JP2003531499A - 冷却および動作監視を伴うダイオードレーザ装置 - Google Patents
冷却および動作監視を伴うダイオードレーザ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、少なくとも１つのレーザダイオード（１４）と、前記レーザダイオード（１４）のための電源（５４）と、レーザダイオード（１４）が上に配置されている冷却集成体（２０）を有する冷却システム（７６）と、冷却液がヒートシンク（２０）の中を通って流れることを可能にする冷却液サプライ（６６、６８、７０、７２、７４）とを含むダイオードレーザ装置に関する。本発明の目的は、単純な仕方でかつダイオードレーザ装置の使用を妨害することなしにシステム機能（８０）の監視を行うことが可能であるように、このダイオードレーザ装置を改良することである。この目的のために、システム機能監視システム（８０）が備えられ、前記システム機能監視システム（８０）は、レーザダイオードを通って流れる電流を表す変数（Ｉ）と、冷却集成体（２０）から放出される冷却液の温度を表す変数（ＴR）とを検出して、これらに基づいてダイオードレーザ装置の機能を表す機能変数（Ｆ）を求める。
Description
【０００１】
［技術分野］
本発明は、少なくとも１つのレーザダイオードと、このレーザダイオードのた
めの電源と、レーザダイオードが配置されているヒートシンクと、冷却液がヒー
トシンクの中を通って流れることを可能にする冷却液サプライとを有する冷却装
置とを含むダイオードレーザ装置に関する。
めの電源と、レーザダイオードが配置されているヒートシンクと、冷却液がヒー
トシンクの中を通って流れることを可能にする冷却液サプライとを有する冷却装
置とを含むダイオードレーザ装置に関する。
【０００２】
［背景技術］
このダイオードレーザ装置は従来技術から公知である。この装置に関する問題
点は、光出力を測定するために熱量測定機器または装置を用いて放出レーザ放射
を測定することだけによってしか、この装置が適正に動作しているかどうかを検
査することできず、および、その構成に応じて、光出力の測定が疑わしいことが
判明することがあるということである。 このことは、対応する測定ヘッドをレーザ放射の放射経路内に配置することを
必要とし、その結果として、そのダイオードレーザ装置は、例えば、測定中に固
体レーザをポンピングするという目的のような意図された目的のために使用され
ることが不可能である。
点は、光出力を測定するために熱量測定機器または装置を用いて放出レーザ放射
を測定することだけによってしか、この装置が適正に動作しているかどうかを検
査することできず、および、その構成に応じて、光出力の測定が疑わしいことが
判明することがあるということである。 このことは、対応する測定ヘッドをレーザ放射の放射経路内に配置することを
必要とし、その結果として、そのダイオードレーザ装置は、例えば、測定中に固
体レーザをポンピングするという目的のような意図された目的のために使用され
ることが不可能である。
【０００３】
したがって、本発明の目的は、汎用タイプのダイオードレーザ装置の使用を妨
害することなしに、そのダイオードレーザ装置の動作の簡単な監視が可能である
ように、そのダイオードレーザ装置を改良することである。
害することなしに、そのダイオードレーザ装置の動作の簡単な監視が可能である
ように、そのダイオードレーザ装置を改良することである。
【０００４】
［発明の概要］
この目的は、動作監視装置が備えられていることと、この動作監視装置が、レ
ーザダイオードを通って流れる電流を表す量と、ヒートシンクから出ていく冷却
液の温度を表す量とを検出して、これらの量からダイオードレーザ装置の動作を
表す動作量を求めることによって、本発明による文頭で説明した種類のダイオー
ドレーザ装置によって達成される。
ーザダイオードを通って流れる電流を表す量と、ヒートシンクから出ていく冷却
液の温度を表す量とを検出して、これらの量からダイオードレーザ装置の動作を
表す動作量を求めることによって、本発明による文頭で説明した種類のダイオー
ドレーザ装置によって達成される。
【０００５】
本発明による解決策の利点は、レーザ放射の放射経路を中断することなしに、
したがって、ダイオードレーザ装置が、その意図された目的のために、例えば固
体レーザをポンピングするために使用されている最中でも、その動作量が求めら
れることが可能であるということである。
したがって、ダイオードレーザ装置が、その意図された目的のために、例えば固
体レーザをポンピングするために使用されている最中でも、その動作量が求めら
れることが可能であるということである。
【０００６】
本発明による解決策は、レーザダイオードを通って流れる電流を表す量と、ヒ
ートシンクから出ていく冷却剤の温度を表す量とを測定することだけが必要とさ
れるにすぎず、および、これらの量が簡単な手段によって検出されることが可能
なので、動作量の測定が単純な手段によって行われることが可能であるという別
