JP2720521B2 - 固体レーザ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスラブ形と通称される高出力用に適する固体
レーザ装置であって、レーザ光を全反射する１対の板面
とレーザ光が出入する１対の斜端面を備えるスラブ状体
に形成されたレーザ媒体と、レーザ媒体を収納しその両
斜端面を外部に露出させるように両端部を保持する収納
容器と、レーザ媒体の斜端面に対向配置されてレーザ光
を反射する１対のミラーとを備えるものに関する。

〔従来の技術〕

周知のように、固体レーザ装置ではレーザ活性物質を
含むYAG等のレーザ媒体は一般にはロッド状に形成され
るが、その断面形状が例えば円形の場合には、レーザ発
振時にその中心軸にピークをもつ内部温度分布とそれに
基づく熱歪みが生じるので、レーザ媒体の断面を通るレ
ーザ光の位相にその半径方向の位置に依存するずれが発
生して全体の発振モードが乱れやすく、この乱れの程度
が著しくなるとレーザ発振作用が停まってしまうので、
高出力レーザ発振用にはあまり適しない欠点がある。

前述のスラブ形固体レーザ装置はこの点を解決するも
ので、レーザ媒体としてスラフ状ないしは板状のものを
用い、その内部でレーザ光を１対の板面で全反射させな
がらジグザグ状に進行させるので、媒体内に温度分布が
あってもレーザ光は温度の異なる場所を通りながら進む
ことになり、熱歪みがレーザ光の位相に与える影響が平
均化されてレーザの発振モードが温度分布によって影響
される度合いがずっと少なくなる。従って、スラブ形固
体レーザ装置は大出力で発振させることが可能で、かつ
レーザビームの断面内の位相がよく揃っているので光学
的手段によってごく小さなスポットに収束できる特長を
有する。

第８図はこのスラブ形固体レーザ装置の構造を例示す
るものである。レーザ媒体10は偏平な矩形断面をもつNd
等のレーザ活性物質を含むYAG等の結晶体やガラスであ
って、レーザ光Ｌはその１対の板面10aを全反射面とし
て媒体10内を図の左右方向に前述のようにジグザグ状に
進み、例えばブルースター角として知られている所定の
角度に形成去れ田両斜端面10cを介して出入する。これ
ら斜端面10cにそれぞれ対向して、全反射ミラー21およ
び部分反射ミラーである出力ミラー22が配置され、レー
ザ媒体10とともにレーザ共振系を構成する。レーザビー
ム出力Loはもちろん出力ミラー22側から取り出される。

レーザ媒体10は光励起する要があるので収納容器１を
設けてレーザ媒体10と１対の励起光源２をそれに収納
し、励起光源２の発生熱を除去しかつ高出力発振のため
にレーザ媒体10の温度を極力下げるために冷却が必要な
ので収納容器１を密閉構造にしてその内部に純水等の冷
却媒体Ｃを通流させる。この収納容器１は励起光源２か
らの励起光ELを反射する鏡面に仕上げられた楕円状の内
面をもつ筒状の本体部1aと、その両端面を閉鎖する同じ
く内面が鏡面仕上げされた１対の蓋部1bとからなり、こ
の蓋部1bに明けた孔からレーザ媒体10および励起光源２
が容器内に装入され、それらの両端部が蓋部1bによって
密封的に支持される。レーザ媒体10はその両斜端面10c
を外部に露出させるように保持され、この保持部の密閉
は蓋部1bと抑え部材３との間に介装されるふつうはＯリ
ングであるシール６によって保たれる。

同様に励起光源２はその電極2aを外部に突出させた状
態でその両端部を蓋部1bにより保持され、この保持部が
蓋部1bと別の抑え部材５との間に介装される上と同様な
シール６により密閉される。なお、収納容器１の内室の
上下の半分はレーザ媒体10の斜端面10cに応じて図の左
右方向に互いにずらされる。また、冷却媒体Ｃ用の導出
入口1cは収納容器１の本体部1aの頂部と底部にそれぞれ
設けられる。

レーザ媒体10は、その１対の板面10aを介して励起光
源２から励起光ELを受けてレーザ発振作用を行なうが、
励起光ELから受けるエネルギの大部分が最終的にはその
中で熱に変換されるので、これによる熱歪みを減少させ
るためレーザ媒体10は冷却媒体Ｃによって強力に冷却さ
れる。この冷却作用はレーザ媒体10の面積の広い１対の
板面10aを介して主になされるので、図の上下方向であ
る厚み方向の温度勾配は僅少になるが、さらにその幅方
向の温度勾配を減少させるため、第９図に示すようにそ
の１対の側面10bに熱絶縁11が設けられる。この熱絶縁1
1としては、例えば熱絶縁性の良好なシリコーンラバー
系等の接着剤を図のような半円筒形のガラスや金属の保
持体12と側面10bとの間に充填した上で硬貨させ、ある
いは樹脂等の熱絶縁材と金属の保持具とを側面10b上に
順次接着する。これにより、レーザ媒体10内の熱流は第
９図の上下方向にのみ生じて左右方向にはほとんど生じ
なくなり、レーザ媒体10内の幅方向の温度勾配従って熱
歪みが実質上なくなる。

