JP2004241488A - 固体レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】固体レーザロッドが良好に冷却されるとともに、その振動の発生が抑制される固体レーザ装置を提供する。
【解決手段】固体レーザロッド１０と、励起光を供給する半導体レーザ３０とを備える固体レーザ装置１において、固体レーザロッド１０の両端部を保持するロッドホルダ１１、１２と、その間に設置された冷却管２１とによって、固体レーザロッド１０を冷却する冷却ユニット２０を構成する。そして、冷却管２１の内側で冷却水が流れる冷却水路２２に対し、ロッドホルダ１１において、導入口２３ａ、２４ａからの導入水路２３、２４を延長した範囲内に固体レーザロッド１０が位置しない条件で、固体レーザロッド１０の中心軸から変位させた導入軸Ａ１、Ａ２に沿って導入水路２３、２４を設ける。
【選択図】 図１
【解決手段】固体レーザロッド１０と、励起光を供給する半導体レーザ３０とを備える固体レーザ装置１において、固体レーザロッド１０の両端部を保持するロッドホルダ１１、１２と、その間に設置された冷却管２１とによって、固体レーザロッド１０を冷却する冷却ユニット２０を構成する。そして、冷却管２１の内側で冷却水が流れる冷却水路２２に対し、ロッドホルダ１１において、導入口２３ａ、２４ａからの導入水路２３、２４を延長した範囲内に固体レーザロッド１０が位置しない条件で、固体レーザロッド１０の中心軸から変位させた導入軸Ａ１、Ａ２に沿って導入水路２３、２４を設ける。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ媒質である固体レーザロッドと、励起光を供給する励起光源とを備える固体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ媒質として固体レーザロッドを用いた固体レーザ発振器や固体レーザ増幅器などの固体レーザ装置においては、固体レーザロッドが励起熱によって熱破壊を起こさないように固体レーザロッドを冷却する必要がある。このように固体レーザロッドを冷却するための冷却構造として、固体レーザロッドの長手方向に沿って冷却水路を設ける構成が用いられている。
【０００３】
冷却水路を用いた冷却構造を有する固体レーザ装置では、冷却水路に対して、その一方の端部に冷却水を導入するための導入口が、また、他方の端部に排出口が設けられる。そして、導入口から排出口へと冷却水路に冷却水を流すことによって、固体レーザロッドが冷却される。このような固体レーザ装置としては、例えば、特許文献１、２に開示された装置がある。特許文献１には、固体レーザロッドの温度分布が均一化される固体レーザ装置について記載されている。また、特許文献２には、固体レーザロッドの温度分布の偏心が防止される固体レーザ装置について記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−８３０４５号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−１８５７８５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した構成の固体レーザ装置においては、導入口から冷却水路へと冷却水を導入するため、固体レーザロッドの中心軸に対して略垂直な導入軸に沿って導入水路が設けられる。そして、導入口から導入された冷却水は、導入水路を介して固体レーザロッドへと供給され、さらに、固体レーザロッドに沿った冷却水路を流れることによって固体レーザロッドを冷却する。
【０００７】
このような構成では、導入水路から流れ込む冷却水は、固体レーザロッドに直接に衝突した後に、固体レーザロッドに沿った方向へと向きを変えて冷却水路を流れることとなる。このとき、導入口からの冷却水の流れが衝突することによって固体レーザロッドの振動が発生し、固体レーザロッドにおけるレーザ発振またはレーザ増幅などのレーザ動作が不安定化するという問題を生じる。
【０００８】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、固体レーザロッドが良好に冷却されるとともに、その振動の発生が抑制される固体レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による固体レーザ装置は、（１）レーザ媒質である固体レーザロッドと、（２）固体レーザロッドに対して励起光を供給する励起光源と、（３）固体レーザロッドの長手方向に沿って設けられ、固体レーザロッドを冷却する冷却水が流れる冷却水路と、（４）冷却水路の一方の端部に対して、冷却水を導入するための導入口から冷却水路へと所定の導入軸に沿って設けられた導入水路とを備え、（５）導入水路は、固体レーザロッドの中心軸からみて所定距離変位した軸を導入軸として、導入水路を延長した範囲外に固体レーザロッドが位置するように形成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記した固体レーザ装置においては、導入口からの導入水路を延長した範囲内に固体レーザロッドが位置しない条件で、固体レーザロッドの中心軸上の点を通り中心軸に対して所定角度をなす軸を中心軸から変位させて導入軸とし、この導入軸に沿って導入水路を設けている。このような構成によれば、導入水路からの冷却水の流れが、固体レーザロッドに対して直接に衝突しないように冷却水路へと流れ込むこととなる。したがって、冷却水の流れに起因する固体レーザロッドの振動の発生が抑制され、安定したレーザ動作が可能な固体レーザ装置が実現される。
【００１１】
また、固体レーザ装置は、導入水路として、（ａ）その導入軸が固体レーザロッドの中心軸からみて所定方向へと変位した第１導入水路と、（ｂ）第１導入水路に対して固体レーザロッドを挟む位置に設けられ、その導入軸が第１導入水路とは反対方向へと変位した第２導入水路と、の２つの導入水路が設けられていることが好ましい。
【００１２】
このような構成では、固体レーザロッドを挟んで両側に設けられた２つの導入水路から、それぞれ冷却水路へと冷却水が流れ込むこととなる。これにより、固体レーザロッドの振動の発生をさらに抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による固体レーザ装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１４】
図１は、本発明による固体レーザ装置の一実施形態の構成を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した固体レーザ装置について、その中心軸に沿った断面構造を示す側面断面図である。なお、図１においては、励起光源の図示を省略して固体レーザロッド及び冷却ユニットの構成を示すとともに、固体レーザロッドを保持するロッドホルダを一部破断して、その内部構造を示している。
