JP2005032935A - レーザ光発生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】固体レーザ媒質の冷却効率を向上させ、容易に高出力化を実現したレーザ光発生装置を提供する。
【解決手段】レーザ光発生装置２１は、励起光２６ａを発するレーザダイオード２６と、レーザダイオード２６からの励起光２６ａを受けて誘導放出光２１ｂを発生する固体レーザ媒質２２と、固体レーザ媒質２２の底面２２ｃに密着して設けられた光透過性の光透過性ウインド２３とを備えている。光透過性ウインド２３には、冷却機構２４が設けられている。
【選択図】 図１
【解決手段】レーザ光発生装置２１は、励起光２６ａを発するレーザダイオード２６と、レーザダイオード２６からの励起光２６ａを受けて誘導放出光２１ｂを発生する固体レーザ媒質２２と、固体レーザ媒質２２の底面２２ｃに密着して設けられた光透過性の光透過性ウインド２３とを備えている。光透過性ウインド２３には、冷却機構２４が設けられている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、励起光源からの励起光を受けてレーザ光を発生するレーザ光発生装置に係り、とりわけ固体レーザ媒質の冷却効率を向上させることができるレーザ光発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９により、従来のレーザ光発生装置について説明する。
【０００３】
図９に示すように、従来のレーザ光発生装置１として、励起光６ａを発生するレーザダイオード６と、レーザダイオード６の発する励起光６ａを集光して固体レーザ媒質２に入射させる集光装置７と、集光装置７からの励起光６ａを受けて誘導放出光を１１ｂを生じるディスク状の固体レーザ媒質２とを備えたものが知られている。また、固体レーザ媒質２の底面２ｃには全反射コーティングが施され、さらに固体レーザ媒質２を冷却する冷却機構３が設けられている。
【０００４】
そしてに固体レーザ媒質２の上面２ｄに対向して部分反射ミラー９が設けられていて、この部分反射ミラー９は、固体レーザ媒質２の底面２ｃに施された全反射コーティング面とで共振器を構成する。つまり、レーザダイオード６の励起光６ａによって固体レーザ媒質２から生じた誘導放出光１１ｂは、共振器間を往復する間に増幅され、指向性の良いレーザ光１１ａとなって部分反射ミラー９より外部に放出され、不図示の光学系を介して対象物１０に照射されるものである。
【０００５】
なおレーザダイオード６には、レーザダイオード６に電力を供給する電源装置８が接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、一般に固体レーザ媒質２を励起して光の増幅効果を得る場合、固体レーザ媒質２を冷却することが必要である。例えば、ディスク状固体レーザ媒質２を冷却する場合、ディスク状固体レーザ媒質２の一対の端面２ｃ、２ｄのうち片方の端面２ｃに冷却機構３が設置されている。
【０００７】
ところでディスク状固体レーザ媒質２の冷却機構３側の端面２ｃ上には、先に述べた共振器を形成するために全反射コーティングが施されている。従って、ディスク状固体レーザ媒質２の一対の端面２ｃ、２ｄのうち片方の端面２ｃに冷却機構３を設置し、ディスク状固体レーザ媒質２の冷却機構３側の端面２ｃ上に全反射コーティングを施した構造では、この全反射コーティングにより冷却機構３によるディスク状固体レーザ媒質２の冷却効率が低下することが考えられる。
【０００８】
また、レーザ光１１ａの高出力化を実現するためにディスク状固体レーザ媒質２をレーザ光１１ａの光軸１１上に複数設置し、多段化を行なった場合に、この冷却機構３が障害となる。
【０００９】
すなわち図９に示すディスク状固体レーザ媒質２を光軸１１上に複数配置した場合、前方に位置するディスク状固体レーザ媒質２に設けられた冷却機構３が障害となり、後方に位置するディスク状固体レーザ媒質２からの誘導放出光等は前方に位置するディスク状固体レーザ媒質２に設けられた冷却機構３を通過することができず、結果的に高出力は得られない。ここで前方とは、レーザ光１１ａの光軸１１上にディスク状固体レーザ媒質２が複数配置された場合にレーザ光１１ａの進む方向をいう。このため、複数の固体レーザ媒質を設けて高出力のレーザ光を得ようとした場合、複数の固体レーザ媒質およびレーザダイオードの配置関係が複雑となり、困難であった。
【００１０】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、固体レーザ媒質の冷却効率を向上させることができるレーザ光発生装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、発生するレーザ光の高出力化を容易に図ることができるレーザ光発生装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、励起光を発する励起光源と、この励起光源からの励起光が照射される固体レーザ媒質と、この固体レーザ媒質の底面に密着して設けられた光透過性の光透過性ウインドと、この光透過性ウインドに設けられた冷却機構と、を備えたことを特徴とするレーザ光発生装置である。
【００１３】
本発明は、励起光を発する励起光源と、この励起光源からの励起光が照射される固体レーザ媒質と、この固体レーザ媒質の両端面に密着して設けられた光透過性ウインドと、各光透過性ウインドに設けられた冷却機構と、を備えたことを特徴とするレーザ光発生装置である。
【００１４】
本発明によれば、固体レーザ媒質の底面に光透過性ウインドを設けたことにより、冷却機構と光透過性ウインドとの間の接触面積を広くすることができ、冷却機構による光透過性ウインドの冷却効率を向上させることができ、ひいては光透過性ウインドによる固体レーザ媒質の冷却効率を向上させることができる。
また、固体レーザ媒質を複数配置することができ、レーザ光の高出力化を容易に達成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、図１を参照して本発明によるレーザ光発生装置の第１の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明によるレーザ光発生装置の第１の実施の形態を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明によるレーザ光発生装置２１は、励起光２６ａを発生する励起光源と２６と、この励起光源２６からの励起光２６ａを受けて誘導放出光２１ｂを生じる固体レーザ媒質２２と、固体レーザ媒質２２の底面２２ｃに設けられた光透過性の光透過性ウインド２３と、光透過性ウインド２３に連結された冷却機構２４とを備えている。
【００１８】
このうち励起光源としては、レーザダイオード２６が用いられるが、他の励起光源を用いても良い。
【００１９】
またレーザダイオード２６は、固体レーザ媒質２２の側方に設置されており、レーザダイオード２６には、レーザダイオード２６に電力を供給する電源装置２８が接続されている。また、レーザダイオード２６と固体レーザ媒質２２との間には、レーザダイオード２６の発する励起光２６ａを集光して固体レーザ媒質２２に入射させる集光装置２７が設置されている。なお、固体レーザ媒質２２の側方周囲に、複数のレーザダイオード２６が配置されるようにしても良い。
【００２０】
