたので、機械的強度はさらに
高まり、レーザ発振の安定性はさらに向上する。そし
て、ブロックはヒートシンクに対してバネ部材によって
弾性的に固定されているので、ヒートシンクが歪んだ場
合にその歪を逃がし、その歪に影響されないようにでき
るので、安定性を高めることができる。複数個の係合爪
により複数箇所で押さえるようにしてブロックをヒート
シンクに密着させているため、ブロックとヒートシンク
とのコンタクト性も良好に保たれ、優れた温度コントロ
ールを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態の模式的な斜視図。
【図2】図1のA−A線で縦方向に断面した模式的な断
面図。
【図3】図1の左方向から見た模式的な正面図。
【図4】膨脹側の歪が生じた場合を説明する模式図。
【図5】収縮側の歪が生じた場合を説明する模式図。
【符号の説明】
10 ブロック 11 底面部 12 結晶保持板 13 ミラー保持板 14、15 側面板 16、17 貫通孔 21 固体レーザ結晶 22 出力側ミラー 23、24 反射コート 25 レーザダイオード 26 光学系 30 ヒートシンク 31 ペルチェ素子 32、33 セラミック基板 41 係合部材 42、43 係合爪 44 ねじ 45 筐体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東條 公資 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地株 式会社島津製作所内 (72)発明者 入口 知史 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地株 式会社島津製作所内 (72)発明者 野田 憲秀 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地株 式会社島津製作所内 (72)発明者 渡辺 一馬 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地株 式会社島津製作所内 (72)発明者 井戸 豊 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地株 式会社島津製作所内 Fターム(参考) 5F072 AB02 AB13 JJ05 JJ06 KK01 KK24 PP07 YY20

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入射光によって励起される、入射面にミ
    ラーが形成された固体レーザ結晶と、該結晶を保持する
    結晶保持板と、上記レーザ結晶の入射面ミラーとの間で
    光共振器を形成する出力側ミラーと、該出力側ミラーを
    保持するミラー保持板と、上記結晶保持板とミラー保持
    板とが一体に形成された金属ブロックと、該金属ブロッ
    クが載置されるヒートシンクとを備えることを特徴とす
    る固体レーザ装置。
  2. 【請求項2】 上記金属ブロックは、底面部と、該底面
    部から突出する結晶保持板およびミラー保持板と、該結
    晶保持板およびミラー保持板に連続して一体の箱状体と
    なるよう上記底面部から突出する両側壁板とを備え、こ
    れら底面部、結晶保持板、ミラー保持板および両側壁板
    が一体の金属ブロックとして形成されていることを特徴
    とする請求項1記載の固体レーザ装置。
  3. 【請求項3】 上記金属ブロックは、バネ部材によって
    上記のヒートシンクに弾性的に固定されていることを特
    徴とする請求項1または2記載の固体レーザ装置。
  4. 【請求項4】 上記金属ブロックは、複数個の係合爪を
    有するバネ部材によって、それらの係合爪が複数箇所で
    該金属ブロックを押さえることにより、上記のヒートシ
    ンクに弾性的に固定されていることを特徴とする請求項
    1または2記載の固体レーザ装置。
JP2001358539A 2001-11-22 2001-11-22 固体レーザ装置 Pending JP2003158321A (ja)

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