【００１５】
本実施形態による固体レーザ装置１は、固体レーザロッド１０と、冷却ユニット２０と、半導体レーザ３０とを備えている。固体レーザロッド１０は、ロッド状に形成された固体レーザ媒質である。
【００１６】
固体レーザロッド１０の一方の端部には、固体レーザロッド１０を保持する円板状のロッドホルダ１１が設けられている。同様に、固体レーザロッド１０の他方の端部には、円板状のロッドホルダ１２が設けられている。固体レーザロッド１０は、図２に示すように、その一方の端部が固定板１３及びＯリングを介してロッドホルダ１１に固定され、他方の端部が固定板１４及びＯリングを介してロッドホルダ１２に固定されることによって保持される。
【００１７】
ロッドホルダ１１、１２の間には、冷却管２１が設置されている。冷却管２１は、固体レーザロッド１０の中心軸をその中心軸とした円筒形状に形成されている。また、冷却管２１は、固体レーザロッド１０の両端部を除くほぼ全体を囲むように配置されるとともに、その両端部がそれぞれロッドホルダ１１、１２へと接続されている。本固体レーザ装置１においては、これらの一体に接続されたロッドホルダ１１、冷却管２１、及びロッドホルダ１２によって、冷却ユニット２０が構成されている。この冷却ユニット２０は、励起熱によって熱破壊を起こさないように固体レーザロッド１０を冷却するためのものである。
【００１８】
冷却管２１の外側の所定位置には、１または複数個の半導体レーザ３０が、その光出射軸が固体レーザロッド１０へと向かうように設置されている。この半導体レーザ３０は、冷却管２１の内側に位置する固体レーザロッド１０に対して所定波長の励起光を供給することによって、固体レーザロッド１０をレーザ動作が可能な状態に励起する励起光源である。
【００１９】
本実施形態におけるロッドホルダ１１、１２、及び冷却管２１から構成される冷却ユニット２０の構成について説明する。
【００２０】
固体レーザロッド１０を囲む円筒形状の冷却管２１の内側部分は、固体レーザロッド１０の長手方向に沿った水路２２となっている。この水路２２は、固体レーザロッド１０を冷却するための冷却水がロッドホルダ１１側からロッドホルダ１２側へと流れる冷却水路である。
【００２１】
冷却管２１の一方の端部に接続されたロッドホルダ１１には、冷却水路２２へと冷却水を導入するための２つの導入口２３ａ、２４ａ、及び導入口２３ａ、２４ａのそれぞれと冷却水路２２とを接続する２つの導入水路２３、２４が設けられている。
【００２２】
導入水路（第１導入水路）２３は、ロッドホルダ１１の内部の所定位置から冷却水路２２へと所定の導入軸Ａ１に沿って、導入軸Ａ１を中心軸とする円筒形状に形成されている。
【００２３】
本実施形態においては、第１導入水路２３の導入軸Ａ１は、固体レーザロッド１０の中心軸上の点を通り中心軸に垂直な軸Ａ０を固体レーザロッド１０の中心軸からみて所定方向へと距離ｄだけ変位させた軸に設定されている。また、導入水路２３の冷却水路２２とは反対側の端部は、このロッドホルダ１１の外面１１ａ上に設けられた第１導入口２３ａへと接続されている。
【００２４】
また、導入水路（第２導入水路）２４は、上記した第１導入水路２３に対して固体レーザロッド１０を挟む位置に、ロッドホルダ１１の内部の所定位置から冷却水路２２へと所定の導入軸Ａ２に沿って、導入軸Ａ２を中心軸とする円筒形状に形成されている。
【００２５】
本実施形態においては、第２導入水路２４の導入軸Ａ２は、軸Ａ０を固体レーザロッド１０の中心軸からみて第１導入水路２３とは反対方向へと距離ｄだけ変位させた軸に設定されている。また、導入水路２４の冷却水路２２とは反対側の端部は、このロッドホルダ１１の外面１１ａ上に設けられた第２導入口２４ａへと接続されている。
【００２６】
固体レーザロッド１０の中心軸からみた第１導入水路２３の導入軸Ａ１の変位距離、及び第２導入水路２４の導入軸Ａ２の変位距離である距離ｄは、それぞれの導入水路２３、２４を延長した範囲外に固体レーザロッド１０が位置するように設定されている。なお、図２の断面図においては、水路構造の図示及び説明の便宜のため、導入軸Ａ１及びＡ２を軸Ａ０から変位させず、冷却水路２２、第１導入水路２３、及び第２導入水路２４が同一平面上にあるようにロッドホルダ１１の構成を図示している。
【００２７】
一方、冷却管２１の他方の端部に接続されたロッドホルダ１２には、冷却水路２２から冷却水を排出するための２つの排出口２５ａ、２６ａ、及び排出口２５ａ、２６ａのそれぞれと冷却水路２２とを接続する２つの排出水路２５、２６が設けられている。
【００２８】
排出水路（第１排出水路）２５は、冷却水路２２からロッドホルダ１２の内部の所定位置へと所定の排出軸Ｂ１に沿って、排出軸Ｂ１を中心軸とする円筒形状に形成されている。
【００２９】
本実施形態においては、第１排出水路２５の排出軸Ｂ１は、ロッドホルダ１１での第１導入水路２３と同様に、固体レーザロッド１０の中心軸上の点を通り中心軸に垂直な軸Ｂ０を固体レーザロッド１０の中心軸からみて所定方向へと距離ｄだけ変位させた軸に設定されている。また、排出水路２５の冷却水路２２とは反対側の端部は、このロッドホルダ１２の外面１２ａ上に設けられた第１排出口２５ａへと接続されている。
【００３０】
また、排出水路（第２排出水路）２６は、上記した第１排出水路２５に対して固体レーザロッド１０を挟む位置に、冷却水路２２からロッドホルダ１２の内部の所定位置へと所定の排出軸Ｂ２に沿って、排出軸Ｂ２を中心軸とする円筒形状に形成されている。
【００３１】
本実施形態においては、第２排出水路２６の排出軸Ｂ２は、ロッドホルダ１１での第２導入水路２４と同様に、軸Ｂ０を固体レーザロッド１０の中心軸からみて第１排出水路２５とは反対方向へと距離ｄだけ変位させた軸に設定されている。また、排出水路２６の冷却水路２２とは反対側の端部は、このロッドホルダ１２の外面１２ａ上に設けられた第２排出口２６ａへと接続されている。なお、排出水路２５、２６での排出軸Ｂ１、Ｂ２の変位距離ｄの設定、及びその図２における図示については、導入水路２３、２４での導入軸Ａ１、Ａ２の変位距離ｄと同様である。
【００３２】
以上の構成において、導入口側ロッドホルダ１１に設けられた導入口２３ａ、２４ａから導入された冷却水は、それぞれ導入水路２３、２４を通って冷却水路２２へと流れ込む。そして、流れ込んだ冷却水は、固体レーザロッド１０に沿った方向へと向きを変え、ロッドホルダ１１側からロッドホルダ１２側へと冷却管２１内の冷却水路２２を流れることによって固体レーザロッド１０を冷却する。そして、固体レーザロッド１０の冷却に用いられた冷却水は、冷却水路２２から排出水路２５、２６を通って、排出口側ロッドホルダ１２に設けられた排出口２５ａ、２６ａからそれぞれ排出される。
【００３３】
図３は、上記した構成を有する固体レーザ装置の具板的な構成の一例を示す斜視図である。本構成例に示す固体レーザ装置１Ａにおいては、冷却ユニット２０の冷却管２１の内側にある固体レーザロッド１０に対して、１２０°の角度間隔で３個の半導体レーザ３０が冷却管２１を囲むように設置されている。