の大きな利点を有する。
ートシンクから出ていく冷却剤の温度を表す量とを測定することだけが必要とさ
れるにすぎず、および、これらの量が簡単な手段によって検出されることが可能
なので、動作量の測定が単純な手段によって行われることが可能であるという別
の大きな利点を有する。
【０００７】
ヒートシンクから出ていく冷却液の温度を表す量を検出するための様々な直接
的および間接的な方法が想定可能である。例えば、ヒートシンクから出ていく冷
却液が特定の温度に冷却される場合には、この冷却に必要とされるクーリングパ
ワー(cooling power)を検出することが想定可能である。 しかし、説明を簡潔にするために、ヒートシンクから出ていく冷却液の温度を
動作監視装置がセンサによって検出することが特に有利である。
的および間接的な方法が想定可能である。例えば、ヒートシンクから出ていく冷
却液が特定の温度に冷却される場合には、この冷却に必要とされるクーリングパ
ワー(cooling power)を検出することが想定可能である。 しかし、説明を簡潔にするために、ヒートシンクから出ていく冷却液の温度を
動作監視装置がセンサによって検出することが特に有利である。
【０００８】
動作量のさらにより高精度の測定のためには、ヒートシンクに入る冷却液とヒ
ートシンクから出ていく冷却液との間の温度差を表す量を動作監視装置が求める
ことが有利であることが判明している。 この温度差を表す量の測定は、例えば、ヒートシンクに入る冷却液に関する特
定の温度に達するために必要とされるクーリングパワーを求めることによって間
接的に行われることが可能である。 しかし、動作監視装置が、ヒートシンクに入る冷却液の温度をセンサによって
測定することが特に簡単である。
ートシンクから出ていく冷却液との間の温度差を表す量を動作監視装置が求める
ことが有利であることが判明している。 この温度差を表す量の測定は、例えば、ヒートシンクに入る冷却液に関する特
定の温度に達するために必要とされるクーリングパワーを求めることによって間
接的に行われることが可能である。 しかし、動作監視装置が、ヒートシンクに入る冷却液の温度をセンサによって
測定することが特に簡単である。
【０００９】
原理的には、動作量は温度測定に基づいて十分に高い精度で求められることが
可能であるが、この精度は、ヒートシンクを通過する冷却液の流量を動作監視装
置が検出することによってさらに高めることができる。 これは、ヒートシンクを通過する冷却液の流量を動作監視装置が流量計によっ
て検出することによって、特に有利に直接的に行うことができる。 高い精度で動作量が求められることを可能にする特に好適な解決策が、冷却装
置によってレーザダイオードから取り除かれる形で伝導される熱出力を表す熱量
を動作監視装置が測定することを実現し、および、レーザダイオードによって放
射の形では放出されない熱出力が少なくとも近似的に求められることを可能にす
る。
可能であるが、この精度は、ヒートシンクを通過する冷却液の流量を動作監視装
置が検出することによってさらに高めることができる。 これは、ヒートシンクを通過する冷却液の流量を動作監視装置が流量計によっ
て検出することによって、特に有利に直接的に行うことができる。 高い精度で動作量が求められることを可能にする特に好適な解決策が、冷却装
置によってレーザダイオードから取り除かれる形で伝導される熱出力を表す熱量
を動作監視装置が測定することを実現し、および、レーザダイオードによって放
射の形では放出されない熱出力が少なくとも近似的に求められることを可能にす
る。
【００１０】
原理的には、レーザダイオードを通って流れる電流を表す量を求める場合に、
レーザダイオードを通って流れる電流に関する結論が少なくとも間接的に導き出
されることが可能な電源の設定パラメータを検出することが想定可能である。 しかし、可能な限り高精度で動作量を求める目的で、特に動作量の変化を可能
な限り正確に求めるために、動作監視装置が、レーザダイオードを通って流れる
電流を測定するための電流測定装置を検出することが特に得策である。
レーザダイオードを通って流れる電流に関する結論が少なくとも間接的に導き出
されることが可能な電源の設定パラメータを検出することが想定可能である。 しかし、可能な限り高精度で動作量を求める目的で、特に動作量の変化を可能
な限り正確に求めるために、動作監視装置が、レーザダイオードを通って流れる
電流を測定するための電流測定装置を検出することが特に得策である。
【００１１】
レーザダイオードの場合には、レーザダイオードにおける電圧降下がほぼ一定
不変であると想定することが可能である。しかし、可能な限り高精度で動作量を
測定するためには、レーザダイオードの動作中のそのレーザダイオードにおける
電圧降下を測定するための電圧測定装置を動作監視装置が含むように準備するこ
とが好ましい。
不変であると想定することが可能である。しかし、可能な限り高精度で動作量を
測定するためには、レーザダイオードの動作中のそのレーザダイオードにおける
