JP3224775B2 - Semiconductor laser pumped slab solid-state laser device. - Google Patents

Semiconductor laser pumped slab solid-state laser device.

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JP3224775B2
JP3224775B2 JP14379498A JP14379498A JP3224775B2 JP 3224775 B2 JP3224775 B2 JP 3224775B2 JP 14379498 A JP14379498 A JP 14379498A JP 14379498 A JP14379498 A JP 14379498A JP 3224775 B2 JP3224775 B2 JP 3224775B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ装置を
励起源とし且つスラブ型結晶を用いた半導体レーザ励起
スラブ固体レーザ装置に関し、特に、100W級の半導
体レーザ励起固体レーザ装置を実現する場合に適用して
有用なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser-pumped slab solid-state laser apparatus using a semiconductor laser apparatus as a pump source and using a slab-type crystal, and more particularly to a case where a 100-W class semiconductor laser-pumped solid-state laser apparatus is realized. It is useful.

【0002】[0002]

【従来の技術】加工用の赤外域固体レーザ装置として
は、従来、ランプ励起固体レーザ装置が開発され商品化
されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a lamp-pumped solid-state laser device has been developed and commercialized as an infrared solid-state laser device for processing.

【0003】1μm帯を有する波長は石英ファイバ(光
ファイバ)の透過特性の最低損失域に存在するため、波
長が1μm近傍の高出力固体レーザビームの光ファイバ
伝送が可能となり、狭隘部の加工、3次元加工、遠距離
での加工、放射線環境下での加工が可能である。例え
ば、固体レーザ装置であるNd:YAGレーザ装置の発
振波長は1.064 μmであるため、このYAGレーザ装置
のレーザビームを光ファイバで伝送して、上記のような
各種の加工を行うことができる。
Since a wavelength having a band of 1 μm exists in the lowest loss region of the transmission characteristics of a quartz fiber (optical fiber), an optical fiber transmission of a high-power solid-state laser beam having a wavelength of about 1 μm becomes possible, and processing of a narrow portion can be performed. Three-dimensional processing, processing at a long distance, and processing in a radiation environment are possible. For example, since the oscillation wavelength of the Nd: YAG laser device, which is a solid-state laser device, is 1.064 μm, the laser beam of this YAG laser device can be transmitted through an optical fiber to perform the various kinds of processing described above.

【0004】また、ガスレーザ加工で用いられる門型の
加工機のみならず、光ファイバの先端をロボットアーム
に接続することにより、固体レーザ装置によるレーザ加
工のフレキシビリティは拡大する。更には、レーザ加工
のみならず、その他の工業分野や、医療、計測分野での
固体レーザ装置の利用が期待されている。
The flexibility of laser processing by a solid-state laser device is expanded by connecting the tip of an optical fiber to a robot arm as well as a portal-type processing machine used in gas laser processing. Furthermore, the use of solid-state laser devices in not only laser processing but also other industrial fields, medical fields, and measurement fields is expected.

【0005】ところで、ランプ励起固体レーザ装置は励
起ランプの全周から放射される光を反射円筒鏡で固体結
晶へ集光することにより、この光が固体結晶中にドープ
されたレーザ媒質に吸収されてレーザ媒質が光励起する
ものであり、前記励起ランプと固体結晶とで構成される
レーザヘッドと、このレーザヘッドを挟んで対向するよ
うに配置された一対の反射ミラー(部分透過の出力ミラ
ーと全反射ミラー)で構成される共振器とを組み合わせ
ることによって、光励起されたレーザ媒質からのレーザ
発振を可能としたものである。
In a lamp-pumped solid-state laser device, light emitted from the entire circumference of the pump lamp is focused on a solid crystal by a reflecting cylindrical mirror, and this light is absorbed by a laser medium doped in the solid crystal. A laser medium comprising the excitation lamp and the solid crystal, and a pair of reflecting mirrors (partially transmitting output mirror and total reflecting mirror) arranged to face each other with the laser head interposed therebetween. By combining with a resonator constituted by a reflection mirror), laser oscillation from an optically pumped laser medium is enabled.

【0006】しかし、このような従来のランプ励起固体
レーザ装置では、励起ランプの放射光は幅の拡い波長分
布を有しておりレーザ発振(固体レーザ媒質の励起)に
必要な波長成分は極わずかであるため、発振効率が悪い
ということが問題点の一つであった。また、励起ランプ
の寿命が短いために、励起ランプの交換等のメンテナン
スを頻繁に行う必要があることも問題点であった。
However, in such a conventional lamp-pumped solid-state laser device, the light emitted from the pump lamp has a wide wavelength distribution, and the wavelength component necessary for laser oscillation (excitation of the solid-state laser medium) is extremely small. One of the problems is that the oscillation efficiency is poor because it is small. Another problem is that frequent maintenance such as replacement of the excitation lamp is required because the life of the excitation lamp is short.

【0007】そこで、近年、半導体レーザ(Laser Diod
e ;以下LDとも称する)装置の開発の進展と共にLD
装置を励起源とした固体レーザ装置の開発が進み、この
LD励起固体レーザ装置が上記従来のランプ励起固体レ
ーザ装置の問題点を解決することができる固体レーザ装
置として注目されている。即ち、励起源をランプに代え
てLD装置とすることにより、この励起源LD装置の発
振波長を固体レーザ媒質の吸収波長に同調させることが
可能であるため、励起源LD装置からの励起光エネルギ
ーが固体レーザ媒質の励起に100%程度寄与して、固
体レーザ媒質の励起効率が増加する。
Therefore, in recent years, a semiconductor laser (Laser Diod) has been developed.
e; also referred to as LD) LD with the development of the device
Development of a solid-state laser device using the device as an excitation source has been progressing, and this LD-excited solid-state laser device has attracted attention as a solid-state laser device that can solve the problems of the conventional lamp-excited solid-state laser device. That is, by using an LD device instead of a lamp as the excitation source, the oscillation wavelength of the excitation source LD device can be tuned to the absorption wavelength of the solid-state laser medium. Contributes about 100% to the excitation of the solid-state laser medium, and the excitation efficiency of the solid-state laser medium increases.

【0008】このため、LD励起固体レーザ装置は従来
のランプ励起固体レーザ装置に比べて高効率発振が可能
となり、また、励起源が固体素子化できるため長寿命化
も可能となる。従って、LD励起固体レーザ装置は次世
代レーザとしての期待が大きい。しかし、現在、実用化
に至っているのはレーザ出力が数W〜数10Wのもので
あるため、更に高出力なLD励起固体レーザ装置の実用
化が望まれている。
For this reason, the LD-pumped solid-state laser device can oscillate with higher efficiency than the conventional lamp-pumped solid-state laser device, and the pump source can be a solid-state element, so that the life can be extended. Therefore, the LD-pumped solid-state laser device is expected to be a next-generation laser. However, at present, the laser output is several watts to several tens of watts which have been put to practical use. Therefore, it is desired that a LD-pumped solid-state laser device with higher output be put to practical use.

【0009】そこで、更に高出力なLD励起固体レーザ
装置を開発するには、大きな2つの課題がある。第1の
課題は励起源LD装置の高出力化であり、第2の課題は
固体レーザビームの高品質化である。具体的には次の通
りである。
Therefore, there are two major problems in developing an LD-pumped solid-state laser device with higher output. The first problem is to increase the output of the pump source LD device, and the second problem is to improve the quality of the solid-state laser beam. Specifically, it is as follows.

【0010】 第1課題(励起源LD装置の高出力
化)について 一つのLD素子から取り出せるレーザ出力には限界があ
り、LD発光端面の光損傷以上にはレーザ出力を取り出
せない。例えば100Wの固体レーザビームを発振させ
るには、光−光変換効率を20%とすると500Wのレ
ーザ出力を取り出せる励起源LD装置が必要になるが、
現状、一つのLD素子ではこのようなレーザ出力を得る
ことはできず、一つのLD素子で得られるのは数Wであ
る。そこで、何らかの方法によって励起源LD装置の高
出力化を図る必要があるが、現在主流となっているの
は、一次元LDアレイ素子を二次元アレイ状に集積し
(二次元LDアレイ素子)、この集積したLD素子数分
のレーザ出力を合計して高出力化を図るという方法であ
る。
First Problem (Higher Output of Excitation Source LD Device) There is a limit to the laser output that can be extracted from one LD element, and the laser output cannot be extracted beyond the optical damage of the LD light emitting end face. For example, in order to oscillate a 100 W solid-state laser beam, if the light-to-light conversion efficiency is 20%, an excitation source LD device capable of extracting a laser output of 500 W is required.
At present, such a laser output cannot be obtained with one LD element, and several W can be obtained with one LD element. Therefore, it is necessary to increase the output of the excitation source LD device by some method, but the mainstream at present is to integrate one-dimensional LD array elements in a two-dimensional array (two-dimensional LD array element), In this method, the laser outputs for the number of the integrated LD elements are summed to increase the output.

【0011】しかし、この方法で問題となるのは、二次
元LDアレイ素子を構成する各一次元LDアレイ素子の
冷却方法である。つまり、LD素子の電気−光変換効率
は100%ではなく略50%であり、LD素子に供給さ
れた電力の略50%は熱となる。そして、LD素子の発
振波長には温度依存性があり、例えばAlGaAs一次
元LDアレイ素子では発振波長が1℃当たり0.3nm
変化する。
However, a problem with this method is a method of cooling each one-dimensional LD array element constituting the two-dimensional LD array element. That is, the electro-optical conversion efficiency of the LD element is not 100% but about 50%, and about 50% of the power supplied to the LD element is heat. The oscillation wavelength of the LD element has temperature dependence. For example, in the case of an AlGaAs one-dimensional LD array element, the oscillation wavelength is 0.3 nm per 1 ° C.
Change.

【0012】二次元LDアレイ素子を構成する各一次元
LDアレイ素子の冷却が均一で温度上昇が均一であれ
ば、後述する特開平9−181376号公報に開示され
ているように、この温度上昇に応じた発振スペクトルの
波長シフト量を考慮して一次元LDアレイ素子を選択す
ることによって固体レーザ媒質の吸収波長(YAGレー
ザ媒質では808〜809nm)に同調させることがで
きる。しかし、各一次元LDアレイ素子の冷却が均一で
なく、LD素子温度に例えば10℃のばらつきが存在す
ると、上記の温度依存性から、発振波長として3nmの
ばらつきが存在することになるため、一部の一次元LD
アレイ素子の発振波長が固体レーザ媒質の吸収波長から
逸脱することになり、LD励起固体レーザ装置の発振効
率の低下につながる。従って、二次元LDアレイ素子を
構成する各一次元LDアレイ素子を均一に冷却すること
が必要になる。
If the cooling of each one-dimensional LD array element constituting the two-dimensional LD array element is uniform and the temperature rise is uniform, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-181376 described later, By selecting a one-dimensional LD array element in consideration of the wavelength shift amount of the oscillation spectrum corresponding to the wavelength, it is possible to tune to the absorption wavelength of the solid laser medium (808 to 809 nm in the case of the YAG laser medium). However, if the cooling of each one-dimensional LD array element is not uniform and the temperature of the LD element has a variation of, for example, 10 ° C., there is a variation of 3 nm as the oscillation wavelength due to the above temperature dependence. Part one-dimensional LD
The oscillation wavelength of the array element deviates from the absorption wavelength of the solid-state laser medium, leading to a decrease in the oscillation efficiency of the LD-pumped solid-state laser device. Therefore, it is necessary to uniformly cool each one-dimensional LD array element constituting the two-dimensional LD array element.

【0013】そこで、かかる課題の解決を目的とした固
体レーザ励起用LD装置が、特開平9−181376号
公報に開示されている。この励起源LD装置について、
図面に基づき以下に説明する。図22は従来の励起源L
D装置の斜視図、図23及び図24は前記励起源LD装
置の製造プロセスを示す工程図である。
[0013] An LD device for exciting a solid-state laser for solving the above-mentioned problem is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-181376. About this excitation source LD device,
This will be described below with reference to the drawings. FIG. 22 shows a conventional excitation source L
FIGS. 23 and 24 are perspective views of the D device, and are process diagrams showing a manufacturing process of the excitation source LD device.

【0014】図22に示すように、水路16aを有する
マイクロチャンネル16が多数積み上げられると共に、
これらのマイクロチャンネル16の間に、絶縁体17と
一次元LDアレイ素子1とが重なり合わないように平面
的に並べて介装され、また、マイクロチャンネル16と
一次元LDアレイ素子1とが電気的及び物理的に接着さ
れており、このことによって、多数の一次元LDアレイ
素子1からなる二次元LDアレイ素子が構成され、且
つ、多数のマイクロチャンネル16からなるパラレルの
直接冷却構造が構成されている。
As shown in FIG. 22, a large number of microchannels 16 having water passages 16a are stacked,
An insulator 17 and the one-dimensional LD array element 1 are interposed between these microchannels 16 in a planar manner so as not to overlap, and the microchannel 16 and the one-dimensional LD array element 1 are electrically connected. Thus, a two-dimensional LD array element composed of a large number of one-dimensional LD array elements 1 is formed, and a parallel direct cooling structure composed of a large number of microchannels 16 is formed. I have.

【0015】更に、積層されたマイクロチャンネル16
の両側面(水路16aの入口側及び出口側)には、絶縁
材からなるマニホールド18,19が一直に取り付けら
れている。また、一次元LDアレイ素子1の上下面には
図示しない電極(陽極、陰極)がそれぞれ配置されてい
る。なお、一次元LDアレイ素子1は例えば数μm×数
100μmの断面積を持った数10個の活性媒質を一次
元に配列したものである。
Further, the stacked micro channels 16
Manifolds 18 and 19 made of an insulating material are directly attached to both side surfaces (the inlet side and the outlet side of the water passage 16a). On the upper and lower surfaces of the one-dimensional LD array element 1, electrodes (anode, cathode) not shown are respectively arranged. The one-dimensional LD array element 1 is an element in which several tens of active media having a cross-sectional area of several μm × several hundred μm are arranged one-dimensionally.

【0016】また、マイクロチャンネル16と一次元L
Dアレイ素子1とを接着する接着剤としては導電性の高
い材料が用いられる。マイクロチャンネル16は導電性
の材料で一体物として成形されて接合部はなく、その水
路16aは冷却水を一方向にのみ通過させる単一流路で
ある。なお、図22中の7,8は駆動電流の流入方向と
流出方向、9,10は冷却水の注入方向と注出方向であ
る。
The microchannel 16 and the one-dimensional L
As the adhesive for bonding to the D array element 1, a material having high conductivity is used. The microchannel 16 is formed as a unitary body of a conductive material and has no joint, and its water passage 16a is a single flow passage that allows cooling water to pass in only one direction. In FIG. 22, reference numerals 7 and 8 denote the inflow direction and outflow direction of the drive current, and reference numerals 9 and 10 denote the injection direction and the outflow direction of the cooling water.

【0017】ここで、励起源LD装置2の製造プロセス
を図23及び図24に基づいて説明する。
Here, the manufacturing process of the excitation source LD device 2 will be described with reference to FIGS.

【0018】まず、図23(a)に示すように、マイク
ロチャンネル16を水平に置き、更に、図23(b)に
示すように、マイクロチャンネル16上の一次元LDア
レイ素子1が設置されるスペース以外の面には絶縁シー
ト(商品名:カプトン、厚さ0.3 mm)17を貼付し、
一次元LDアレイ素子1が設置されるスペースにはイン
ジウムシート(11mm×6mm×0.01mm)21を配
置する。
First, as shown in FIG. 23 (a), the microchannel 16 is placed horizontally, and as shown in FIG. 23 (b), the one-dimensional LD array element 1 on the microchannel 16 is installed. An insulating sheet (product name: Kapton, thickness 0.3 mm) 17 is attached to the surface other than the space,
An indium sheet (11 mm × 6 mm × 0.01 mm) 21 is arranged in a space where the one-dimensional LD array element 1 is installed.