【００３４】
また、固体レーザロッド１０が配置された冷却ユニット２０、及び半導体レーザ３０は、ロッドホルダ１１が固定されている略正方形板状の支持板４１と、ロッドホルダ１２が固定されている略正方形板状の支持板４２とを含むハウジングによって一体に支持されている。これらの支持板４１、４２は、その４隅において連結部材４３によって連結固定されている。
【００３５】
上記実施形態による固体レーザ装置の効果について、図４を参照しつつ説明する。図４は、図１に示した固体レーザ装置１における導入水路２３、２４から冷却水路２２への冷却水の流れを示す正面断面図である。また、図５は、従来の固体レーザ装置における導入水路から冷却水路への冷却水の流れを示す正面断面図である。
【００３６】
図５に示すように、導入口９３ａ、９４ａと冷却水路９２との間の導入水路９３、９４が固体レーザロッド９０の中心軸に対して略垂直な導入軸に沿って設けられた従来の固体レーザ装置では、導入口９３ａ、９４ａから導入された冷却水の流れは、導入水路９３、９４を通って固体レーザロッド９０に対して直接に衝突する。このとき、冷却水の流れが衝突することによって固体レーザロッド９０の振動が発生する。図５に示した例では、特に冷却水路９２に対して上下から冷却水が流れ込む導入水路９３、９４の導入軸に対して直交する図中の横方向に、固体レーザロッド９０の振動が発生する。
【００３７】
このように固体レーザロッドが振動すると、固体レーザ装置を用いて固体レーザ発振器や固体レーザ増幅器を構成したときに、固体レーザロッドにおけるレーザ発振またはレーザ増幅などのレーザ動作が不安定化する。また、冷却水の導入軸が固体レーザロッドの中心軸から変位された構成であっても、導入水路を延長した範囲内に固体レーザロッドの全部または一部が位置していると、冷却水の流れが固体レーザロッドに対して直接に衝突することとなるので、同様に固体レーザロッドの振動が発生する（特許文献１、２参照）。
【００３８】
これに対して、図１及び図２に示した固体レーザ装置１においては、図４に示すように、固体レーザロッド１０に沿って設けられた冷却ユニット２０の冷却水路２２に対し、導入口２３ａ、２４ａからの導入水路２３、２４を延長した範囲内に固体レーザロッド１０が位置しない条件を満たすように、導入水路２３、２４を形成している。具体的には、固体レーザロッド１０の中心軸上の点を通り中心軸に対して所定角度をなす軸（例えば中心軸に対して垂直な軸Ａ０）を中心軸から所定距離ｄだけ変位させて導入軸Ａ１、Ａ２とし、この導入軸に沿って導入水路２３、２４を設ける構成としている。
【００３９】
このような構成によれば、導入水路２３、２４から冷却水路２２への冷却水の流れが、冷却水路２２の中央に位置する固体レーザロッド１０に対して直接に衝突せず、固体レーザロッド１０に回り込むように冷却水路２２へと流れ込むこととなる。したがって、冷却水の流れが衝突することに起因する固体レーザロッド１０の振動の発生が抑制され、安定したレーザ動作が可能な固体レーザ装置１が実現される。
【００４０】
このような水路の構成条件としては、例えば図４に示した例では、固体レーザロッド１０の半径をｒ、円筒形状の導入水路２３、２４の導入軸Ａ１、Ａ２を中心軸とした半径をｓとしたときに、固体レーザロッド１０の中心軸からの導入軸Ａ１、Ａ２の変位距離ｄを、条件ｄ＞ｒ＋ｓを満たすように設定すれば良い。
【００４１】
また、上記実施形態においては、固体レーザロッド１０の中心軸からみて変位した導入軸を有する導入水路として、導入軸Ａ１が所定方向（図４中の右方向）へと変位した第１導入水路２３と、導入軸Ａ２が導入軸Ａ１とは反対方向（図４中の左方向）へと変位した第２導入水路２４との２つの導入水路を、固体レーザロッド１０を挟む位置に設けている。
【００４２】
このような構成では、固体レーザロッド１０を挟んで両側に設けられた２つの導入水路２３、２４から、それぞれ冷却水路２２へと冷却水が流れ込むこととなる。これにより、水路内での冷却水の流れの対称性などから、固体レーザロッド１０の振動の発生をさらに抑制することができる。ただし、この導入水路としては、具体的な水路の構成や冷却水の流量等に応じて、１つまたは３つ以上の導入水路を設ける構成としても良い。
【００４３】
図１に示した固体レーザ装置における固体レーザロッドの振動の抑制効果について、その測定結果とともにさらに具体的に説明する。
【００４４】
なお、以下の測定例においては、測定対象となる固体レーザ装置として、図３に示した構成を有する固体レーザ装置１Ａを用いている。また、固体レーザロッド１０の固体レーザ媒質としてはＮｄ：ＹＡＧを用い、その長さを１２５ｍｍ、直径をφ３ｍｍとしている。また、励起光源である半導体レーザ３０から固体レーザロッド１０へと供給される励起光としては、中心波長８０８ｎｍの光を用いている。
【００４５】
固体レーザ装置１Ａにおける固体レーザロッド１０の振動の抑制効果に関する第１の測定について説明する。図６は、固体レーザロッドの振動を測定するために用いた第１の測定系の構成を示す図である。
【００４６】
本測定系においては、プローブ光源として設置したＨｅ−Ｎｅレーザ５０からのレーザ光を用いて固体レーザロッド１０の振動を測定した。具体的には、Ｈｅ−Ｎｅレーザ５０から供給されたレーザ光を、２つの全反射ミラー５１、５２を介して固体レーザ装置１Ａの固体レーザロッド１０へと照射した。そして、固体レーザロッド１０の端面で反射されたレーザ光をＣＣＤカメラ５３で複数回にわたって観測し、そのエネルギー中心位置（重心位置）から角度安定性を調べることによって、固体レーザロッド１０の振動状態についての測定を行った。
【００４７】
また、固体レーザロッドの振動状態を比較するため、固体レーザ装置１Ａを従来構成の固体レーザ装置に置き換えて、その固体レーザロッドの振動についても同様に測定を行った。また、いずれの固体レーザ装置に対しても、冷却水路に流す冷却水の流量を３．２ｌ／ｍｉｎに設定して測定を行った。
【００４８】
このような測定においては、ＣＣＤカメラで観測されるレーザ光のエネルギー中心位置（重心位置）は、レーザ光を反射する固体レーザロッドの振動の影響を受けて変動する。図５に示した構成を有する従来の固体レーザ装置に対する測定結果では、横方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝１３．８４（μｒａｄ）、縦方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝６．１５（μｒａｄ）であった。この測定結果は、特に横方向について固体レーザロッドの振動が発生し、固体レーザロッドの端面で反射されるレーザ光の位置安定性が低下していることを示している。
【００４９】