レーザダイオード２６が発生する励起光２６ａは、集光装置２７によって集光されて固体レーザ媒質２２内の中心部２２ｈを焦点として入射されているが、励起光２６ａを固体レーザ媒質２２内のいずれの部分に入射しても良い。集光装置２７を調整することによって、レーザダイオード２６が発光する励起光２６ａを、固体レーザ媒質２２内のいずれの部分にも入射することができるようになっている。
【００２１】
また、光透過性ウインド２３は固体レーザ媒質２２から生じる誘導放出光２１ｂの光軸２５に沿って延びる延長部２３ａを有し、この延長部２３ａは冷却機構２４のうち光軸２５が通る部分近傍に設けられた開口部２４ｂに嵌合している。
【００２２】
さらに、固体レーザ媒質２２の上面２２ｄ側の光軸２５上には部分反射ミラー２９が設けられている。この部分反射ミラー２９は、後述する光透過性ウインド２３の底面２３ｅに施される全反射コーティング３０ｂとで共振器を構成する。
【００２３】
次に、固体レーザ媒質２２について、図１により詳細に説明する。
【００２４】
固体レーザ媒質２２は、全体として円柱形をなしており、このため固体レーザ媒質２２の加工が容易となる。なおレーザ光発生装置２１から生じるレーザ光２１ａは光軸２５上を通り、固体レーザ媒質２２の上面２２ｄ、底面２２ｃはこの光軸２５に対し垂直面とされる。
【００２５】
また固体レーザ媒質２２の上面２２ｄと光透過性ウインドウ２３の底面２３ｅのうち、光軸２５が通過する部分には光学研磨が施され、さらにこの光学研磨が施された固体レーザ媒質２２の上面２２ｄ部分には無反射コーティング３０ａが、光学研磨が施された光透過性ウインドウ２３の底面２３ｅには全反射コーティング３０ｂがそれぞれ施される。
【００２６】
ここで、光学研磨とコーティングが施される面積は、固体レーザ媒質２２から生じた誘導放出光２１ｂの所定の利得面積と等しくなっている。ここで利得面積とは、レーザダイオード２６の励起光２６ａによって固体レーザ媒質２２から生じた誘導放出光２１ｂが全反射コーティング３０ｂと部分反射ミラー２９とで構成される共振器間で有効に往復移動を行なうに有効な光軸２５に垂直な面積をいう。
【００２７】
またコーティングが施される面積は、固体レーザ媒質２２内の励起分布から考えて、所定の利得面積が適切と考えられる面積以上であればよい。また固体レーザ媒質２２の上面２２ｄと光透過性ウインドウ２３の底面２３ｅのうち誘導放出光２１ｂ、つまり光軸２５が通過する部分以外の部分には、いかなる処理が施されていてもよい。この場合、例えばレーザダイオード２６からの励起光２６ａの波長に適応した全反射コーティング（図示せず）を施してもよく、全反射コーティングの代わりにレーザダイオード２６からの励起光２６ａの散乱効果を目的としたフロスト加工を施してもよい。
【００２８】
また、無反射コーティング３０ａを固体レーザ媒質２２の上面２２ｄ全体に、あるいは全反射コーティング３０ｂを光透過性ウインド２３の底面２３ｅ全体に施してもよい。さらに固体レーザ媒質２２の上面２２ｄに施す無反射コーティング３０ａの面積と光透過性ウインド２３の底面２３ｅに施す全反射コーティング３０ｂの面積は、同一でなくてもよいし、同一形状でなくてもよい。
【００２９】
次に、光透過性ウインド２３について図１により詳細に説明する。
【００３０】
固体レーザ媒質２２は、レーザダイオード２６からの励起光２６ａを受けると発熱し、冷却が必要となる。そこで、固体レーザ媒質２２を冷却機構２４により効果的に熱交換するため、光透過性ウインド２３が設けられている。すなわち光透過性ウインド２３は、固体レーザ媒質２２と冷却機構２４との間に介在して、固体レーザ媒質２２と冷却機構２４との間で熱交換を行ない、固体レーザ媒質２２の冷却を行なうものである。光透過性ウインド２３は、上述のように冷却機構２４内をレーザ光２１ａの光軸２５に沿って延びる延長部２３ａを有しており、光透過性ウインド２３全体の形状は、図１に示されるように側断面が略Ｔ字型のコマ状の形状をなしている。光透過性ウインド２３の延長部２３ａは冷却機構２４内に延びて設置されているため、光透過性ウインド２３に密着する固体レーザ媒質２２中心部２２ｈ近傍の熱を積極的に除去することができ、また延長部２３ａにより、光透過性ウインド２３と冷却機構２４との間の接触面積を拡大することができる。
【００３１】
固体レーザ媒質２２にはＮｄ：ＹＡＧ結晶が用いられており、光透過性ウインド２３にはサファイアウインドが用いられている。また、発振波長に対するレーザ媒質の屈折率は約１．８２であり、サファイアウインド（サファイア）の屈折率は約１．７５であることから、両者の屈折率が略同一である。このため、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶からなる固体レーザ媒質２２とサファイアウインドからなる光透過性ウインド２３との間の境界面において反射損失は小さく無視できる。このため、サファイアウインドからなる光透過性ウインド２３とＮｄ：ＹＡＧ結晶からなる固体レーザ媒質２２の双方の接触面に無反射コーティングを施す必要はない。
なお光透過性ウインド２３として、透過性を有するものであれば、サファイアウインド以外でもかまわない。
【００３２】
また冷却機構２４内には、冷却媒体２４ａが循環して、固体レーザ媒質２２に密着した光透過性ウインド２３の冷却を行なっている。冷却機構２４内の冷却媒体２４ａとして液体が用いられているが、液体の代わりに気体を用いてもよい。
また、例えば固体レーザ媒質２の発熱が小さい場合には、冷却機構２４として、ペルチェ素子等の機能デバイスを用いてもよく、構造の簡素化も図れる。
【００３３】
ところで、光透過性ウインド２３と冷却機構２４との間の接触面積を大きくし熱伝導性を向上させるために、光透過性ウインド２３と冷却機構２４の各々の接触面に、粗面化処理を施してもよい。また光透過性ウインド２３と冷却機構２４の間の接触面積を大きくし熱伝導性を向上させるために、光透過性ウインド２３２と冷却機構２４の各々の接触面に溝を設けてもよいし、各々の接触する面を両者が嵌合するような曲面としてもよく、さらに各々の接触面を互いに嵌合するような複数の面から構成してもよい。
【００３４】
次に、このような構成からなる実施の形態の作用について説明する。
【００３５】
まず、電源装置２８からレーザダイオード２６へ電力が供給される。この際レーザダイオード２６は、電源装置２８からの電力により、励起光２６ａを発生する。レーザダイオード２６が発生した励起光２６ａは、集光装置２７により集光し、その後励起光２６ａは、固体レーザ媒質２２内の中心部２２ｈに入射する。固体レーザ媒質２２の中心部２２ｈに励起光２６ａが集光すると、固体レーザ媒質２２からは誘導放出光２１ｂが発生する。誘導放出光２１ｂは、光透過性ウインド２３の底面２３ｅに施された全反射コーティング３０ｂと部分反射ミラー２９との間で構成される共振器間を、光透過性ウインド２３の延長部２３ａ内の光軸２５上を通過する状態で往復し、この間に増幅され、指向性のよいレーザ２１ａとなる。指向性の良くなったレーザ光２１ａは、部分反射ミラー２９より外部に放出され、不図示の光学系を介して対象物１０に入射し、対象物１０に対して所望のレーザ加工を施す。
【００３６】
この間、固体レーザ媒質２２の中心部２２ｈに励起光２６ａが集光すると、固体レーザ媒質２２は発熱する。発熱した固体レーザ媒質２２は、光透過性ウインド２３を介して冷却機構２４内の冷却媒体２４ａにより冷却される。
【００３７】
