JP2927038B2 - 固体レーザ装置用励起光源の保持接続装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体レーザ装置の容器内
に収納される管状体の励起光源をその両端部で保持かつ
接続するための保持接続装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、固体レーザ装置では一般
にＹＡＧ等のレーザ媒質を光励起するので、励起光用の
光源をレーザ媒質とともに同じ容器内に組み込む場合が
多い。以下、この様子を図２を参照してまず簡単に説明
する。

【０００３】図の例ではロッド状の固体レーザ媒質１は
その両端に被せた鞘状の保持筒1aを介して容器10の本体
11に支承され、通例のようにキセノンやクリプトンの放
電管である光源２から励起光を受けて容器10の外に配設
された全反射ミラー３と部分反射ミラー４との間の共振
条件下でレーザ光Ｌを発振し、出力レーザ光LOを部分反
射ミラー４側から取り出すようになっている。レーザ媒
質１と励起光源２とを取り囲むように集光ミラー５が設
けられ、その内面の楕円鏡面5aにより管状体である励起
光源２からの励起光がレーザ媒質１に集光される。この
際、図の例ではフィルタ板６により励起光源２の発光波
長範囲中の光励起に有用な波長成分のみをレーザ媒質１
に与えるようになっている。

【０００４】この図１の固体レーザ装置は高出力用なの
で、その容器10を密閉構造としその内部に純水等の冷却
媒体Ｃを通流させるようになっている。冷却媒体Ｃは容
器10の本体11の底部の導入管13からフィルタ板６により
画成されたその内部の下半分に入り、レーザ媒質１を冷
却した上で通路14を経て上半分に入って、励起光源２を
冷却した後に蓋12に設けられた導出管15から出る。容器
10からこの冷却媒体Ｃが漏れないよう、レーザ媒質１用
の保持筒1aの本体11の貫通部にはＯリング等の液封部1b
が設けられる。なお、フィルタ板６は本体11の突出部11
ａに支承され、集光ミラー５はふつう上下２個に分けら
れて下半分が本体11側に上半分が蓋12側にそれぞれ取り
付けられる。

【０００５】レーザ媒質１は全反射ミラー３と部分反射
ミラー４とともにレーザ共振状態に正確に調整できるよ
う、これを例えば上述の保持筒1aを介し本体11に支承さ
せてその端面を容器10外に露出させる必要がある。一
方、励起光源２の方にはかかる必要がなく、かつレーザ
媒質１に比べてずっと発熱量が大きいので冷却媒体Ｃで
強力に冷却できるように図２のように容器10内に収納し
て、その端部2aを容器内で保持して接続端子Ｔを容器外
に導出するのが有利である。しかし、容器10内のスペー
スが限られているので、この励起光源２の端部2aに対す
る機械的な保持と電気的な接続とを兼ねた保持接続装置
20を用いるのが有利になる。

【０００６】本発明は固体レーザ装置の容器10内に収納
される励起光源２の端部2aに対するかかる保持接続装置
20に関する。この保持接続装置20は冷却媒体Ｃ内にもち
ろん浸漬されるが、冷却媒体Ｃに純水等の腐食性の少な
いものが用いられるので浸漬によるトラブルはあまりな
い。しかし、励起光源２は発熱量が大でいくら強力に冷
却しても熱膨張による伸縮が起きやすいので、その保持
や接続の状態がこれにより影響されないようにする必要
がある。また、固体レーザ装置の組立や分解が容易なよ
うにできるだけ簡単な構造とするのが望ましい。かかる
要求に沿う従来の保持接続装置20を図３を参照して説明
する。

【０００７】図３(a) は励起光源２の側方から見た保持
接続装置20の側面図で、図３(b) はその正面図である。
受座体21は例えば図２の容器10の本体11に固定されてお
り、その上面に形成された同図(b) に示すようなＶ形溝
状の受座21ａに励起光源２の円柱状の端部2aを受ける。
金属からなる丸棒状の押圧体22は容器10の蓋12により図
の上下方向移動自在に案内されており、その押圧先端22
ａがばね23の付勢力により端部2aを上方から受座21ａに
向けて押圧する。押圧体22の蓋12の貫通部にはＯリング
等の液封部24が設けられ、ストッパ用のナット25が取り
付けられたその上端のねじ部が接続端子Ｔとして用いら
れる。

