JP6560954B2 - 固体レーザ増幅装置 - Google Patents

Description

本発明は、固体レーザ増幅装置に関する。

固体レーザは、レーザ媒質に固体を用いたレーザである。固体レーザ増幅装置は、レーザ媒質内にレーザ光を透過させることによりレーザ光の出力を向上（増幅）させる装置である。例えば、スラブ型固体レーザ増幅装置の場合、レーザ媒質内部に入射させたレーザ光を、レーザ媒質の対向する両表面で反射させつつ、レーザ媒質内をジグザグに進行させて増幅を行う。

ここで、レーザ媒質は、内部を透過するレーザ光によって加熱されてしまうため、冷却が必要となる。従来、このレーザ媒質の冷却には、直接冷却が用いられていた。直接冷却においては、例えば、レーザ媒質の表面を覆うように設けられた冷却室の内部を加圧し、冷却室内において液体窒素をレーザ媒質表面に向けて噴射することにより、冷却を行っていた。

特許第５１３５２０７号公報

レーザ媒質は、レーザ光が反射する箇所においてより高温となるため、レーザ媒質の温度分布が不均一になる。レーザ媒質の温度分布が不均一となった場合、レーザ光の性能が低下するため、レーザ媒質の温度分布が均一になるよう冷却する必要がある。しかし、液体窒素等による直接噴射では、レーザ媒質の温度分布が均一になるように冷却するなどの制御が困難であり、レーザ媒質の温度分布の不均一を適切に抑制することはできないという問題がある。

上記課題を解決するため、本発明はレーザ媒質の温度分布の不均一を適切に抑制する固体レーザ増幅装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の固体レーザ増幅装置は、入射部よりレーザ光が内部に入射され、出射部より前記レーザ光が外部に出射される固体状の媒質と、前記媒質の表面に設けられて、前記媒質内のレーザ光を受光して前記出射部に向けて増幅しつつ反射する増幅層と、を有するレーザ媒質部と、内部に冷却溶媒を導通し、前記増幅層の表面に平行な方向に配列する複数の冷却管路と、複数の前記冷却管路の外周に設けられ、前記増幅層の表面に取付けられる冷却面とを有して前記増幅層を冷却するマイクロチャネル型の冷却部と、を有し、前記冷却部は、前記増幅層の前記レーザ光を受光する箇所に対向する位置と近い位置に設けられた前記冷却管路ほど、冷却力を大きくする。

この固体レーザ増幅装置によると、増幅層のレーザ光を受光する箇所をより高い冷却力で冷却することができるため、増幅層の温度分布の不均一を適切に抑制することができる。

前記固体レーザ増幅装置において、前記冷却部は、前記増幅層の前記レーザ光を受光する箇所に対向する位置と近い位置に設けられた前記冷却管路ほど、流れる冷却溶媒の流速を高くし、又は、前記増幅層の前記レーザ光を受光する箇所に対向する位置と近い位置に設けられた冷却管路ほど、流入する冷却溶媒の温度を低くすることが好ましい。この固体レーザ増幅装置によると、増幅層のレーザ光を受光する箇所を冷却する冷却力を適切に大きくすることができるため、増幅層の温度分布の不均一を適切に抑制することができる。

前記固体レーザ増幅装置において、前記冷却部は、一部の前記冷却管路内において前記冷却溶媒の流れる方向を、他の前記冷却管路内において前記冷却溶媒の流れる方向と反対方向とすることが好ましい。この固体レーザ増幅装置によると、冷却管路毎に温度勾配が互い違いとなるため、増幅層の温度分布の不均一を適切に抑制することができる。

前記固体レーザ増幅装置において、複数の前記冷却管路は、前記冷却面に近づく方向に延在する第１管路と、前記第１管路に接続されて前記冷却面から遠ざかる方向に延在し、前記第１管路からの前記冷却溶媒が流れる第２管路と、を有することが好ましい。この固体レーザ増幅装置によると、冷却面垂直な方向に沿って流れる冷却溶媒によって増幅層の冷却を行う。従って、この固体レーザ増幅装置によると、冷却溶媒の温度勾配の影響が増幅層に伝わることを抑制することができ、増幅層の温度分布の不均一を適切に抑制することができる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の固体レーザ増幅装置は、入射部よりレーザ光が内部に入射され、出射部より前記レーザ光が外部に出射される固体状の媒質と、前記媒質の表面に設けられて、前記媒質内のレーザ光を受光して前記出射部に向けて増幅しつつ反射する増幅層と、を有するレーザ媒質部と、内部に冷却溶媒を導通し、前記増幅層の表面に平行な方向に配列する複数の冷却管路と、複数の前記冷却管路の外周に設けられ、前記増幅層の表面に取付けられる冷却面とを有して前記増幅層を冷却するマイクロチャネル型の冷却部と、を有し、前記冷却部は、一部の前記冷却管路内において前記冷却溶媒の流れる方向を、他の前記冷却管路内において前記冷却溶媒の流れる方向と反対方向とする。この固体レーザ増幅装置によると、冷却管路毎に温度勾配が互い違いとなるため、増幅層の温度分布の不均一を適切に抑制することができる。