【0019】次に、図23(c)に示すように、インジ
ウムシート21の上に一次元LDアレイ素子1を積層
し、更に、図23(d)に示すように、一次元LDアレ
イ素子1の上にインジウムシート21を積層する。続い
て、図23(e)に示すように、一次元LDアレイ素子
1及びインジウムシート21を間に挟んでマイクロチャ
ンネル16を積層する。同様のプロセスを繰り返すこと
により、固体レーザ媒質を励起するのに必要な分だけの
一次元LDアレイ素子1等を積層して、二次元LDアレ
イ素子を構成すると共にマイクロチャンネル群からなる
パラレルの直接冷却構造を構成する。
Next, as shown in FIG. 23C, the one-dimensional LD array element 1 is laminated on the indium sheet 21. Further, as shown in FIG. The indium sheet 21 is laminated on the substrate. Subsequently, as shown in FIG. 23E, the microchannels 16 are stacked with the one-dimensional LD array element 1 and the indium sheet 21 interposed therebetween. By repeating the same process, the one-dimensional LD array element 1 and the like necessary to excite the solid-state laser medium are stacked to form a two-dimensional LD array element and a parallel direct Construct a cooling structure.

【0020】その後、図24(a)に示すように、この
積層したもの(例えば42スタック、180mmのも
の)を、水路方向と垂直な面の合せを行った後、二つの
支持ブロック23で挟み、この支持ブロック23の両端
にボルト25を貫通し、このボルト25にナット24を
螺合して締め付ける。この締め付けトルクはLD素子内
の多層膜等を圧力により損傷させないように管理され
る。
After that, as shown in FIG. 24A, the laminated product (for example, 42 stacks, 180 mm) is aligned with a surface perpendicular to the water channel direction, and then sandwiched between two support blocks 23. A bolt 25 is inserted through both ends of the support block 23, and a nut 24 is screwed to the bolt 25 and tightened. The tightening torque is controlled so that the multilayer film and the like in the LD element are not damaged by the pressure.

【0021】更に、図24(b)に示すように、これら
をホットプレート等の加熱板26に載せて、N2 +H2
雰囲気中で200℃まで加熱し、融点156℃のインジ
ウムシート21を溶融させ、その後、加熱を停止して冷
却することにより、インジウムシート21を再び固化し
て導電性接着剤として機能させる。かくして励起源LD
装置2の本体部が製造される。同様にして、この励起源
LD装置本体部を2セット分を作成する。最後に、図2
4(c)に示すように、アクリル又はテフロンよりなる
マニホールド18,19を、マイクロチャンネル群の入
口側の面と出口側の面とにそれぞれ接着する。
Further, as shown in FIG. 24B, these are placed on a heating plate 26 such as a hot plate, and N 2 + H 2
The indium sheet 21 is heated to 200 ° C. in an atmosphere to melt the indium sheet 21 having a melting point of 156 ° C. Then, by stopping the heating and cooling, the indium sheet 21 is solidified again to function as a conductive adhesive. Thus the excitation source LD
The body of the device 2 is manufactured. Similarly, two sets of the excitation source LD device main body are created. Finally, FIG.
As shown in FIG. 4 (c), manifolds 18 and 19 made of acrylic or Teflon are adhered to the inlet-side surface and the outlet-side surface of the microchannel group, respectively.

【0022】従って、上記構成の励起源LD装置2で
は、図22に示すように、矢印9方向よりマニホールド
18内に冷却水が供給されると、この冷却水はマニホー
ルド18から各マイクロチャンネル16の水路16aに
分流して並列的に流れた後、マニホールド19内で集合
して矢印10方向に排出される。即ち、各マイクロチャ
ンネル16に対して冷却水がほぼ同一距離を同一時間で
同一方向に流れるため、この均一な冷却水によって、各
マイクロチャンネル16の間に介装された各一次元LD
アレイ素子1を均一に冷却することができる。このた
め、励起源LD装置2の発振特性がそろい、LD励起固
体レーザ装置の発振効率が向上して高出力化が図れる。
Therefore, in the excitation source LD device 2 having the above configuration, as shown in FIG. 22, when cooling water is supplied into the manifold 18 from the direction of arrow 9, this cooling water is supplied from the manifold 18 to each microchannel 16. After being diverted into the water channel 16a and flowing in parallel, they are collected in the manifold 19 and discharged in the direction of the arrow 10. That is, since the cooling water flows in the same direction at substantially the same distance to each microchannel 16 for the same time, each one-dimensional LD interposed between the microchannels 16 is formed by the uniform cooling water.
The array element 1 can be cooled uniformly. For this reason, the oscillation characteristics of the pump source LD device 2 are uniform, and the oscillation efficiency of the LD pumped solid-state laser device is improved, and high output can be achieved.

【0023】 第2課題(固体レーザビームの高品質
化)について 固体レーザビームの高品質化では、従来、固体結晶とし
てロッド型結晶が用いられてきた。例えば、YAGレー
ザ装置では図25に示すようなロッド型YAG結晶31
が用いられてきた。この場合、図25(a)に示すよう
に、ロッド型YAG結晶31の全周に励起光34を照射
して、ロッド型YAG結晶31の長手方向に固体レーザ
ビーム33を発振するようにする。また、ロッド型YA
G結晶31の全周を冷却水によって冷却する。
Second Problem (Quality Improvement of Solid-State Laser Beam) In quality enhancement of a solid-state laser beam, a rod-type crystal has conventionally been used as a solid crystal. For example, in a YAG laser device, a rod-type YAG crystal 31 as shown in FIG.
Has been used. In this case, as shown in FIG. 25A, the entire circumference of the rod-type YAG crystal 31 is irradiated with the excitation light 34 so that the solid-state laser beam 33 oscillates in the longitudinal direction of the rod-type YAG crystal 31. In addition, rod type YA
The entire circumference of the G crystal 31 is cooled by cooling water.

【0024】しかし、ロッド型YAG結晶31を用いて
高出力発振を行うと、図25(b)に示すように、ロッ
ド型YAG結晶31内に径方向の温度分布を生起し、こ
のことによって図25(c)に示すように、ロッド型Y
AG結晶31内の熱レンズ効果により、共振器32(部
分透過の反射ミラー33aと全反射ミラー32b)から
取り出したYAGレーザビーム33の発散角θが増大す
る。その結果、レーザビームの特徴の一つである指向性
が劣化し、レーザビームの輝度(ビーム径×ビーム拡が
りの立体角)が低下する。このため、レーザビームの各
種応用に際しても、空間の長距離伝搬性や高エネルギー
密度化といったレーザビームの特徴を最大限に生かすこ
とができなくなる。
However, when high-power oscillation is performed using the rod-type YAG crystal 31, a radial temperature distribution is generated in the rod-type YAG crystal 31, as shown in FIG. As shown in FIG. 25 (c), the rod type Y
Due to the thermal lens effect in the AG crystal 31, the divergence angle θ of the YAG laser beam 33 extracted from the resonator 32 (partially transmitting reflection mirror 33a and total reflection mirror 32b) increases. As a result, the directivity, which is one of the characteristics of the laser beam, deteriorates, and the luminance (beam diameter × solid angle of beam spread) of the laser beam decreases. For this reason, even in various applications of the laser beam, the characteristics of the laser beam, such as long-distance propagation in a space and high energy density, cannot be utilized to the utmost.

【0025】従って、高出力の固体レーザビームが発振
可能であって、しかも、固体レーザビームの高品質化が
可能となるような対策が必要である。そこで、この対策
としてスラブ型結晶が用いられる。即ち、LD励起に限
らずランプ励起でも開発されているスラブ型結晶を用
い、このスラブ型結晶においてジグザグ光路伝搬による
熱レンズ光学補償を行うことにより、発散角の拡がりを
抑えた高品質の固体レーザビームを取り出すことが可能
となる。
Therefore, it is necessary to take measures to enable oscillation of a high-power solid-state laser beam and to improve the quality of the solid-state laser beam. Therefore, a slab crystal is used as a countermeasure. That is, a high-quality solid-state laser that suppresses the spread of the divergence angle by using a slab type crystal that has been developed not only for LD excitation but also for lamp excitation and performing thermal lens optical compensation by zigzag optical path propagation in this slab type crystal. The beam can be extracted.

【0026】つまり、図26に示すように、YAGレー
ザ装置では横断面が矩形状のスラブ型YAG結晶41を
用いる。図26(a)に示すように、スラブ型YAG結
晶41の両側面41a,41bに半導体レーザビーム等
の励起光34を照射して、スラブ型YAG結晶41の長
手方向にYAGレーザビーム42を発振するようにす
る。また、スラブ型YAG結晶41の両側面41a,4
1bを冷却水によって冷却する。
That is, as shown in FIG. 26, a YAG laser device uses a slab type YAG crystal 41 having a rectangular cross section. As shown in FIG. 26A, both sides 41a and 41b of the slab type YAG crystal 41 are irradiated with an excitation light 34 such as a semiconductor laser beam to oscillate a YAG laser beam 42 in the longitudinal direction of the slab type YAG crystal 41. To do it. Further, both side surfaces 41a, 4a of the slab type YAG crystal 41 are formed.
1b is cooled by cooling water.

【0027】この場合、図26(b)に示すように板厚
t方向に温度分布を生じるが、図26(c)に示すよう
にスラブ型YAG結晶41内では、光が板厚t方向に反
射して往復するジグザグ光路となるため、スラブ型YA
G結晶41内の熱レンズ効果による影響が平均化され
て、共振器43(部分透過の反射ミラー43aと全反射
ミラー43b)から取り出したYAGレーザビーム42
の発散角θは小さくなる。
In this case, a temperature distribution occurs in the thickness direction t as shown in FIG. 26B, but in the slab type YAG crystal 41, light is emitted in the thickness direction t as shown in FIG. Since it is a zigzag optical path that reflects and reciprocates, the slab type YA
The effect of the thermal lens effect in the G crystal 41 is averaged, and the YAG laser beam 42 extracted from the resonator 43 (partially transmitting reflection mirror 43a and total reflection mirror 43b)
Has a smaller divergence angle θ.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、LD励起スラブ固体レーザ装置の高出力化
を図るには、励起源LD装置の冷却や、固体レーザ装置
の励起(半導体レーザビームの照射)や、スラブ型結晶
の冷却に関して、まだ、次のようないくつかの課題があ
る。
However, in the above prior art, in order to increase the output of the LD pumped slab solid-state laser device, it is necessary to cool the pump source LD device or to excite the solid-state laser device (irradiation of the semiconductor laser beam). ) And cooling of the slab crystal still have some problems as follows.

【0029】 励起源LD装置の冷却に関する課題 図22に示す従来の励起源LD装置2では、冷却水が各
マイクロチャンネ16の水路16a内に流入したとき、
冷却水の流れに乱れを生じ、また、その乱れ具合も各水
路16aごとに異なる。更には、入口側のマニホールド
18内における冷却水の速度分布が均一ではない。即
ち、中央部の主流と両側の流れとの速度差が比較的大き
い(主流の流速>両側の流速)。しかも、マニホールド
18の両側面付近では、この側面との摩擦で冷却水の流
速が低下することによって境界層が発生する。
Problems Regarding Cooling of Excitation Source LD Device In the conventional excitation source LD device 2 shown in FIG. 22, when the cooling water flows into the water passage 16 a of each microchannel 16,
The flow of the cooling water is disturbed, and the degree of the disturbance is different for each water passage 16a. Further, the velocity distribution of the cooling water in the inlet-side manifold 18 is not uniform. That is, the velocity difference between the main flow in the center and the flow on both sides is relatively large (flow velocity of main flow> flow velocity on both sides). In addition, near the both side surfaces of the manifold 18, a boundary layer is generated due to a decrease in the flow rate of the cooling water due to friction with the side surfaces.

【0030】これらのことは、各マイクロチャンネル1
6の水路16aを流れる冷却水の流速分布の不均一を招
き、その結果、各一次元LDアレイ素子1の温度にばら
つきが生じて、各一次元LDアレイ素子1の発振特性の
ばらつきを招くことになり、ひいてはLD励起スラブ固
体レーザ装置の出力低下につながる。
These facts indicate that each microchannel 1
6 causes unevenness in the flow velocity distribution of the cooling water flowing through the water passage 16a. As a result, the temperature of each one-dimensional LD array element 1 varies, and the oscillation characteristics of each one-dimensional LD array element 1 vary. And, consequently, the output of the LD-pumped slab solid-state laser device is reduced.

【0031】 固体レーザ装置の励起(半導体レーザ
ビームの照射)に関する課題 例えば図27に示すように励起源LD装置2(図22参
照)から発振される半導体レーザビームをスラブ型YA
G結晶41に照射して励起させる場合、詳細は後述する
が、ジグザグ光路伝搬による熱レンズ光学補償が有効に
行われて高品質のYAGレーザビーム42を得るために
は、スラブ型YAG結晶41の厚み方向の温度分布は中
心部をピークとした対称の温度分布(図26(b)参
照)とし、側面幅方向や長手方向の温度分布は均一とす
る必要があるが、そのためには、半導体レーザビームを
単にスラブ型YAG結晶41の両側面41a,41bに
照射するだけではなく、半導体レーザビームの照射幅に
ついても考慮する必要がある。
Problems Regarding Excitation (Semiconductor Laser Beam Irradiation) of Solid-State Laser Device For example, as shown in FIG. 27, a semiconductor laser beam oscillated from an excitation source LD device 2 (see FIG. 22) is converted into a slab type YA.
When irradiating the G crystal 41 to excite it, the details will be described later, but in order to effectively perform thermal lens optical compensation by zigzag optical path propagation and obtain a high quality YAG laser beam 42, the slab type YAG crystal 41 must be The temperature distribution in the thickness direction is a symmetrical temperature distribution with a peak at the center (see FIG. 26 (b)), and the temperature distribution in the lateral width direction and the longitudinal direction needs to be uniform. It is necessary to consider not only the irradiation of the beam on both side surfaces 41a and 41b of the slab type YAG crystal 41 but also the irradiation width of the semiconductor laser beam.

【0032】また、半導体レーザビームの拡がりや反射
(透過板からの反射;詳細後述)のために半導体レーザ
ビームの一部或いは全部がスラブ型結晶に照射されない
場合には、LD励起スラブ固体レーザ装置は発振効率が
低下する或いは発振しなくなる。更には、半導体レーザ
ビームが励起源LD装置にダイレクトに反射してくる
と、励起源LD装置に悪影響を及ぼすことにもなる。従
って、このような半導体レーザビームの拡がりや反射に
着目して、半導体レーザビームの照射部の構造に工夫を
施す必要がある。
If a part or all of the semiconductor laser beam is not irradiated to the slab-type crystal due to the spread or reflection of the semiconductor laser beam (reflection from a transmission plate; details will be described later), an LD-pumped slab solid-state laser device is used. In this case, the oscillation efficiency decreases or the oscillation stops. Further, if the semiconductor laser beam is directly reflected on the pump source LD device, it will have a bad influence on the pump source LD device. Therefore, it is necessary to pay attention to such spread and reflection of the semiconductor laser beam and to devise the structure of the irradiation part of the semiconductor laser beam.

【0033】また、図27(b)中に一点鎖線で示すよ
うに、スラブ型YAG結晶41は励起源LD装置2から
発振された半導体レーザビームの照射による発熱で長手
方向に伸びる際に、側面41a側と側面41b側との伸
長差から、厚み方向に(図27中上下方向)に曲がって
しまう。このようにスラブ型YAG結晶41が曲がって
しまうと、スラブ型YAG結晶41内において光がジグ
ザグに伝播する際に、光の反射角度を一定(30.9°) に
維持できなくなるため、YAGレーザビーム42の発散
角が大きくなって品質が低下してしまう。
As shown by a dashed line in FIG. 27B, the slab-type YAG crystal 41 is stretched in the longitudinal direction by the heat generated by the irradiation of the semiconductor laser beam oscillated from the excitation source LD device 2. Due to the difference in extension between the 41a side and the side surface 41b side, it bends in the thickness direction (vertical direction in FIG. 27). If the slab-type YAG crystal 41 bends in this manner, the light cannot be maintained at a constant (30.9 °) reflection angle when the light propagates zigzag in the slab-type YAG crystal 41, so that the YAG laser beam 42 The divergence angle becomes large and the quality deteriorates.