【０００８】図３の保持接続装置20では、励起光源２が
その端部2aを受座体21と押圧体22とにより挟持された状
態で容器10内に保持され、容易にわかるように励起光源
２が同図(a) の左右方向に伸縮しても、その端部2aの受
座体21の受座22ａや押圧体22の押圧先端22ａとの接触面
が滑るだけなので励起光源２に無用な熱応力が掛かるこ
とがない。また、励起光源２の端部4aに押圧先端22ａが
ばね23により強く押し付けられた押圧体22から接続端子
Ｔが容器10外に導出されるので、励起光源２をごく低い
接続抵抗でそれ用の電源と接続することができる。

【０００９】なお、大出力の固体レーザ装置やレーザ媒
質１がスラブ形の場合、励起光源２と保持接続装置20は
レーザ媒質１の上下両側に配設される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、固体レーザ装
置の大出力化が進み、これに応じて励起光源にも大形の
ものを用いるようになると、上述の従来の保持接続装置
では励起光源が破損するトラブルが発生しやすくなって
来た。

【００１１】この主な原因は、励起光源２の両端の円柱
状の端部2aの軸線間に僅かであるが傾きやずれがあるた
め、各端部2aを図３の受座体21に向けて押圧体22により
強く押し付けた際に励起光源２に曲げモーメントが掛か
ってそのガラス管が破損することにあり、かかる破損は
固体レーザ装置の組み立て時よりむしろ運転中に発生す
る場合の方が多い。

【００１２】この問題の解決には、励起光源２の１対の
端部2aの真直度を向上するのが最も有効であるが、固体
レーザ装置の出力が１kW程度になると、励起光源２を前
述のようにレーザ媒質１の上下に振り分けて２個設けて
も各10kW以上の大電力の１ｍ近い長尺物になるので、真
直度の向上は非常に困難であり、実際には運転中にもそ
の狂いが出て来ているものと考えられる。

【００１３】また、図３のばね23による押圧力を下げれ
ば破損の危険を若干軽減できるが、10kW以上の大電力の
励起光源２ではその端部2aと押圧体22の押圧先端22ａの
間の接触抵抗，従って発熱量が著しく増加して端部2aが
熱的損傷を受ける。さらに、図３の受座体21の容器10へ
の取り付け部分を撓み構造にすれば、１対の端部2aの真
直度の不良をかなり吸収できるが、図２の集光ミラー５
に対する励起光源２の位置が狂って来るので、励起光の
レーザ媒質１への集光率が悪化して固体レーザ装置の変
換効率が低下してしまう。

【００１４】本発明の目的は、かかる問題点を解決し
て、励起光源の１対の端部の真直度が充分に良好でなく
ても、簡単な構造で励起光源の破損を防止できる保持接
続装置を得ることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上述の目
的は、把持部と球状部を連結してなる金属の中継体を把
持部を介して励起光源の各端部に取り付け、凹面の受座
を備える１対の受座体とばね付勢された押圧部を備える
１対の押圧体を容器に固定し、中継体の球状部を受座体
の受座と押圧体の押圧部との間に挟持することにより励
起光源を容器内で保持し、受座体と押圧体の少なくとも
一方から励起光源用の接続端子を容器外に導出すること
によって達成される。

【００１６】なお、励起光源の電源用の接続端子は受座
体の方から導出するのが有利なことが多く、この場合に
は中継体の球状部と受座体とを可撓性導体を介して接続
するのがとくに有利である。また、固体レーザ装置の容
器が通例のように本体と蓋とからなる場合、受座体を本
体の方に，押圧体を蓋の方にそれぞれ取り付けるのが固
体レーザ装置の組立や分解を容易にする上で有利であ
る。

【００１７】

【作用】本発明は励起光源の端部を直接に保持するかわ
りに前項の構成にいう中継体を介して保持するように
し、このため中継体を把持部と球状部を連結して構成
し、まず中継体を把持部を介して励起光源の各端部に取
り付けた上で、受座体の凹面の受座と押圧体のばね付勢
された押圧部にその球状部を挟持させて球面を受座や押
圧部と点接触させることにより、励起光源の保持姿勢を
１対の端部の真直度の狂いに応じ自動的に微調整させ
る。本発明はかかる狂いの自動補正作用により、押圧体
から球状部に強い押圧力を掛けても、励起光源に大きな
曲げモーメントが掛からないようにしてその破損を防止
するものである。