この場合、光透過性ウインド２３は、冷却機構２４の形状と略同一の表面積を有し、かつレーザ光２１ａの光軸２５に沿って延びる延長部２３ａを有しているため、光透過性ウインド２３が冷却機構２４内の冷却媒体２４ａと接触する面積を大きくすることができ、効率よく光透過性ウインド２３を冷却することができ、ひいては固体レーザ媒質２２の冷却効率を向上させることができる。
【００３８】
次に本発明の変形例について、図２乃至図５について説明する。
【００３９】
図１において、光透過性ウインド２３は一体で構成されているが、これに限らず図２に示すように、光透過性ウインド２３は相互が密着する延長部２３ｂとベース部２３ｃとから構成してもよい。
【００４０】
また図３に示すように、光透過性ウインド２３のベース部２３ｃの両端面に凹部２３ｆ、２３ｇを設け、ベース部２３ｃの凹部２３ｇに固体レーザ媒質２２を嵌合させるとともに、ベース部２３ｃの凹部２３ｆに延長部２３ｂを嵌合してもよい。図３において、光透過性ウインド２３は、両端面に凹部２３ｆ、２３ｇを有するベース部２３ｃと、凹部２３ｆに嵌合する延長部２３ｂとで構成されている。ベース部２３ｃの凹部２３ｇに固体レーザ媒質２２を嵌合させることにより、ベース部２３ｃと固体レーザ媒質２２との間の接触面積を広くすることができ、固体レーザ媒質２２と光透過性ウインド２３との間の熱の伝達量を向上させることができる。
【００４１】
さらに図１において固体レーザ媒質２２は、全体として円柱形をなしているが、これに限らず図４に示すように、固体レーザ媒質２２を全体として略切頭円錐形に構成してもよく、切頭角錐形に形成しても良い。
【００４２】
図４において、固体レーザ媒質２２は全体として切頭円錐形をなしているので固体レーザ媒質２２の底面２２ｃに光透過性ウインド２３を密着させることにより、固体レーザ媒質２２と光透過性ウインド２３との接触面積を広くすることができ、このため固体レーザ媒質２２を効率よく冷却することができる。
【００４３】
また図１において、光透過性ウインド２３は、略Ｔ字型のコマ状の形状をなしているが、これに限らず図５に示すように、光透過性ウインド２３をベース部２３ｃのみで構成してもよい。図５において、ベース部２３ｃの底面のうち、レーザ光２１ａの光軸２５に対応する部分には、全反射コーティング３０ｂが施されている。
【００４４】
第２の実施の形態
次に図６により本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００４５】
図６は、本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【００４６】
図６において、レーザ光発生装置４０は、レーザ光２１ａの光軸２５上に設置された２つの固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇと、各固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇに対応して設けられたレーザダイオード２６、２６とを備えている。この場合、固体レーザ媒質２２ｆは、前方に位置する固体レーザ媒質であり、固体レーザ媒質２２ｇは、後方に位置する固体レーザ媒質となっている。
【００４７】
図６において、他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図６において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一の符号を符して詳細な説明は省略する。異なる点は、前方に位置するレーザ媒質２２ｆに対応して設けられる光透過性ウインドの底面２３ｅには無反射コーティングが施されていることである。
【００４８】
図６に示すように、各固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇの底面２２ｃには、延長部２３ａを有する光透過性ウインド２３、２３が設けられている。光透過性ウインド２３、２３には、冷却機構２４、２４が設けられ、冷却機構２４、２４には光透過性ウインド２３の延長部２３ａが嵌合される開口部２４ｂが形成されている。またレーザダイオード２６、２６は各固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇの側方に配置されている。更に各固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇと、固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇに対応するレーザダイオード２６、２６との間には集光装置２７、２７が設けられている。
【００４９】
また各レーザダイオード２６、２６には電力を供給する電源装置２８が接続されている。
【００５０】
次にこのような構成からなる本発明の形態の作用について説明する。図６において電源装置２８から各ダイオード２６、２６に電力が供給されると、各レーザダイオード２６、２６は、励起光２６ａを発生し、各レーザダイオード２６、２６にり発せられた励起光２６ａは、各集光装置２７、２７により集光し、固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇ内の中心部２２ｈに入射する。
【００５１】
２つの固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇからはそれぞれ誘導放出光２１ｂが発生し、発生した誘導放出光２１ｂは、後方に配置された固体レーザ媒質２２ｇに対応して設けられた光透過性ウインド２３の底面２３ｅに施された全反射コーティング３０ｂと部分反射ミラー２９との間で構成される共振器間を、各光透過性ウインド２３の延長部２３ａ内の光軸２５上を通過する状態で往復し、この間に増幅され、指向性のよいレーザ２１ａとなる。指向性の良くなった高出力のレーザ光２１ａは、部分反射ミラー２９より外部に放出され、不図示の光学系を介して対象物１０に入射し、対象物１０に対して所望のレーザ加工を施す。
【００５２】
以上説明したように本実施の形態によれば、各固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇの底面２２ｃに、レーザ光２１ａの光軸２５に沿って延びる延長部２３ａを有している光透過性ウインド２３を設け、各冷却機構２４の光軸２５が通る部分近傍に延長部２３ａが嵌合する開口部２４ｂを設けたことにより、光軸２５上に固体レーザ媒質２２を複数配置することが可能となる。このことにより、容易に固体レーザ媒質２２の多段化が可能となり、高出力のレーザ光２１ａを発生するレーザ光発生装置を得ることが可能となる。
【００５３】
また、レーザ光２１ａの光軸２５方向に対して厚さの薄い固体レーザ媒体２２、光透過性ウインド２３および冷却機構２４を多段化して配置することにより、レーザ光２１ａの光軸２５方向に対する厚さの薄いレーザダイオード励起固体レーザヘッドを得ることができ、レーザダイオード励起固体レーザヘッドのコンパクト化が可能となる。
【００５４】
なお、図６においては、多段に配置する固体レーザ媒質の構造を既に述べた図１のタイプで説明したが、例えば図２〜図５のタイプであっても当然構わない。
【００５５】
次に、本発明の変形例について説明する。
【００５６】