【0034】 スラブ型結晶の冷却に関する課題 上記のように、ジグザグ光路伝搬による熱レンズ光学補
償が有効に行われて高品質の固体レーザビームを得るた
めには、スラブ型結晶の厚み方向の温度分布は中心部を
ピークとした対称の温度分布とし、側面幅方向や長手方
向の温度分布は均一とする必要があるが、このために
は、スラブ型結晶の両側面のみを冷却し、その他の部分
は断熱する必要がある。
As described above, in order to effectively perform thermal lens optical compensation by zigzag optical path propagation and obtain a high-quality solid-state laser beam, as described above, the temperature distribution in the thickness direction of the slab-type crystal is required. It is necessary to make the temperature distribution symmetrical with the peak at the center and to make the temperature distribution in the lateral width direction and longitudinal direction uniform, but for this purpose, only the both sides of the slab crystal are cooled, Need to be insulated.

【0035】また、スラブ型結晶の両側に透過板を設け
て水路を形成する場合(詳細後述)、スラブ型結晶側及
び透過板側において冷却水を確実にシールする必要があ
り、且つ、シール部材は容易に着脱できることが望まし
い。
When a water channel is formed by providing a transmission plate on both sides of the slab type crystal (details will be described later), it is necessary to securely seal the cooling water on the slab type crystal side and the transmission plate side, and a sealing member. It is desirable that the can be easily attached and detached.

【0036】また、スラブ型結晶から前記水路を流れる
冷却水への熱伝達率はできるだけ高くし、また、前記温
度分布の観点からスラブ型結晶の側面をできるだけ均一
に冷却することが必要である。
Further, it is necessary to make the heat transfer coefficient from the slab type crystal to the cooling water flowing through the water channel as high as possible, and to cool the side surface of the slab type crystal as uniformly as possible from the viewpoint of the temperature distribution.

【0037】以上、〜の課題の課題のうち、特に、
本発明では上記の課題を解決することを目的とする。
Of the above-mentioned problems, in particular,
An object of the present invention is to solve the above problems.

【0038】即ち、本発明は上記従来技術に鑑み、半導
体レーザビームの照射幅を適切に設定してジグザグ光路
伝搬による熱レンズ光学補償が有効に行われ、半導体レ
ーザビームを全てスラブ型結晶の励起に寄与させること
ができ、或いは、半導体レーザビームの発熱でスラブ型
結晶が伸びる際にスラブ型結晶の曲がりを防止すること
が可能な半導体レーザビームの照射部の構造を有するL
D励起スラブ固体レーザ装置を提供することを課題とす
る。
That is, in view of the above prior art, the present invention sets the irradiation width of a semiconductor laser beam appropriately, effectively performs thermal lens optical compensation by zigzag optical path propagation, and excites the entire semiconductor laser beam to a slab type crystal. Or a semiconductor laser beam irradiating portion having a structure capable of preventing bending of the slab-type crystal when the slab-type crystal is elongated by heat generation of the semiconductor laser beam.
It is an object to provide a D-pumped slab solid-state laser device.

【0039】[0039]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の半導体レーザ励起スラブ固体レーザ装置は、半導体
レーザ装置を励起源とし且つスラブ型結晶を用いた半導
体レーザ励起スラブ固体レーザ装置において、前記スラ
ブ型結晶の長手方向両端部おける前記スラブ型結晶の全
長の15%の領域を、前記半導体レーザ装置から発振さ
れた半導体レーザビームが照射されない非照射領域とし
たことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a semiconductor laser-pumped slab solid-state laser device according to the present invention, wherein the semiconductor laser device is an excitation source and uses a slab-type crystal. A region corresponding to 15% of the entire length of the slab crystal at both ends in the longitudinal direction of the slab crystal is a non-irradiated region not irradiated with the semiconductor laser beam oscillated from the semiconductor laser device.

【0040】[0040]

【0041】[0041]

【0042】[0042]

【0043】[0043]

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0045】図1は本発明の実施の形態に係るLD励起
スラブYAGレーザ装置の全体構成を示す系統図、図2
は前記LD励起スラブYAGレーザ装置の本体部を一部
破断して示す側面図(図3のF方向矢視図)、図3は図
2のA−A線矢視断面図、図4は図2のB−B線矢視断
面拡大図、図5は前記LD励起スラブYAGレーザ装置
に備えた励起源LD装置の本体部を示す拡大斜視図、図
6は前記励起源LD装置のマニホールドに備えた整流板
の拡大斜視図、図7は図3のスラブホルダー部を抽出し
て示す拡大図、図8はコリメートレンズを備えた場合の
構成を示す要部断面図である。
FIG. 1 is a system diagram showing the overall configuration of an LD-pumped slab YAG laser device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view showing the main body of the LD-excitation slab YAG laser device partially cut away (as viewed in the direction of arrow F in FIG. 3), FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 2, FIG. 5 is an enlarged perspective view showing a main body of the excitation source LD device provided in the LD excitation slab YAG laser device, and FIG. 6 is provided in a manifold of the excitation source LD device. FIG. 7 is an enlarged view showing the slab holder portion of FIG. 3 extracted, and FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part showing a configuration in the case where a collimating lens is provided.

【0046】図9は半導体レーザビームの照射幅がスラ
ブ型YAG結晶の側面幅よりも狭い場合の状態を示す説
明図、図10はスラブ型YAG結晶の側面幅全面に半導
体レーザビームを照射した場合のスラブ型YAG結晶内
の温度分布と屈折率分布とを示す説明図、図11はスラ
ブ型YAG結晶の側面幅よりも半導体レーザビームの照
射幅の方が狭い場合(集光照射の場合)のスラブ型YA
G結晶内の温度分布と屈折率分布とを示す説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory view showing a state where the irradiation width of the semiconductor laser beam is narrower than the side width of the slab type YAG crystal. FIG. 10 is a view showing the case where the entire side width of the slab type YAG crystal is irradiated with the semiconductor laser beam. FIG. 11 is an explanatory diagram showing a temperature distribution and a refractive index distribution in a slab type YAG crystal. FIG. 11 shows a case where the irradiation width of a semiconductor laser beam is smaller than the side width of the slab type YAG crystal (in the case of condensing irradiation) Slab type YA
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a temperature distribution and a refractive index distribution in a G crystal.

【0047】図12は図2のD−D線矢視断面拡大図、
図13は図4のE部拡大図、図14は透過板ホルダーの
表面図(図7のF方向矢視図)、図15は前記透過板ホ
ルダーの裏面図、図16(a),(b),(c),
(d)は図14のG−G線矢視断面図、H−H線矢視断
面図、J−J線矢視断面図及びK方向矢視図、図17
(a),(b)は図14のL−L線矢視断面図及びM−
M線矢視断面図、図18は図17(a)のN1部及びN
2部拡大図、図19(a),(b),(c)は透過板の
正面図、側面図及び裏面図、図20は前記LD励起スラ
ブYAGレーザ装置の本体部を光軸調整台に取り付けた
状態を示す側面図、図21は前記マニホールド内を流れ
る冷却水の流速分布試験結果を示す説明図である。
FIG. 12 is an enlarged sectional view taken along the line DD of FIG.
13 is an enlarged view of a portion E in FIG. 4, FIG. 14 is a front view of the transmission plate holder (a view in the direction of arrow F in FIG. 7), FIG. 15 is a rear view of the transmission plate holder, and FIGS. ), (C),
(D) is a sectional view taken along line GG of FIG. 14, a sectional view taken along line HH, a sectional view taken along line JJ of FIG.
(A), (b) is a sectional view taken along line LL of FIG.
FIG. 18 is a sectional view taken along line M of FIG.
19 (a), 19 (b), and (c) are front, side, and back views of the transmission plate, and FIG. 20 is a diagram illustrating the main body of the LD-excited slab YAG laser device as an optical axis adjustment table. FIG. 21 is a side view showing an attached state, and FIG. 21 is an explanatory view showing a flow velocity distribution test result of cooling water flowing in the manifold.

【0048】<構成>図1に示すように、本実施の形態
に係るLD励起スラブYAGレーザ装置51は、装置本
体部52と、冷却水循環系統53とから構成されてい
る。装置本体部52には、スラブ型YAG結晶82を保
持するスラブホルダー部54と、励起源としてスラブホ
ルダー部54の両側に配設された一対の励起源LD装置
56とを有している。これら一対の励起源LD装置56
は対称形であり同一の構成である。
<Structure> As shown in FIG. 1, the LD-excited slab YAG laser device 51 according to the present embodiment includes a device main body 52 and a cooling water circulation system 53. The apparatus main body 52 has a slab holder 54 for holding a slab-type YAG crystal 82 and a pair of excitation source LD devices 56 disposed on both sides of the slab holder 54 as excitation sources. These paired excitation source LD devices 56
Are symmetrical and have the same configuration.

【0049】冷却水循環系統53は、一方の励起源LD
装置56へ冷却水を循環する第1冷却水ループ57と、
他方の励起源LD装置56へ冷却水を循環する第2冷却
水ループ58と、スラブホルダー部54へ冷却水を循環
する第3冷却水ループ59の3系統を有しており、これ
らが各々個別に温調冷却水循環器60に接続されてい
る。
The cooling water circulation system 53 includes one of the excitation sources LD.
A first cooling water loop 57 for circulating cooling water to the device 56;
It has three systems: a second cooling water loop 58 that circulates cooling water to the other excitation source LD device 56 and a third cooling water loop 59 that circulates cooling water to the slab holder 54. Is connected to the temperature-controlled cooling water circulator 60.

【0050】そして、第1冷却水ループ57で循環され
る冷却水によって、一方の励起源LD装置56の二次元
LDアレイ素子を構成する各一次元LDアレイ素子(図
1では図示せず)が冷却され、第2冷却水ループ58で
循環される冷却水によって、他方の励起源LD装置56
の二次元LDアレイ素子を構成する各一次元LDアレイ
素子(図1では図示せず)が冷却され、また、第3冷却
水ループ59で循環される冷却水によって、スラブホル
ダー部54のスラブ型YAG結晶82が冷却されるよう
になっている。なお、第3冷却水ループ59では、冷却
水を途中で分流してスラブ型YAG結晶82の両側面を
それぞれ冷却した後、再び合流させるようになってい
る。
The one-dimensional LD array elements (not shown in FIG. 1) constituting the two-dimensional LD array elements of one of the excitation source LD devices 56 are cooled by the cooling water circulated in the first cooling water loop 57. The other excitation source LD device 56 is cooled by the cooling water circulated in the second cooling water loop 58.
Each of the one-dimensional LD array elements (not shown in FIG. 1) constituting the two-dimensional LD array element is cooled, and the slab type of the slab holder 54 is cooled by the cooling water circulated in the third cooling water loop 59. The YAG crystal 82 is cooled. In the third cooling water loop 59, the cooling water is divided on the way to cool both side surfaces of the slab type YAG crystal 82, and then merge again.

【0051】冷却水としては電気的絶縁性を高めるため
に純水が用いられている。なお、冷却水以外にも冷媒と
してはアルコール等を用いることできるが、一般には水
(純水)が用いられる。
Pure water is used as the cooling water in order to enhance the electrical insulation. In addition, alcohol etc. can be used as a refrigerant other than cooling water, but water (pure water) is generally used.

【0052】以下、図2,図3等に基づいて装置本体部
52の構成を詳細に説明する。
Hereinafter, the configuration of the apparatus main body 52 will be described in detail with reference to FIGS.

【0053】図2及び図3に示すように、励起源LD装
置56の中央部には励起源LD装置本体部65が設けら
れている。この励起源LD装置本体部65は、多数の一
次元LDアレイ素子64を積層してなる二次元LDアレ
イ素子61と、多数のマイクロチャンネル63を積層し
てなるマイクロチャンネル群62とからなる。
As shown in FIGS. 2 and 3, an excitation source LD device main body 65 is provided at the center of the excitation source LD device 56. The excitation source LD device main body 65 includes a two-dimensional LD array element 61 formed by stacking a large number of one-dimensional LD array elements 64 and a microchannel group 62 formed by stacking a large number of microchannels 63.

【0054】即ち、図5に示すように、水路63aを有
するマイクロチャンネル63と一次元半導体レーザアレ
イ素子64とが、YAGレーザビームの光軸方向(矢印
X方向)に交互に積層されて、二次元LDアレイ素子6
1とマイクロチャンネル群62とが構成されており、こ
のマイクロチャンネル群62の各マイクロチャンネル6
3の水路62aがパラレルになると共に各水路62aを
流れる冷却水によって各一次元LDアレイ素子64を直
接的に冷却する構造となっている。なお、積層される一
次元LDアレイ素子64の素子数は、固体レーザ装置5
1の出力に応じた数であり、例えば42素子とする。
That is, as shown in FIG. 5, the microchannel 63 having the water channel 63a and the one-dimensional semiconductor laser array element 64 are alternately stacked in the optical axis direction of the YAG laser beam (the direction of arrow X). Dimensional LD array element 6
1 and a micro channel group 62, and each micro channel 6 of the micro channel group 62
The three water passages 62a are parallel, and each one-dimensional LD array element 64 is directly cooled by cooling water flowing through each water passage 62a. The number of stacked one-dimensional LD array elements 64 depends on the solid-state laser device 5.
This is a number corresponding to the output of 1, for example, 42 elements.

【0055】マイクロチャンネル63の間には、一次元
LDアレイ素子64の他、この一次元LDアレイ素子6
4と重なり合わないようにして平面的に並べられた絶縁
材66が介装されている。また、各一次元LDアレイ素
子64は導電性の接着材によってマイクロチャンネル6
3に電気的及び物理的に接着されており、これらの一次
元LDアレイ素子64に対し、図示しない電極を介し
て、一次元LDアレイ素子64の積層方向(矢印X方
向)に通電されるようになっている。このため、マイク
ロチャンネル16の材質としては導電性と熱伝導性とに
優れたものを選択する必要があり、本実施の形態では銅
が選択されている。なお、励起源LD装置本体部65の
製造プロセスは、図22に示す従来の励起源LD装置2
の本体部と同様である。
Between the microchannels 63, besides the one-dimensional LD array element 64, this one-dimensional LD array element 6
The insulating members 66 are arranged in a plane so as not to overlap with the insulating members 4. In addition, each one-dimensional LD array element 64 is connected to the microchannel 6 by a conductive adhesive.
3 is electrically and physically bonded to the one-dimensional LD array element 64 so that electricity is supplied to the one-dimensional LD array element 64 in the stacking direction (the direction of the arrow X) of the one-dimensional LD array element 64 via an electrode (not shown). It has become. For this reason, it is necessary to select a material having excellent electrical conductivity and thermal conductivity as the material of the microchannel 16, and copper is selected in the present embodiment. The manufacturing process of the pump source LD device main body 65 is the same as that of the conventional pump source LD device 2 shown in FIG.
It is the same as the main body.

【0056】しかし、従来の励起源LD装置2では、一
次元LDアレイ素子1の配置に特に注意が払われていな
かったのに対して、本励起源LD装置56では、図3及
び図5に示すように、各マイクロチャンネル63の水路
63aの入口から所定の距離Lまでの区間を助走区間6
7とし、この助走区間67が設けられた位置に一次元L
Dアレイ素子64がそれぞれ配置されている。
However, in the conventional excitation source LD device 2, no special attention was paid to the arrangement of the one-dimensional LD array element 1, whereas in the present excitation source LD device 56, FIGS. As shown, the section from the entrance of the water channel 63a of each microchannel 63 to a predetermined distance L is the approach section 6
7 at the position where the approaching section 67 is provided.
D array elements 64 are arranged respectively.

【0057】この助走区間67の距離Lは、各マイクロ
チャンネル63の水路63aに流入した冷却水の流れが
安定するまでの距離となっている。つまり、各マイクロ
チャンネ63の水路63a内に冷却水が流入したとき、
この冷却水の流れに乱れを生じ、また、その乱れ具合も
各水路63aごとに異なる。しかし、これらの冷却水は
何れも各水路63内を流れて行くうちに流れが安定し、
均一な流れとなる。そこで、上記のように各マイクロチ
ャンネル63の水路63aに流入した冷却水の流れが安
定するまでの区間を助走区間67とし、この助走区間6
7を設けた位置に一次元LDアレイ素子64が配置され
ている。
The distance L of the approach section 67 is a distance until the flow of the cooling water flowing into the water channel 63a of each micro channel 63 is stabilized. That is, when the cooling water flows into the water channel 63a of each micro channel 63,
The flow of the cooling water is disturbed, and the degree of the disturbance is different for each water passage 63a. However, the flow of each of these cooling waters becomes stable while flowing through each water passage 63,
The flow is uniform. Therefore, a section until the flow of the cooling water flowing into the water channel 63a of each micro channel 63 is stabilized as described above is referred to as a running section 67, and this running section 6
The one-dimensional LD array element 64 is arranged at the position where 7 is provided.