前記固体レーザ増幅装置において、前記冷却部は、隣接する前記冷却管路同士の前記冷却溶媒の流れる方向を、互いに反対方向とすることが好ましい。この固体レーザ増幅装置によると、増幅層の温度分布の不均一をより適切に抑制することができる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の固体レーザ増幅装置は、入射部よりレーザ光が内部に入射され、出射部より前記レーザ光が外部に出射される固体状の媒質と、前記媒質の表面に設けられて、前記媒質内のレーザ光を受光して前記出射部に向けて増幅しつつ反射する増幅層と、を有するレーザ媒質部と、内部に冷却溶媒を導通し、前記増幅層の表面に平行な方向に配列する複数の冷却管路と、複数の前記冷却管路の外周に設けられ、前記増幅層の表面に取付けられる冷却面とを有して前記増幅層を冷却するマイクロチャネル型の冷却部と、を有し、複数の前記冷却管路は、前記冷却面に近づく方向に延在する第１管路と、前記第１管路に接続されて前記冷却面から遠ざかる方向に延在し、前記第１管路からの前記冷却溶媒が流れる第２管路と、を有する。この固体レーザ増幅装置によると、冷却面垂直な方向に沿って流れる冷却溶媒によって増幅層の冷却を行う。従って、この固体レーザ増幅装置によると、冷却溶媒の温度勾配の影響が増幅層に伝わることを抑制することができ、増幅層の温度分布の不均一を適切に抑制することができる。

前記固体レーザ増幅装置は、前記増幅層と前記冷却面との間に接触して設けられ、前記増幅層の熱を前記冷却部に伝熱する熱伝導部を有することが好ましい。この固体レーザ増幅装置によると、熱伝導部により増幅層の熱を効率よく冷却部に伝えることができるため、適切に増幅層を冷却することができる。

本発明によれば、レーザ媒質の温度分布の不均一を適切に抑制することができる。

図１は、第１実施形態における固体レーザ装置の構成を示す模式図である。 図２は、第１実施形態における冷却部の模式図である。 図３は、第１実施形態における固体レーザ増幅装置を上面から見た模式図である。 図４は、増幅層の温度分布の一例を示すグラフである。 図５Ａは、第２実施形態に係る冷却部の模式図である。 図５Ｂは、第２実施形態に係る冷却部の模式図である。 図６は、比較例に係る冷却部の冷却を説明する説明図である。 図７は、第２実施形態に係る冷却部の冷却を説明する説明図である。 図８は、第３実施形態に係る冷却部の模式図である。 図９Ａは、第３実施形態に係る冷却部の冷却を説明する説明図である。 図９Ｂは、第３実施形態に係る冷却部の冷却を説明する説明図である。 図９Ｃは、第３実施形態に係る冷却部の冷却を説明する説明図である。 図１０は、第３実施形態の他の例に係る冷却部の構成を示す模式図である。 図１１は、変形例における固体レーザ装置の構成を示す模式図である。 図１２は、熱伝導部の形状を示す模式図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における固体レーザ装置の構成を示す模式図である。第１実施形態に係る固体レーザ装置１は、媒質に固体を用いた固体レーザを照射する装置である。具体的には、第１実施形態における固体レーザ装置１は、スラブ型固体レーザ照射装置である。図１に示すように、固体レーザ装置１は、固体レーザ増幅装置１０と、収納室１２と、発光部１００と、照射部１０２とを有する。発光部１００は、レーザ光Ｌの励起光源であり、例えばレーザダイオードである。照射部１０２は、例えばレーザ照射ヘッドである。固体レーザ装置１は、発光部１００で励起させたレーザ光Ｌを、収納室１２に設けられた固体レーザ増幅装置１０内に透過させて増幅し、増幅させたレーザ光Ｌを照射部１０２から照射する。固体レーザ装置１は、照射部１０２からレーザ光Ｌを照射して、機械加工等を行う。なお、固体レーザ装置１が照射するレーザ光Ｌは、例えば熱流束が１００Ｗ／ｃｍ^２以上の高出力のものである。