電圧降下を測定するための電圧測定装置を動作監視装置が含むように準備するこ
とが好ましい。
【００１２】
動作量を測定する場合には、レーザダイオードに供給される総電力を構成する
、レーザダイオードに供給される電力を表す電気量を動作監視装置が測定するこ
とによって、特に高い精度が得られる。 動作監視装置が電気量と熱量とから動作量を求める場合に、特に高い精度が動
作量の測定において得られる。 電気量と熱量とに加えて、他のパラメータが動作量の測定に組み入れられても
よい。
、レーザダイオードに供給される電力を表す電気量を動作監視装置が測定するこ
とによって、特に高い精度が得られる。 動作監視装置が電気量と熱量とから動作量を求める場合に、特に高い精度が動
作量の測定において得られる。 電気量と熱量とに加えて、他のパラメータが動作量の測定に組み入れられても
よい。
【００１３】
動作量の測定に組み入れられるパラメータは、動作量がレーザダイオードの光
出力の直接的な測度を表すように選択されることが好ましく、この結果として、
動作量はレーザダイオードの光出力の直接的な測度であり、したがって、レーザ
ダイオードの動作に関する最も重要な情報を直接的に提供する。 ダイオードレーザ装置の構成に関しては、このダイオードレーザ装置が１つの
レーザダイオードを含むことが単に想定されている。しかし、本発明による解決
策は、ダイオードレーザ装置が数個のレーザダイオードを含む場合に、特に有利
に使用されることが可能である。 この場合には、この数個のレーザダイオードは共通の電源によって給電される
ことが好ましい。
出力の直接的な測度を表すように選択されることが好ましく、この結果として、
動作量はレーザダイオードの光出力の直接的な測度であり、したがって、レーザ
ダイオードの動作に関する最も重要な情報を直接的に提供する。 ダイオードレーザ装置の構成に関しては、このダイオードレーザ装置が１つの
レーザダイオードを含むことが単に想定されている。しかし、本発明による解決
策は、ダイオードレーザ装置が数個のレーザダイオードを含む場合に、特に有利
に使用されることが可能である。 この場合には、この数個のレーザダイオードは共通の電源によって給電される
ことが好ましい。
【００１４】
さらに、動作量は、レーザダイオード全体を通って流れる電流を表す量が測定
される場合に、十分な高精度で有利に測定されることが可能である。 したがって、レーザダイオード全体を通って流れる電流を表す量と、レーザダ
イオード全体における電圧降下を表す量とが、電気量に組み入れられることが好
ましく、この目的のためにレーザダイオードが電気的に互いに直列に接続される
。
される場合に、十分な高精度で有利に測定されることが可能である。 したがって、レーザダイオード全体を通って流れる電流を表す量と、レーザダ
イオード全体における電圧降下を表す量とが、電気量に組み入れられることが好
ましく、この目的のためにレーザダイオードが電気的に互いに直列に接続される
。
【００１５】
数個のレーザダイオードがダイオードレーザ装置内に備えられている場合には
、ヒートシンクから出ていく冷却液の温度を表す量の測定は、さらに、ヒートシ
ンク全体から出ていく冷却液の温度も対象とする。 冷却液は、レーザダイオードの各々が実質的に同一のクーリングパワーを受け
るように、数個のレーザダイオードのヒートシンクを通って並行に流れる。 冷却装置の設計の詳細は、まだ示されていない。例えば、１つまたは複数のヒ
ートシンクから冷却液が自由に出ていくように冷却液を導くことが想定可能であ
る。しかし、冷却装置が、熱交換器を経由して熱が出ていくように導かれる冷却
回路を含むことが特に有利である。
、ヒートシンクから出ていく冷却液の温度を表す量の測定は、さらに、ヒートシ
ンク全体から出ていく冷却液の温度も対象とする。 冷却液は、レーザダイオードの各々が実質的に同一のクーリングパワーを受け
るように、数個のレーザダイオードのヒートシンクを通って並行に流れる。 冷却装置の設計の詳細は、まだ示されていない。例えば、１つまたは複数のヒ
ートシンクから冷却液が自由に出ていくように冷却液を導くことが想定可能であ
る。しかし、冷却装置が、熱交換器を経由して熱が出ていくように導かれる冷却
回路を含むことが特に有利である。
【００１６】
本発明による動作監視装置が動作する仕方の詳細は、まだ示されていない。例
えば、動作監視装置を連続的に動作させ、それによって動作量を連続的に測定す
ることが想定可能である。 しかし、動作量が緩慢に変化するにすぎず、必ずしも急激には変化しないと一
般に想定できるので、特定の時間間隔の後または特定の動作サイクルの後に動作
量を測定することで十分である。
えば、動作監視装置を連続的に動作させ、それによって動作量を連続的に測定す
ることが想定可能である。 しかし、動作量が緩慢に変化するにすぎず、必ずしも急激には変化しないと一
般に想定できるので、特定の時間間隔の後または特定の動作サイクルの後に動作
量を測定することで十分である。
【００１７】