これに対して、図４に示した構成を有する固体レーザ装置１Ａに対する測定結果では、横方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝５．３９（μｒａｄ）、縦方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝６．３５（μｒａｄ）であった。この測定結果では、縦方向についてのレーザ光の角度安定性は、上記した従来の固体レーザ装置とほぼ同じである。
【００５０】
一方、横方向についての角度安定性は、従来の固体レーザ装置に対して得られた変動量からみて大幅に改善されていることがわかる。このことは、冷却水路２２へと冷却水を導入する導入水路２３、２４を固体レーザロッド１０の中心軸から所定距離変位させる上記構成により、冷却水が流れ込む方向に直交する横方向について、固体レーザロッド１０の振動の発生が大幅に抑制されていることを示している。
【００５１】
固体レーザ装置１Ａにおける固体レーザロッド１０の振動の抑制効果に関する第２の測定について説明する。図７は、固体レーザロッドの振動を測定するために用いた第２の測定系の構成を示す図である。
【００５２】
本測定系においては、固体レーザ装置１Ａの固体レーザロッド１０を挟んで、全反射ミラー６０と、アウトプットカプラとして機能する一部透過ミラー６１とを設置して固体レーザ発振器を構成した。そして、この固体レーザ発振器で生成されるレーザ光によって固体レーザロッド１０の振動を測定した。具体的には、上記した固体レーザ発振器でレーザ発振して、一部透過ミラー６１を介して連続光として出力されるレーザ光を、２つの全反射ミラー６２、６３を介してＣＣＤカメラ６４へと導く。そして、レーザ光をＣＣＤカメラ６４で複数回にわたって観測し、そのエネルギー中心位置（重心位置）から角度安定性を調べることによって、固体レーザロッド１０の振動状態についての測定を行った。
【００５３】
また、固体レーザロッドの振動状態を比較するため、固体レーザ装置１Ａを従来構成の固体レーザ装置に置き換えて、その固体レーザロッドの振動についても同様に測定を行った。また、いずれの固体レーザ装置に対しても、冷却水路に流す冷却水の流量を３．２ｌ／ｍｉｎに設定して測定を行った。
【００５４】
このような測定においては、ＣＣＤカメラで観測されるレーザ光のエネルギー中心位置（重心位置）は、レーザ光を生成する固体レーザロッドの振動の影響を受けて変動する。図５に示した構成を有する従来の固体レーザ装置に対する測定結果では、横方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝１４．６８（μｒａｄ）、縦方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝１６．９４（μｒａｄ）、また、ピーク位置でのビーム強度安定性は±６．３５％ｒｍｓであった。
【００５５】
これに対して、図４に示した構成を有する固体レーザ装置１Ａに対する測定結果では、横方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝１３．０２（μｒａｄ）、縦方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝１３．１２（μｒａｄ）、また、ピーク位置でのビーム強度安定性は±１．５４％ｒｍｓであった。この測定結果では、生成されるレーザ光の位置安定性は、従来の固体レーザ装置に比べて横方向、縦方向ともに改善されている。また、特に、ピーク位置でのビーム強度安定性が大幅に改善されていることがわかる。このことは、第１の測定系での測定結果と同様に、導入水路２３、２４を固体レーザロッド１０の中心軸から所定距離変位させる上記構成により、固体レーザロッド１０の振動の発生が抑制されていることを示している。
【００５６】
本発明による固体レーザ装置は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、図１に示した固体レーザ装置１では、ロッドホルダ１２に設けられている排出水路２５、２６についても、ロッドホルダ１１での導入水路２３、２４と同様に、固体レーザロッド１０の中心軸から変位させた排出軸に沿って形成している。これにより、冷却水路２２からの冷却水を良好に排出して、固体レーザロッド１０をより安定に保つことができる。この排出水路については、固体レーザロッドの中心軸から変位していない排出軸に沿って形成する構成としても良いが、水の流れを考慮すれば、変位させておく方が好ましい。
【００５７】
【発明の効果】
本発明による固体レーザ装置は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、固体レーザロッドの長手方向に沿って設けられる冷却水路に対し、導入口からの導入水路を延長した範囲内に固体レーザロッドが位置しない条件で、固体レーザロッドの中心軸上の点を通り中心軸に対して所定角度をなす軸を中心軸から変位させて導入軸とし、この導入軸に沿って導入水路を設ける構成によれば、導入水路からの冷却水の流れが、固体レーザロッドに対して直接に衝突しないように冷却水路へと流れ込むこととなる。したがって、冷却水の流れに起因する固体レーザロッドの振動の発生が抑制され、安定したレーザ動作が可能な固体レーザ装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】固体レーザ装置の一実施形態の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示した固体レーザ装置の中心軸に沿った断面構造を示す側面断面図である。
【図３】固体レーザ装置の具体的な構成例を示す斜視図である。
【図４】図１に示した固体レーザ装置における導入水路から冷却水路への冷却水の流れを示す正面断面図である。
【図５】従来の固体レーザ装置における導入水路から冷却水路への冷却水の流れを示す正面断面図である。
【図６】固体レーザ装置における固体レーザロッドの振動の抑制効果を測定するための第１の測定系の構成を示す図である。
【図７】固体レーザ装置における固体レーザロッドの振動の抑制効果を測定するための第２の測定系の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…固体レーザロッド、１１…導入口側ロッドホルダ、１２…排出口側ロッドホルダ、１３、１４…固定板、２０…冷却ユニット、２１…冷却管、２２…冷却水路、２３…第１導入水路、２４…第２導入水路、２３ａ、２４ａ…導入口、２５…第１排出水路、２６…第２排出水路、２５ａ、２６ａ…排出口、３０…半導体レーザ、４１、４２…支持板、４３…連結部材、５０…Ｈｅ−Ｎｅレーザ、５１、５２…全反射ミラー、５３…ＣＣＤカメラ、６０…全反射ミラー、６１…一部透過ミラー、６２、６３…全反射ミラー、６４…ＣＣＤカメラ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ媒質である固体レーザロッドと、励起光を供給する励起光源とを備える固体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ媒質として固体レーザロッドを用いた固体レーザ発振器や固体レーザ増幅器などの固体レーザ装置においては、固体レーザロッドが励起熱によって熱破壊を起こさないように固体レーザロッドを冷却する必要がある。このように固体レーザロッドを冷却するための冷却構造として、固体レーザロッドの長手方向に沿って冷却水路を設ける構成が用いられている。
