JP6147677B2 - レーザ発振器の冷却構造、及びこれを使用したファイバレーザ装置 - Google Patents
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Description
一般的なファイバレーザ装置は、図1に示すような構成をしている。
すなわち、信号光源1から発生した信号光2と、励起光源3から発生する励起光4を、光結合器5を介して希土類元素を添加したコアを有する増幅用光ファイバ7へ入力し、励起光4がコアに添加された希土類元素に作用することで、増幅用光ファイバ7のコアを伝搬する信号光2を増幅し、高エネルギーを有するレーザ光10を得る。
(1)冷却流体輸送管と基板との間の熱抵抗が相対的に上昇するため、冷却流体輸送管と基板との間での熱伝導が抑制される。
(2)このため、本来の冷却対象ではない基板に対する冷却効果が下がる一方、その分を本来の冷却対象の冷却に使用できるため、冷却効率が上昇する。
(3)冷却効率が上昇するため、冷却流体の流量を減らすことができ、流体を流すためのポンプ出力(消費電力)、及び流体の使用量が低減できる。
図2において、11は冷却流体輸送管、12は基板、13は溝、14は冷却流体輸送管の薄肉部、15は冷却対象のレーザ発振器である。
本発明で特徴的なことは、基板12上において冷却流体輸送管11と溝13が接しない部分における冷却流体輸送管11の肉厚の少なくとも一部を、冷却流体輸送管11と溝13が接する面における肉厚よりも薄くしていることである。
本発明が意図するところは、冷却流体輸送管11に薄肉部14を設けることによる冷却効率の改善であり、この意図から外れない範囲においては、薄肉部14が冷却流体輸送管11と溝13が接しない部分の一部だけに存在しても良いし、あるいは溝13と接する部分の一部に存在しても良い。
入手性やコストを考慮すると、一般的な略円形の断面形状を有するものを使用することが多いが、この時、冷却流体輸送管11と溝13が接しない部分を、図3に示すように扁平状に変形することが好ましい。
冷却流体輸送管11と溝13が接しない部分を扁平状とすることで、冷却対象15を冷却流体輸送管11上に設置しやすくなる。
この工程を踏むことによって、冷却流体輸送管11が溝13と接する部分の肉厚を不用意に薄くしてしまうことを防止できる。
冷却流体輸送管11を配置後、厚さ3mmのアルミニウム製の熱伝導性平板16を基板12の表面に押し当て、冷却流体輸送管11の表面を扁平状に変形させた。
この飛び出た冷却流体輸送管11の表面を削り、基板12の表面と面一とすることで、冷却流体輸送管11が熱伝導性平板16と密着する面を、溝13と接する面より薄くなるようにした。
そしてファイバレーザ装置において励起光源となる10Wのレーザ発振器15を、図5に示したように、その中心軸が基板12に設けた2本の溝13の中心上に位置するよう、熱伝導性基板16上に計6個配置した。
また、本発明は冷却を目的としたものだが、輸送管に熱媒を流して加熱に使用する場合にも、同様の構造を採用することで加熱効率が改善できる。
2 信号光
3 励起光源
4 励起光
5 光結合器
6 光結合器と増幅用光ファイバの接続部
7 増幅用光ファイバ
8 増幅用光ファイバとレーザ出射用光ファイバの接続部
9 レーザ出射用光ファイバ
10 レーザ光
11 冷却流体輸送管
12 基板
13 溝
14 冷却流体輸送管の薄肉部
15 冷却対象(レーザ発振器)
16 熱伝導性平板
Claims (5)
- レーザ発振器の冷却構造であって、該冷却構造は、冷却流体輸送管と、該冷却流体輸送管が配設される溝が設けられた基板とを備え、該基板上において該冷却流体輸送管と該溝が接しない部分における該冷却流体輸送管の肉厚の少なくとも一部が、該冷却流体輸送管と該溝が接する面における肉厚よりも薄い薄肉部となっているとともに、該レーザ発振器が該薄肉部と重畳するように設けられていることを特徴とする冷却構造。
- 該冷却流体輸送管の断面形状は略円径であり、該冷却流体輸送管が該溝に配設された領域の少なくとも一部において、該基板上において該冷却流体輸送管と該溝が接しない部分が扁平状に変形されていることを特徴とする、請求項1に記載の冷却構造。
- 該基板の表面に熱伝導性平板が設けられ、該基板上において該冷却流体輸送管と該溝が接しない部分において、該冷却流体輸送管が該熱伝導性平板と密着するように構成されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の冷却構造。
- 該熱伝導性平板上に冷却対象が設けられていることを特徴とする、請求項3に記載の冷却構造。
- 請求項1〜4いずれかに記載の冷却構造を使用したファイバレーザ装置。
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