［発明の実施の形態］
本発明による解決策の特徴と利点を図面を参照して説明する。
図１に示されているダイオードレーザユニットの実施形態は、個別レーザユニ
ット１２のスタックによって形成されている、全体として１０で示されているレ
ーザダイオードアレイを含む。 個別レーザユニット１２の各々は、図２に示されているように、レーザダイオ
ードを表すレーザバー(laser bar)１４を含み、このレーザバーの前側１６から
レーザ放射が出ていく。
ット１２のスタックによって形成されている、全体として１０で示されているレ
ーザダイオードアレイを含む。 個別レーザユニット１２の各々は、図２に示されているように、レーザダイオ
ードを表すレーザバー(laser bar)１４を含み、このレーザバーの前側１６から
レーザ放射が出ていく。
【００１８】
レーザバー１４は、そのレーザバー１４がカバープレート２２の前部区域２４
に熱接触している形で上に載るカバープレート２２を含む、全体として２０で示
されているヒートシンクの上に載っている。ヒートシンク２０は、さらにベース
プレート２６を含み、カバープレート２２とベースプレート２６との間には中間
プレート２８、３０、３２が位置している。これらは、流入流路３６と戻り流流
路３８との間を延びる冷却流路システム３４をヒートシンク２０内に形成する役
割を果たし、これらの流路はカバープレート２２と中間プレート２８−３２とベ
ースプレート２６とをこれらの長さの区域に対して実質的に垂直方向に貫通する
。
に熱接触している形で上に載るカバープレート２２を含む、全体として２０で示
されているヒートシンクの上に載っている。ヒートシンク２０は、さらにベース
プレート２６を含み、カバープレート２２とベースプレート２６との間には中間
プレート２８、３０、３２が位置している。これらは、流入流路３６と戻り流流
路３８との間を延びる冷却流路システム３４をヒートシンク２０内に形成する役
割を果たし、これらの流路はカバープレート２２と中間プレート２８−３２とベ
ースプレート２６とをこれらの長さの区域に対して実質的に垂直方向に貫通する
。
【００１９】
例えば、流入流路３６から開始して、中間プレート２８は冷却流路システム３
４の第１の冷却流路セクション４２を形成し、この冷却流路セクション４２は流
入流路３６から前部区域２４の方向にカバープレート２２の下を延びて、カバー
プレート２２の前部区域２４の付近に達し、開口４４を経て冷却流路システム３
４の第２の冷却流路セクション４６に入り、この第２の冷却流路セクション４６
は、カバープレート２２から離れている方の冷却流路セクション４２の側面上の
開口３４から戻り流流路３８に至る。
４の第１の冷却流路セクション４２を形成し、この冷却流路セクション４２は流
入流路３６から前部区域２４の方向にカバープレート２２の下を延びて、カバー
プレート２２の前部区域２４の付近に達し、開口４４を経て冷却流路システム３
４の第２の冷却流路セクション４６に入り、この第２の冷却流路セクション４６
は、カバープレート２２から離れている方の冷却流路セクション４２の側面上の
開口３４から戻り流流路３８に至る。
【００２０】
したがって、カバープレート２２は、流入流路３６を経由して冷却流路システ
ム３４内に入る冷却液によって、さらに明確に述べると、レーザバー１４が上に
載っておりかつ熱がレーザバー１４から中に放出されるカバープレート２２の前
部区域２４の中にまで冷却流路システム３４内に入る冷却液によって、直接的に
冷却されることが可能である。
ム３４内に入る冷却液によって、さらに明確に述べると、レーザバー１４が上に
載っておりかつ熱がレーザバー１４から中に放出されるカバープレート２２の前
部区域２４の中にまで冷却流路システム３４内に入る冷却液によって、直接的に
冷却されることが可能である。
【００２１】
ヒートシンク２０全体は、レーザバー１４のための第１の接続電極としての役
割も果たす。第２の接続電極５０として、接触プレート５０が、ヒートシンク２
０とは反対側に位置しているレーザバー１４の側面上に配置されている。この接
触プレート５０はレーザバー１４を覆って延び、さらに明確に述べると、そのレ
ーザバーの全幅Ｂにわたって延び、および、レーザバー１４から開始して、さら
にカバープレート２２の区域の一部分を覆って延び、それによってカバープレー
ト２２によって支持され、および、絶縁体５２が接触プレート５０とヒートシン
ク２０との間に備えられている。 したがって、レーザバー１４は、一方ではヒートシンク２０によって電気的に
接触されており、および、他方では接触プレート５０によって電気的に接触され
ている。
割も果たす。第２の接続電極５０として、接触プレート５０が、ヒートシンク２
０とは反対側に位置しているレーザバー１４の側面上に配置されている。この接
触プレート５０はレーザバー１４を覆って延び、さらに明確に述べると、そのレ
ーザバーの全幅Ｂにわたって延び、および、レーザバー１４から開始して、さら
にカバープレート２２の区域の一部分を覆って延び、それによってカバープレー