図１に示すように、収納室１２は、内部に固体レーザ増幅装置１０を収納する部屋である。収納室１２は、外部から密閉された部屋であり、使用時にはポンプ等で内部の気体が排出されて、真空状態となる。収納室１２には、入射窓１３、出射窓１４が設けられており、発光部１００からのレーザ光Ｌを入射窓１２ａから内部に透過させ、内部のレーザ光Ｌを出射窓から照射部１０２に出射させる。

固体レーザ増幅装置１０は、いわゆるスラブ型固体レーザの増幅装置である。固体レーザ増幅装置１０は、レーザ媒質部２０と、冷却部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃと、を有する。

レーザ媒質部２０は、レーザ光Ｌを増幅するためのスラブ型のレーザ媒質である。レーザ媒質部２０は、本実施形態ではＮｄ：ＹＡＧセラミックスである。Ｎｄ：ＹＡＧセラミックスは、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet；イットリウムアルミニウムガーネット）の結晶を製造する過程でイットリウムの一部をネオジムでドープしたものである。レーザ媒質部２０は、媒質２２と増幅層２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃとを有する。媒質２２は、例えばＹＡＧなどの透光性を有する結晶（固体）である。増幅層２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、媒質２２の表面に設けられた層であり、媒質２２と同じ材料の板にイットリウム等のイオンをドープして生成される。増幅層２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、レーザ光Ｌを増幅する利得媒質である。

媒質２２は、六面体（本実施形態では錐台）である。媒質２２は、方向Ｘに沿った長さが、方向Ｙに沿った長さよりも長くなっている。方向Ｙは、方向Ｘと交差する方向であり、本実施形態では方向Ｘに直交する方向である。また、後述する方向Ｚは、方向Ｘ及び方向Ｙと交差する方向であり、本実施形態では方向Ｘ及び方向Ｙに直交する方向である。媒質２２は、方向Ｙに沿った一方の面が、面積の小さい側の上底面２２ａであり、他方の面が、面積の大きい側の下低面２２ｂである。ただし、媒質２２の形状は、これに限られない。

増幅層２４Ａ、２４Ｃは、下低面２２ｂに、方向Ｘに沿って所定の間隔をおいて取付けられている。増幅層２４Ｂは、上底面２２ａに取付けられている。増幅層２４Ｂは、方向Ｘに沿って、増幅層２４Ａと増幅層２４Ｃとの間に位置している。なお、上底面２２ａは、増幅層２２Ｂが１つだけ取付けられているが、下底面２２ｂと同様に、所定の間隔をおいて複数の増幅層が取り付けられていてもよい。

以下、増幅層２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃを区別しない場合は、増幅層２４と記載する。増幅層２４は、この媒質２２の方向Ｙに沿って対向する表面（上底面２２ａ、下底面２４ｂ）のそれぞれに設けられているということができる。また、増幅層２４は、媒質２２の表面に、方向Ｘに沿って所定の間隔をおいて複数設けられているということができる。ただし、増幅層２４は、方向Ｘに沿って所定の間隔をおいて設けられていなくてもよく、上底面２２ａ及び下底面２４ｂの全体にわたって設けられていてもよい。

レーザ光Ｌは、媒質２２の側面の入射部２６から、媒質２２の内部に入射される。媒質２２の内部に入射したレーザ光Ｌは、増幅層２４内に入射する。増幅層２４内に入射されたレーザ光Ｌは、増幅されて、増幅層２４の媒質２２と反対側の表面である表面２５で反射される。表面２５で反射されたレーザ光Ｌは、増幅層２４から媒質２２内に再度入射され、入射部２６とは方向Ｘに沿って反対側の側面の出射部２７から出射される。なお、表面２５には、レーザ光Ｌを全反射する反射層が設けられていてもよい。