【００１８】

【実施例】以下、図１を参照しながら本発明の実施例を
説明する。同図(a)は図２の固体レーザ装置用保持接続
装置の側面図、同図(b) はその正面図であり、図２や図
３との対応部分には同じ符号が付されている。

【００１９】本発明の保持接続装置20を構成する中継体
30は金属からなり、図１(a) に示すように把持部31と球
状部32とを連結した構造をもち、図では把持部31の方が
断面で示されている。この実施例の把持部31は、励起光
源２の端部2aの円周面に沿う内周面と図のようにテーパ
が付いた外周面をもち，かつ周方向の例えば４個所に分
布して溝が軸方向に切られた円筒状に形成され、外周面
に切られた細目テーパねじにナット33をねじ込むことに
より端部2aを周囲から強く把持して中継体30を図のよう
に励起光源２に取り付け得るようになっている。なお、
球状部32はもちろん中実で、この把持部31とその基部の
鍔を介して連結され、その球状面の径がふつう10〜20mm
程度のものである。

【００２０】保持接続装置20を構成する受座体40は図１
(b) に示すように上述の中継体30の球状部32を受ける凹
面，図の例ではＶ形溝の受座41を先端部に備え、その基
部42が図２のアクリル樹脂等の容器10の本体11に取り付
けられる。この例では受座41は球状部32の球状面と２点
で点接触するが、これを球状面よりやや大径の円周面と
し１点で点接触させてもよい。この実施例の受座体40は
金属からなり、基部42から突設されたねじ棒43とナット
44により容器の本体11に取り付け、ねじ棒43の先端部を
接続端子Ｔとして用いるようになっている。なお、ねじ
棒43の本体11の貫通部には樹脂接着剤による液封処理を
施すのがよい。

【００２１】保持接続装置20を構成する押圧体50は中継
体30の球状部32を受座体40の受座41に向けて強く押圧す
るためのもので、図１(a) に示すようにやや太い押圧先
端を備える棒状の押圧部51とこの例ではつる巻き形の強
いばね52と基部53とを備え、基部53に明けた穴53ａによ
って押圧部51を上下方向移動自在に案内し、それから突
設されたねじ棒54とナット55とにより図２の容器10の蓋
12に取り付けるようになっている。なお、この実施例の
ばね53はその上下端がそれぞれ押圧部51の押圧先端と基
部53の下端と溶接される。かかる押圧体50はもちろん金
属製とするのがよく、ばね52には燐青銅やベリリウム銅
を用いて押圧部51に対し強いばね付勢力を与え得るよう
にするのが望ましい。

【００２２】このように、励起光源２が受座体40と押圧
体50の間にその端部2aに取り付けた中継体30の球状部32
を挟持することにより保持される。励起光源２に対する
電源の接続は接続端子Ｔを備える受座体40の受座41と球
状部32との点接触を介しても行なえるが、この実施例で
は励起光源２に大電流を流し得るよう図１(b) に示すよ
うに可撓性導体60により受座体41と中継体30の球状部32
とを接続する。図示の例では可撓性導体60の両端の端子
61が球状部32の先端と受座体40の中間部にそれぞれねじ
62により固定される。容易にわかるように、かかる可撓
性導体60により球状部32と受座41の間の点接触部が大電
流の集中により損傷するのを防止でき、受座41を受座体
40の本体から絶縁すればこの点接触部に電流が全く流れ
ないようにすることができる。

【００２３】以上説明した図１の実施例では、まず受座
体40を容器10の本体11に取り付け、中継体30を各端部2a
に取り付けた励起光源２を受座体40の受座41上に中継体
30の球状部32を接触させて置き、次に球状部32と受座体
40の間に可撓性導体60を接続し、押圧体50を取り付けた
蓋12を本体11に閉じ合わせることにより励起光源２が容
器10内に保持される。この際、励起光源２の両端部2aの
真直度に狂いがあっても球状部32と受座41の間の点接触
が僅かに動いて狂いを自動補正するので、励起光源２は
曲げモーメントが掛からない安全な姿勢で保持され、固
体レーザ装置の運転中に真直度がもし変化してもかかる
自動補正作用によりこの安全な姿勢状態が常に維持され
る。励起光源２に対する電源の接続は、この例では受座
体40から容器外に導出された接続端子Ｔを介して行なう
ことでよい。