【0058】また、図4に示すように、マイクロチャン
ネル群62において、YAGレーザビームの光軸方向
(矢印X方向)の両端部に位置する複数のマイクロチャ
ンネル63に対しては一次元LDアレイ素子64が介装
されておらず、これらのマイクロチャンネル63はダミ
ーチャンネル68となっている。この理由については後
述する。
As shown in FIG. 4, in the microchannel group 62, a one-dimensional LD array element is provided for a plurality of microchannels 63 located at both ends in the optical axis direction (arrow X direction) of the YAG laser beam. 64 are not interposed, and these micro channels 63 are dummy channels 68. The reason will be described later.

【0059】図2及び図3に示すように、マイクロチャ
ンネル群62からなパラレルの直接冷却構造部の入口側
と出口側には、絶縁材であるアクリルよって構成された
マニホールド69とマニホールド70とがそれぞれ設け
られている。また、入口側のマニホールド69の上流端
部には、マニホールド69に対して垂直にLD素子冷却
水入口71が設けられ、出口側のマニホールド70の下
流端部には、マニホールド70に対して垂直にLD素子
冷却水出口72が設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, on the inlet side and the outlet side of the parallel direct cooling structure from the microchannel group 62, a manifold 69 and a manifold 70 made of acrylic, which is an insulating material, are provided. Each is provided. Further, an LD element cooling water inlet 71 is provided at an upstream end of the inlet side manifold 69 vertically to the manifold 69, and at a downstream end of the outlet side manifold 70, perpendicular to the manifold 70. An LD element cooling water outlet 72 is provided.

【0060】即ち、冷却水は、図2、図3中に矢印で示
すように、LD素子冷却水入口71からマニホールド6
9内に流入し、この流入方向と直交する方向にマニホー
ルド69内を流れた後、マイクロチャンネル群62の各
マイクロチャンネル63の水路63aに分かれて流入
し、ここで、各水路63a内を真っ直ぐ平行に流れて各
一次元LDアレイ素子64をそれぞれ冷却した後、マニ
ホールド70内へ流出して合流し、更に、このマニホー
ルド70を流れてLD素子冷却水出口72から排出され
るようになっている。
That is, the cooling water flows from the LD element cooling water inlet 71 to the manifold 6 as indicated by arrows in FIGS.
After flowing into the manifold 69 in a direction perpendicular to the inflow direction, the water flows into the water channels 63a of the microchannels 63 of the microchannel group 62, and flows therethrough. After cooling each of the one-dimensional LD array elements 64, they flow out into the manifold 70 and merge, and further flow through the manifold 70 and are discharged from the LD element cooling water outlet 72.

【0061】入口側のマニホールド69は、両側面69
c,69dの間隔が上流側のLD素子冷却水入口71か
ら下流側のマイクロチャンネル群62に向って拡がる拡
散部69aと、前記間隔が一定の平行部69bとから構
成されている。
The inlet side manifold 69 has two side surfaces 69.
The interval between c and 69d is composed of a diffusion section 69a extending from the LD element cooling water inlet 71 on the upstream side to the microchannel group 62 on the downstream side, and a parallel section 69b having the constant interval.

【0062】このため、LD素子冷却水入口71からマ
ニホールドマニホールド69内に流入した冷却水は、拡
散部69aで両側面69c,69dの拡がりに沿って拡
散し、平行部69bに至る。その後、平行部69bにお
いて冷却水は平行な流れとなるが、このとき、両側面6
9c,69d付近では、両側面69c,69dとの摩擦
で冷却水の流速が低下することによって、図2中に2点
鎖線で示すように境界層73a,73bが発生し、これ
らの境界層73a,73bがマイクロチャンネル群62
に近づくにしたがって発達する。
For this reason, the cooling water flowing into the manifold 69 from the LD element cooling water inlet 71 is diffused by the diffusion part 69a along the spread of both side surfaces 69c and 69d, and reaches the parallel part 69b. Thereafter, the cooling water flows in parallel at the parallel portion 69b.
In the vicinity of 9c and 69d, the flow velocity of the cooling water decreases due to friction with both side surfaces 69c and 69d, and boundary layers 73a and 73b are generated as shown by a two-dot chain line in FIG. , 73b are the microchannel group 62
Develop as you approach.

【0063】これらの境界層73a,73bおける冷却
水と他の部分の冷却水とでは流速差が大きいため、これ
らの冷却水によって一次元LDアレイ素子64を冷却し
た場合には、両端部の一次元LDアレイ素子64とその
他の部分の一次元LDアレイ素子64との温度差が非常
に大きくなってしまう。そこで、上記のように両端部に
位置する複数のマイクロチャンネル63はダミーチャン
ネル68としている(図4参照)。即ち、境界層73
a,73bによって冷却水の流速が主流の流速よりも低
下する領域には、一次元LDアレイ素子64を設けない
ダミーのマイクロチャンネル63を配置して、これらの
マイクロチャンネル63の水路63a内を流れる低流速
の冷却水は一次元LDアレイ素子64の冷却に関与しな
いようにしている。
Since the flow velocity difference between the cooling water in these boundary layers 73a and 73b and the cooling water in other parts is large, when the one-dimensional LD array element 64 is cooled by these cooling waters, the primary ends of both ends are reduced. The temperature difference between the original LD array element 64 and the other one-dimensional LD array element 64 becomes very large. Therefore, the plurality of micro channels 63 located at both ends as described above are used as dummy channels 68 (see FIG. 4). That is, the boundary layer 73
In the region where the flow velocity of the cooling water is lower than the flow velocity of the main flow due to a and 73b, dummy micro-channels 63 in which the one-dimensional LD array element 64 is not provided are arranged, and flow through the water channels 63a of these micro-channels 63. The low-flow-rate cooling water does not contribute to the cooling of the one-dimensional LD array element 64.

【0064】なお、ダミーチャンネル68となるマイク
ロチャンネル63の具体的な数は、境界層73a,73
bの厚さ(図2中の矢印X方向の幅)と、1つのマイク
ロチャンネル63の厚さとによって決められる。例え
ば、水路63aの入口における境界層73a,73bの
厚さが4mmであり、1つのマイクロチャンネル63の
厚さが3mmであるとすれば、両端部の2つのマイクロ
チャンネル63をダミーチャンネル68とすればよい。
The specific number of the micro channels 63 to be the dummy channels 68 is determined by the boundary layers 73a and 73.
The thickness is determined by the thickness of b (the width in the direction of arrow X in FIG. 2) and the thickness of one microchannel 63. For example, if the thickness of the boundary layers 73a and 73b at the entrance of the water channel 63a is 4 mm and the thickness of one microchannel 63 is 3 mm, the two microchannels 63 at both ends are replaced with the dummy channel 68. I just need.

【0065】また、マニホールド69の拡散部69aと
平行部69bには、冷却水の流速分布を均一にするため
に、整流板74,75と整流板76とがそれぞれ設けら
れている。マニホールド69内では、中央部の主流は速
く、両側部の流れは遅い流速分布となる。従って、この
ようなマニホールド69内における流速分布を均一にし
て、図2中に二点鎖線で示すように各マイクロチャンネ
ル63の水路63aににおける冷却水の流速分布110
を均一にするために、整流板74,75,76が設けら
れている。なお、流速分布110は図2中の左右方向が
マイクロチャンネル位置、図2中の上下方向が流速であ
る。
Further, rectifying plates 74 and 75 and a rectifying plate 76 are provided on the diffusion portion 69a and the parallel portion 69b of the manifold 69 in order to make the flow rate of the cooling water uniform. In the manifold 69, the main flow at the center is fast, and the flow at both sides has a slow flow velocity distribution. Therefore, the flow velocity distribution in the manifold 69 is made uniform, and as shown by a two-dot chain line in FIG.
The current plates 74, 75, 76 are provided in order to make the current uniform. In the flow velocity distribution 110, the horizontal direction in FIG. 2 is the microchannel position, and the vertical direction in FIG. 2 is the flow velocity.

【0066】図6に示すように、平行部69bの整流板
76は、アクリルで形成された長方形状の真っ直ぐな板
であって、平行部69bにおける冷却水の流れに直交す
るように配設されると共に、多数のパンチ孔76aが千
鳥格子状に開けられた多孔板となっており、これらの孔
76aのピッチや大きさが適宜調節されて、主流と両側
の流れとに適度な圧力損失を生じさせるようになってい
る。即ち、整流板76の中央部は流れにくく、両側部は
流れ易くなっている。
As shown in FIG. 6, the straightening plate 76 of the parallel portion 69b is a rectangular straight plate made of acrylic, and is disposed so as to be orthogonal to the flow of the cooling water in the parallel portion 69b. In addition, a large number of punch holes 76a are formed in a perforated plate formed in a staggered lattice shape, and the pitch and size of these holes 76a are appropriately adjusted, so that a moderate pressure drop is generated between the main flow and the flow on both sides. Is caused. That is, the center portion of the current plate 76 does not easily flow, and the side portions thereof easily flow.

【0067】拡散部69aの整流板74,75は、アク
リルで形成された長方形状の板を拡散部69aの拡がり
に応じた曲率で湾曲させたものであって、下流側に凸と
なるように配設されると共に、上記の整流板76と同様
に、多数の孔74a,75aが千鳥格子状にそれぞれ開
けられた多孔板となっており、これらの孔74a,75
aのピッチや大きさが適宜調節されて、主流と両側の流
れとに適度な圧力損失を生じさせるようになっている。
即ち、整流板74,75の中央部は流れにくく、両側部
は流れ易くなっている。また、上記のように整流板7
4,75を湾曲させているのは、拡散部69aの拡がり
に沿って拡散する冷却水の流線方向に対し何れの位置で
も直交するようにして条件が同じになるようにするため
である。
The rectifying plates 74 and 75 of the diffusion section 69a are formed by bending a rectangular plate made of acrylic with a curvature corresponding to the spread of the diffusion section 69a, and are formed so as to protrude downstream. Along with the rectifying plate 76, a large number of holes 74a and 75a are formed in a perforated plate formed in a staggered lattice shape, and these holes 74a and 75a are formed.
The pitch and size of “a” are appropriately adjusted so that an appropriate pressure loss occurs between the main flow and the flows on both sides.
That is, the center portions of the flow straightening plates 74 and 75 are hard to flow, and the side portions are easy to flow. In addition, as described above, the current plate 7
The reason why the curved portions 4 and 75 are curved is that the condition is the same by making the cooling water orthogonal to the streamline direction of the cooling water diffused along the spreading portion 69a at any position.

【0068】なお、整流板74,75,76としては多
孔板に限定するものではなく、メッシュであってもよ
い。
The current plates 74, 75, 76 are not limited to perforated plates, but may be meshes.

【0069】また、図2に示すように、出口側のマニホ
ールド70は、両側面70c,70dの間隔が下流側の
LD素子冷却水出口72に向かって狭まる縮流部70a
と、マイクロチャンネル群62(マイクロチャンネル6
3の水路63a;図3参照)を出た冷却水が縮流部70
aに至るまでの助走区間として設けた前記間隔が一定の
平行部70bとから構成されている。
As shown in FIG. 2, the outlet-side manifold 70 has a contraction portion 70a in which the distance between both side surfaces 70c and 70d is reduced toward the LD element cooling water outlet 72 on the downstream side.
And the microchannel group 62 (microchannel 6
3) (see FIG. 3).
The interval is provided as a parallel section 70b provided as a running section leading to a.

【0070】一方、図7に示すように、スラブホルダー
部54には、スラブホルダー80と透過板ホルダー81
とが設けられている。
On the other hand, as shown in FIG. 7, a slab holder 80 and a transmission plate
Are provided.

【0071】スラブホルダー80は、金属製の2枚の板
状部材80a,80bを合体したものであり、その中央
部に挿入されたスラブ型YAG結晶82を保持してい
る。透過板ホルダー81は、金属製の板状部材であって
スラブホルダー80の両側に一対設けられており、それ
ぞれの中央部に挿入された透過板(石英板)83を保持
している。そして、これら一対の透過板ホルダー81が
Oリング84を介してスラブホルダー80を挾持した状
態で一体的に結合されて、スラブホルダー部54が構成
されている。
The slab holder 80 is formed by combining two metal plate-like members 80a and 80b, and holds a slab-type YAG crystal 82 inserted at the center thereof. The transmission plate holder 81 is a metal plate-like member and is provided in a pair on both sides of the slab holder 80, and holds a transmission plate (quartz plate) 83 inserted in the center of each. Then, the pair of transmission plate holders 81 are integrally connected to each other while sandwiching the slab holder 80 via an O-ring 84 to form the slab holder portion 54.

【0072】スラブ型YAG結晶82の図7中左右両側
には二次元LDアレイ素子61が位置しており、これら
の二次元LDアレイ素子61の各一次元LDアレイ素子
64から発振された半導体レーザビーム85が、透過板
83を透過してスラブ型YAG結晶82の両側面82
a,82bに照射されるようになっている。
Two-dimensional LD array elements 61 are located on the left and right sides of the slab type YAG crystal 82 in FIG. 7, and the semiconductor laser oscillated from each one-dimensional LD array element 64 of these two-dimensional LD array elements 61. The beam 85 is transmitted through the transmission plate 83 to pass through both sides 82 of the slab type YAG crystal 82.
a, 82b.

【0073】なお、励起源LD装置56の光軸と、スラ
ブ型YAG結晶82の光軸とを一致させて直交させるた
めに、図3に示すピン穴104がスラブホルダー部54
と両側のマニホールド69,70部とを貫通して4箇所
に設けられ、これらのピン穴104に図2に示すように
4本のピン105がそれぞれ挿通されている。このた
め、励起源LD装置56の光軸とスラブ型YAG結晶8
2の光軸とを確実且つ容易に一致させて直交させること
ができる。
In order to make the optical axis of the excitation source LD device 56 and the optical axis of the slab type YAG crystal 82 coincide with each other and make them orthogonal to each other, the pin hole 104 shown in FIG.
4 are provided through the manifolds 69 and 70 on both sides, and four pins 105 are inserted into these pin holes 104 as shown in FIG. Therefore, the optical axis of the excitation source LD device 56 and the slab type YAG crystal 8
The two optical axes can be surely and easily matched and orthogonalized.

【0074】また、図7に示すように、半導体レーザビ
ーム85の照射幅と、スラブ型YAG結晶82の側面8
2a,82bの幅とが一致するように、一次元LDアレ
イ素子64(二次元LDアレイ素子61)とスラブ型Y
AG結晶82との距離xが調節されている。即ち、半導
体レーザビーム85は比較的大きな発散角(10〜20
°程度)を有しており、伝搬するにしたがってその幅が
拡がっていく。このため、側面82a,82bの位置で
丁度半導体レーザビーム85の幅(照射幅)が側面82
a,82bの幅と一致するように、一次元LDアレイ素
子64とスラブ型YAG結晶82との距離xが調節され
ている。
As shown in FIG. 7, the irradiation width of the semiconductor laser beam 85 and the side surface 8 of the slab type YAG crystal 82
The one-dimensional LD array element 64 (two-dimensional LD array element 61) and the slab type Y
The distance x from the AG crystal 82 is adjusted. That is, the semiconductor laser beam 85 has a relatively large divergence angle (10 to 20).
°), and its width increases as it propagates. For this reason, the width (irradiation width) of the semiconductor laser beam 85 at the position of the side surfaces 82a and 82b
The distance x between the one-dimensional LD array element 64 and the slab-type YAG crystal 82 is adjusted so as to match the widths of a and 82b.

【0075】或いは、図8に示すように、一次元LDア
レイ素子64(二次元LDアレイ素子61)とスラブ型
YAG結晶82との間にコリメートレンズ(シリンドリ
カルレンズ)111を設け、このコリメートレンズ11
1で半導体レーザビーム85の拡がりを抑えて、半導体
レーザビーム85の照射幅とスラブ型YAG結晶82の
側面82a,82bの幅とを一致させるようにしてもよ
い。
Alternatively, as shown in FIG. 8, a collimating lens (cylindrical lens) 111 is provided between the one-dimensional LD array element 64 (two-dimensional LD array element 61) and the slab type YAG crystal 82, and the collimating lens
In step 1, the spread of the semiconductor laser beam 85 may be suppressed so that the irradiation width of the semiconductor laser beam 85 and the widths of the side surfaces 82a and 82b of the slab-type YAG crystal 82 may be matched.