第１実施形態の例では、収納室１２内の入射されたレーザ光Ｌは、入射部２６から媒質２２を経て増幅層２４Ａ内に入射する。増幅層２４Ａ内に入射したレーザ光Ｌは、増幅及び反射されて、媒質２２を経て増幅層２４Ｂ内に入射する。増幅層２４Ｂ内に入射したレーザ光Ｌは、増幅及び反射されて、媒質２２を経て増幅層２４Ｃ内に入射する。増幅層２４Ｃ内に入射したレーザ光Ｌは、増幅及び反射されて、媒質２２内に入射し、出射部２７から外部（収納室１２）に向けて出射される。このように、本実施形態におけるレーザ光Ｌは、レーザ媒質部２０において、方向Ｘに向かってジグザグに進行する。従って、方向Ｘは、レーザ光Ｌの進行方向ということもできる。

次に、冷却部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃについて説明する。以下、冷却部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを互いに区別しない場合は、冷却部３０と記載する。図２は、第１実施形態における冷却部の模式図である。冷却部３０は、マイクロチャネル型の熱交換器である。図２に示すように、冷却部３０は、マイクロチャネル部３１と、入口ヘッダ部３２と、出口ヘッダ部３４とを有する。

マイクロチャネル部３１は、内部に複数の冷却管路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｅが開口している板状の部材である。以下、冷却管路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｅを互いに区別しない場合は、冷却管路３６と記載する。冷却管路３６は、マイクロチャネル部３１の表面である冷却面３５に平行な方向Ａに沿って延在している。冷却管路３６は、方向Ａに沿ったマイクロチャネル部３１の一方の側面３７と他方の側面３８とに開口しており、一方の側面３７から他方の側面３８まで導通している。言い換えれば、冷却面３５は、複数の冷却管路３６の外周に設けられているということができる。本実施形態では、マイクロチャネル部３１は、アルミニウムやＳＵＳ（ステンレス）などの熱伝導率の比較的高い金属部材であるが、材質はこれに限られない。

冷却管路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｅは、マイクロチャネル部３１の冷却面３５に平行な方向であって方向Ａと交差する方向である方向Ｂに沿って配列している。本実施形態の例では、冷却管路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｅは、方向Ｂに沿って等間隔で配列しており、方向Ｂに沿った中央部に冷却管路３６Ｃが位置している。ただし、冷却管路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｅは等間隔に配列していなくてもよく、数も複数であれば任意である。

入口ヘッダ部３２は、内部が空洞の筒状部材である。入口ヘッダ部３２は、マイクロチャネル部３１の一方の側面３７に取付けられている。入口ヘッダ部３２は、内部の空間を複数の冷却管路３６のそれぞれと導通するための図示しない開口部と、冷却溶媒Ｗを内部の空間に導入するための導入開口部３２Ｈとを有している。

出口ヘッダ部３４は、内部が空洞の筒状部材である。出口ヘッダ部３４は、マイクロチャネル部３１の他方の側面３８に取付けられている。出口ヘッダ部３４は、内部の空間を複数の冷却管路３６のそれぞれと導通するための図示しない開口部と、冷却溶媒Ｗを内部の空間から外部に導出するための導出開口部３４Ｈとを有している。

冷却部３０は、導入開口部３２Ｈから入口ヘッダ部３２内に冷却溶媒Ｗを導入し、その冷却溶媒Ｗを各冷却管路３６に分配して、各冷却管路３６内に流通させる。マイクロチャネル部３１は、被冷却体に接触しており、各冷却管路３６を流れる冷却溶媒Ｗにより、被冷却体を冷却する。各冷却管路３６内を流れる冷却溶媒Ｗは、出口ヘッダ部３４に向けて流れる。出口ヘッダ部３４内に流入した冷却溶媒Ｗは、導出開口部３４Ｈから外部に導出され、外部で冷却されて、再度入口ヘッダ部３２内に導入される。なお、本実施形態における冷却溶媒Ｗは、入口ヘッダ部３２に導入される状態においては液体であり、例えば液体窒素、水等である。