図６に示す実施の形態において、レーザ光２１ａの光軸２５上に配置された２の固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇからレーザ光発生装置４０を構成する例を示したが、レーザ光２１ａの光軸２５上に配置された３つ以上の固体レーザ媒質２２からレーザ光発生装置を構成してもよい。レーザ光２１ａの光軸２５上に配置される固体レーザ媒質２２の数は、レーザ光発生装置から発生させるレーザ光の所望の出力に基づいて決定することができる。すなわちレーザ光２１ａの光軸２５上に配置する固体レーザ媒質２２の数を増加させれば、それだけレーザ光発生装置から発生するレーザ光の出力を増加させることができる。
【００５７】
また図６において、後方に位置する固体レーザ媒質２２ｇに対応して設けられる光透過性ウインド２３の底面２３ｅに全反射コーティングを施したが、固体レーザ媒質２２の数が３つ以上配置した場合も含め、最後方に位置する固体レーザ媒質２２に対応して設けた光透過性ウインドの底面には無反射コーティングを施し、そしてこの面に対向して全反射ミラーを配置するようにしても良い。
【００５８】
第３の実施の形態
次に図７により本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００５９】
図７は、本発明の第３の実施の形態を示す図である。
【００６０】
図７においてレーザ光発生装置５０は、励起光２６ａを発生するレーザダイオード２６と、レーザダイオード２６からの励起光２６ａを受けて誘導放出光２１ｂを発光する固体レーザ媒質２２と、固体レーザ媒質２２の上面２２ｄと底面２ｃに密着して設けられ延長部２３ａを有する一対の光透過性ウインド２３、２３とを備えている。各光透過性ウインド２３、２３には、冷却機構２４、２４が設けられている。
【００６１】
図７において、他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一であるが、図７に示す例の場合には、固体レーザ媒質２２の上面２２ｄに対応して設けられた光透過性ウインド２３の延長部２３ａの底面には無反射コーティングが、また下面２２ｃに対応して設けられた光透過性ウインド２３の延長部２３ａの底面には全反射コーティングがそれぞれ施される。なお、いずれの底面にも無反射コーティングを施し、下面２２ｃに対応して設けられた光透過性ウインド２３の延長部２３ａの底面に対向して全反射ミラーを配置するようにしてもよい。
【００６２】
図７において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一の符号を符して詳細な説明は省略する。
【００６３】
図７に示す第３の実施の形態において、一対の冷却機構２４、２４によって一対の光透過性ウインド２３、２３を介して単一の固体レーザ媒質２２を冷却することにより、固体レーザ媒質２２の冷却効率をより向上させることができる。
【００６４】
次に本発明の変形例について説明する。
【００６５】
図７に示す実施の形態において、レーザダイオード２６からの励起光２６ａを、一対の光透過性ウインド２３、２３の表面で反射させて後、固体レーザ媒質２２に照射させているが、レーザダイオード２６からの励起光２６ａを直接固体レーザ媒質２２に照射させてもよい。
【００６６】
また図７に示す実施の形態において、各光透過性ウインド２３は、延長部２３ａを一体として有しているが、これに限らず図８に示すように、固体レーザ媒質２２の上面２２ｄと底面２２ｃに嵌合する凹部２３ｇ、２３ｇを有するベース部２３ｃ、２３ｃと、このベース部２３ｃ、２３ｃの凹部２３ｆ、２３ｆに嵌合する一対の延長部２３ａ、２３ａとから構成してもよい。
【００６７】
なお、図７や図８に示した構成の固体レーザ媒質を光軸２５上に複数配置するようにしても良く、この場合、図６で説明したと同様に、固体レーザ媒質の配置位置に応じて、コーティングの種類、全反射ミラーの配置などを考慮すれば可能である。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、固体レーザ媒質の底面に光透過性ウインドを設けたことにより、冷却機構と光透過性ウインドとの間の接触面積を広くすることができ、冷却機構による光透過性ウインドの冷却効率を向上させることができ、ひいては光透過性ウインドによる固体レーザ媒質の冷却効率を向上させることができる。
【００６９】
さらに、固体レーザ媒質を複数配置することができ、レーザ光の高出力化を容易に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるレーザ光発生装置の第１の実施の形態を示す全体構成図
【図２】光透過性ウィンドの変形例を示す図
【図３】光透過性ウィンドの変形例を示す図
【図４】固体レーザ媒質の変形例を示す図
【図５】光透過性ウィンドの変形例を示す図
【図６】本発明によるレーザ光発生装置の第２の実施の形態を示す全体構成図
【図７】本発明によるレーザ光発生装置の第３の実施の形態を示す全体構成図
【図８】光透過性ウィンドの変形例を示す図
【図９】従来のレーザ光発生装置を示す図
【符号の説明】
１ レーザ光発生装置
２ 固体レーザ媒質
２ｃ 底面
２ｄ 上面
３ 冷却機構
６ レーザダイオード
６ａ 励起光
７ 集光装置
８ 電源装置
９ 部分反射ミラー
１０ 対象物
１１ａ レーザ光
１１ｂ 誘導放出光
２１ レーザ光発生装置
２１ａ レーザ光
２１ｂ 誘導放出光
２２ 固体レーザ媒質
２２ｃ 底面
２２ｄ 上面
２２ｆ 固体レーザ媒質
２２ｇ 固体レーザ媒質
２２ｈ 中心部
２３ 光透過性ウインド
２３ａ 延長部
２３ｂ 延長部
２３ｃ ベース部
２３ｅ 底面
２３ｆ 凹部
２３ｇ 凹部
２４ 冷却機構
２４ａ 冷却媒体
２４ｂ 開口部
２５ 光軸
２６ 励起光源（レーザダイオード）
２６ａ 励起光
２７ 集光装置
２８ 電源装置
２９ 部分反射ミラー
３０ａ 無反射コーティング
３０ｂ 全反射コーティング
４０ レーザ発生装置
５０ レーザ光発生装置
【発明の属する分野】
本発明は、励起光源からの励起光を受けてレーザ光を発生するレーザ光発生装置に係り、とりわけ固体レーザ媒質の冷却効率を向上させることができるレーザ光発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９により、従来のレーザ光発生装置について説明する。
【０００３】
図９に示すように、従来のレーザ光発生装置１として、励起光６ａを発生するレーザダイオード６と、レーザダイオード６の発する励起光６ａを集光して固体レーザ媒質２に入射させる集光装置７と、集光装置７からの励起光６ａを受けて誘導放出光を１１ｂを生じるディスク状の固体レーザ媒質２とを備えたものが知られている。また、固体レーザ媒質２の底面２ｃには全反射コーティングが施され、さらに固体レーザ媒質２を冷却する冷却機構３が設けられている。
【０００４】
そしてに固体レーザ媒質２の上面２ｄに対向して部分反射ミラー９が設けられていて、この部分反射ミラー９は、固体レーザ媒質２の底面２ｃに施された全反射コーティング面とで共振器を構成する。つまり、レーザダイオード６の励起光６ａによって固体レーザ媒質２から生じた誘導放出光１１ｂは、共振器間を往復する間に増幅され、指向性の良いレーザ光１１ａとなって部分反射ミラー９より外部に放出され、不図示の光学系を介して対象物１０に照射されるものである。
【０００５】