ト２２によって支持され、および、絶縁体５２が接触プレート５０とヒートシン
ク２０との間に備えられている。 したがって、レーザバー１４は、一方ではヒートシンク２０によって電気的に
接触されており、および、他方では接触プレート５０によって電気的に接触され
ている。
【００２２】
その次のレーザユニット１２はそのヒートシンク２０と共に接触プレート５０
と直接的に電気接触状態にある形で接触プレート５０上に載っており、したがっ
て、電気的に見た場合に、レーザダイオードアレイ１０の全レーザバー１４は互
いに直列に接続されており、および、例えば、第１の給電線５６が電源５４から
レーザダイオードアレイ１０の最も下のレーザユニット１２のヒートシンク２０
に達し、一方、第２の給電線５８は電源５４からレーザダイオードアレイ１０の
最も上のレーザユニット１２の接触プレート５０に達する。
と直接的に電気接触状態にある形で接触プレート５０上に載っており、したがっ
て、電気的に見た場合に、レーザダイオードアレイ１０の全レーザバー１４は互
いに直列に接続されており、および、例えば、第１の給電線５６が電源５４から
レーザダイオードアレイ１０の最も下のレーザユニット１２のヒートシンク２０
に達し、一方、第２の給電線５８は電源５４からレーザダイオードアレイ１０の
最も上のレーザユニット１２の接触プレート５０に達する。
【００２３】
ヒートシンク２０各々を貫通する流入流路３６と戻り流流路３８は、全レーザ
ユニット１２において互いに整合状態に配置されており、したがって、レーザダ
イオードアレイ１０のヒートシンク２０全体の流入流路３６と戻り流流路３８は
、個別ヒートシンク２０の間に備えられている環状シール６２、６４によって相
互連結可能である。環状シール６２、６４の各々は、１つのヒートシンクの中の
流入流路３６の出口開口と戻り流流路３８の出口開口と、他方のヒートシンクの
中の流入流路３６の入口開口と戻り流流路３８の入口開口とを取り囲み、それに
よってレーザダイオードアレイ１０の全ヒートシンク２０の流入流路３６とレー
ザダイオードアレイ１０の全ヒートシンク２０の戻り流流路３８との間の連結を
生じさせる。 したがって、全ヒートシンク２０の冷却流路システム３４には並行して冷却液
が供給され、および、したがって、レーザダイオードアレイ１０の全ヒートシン
ク２０は互いに同様に冷却される。
ユニット１２において互いに整合状態に配置されており、したがって、レーザダ
イオードアレイ１０のヒートシンク２０全体の流入流路３６と戻り流流路３８は
、個別ヒートシンク２０の間に備えられている環状シール６２、６４によって相
互連結可能である。環状シール６２、６４の各々は、１つのヒートシンクの中の
流入流路３６の出口開口と戻り流流路３８の出口開口と、他方のヒートシンクの
中の流入流路３６の入口開口と戻り流流路３８の入口開口とを取り囲み、それに
よってレーザダイオードアレイ１０の全ヒートシンク２０の流入流路３６とレー
ザダイオードアレイ１０の全ヒートシンク２０の戻り流流路３８との間の連結を
生じさせる。 したがって、全ヒートシンク２０の冷却流路システム３４には並行して冷却液
が供給され、および、したがって、レーザダイオードアレイ１０の全ヒートシン
ク２０は互いに同様に冷却される。
【００２４】
流入管路６６と戻り流管路６８とが、冷却液をレーザダイオードアレイ１０に
供給するために設けられている。流入管路６６と戻り流管路６８はレーザダイオ
ードアレイ１０に到達し、および、例えば、最も下のレーザユニット１２のヒー
トシンク２０の流入流路３６と戻り流流路３８とに連結される。
供給するために設けられている。流入管路６６と戻り流管路６８はレーザダイオ
ードアレイ１０に到達し、および、例えば、最も下のレーザユニット１２のヒー
トシンク２０の流入流路３６と戻り流流路３８とに連結される。
【００２５】
冷却液はポンプ７０によってリザーバ７２から流入管路６６の中に送り込まれ
、一方、戻り流管路６８を経由して抜き出される加熱された冷却液は冷却器７４
の中に送り込まれ、その次に、この冷却器７４は冷却された冷却液をリザーバ７
２の中に放出し、このリザーバ７２からポンプ７０が再び冷却液を吸い込む。 したがって、リザーバ７２と、ポンプ７０と、流入管路６６と、レーザダイオ
ードアレイ１０の流入流路３６の全体と、レーザダイオードアレイ１０のヒート
シンク２０内の冷却流路システム３４の全体と、レーザダイオードアレイ１０の
戻り流流路３８の全体と、戻り流管路６８と、リザーバ７２に至る冷却器７４は
共に、冷却回路７８を伴う全体として７６で示されている冷却装置を形成する。
、一方、戻り流管路６８を経由して抜き出される加熱された冷却液は冷却器７４
の中に送り込まれ、その次に、この冷却器７４は冷却された冷却液をリザーバ７
２の中に放出し、このリザーバ７２からポンプ７０が再び冷却液を吸い込む。 したがって、リザーバ７２と、ポンプ７０と、流入管路６６と、レーザダイオ
ードアレイ１０の流入流路３６の全体と、レーザダイオードアレイ１０のヒート