【0076】しかしながら、個々のLD素子ごとの半導
体レーザビームの発散角にはばらつきがあり、また、前
記発散角は10〜20°と比較的大ききため、一次元L
Dアレイ素子64から発振される半導体レーザビーム8
5の照射幅とスラブ型YAG結晶82の側面82a,8
2bの幅とを、全ての一次元LDアレイ素子64におい
て完全に一致させることは困難であり、一部の一次元L
Dアレイ素子64では半導体レーザビーム85の照射幅
の方が、側面82a,82bの幅よりも多少大きくなっ
てしまう。従って、このままでは半導体レーザビーム8
5の一部が側面82a,82bから外れてYAGレーザ
媒質の励起に寄与しなくなってしまい、励起効率が低下
してしまう。
However, the divergence angle of the semiconductor laser beam for each LD element varies, and the divergence angle is relatively large at 10 to 20 °.
Semiconductor laser beam 8 oscillated from D array element 64
5 and the side surfaces 82a, 8 of the slab type YAG crystal 82.
It is difficult to completely match the width of the one-dimensional LD array element 64 with the width of 2b.
In the D array element 64, the irradiation width of the semiconductor laser beam 85 is slightly larger than the width of the side surfaces 82a and 82b. Therefore, in this state, the semiconductor laser beam 8
A part of 5 deviates from the side surfaces 82a and 82b and does not contribute to the excitation of the YAG laser medium, and the excitation efficiency is reduced.

【0077】そこで、図7に示すように、半導体レーザ
ビーム85がスラブ型YAG結晶82の側面82a,8
2bへ照射されるまでの伝搬光路中に反射面87を設
け、この反射面87で、半導体レーザビーム85の拡が
りによって側面82a,82bから外れてしまう半導体
レーザビーム85の一部を側面82a,82bへと反射
させるようになっている。なお、反射面87はOリング
押え88の一部であり、このOリング押え88の内周面
が研磨されて反射面87となっている。
Therefore, as shown in FIG. 7, the semiconductor laser beam 85 is applied to the side surfaces 82a, 8a of the slab type YAG crystal 82.
A reflecting surface 87 is provided in the propagation optical path before the light is irradiated to the second laser beam 2b, and a part of the semiconductor laser beam 85, which is deviated from the side surfaces 82a and 82b due to the spread of the semiconductor laser beam 85, is used by the reflecting surface 87. To reflect light to The reflecting surface 87 is a part of the O-ring presser 88, and the inner peripheral surface of the O-ring presser 88 is polished to form the reflecting surface 87.

【0078】また、反射面87(即ちOリング押え8
8)は、スラブ型YAG結晶82の周囲を囲むように設
けられており、図4に示すように、スラブ型YAG結晶
82の長手方向(矢印X方向)の両側でも、スラブ型Y
AG結晶82の側面82a,82bから前記長手方向に
外れる半導体レーザビーム85の一部を、側面82a,
82bへと反射させるようになっている。
Further, the reflection surface 87 (that is, the O-ring retainer 8)
8) is provided so as to surround the periphery of the slab type YAG crystal 82. As shown in FIG. 4, both sides of the slab type YAG crystal 82 in the longitudinal direction (arrow X direction) are provided.
A part of the semiconductor laser beam 85 deviating in the longitudinal direction from the side surfaces 82a and 82b of the AG crystal 82 is transferred to the side surfaces 82a and 82b.
82b.

【0079】ところで、図9に示すように、スラブ型Y
AG結晶82と二次元LDアレイ素子61との間隔を狭
めて、或いはレンズで半導体レーザビーム85を集光し
て、半導体レーザビーム85の照射幅W1をスラブ型Y
AG結晶82の側面82a,82bの幅W2よりも小さ
くすれば、半導体レーザビーム85を全て側面82a,
82bに照射することができるが、このようにした場合
にはYAGレーザビームの品質が低下してしまう。
By the way, as shown in FIG.
The irradiation width W1 of the semiconductor laser beam 85 is reduced by reducing the distance between the AG crystal 82 and the two-dimensional LD array element 61 or by condensing the semiconductor laser beam 85 with a lens.
If the width W2 of the side surfaces 82a and 82b of the AG crystal 82 is smaller than the width W2, all of the semiconductor laser beam 85 can be transmitted.
Although it is possible to irradiate the laser beam 82b, the quality of the YAG laser beam is reduced in such a case.

【0080】つまり、半導体レーザビーム85をスラブ
型YAG結晶82の側面82a,82bの全体に照射し
た場合には、この側面幅全体が励起して発熱するため、
図10(a)に示すようにスラブ型YAG結晶82の側
面幅方向(図10中左右方向)が均一の温度分布にな
り、図10(b)に示すように前記側面幅方向が均一の
屈折率分布となる。これに対して、半導体レーザビーム
85の照射幅を側面82a,82bの幅よりも小さくし
た場合には、前記側面幅方向の両端部は励起せずに発熱
しないため、図11(a)に示すように前記側面幅方向
が均一の温度分布にはならず、図11(b)に示すよう
に前記側面幅方向が均一の屈折率分布にはならない。従
って、この場合にはジグザグ光路伝搬による熱レンズ光
学補償が不十分となり、YAGレーザビームの品質が低
下してしまう。
That is, when the semiconductor laser beam 85 is applied to the entire side surfaces 82a and 82b of the slab type YAG crystal 82, the entire side surface width is excited to generate heat.
As shown in FIG. 10A, the temperature distribution in the lateral width direction (the horizontal direction in FIG. 10) of the slab-type YAG crystal 82 becomes uniform, and as shown in FIG. Rate distribution. On the other hand, when the irradiation width of the semiconductor laser beam 85 is smaller than the widths of the side surfaces 82a and 82b, both ends in the side surface width direction are not excited and do not generate heat. Thus, the temperature distribution does not become uniform in the lateral width direction, and the refractive index distribution does not become uniform in the lateral width direction as shown in FIG. Therefore, in this case, the thermal lens optical compensation by the zigzag optical path propagation becomes insufficient, and the quality of the YAG laser beam deteriorates.

【0081】このため、スラブ型YAG結晶82の側面
幅全体に半導体レーザビーム85を照射する必要があ
る。そこで、上記にように、半導体レーザビーム85の
照射幅とスラブ型YAG結晶82の側面82a,82b
の幅とをできるだけ一致させると共に、スラブ型YAG
結晶82の側面82a,82bから外れた半導体レーザ
ビーム85の一部は反射面87によって側面82a,8
2bへと反射されるように構成されている。
For this reason, it is necessary to irradiate the semiconductor laser beam 85 over the entire lateral width of the slab type YAG crystal 82. Therefore, as described above, the irradiation width of the semiconductor laser beam 85 and the side surfaces 82a and 82b of the slab type YAG crystal 82
And the slab type YAG
A part of the semiconductor laser beam 85 deviating from the side surfaces 82a, 82b of the crystal 82 is reflected by the reflection surface 87.
2b.

【0082】また、図7に示すように、各一次元LDア
レイ素子64から発振された半導体レーザビーム85が
スラブ型YAG結晶82へ照射されるまでの伝搬光路中
に透過板83を配設して、この透過板83とスラブ型Y
AG結晶82の側面82a,82bとの間に水路90が
形成されている。そして、この水路90は流路断面積が
水路系で最も小さくなるように構成され、且つ、水路9
0を流れる冷却水の流動状態が乱流となるように水路幅
が調節(例えば1mm程度に設定)されて流速が調節さ
れている。前記水路系は、透過板ホルダー81、透過板
83、スラブ型YAG結晶82及びスラブホルダー80
によって構成された水路90,91,92からなってい
る。
As shown in FIG. 7, a transmission plate 83 is provided in a propagation optical path until the semiconductor laser beam 85 oscillated from each one-dimensional LD array element 64 is irradiated on the slab type YAG crystal 82. And the transmission plate 83 and the slab type Y
A water passage 90 is formed between the side surfaces 82a and 82b of the AG crystal 82. The channel 90 is configured such that the cross-sectional area of the channel is the smallest in the channel system.
The water channel width is adjusted (for example, set to about 1 mm) so that the flow state of the cooling water flowing through 0 becomes turbulent, and the flow velocity is adjusted. The water channel system includes a transmission plate holder 81, a transmission plate 83, a slab type YAG crystal 82, and a slab holder 80.
And water channels 90, 91 and 92.

【0083】詳述すると、図14〜図17に示すよう
に、透過板ホルダー81の中央部には透過板83を収容
して保持するための長方形状の孔81aが形成されると
共に、この孔81aの両側には孔81aに沿って凹部8
1b,81cがそれぞれ形成されており、また、凹部8
1b,81cの端には流入孔81dと流出孔81eとが
それぞれ形成されている。そして、図7に示すように、
透過板ホルダー81の凹部81b,81cとスラブホル
ダー80の側面とによって水路91,92がそれぞれ構
成されている。
More specifically, as shown in FIGS. 14 to 17, a rectangular hole 81a for accommodating and holding the transmission plate 83 is formed in the center of the transmission plate holder 81. On both sides of 81a, a concave portion 8 is formed along the hole 81a.
1b and 81c are formed respectively.
An inflow hole 81d and an outflow hole 81e are formed at ends of 1b and 81c, respectively. And, as shown in FIG.
Water passages 91 and 92 are respectively formed by the concave portions 81 b and 81 c of the transmission plate holder 81 and the side surfaces of the slab holder 80.

【0084】一方、図2に示すように、励起源LD装置
56の出口側マニホールド70の上流部の右側にはスラ
ブ結晶冷却水入口94が設けられ、入口側マニホールド
69の下流部の左側にはスラブ結晶冷却水出口95が設
けられている。そして、図12に示すようにスラブ結晶
冷却水入口94はスラブホルダー81の流入孔81dに
通じており、図4に示すようにスラブ結晶冷却水出口9
5はスラブホルダー81の流出孔81eに通じている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, a slab crystal cooling water inlet 94 is provided on the right side of the upstream side of the outlet side manifold 70 of the excitation source LD device 56, and on the left side of the downstream side of the inlet side manifold 69. A slab crystal cooling water outlet 95 is provided. 12, the slab crystal cooling water inlet 94 communicates with the inflow hole 81d of the slab holder 81, and as shown in FIG.
5 communicates with the outflow hole 81e of the slab holder 81.

【0085】従って、図7中に矢印で示すように、スラ
ブ結晶冷却水入口94(図3参照)から流入した冷却水
は、水路91、水路90、水路92を順に流れて、スラ
ブ結晶冷却水出口95(図3参照)から排出される。な
お、スラブ型YAG結晶82の一方の側面82a側と他
方の側面82b側とでは、図3に示すようにスラブ結晶
冷却水入口94とスラブ結晶冷却水出口95とが逆に設
けられており、図7中に矢印で示すように冷却水の流れ
る方向が逆になっている。
Therefore, as indicated by arrows in FIG. 7, the cooling water flowing from the slab crystal cooling water inlet 94 (see FIG. 3) flows through the water channel 91, the water channel 90, and the water channel 92 in this order, and It is discharged from the outlet 95 (see FIG. 3). Note that, on one side surface 82a side and the other side surface 82b side of the slab type YAG crystal 82, a slab crystal cooling water inlet 94 and a slab crystal cooling water outlet 95 are provided in reverse as shown in FIG. The flow direction of the cooling water is reversed as shown by the arrow in FIG.

【0086】そして、この水路系において、上記のよう
に水路90の流路断面積が最も小さくなるように構成さ
れている。これは水路90において冷却水の流速が最も
速くなるようにしてスラブ型YAG結晶82から冷却水
への熱伝達率を高めるためである。また、上記のように
水路90を流れる冷却水の流動状態が乱流となるように
水路90の水路幅が設定されているが、これは層流の熱
伝達率に比べて乱流の熱伝達率の方が格段に高いためで
ある。
[0086] In this waterway system, as described above, the waterway 90 is configured to have the smallest flow passage cross-sectional area. This is for increasing the heat transfer rate from the slab type YAG crystal 82 to the cooling water by making the flow rate of the cooling water in the water channel 90 the highest. Further, the channel width of the channel 90 is set so that the flow state of the cooling water flowing through the channel 90 becomes turbulent as described above. This is because the rate is much higher.

【0087】また、図19に示すように、透過板83は
長方形状に形成されており、裏面(スラブ型YAG結晶
側の面)の長手方向両端部には斜面構造の接触面83
a,83bが形成されている。一方、図18に示すよう
に、透過板ホルダー81の孔81aの周縁の長手方向両
端部には、斜面構造の接触面81f,81gが形成され
ている。そして、透過板83の接触面83a,83bと
透過板ホルダー81の接触面81f,81gとを面接触
させることにより、透過板83の図18中上下位置を規
定して、水路90の幅(即ち透過板83とスラブ型YA
G結晶82との間隔)を例えば1mmに正確に保持して
いる(図13参照)。
As shown in FIG. 19, the transmission plate 83 is formed in a rectangular shape, and the contact surface 83 having a slope structure is provided at both longitudinal ends of the back surface (the surface on the slab type YAG crystal side).
a, 83b are formed. On the other hand, as shown in FIG. 18, contact surfaces 81f and 81g having a slope structure are formed at both ends in the longitudinal direction of the periphery of the hole 81a of the transmission plate holder 81. Then, by bringing the contact surfaces 83a and 83b of the transmission plate 83 into surface contact with the contact surfaces 81f and 81g of the transmission plate holder 81, the vertical position of the transmission plate 83 in FIG. Transmission plate 83 and slab type YA
The distance from the G crystal 82) is accurately maintained at, for example, 1 mm (see FIG. 13).

【0088】これは、透過板83の裏面側にOリング等
のシール部材を介装して透過板ホルダー81で支持する
ようにすると、前記シール部材が変形して水路90の幅
を正確に保持できないためである。水路90の幅を正確
に保持することができないと、水路90の各部において
スラブ型YAG結晶82の冷却にアンバランスが生じ、
その結果、スラブ型YAG結晶82内の温度分布に影響
を与えてYAGレーザビームの品質低下を招いてしま
う。従って、このような不具合を防止するために、上記
のように透過板83と透過板ホルダー81とを面接触と
している。
When the sealing member such as an O-ring is interposed on the back surface of the transmission plate 83 and is supported by the transmission plate holder 81, the sealing member is deformed to accurately hold the width of the water passage 90. This is because they cannot. If the width of the channel 90 cannot be accurately maintained, an imbalance occurs in the cooling of the slab type YAG crystal 82 in each part of the channel 90,
As a result, the temperature distribution in the slab type YAG crystal 82 is affected, and the quality of the YAG laser beam is reduced. Therefore, in order to prevent such a problem, the transmission plate 83 and the transmission plate holder 81 are brought into surface contact as described above.

【0089】しかも、図19に示すように、透過板83
の裏面には、長手方向の両端にのみ接触面83a,83
bが形成され、その他の部分には接触面が形成されてい
ない。また、図14に示すように、透過板ホルダー81
の孔81の周縁にも、長手方向の両端にのみ接触面81
f,81gが形成され、その他の部分には接触面が形成
されていない。即ち、透過板83は長手方向両端の接触
面83a,83bでのみ透過板ホルダー81に支持され
ている。
Further, as shown in FIG.
The contact surfaces 83a and 83 are provided only on both ends in the longitudinal direction.
b is formed, and no contact surface is formed in other portions. Further, as shown in FIG.
The contact surface 81 is also provided only at the peripheral edge of the hole 81 at both ends in the longitudinal direction.
f, 81 g are formed, and the contact surface is not formed in other portions. That is, the transmission plate 83 is supported by the transmission plate holder 81 only at the contact surfaces 83a and 83b at both ends in the longitudinal direction.