なおレーザダイオード６には、レーザダイオード６に電力を供給する電源装置８が接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、一般に固体レーザ媒質２を励起して光の増幅効果を得る場合、固体レーザ媒質２を冷却することが必要である。例えば、ディスク状固体レーザ媒質２を冷却する場合、ディスク状固体レーザ媒質２の一対の端面２ｃ、２ｄのうち片方の端面２ｃに冷却機構３が設置されている。
【０００７】
ところでディスク状固体レーザ媒質２の冷却機構３側の端面２ｃ上には、先に述べた共振器を形成するために全反射コーティングが施されている。従って、ディスク状固体レーザ媒質２の一対の端面２ｃ、２ｄのうち片方の端面２ｃに冷却機構３を設置し、ディスク状固体レーザ媒質２の冷却機構３側の端面２ｃ上に全反射コーティングを施した構造では、この全反射コーティングにより冷却機構３によるディスク状固体レーザ媒質２の冷却効率が低下することが考えられる。
【０００８】
また、レーザ光１１ａの高出力化を実現するためにディスク状固体レーザ媒質２をレーザ光１１ａの光軸１１上に複数設置し、多段化を行なった場合に、この冷却機構３が障害となる。
【０００９】
すなわち図９に示すディスク状固体レーザ媒質２を光軸１１上に複数配置した場合、前方に位置するディスク状固体レーザ媒質２に設けられた冷却機構３が障害となり、後方に位置するディスク状固体レーザ媒質２からの誘導放出光等は前方に位置するディスク状固体レーザ媒質２に設けられた冷却機構３を通過することができず、結果的に高出力は得られない。ここで前方とは、レーザ光１１ａの光軸１１上にディスク状固体レーザ媒質２が複数配置された場合にレーザ光１１ａの進む方向をいう。このため、複数の固体レーザ媒質を設けて高出力のレーザ光を得ようとした場合、複数の固体レーザ媒質およびレーザダイオードの配置関係が複雑となり、困難であった。
【００１０】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、固体レーザ媒質の冷却効率を向上させることができるレーザ光発生装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、発生するレーザ光の高出力化を容易に図ることができるレーザ光発生装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、励起光を発する励起光源と、この励起光源からの励起光が照射される固体レーザ媒質と、この固体レーザ媒質の底面に密着して設けられた光透過性の光透過性ウインドと、この光透過性ウインドに設けられた冷却機構と、を備えたことを特徴とするレーザ光発生装置である。
【００１３】
本発明は、励起光を発する励起光源と、この励起光源からの励起光が照射される固体レーザ媒質と、この固体レーザ媒質の両端面に密着して設けられた光透過性ウインドと、各光透過性ウインドに設けられた冷却機構と、を備えたことを特徴とするレーザ光発生装置である。
【００１４】
本発明によれば、固体レーザ媒質の底面に光透過性ウインドを設けたことにより、冷却機構と光透過性ウインドとの間の接触面積を広くすることができ、冷却機構による光透過性ウインドの冷却効率を向上させることができ、ひいては光透過性ウインドによる固体レーザ媒質の冷却効率を向上させることができる。
また、固体レーザ媒質を複数配置することができ、レーザ光の高出力化を容易に達成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、図１を参照して本発明によるレーザ光発生装置の第１の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明によるレーザ光発生装置の第１の実施の形態を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明によるレーザ光発生装置２１は、励起光２６ａを発生する励起光源と２６と、この励起光源２６からの励起光２６ａを受けて誘導放出光２１ｂを生じる固体レーザ媒質２２と、固体レーザ媒質２２の底面２２ｃに設けられた光透過性の光透過性ウインド２３と、光透過性ウインド２３に連結された冷却機構２４とを備えている。
【００１８】
このうち励起光源としては、レーザダイオード２６が用いられるが、他の励起光源を用いても良い。
【００１９】
またレーザダイオード２６は、固体レーザ媒質２２の側方に設置されており、レーザダイオード２６には、レーザダイオード２６に電力を供給する電源装置２８が接続されている。また、レーザダイオード２６と固体レーザ媒質２２との間には、レーザダイオード２６の発する励起光２６ａを集光して固体レーザ媒質２２に入射させる集光装置２７が設置されている。なお、固体レーザ媒質２２の側方周囲に、複数のレーザダイオード２６が配置されるようにしても良い。
【００２０】
レーザダイオード２６が発生する励起光２６ａは、集光装置２７によって集光されて固体レーザ媒質２２内の中心部２２ｈを焦点として入射されているが、励起光２６ａを固体レーザ媒質２２内のいずれの部分に入射しても良い。集光装置２７を調整することによって、レーザダイオード２６が発光する励起光２６ａを、固体レーザ媒質２２内のいずれの部分にも入射することができるようになっている。
【００２１】
また、光透過性ウインド２３は固体レーザ媒質２２から生じる誘導放出光２１ｂの光軸２５に沿って延びる延長部２３ａを有し、この延長部２３ａは冷却機構２４のうち光軸２５が通る部分近傍に設けられた開口部２４ｂに嵌合している。
【００２２】
さらに、固体レーザ媒質２２の上面２２ｄ側の光軸２５上には部分反射ミラー２９が設けられている。この部分反射ミラー２９は、後述する光透過性ウインド２３の底面２３ｅに施される全反射コーティング３０ｂとで共振器を構成する。
【００２３】
次に、固体レーザ媒質２２について、図１により詳細に説明する。
【００２４】
固体レーザ媒質２２は、全体として円柱形をなしており、このため固体レーザ媒質２２の加工が容易となる。なおレーザ光発生装置２１から生じるレーザ光２１ａは光軸２５上を通り、固体レーザ媒質２２の上面２２ｄ、底面２２ｃはこの光軸２５に対し垂直面とされる。
【００２５】
また固体レーザ媒質２２の上面２２ｄと光透過性ウインドウ２３の底面２３ｅのうち、光軸２５が通過する部分には光学研磨が施され、さらにこの光学研磨が施された固体レーザ媒質２２の上面２２ｄ部分には無反射コーティング３０ａが、光学研磨が施された光透過性ウインドウ２３の底面２３ｅには全反射コーティング３０ｂがそれぞれ施される。
【００２６】
ここで、光学研磨とコーティングが施される面積は、固体レーザ媒質２２から生じた誘導放出光２１ｂの所定の利得面積と等しくなっている。ここで利得面積とは、レーザダイオード２６の励起光２６ａによって固体レーザ媒質２２から生じた誘導放出光２１ｂが全反射コーティング３０ｂと部分反射ミラー２９とで構成される共振器間で有効に往復移動を行なうに有効な光軸２５に垂直な面積をいう。
【００２７】
またコーティングが施される面積は、固体レーザ媒質２２内の励起分布から考えて、所定の利得面積が適切と考えられる面積以上であればよい。また固体レーザ媒質２２の上面２２ｄと光透過性ウインドウ２３の底面２３ｅのうち誘導放出光２１ｂ、つまり光軸２５が通過する部分以外の部分には、いかなる処理が施されていてもよい。この場合、例えばレーザダイオード２６からの励起光２６ａの波長に適応した全反射コーティング（図示せず）を施してもよく、全反射コーティングの代わりにレーザダイオード２６からの励起光２６ａの散乱効果を目的としたフロスト加工を施してもよい。