シンク２０内の冷却流路システム３４の全体と、レーザダイオードアレイ１０の
戻り流流路３８の全体と、戻り流管路６８と、リザーバ７２に至る冷却器７４は
共に、冷却回路７８を伴う全体として７６で示されている冷却装置を形成する。
【００２６】
本発明によるダイオードレーザ装置は、さらに、全体として８０で示されてい
る動作監視ユニットも備えている。動作監視ユニット８０は、流入管路６６内の
温度センサ８６と、戻り流管路６８内の温度センサ８８と、時間単位ごとに冷却
回路７８を通って流れる冷却液の量を検出するための流入管路６６または戻り流
管路６８内の流量計９０とに接続されている評価回路８２を含む。 したがって、この評価回路８２は、温度センサ８６によって流入温度ＴZを検
出し、温度センサ８８によって戻り流温度ＴRを測定し、流量計９０によって冷
却回路７８を通過する時間単位当たりの冷却液の流量Ｄを測定する。
る動作監視ユニットも備えている。動作監視ユニット８０は、流入管路６６内の
温度センサ８６と、戻り流管路６８内の温度センサ８８と、時間単位ごとに冷却
回路７８を通って流れる冷却液の量を検出するための流入管路６６または戻り流
管路６８内の流量計９０とに接続されている評価回路８２を含む。 したがって、この評価回路８２は、温度センサ８６によって流入温度ＴZを検
出し、温度センサ８８によって戻り流温度ＴRを測定し、流量計９０によって冷
却回路７８を通過する時間単位当たりの冷却液の流量Ｄを測定する。
【００２７】
評価回路８２は、さらに、互いに直列に接続されているレーザバー１４の全体
に印加される電圧Ｕを検出するための電圧検出ユニット９２と、電源５４からレ
ーザダイオードアレイ１０のレーザバー１４全体を通って流れる電流Ｉを検出す
るための電流検出ユニット９４とにも接続されている。
に印加される電圧Ｕを検出するための電圧検出ユニット９２と、電源５４からレ
ーザダイオードアレイ１０のレーザバー１４全体を通って流れる電流Ｉを検出す
るための電流検出ユニット９４とにも接続されている。
【００２８】
図４に示されているように、評価回路８２は、温度差ΔＴが最初に流入温度ＴZ
と戻り流温度ＴRとから減算によって求められるという仕方で、例えばプロセッ
サによって、動作する。その次に、熱量ＧTを求めるために、この温度差ΔＴに
流量Ｄと別のパラメータＫが乗算され、この熱量ＧTは冷却装置７６によって散
逸させられる熱出力を表す。最も単純な場合には、パラメータＫは定数であるが
、温度ΔＴおよび／または流量Ｄに依存しているパラメータ領域であってもよい
。 図４に示されているように、評価回路８２は、さらに、レーザバー１４全体に
おける電圧Ｕとレーザバー１４全体を通過する電流Ｉとから、乗算によって、レ
ーザダイオードアレイ１０に供給される電力を表す電気量ＧEを求める。
サによって、動作する。その次に、熱量ＧTを求めるために、この温度差ΔＴに
流量Ｄと別のパラメータＫが乗算され、この熱量ＧTは冷却装置７６によって散
逸させられる熱出力を表す。最も単純な場合には、パラメータＫは定数であるが
、温度ΔＴおよび／または流量Ｄに依存しているパラメータ領域であってもよい
。 図４に示されているように、評価回路８２は、さらに、レーザバー１４全体に
おける電圧Ｕとレーザバー１４全体を通過する電流Ｉとから、乗算によって、レ
ーザダイオードアレイ１０に供給される電力を表す電気量ＧEを求める。
【００２９】
最後に、全レーザバー１４によって放出される光出力を表す動作量Ｆが、電気
量ＧEと熱量ＧTとの間の差を形成することによって求められる。 動作量Ｆは、例えば固体レーザのポンピングのような意図された目的でレーザ
ダイオードアレイ１０を使用する際のそのレーザダイオードアレイ１０のレーザ
バー１４全体の動作を監視することと、したがって、動作量Ｆの減少によって示
される、例えばレーザバー１４の経時変化によって光出力が減少しているかどう
かを確認することとを可能にする。
量ＧEと熱量ＧTとの間の差を形成することによって求められる。 動作量Ｆは、例えば固体レーザのポンピングのような意図された目的でレーザ
ダイオードアレイ１０を使用する際のそのレーザダイオードアレイ１０のレーザ
バー１４全体の動作を監視することと、したがって、動作量Ｆの減少によって示
される、例えばレーザバー１４の経時変化によって光出力が減少しているかどう
かを確認することとを可能にする。
【図１】
本発明によるレーザダイオード装置の略図である。
【図２】
２つの互いに積み重ねられているレーザユニットの拡大図である。
【図３】
図２における線３−３に沿った断面図である。
【図４】
本発明による動作監視装置の動作モードを概略的に表すブロック図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１５年２月２１日（２００３．２．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
原理的には、レーザダイオードを通って流れる電流を表す量を求める場合に、