以上説明した従来のスラブ形固体レーザ装置では、高
出力のレーザ発振時にもレーザ媒体内の熱歪みが僅少な
ので、断面内で位相がよく揃った良質のレーザビームを
取り出すことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上述の従来のスラブ形固体レーザ装置で
は、収納容器から外部に向けて露出するレーザ媒体の斜
端面付近にある熱絶縁やシールがレーザ光に照射されて
焼損しやすい問題がある。以下これを第10図と第11図を
参照して説明する。

第10図は熱絶縁がレーザ光で照射される様子を示すた
めに、第８図からレーザ媒体10とそれとともにレーザ共
振系を構成するミラー21および22を抽出して図の上側か
ら見た状態を示す。レーザ媒体10の斜端面10cから出射
するレーザ光Ｌは本来は完全な平行光であるべきはずで
あるが、実際には図のように若干の広がり角をもつの
で、ミラー21または22から反射されたレーザ光Ｌの一部
が斜端面10cの両側方に露出する熱絶縁11の端面11aに当
たってそれを加熱する。かかる問題を起こす散乱レーザ
光の全光束に対する割合はもちろん僅かなのであるが、
スラブ形固体レーザ装置ではレーザ光Ｌのエネルギ密度
が5W/mm²と非常に高いので、レーザ媒体10とミラー21ま
たは22との光軸合わせに狂いがあったり、運転中の温度
変化等によって狂いが出ると熱絶縁11が短時間内に焼損
してしまう。

熱絶縁11の焼損はそれ自体の損失に留まらず、焼損時
の揮発物ないし蒸発物がそれと直接に接するレーザ媒体
10の斜端面10cに蒸着してレーザ光を吸収するので、こ
の斜端面までが損傷してレーザ媒体が使えなくなってし
まう。斜端面10cに金属酸化膜等の反射防止膜が設けら
れている場合、それが蒸着によりとくに汚染されやすく
その損傷が急激に起こりやすい。

第11図はシールがレーザ光で照射される様子を示すた
め、第８図からレーザ媒体10と，ミラー21および22と，
収納容器の蓋部1bと，それとレーザ媒体との間に介装さ
れるシール６とを抜き出して示すものである。上述のよ
うにレーザ光束には若干の散乱光があるので、ミラー21
または22からの反射光の一部によってレーザ媒体10の斜
端面10c付近を通り囲むシール６が加熱されやすく、こ
の場合にもレーザ媒体とミラーとの光軸合わせに狂いが
あり，あるいは使用中に狂いが発生すると、シール６が
短時間内に焼損する。

さらに、反射光以外に、通常ならばレーザ媒体10内部
で全反射されるべきレーザ光が、レーザ媒体10とシール
６との接触部において両者の屈折率の関係から全反射さ
れずにシール６内にもれ光として侵入し、シール６を焼
損することがある。

シール６が焼損すると、それに接するレーザ媒体10が
局部加熱されてそこを通過するレーザ光の波面を乱して
レーザ光束の質を低下させるほか、シールから冷却媒体
が漏れて蒸発するのでその際の潜熱によるレーザ媒体熱
歪みにより破損し、あるいはレーザ媒体の表面に水滴が
付着してそのレンズ作用によりレーザ光が媒体内部に集
光され、その局部加熱作用によりレーザ媒体が部分破壊
することがある。さらには、シールを漏れた水分により
レーザ媒体の斜端面10cの反射防止膜が劣化してレーザ
共振条件が悪影響を蒙りやすい。

かかる問題の解決策として、ミラー21および22の面積
をレーザ媒体10の断面積より小さくして、光軸合わせに
多少の狂いがあっても熱絶縁11やシート６に散乱光が当
たらないようにすることはできるが、これにはミラーの
面積をかなり小さくする要があるので、レーザ媒体から
出たレーザ光束のかなりの部分がミラーに当たらずに散
逸してレーザ光出力が著しく低下してしまう。

また、従来からレーザ媒体10の板面10aの両端部に小
さなプリズムを設け、レーザ光をこのプリズムの端面か
ら出入させる構造が知られており、この手段ではレーザ
光がレーザ媒体の斜端面から出入しないので熱絶縁やシ
ールの焼損を防止できるが、構造が複雑になるほか第９
図からも容易にわかるようにレーザ媒体の収納容器への
装入や取り付けが非常に厄介になる。