【００２８】
また、無反射コーティング３０ａを固体レーザ媒質２２の上面２２ｄ全体に、あるいは全反射コーティング３０ｂを光透過性ウインド２３の底面２３ｅ全体に施してもよい。さらに固体レーザ媒質２２の上面２２ｄに施す無反射コーティング３０ａの面積と光透過性ウインド２３の底面２３ｅに施す全反射コーティング３０ｂの面積は、同一でなくてもよいし、同一形状でなくてもよい。
【００２９】
次に、光透過性ウインド２３について図１により詳細に説明する。
【００３０】
固体レーザ媒質２２は、レーザダイオード２６からの励起光２６ａを受けると発熱し、冷却が必要となる。そこで、固体レーザ媒質２２を冷却機構２４により効果的に熱交換するため、光透過性ウインド２３が設けられている。すなわち光透過性ウインド２３は、固体レーザ媒質２２と冷却機構２４との間に介在して、固体レーザ媒質２２と冷却機構２４との間で熱交換を行ない、固体レーザ媒質２２の冷却を行なうものである。光透過性ウインド２３は、上述のように冷却機構２４内をレーザ光２１ａの光軸２５に沿って延びる延長部２３ａを有しており、光透過性ウインド２３全体の形状は、図１に示されるように側断面が略Ｔ字型のコマ状の形状をなしている。光透過性ウインド２３の延長部２３ａは冷却機構２４内に延びて設置されているため、光透過性ウインド２３に密着する固体レーザ媒質２２中心部２２ｈ近傍の熱を積極的に除去することができ、また延長部２３ａにより、光透過性ウインド２３と冷却機構２４との間の接触面積を拡大することができる。
【００３１】
固体レーザ媒質２２にはＮｄ：ＹＡＧ結晶が用いられており、光透過性ウインド２３にはサファイアウインドが用いられている。また、発振波長に対するレーザ媒質の屈折率は約１．８２であり、サファイアウインド（サファイア）の屈折率は約１．７５であることから、両者の屈折率が略同一である。このため、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶からなる固体レーザ媒質２２とサファイアウインドからなる光透過性ウインド２３との間の境界面において反射損失は小さく無視できる。このため、サファイアウインドからなる光透過性ウインド２３とＮｄ：ＹＡＧ結晶からなる固体レーザ媒質２２の双方の接触面に無反射コーティングを施す必要はない。
なお光透過性ウインド２３として、透過性を有するものであれば、サファイアウインド以外でもかまわない。
【００３２】
また冷却機構２４内には、冷却媒体２４ａが循環して、固体レーザ媒質２２に密着した光透過性ウインド２３の冷却を行なっている。冷却機構２４内の冷却媒体２４ａとして液体が用いられているが、液体の代わりに気体を用いてもよい。
また、例えば固体レーザ媒質２の発熱が小さい場合には、冷却機構２４として、ペルチェ素子等の機能デバイスを用いてもよく、構造の簡素化も図れる。
【００３３】
ところで、光透過性ウインド２３と冷却機構２４との間の接触面積を大きくし熱伝導性を向上させるために、光透過性ウインド２３と冷却機構２４の各々の接触面に、粗面化処理を施してもよい。また光透過性ウインド２３と冷却機構２４の間の接触面積を大きくし熱伝導性を向上させるために、光透過性ウインド２３２と冷却機構２４の各々の接触面に溝を設けてもよいし、各々の接触する面を両者が嵌合するような曲面としてもよく、さらに各々の接触面を互いに嵌合するような複数の面から構成してもよい。
【００３４】
次に、このような構成からなる実施の形態の作用について説明する。
【００３５】
まず、電源装置２８からレーザダイオード２６へ電力が供給される。この際レーザダイオード２６は、電源装置２８からの電力により、励起光２６ａを発生する。レーザダイオード２６が発生した励起光２６ａは、集光装置２７により集光し、その後励起光２６ａは、固体レーザ媒質２２内の中心部２２ｈに入射する。固体レーザ媒質２２の中心部２２ｈに励起光２６ａが集光すると、固体レーザ媒質２２からは誘導放出光２１ｂが発生する。誘導放出光２１ｂは、光透過性ウインド２３の底面２３ｅに施された全反射コーティング３０ｂと部分反射ミラー２９との間で構成される共振器間を、光透過性ウインド２３の延長部２３ａ内の光軸２５上を通過する状態で往復し、この間に増幅され、指向性のよいレーザ２１ａとなる。指向性の良くなったレーザ光２１ａは、部分反射ミラー２９より外部に放出され、不図示の光学系を介して対象物１０に入射し、対象物１０に対して所望のレーザ加工を施す。
【００３６】
この間、固体レーザ媒質２２の中心部２２ｈに励起光２６ａが集光すると、固体レーザ媒質２２は発熱する。発熱した固体レーザ媒質２２は、光透過性ウインド２３を介して冷却機構２４内の冷却媒体２４ａにより冷却される。
【００３７】
この場合、光透過性ウインド２３は、冷却機構２４の形状と略同一の表面積を有し、かつレーザ光２１ａの光軸２５に沿って延びる延長部２３ａを有しているため、光透過性ウインド２３が冷却機構２４内の冷却媒体２４ａと接触する面積を大きくすることができ、効率よく光透過性ウインド２３を冷却することができ、ひいては固体レーザ媒質２２の冷却効率を向上させることができる。
【００３８】
次に本発明の変形例について、図２乃至図５について説明する。
【００３９】
図１において、光透過性ウインド２３は一体で構成されているが、これに限らず図２に示すように、光透過性ウインド２３は相互が密着する延長部２３ｂとベース部２３ｃとから構成してもよい。
【００４０】
また図３に示すように、光透過性ウインド２３のベース部２３ｃの両端面に凹部２３ｆ、２３ｇを設け、ベース部２３ｃの凹部２３ｇに固体レーザ媒質２２を嵌合させるとともに、ベース部２３ｃの凹部２３ｆに延長部２３ｂを嵌合してもよい。図３において、光透過性ウインド２３は、両端面に凹部２３ｆ、２３ｇを有するベース部２３ｃと、凹部２３ｆに嵌合する延長部２３ｂとで構成されている。ベース部２３ｃの凹部２３ｇに固体レーザ媒質２２を嵌合させることにより、ベース部２３ｃと固体レーザ媒質２２との間の接触面積を広くすることができ、固体レーザ媒質２２と光透過性ウインド２３との間の熱の伝達量を向上させることができる。
【００４１】
さらに図１において固体レーザ媒質２２は、全体として円柱形をなしているが、これに限らず図４に示すように、固体レーザ媒質２２を全体として略切頭円錐形に構成してもよく、切頭角錐形に形成しても良い。
【００４２】
図４において、固体レーザ媒質２２は全体として切頭円錐形をなしているので固体レーザ媒質２２の底面２２ｃに光透過性ウインド２３を密着させることにより、固体レーザ媒質２２と光透過性ウインド２３との接触面積を広くすることができ、このため固体レーザ媒質２２を効率よく冷却することができる。
【００４３】
また図１において、光透過性ウインド２３は、略Ｔ字型のコマ状の形状をなしているが、これに限らず図５に示すように、光透過性ウインド２３をベース部２３ｃのみで構成してもよい。図５において、ベース部２３ｃの底面のうち、レーザ光２１ａの光軸２５に対応する部分には、全反射コーティング３０ｂが施されている。
【００４４】
第２の実施の形態
次に図６により本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００４５】
図６は、本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【００４６】