【0090】これは、水路90(図7、図13参照)に
おける冷却水の流れに影響を与えないためである。つま
り、図7又は図19(c)に矢印で示すように、水路9
0において冷却水は透過板83の側面幅方向に流れるよ
うになっており、このことから、透過板83の側面幅方
向に接触面を形成して透過板ホルダー81と面接触させ
るように構成すると、当該面接触部に段差ができて冷却
水の流れが乱されてしまう。このため、上記のように透
過板83は冷却水の流れに影響を与えない長手方向両端
の接触面83a,83bでのみ透過板ホルダー81の接
触面81f,81gに面接触して支持されるように構成
されている。
This is because the flow of the cooling water in the water channel 90 (see FIGS. 7 and 13) is not affected. That is, as shown by an arrow in FIG. 7 or FIG.
0, the cooling water flows in the lateral width direction of the transmission plate 83. Therefore, when the cooling water is formed to be in contact with the transmission plate holder 81 by forming a contact surface in the lateral width direction of the transmission plate 83, Then, a step is formed in the surface contact portion, and the flow of the cooling water is disturbed. For this reason, as described above, the transmission plate 83 is supported in contact with the contact surfaces 81f and 81g of the transmission plate holder 81 only at the contact surfaces 83a and 83b at both ends in the longitudinal direction which do not affect the flow of the cooling water. Is configured.

【0091】また、図19(c)に示すように透過板8
3の四隅83c,83d,83e,83fにはOリング
を装着可能な曲率が施されており、図7又は図13に示
すように透過板83の全周にはOリング97が装着され
ている。一方、図13に示すように透過板ホルダー81
のOリング97との接触面81hは斜面構造となってい
る。そして、透過板83の全周と透過板ホルダー81の
間のOリング97が、透過板ホルダー81の孔81aの
周縁にボルトで固定されたOリング押え88で押さえら
れて潰されることにより、透過板ホルダー81と透過板
83とに密着して、水路90を流れる冷却水のシール構
造が構成されている。なお、Oリング押え88はOリン
グ97を押えるのと同時に、透過板83も押えるように
なっている。
Further, as shown in FIG.
The four corners 83c, 83d, 83e, 83f of the third are provided with a curvature for mounting an O-ring, and an O-ring 97 is mounted all around the transmission plate 83 as shown in FIG. 7 or FIG. . On the other hand, as shown in FIG.
The contact surface 81h with the O-ring 97 has a slope structure. Then, the O-ring 97 between the entire periphery of the transmission plate 83 and the transmission plate holder 81 is pressed and crushed by an O-ring presser 88 fixed to the periphery of the hole 81a of the transmission plate holder 81 by bolts. A sealing structure for cooling water flowing through the water channel 90 is formed in close contact with the plate holder 81 and the transmission plate 83. The O-ring presser 88 presses the O-ring 97 at the same time as the O-ring 97 is pressed.

【0092】また、図7に示すように、透過板83の励
起源LD装置側(二次元LDアレイ素子側)の面には、
半導体レーザビーム85の波長帯に対応した無反射コー
ティング膜(誘電体多層膜)93が施されている。一
方、透過板83のスラブ型YAG結晶側の面には、無反
射コーティング膜が施されていない。
As shown in FIG. 7, the surface of the transmission plate 83 on the excitation source LD device side (two-dimensional LD array element side)
An anti-reflection coating film (dielectric multilayer film) 93 corresponding to the wavelength band of the semiconductor laser beam 85 is provided. On the other hand, the surface on the slab type YAG crystal side of the transmission plate 83 is not provided with an anti-reflection coating film.

【0093】透過板83の励起源LD装置側の面は空気
に接しており、空気と透過板83は屈折率が異なる。従
って、このままでは半導体レーザビーム85が透過板8
3の励起源LD装置側の面で反射されしまうため、スラ
ブ型YAG結晶82の側面82a,82bに照射されな
い、或いは、励起源LD装置側にダイレクトに戻って励
起源LD装置56に悪影響を及ぼす。
The surface of the transmission plate 83 on the excitation source LD device side is in contact with air, and the air and the transmission plate 83 have different refractive indexes. Therefore, in this state, the semiconductor laser beam 85 is
3 is reflected on the surface on the side of the excitation source LD device, so that the side surfaces 82a and 82b of the slab type YAG crystal 82 are not irradiated, or return directly to the excitation source LD device side and adversely affect the excitation source LD device 56. .

【0094】このため、上記のように、透過板83の励
起源LD装置側の面には半導体レーザビーム85を反射
しないように無反射コーティング膜93が施されてい
る。一方、透過板83のスラブ型YAG結晶側の面は冷
却水に接しており、水と透過板83は屈折率が近いた
め、この面では半導体レーザビーム85が反射されない
ので、この面には無反射コーティング膜を施す必要がな
い。
Therefore, as described above, the anti-reflection coating film 93 is formed on the surface of the transmission plate 83 on the side of the excitation source LD device so as not to reflect the semiconductor laser beam 85. On the other hand, the surface of the transmission plate 83 on the slab type YAG crystal side is in contact with the cooling water, and since the refractive index of water and the transmission plate 83 is close, the semiconductor laser beam 85 is not reflected on this surface. There is no need to apply a reflective coating film.

【0095】また、図7に示すように、スラブ型YAG
結晶82の側面幅方向(図7中上下方向)の両端面82
c,82dには、シール部材86a,86bが設けられ
ている。具体的には、スラブ型YAG結晶82の両端面
82c,82dにシール部材86a,86bを装着した
ものを、スラブホルダー80の中央部に挿入し、その
後、スペーサー用薄板96a,96bをシール部材86
a,86bとスラブホルダー80との隙間に挿入するこ
とにより、シール部材86a,86bをスラブ型YAG
結晶82及びスラブホルダー80に密着させてシール性
を向上させ、且つ、シール部材86a,86bの着脱が
容易な構造となっている。
As shown in FIG. 7, a slab type YAG
Both end faces 82 in the lateral width direction (vertical direction in FIG. 7) of crystal 82
Seal members 86a and 86b are provided on c and 82d. Specifically, the slab type YAG crystal 82 with the sealing members 86a, 86b attached to both end surfaces 82c, 82d is inserted into the center of the slab holder 80, and then the spacer thin plates 96a, 96b are attached to the sealing member 86.
a, 86b and the slab holder 80, the seal members 86a, 86b are inserted into the slab type YAG.
The structure is such that the sealing property is improved by being in close contact with the crystal 82 and the slab holder 80, and the attachment and detachment of the sealing members 86a and 86b are easy.

【0096】なお、スラブホルダー80を構成する一方
の板状部材80aのスラブ型YAG結晶挿入部の側面8
0a−1を、図7中に一点鎖線で示すように斜面構造と
し、且つ、スラブホルダー80を構成する他方の蓋とし
ての板状部材80bのスラブ型YAG結晶挿入部の側面
80b−1も、図7中に一点鎖線で示すように斜面構造
として、両板状部材80a,80bを合体させたとき
に、シール部材86a,86bが前記側面80a−1,
80b−1に締め付けられることによりスラブ型YAG
結晶82及びスラブホルダー80に密着してシール機能
を発揮するような構造としてもよい。この場合にも、着
脱の容易性は維持される。
The side surface 8 of the slab-type YAG crystal insertion portion of one of the plate members 80a constituting the slab holder 80 is provided.
0a-1 has a slope structure as shown by a dashed line in FIG. 7, and the side surface 80b-1 of the slab-type YAG crystal insertion portion of the plate-like member 80b as the other lid constituting the slab holder 80 also has As shown by a dashed line in FIG. 7, when the two plate-like members 80a and 80b are combined as a slope structure, the sealing members 86a and 86b are attached to the side surfaces 80a-1 and 80a-1.
Slab type YAG by tightening to 80b-1
The structure may be such that the sealing function is exerted by closely contacting the crystal 82 and the slab holder 80. Also in this case, the ease of attachment and detachment is maintained.

【0097】また、シール部材86a,86bとして
は、水路90を流れる冷却水をシールし、スラブ型YA
G結晶82の両端面82c,82dを断熱し、且つ、半
導体レーザビーム85を吸収して発熱することのない
(即ち半導体レーザビーム85を反射する)材質のもの
として、シリコン製で半透明のシール部材が用いられて
いる。
The sealing members 86a and 86b seal the cooling water flowing through the water channel 90 and have a slab type YA.
A semi-transparent seal made of silicon is used as a material that insulates both end surfaces 82c and 82d of the G crystal 82 and does not absorb the semiconductor laser beam 85 and generate heat (that is, reflect the semiconductor laser beam 85). A member is used.

【0098】もし、シール部材86a,86bが黒色等
の部材であり半導体レーザビーム85を吸収して発熱す
るものである場合には、この発熱によってシール部材8
6が溶けてしまう虞があり、更には、スラブ型YAG結
晶82の温度分布に対して悪影響を及ぼすことになる。
即ち、スラブ型YAG結晶82の側面幅方向の温度分布
が変化して均一でなくなってしまう。
If the seal members 86a and 86b are black members or the like and absorb heat by absorbing the semiconductor laser beam 85, the heat generated by the seal members 86a and 86b is used.
6 may be melted, and further adversely affect the temperature distribution of the slab type YAG crystal 82.
That is, the temperature distribution in the side surface width direction of the slab type YAG crystal 82 changes and becomes non-uniform.

【0099】上記のようにスラブ型YAG結晶82内で
は光が厚さ方向(図7中左右方向)にジグザグに反射し
ながら長手方向(図7の紙面と直交する方向)に伝搬し
て熱レンズ光学補償が行われるため、側面幅方向の温度
分布が変化して均一でなくなってしまうと、充分な熱レ
ンズ光学補償を行うことができなくなってしまう。
As described above, in the slab type YAG crystal 82, light propagates in the longitudinal direction (the direction perpendicular to the plane of FIG. 7) while reflecting in the thickness direction (horizontal direction in FIG. 7) while reflecting in a zigzag manner. Since optical compensation is performed, if the temperature distribution in the lateral width direction changes and becomes non-uniform, sufficient thermal lens optical compensation cannot be performed.

【0100】このため、シール部材86a,86bには
半導体レーザビーム85を吸収して発熱することのない
ものを選択する必要がある。また、スラブ型YAG結晶
82の両端面82c,82d側から熱が放出されること
も、上記の理由から好ましくない。このため、両端面8
2c,82d側はシール部材86a,86bによって断
熱する必要がある。
For this reason, it is necessary to select the seal members 86a and 86b which do not generate heat by absorbing the semiconductor laser beam 85. Further, it is not preferable that heat is released from both end faces 82c and 82d of the slab type YAG crystal 82 for the above reason. For this reason, both end faces 8
It is necessary to insulate the 2c and 82d sides with seal members 86a and 86b.

【0101】また、図4に示すように、スラブ型YAG
結晶82の長手方向(矢印X方向)の両端部は、励起源
LD装置56から発振された半導体レーザビーム85が
照射されない非照射領域(非励起領域)82e,82f
となっている。この非照射領域82e,82fは、半導
体レーザビーム85の照射による発熱でスラブ型YAG
結晶82が長手方向に伸びる際に、厚み方向に曲がるこ
となく(図27(b)参照)長手方向に真直ぐに伸びる
ようにするために設けられた領域であり、計算で求めた
結果から、スラブ型YAG結晶82の全長の少なくとも
15%の領域である。即ち、非照射領域82e,82f
の長さL2はスラブ型YAG結晶82の全長L1の15
%以上であり、この非照射領域82e,82f以外の長
さL3の部分が照射領域(励起領域)82gとなってい
る。
Further, as shown in FIG.
Non-irradiation regions (non-excitation regions) 82e and 82f where the semiconductor laser beam 85 oscillated from the excitation source LD device 56 is not irradiated are located at both ends in the longitudinal direction (the direction of the arrow X) of the crystal 82.
It has become. The non-irradiated areas 82e and 82f generate slab type YAG due to heat generated by the irradiation of the semiconductor laser beam 85.
When the crystal 82 extends in the longitudinal direction, it is a region provided to extend straight in the longitudinal direction without bending in the thickness direction (see FIG. 27B). This region is at least 15% of the entire length of the type YAG crystal 82. That is, the non-irradiation areas 82e and 82f
L2 is 15 times the total length L1 of the slab type YAG crystal 82.
%, And a portion of the length L3 other than the non-irradiation regions 82e and 82f is an irradiation region (excitation region) 82g.

【0102】なお、非照射領域82e,82fはスラブ
型YAG結晶全長の15%以上であればいくらでもよい
が、必要最小限以上に非照射領域82e,82fを大き
くしても、その分だけ無駄になるため、スラブ型YAG
結晶全長の15%とすることが最も望ましいといえる。
The non-irradiated regions 82e and 82f may be of any size as long as they are 15% or more of the total length of the slab-type YAG crystal. Slab type YAG
It can be said that it is most desirable that the total length be 15% of the total crystal length.

【0103】また、図20に示すように、光軸調整台1
00の両端部には共振器101を構成する部分透過の出
力ミラー101aと全反射ミラー101bとが設置され
ており、これら一対の反射ミラー101a,101bの
間に装置本体部52が設置されるが、このとき、共振器
101の光軸と、装置本体部52に設けられたスラブ型
YAG結晶82の光軸とを一致させる必要がある。
Further, as shown in FIG.
At both ends of 00, a partially transmitting output mirror 101a and a total reflection mirror 101b constituting the resonator 101 are installed, and the apparatus body 52 is installed between the pair of reflection mirrors 101a and 101b. At this time, it is necessary to make the optical axis of the resonator 101 coincide with the optical axis of the slab type YAG crystal 82 provided in the apparatus main body 52.

【0104】このため、図7に示すようにスラブホルダ
ー54の下端部にはピン穴102が2箇所に設けられて
おり、図20に示すように装置本体部52を光軸調整台
100に取り付ける際には、光軸調整台100の2箇所
に突設された図示しないピンにピン穴102を嵌合させ
ることによって、共振器101の光軸とスラブ型YAG
結晶82の光軸とを確実且つ容易に一致させることがで
きるようになっている。
For this reason, as shown in FIG. 7, two pin holes 102 are provided at the lower end of the slab holder 54, and the apparatus main body 52 is attached to the optical axis adjusting table 100 as shown in FIG. At this time, the optical axis of the resonator 101 and the slab-type YAG
The optical axis of the crystal 82 can be surely and easily matched.

【0105】<作用・効果>本実施の形態に係るLD励
起スラブYAGレーザ装置51によれば、特に、次のよ
うな作用・効果が得られる。
<Operation / Effect> According to the LD-pumped slab YAG laser device 51 according to the present embodiment, the following operation / effect can be obtained.

【0106】(1) 一次元LDアレイ素子64とスラ
ブ型YAG結晶82との距離xを調節して、励起源LD
装置56から発振される半導体レーザビーム85の照射
幅と、スラブ型YAG結晶82の側面82a,82bの
幅とが一致するように構成したため、半導体レーザビー
ム85がスラブ型YAG結晶82の側面幅全体に照射さ
れてこの側面幅全体が励起することになる。このため、
スラブ型YAG結晶82の側面幅方向が均一の温度分布
となり、均一の屈折率分布となる。従って、このスラブ
型YAG結晶82ではジグザグ光路伝搬による熱レンズ
光学補償が充分に行われて、YAGレーザビームの品質
が向上する。
(1) By adjusting the distance x between the one-dimensional LD array element 64 and the slab type YAG crystal 82, the excitation source LD
Since the irradiation width of the semiconductor laser beam 85 oscillated from the device 56 and the width of the side surfaces 82a and 82b of the slab type YAG crystal 82 are made to match, the semiconductor laser beam 85 is formed over the entire side surface width of the slab type YAG crystal 82. To excite the entire side width. For this reason,
The side surface width direction of the slab type YAG crystal 82 has a uniform temperature distribution and a uniform refractive index distribution. Therefore, in the slab type YAG crystal 82, the thermal lens optical compensation by the zigzag optical path propagation is sufficiently performed, and the quality of the YAG laser beam is improved.

【0107】(2) また、一次元LDアレイ素子64
とスラブ型YAG結晶82との間にコリメートレンズ1
11を設けて、励起源LD装置56から発振される半導
体レーザビーム85の照射幅と、スラブ型YAG結晶8
2の側面82a,82bの幅とが一致するように構成し
た場合にも、上記と同様に、半導体レーザビーム85が
スラブ型YAG結晶82の側面幅全体に照射されてこの
側面幅全体が励起することになり、スラブ型YAG結晶
82の側面幅方向が均一の温度分布となって均一の屈折
率分布となるため、このスラブ型YAG結晶82ではジ
グザグ光路伝搬による熱レンズ光学補償が充分に行われ
て、YAGレーザビームの品質が向上する。
(2) One-dimensional LD array element 64
Lens 1 between the slab type YAG crystal 82 and
11 and the irradiation width of the semiconductor laser beam 85 oscillated from the excitation source LD device 56 and the slab type YAG crystal 8
Also in the case where the widths of the two side surfaces 82a and 82b coincide with each other, similarly to the above, the semiconductor laser beam 85 is irradiated on the entire side surface width of the slab type YAG crystal 82 to excite the entire side surface width. In other words, since the side surface width direction of the slab type YAG crystal 82 has a uniform temperature distribution and a uniform refractive index distribution, the slab type YAG crystal 82 has sufficient thermal lens optical compensation by zigzag optical path propagation. Thus, the quality of the YAG laser beam is improved.