本発明はかかる問題を解決して、スラブ形レーザ媒体
の側面に設けられる熱絶縁やレーザ媒体と収納容器の間
に介装されるシールの焼損を有効に防止できる実用性の
高い固体レーザ装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば上述の熱絶縁の焼損防止の目的は、レ
ーザ光を全反射する１対の板面と熱絶縁された１対の側
面とレーザ光が出入する１対の斜端面をもつスラブ状体
に形成されたレーザ媒体と、レーザ媒体を収納しその両
斜端面を外部に露出させるように両端部を保持する収納
容器と、レーザ媒体の斜端面に対向配置されてレーザ光
を反射する１対のミラーとを備えるレーザ装置に対し
て、レーザ媒体の両側面上の熱絶縁物をミラーにより反
射されるレーザ光からそれぞれ保護する１対の遮光部材
をレーザ媒体の露出された両斜端面と各ミラーとの間に
レーザ媒体の側面に直交する方向の位置を独立に調整可
能に収納容器側に取り付けることによって達成される。

上記構成中の遮光部材は例えば金属板としてその一辺
をいわば遮光カーテンの端として用い、ミラーからの反
射光に対してレーザ媒体の斜端面はすべて露出されるが
側面上の熱絶縁はカーテンの蔭に隠れるようにするのが
好適である。その遮光部材のカーテンの端のレーザ媒体
の側面と直角な方向の位置を調整する手段としては、後
述の実施例のように種々な機構を適宜利用できる。

また、前述のシールの焼損防止の目的は、前記基本構
造の固体レーザ装置に対し、レーザ媒体の両側面上の熱
絶縁物を抱持する保持体を設け、この保持体をレーザ媒
体の斜端面から突出するように延在させ、この延在部
に、レーザ媒体と収納容器との間に介装されるシールを
ミラーにより反射されるレーザ光から保護する遮光部材
を取り付けるとともに、この保持体を、ミラーからの反
射光に対して熱絶縁物を保護する形状としてなることに
より達成される。かかる構造によれば、遮光部材のシー
ルに対する保護効果に加えて、熱絶縁に対する保護効果
をも同時に得ることができる。

しかし、このシールの焼損防止用遮光部材を実際に使
用した結果、今度は遮光部材が散乱レーザ光により加熱
されてその表面に酸化膜が発生し、使用中に酸化膜が剥
がれてレーザ媒体の斜端面に付着するおそれが出てき
た。この酸化膜による汚染は熱絶縁の焼損時ほど深刻で
はないが、レーザ発振効率を低下させ長期の使用中には
レーザ媒体を破損させるおそれなしとしないので、シー
ルの焼損防止に加えて遮光部材の過熱による酸化をも防
止する要がある。

本発明によればこの目的は、前記基本構造の固体レー
ザ装置に対し、レーザ媒体の両側面上の熱絶縁物を抱持
する保持体を設け、この保持体をレーザ媒体の斜端面か
ら突出するように延在させ、この延在部に、レーザ媒体
と収納容器との間に介装されるシールをミラーにより反
射されるレーザ光から保護する遮光部材を取り付けると
ともに、遮光部材は遮光部と結合部とからなり、結合部
は平坦な板状に形成され、その下面全体が結合手段によ
り収納容器と熱伝導的に結合されてなることにより達成
される。さらには保持体の延在部の形状をミラーからの
反射光に対して熱絶縁を保護するように形成して置くの
が非常に有利である。

〔作用〕

熱絶縁やシールの焼損保護は、レーザ発振効率を上げ
るためのレーザ光束の有効利用と相反関係にあって、と
くに運転中に生じ得るレーザ共振系内の光軸のずれに対
して保護の安全率を見ると発振効率が犠牲になるやすい
ので、保護手段は随時調整可能にして置くのが望まし
い。また、問題の解決手段を従来のプリズムのようにレ
ーザ媒体側に設けたのでは、構造が複雑になってレーザ
媒体の収納容器への取り付けが厄介になる。

本発明ではかかる点に着目して、熱絶縁やシールの保
護手段としての上記構成にいう遮光部材をいずれもレー
ザ媒体の斜端面とミラーとの間の収納容器外に配設し
て、構造を複雑化することなくその取り付け位置を調整
自在にする。