図６において、レーザ光発生装置４０は、レーザ光２１ａの光軸２５上に設置された２つの固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇと、各固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇに対応して設けられたレーザダイオード２６、２６とを備えている。この場合、固体レーザ媒質２２ｆは、前方に位置する固体レーザ媒質であり、固体レーザ媒質２２ｇは、後方に位置する固体レーザ媒質となっている。
【００４７】
図６において、他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図６において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一の符号を符して詳細な説明は省略する。異なる点は、前方に位置するレーザ媒質２２ｆに対応して設けられる光透過性ウインドの底面２３ｅには無反射コーティングが施されていることである。
【００４８】
図６に示すように、各固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇの底面２２ｃには、延長部２３ａを有する光透過性ウインド２３、２３が設けられている。光透過性ウインド２３、２３には、冷却機構２４、２４が設けられ、冷却機構２４、２４には光透過性ウインド２３の延長部２３ａが嵌合される開口部２４ｂが形成されている。またレーザダイオード２６、２６は各固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇの側方に配置されている。更に各固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇと、固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇに対応するレーザダイオード２６、２６との間には集光装置２７、２７が設けられている。
【００４９】
また各レーザダイオード２６、２６には電力を供給する電源装置２８が接続されている。
【００５０】
次にこのような構成からなる本発明の形態の作用について説明する。図６において電源装置２８から各ダイオード２６、２６に電力が供給されると、各レーザダイオード２６、２６は、励起光２６ａを発生し、各レーザダイオード２６、２６にり発せられた励起光２６ａは、各集光装置２７、２７により集光し、固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇ内の中心部２２ｈに入射する。
【００５１】
２つの固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇからはそれぞれ誘導放出光２１ｂが発生し、発生した誘導放出光２１ｂは、後方に配置された固体レーザ媒質２２ｇに対応して設けられた光透過性ウインド２３の底面２３ｅに施された全反射コーティング３０ｂと部分反射ミラー２９との間で構成される共振器間を、各光透過性ウインド２３の延長部２３ａ内の光軸２５上を通過する状態で往復し、この間に増幅され、指向性のよいレーザ２１ａとなる。指向性の良くなった高出力のレーザ光２１ａは、部分反射ミラー２９より外部に放出され、不図示の光学系を介して対象物１０に入射し、対象物１０に対して所望のレーザ加工を施す。
【００５２】
以上説明したように本実施の形態によれば、各固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇの底面２２ｃに、レーザ光２１ａの光軸２５に沿って延びる延長部２３ａを有している光透過性ウインド２３を設け、各冷却機構２４の光軸２５が通る部分近傍に延長部２３ａが嵌合する開口部２４ｂを設けたことにより、光軸２５上に固体レーザ媒質２２を複数配置することが可能となる。このことにより、容易に固体レーザ媒質２２の多段化が可能となり、高出力のレーザ光２１ａを発生するレーザ光発生装置を得ることが可能となる。
【００５３】
また、レーザ光２１ａの光軸２５方向に対して厚さの薄い固体レーザ媒体２２、光透過性ウインド２３および冷却機構２４を多段化して配置することにより、レーザ光２１ａの光軸２５方向に対する厚さの薄いレーザダイオード励起固体レーザヘッドを得ることができ、レーザダイオード励起固体レーザヘッドのコンパクト化が可能となる。
【００５４】
なお、図６においては、多段に配置する固体レーザ媒質の構造を既に述べた図１のタイプで説明したが、例えば図２〜図５のタイプであっても当然構わない。
【００５５】
次に、本発明の変形例について説明する。
【００５６】
図６に示す実施の形態において、レーザ光２１ａの光軸２５上に配置された２の固体レーザ媒質２２ｆ、２２ｇからレーザ光発生装置４０を構成する例を示したが、レーザ光２１ａの光軸２５上に配置された３つ以上の固体レーザ媒質２２からレーザ光発生装置を構成してもよい。レーザ光２１ａの光軸２５上に配置される固体レーザ媒質２２の数は、レーザ光発生装置から発生させるレーザ光の所望の出力に基づいて決定することができる。すなわちレーザ光２１ａの光軸２５上に配置する固体レーザ媒質２２の数を増加させれば、それだけレーザ光発生装置から発生するレーザ光の出力を増加させることができる。
【００５７】
また図６において、後方に位置する固体レーザ媒質２２ｇに対応して設けられる光透過性ウインド２３の底面２３ｅに全反射コーティングを施したが、固体レーザ媒質２２の数が３つ以上配置した場合も含め、最後方に位置する固体レーザ媒質２２に対応して設けた光透過性ウインドの底面には無反射コーティングを施し、そしてこの面に対向して全反射ミラーを配置するようにしても良い。
【００５８】
第３の実施の形態
次に図７により本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００５９】
図７は、本発明の第３の実施の形態を示す図である。
【００６０】
図７においてレーザ光発生装置５０は、励起光２６ａを発生するレーザダイオード２６と、レーザダイオード２６からの励起光２６ａを受けて誘導放出光２１ｂを発光する固体レーザ媒質２２と、固体レーザ媒質２２の上面２２ｄと底面２ｃに密着して設けられ延長部２３ａを有する一対の光透過性ウインド２３、２３とを備えている。各光透過性ウインド２３、２３には、冷却機構２４、２４が設けられている。
【００６１】
図７において、他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一であるが、図７に示す例の場合には、固体レーザ媒質２２の上面２２ｄに対応して設けられた光透過性ウインド２３の延長部２３ａの底面には無反射コーティングが、また下面２２ｃに対応して設けられた光透過性ウインド２３の延長部２３ａの底面には全反射コーティングがそれぞれ施される。なお、いずれの底面にも無反射コーティングを施し、下面２２ｃに対応して設けられた光透過性ウインド２３の延長部２３ａの底面に対向して全反射ミラーを配置するようにしてもよい。
【００６２】
図７において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一の符号を符して詳細な説明は省略する。
【００６３】
図７に示す第３の実施の形態において、一対の冷却機構２４、２４によって一対の光透過性ウインド２３、２３を介して単一の固体レーザ媒質２２を冷却することにより、固体レーザ媒質２２の冷却効率をより向上させることができる。