レーザダイオードを通って流れる電流に関する結論が少なくとも間接的に導き出
されることが可能な電源の設定パラメータを検出することが想定可能である。 しかし、可能な限り高精度で動作量を求める目的で、特に動作量の変化を可能
な限り正確に求めるために、動作監視装置が、レーザダイオードを通って流れる
電流を測定するための電流測定装置を含むことが特に得策である。
レーザダイオードを通って流れる電流に関する結論が少なくとも間接的に導き出
されることが可能な電源の設定パラメータを検出することが想定可能である。 しかし、可能な限り高精度で動作量を求める目的で、特に動作量の変化を可能
な限り正確に求めるために、動作監視装置が、レーザダイオードを通って流れる
電流を測定するための電流測定装置を含むことが特に得策である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
例えば、流入流路３６から開始して、中間プレート２８は冷却流路システム３
４の第１の冷却流路セクション４２を形成し、この冷却流路セクション４２は流
入流路３６から前部区域２４の方向にカバープレート２２の下を延びて、カバー
プレート２２の前部区域２４の付近に達し、開口４４を経て冷却流路システム３
４の第２の冷却流路セクション４６に入り、この第２の冷却流路セクション４６
は、カバープレート２２から離れている方の冷却流路セクション４２の側面上の
開口４４から戻り流流路３８に至る。
４の第１の冷却流路セクション４２を形成し、この冷却流路セクション４２は流
入流路３６から前部区域２４の方向にカバープレート２２の下を延びて、カバー
プレート２２の前部区域２４の付近に達し、開口４４を経て冷却流路システム３
４の第２の冷却流路セクション４６に入り、この第２の冷却流路セクション４６
は、カバープレート２２から離れている方の冷却流路セクション４２の側面上の
開口４４から戻り流流路３８に至る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図４に示されているように、評価回路８２は、温度差ΔＴが最初に流入温度ＴZ
と戻り流温度ＴRとから減算によって求められるという仕方で、例えばプロセッ
サによって、動作する。その次に、熱量ＧTを求めるために、この温度差ΔＴに
流量Ｄと別のパラメータＫが乗算され、この熱量ＧTは冷却装置７６によって散
逸させられる熱出力を表す。最も単純な場合には、パラメータＫは定数であるが
、温度差ΔＴおよび／または流量Ｄに依存しているパラメータ領域であってもよ
い。 図４に示されているように、評価回路８２は、さらに、レーザバー１４全体に
おける電圧Ｕとレーザバー１４全体を通過する電流Ｉとから、乗算によって、レ
ーザダイオードアレイ１０に供給される電力を表す電気量ＧEを求める。
サによって、動作する。その次に、熱量ＧTを求めるために、この温度差ΔＴに
流量Ｄと別のパラメータＫが乗算され、この熱量ＧTは冷却装置７６によって散
逸させられる熱出力を表す。最も単純な場合には、パラメータＫは定数であるが
、温度差ΔＴおよび／または流量Ｄに依存しているパラメータ領域であってもよ
い。 図４に示されているように、評価回路８２は、さらに、レーザバー１４全体に
おける電圧Ｕとレーザバー１４全体を通過する電流Ｉとから、乗算によって、レ
ーザダイオードアレイ１０に供給される電力を表す電気量ＧEを求める。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ノタイス，トマス コンラート
ドイツ連邦共和国，78713 シュラムベル
ク，ラッペンロイテ 28
(72)発明者 バルメロート，クラウス
ドイツ連邦共和国，78658 ツィムメルン，
シュバルツバルトシュトラーセ ４
Ｆターム(参考） 5F073 AB04 EA29 FA06 FA26
Claims (18)
- 【請求項１】 少なくとも１つのレーザダイオード（１４）と、前記レーザ
ダイオード（１４）のための電源（５４）と、前記レーザダイオード（１４）が
配置されているヒートシンク（２０）と、冷却液が前記ヒートシンク（２０）の
中を通って流れることを可能にする冷却液サプライ（６６、６８、７０、７２、
７４）とを有する冷却装置（７６）とを含むダイオードレーザ装置において、動
作監視装置（８０）が備えられていることと、前記動作監視装置（８０）は、前
記レーザダイオード（１４）を通って流れる電流を表す量（Ｉ）と、前記ヒート
シンク（２０）から出ていく前記冷却液の温度を表す量（ＴR）とを検出して、
これらから前記レーザダイオード装置の動作を表す動作量（Ｆ）を求めることと
を特徴とするダイオードレーザ装置。 - 【請求項２】 前記動作監視装置（８０）は、前記ヒートシンク（２０）か
ら出ていく前記冷却液の温度（ＴR）をセンサ（８８）によって検出することを
特徴とする、請求項１に記載のダイオードレーザ装置。 - 【請求項３】 前記動作監視装置（８０）は、前記ヒートシンク（２０）に