【０００３】
冷却水路を用いた冷却構造を有する固体レーザ装置では、冷却水路に対して、その一方の端部に冷却水を導入するための導入口が、また、他方の端部に排出口が設けられる。そして、導入口から排出口へと冷却水路に冷却水を流すことによって、固体レーザロッドが冷却される。このような固体レーザ装置としては、例えば、特許文献１、２に開示された装置がある。特許文献１には、固体レーザロッドの温度分布が均一化される固体レーザ装置について記載されている。また、特許文献２には、固体レーザロッドの温度分布の偏心が防止される固体レーザ装置について記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−８３０４５号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−１８５７８５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した構成の固体レーザ装置においては、導入口から冷却水路へと冷却水を導入するため、固体レーザロッドの中心軸に対して略垂直な導入軸に沿って導入水路が設けられる。そして、導入口から導入された冷却水は、導入水路を介して固体レーザロッドへと供給され、さらに、固体レーザロッドに沿った冷却水路を流れることによって固体レーザロッドを冷却する。
【０００７】
このような構成では、導入水路から流れ込む冷却水は、固体レーザロッドに直接に衝突した後に、固体レーザロッドに沿った方向へと向きを変えて冷却水路を流れることとなる。このとき、導入口からの冷却水の流れが衝突することによって固体レーザロッドの振動が発生し、固体レーザロッドにおけるレーザ発振またはレーザ増幅などのレーザ動作が不安定化するという問題を生じる。
【０００８】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、固体レーザロッドが良好に冷却されるとともに、その振動の発生が抑制される固体レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による固体レーザ装置は、（１）レーザ媒質である固体レーザロッドと、（２）固体レーザロッドに対して励起光を供給する励起光源と、（３）固体レーザロッドの長手方向に沿って設けられ、固体レーザロッドを冷却する冷却水が流れる冷却水路と、（４）冷却水路の一方の端部に対して、冷却水を導入するための導入口から冷却水路へと所定の導入軸に沿って設けられた導入水路とを備え、（５）導入水路は、固体レーザロッドの中心軸からみて所定距離変位した軸を導入軸として、導入水路を延長した範囲外に固体レーザロッドが位置するように形成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記した固体レーザ装置においては、導入口からの導入水路を延長した範囲内に固体レーザロッドが位置しない条件で、固体レーザロッドの中心軸上の点を通り中心軸に対して所定角度をなす軸を中心軸から変位させて導入軸とし、この導入軸に沿って導入水路を設けている。このような構成によれば、導入水路からの冷却水の流れが、固体レーザロッドに対して直接に衝突しないように冷却水路へと流れ込むこととなる。したがって、冷却水の流れに起因する固体レーザロッドの振動の発生が抑制され、安定したレーザ動作が可能な固体レーザ装置が実現される。
【００１１】
また、固体レーザ装置は、導入水路として、（ａ）その導入軸が固体レーザロッドの中心軸からみて所定方向へと変位した第１導入水路と、（ｂ）第１導入水路に対して固体レーザロッドを挟む位置に設けられ、その導入軸が第１導入水路とは反対方向へと変位した第２導入水路と、の２つの導入水路が設けられていることが好ましい。
【００１２】
このような構成では、固体レーザロッドを挟んで両側に設けられた２つの導入水路から、それぞれ冷却水路へと冷却水が流れ込むこととなる。これにより、固体レーザロッドの振動の発生をさらに抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による固体レーザ装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１４】
図１は、本発明による固体レーザ装置の一実施形態の構成を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した固体レーザ装置について、その中心軸に沿った断面構造を示す側面断面図である。なお、図１においては、励起光源の図示を省略して固体レーザロッド及び冷却ユニットの構成を示すとともに、固体レーザロッドを保持するロッドホルダを一部破断して、その内部構造を示している。
【００１５】
本実施形態による固体レーザ装置１は、固体レーザロッド１０と、冷却ユニット２０と、半導体レーザ３０とを備えている。固体レーザロッド１０は、ロッド状に形成された固体レーザ媒質である。
【００１６】
固体レーザロッド１０の一方の端部には、固体レーザロッド１０を保持する円板状のロッドホルダ１１が設けられている。同様に、固体レーザロッド１０の他方の端部には、円板状のロッドホルダ１２が設けられている。固体レーザロッド１０は、図２に示すように、その一方の端部が固定板１３及びＯリングを介してロッドホルダ１１に固定され、他方の端部が固定板１４及びＯリングを介してロッドホルダ１２に固定されることによって保持される。
【００１７】
ロッドホルダ１１、１２の間には、冷却管２１が設置されている。冷却管２１は、固体レーザロッド１０の中心軸をその中心軸とした円筒形状に形成されている。また、冷却管２１は、固体レーザロッド１０の両端部を除くほぼ全体を囲むように配置されるとともに、その両端部がそれぞれロッドホルダ１１、１２へと接続されている。本固体レーザ装置１においては、これらの一体に接続されたロッドホルダ１１、冷却管２１、及びロッドホルダ１２によって、冷却ユニット２０が構成されている。この冷却ユニット２０は、励起熱によって熱破壊を起こさないように固体レーザロッド１０を冷却するためのものである。
【００１８】
冷却管２１の外側の所定位置には、１または複数個の半導体レーザ３０が、その光出射軸が固体レーザロッド１０へと向かうように設置されている。この半導体レーザ３０は、冷却管２１の内側に位置する固体レーザロッド１０に対して所定波長の励起光を供給することによって、固体レーザロッド１０をレーザ動作が可能な状態に励起する励起光源である。