【0108】(3) 更には、励起源LD装置56から
発振された半導体レーザビーム85がスラブ型YAG結
晶82の側面82a,82bへ照射されるまでの伝搬光
路中に反射面87を設け、この反射面87で、半導体レ
ーザビーム85の拡がりによって側面82a,82bか
ら外れてしまう半導体レーザビーム85の一部を、側面
82a,82bへと反射させるように構成したため、半
導体レーザビーム85を全てYAGレーザ媒質の励起に
寄与させることができ、LD励起スラブYAGレーザ装
置51の出力が向上する。
(3) Further, a reflection surface 87 is provided in the propagation optical path until the semiconductor laser beam 85 oscillated from the excitation source LD device 56 is irradiated on the side surfaces 82a and 82b of the slab type YAG crystal 82. Since the reflecting surface 87 is configured to reflect a part of the semiconductor laser beam 85 which is deviated from the side surfaces 82a and 82b due to the spread of the semiconductor laser beam 85 to the side surfaces 82a and 82b, all the semiconductor laser beams 85 are YAG laser. This can contribute to the excitation of the medium, and the output of the LD-pumped slab YAG laser device 51 is improved.

【0109】(4) また、透過板83の励起源LD装
置側の面には無反射コーティング膜93を施したため、
透過板83と、透過板83の励起源LD装置側の面に接
する空気との屈折率が異なっていても、半導体レーザビ
ーム85は透過板83の励起源LD装置側の面で反射さ
れることなく透過板83を透過してスラブ型YAG結晶
82に照射される。このため、YAGレーザ媒質の励起
効率が向上する。また、半導体レーザビーム85がダイ
レクトに励起源LD装置56に戻って、励起源LD装置
56に悪影響を与える虞がない。
(4) Since the reflection plate 83 is provided on the surface of the transmission plate 83 facing the excitation source LD device,
Even if the transmission plate 83 and the air in contact with the surface of the transmission plate 83 on the side of the excitation source LD device have different refractive indexes, the semiconductor laser beam 85 is reflected by the surface of the transmission plate 83 on the side of the excitation source LD device. The slab type YAG crystal 82 is irradiated through the transmission plate 83 without being transmitted. Therefore, the excitation efficiency of the YAG laser medium is improved. Further, there is no possibility that the semiconductor laser beam 85 returns directly to the excitation source LD device 56 and adversely affects the excitation source LD device 56.

【0110】(5) また、スラブ型YAG結晶82の
長手方向両端部におけるスラブ型YAG結晶82の全長
の少なくとも15%の領域を、励起源LD装置56から
発振された半導体レーザビーム85が照射されない非照
射領域82としたことにより、スラブ型YAG結晶82
は半導体レーザビーム85の照射による発熱で長手方向
に伸びる際に、厚み方向に曲がることなく長手方向に真
直ぐに伸びる。このため、YAGレーザビームの品質を
向上させることができる。
(5) At least 15% of the entire length of the slab type YAG crystal 82 at both ends in the longitudinal direction of the slab type YAG crystal 82 is not irradiated with the semiconductor laser beam 85 oscillated from the excitation source LD device 56. The slab type YAG crystal 82
When elongates in the longitudinal direction due to heat generated by the irradiation of the semiconductor laser beam 85, it elongates straight in the longitudinal direction without bending in the thickness direction. Therefore, the quality of the YAG laser beam can be improved.

【0111】また、本実施の形態に係るLD励起スラブ
YAGレーザ装置51によれば、更に、次のような作用
・効果が得られる。
According to the LD-pumped slab YAG laser device 51 according to the present embodiment, the following operation and effects can be further obtained.

【0112】(6) マイクロチャンネル群62を構成
する各マイクロチャンネル63の水路63aに流入した
冷却水の流れが安定するまでの区間を助走区間67と
し、この助走区間67を設けた位置に二次元LDアレイ
素子61を構成する各一次元LDアレイ素子64が配置
されているため、これら全ての一次元LDアレイ素子6
4が安定した均一な流れの冷却水によって冷却されるこ
とになる。
(6) A section until the flow of the cooling water flowing into the water channel 63a of each of the microchannels 63 constituting the microchannel group 62 is set as the approach section 67, and the two-dimensional section is provided at the position where the approach section 67 is provided. Since each one-dimensional LD array element 64 constituting the LD array element 61 is arranged, all of these one-dimensional LD array elements 6
4 will be cooled by the stable and uniform flow of cooling water.

【0113】このため、各一次元LDアレイ素子64を
均一に冷却することができ、各一次元LDアレイ素子6
4は均一な温度となって発振特性がそろう。従って、こ
れらの一次元LDアレイ素子64から発振される半導体
レーザビーム85をスラブ型YAG結晶82に照射する
ことにより、YAGレーザ媒質の励起効率が向上して、
LD励起スラブYAGレーザ装置51の出力が向上す
る。
Thus, each one-dimensional LD array element 64 can be cooled uniformly, and each one-dimensional LD array element 6 can be cooled.
No. 4 has a uniform temperature and oscillation characteristics. Therefore, by irradiating the slab type YAG crystal 82 with the semiconductor laser beam 85 oscillated from the one-dimensional LD array element 64, the excitation efficiency of the YAG laser medium is improved,
The output of the LD pumped slab YAG laser device 51 is improved.

【0114】(7) また、入口側のマニホールド69
の平行部69bの両側面69c,69dで発生する境界
層73a,bによって冷却水の流速が主流の流速よりも
低下する領域には、一次元LDアレイ素子64を設けな
いダミーチャンネル68が配置されているため、境界層
73a,73bにおける低流速の冷却水はダミーチャン
ネル68の水路63aを流れて一次元LDアレイ素子6
4の冷却には関与ぜず、境界層73a,73b以外の冷
却水のみが一次元LDアレイ素子64を設けた各マイク
ロチャンネル63の水路63aを流れて各一次元LDア
レイ素子64を冷却することになる。
(7) The manifold 69 on the inlet side
A dummy channel 68 in which the one-dimensional LD array element 64 is not provided is arranged in a region where the flow velocity of the cooling water is lower than the main flow velocity due to the boundary layers 73a, b generated on both side surfaces 69c, 69d of the parallel portion 69b. Therefore, the low-velocity cooling water in the boundary layers 73a and 73b flows through the water channel 63a of the dummy channel 68, and the one-dimensional LD array element 6
4. Only cooling water other than the boundary layers 73a and 73b flows through the water channel 63a of each microchannel 63 provided with the one-dimensional LD array element 64 to cool each one-dimensional LD array element 64 without being involved in the cooling of the four. become.

【0115】このため、各一次元LDアレイ素子64を
冷却する冷却水の流速が、より均一化されることにな
り、その結果、各一次元LDアレイ素子64はより均一
な温度となって、より発振特性がそろう。従って、YA
Gレーザ媒質の励起効率がより向上し、LD励起スラブ
YAGレーザ装置51の出力がより向上する。
Therefore, the flow rate of the cooling water for cooling each one-dimensional LD array element 64 is made more uniform, and as a result, each one-dimensional LD array element 64 has a more uniform temperature. More oscillation characteristics. Therefore, YA
The pumping efficiency of the G laser medium is further improved, and the output of the LD pumped slab YAG laser device 51 is further improved.

【0116】なお、境界層73a,73bに対応する領
域にダミーチャンネル63を設けずにこの領域を単に塞
いだ場合には、この領域に隣接するマイクロチャンネル
63の水路63aに境界層73a,73bの冷却水が流
入することになり、結局、各一次元LDアレイ素子64
を均一に冷却することができなくなってしまう。従っ
て、このことからも、境界層73a,73bに対応する
領域にダミーチャンネル68を設けることは非常に有効
であることがわかる。
When the area corresponding to the boundary layers 73a and 73b is simply closed without providing the dummy channel 63, the water channel 63a of the microchannel 63 adjacent to this area is connected to the boundary layer 73a and 73b. Cooling water flows in, and eventually, each one-dimensional LD array element 64
Cannot be cooled uniformly. Therefore, it can be seen from this that providing the dummy channels 68 in the regions corresponding to the boundary layers 73a and 73b is very effective.

【0117】(8) また、入口側のマニホールド69
には整流板74,75,76が設けられているため、マ
ニホールド69内を流れる冷却水の流速分布を均一にす
ることができる。
(8) The manifold 69 on the inlet side
Since the rectifier plates 74, 75, 76 are provided in the, the flow velocity distribution of the cooling water flowing in the manifold 69 can be made uniform.

【0118】このため、更に、各マイクロチャンネル6
3の水路63aを流れる冷却水の流速分布を均一化する
ことができ、各一次元LDアレイ素子64の温度が均一
化されて発振特性がそろう。従って、更に、YAGレー
ザ媒質の励起効率が向上して、LD励起スラブYAGレ
ーザ装置51の出力が向上する。
For this reason, each microchannel 6
The flow velocity distribution of the cooling water flowing through the third water passage 63a can be made uniform, and the temperature of each one-dimensional LD array element 64 is made uniform, so that the oscillation characteristics become uniform. Therefore, the pumping efficiency of the YAG laser medium is further improved, and the output of the LD pumped slab YAG laser device 51 is further improved.

【0119】なお、図21に示すように、マニホールド
69内のおける冷却水の流速分布試験を行った結果、マ
ニホールド69に整流板を設けない場合には、中央部の
主流と両側部の流れとの流速差が大きかったが(図21
中の白四角□)、マニホールド69に整流板74,7
5,76を設けた場合には、前記流速差が平均流速に対
して±3%以内となり、流速分布が均一となった(図2
1中の黒四角■)。このことからも整流板74,75,
76の有効性が確認された。
As shown in FIG. 21, as a result of a cooling water flow velocity distribution test in the manifold 69, when the rectifying plate is not provided in the manifold 69, the main flow at the center and the flow at both sides are different. Was large (see FIG. 21).
White squares in the square), rectifying plates 74 and 7 on manifold 69
When 5,76 was provided, the flow velocity difference was within ± 3% of the average flow velocity, and the flow velocity distribution became uniform (FIG. 2).
Black square in 1). From this, the current plates 74, 75,
The effectiveness of 76 was confirmed.

【0120】(9) しかも、マニホールド69の平行
部69bだけでなく拡散部69aにも整流板74,75
を設けたことによって、3枚の整流板74,75,76
で流速分布を均一にすることができる。即ち、平行部6
9bに整流板を設けることは必要であるが、この平行部
69bにだけ整流板を設ける場合には、もっと多くの整
流板を設けなければ流速分布を均一にすることができな
いが、主流と両側の流れとの流速差がまだあまり大きく
ない拡散部69aにも整流板を設けることによって、少
ない枚数の整流板で流速分布を均一にすることができ
る。
(9) In addition, the rectifying plates 74 and 75 are provided not only on the parallel portions 69b of the manifold 69 but also on the diffusion portions 69a.
, The three rectifying plates 74, 75, 76
Can make the flow velocity distribution uniform. That is, the parallel portion 6
Although it is necessary to provide a rectifying plate at 9b, if a rectifying plate is provided only at the parallel portion 69b, the flow velocity distribution cannot be made uniform unless more rectifying plates are provided. By providing the rectifying plate also in the diffusion portion 69a where the flow velocity difference from the flow is not so large, the flow velocity distribution can be made uniform with a small number of rectifying plates.

【0121】(10) また、入口側のマニホールド6
9への冷却水の流入方向が、マイクロチャンネル63へ
と向かってマニホールド69内を流れる冷却水の流れ方
向と直交するようにLD素子冷却水入口71が設けられ
ているため、前記二方向が同方向である場合に比べて
(図22参照)、主流の速度成分を緩和させることがで
き、主流と両側の流れとの流速差を小さくするこができ
る。
(10) The manifold 6 on the inlet side
9 is provided so that the flow direction of the cooling water into the cooling water 9 is orthogonal to the flow direction of the cooling water flowing through the manifold 69 toward the microchannel 63, and the two directions are the same. Compared to the case of the direction (see FIG. 22), the velocity component of the main flow can be reduced, and the flow velocity difference between the main flow and the flow on both sides can be reduced.

【0122】(11) また、出口側のマニホールド7
0には、各マイクロチャンネル63の水路63aを出た
冷却水が縮流部70aに至るまでの助走区間として平行
部70bが設けられているため、各マイクロチャンネル
63の水路63aを流れる冷却水の流速分布を均一に維
持することができる。つまり、縮流部70aがあまり水
路63aの出口に近い位置にあると、各水路63aを流
れる冷却水の流速に影響を与えて流速分布が変わってし
まう。これに対して、助走区間として平行部70bを設
ければ、このような流速分布の変化がなく、各水路63
aを流れる冷却水の流速分布を均一に維持することがで
きる。
(11) In addition, the outlet side manifold 7
0, the parallel portion 70b is provided as a run-up section until the cooling water that has exited the water channel 63a of each microchannel 63 reaches the contraction portion 70a, so that the cooling water flowing through the water channel 63a of each microchannel 63 is provided. The flow velocity distribution can be maintained uniform. That is, if the contraction part 70a is located too close to the outlet of the water passage 63a, the flow velocity distribution is changed by affecting the flow velocity of the cooling water flowing through each water passage 63a. On the other hand, if the parallel section 70b is provided as the approach section, there is no change in the flow velocity distribution, and
The flow velocity distribution of the cooling water flowing through a can be maintained uniform.

【0123】(12) また、スラブ型YAG結晶82
の側面幅方向の両端面82c,82dには、冷却水をシ
ールし、両端面82c,82dを断熱し、且つ、半導体
レーザビーム85を吸収して発熱することのないシール
部材86a,86bを設けたため、このシール部材86
a,86bによって冷却水をシールすると同時に、スラ
ブ型YAG結晶82の温度分布を、ジグザグ光路伝搬に
よる熱レンズ光学補償を行うのに適した状態に維持する
ことができる。このため、YAGレーザビームの品質が
向上する。
(12) The slab type YAG crystal 82
Sealing members 86a and 86b that seal the cooling water, insulate both end surfaces 82c and 82d, and absorb the semiconductor laser beam 85 and do not generate heat are provided on both end surfaces 82c and 82d in the side surface width direction. Therefore, the sealing member 86
At the same time as sealing the cooling water by a and 86b, the temperature distribution of the slab type YAG crystal 82 can be maintained in a state suitable for performing thermal lens optical compensation by zigzag optical path propagation. Therefore, the quality of the YAG laser beam is improved.

【0124】(13) また、シール部材86a,86
bとスラブホルダー80との隙間にスペーサ用薄板96
a,96bを挿入して、シール部材86a,86bをス
ラブ型YAG結晶82及びスラブホルダー80に密着さ
せるように構成したため、冷却水を確実にシールするこ
とができると共にシール部材86a,86bの着脱が容
易である。
(13) Seal members 86a, 86
b and a thin plate 96 for a spacer
Since the sealing members 86a and 86b are inserted into the slab-type YAG crystal 82 and the slab holder 80 by inserting the sealing members 86a and 96b, the cooling water can be reliably sealed and the sealing members 86a and 86b can be attached and detached. Easy.