この遮光部材で熱絶縁を保護する場合は、熱絶縁が設
けられているレーザ媒体の側面と直交するその取付け位
置を簡単に調整可能にして置くことにより、レーザビー
ムの全断面を最大限有効利用しながら熱絶縁を安全に保
護できるようにする。さらに本発明では、この熱絶縁保
護用遮光部材を１対設け、かつそれらを互いに独立に調
整可能とする。遮光部材を１対とするのは、もちろんレ
ーザ媒体の各側面に設けられている熱絶縁をそれぞれ保
護するためであるが、それらをさらに独立調整可能とす
るのは、単に調整を容易にするため遮光部材を例えば絞
り機構としたのでは、固体レーザ装置の運転中に生じ得
る複雑な光軸のずれに対応した調整が充分にできないか
らである。

遮光部材でシールを保護する場合は、これをレーザ媒
体の収納容器外に露出された斜端面とミラーとの間の収
納容器外においてレーザ媒体の両側面上の熱絶縁物を抱
持する保持体の、レーザ媒体の斜端面から突出した延在
部に担持させる。これにより、固体レーザ装置の運転中
に遮光部材と斜端面との関係位置が変化したり光軸のず
れが生じたりすることがなくなり、レーザビームを有効
利用して発振効率を良好に保ちながら確実なシール保護
効果を得ることができる。

このシール保護効果とともに熱絶縁保護効果をも得る
には、この延在部の形状をミラーからの反射レーザ光に
対して保護するように形成するのが非常に有利である。

シール保護用遮光部材自体を散乱レーザ光による過熱
から保護するには、上記構成にいうようにそれを内部に
冷却媒体が通流されて低温度に保たれている収納容器に
対して熱伝導的に結合することにより、この遮光部材が
収納容器を介して冷却媒体により有効に冷却されるよう
にする。また、この遮光部材を上述の熱絶縁保持体の延
在部により案内された状態で収納容器と熱伝導的に結合
することにより、運転中のその斜端面との関係位置の変
化や光軸のずれの発生をなくし、レーザ発振効率を良好
に保ちつつ確実なシール保護効果を得ることができる。

〔実施例〕

以下、図を参照しながら本発明の実施例を詳しく説明
する。第１図は熱絶縁保護用に遮光部材30を設ける本発
明による固体レーザ装置の要部を第８図に適合する形で
示す斜視図である。

この図にはレーザ媒体10の出力ミラー22側の斜端面10
cを含む端部が示されており、このスラブ形のレーザ媒
体10はレーザ光Ｌに対する全反射面と励起光を受ける励
起面と冷却媒体による冷却面とを兼ねる１対の板面10a
をもち、その１対の側面10bには半円筒状の保持体12と
の間に熱絶縁11が設けられていて、その端面11aが斜端
面10cの側方に露出されている。レーザ媒体10は第８図
に示すように収納容器の蓋1bの孔から装入され、斜端面
10cを外部に露出させるように端部が収納容器１に取り
付けられる。

図には上述の蓋1bとともレーザ媒体10の端部を支持す
る抑え部材３が示されており、この抑え部材３は蓋1bの
段違い部に沿うように屈曲された金属板から形成され、
その中央部にレーザ媒体の斜端面10cを露出させる窓3a
を有し、複数個の取付孔3bの個所で蓋にねじ止めされ
る。この抑え部材３の左右の端部には、遮光部材30を取
り付けるための長短２種の脚3cが設けられ、それらの先
端に平らな板状の遮光部材30をそれぞれねじ止めできる
ようになっている。あるいは、脚3cの長さをすべて同じ
にかつ先端を斜面にして置き、遮光部材30をレーザ媒体
10の斜端面10cと平行な姿勢で取り付けてもよい。抑え
部材３の窓3aから僅かに突出して露出される斜端面10c
とこの遮光部材との間隔は小さいほど熱絶縁11の保護に
有利なので、脚3cの長さは数mmを越えない程度とされ
る。

遮光部材30の脚3cへの取付孔30aは図示のように左右
方向に偏平ないわゆる長孔に形成され、図でδで示され
た方向および調整代で、遮光部材30のレーザ媒体10の側
面10bに直交する方向の位置を、この例ではねじ４によ
る取り付け時に微調整できるようになっている。出力ミ
ラー22により反射されたレーザ光Ｌの一部が熱絶縁11の
露出された端部11aに当たってそれを前述のように焼損
させることがあるので、この反射レーザ光から熱絶縁11
を遮蔽するように遮光部材30の図のδの方向の位置が微
調整される。この調整は0.1〜0.2mmの精度ですることが
必要である。

第２図および第３図はこの遮光部材30の位置の微調整
精度を上げるための構造をその一方について示すもので
ある。第２図の例では、取付板31と山形に形成された金
属の板ばね32と調整ねじ33とが設けられ、ねじ４により
前述の脚3cに取り付けると同時に板ばね32の端を固定で
きるようになっている。同図（ａ）はその平面図で、そ
のＸ−Ｘ矢視断面である同図（ｂ）に示すように、板ば
ね32のやや大きいめの孔32aを介して取付板31にねじ合
わされるねじ33により板ばね33を押し広げる程度を調整
して、図の左側の遮光辺32aの位置をδで示す方向に高
精度で微調整できる。