【００１９】
本実施形態におけるロッドホルダ１１、１２、及び冷却管２１から構成される冷却ユニット２０の構成について説明する。
【００２０】
固体レーザロッド１０を囲む円筒形状の冷却管２１の内側部分は、固体レーザロッド１０の長手方向に沿った水路２２となっている。この水路２２は、固体レーザロッド１０を冷却するための冷却水がロッドホルダ１１側からロッドホルダ１２側へと流れる冷却水路である。
【００２１】
冷却管２１の一方の端部に接続されたロッドホルダ１１には、冷却水路２２へと冷却水を導入するための２つの導入口２３ａ、２４ａ、及び導入口２３ａ、２４ａのそれぞれと冷却水路２２とを接続する２つの導入水路２３、２４が設けられている。
【００２２】
導入水路（第１導入水路）２３は、ロッドホルダ１１の内部の所定位置から冷却水路２２へと所定の導入軸Ａ１に沿って、導入軸Ａ１を中心軸とする円筒形状に形成されている。
【００２３】
本実施形態においては、第１導入水路２３の導入軸Ａ１は、固体レーザロッド１０の中心軸上の点を通り中心軸に垂直な軸Ａ０を固体レーザロッド１０の中心軸からみて所定方向へと距離ｄだけ変位させた軸に設定されている。また、導入水路２３の冷却水路２２とは反対側の端部は、このロッドホルダ１１の外面１１ａ上に設けられた第１導入口２３ａへと接続されている。
【００２４】
また、導入水路（第２導入水路）２４は、上記した第１導入水路２３に対して固体レーザロッド１０を挟む位置に、ロッドホルダ１１の内部の所定位置から冷却水路２２へと所定の導入軸Ａ２に沿って、導入軸Ａ２を中心軸とする円筒形状に形成されている。
【００２５】
本実施形態においては、第２導入水路２４の導入軸Ａ２は、軸Ａ０を固体レーザロッド１０の中心軸からみて第１導入水路２３とは反対方向へと距離ｄだけ変位させた軸に設定されている。また、導入水路２４の冷却水路２２とは反対側の端部は、このロッドホルダ１１の外面１１ａ上に設けられた第２導入口２４ａへと接続されている。
【００２６】
固体レーザロッド１０の中心軸からみた第１導入水路２３の導入軸Ａ１の変位距離、及び第２導入水路２４の導入軸Ａ２の変位距離である距離ｄは、それぞれの導入水路２３、２４を延長した範囲外に固体レーザロッド１０が位置するように設定されている。なお、図２の断面図においては、水路構造の図示及び説明の便宜のため、導入軸Ａ１及びＡ２を軸Ａ０から変位させず、冷却水路２２、第１導入水路２３、及び第２導入水路２４が同一平面上にあるようにロッドホルダ１１の構成を図示している。
【００２７】
一方、冷却管２１の他方の端部に接続されたロッドホルダ１２には、冷却水路２２から冷却水を排出するための２つの排出口２５ａ、２６ａ、及び排出口２５ａ、２６ａのそれぞれと冷却水路２２とを接続する２つの排出水路２５、２６が設けられている。
【００２８】
排出水路（第１排出水路）２５は、冷却水路２２からロッドホルダ１２の内部の所定位置へと所定の排出軸Ｂ１に沿って、排出軸Ｂ１を中心軸とする円筒形状に形成されている。
【００２９】
本実施形態においては、第１排出水路２５の排出軸Ｂ１は、ロッドホルダ１１での第１導入水路２３と同様に、固体レーザロッド１０の中心軸上の点を通り中心軸に垂直な軸Ｂ０を固体レーザロッド１０の中心軸からみて所定方向へと距離ｄだけ変位させた軸に設定されている。また、排出水路２５の冷却水路２２とは反対側の端部は、このロッドホルダ１２の外面１２ａ上に設けられた第１排出口２５ａへと接続されている。
【００３０】
また、排出水路（第２排出水路）２６は、上記した第１排出水路２５に対して固体レーザロッド１０を挟む位置に、冷却水路２２からロッドホルダ１２の内部の所定位置へと所定の排出軸Ｂ２に沿って、排出軸Ｂ２を中心軸とする円筒形状に形成されている。
【００３１】
本実施形態においては、第２排出水路２６の排出軸Ｂ２は、ロッドホルダ１１での第２導入水路２４と同様に、軸Ｂ０を固体レーザロッド１０の中心軸からみて第１排出水路２５とは反対方向へと距離ｄだけ変位させた軸に設定されている。また、排出水路２６の冷却水路２２とは反対側の端部は、このロッドホルダ１２の外面１２ａ上に設けられた第２排出口２６ａへと接続されている。なお、排出水路２５、２６での排出軸Ｂ１、Ｂ２の変位距離ｄの設定、及びその図２における図示については、導入水路２３、２４での導入軸Ａ１、Ａ２の変位距離ｄと同様である。
【００３２】
以上の構成において、導入口側ロッドホルダ１１に設けられた導入口２３ａ、２４ａから導入された冷却水は、それぞれ導入水路２３、２４を通って冷却水路２２へと流れ込む。そして、流れ込んだ冷却水は、固体レーザロッド１０に沿った方向へと向きを変え、ロッドホルダ１１側からロッドホルダ１２側へと冷却管２１内の冷却水路２２を流れることによって固体レーザロッド１０を冷却する。そして、固体レーザロッド１０の冷却に用いられた冷却水は、冷却水路２２から排出水路２５、２６を通って、排出口側ロッドホルダ１２に設けられた排出口２５ａ、２６ａからそれぞれ排出される。
【００３３】
図３は、上記した構成を有する固体レーザ装置の具板的な構成の一例を示す斜視図である。本構成例に示す固体レーザ装置１Ａにおいては、冷却ユニット２０の冷却管２１の内側にある固体レーザロッド１０に対して、１２０°の角度間隔で３個の半導体レーザ３０が冷却管２１を囲むように設置されている。
【００３４】
また、固体レーザロッド１０が配置された冷却ユニット２０、及び半導体レーザ３０は、ロッドホルダ１１が固定されている略正方形板状の支持板４１と、ロッドホルダ１２が固定されている略正方形板状の支持板４２とを含むハウジングによって一体に支持されている。これらの支持板４１、４２は、その４隅において連結部材４３によって連結固定されている。
【００３５】
上記実施形態による固体レーザ装置の効果について、図４を参照しつつ説明する。図４は、図１に示した固体レーザ装置１における導入水路２３、２４から冷却水路２２への冷却水の流れを示す正面断面図である。また、図５は、従来の固体レーザ装置における導入水路から冷却水路への冷却水の流れを示す正面断面図である。
【００３６】
図５に示すように、導入口９３ａ、９４ａと冷却水路９２との間の導入水路９３、９４が固体レーザロッド９０の中心軸に対して略垂直な導入軸に沿って設けられた従来の固体レーザ装置では、導入口９３ａ、９４ａから導入された冷却水の流れは、導入水路９３、９４を通って固体レーザロッド９０に対して直接に衝突する。このとき、冷却水の流れが衝突することによって固体レーザロッド９０の振動が発生する。図５に示した例では、特に冷却水路９２に対して上下から冷却水が流れ込む導入水路９３、９４の導入軸に対して直交する図中の横方向に、固体レーザロッド９０の振動が発生する。
【００３７】