【００６４】
次に本発明の変形例について説明する。
【００６５】
図７に示す実施の形態において、レーザダイオード２６からの励起光２６ａを、一対の光透過性ウインド２３、２３の表面で反射させて後、固体レーザ媒質２２に照射させているが、レーザダイオード２６からの励起光２６ａを直接固体レーザ媒質２２に照射させてもよい。
【００６６】
また図７に示す実施の形態において、各光透過性ウインド２３は、延長部２３ａを一体として有しているが、これに限らず図８に示すように、固体レーザ媒質２２の上面２２ｄと底面２２ｃに嵌合する凹部２３ｇ、２３ｇを有するベース部２３ｃ、２３ｃと、このベース部２３ｃ、２３ｃの凹部２３ｆ、２３ｆに嵌合する一対の延長部２３ａ、２３ａとから構成してもよい。
【００６７】
なお、図７や図８に示した構成の固体レーザ媒質を光軸２５上に複数配置するようにしても良く、この場合、図６で説明したと同様に、固体レーザ媒質の配置位置に応じて、コーティングの種類、全反射ミラーの配置などを考慮すれば可能である。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、固体レーザ媒質の底面に光透過性ウインドを設けたことにより、冷却機構と光透過性ウインドとの間の接触面積を広くすることができ、冷却機構による光透過性ウインドの冷却効率を向上させることができ、ひいては光透過性ウインドによる固体レーザ媒質の冷却効率を向上させることができる。
【００６９】
さらに、固体レーザ媒質を複数配置することができ、レーザ光の高出力化を容易に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるレーザ光発生装置の第１の実施の形態を示す全体構成図
【図２】光透過性ウィンドの変形例を示す図
【図３】光透過性ウィンドの変形例を示す図
【図４】固体レーザ媒質の変形例を示す図
【図５】光透過性ウィンドの変形例を示す図
【図６】本発明によるレーザ光発生装置の第２の実施の形態を示す全体構成図
【図７】本発明によるレーザ光発生装置の第３の実施の形態を示す全体構成図
【図８】光透過性ウィンドの変形例を示す図
【図９】従来のレーザ光発生装置を示す図
【符号の説明】
１ レーザ光発生装置
２ 固体レーザ媒質
２ｃ 底面
２ｄ 上面
３ 冷却機構
６ レーザダイオード
６ａ 励起光
７ 集光装置
８ 電源装置
９ 部分反射ミラー
１０ 対象物
１１ａ レーザ光
１１ｂ 誘導放出光
２１ レーザ光発生装置
２１ａ レーザ光
２１ｂ 誘導放出光
２２ 固体レーザ媒質
２２ｃ 底面
２２ｄ 上面
２２ｆ 固体レーザ媒質
２２ｇ 固体レーザ媒質
２２ｈ 中心部
２３ 光透過性ウインド
２３ａ 延長部
２３ｂ 延長部
２３ｃ ベース部
２３ｅ 底面
２３ｆ 凹部
２３ｇ 凹部
２４ 冷却機構
２４ａ 冷却媒体
２４ｂ 開口部
２５ 光軸
２６ 励起光源（レーザダイオード）
２６ａ 励起光
２７ 集光装置
２８ 電源装置
２９ 部分反射ミラー
３０ａ 無反射コーティング
３０ｂ 全反射コーティング
４０ レーザ発生装置
５０ レーザ光発生装置
Claims (6)
- 励起光を発する励起光源と、
この励起光源からの励起光が照射される固体レーザ媒質と、
この固体レーザ媒質の底面に密着して設けられた光透過性の光透過性ウインドと、
この光透過性ウインドに設けられた冷却機構と、を備えたことを特徴とするレーザ光発生装置。 - 励起光を発する励起光源と、
この励起光源からの励起光が照射される固体レーザ媒質と、
この固体レーザ媒質の両端面に密着して設けられた光透過性ウインドと、
各光透過性ウインドに設けられた冷却機構と、を備えたことを特徴とするレーザ光発生装置。 - 光透過性ウインドは、冷却機構内をレーザ光の光軸に沿って延びる延長部を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ光発生装置。
- 冷却機構は、レーザ光の光軸が通る部分近傍に延長部が嵌合する開口を有していることを特徴とする請求項３に記載のレーザ光発生装置。
- レーザ光の光軸上に固体レーザ媒質が複数配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレーザ光発生装置。
- 励起光源がレーザダイオードであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレーザ項発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003195415A JP2005032935A (ja) | 2003-07-10 | 2003-07-10 | レーザ光発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003195415A JP2005032935A (ja) | 2003-07-10 | 2003-07-10 | レーザ光発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005032935A true JP2005032935A (ja) | 2005-02-03 |
Family
ID=34206236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003195415A Pending JP2005032935A (ja) | 2003-07-10 | 2003-07-10 | レーザ光発生装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005032935A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10720243B2 (en) | 2014-11-18 | 2020-07-21 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser amplification apparatus, laser apparatus, and laser nuclear fusion reactor |
-
2003
- 2003-07-10 JP JP2003195415A patent/JP2005032935A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10720243B2 (en) | 2014-11-18 | 2020-07-21 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser amplification apparatus, laser apparatus, and laser nuclear fusion reactor |
| DE112015005208B4 (de) | 2014-11-18 | 2022-05-12 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laserverstärkungsvorrichtung, Laservorrichtung und Laser- Kernfusionsreaktor |
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