図３は、第１実施形態における固体レーザ増幅装置を上面から見た模式図である。図１及び図３に示すように、冷却部３０は、冷却面３５が、増幅層２４の表面２５に接触して取付けられており、増幅層２４を冷却する。冷却部３０Ａは、増幅層２４Ａに取付けられている。冷却部３０Ｂは、増幅層２４Ｂに取付けられている。冷却部３０Ｃは、増幅層２４Ｃに取付けられている。従って、冷却部３０は、レーザ媒質部２０の方向Ｙに沿って対向する表面（上底面２２ａ側の表面、下底面２４ｂ側の表面）のそれぞれに設けられているということができる。また、冷却部３０は、レーザ媒質部２０の表面に、方向Ｘに沿って所定の間隔をおいて複数設けられているということができる。すなわち、冷却部３０は、レーザ媒質部２０において、増幅層２４のみに設けられている。なお、冷却部３０は、冷却管路３６が延在する方向Ａが方向Ｚに沿い、複数の冷却管路３６が配列する方向Ｂが方向Ｘに沿い、かつ、方向Ａ及び方向Ｂに直交する方向Ｃ（冷却面３５に直交する方向）が方向Ｙに沿うように、各増幅層２４に取付けられている。ただし、冷却部３０の取付け方向は、冷却面３５が増幅層２４の表面２５に取付けられていれば、これに限られず、例えば、冷却管路３６が延在する方向Ａが方向Ｘに沿っていてもよい。

また、図１に示すように、冷却部３０は、冷却溶媒冷却部６０に接続されている。具体的には、冷却溶媒冷却部６０は、収納室１２の外部に設けられており、導入管６２を介して入口ヘッダ部３２の導入開口部３２Ｈに冷却溶媒Ｗを導入する。また、冷却溶媒冷却部６０は、導出管６４を介して出口ヘッダ部３４の導出開口部３４Ｈから冷却溶媒Ｗを導出する。冷却溶媒冷却部６０は、出口ヘッダ部３４からの冷却溶媒Ｗを冷却し、再度入口ヘッダ部３２に供給するものである。冷却溶媒冷却部６０は、冷却溶媒Ｗを冷却するものであればその構成は任意であり、例えば冷却溶媒Ｗを導通する複数の管の間にフィンを設けて自然冷却するものであってもよく、強制冷却するものであってもよい。

図１及び図３に示すように、レーザ光Ｌは、レーザ媒質部２０内において、方向Ｚにおける中央の位置を、方向Ｘに向かってジグザグに進行する。そして、レーザ光Ｌは、増幅層２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの方向Ｘにおける中央位置である受光箇所Ｐで反射されている。すなわち、受光箇所Ｐは、増幅層２４の表面２５において、レーザ光Ｌを受光（反射）している箇所であるということができる。増幅層２４は、レーザ光Ｌによって加熱され、特に受光箇所Ｐにおいて最も高熱となる。そして、増幅層２４は、受光箇所Ｐから遠ざかるに従って加熱される度合いが小さくなる。言い換えれば、増幅層２４は、表面２５に平行な方向（方向Ｘ及び方向Ｚ）に沿って、受光箇所Ｐに近づくに従って温度が高くなるということができる。すなわち、増幅層２４は、例えば方向Ｘに沿って、温度分布に偏りが生じる。温度分布に偏りが生じた場合、レーザ光Ｌの性能が低下するおそれがある。

ここで、冷却部３０は、複数の冷却管路３６が配列する方向Ｂが方向Ｘに沿うように取付けられている。すなわち、冷却部３０は、増幅層２４の方向Ｘにおける中央位置である受光箇所Ｐと対向する箇所に、冷却管路３６Ｃが位置している。そして、冷却部３０は、方向Ｘに沿って受光箇所Ｐと遠ざかる一方の方向に向けて、冷却管路３６Ｄ、３６Ｅがこの順で配列しており、方向Ｘに沿って受光箇所Ｐと遠ざかる他方の方向に向けて、冷却管路３６Ｂ、３６Ａがこの順で配列している。

第１実施形態において、冷却部３０は、受光箇所Ｐと近い位置に設けられた冷却管路３６ほど、冷却力を大きくしている。すなわち、第１実施形態において、冷却部３０は、受光箇所Ｐに対向する（最も近い位置）に設けられた冷却管路３６Ｃの冷却力を、冷却管路３６Ｃよりも受光箇所Ｐから遠い位置に設けられた冷却管路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｄ、３６Ｅの冷却力よりも大きくしている。また、冷却部３０は、冷却管路３６Ｂの冷却力を、冷却管路３６Ｂよりも受光箇所Ｐから遠い位置に設けられた冷却管路３６Ａよりも大きくしている。同様に、冷却部３０は、冷却管路３６Ｄの冷却力を、冷却管路３６Ｄよりも受光箇所Ｐから遠い位置に設けられた冷却管路３６Ｅよりも大きくしている。なお、ここで、冷却力とは、熱交換において被冷却体から奪うことができる熱量の大きさを示しており、冷却力が高い場合は、被冷却体から奪うことができる熱量が大きくなる。