このように固体レーザロッドが振動すると、固体レーザ装置を用いて固体レーザ発振器や固体レーザ増幅器を構成したときに、固体レーザロッドにおけるレーザ発振またはレーザ増幅などのレーザ動作が不安定化する。また、冷却水の導入軸が固体レーザロッドの中心軸から変位された構成であっても、導入水路を延長した範囲内に固体レーザロッドの全部または一部が位置していると、冷却水の流れが固体レーザロッドに対して直接に衝突することとなるので、同様に固体レーザロッドの振動が発生する（特許文献１、２参照）。
【００３８】
これに対して、図１及び図２に示した固体レーザ装置１においては、図４に示すように、固体レーザロッド１０に沿って設けられた冷却ユニット２０の冷却水路２２に対し、導入口２３ａ、２４ａからの導入水路２３、２４を延長した範囲内に固体レーザロッド１０が位置しない条件を満たすように、導入水路２３、２４を形成している。具体的には、固体レーザロッド１０の中心軸上の点を通り中心軸に対して所定角度をなす軸（例えば中心軸に対して垂直な軸Ａ０）を中心軸から所定距離ｄだけ変位させて導入軸Ａ１、Ａ２とし、この導入軸に沿って導入水路２３、２４を設ける構成としている。
【００３９】
このような構成によれば、導入水路２３、２４から冷却水路２２への冷却水の流れが、冷却水路２２の中央に位置する固体レーザロッド１０に対して直接に衝突せず、固体レーザロッド１０に回り込むように冷却水路２２へと流れ込むこととなる。したがって、冷却水の流れが衝突することに起因する固体レーザロッド１０の振動の発生が抑制され、安定したレーザ動作が可能な固体レーザ装置１が実現される。
【００４０】
このような水路の構成条件としては、例えば図４に示した例では、固体レーザロッド１０の半径をｒ、円筒形状の導入水路２３、２４の導入軸Ａ１、Ａ２を中心軸とした半径をｓとしたときに、固体レーザロッド１０の中心軸からの導入軸Ａ１、Ａ２の変位距離ｄを、条件ｄ＞ｒ＋ｓを満たすように設定すれば良い。
【００４１】
また、上記実施形態においては、固体レーザロッド１０の中心軸からみて変位した導入軸を有する導入水路として、導入軸Ａ１が所定方向（図４中の右方向）へと変位した第１導入水路２３と、導入軸Ａ２が導入軸Ａ１とは反対方向（図４中の左方向）へと変位した第２導入水路２４との２つの導入水路を、固体レーザロッド１０を挟む位置に設けている。
【００４２】
このような構成では、固体レーザロッド１０を挟んで両側に設けられた２つの導入水路２３、２４から、それぞれ冷却水路２２へと冷却水が流れ込むこととなる。これにより、水路内での冷却水の流れの対称性などから、固体レーザロッド１０の振動の発生をさらに抑制することができる。ただし、この導入水路としては、具体的な水路の構成や冷却水の流量等に応じて、１つまたは３つ以上の導入水路を設ける構成としても良い。
【００４３】
図１に示した固体レーザ装置における固体レーザロッドの振動の抑制効果について、その測定結果とともにさらに具体的に説明する。
【００４４】
なお、以下の測定例においては、測定対象となる固体レーザ装置として、図３に示した構成を有する固体レーザ装置１Ａを用いている。また、固体レーザロッド１０の固体レーザ媒質としてはＮｄ：ＹＡＧを用い、その長さを１２５ｍｍ、直径をφ３ｍｍとしている。また、励起光源である半導体レーザ３０から固体レーザロッド１０へと供給される励起光としては、中心波長８０８ｎｍの光を用いている。
【００４５】
固体レーザ装置１Ａにおける固体レーザロッド１０の振動の抑制効果に関する第１の測定について説明する。図６は、固体レーザロッドの振動を測定するために用いた第１の測定系の構成を示す図である。
【００４６】
本測定系においては、プローブ光源として設置したＨｅ−Ｎｅレーザ５０からのレーザ光を用いて固体レーザロッド１０の振動を測定した。具体的には、Ｈｅ−Ｎｅレーザ５０から供給されたレーザ光を、２つの全反射ミラー５１、５２を介して固体レーザ装置１Ａの固体レーザロッド１０へと照射した。そして、固体レーザロッド１０の端面で反射されたレーザ光をＣＣＤカメラ５３で複数回にわたって観測し、そのエネルギー中心位置（重心位置）から角度安定性を調べることによって、固体レーザロッド１０の振動状態についての測定を行った。
【００４７】
また、固体レーザロッドの振動状態を比較するため、固体レーザ装置１Ａを従来構成の固体レーザ装置に置き換えて、その固体レーザロッドの振動についても同様に測定を行った。また、いずれの固体レーザ装置に対しても、冷却水路に流す冷却水の流量を３．２ｌ／ｍｉｎに設定して測定を行った。
【００４８】
このような測定においては、ＣＣＤカメラで観測されるレーザ光のエネルギー中心位置（重心位置）は、レーザ光を反射する固体レーザロッドの振動の影響を受けて変動する。図５に示した構成を有する従来の固体レーザ装置に対する測定結果では、横方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝１３．８４（μｒａｄ）、縦方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝６．１５（μｒａｄ）であった。この測定結果は、特に横方向について固体レーザロッドの振動が発生し、固体レーザロッドの端面で反射されるレーザ光の位置安定性が低下していることを示している。
【００４９】
これに対して、図４に示した構成を有する固体レーザ装置１Ａに対する測定結果では、横方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝５．３９（μｒａｄ）、縦方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝６．３５（μｒａｄ）であった。この測定結果では、縦方向についてのレーザ光の角度安定性は、上記した従来の固体レーザ装置とほぼ同じである。
【００５０】
一方、横方向についての角度安定性は、従来の固体レーザ装置に対して得られた変動量からみて大幅に改善されていることがわかる。このことは、冷却水路２２へと冷却水を導入する導入水路２３、２４を固体レーザロッド１０の中心軸から所定距離変位させる上記構成により、冷却水が流れ込む方向に直交する横方向について、固体レーザロッド１０の振動の発生が大幅に抑制されていることを示している。
【００５１】
固体レーザ装置１Ａにおける固体レーザロッド１０の振動の抑制効果に関する第２の測定について説明する。図７は、固体レーザロッドの振動を測定するために用いた第２の測定系の構成を示す図である。
【００５２】
本測定系においては、固体レーザ装置１Ａの固体レーザロッド１０を挟んで、全反射ミラー６０と、アウトプットカプラとして機能する一部透過ミラー６１とを設置して固体レーザ発振器を構成した。そして、この固体レーザ発振器で生成されるレーザ光によって固体レーザロッド１０の振動を測定した。具体的には、上記した固体レーザ発振器でレーザ発振して、一部透過ミラー６１を介して連続光として出力されるレーザ光を、２つの全反射ミラー６２、６３を介してＣＣＤカメラ６４へと導く。そして、レーザ光をＣＣＤカメラ６４で複数回にわたって観測し、そのエネルギー中心位置（重心位置）から角度安定性を調べることによって、固体レーザロッド１０の振動状態についての測定を行った。