第３図の例では、Ｕ字形の案内部材34とその両脚の内
側に切られた溝34aにより案内される金属のスライド板3
5と板ばね36と細目ねじ37が設けられ、案内部材34の取
付孔34bの個所で前述の脚3cにねじ止めされる。ねじ37
は板ばね36と案内部材34の孔34cを通ってスライド板35
にねじ合わされており、このねじ込み深さを加減するこ
とによりスライド板35の遮光辺35aの位置をδで示す方
向に高精度で微調整できる。

これら第２図の板ばね32や第３図のスライド板35はい
ずれも遮光部材の役目を果たすもので、第１図の遮光部
材30と同様にステンレス鋼等のレーザ光に対して高い反
射率をもつ金属で構成するのが好適である。いずれの構
造でも、ねじ等の手段で簡単に遮光部材の位置を高精度
で調整することができ、この調整を必要に応じて随時行
なうことにより、熱絶縁をミラーからの反射レーザ光か
ら遮蔽して安全に保護するとともに、レーザ光が遮光部
材により遮られる程度を最低にできる。レーザ媒体の幅
が通常のように20mm程度で、遮光部材を0.2mmの精度で
調整した場合、反射レーザ光の損失は２％程度に過ぎな
い。

第４図はシール６の保護用に遮光部材40を設ける本発
明による固体レーザ装置の実施例の要部を第９図に適合
する形で示す斜視図である。

この第４図にもレーザ媒体10の斜端面10cを含む端部
が示されており、このレーザ媒体10の１対の側面には前
と同様に保持体12との間に熱絶縁11が設けられるが、こ
の例では１対の保持体12の各端部がレーザ媒体10の斜端
面10cを越えて外方に突出するように延在され、かつこ
の延在部12aの形状が図示のように熱絶縁11を外側から
隠すように形成される。これにより、出力ミラー22から
反射されるレーザ光Ｌ中の斜端面10cの幅よりも広がる
部分が熱絶縁11に入射しないようにすべて遮られる。ま
たこの例では、かかる１対の延在部12aの一方の先端の
外側部には、遮光部材40を取り付ける都合上小さな切り
欠き12bが図のように設けられる。

レーザ媒体10を収納容器に取り付ける際には、通例の
ようにまず第８図の収納容器１の蓋1bの孔からレーザ媒
体10を装入し、次にその各端部の保持体12を含む周囲に
Ｏリング等のシールを嵌め、ついでレーザ媒体10の端部
に第４図の抑え部材３の窓3aを嵌め合わせた上で、抑え
部材３をその取付孔3bの個所で蓋1bにねじ止めする。こ
れによって、レーザ媒体10は斜端面10cを外部に露出さ
せた状態で収納容器１に取り付けられ、かつその各端部
において蓋1bとの間に介装されたシール６により弾性的
にかつ冷却媒体Ｃに対して密封的に支承される。この実
施例でも、抑え部材３は蓋1bの外形に適合するように屈
曲した板状に形成されるが、遮光部材40用の取付脚は設
けられない。

第４図の遮光部材40は、その遮光部41に明けられた窓
41aを１対の保持体12の延在部12aに嵌め込んだ状態でそ
れに取り付けることにより、レーザ媒体10従ってその斜
端面10cに対して位置決めされる。なお、この例では遮
光部材40は抑え部材３と同様に屈曲した形状に形成され
ているが、平坦な板状であっても差し支えない。この遮
光部材40の若干例が第５図に示されているので、以下こ
れを参照しながら説明する。

遮光部材40は、保持体12を含めたレーザ媒体10の断面
に対応する細長い窓41aをもち、その上下の２辺が遮光
辺であって、その両端部41bおよび41cの個所で１対の保
持体12の延在部12aに嵌め込まれる。窓41aの左側の端部
41bは第４図の左側の延在部に応じて半円形に，右側の
端部41cは右側の延在部の切り欠き12bに適合した形状に
それぞれ形成され、いずれも遮光部材40を正確に位置決
めできるよう精密に仕上げられる。

第５図（ａ）とその側面である第５図（ｂ）に示すよ
うに、遮光部材40の左右の端部の裏側にはその位置決め
を正確にできるよう突起部42および43が設けられ、それ
らの内側が窓の端部41bおよび41cと同形状に仕上げられ
る。この内の右側の突起部43にはねじ孔43aが切られ、
これに第４図のねじ44をねじ合わせて前述の切り欠き12
bに軽く押し付けるだけで、遮光部材40を保持体12の延
在部12a従ってレーザ媒体10にしっかり固定できる。