冷却部３０は、受光箇所Ｐと近い位置に設けられた冷却管路３６ほど冷却力を大きくすることにより、増幅層２４の温度が高い箇所をより高い冷却力で冷却することができるため、増幅層２４の方向Ｘに沿った温度分布が偏ることを抑制することができる。

具体的には、第１実施形態における冷却部３０は、受光箇所Ｐと近い位置に設けられた冷却管路３６ほど、内部を流れる冷却溶媒Ｗの流速を高くすることにより、冷却力を高くしている。例えば、冷却部３０は、冷却管路３６Ｃの流路断面積を他よりも小さくすることにより、流速を大きくすることができる。この場合、冷却管路３６Ｃの増幅層２４への伝熱面積を他の冷却管路３６と同じに保つことが好ましい。例えば、これは、冷却管路３６Ｃの方向Ｃに沿った幅を他の冷却管路３６よりも小さくして流路面積を小さくしつつ、方向Ｃから見た場合の冷却管路３６Ｃの断面積を同じに保つことにより実現できる。

なお、冷却部３０は、冷却力を高くすることができるものであれば、流速を高くすることに限られず任意の構成を採用することができる。例えば、冷却部３０は、受光箇所Ｐと近い位置に設けられた冷却管路３６ほど、流入する冷却溶媒Ｗの温度を低くすることによっても、冷却力を高くすることができる。この場合、冷却部３０は、例えば次のような構造となる。すなわち、入口ヘッダ部３２内に仕切りを設けて、冷却管路３６Ｃに冷却溶媒Ｗを供給するための空間と、他の冷却管路３６に冷却溶媒Ｗを供給するための空間とを区切り、冷却管路３６Ｃに冷却溶媒Ｗを供給するための空間にのみ、より温度が低い冷却溶媒Ｗを供給する。また、冷却部３０は、受光箇所Ｐと近い位置に設けられた冷却管路３６ほど、増幅層２４への伝熱面積を大きくすることによっても、冷却力を高くすることができる。

ここで、冷却部３０の冷却力は、増幅層の温度分布の計測結果に基づき決定してもよい。図４は、増幅層の温度分布の一例を示すグラフである。図４の横軸は方向Ｘに沿った増幅層２４の位置を示しており、増幅層２４の温度を示している。図４の曲線Ｓ１は、方向Ｘに沿った位置毎の増幅層２４の温度分布の計測結果の例を示している。曲線Ｓ１に示すように、図４の例では、増幅層２４は、方向Ｘに沿って中央の位置（受光箇所Ｐ）において温度が最も高く、中央の位置から離れるに従って、曲線状に温度が低下している。冷却部３０の冷却力（冷却管路３６毎の冷却力）は、この曲線Ｓ１に基づき決定してもよい。この場合、冷却部３０の冷却力（冷却管路３６毎の冷却力）の分布が、図４の曲線Ｓ２となるように、冷却力を決定する。曲線Ｓ２は、図４の縦軸を冷却部３０の冷却力とした場合の曲線であり、方向Ｘに沿った位置毎の冷却部３０（冷却管路３６）の温度分布の例を示している。曲線Ｓ２の冷却力の勾配は、曲線Ｓ１の温度の勾配と同じものとなっている。このように実際の増幅層の温度分布の計測結果に基づき冷却力を決定することにより、温度分布が偏ることをより適切に抑制することができる。

以上説明したように、第１実施形態に係る固体レーザ増幅装置１０は、媒質２２と増幅層２４とを有するレーザ媒質部２０と、複数の冷却管路３６と冷却面３５とを有する。媒質２２は、入射部２６よりレーザ光Ｌが内部に入射され、出射部２７よりレーザ光Ｌが外部に出射される固体状の媒質である。増幅層２４は、媒質２２の表面に設けられて、媒質２２内のレーザ光Ｌを受光して出射部２７に向けて増幅しつつ反射する。また、複数の冷却管路３６は、内部に冷却溶媒Ｗを導通し、増幅層２４の表面２５に平行な方向に配列する。また、冷却面３５は、冷却管路３６の外周に設けられ、増幅層２４の表面２５に取付けられる。そして、冷却部３０は、増幅層２４のレーザ光Ｌを受光する箇所（受光箇所Ｐ）に対向する位置と近い位置に設けられた冷却管路３６ほど、冷却力を大きくする。