【0125】(14) また、スラブホルダー80を構
成する一方の板状部材80aのスラブ型YAG結晶挿入
部の側面80a−1を斜面構造とし、且つ、スラブホル
ダー80を構成する他方の蓋としての板状部材80bの
スラブ型YAG結晶挿入部の側面80b−1も斜面構造
として、両板状部材80a,80bを合体させたときに
シール部材86a,86bを前記両側面80a−1,8
0b−1で締め付けてスラブ型YAG結晶82及びスラ
ブホルダー80に密着させるように構成した場合にも、
冷却水を確実にシールすることができると共にシール部
材86a,86bの着脱が容易である。
(14) The side surface 80a-1 of the slab-type YAG crystal insertion portion of one plate-like member 80a constituting the slab holder 80 has a slope structure, and serves as the other cover constituting the slab holder 80. The side surface 80b-1 of the slab-type YAG crystal insertion portion of the plate-shaped member 80b also has a slope structure, and when the two plate-shaped members 80a, 80b are combined, the sealing members 86a, 86b are connected to the side surfaces 80a-1, 80a.
Also, when the slab-type YAG crystal 82 and the slab holder 80 are configured to be in close contact with each other by tightening at 0b-1,
The cooling water can be reliably sealed, and the sealing members 86a and 86b can be easily attached and detached.

【0126】(15) また、透過板83とスラブ型Y
AG結晶82の側面82a,82bとの間に形成した水
路90の流路断面積が水路系で最も小さくなるようにし
たことにより、水路系を流れる冷却水は水路90におい
て流速が最も速くなるため、スラブ型YAG結晶82か
ら冷却水への熱伝達率が高められて、スラブ型YAG結
晶82の冷却能力が向上する。
(15) The transmission plate 83 and the slab type Y
Since the flow path cross-sectional area of the water channel 90 formed between the side surfaces 82a and 82b of the AG crystal 82 is minimized in the water channel system, the cooling water flowing through the water channel system has the highest flow velocity in the water channel 90. In addition, the heat transfer coefficient from the slab type YAG crystal 82 to the cooling water is increased, and the cooling capacity of the slab type YAG crystal 82 is improved.

【0127】(16) また、水路90の流路幅を調節
して冷却水の流速を調節することにより、この水路90
における冷却水の流れが乱流となるように構成したた
め、層流場合に比べて格段に熱伝達率が高くなり、スラ
ブ型YAG結晶82の冷却能力がより向上する。
(16) By adjusting the flow width of the water channel 90 to adjust the flow rate of the cooling water,
Since the cooling water flow is configured to be turbulent, the heat transfer coefficient is significantly higher than in the case of laminar flow, and the cooling capacity of the slab type YAG crystal 82 is further improved.

【0128】(17) また、透過板83のスラブ型Y
AG結晶側の面を透過板ホルダー81に面接触として、
水路90の幅を一定に保持するように構成したため、常
に水路90の幅を一定(例えば1mm程度)に正確に保
持することができる。従って、水路90の各部において
スラブ型YAG結晶82の冷却にアンバランスが生じる
ことはない。このため、スラブ型YAG結晶82の側面
82a,82bを均一に冷却して、スラブ型YAG結晶
82内の温度分布をジグザグ光路伝搬による熱レンズ光
学補償を行うのに適した状態に維持することができるた
め、YAGレーザビームの品質が向上する。
(17) The slab type Y of the transmission plate 83
The surface on the AG crystal side is brought into surface contact with the transmission plate holder 81,
Since the configuration is such that the width of the water channel 90 is kept constant, the width of the water channel 90 can be always kept accurately (for example, about 1 mm) accurately. Therefore, there is no imbalance in cooling of the slab type YAG crystal 82 in each part of the water channel 90. For this reason, the side surfaces 82a and 82b of the slab type YAG crystal 82 are uniformly cooled, and the temperature distribution in the slab type YAG crystal 82 is maintained in a state suitable for performing thermal lens optical compensation by zigzag optical path propagation. As a result, the quality of the YAG laser beam is improved.

【0129】(18) また、透過板83の角にはOリ
ングを装着可能な曲率を施して透過板83の全周にOリ
ング97を装着し、且つ、透過板ホルダー81のOリン
グ97との接触面を斜面構造として、透過板83の全周
と透過板ホルダー81との間のOリング97をOリング
押え88で押さえて潰すことにより冷却水のシール構造
を構成したため、Oリング97が透過板83と透過板ホ
ルダー81とに密着して、冷却水を確実にシールするこ
とができる。
(18) Further, the corner of the transmission plate 83 is provided with a curvature capable of mounting an O-ring, and the O-ring 97 is mounted on the entire periphery of the transmission plate 83. Of the cooling water is formed by pressing the O-ring 97 between the entire periphery of the transmission plate 83 and the transmission plate holder 81 with the O-ring presser 88 to crush the O-ring 97. The cooling water can be reliably sealed by closely contacting the transmission plate 83 and the transmission plate holder 81.

【0130】なお、本実施の形態ではYAGレーザ装置
の場合を例に挙げて説明したが、これに限定するもので
はなく、本発明は他の固体レーザ装置にも適用すること
ができる。
In the present embodiment, the case of a YAG laser device has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to other solid-state laser devices.

【0131】[0131]

【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に
説明したように、本発明の半導体レーザ励起スラブ固体
レーザ装置は、半導体レーザ装置を励起源とし且つスラ
ブ型結晶を用いた半導体レーザ励起スラブ固体レーザ装
置において、前記スラブ型結晶の長手方向両端部におけ
る前記スラブ型結晶の全長の15%の領域を、前記半導
体レーザ装置から発振された半導体レーザビームが照射
されない非照射領域としたことを特徴とする。
As described above, the semiconductor laser-pumped slab solid-state laser device of the present invention uses the semiconductor laser device as a pump source and uses a slab-type crystal. In the slab solid-state laser device, 15% of the entire length of the slab-type crystal at both ends in the longitudinal direction of the slab-type crystal may be a non-irradiation region where the semiconductor laser beam emitted from the semiconductor laser device is not irradiated. Features.

【0132】従って、発明の半導体レーザ励起スラブ
固体レーザ装置によれば、スラブ型結晶の長手方向両端
部におけるスラブ型結晶の全長の15%の領域を、半導
体レーザ装置から発振された半導体レーザビームが照射
されない非照射領域としたことにより、スラブ型結晶は
半導体レーザビームの照射による発熱で長手方向に伸び
る際に、厚み方向に曲がることなく長手方向に真直ぐに
伸びる。このため、固体レーザビームの品質を向上させ
ることができる。
Therefore, according to the semiconductor laser-pumped slab solid-state laser device of the present invention, a region of 15% of the entire length of the slab-type crystal at both ends in the longitudinal direction of the slab-type crystal is used for the semiconductor laser beam oscillated from the semiconductor laser device. When the slab-type crystal is extended in the longitudinal direction due to heat generated by the irradiation of the semiconductor laser beam, the slab-type crystal extends straight in the longitudinal direction without bending in the thickness direction. Therefore, the quality of the solid-state laser beam can be improved.

【0133】[0133]

【0134】[0134]

【0135】[0135]

【0136】[0136]

【0137】[0137]

【0138】[0138]

【0139】[0139]

【0140】[0140]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係るLD励起スラブYA
Gレーザ装置の全体構成を示す系統図である。
FIG. 1 shows an LD excitation slab YA according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a system diagram illustrating an overall configuration of a G laser device.

【図2】前記LD励起スラブYAGレーザ装置の本体部
を一部破断して示す側面図(図3のF方向矢視図)であ
る。
FIG. 2 is a side view showing a main part of the LD pumped slab YAG laser device, partially cut away (as viewed in the direction of arrow F in FIG. 3).

【図3】図2のA−A線矢視断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;

【図4】図2のB−B線矢視断面拡大図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view taken along line BB of FIG. 2;

【図5】前記LD励起スラブYAGレーザ装置に備えた
励起源LD装置の本体部を示す拡大斜視図である。
FIG. 5 is an enlarged perspective view showing a main body of an excitation source LD device provided in the LD excitation slab YAG laser device.

【図6】前記励起源LD装置のマニホールドに備えた整
流板の拡大斜視図である。
FIG. 6 is an enlarged perspective view of a current plate provided in a manifold of the excitation source LD device.

【図7】図3のスラブホルダー部を抽出して示す拡大図
である。
FIG. 7 is an enlarged view illustrating a slab holder portion extracted from FIG. 3;

【図8】コリメートレンズを備えた場合の構成を示す要
部断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part showing a configuration when a collimator lens is provided.

【図9】半導体レーザビームの照射幅がスラブ型YAG
結晶の側面幅よりも狭い場合の状態を示す説明図であ
る。
FIG. 9 is a slab type YAG in which the irradiation width of a semiconductor laser beam is
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which the width is smaller than a lateral width of a crystal.

【図10】スラブ型YAG結晶の側面幅全面に半導体レ
ーザビームを照射した場合のスラブ型YAG結晶内の温
度分布と屈折率分布とを示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a temperature distribution and a refractive index distribution in a slab type YAG crystal when a semiconductor laser beam is applied to the entire side surface width of the slab type YAG crystal.

【図11】スラブ型YAG結晶の側面幅よりも半導体レ
ーザビームの照射幅の方が狭い場合(集光照射の場合)
のスラブ型YAG結晶内の温度分布と屈折率分布とを示
す説明図である。
FIG. 11 is a case where the irradiation width of the semiconductor laser beam is narrower than the side width of the slab type YAG crystal (in the case of condensing irradiation).
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a temperature distribution and a refractive index distribution in a slab type YAG crystal of FIG.

【図12】図2のD−D線矢視断面拡大図である。FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view taken along line DD of FIG. 2;

【図13】図4のE部拡大図である。FIG. 13 is an enlarged view of a portion E in FIG. 4;

【図14】透過板ホルダーの表面図(図7のF方向矢視
図)である。
FIG. 14 is a front view of the transmission plate holder (a view in the direction of arrow F in FIG. 7).

【図15】前記透過板ホルダーの裏面図である。FIG. 15 is a rear view of the transmission plate holder.

【図16】(a),(b),(c),(d)は図14の
G−G線矢視断面図、H−H線矢視断面図、J−J線矢
視断面図及びK方向矢視図である。
16 (a), (b), (c), and (d) are cross-sectional views taken along line GG, HH line, JJ line, and FIG. It is a K direction arrow view.

【図17】(a),(b)は図14のL−L線矢視断面
図及びM−M線矢視断面図である。
17A and 17B are a cross-sectional view taken along line LL and a line MM of FIG.

【図18】図17(a)のN1部及びN2部拡大図であ
る。
FIG. 18 is an enlarged view of an N1 part and an N2 part of FIG.

【図19】(a),(b),(c)は透過板の正面図、
側面図及び裏面図である。
19 (a), (b) and (c) are front views of a transmission plate,
It is a side view and a back view.

【図20】前記LD励起スラブYAGレーザ装置の本体
部を光軸調整台に取り付けた状態を示す側面図である。
FIG. 20 is a side view showing a state where the main body of the LD-excited slab YAG laser device is attached to an optical axis adjusting table.

【図21】前記マニホールド内を流れる冷却水の流速分
布試験結果を示す説明図である。
FIG. 21 is an explanatory diagram showing a flow velocity distribution test result of cooling water flowing in the manifold.

【図22】従来の励起源LD装置の斜視図である。FIG. 22 is a perspective view of a conventional excitation source LD device.

【図23】前記励起源LD装置の製造プロセスを示す工
程図である。
FIG. 23 is a process diagram illustrating a manufacturing process of the excitation source LD device.

【図24】前記励起源LD装置の製造プロセスを示す工
程図である。
FIG. 24 is a process chart showing a manufacturing process of the excitation source LD device.

【図25】ロッド型YAG結晶を用いたYAGレーザ装
置の概要を示す説明図である。
FIG. 25 is an explanatory diagram showing an outline of a YAG laser device using a rod-type YAG crystal.

【図26】スラブ型YAG結晶を用いたYAGレーザ装
置の概要を示す説明図である。
FIG. 26 is an explanatory diagram showing an outline of a YAG laser device using a slab type YAG crystal.

【図27】LD励起スラブYAGレーザ装置の概要を示
す説明図である。
FIG. 27 is an explanatory diagram showing an outline of an LD pumped slab YAG laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

51 LD励起スラブYAGレーザ装置 52 装置本体部 53 冷却水循環系統 54 スラブホルダー部 56 励起源LD装置 57 第1冷却水ループ 58 第2冷却水ループ 59 第3冷却水ループ 60 温調冷却水循環器 61 二次元LDアレイ素子 62 マイクロチャンネル群 63 マイクロチャンネル 63a 水路 64 一次元LDアレイ素子 65 励起源LD装置本体部 66 絶縁材 67 助走区間 68 ダミーチャンネル 69 マニホールド 69a 拡散部 69b 平行部 69c,69d 側面 70 マニホールド 70a 縮流部 70b 平行部 70c,70d 側面 71 LD素子冷却水入口 72 LD素子冷却水出口 73a,73b 境界層 74,75,76 整流板 74a,75a,76a 孔 80 スラブホルダー 80a,80b 板状部材 81 透過板ホルダー 81a 孔 81b,81c 凹部 81d 流入孔 81e 流出孔 81f,81g 透過板との接触面 81h Oリングとの接触面 82 スラブ型YAG結晶 82a,82b 側面 82c,82d 端面 82e,82f 非照射領域 83 透過板 83a,83b 透過板ホルダーとの接触面 83c,83d,83e,83f 角 84 Oリング 85 半導体レーザビーム 86a,86b シール部材 87 反射面 88 Oリング押え 90,91,92 水路 93 無反射コーティング膜 94 スラブ結晶冷却水入口 95 スラブ結晶冷却水出口 96a,96b スペーサ用薄板 97 Oリング 100 光軸調整台 101 共振器 101a 出力ミラー 101b 全反射ミラー 102,104 ピン穴 105 ピン 111 コリメートレンズ 51 LD pumped slab YAG laser device 52 Device main body 53 Cooling water circulation system 54 Slab holder portion 56 Excitation source LD device 57 First cooling water loop 58 Second cooling water loop 59 Third cooling water loop 60 Temperature controlled cooling water circulator 61 2 Dimensional LD array element 62 Microchannel group 63 Microchannel 63a Water channel 64 One-dimensional LD array element 65 Excitation source LD device main body 66 Insulation material 67 Approaching section 68 Dummy channel 69 Manifold 69a Diffusion part 69b Parallel part 69c, 69d Side surface 70 manifold 70a Contraction part 70b Parallel part 70c, 70d Side surface 71 LD element cooling water inlet 72 LD element cooling water outlet 73a, 73b Boundary layer 74, 75, 76 Rectifying plate 74a, 75a, 76a Hole 80 Slab holder 80a, 80b Plate member 8 Transmission plate holder 81a Hole 81b, 81c Recess 81d Inflow hole 81e Outflow hole 81f, 81g Contact surface with transmission plate 81h Contact surface with O-ring 82 Slab type YAG crystal 82a, 82b Side surface 82c, 82d End surface 82e, 82f Non-irradiation area 83 Transmission plate 83a, 83b Contact surface with transmission plate holder 83c, 83d, 83e, 83f Angle 84 O-ring 85 Semiconductor laser beam 86a, 86b Sealing member 87 Reflecting surface 88 O-ring holder 90, 91, 92 Waterway 93 Non-reflective coating Film 94 Slab crystal cooling water inlet 95 Slab crystal cooling water outlet 96a, 96b Spacer thin plate 97 O-ring 100 Optical axis adjustment table 101 Resonator 101a Output mirror 101b Total reflection mirror 102, 104 Pin hole 105 Pin 111 Collimating lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤羽 崇 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番 1号 三菱重工業株式会社 神戸造船所 内 (72)発明者 岡野 昌博 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−12577(JP,A) 実開 平5−69963(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takashi Akabane 1-1-1, Wadasaki-cho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kobe Shipyard (72) Inventor Masahiro Okano Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No.5-1, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (56) References JP-A-4-12577 (JP, A) JP-A-5-69963 (JP, U)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体レーザ装置を励起源とし且つスラ
ブ型結晶を用いた半導体レーザ励起スラブ固体レーザ装
置において、 前記スラブ型結晶の長手方向両端部おける前記スラブ型
結晶の全長の15%の領域を、前記半導体レーザ装置か
ら発振された半導体レーザビームが照射されない非照射
領域としたことを特徴とする半導体レーザ励起スラブ固
体レーザ装置。
1. A semiconductor laser excitation slab solid state laser device using a semiconductor laser device as an excitation source and a slab-type crystals, 15% of the area of the total length of the longitudinal ends definitive said slab type crystal of the slab-type crystal A semiconductor laser-excited slab solid-state laser device, wherein the non-irradiation region is not irradiated with a semiconductor laser beam oscillated from the semiconductor laser device.
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