【００２４】この図１の実施例に限らず、本発明は種々
な態様で実施をすることができる。実施例では接続端子
を受座体側から導出するようにしたがもちろん押圧体側
から導出してもよく、受座体を容器の本体に，押圧体を
蓋にそれぞれ取り付けるようにしたがもちろんその逆で
もよく、あるいは両者とも本体と蓋の一方に取り付けて
もよい。中間体の把持部の構造についても実施例のほか
に種々の構造のものを利用することが可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明の固体レーザ装置用
励起光源の保持接続装置では、把持部と球状部を連結し
てなる金属の中継体を把持部を介して励起光源の各端部
に取り付け、凹面の受座を備える１対の受座体とばね付
勢された押圧部を備える１対の押圧体を容器に固定し、
中継体の球状部を受座体の受座と押圧体の押圧部との間
に挟持することにより励起光源を容器内で保持し、かつ
受座体と押圧体の少なくとも一方から励起光源用の接続
端子を容器外に導出することにより、次の効果を得るこ
とができる。

【００２６】(a) 従来のように励起光源の端部を直接に
保持するかわりに端部に取り付けた中継体を介して保持
するようにし、この中継体の球状部を受座体の凹面の受
座と押圧体のばね付勢された押圧部の間に挟持してその
球面を受座や押圧部と点接触させることにより、励起光
源の１対の端部の真直度の狂いに応じてその保持姿勢を
自動補正させ、励起光源に大きな曲げモーメントが掛か
らないようにしてその破損を有効に防止することができ
る。

【００２７】(b) 励起光源の保持姿勢のかかる自動補正
作用を利用して押圧体のばね付勢力を強めることによ
り、従来よりも励起光源の保持を一層確実にし、かつそ
の電源との接続抵抗を減少させることができる。

【００２８】(c) 構造が簡単でかつその受座体を強固に
できるので、励起光源を固体レーザ装置の容器内の限ら
れたスペース中で容易に保持かつ接続でき、かつ励起光
源の保持位置の集光ミラーに対するずれがないので固体
レーザ装置の発振効率を高く維持することができる。

【００２９】(d) 中継体の球状部を可撓性導体を介して
受座体ないしは押圧体に接続した上でそれから接続端子
を容器外に導出するようにすれば、励起光源の電源との
接続抵抗を一層減少させることができる。

【００３０】このように、本発明は簡単な構造で励起光
源の破損トラブルを未然に防止し、励起光源の保持と接
続を従来より一層確実にし、かつレーザ発振効率を高く
維持する効果を奏するもので、とくに高出力固体レーザ
装置に本発明を適用してその運転信頼性の向上に資する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による保持接続装置の実施例を示し、同
図(a) はその側面図、同図(b)はその正面図である。

【図２】本発明の保持接続装置が適用される固体レーザ
装置の構造の概要を示す断面図である。

【図３】従来技術による保持接続装置を示し、同図(a)
はその側面図、同図(b) はその正面図である。

【符号の説明】

２ 励起光源 2a 励起光源の端部 10 固体レーザ装置の容器 11 容器の本体 12 容器の蓋 20 保持接続装置 30 中継体 31 中継体の把持部 32 中継体の球状部 40 受座体 41 受座 50 押圧体 51 押圧体の押圧部 52 押圧体のばね 60 可撓性導体 Ｔ 接続端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−104085（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−108053（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−17471（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−102162（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−46466（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−98671（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−5470（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−130573（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01S 3/092 - 3/093 H01S 3/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固体レーザ装置の容器の内部に収納される
   管状体の励起光源をその両端部において容器内で保持し
   かつ容器外と接続するための装置であって、把持部と球
   状部を連結してなる金属の中継体を把持部を介して励起
   光源の各端部に取り付け、凹面の受座を備える１対の受
   座体とばね付勢された押圧部を備える１対の押圧体を容
   器に固定し、中継体の球状部を受座体の受座と押圧体の
   押圧部との間に挟持することにより励起光源を容器内で
   保持し、かつ受座体と押圧体の少なくとも一方から励起
   光源用の接続端子を容器外に導出するようにしたことを
   特徴とする固体レーザ装置用励起光源の保持接続装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、励起光源
   用接続端子を受座体から導出することを特徴とする固体
   レーザ装置用励起光源の保持接続装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の装置において、中継体の
   球状部と受座体とを可撓性導体を介して接続することを
   特徴とする固体レーザ装置用励起光源の保持接続装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の装置において、容器が本
   体と蓋とからなり、受座体を本体に，押圧体を蓋にそれ
   ぞれ取り付けることを特徴とする固体レーザ装置用励起
   光源の保持接続装置。