第５図（ａ）の例では、遮光部材40の窓41aの上下の
遮光辺はそれらの間隔がレーザ媒体10の上下の板面10a
の間隔つまり斜端面10cの高さより僅かに小さいめにな
るよう正確に仕上げられ、遮光部材40をレーザ媒体10に
取り付けた状態で出力ミラー22からの反射レーザ光が斜
端面10cには入射するが板面10aに接するシール６には当
たらないようにされる。この条件を満たすには、この窓
41aの仕上げをいかに正確にしても、遮光部材40の取り
付けが正確でないと意味がないが、脆いレーザ媒体10の
クラック防止用に斜端面10cの周縁等の稜に0.2mm程度の
面取りがされているので、この程度の取り付け誤差内に
収まるようにすることができる。

第５図（ｃ）の例では、遮光部材40の窓41aの上下辺
にに１対の遮光突起41dが設けられ、それらの対向辺が
遮光辺として用いられる。それら遮光突起41dの突出高
さは例えば0.2mm程度とされ、対向遮光辺の間隔を同図
（ａ）の場合よりもやや小さめにすることにより、シー
ル６に対する保護効果をより完全にすることができる。

第５図（ｄ）の例では、遮光突起41eが窓41aの一方の
辺側にのみ設けられ、その突出高さは同図（ｃ）の場合
よりもさらに大きいめにされる。かかる遮光突起41e
は、便宜上第11図を利用して鎖線で示したようにミラー
21および22がレーザ媒体10の軸線から傾いた位置に置か
れる場合に好適である。かかる傾いたミラー配置は、ス
ラブ形固体レーザ装置に特有なレーザビームの矩形断面
を正方形断面に近付けて、その利用面でのいわゆるアス
ペクト比を改善する上で有用である。図からわかるよう
に、この場合にはレーザ媒体10の一方の板面に接するシ
ール６が反射レーザ光をとくに受けやすいので、遮光突
起41eを一方側にのみ設けたものであって、第５図
（ｄ）の遮光部材40が出力ミラー22側であるとすると、
反対側の全反射ミラー21側には遮光突起41eが窓41aの上
側に設けた遮光部材が用いられる。

第６図はシールの保護用の遮光部材50自身をレーザ光
の照射による過熱から保護するようにした本発明の実施
例の要部を第９図に適合する形で示す斜視図である。

この実施例におけるレーザ媒体10,シール６および抑
え部材３は前の第４図と大きく変わる所はなくそれらの
取り付け要領も同じである。また、遮光部材50がシール
６を出力ミラー22からの反射レーザ光がそれに当たらな
いように保護するのも同じであるが、その結果この遮光
部材50自身がかなりの反射レーザ光により、あるいは時
としてレーザ媒体10の斜端面10cからの出射レーザ光の
一部によっても照射されて過熱状態になり、著しい酸化
を受ける場合があるため、それを有効に冷却するように
したのがこの実施例である。

この遮光部材50は、酸化防止の点からステンレス鋼等
の酸化されにくい金属材料で構成することができるが、
実際には熱伝導率のよい銅やアルミで構成する方がむし
ろ成績がよく、この実施例では遮光部51とそれと連続し
た結合部52とから構成されている。

遮光部51は反射レーザ光等を受けて過熱されやすい部
分なので、熱容量を増すため前の実施例よりかなり厚
肉，例えば10mmの厚みに形成され、図示の例ではその細
長な窓51aの上下辺に１対の遮光突起51dを備え、窓51a
の両端部をレーザ媒体10の斜端面10cから突出された保
持体12の延在部12aに嵌め込むことにより、遮光部材50
の斜端面10c従ってシール６に対する関係位置を正確に
決め得るようになっている。この嵌め込み面は高精度を
要するが、延在部12aをこの面に沿って滑動し得るよう
にして置くのが運転時のレーザ媒体10の熱膨張を吸収す
る上で望ましい。

結合部52は図のように平坦な板状に形成されて取り付
け孔52aを備え、この孔を介して第８図の収納容器１の
蓋1bの例えば励起光源２を支承する突起部の周面1dにね
じ止め等の手段で取り付けることにより、遮光部材50が
その結合部52の下面全体で収納容器１と熱伝導的に結合
される。この取り付けないし結合に当たっては、取り付
け孔52aの径を取り付けねじに対してやや大きいめにし
て置き、遮光部51の窓51aの保持体12の延在部との嵌め
合わせ個所に無理が掛からないようにするのが望まし
い。