【００５３】
また、固体レーザロッドの振動状態を比較するため、固体レーザ装置１Ａを従来構成の固体レーザ装置に置き換えて、その固体レーザロッドの振動についても同様に測定を行った。また、いずれの固体レーザ装置に対しても、冷却水路に流す冷却水の流量を３．２ｌ／ｍｉｎに設定して測定を行った。
【００５４】
このような測定においては、ＣＣＤカメラで観測されるレーザ光のエネルギー中心位置（重心位置）は、レーザ光を生成する固体レーザロッドの振動の影響を受けて変動する。図５に示した構成を有する従来の固体レーザ装置に対する測定結果では、横方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝１４．６８（μｒａｄ）、縦方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝１６．９４（μｒａｄ）、また、ピーク位置でのビーム強度安定性は±６．３５％ｒｍｓであった。
【００５５】
これに対して、図４に示した構成を有する固体レーザ装置１Ａに対する測定結果では、横方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝１３．０２（μｒａｄ）、縦方向に対する角度安定性はσｒｍｓ＝１３．１２（μｒａｄ）、また、ピーク位置でのビーム強度安定性は±１．５４％ｒｍｓであった。この測定結果では、生成されるレーザ光の位置安定性は、従来の固体レーザ装置に比べて横方向、縦方向ともに改善されている。また、特に、ピーク位置でのビーム強度安定性が大幅に改善されていることがわかる。このことは、第１の測定系での測定結果と同様に、導入水路２３、２４を固体レーザロッド１０の中心軸から所定距離変位させる上記構成により、固体レーザロッド１０の振動の発生が抑制されていることを示している。
【００５６】
本発明による固体レーザ装置は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、図１に示した固体レーザ装置１では、ロッドホルダ１２に設けられている排出水路２５、２６についても、ロッドホルダ１１での導入水路２３、２４と同様に、固体レーザロッド１０の中心軸から変位させた排出軸に沿って形成している。これにより、冷却水路２２からの冷却水を良好に排出して、固体レーザロッド１０をより安定に保つことができる。この排出水路については、固体レーザロッドの中心軸から変位していない排出軸に沿って形成する構成としても良いが、水の流れを考慮すれば、変位させておく方が好ましい。
【００５７】
【発明の効果】
本発明による固体レーザ装置は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、固体レーザロッドの長手方向に沿って設けられる冷却水路に対し、導入口からの導入水路を延長した範囲内に固体レーザロッドが位置しない条件で、固体レーザロッドの中心軸上の点を通り中心軸に対して所定角度をなす軸を中心軸から変位させて導入軸とし、この導入軸に沿って導入水路を設ける構成によれば、導入水路からの冷却水の流れが、固体レーザロッドに対して直接に衝突しないように冷却水路へと流れ込むこととなる。したがって、冷却水の流れに起因する固体レーザロッドの振動の発生が抑制され、安定したレーザ動作が可能な固体レーザ装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】固体レーザ装置の一実施形態の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示した固体レーザ装置の中心軸に沿った断面構造を示す側面断面図である。
【図３】固体レーザ装置の具体的な構成例を示す斜視図である。
【図４】図１に示した固体レーザ装置における導入水路から冷却水路への冷却水の流れを示す正面断面図である。
【図５】従来の固体レーザ装置における導入水路から冷却水路への冷却水の流れを示す正面断面図である。
【図６】固体レーザ装置における固体レーザロッドの振動の抑制効果を測定するための第１の測定系の構成を示す図である。
【図７】固体レーザ装置における固体レーザロッドの振動の抑制効果を測定するための第２の測定系の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…固体レーザロッド、１１…導入口側ロッドホルダ、１２…排出口側ロッドホルダ、１３、１４…固定板、２０…冷却ユニット、２１…冷却管、２２…冷却水路、２３…第１導入水路、２４…第２導入水路、２３ａ、２４ａ…導入口、２５…第１排出水路、２６…第２排出水路、２５ａ、２６ａ…排出口、３０…半導体レーザ、４１、４２…支持板、４３…連結部材、５０…Ｈｅ−Ｎｅレーザ、５１、５２…全反射ミラー、５３…ＣＣＤカメラ、６０…全反射ミラー、６１…一部透過ミラー、６２、６３…全反射ミラー、６４…ＣＣＤカメラ。
Claims (2)
- レーザ媒質である固体レーザロッドと、
前記固体レーザロッドに対して励起光を供給する励起光源と、
前記固体レーザロッドの長手方向に沿って設けられ、前記固体レーザロッドを冷却する冷却水が流れる冷却水路と、
前記冷却水路の一方の端部に対して、前記冷却水を導入するための導入口から前記冷却水路へと所定の導入軸に沿って設けられた導入水路とを備え、
前記導入水路は、前記固体レーザロッドの中心軸からみて所定距離変位した軸を前記導入軸として、前記導入水路を延長した範囲外に前記固体レーザロッドが位置するように形成されていることを特徴とする固体レーザ装置。 - 前記導入水路として、その導入軸が前記固体レーザロッドの中心軸からみて所定方向へと変位した第１導入水路と、前記第１導入水路に対して前記固体レーザロッドを挟む位置に設けられ、その導入軸が前記第１導入水路とは反対方向へと変位した第２導入水路と、の２つの導入水路が設けら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。
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| WO2017204357A1 (ja) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | 富士フイルム株式会社 | 固体レーザ装置 |
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-
2003
- 2003-02-04 JP JP2003027293A patent/JP2004241488A/ja active Pending
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