入る前記冷却液と前記ヒートシンク（２０）から出ていく前記冷却液との間の温
度差（ΔＴ）を表す量（ΔＴ）を求めることを特徴とする、請求項１または２に
記載のダイオードレーザ装置。 - 【請求項４】 前記動作監視装置（８０）は、前記ヒートシンク（２０）に
入る前記冷却液の温度（ＴZ）をセンサ（８６）によって検出することを特徴と
する、請求項３に記載のダイオードレーザ装置。 - 【請求項５】 前記動作監視装置（８０）は、前記ヒートシンク（２０）を
通過する前記冷却液の流量を表す量（Ｄ）を求めることを特徴とする、請求項１
から４のいずれか一項に記載のダイオードレーザ装置。 - 【請求項６】 前記動作監視装置（８０）は、前記ヒートシンク（２０）を
通過する前記冷却液の流量を表す前記量（Ｄ）を流量計（９０）によって含める
ことを特徴とする、請求項５に記載のダイオードレーザ装置。 - 【請求項７】 前記動作監視装置（８０）は、前記冷却装置（７６）によっ
て前記レーザダイオード（１４）から取り除かれる熱出力を表す熱量（ＧＴ）を
求めることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のダイオードレ
ーザ装置。 - 【請求項８】 前記動作監視装置（８０）は、前記レーザダイオード（２０
）の中に流れ込む電流を検出するための電流測定装置（９４）を含むことを特徴
とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のダイオードレーザ装置。 - 【請求項９】 前記動作監視装置は、前記レーザダイオード（１４）におけ
る電圧降下を表す量（Ｕ）を求めることを特徴とする、請求項１から８のいずれ
か一項に記載のダイオードレーザ装置。 - 【請求項１０】 前記動作監視装置（８０）は、前記レーザダイオード（１
４）において降下する電圧（Ｕ）を検出するための電圧測定装置（９２）を含む
ことを特徴とする、請求項９に記載のダイオードレーザ装置。 - 【請求項１１】 前記動作監視装置（８０）は、前記レーザダイオード（１
４）に供給される前記電力を表す電気量（ＧE）を求めることを特徴とする、請
求項１から１０のいずれか一項に記載のダイオードレーザ装置。 - 【請求項１２】 前記動作監視装置（８０）は、前記電気量（ＧE）と前記
熱量（ＧT）とから動作量（Ｆ）を求めることを特徴とする、請求項１０に記載
のダイオードレーザ装置。 - 【請求項１３】 前記動作量（Ｆ）は前記レーザダイオード（１４）の光出
力を表すことを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載のダイオー
ドレーザ装置。 - 【請求項１４】 前記ダイオードレーザ装置は数個のレーザダイオード（１
４）を含むことを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載のダイオ
ードレーザ装置。 - 【請求項１５】 前記数個のレーザダイオード（１４）は電気的に互いに直
列に接続されていることと、前記動作監視装置（８０）は前記レーザダイオード
（１４）全体を通って流れる電流を検出することとを特徴とする、請求項１４に
記載のダイオードレーザ装置。 - 【請求項１６】 前記動作監視装置（８０）は、電気的に互いに直列に接続
されている前記記レーザダイオード（１４）全体において降下する電圧（Ｕ）を
検出することを特徴とする、請求項１４または１５に記載のダイオードレーザ装
置。 - 【請求項１７】 前記冷却液は前記数個のレーザダイオード（１４）の前記
ヒートシンク（２０）を通って並行に流れることを特徴とする、請求項１４から
１６のいずれか一項に記載のダイオードレーザ装置。 - 【請求項１８】 前記冷却装置（７６）は前記冷却液のための冷却回路（７
８）を含むことを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一項に記載のダイオ
ードレーザ装置。
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|---|---|---|---|
| DE10018421A DE10018421A1 (de) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | Diodenlasereinrichtung |
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| PCT/EP2001/003165 WO2001080383A1 (de) | 2000-04-13 | 2001-03-20 | Diodenlasereinrichtung mit kühlung und funktionsüberwachung |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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