第７図は前の第５図に対応して遮光部材50の若干例を
示すものである。同図（ａ）の例では、遮光部51の窓51
aは平坦な上下辺を備え、これらの辺が遮光辺とされ
る。図の窓51aの両端部51bおよび51cが保持具12の延在
部12aに嵌め込まれる個所である。この側面図である同
図（ｂ）には、結合部52の取り付け孔52aの個所で上述
の収納容器１の蓋1bの突起部の周面1dに取り付ける要領
が簡単に示されている。同図（ｃ）の例では、遮光部51
の窓51aの上下辺に第６図と同様に遮光突起51dが設けら
れる。同図（ｄ）の例では遮光突起51eが窓51aの一方の
辺側にのみ設けられる。これら遮光突起51dおよび51eの
もつ機能は第５図の場合と同様なので説明を省略する。

この実施例における遮光部材50は、第９図に示すよう
に冷却媒体Ｃが内部に通流される収納容器１に熱伝導的
に結合されるので、反射レーザ光等から受ける熱量が収
納容器１を介して冷却媒体Ｃに速やかに放熱され、従来
のように過熱されるおそれをなくすことができる。

以上述べたように，本発明では熱絶縁11を保護する遮
光部材30やシール６を保護する遮光部材40または50が設
けられるが、その応用として本発明をかかる保護手段を
組み合わせた形でも実施をすることができる。また、実
施例の説明からもわかるように、本発明はこれらの例示
に限らず種々の態様ないしは具体構造で実施して効果を
上げることができる。

〔発明の効果〕

以上の記載のとおり本発明では、レーザ光を全反射す
る１対の板面と熱絶縁された１対の側面とレーザ光が出
入する１対の斜端面とをもつスラブ状体に形成されたレ
ーザ媒体と、レーザ媒体を収納しその両斜端面を外部に
露出させるように両端部を保持する収納容器と、レーザ
媒体の斜端面に対向配置されてレーザ光を反射する１対
のミラーとを備えるレーザ装置において、レーザ媒体の
両側面上の熱絶縁物をミラーにより反射されるレーザ光
からそれぞれ保護する１対の遮光部材をレーザ媒体の露
出された両斜端面と各ミラーとの間にレーザ媒体の側面
に直交する方向の位置を独立に調整可能に収納容器側に
取り付けることにより、あるいはレーザ媒体の両側面上
の熱絶縁物を抱持する保持体を設け、この保持体をレー
ザ媒体の斜端面から突出するように延在させ、この延在
部に、レーザ媒体と収納容器との間に介装されるシール
をミラーにより反射されるレーザ光から保護する遮光部
材を取り付けるとともに、この保持体を、ミラーからの
反射光に対して熱絶縁物を保護する形状とすることによ
り、固体レーザ装置の構造を複雑化させることなく実用
的な構造で熱絶縁やシールを反射レーザ光による焼損か
ら有効に保護して、固体レーザ装置の運転信頼性を向上
することができる。

さらには、レーザ媒体の両側面上の熱絶縁物を抱持す
る保持体を設け、この保持体をレーザ媒体の斜端面から
突出するように延在させ、この延在部に、レーザ媒体と
収納容器との間に介装されるシールをミラーにより反射
されるレーザ光から保護する遮光部材を取り付けるとと
もに、遮光部材は遮光部と結合部とからなり、結合部は
平坦な板状に形成され、その下面全体が結合手段により
収納容器と熱伝導的に結合されるようにすることによ
り、遮光部材自身が反射レーザ光等により過熱される危
険を防止して、固体レーザ装置の運転信頼性を一層向上
させることができる。

このように、本発明によって熱絶縁やシール、さらに
は遮光部材自身も安全に保護できるだけでなく、レーザ
共振系内のレーザ光の損失を最低に抑えて、スラブ形固
体レーザ装置を高効率かつ高出力運転することができ
る。

なお、本発明による熱絶縁保護用遮光部材は、レーザ
媒体を収納する容器の外側に設けられるので、固体レー
ザ装置の運転中に種々の要因でレーザ共振系内の光軸合
わせに狂いやずれが発生しても、遮光部材の位置の修正
ないし微調整を必要に応じて随時に行なって固体レーザ
装置を常に最良の条件で運転できる。遮光部材は１対設
けられるので、上述の光軸の狂いないしずれがどのよう
な形で起きても、両遮光部材の位置を固体レーザ装置の
運転条件を最良にするように精密に微調整できるからで
ある。

また、本発明によるシール保護用遮光部材は熱絶縁の
保持体の延在部により担持ないし案内されるので、運転
中にその位置の狂いやずれが発生するおそれはほとんど
なく、万一その位置の調整が必要になっても、遮光部材
が収納容器の外部に配設されているので容易にその位置
の調整ないし修正できる。

このように、本発明はスラブ形固体レーザ装置につい
て従来からの課題であった熱絶縁やシールの焼損防止と
レーザ共振系内のレーザ光の損失防止とを同時に解決
し、さらにはかかる防止手段としての遮光部材の過熱を
も防止できる実用的な手段を提供しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図から第９図までが本発明に関し、第１図は熱絶縁
保護用遮光部材を組み込んだ本発明による固体レーザ装
置の実施例の要部の斜視図、第２図はその遮光部材の構
造例を示す平面図および断面図、第３図はその遮光部材
の異なる構造例を示す平面図、第４図はシール保護用遮
光部材を組み込んだ本発明による固体レーザ装置の実施
例の要部の斜視図、第５図はその遮光部材の若干例を示
す平面図と側面図、第６図はシール保護用遮光部材の過
熱防止手段を組み込んだ本発明による固体レーザ装置の
要部の斜視図、第７図はその遮光部材の若干例を示す平
面図と側面図、第８図は本発明の対象としての固体レー
ザ装置の構造例を示す断面図、第９図はレーザ媒体の構
造を示す断面図である。第10図以降は従来技術に関し、
第10図は従来技術による固体レーザ装置のレーザ共振系
の平面図、第11図はその側面図である。これらの図にお
いて、 1:収納容器、3c:遮光部材取付用脚、6:シールないしは
Ｏリング、10:レーザ媒体、10a:板面、10b:側面、10c:
斜端面、11:熱絶縁、21:全反射ミラー、22:出力ミラ
ー、30:遮光部材、30a:遮光部材取付孔、31:取付板、3
2:遮光用板ばね、32a:遮光辺、33:調整ねじ、34:案内部
材、34a:案内溝、35:遮光スライド板、35a:遮光辺、36:
板ばね、40:遮光部材、41:遮光部材の遮光部、50:遮光
部材、51:遮光部材の遮光部、52:遮光部材の結合部、C:
冷却媒体、δ：遮光部材の調整方向ないしは調整代、E
L:励起光、L:レーザ光、Lo:レーザ光出力。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光を全反射する１対の板面と熱絶縁
   された１対の側面とレーザ光が出入する１対の斜端面と
   をもつスラブ状体に形成されたレーザ媒体と、レーザ媒
   体を収納しその両斜端面を外部に露出させるように両端
   部を保持する収納容器と、レーザ媒体の斜端面に対向配
   置されてレーザ光を反射する１対のミラーとを備えるレ
   ーザ装置において、 レーザ媒体の両側面上の熱絶縁物をミラーにより反射さ
   れるレーザ光からそれぞれ保護する１対の遮光部材をレ
   ーザ媒体の露出された両斜端面と各ミラーとの間にレー
   ザ媒体の側面に直交する方向の位置を独立に調整可能に
   収納容器側に取り付けてなることを特徴とする固体レー
   ザ装置。
2. 【請求項２】レーザ光を全反射する１対の板面と熱絶縁
   された１対の側面とレーザ光が出入する１対の斜端面と
   をもつスラブ状体に形成されたレーザ媒体と、レーザ媒
   体を収納しその両斜端面を外部に露出させるように両端
   部を保持する収納容器と、レーザ媒体の斜端面に対向配
   置されてレーザ光を反射する１対のミラーとを備えるレ
   ーザ装置において、 レーザ媒体の両側面上の熱絶縁物を抱持する保持体を設
   け、この保持体をレーザ媒体の斜端面から突出するよう
   に延在させ、この延在部に、レーザ媒体と収納容器との
   間に介装されるシールをミラーにより反射されるレーザ
   光から保護する遮光部材を取り付けるとともに、この保
   持体を、ミラーからの反射光に対して熱絶縁物を保護す
   る形状としてなることを特徴とする固体レーザ装置。
3. 【請求項３】レーザ光を全反射する１対の板面と熱絶縁
   された１対の側面とレーザ光が出入する１対の斜端面と
   をもつスラブ状体に形成されたレーザ媒体と、レーザ媒
   体を収納しその両斜端面を外部に露出させるように両端
   部を保持しかつ内部に冷却媒体が通流される収納容器
   と、レーザ媒体の斜端面に対向配置されてレーザ光を反
   射する１対のミラーとを備えるレーザ装置において、 レーザ媒体の両側面上の熱絶縁物を抱持する保持体を設
   け、この保持体をレーザ媒体の斜端面から突出するよう
   に延在させ、この延在部に、レーザ媒体と収納容器との
   間に介装されるシールをミラーにより反射されるレーザ
   光から保護する遮光部材を取り付けるとともに、遮光部
   材は遮光部と結合部とからなり、結合部は平坦な板状に
   形成され、その下面全体が結合手段により収納容器と熱
   伝導的に結合されてなることを特徴とする固体レーザ光
   装置。