この固体レーザ増幅装置１０は、増幅層２４のレーザ光Ｌを受光する箇所（受光箇所Ｐ）に対向する位置と近い位置に設けられた冷却管路３６ほど、冷却力を大きくする。この固体レーザ増幅装置１０は、増幅層２４の温度が高い箇所である受光箇所Ｐをより高い冷却力で冷却することができるため、増幅層２４の温度分布が偏ることを抑制して、レーザ光Ｌの性能低下を抑制することができる。

この固体レーザ増幅装置１０は、増幅層２４にマイクロチャネル型の冷却部３０が取付けられている。従って、増幅層２４の熱は、冷却部３０内を流れる冷却溶媒Ｗにより間接冷却される。ここで、増幅層２４を直接冷却する場合、例えば、増幅層２４の表面を覆うように設けられた冷却室の内部を加圧し、冷却室内において液体窒素を増幅層２４の表面に向けて噴射することにより、冷却を行う必要がある。この直接冷却の場合、液体窒素が噴射される冷却室は、冷却のため密閉する必要があり、例えば増幅層２４と冷却室との間にシール材を設けることにより外部から密閉している。しかし、増幅層２４の温度変化による熱伸び等により、シール材によるシールが困難になる場合がある。シールが適切に行われない場合、増幅層２４の冷却が適切に行われないおそれが生じる。しかし、上述のように、この固体レーザ増幅装置１０は、間接冷却であるため、例えば液体窒素を噴射する直接冷却とは異なり、レーザ媒質部２０を冷却するためにシールを行う必要がない。従って、この固体レーザ増幅装置１０によると、レーザ媒質部２０を適切に冷却することができる。

また、この固体レーザ増幅装置１０において、冷却部３０は、受光箇所Ｐに対向する位置と近い位置に設けられた冷却管路３６ほど、流れる冷却溶媒Ｗの流速を高くし、又は、受光箇所Ｐに対向する位置と近い位置に設けられた冷却管路３６ほど、流入する冷却溶媒Ｗの温度を低くする、これにより、固体レーザ増幅装置１０は、受光箇所Ｐに対向する位置と近い位置に設けられた冷却管路３６の冷却力を適切に大きくすることができるため、増幅層２４の温度分布が偏ることを適切に抑制する。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る固体レーザ増幅装置１０ａは、隣接する冷却管路同士の冷却溶媒Ｗの流れ方向が、互いに反対方向である点で、第１実施形態とは異なる。第２実施形態において第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。

図５Ａ及び図５Ｂは、第２実施形態に係る冷却部の模式図である。図５Ａは、第２実施形態に係る冷却部３０ａの模式的な斜面図である。図５Ｂは、第２実施形態に係る冷却部３０ａの模式的な断面図である。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第２実施形態に係る冷却部３０ａは、マイクロチャネル部３１ａと、第１ヘッダ部３２ａと、第２ヘッダ部３４ａとを有する。マイクロチャネル部３１ａは、内部に複数の冷却管路３６Ａａ、３６Ｂａ、３６Ｃａ、３６Ｄａ、３６Ｅａが開口している板状の部材である。マイクロチャネル部３１ａ、及び冷却管路３６Ａａ、３６Ｂａ、３６Ｃａ、３６Ｄａ、３６Ｅａの形状は、第１実施形態と同様である。ただし、冷却管路３６Ａａ、３６Ｂａ、３６Ｃａ、３６Ｄａ、３６Ｅａは、第１実施形態のような冷却力が互いに異なるものでなくてもよく、互いに同じ冷却力であってもよい。以下、冷却管路３６Ａａ、３６Ｂａ、３６Ｃａ、３６Ｄａ、３６Ｅａを互いに区別しない場合は、冷却管路３６ａと記載する。

第１ヘッダ部３２ａは、内部が空洞の筒状部材である。第１ヘッダ部３２ａは、マイクロチャネル部３１ａの一方の側面３７に取付けられている。図５Ｂに示すように、第１ヘッダ部３２ａは、複数の仕切りによって、内部の空間が、空間３２Ａａ、３２Ｂａ、３２Ｃａ、３２Ｄａ、３２Ｅａに仕切られている。空間３２Ａａ、３２Ｂａ、３２Ｃａ、３２Ｄａ、３２Ｅａは、それぞれ冷却溶媒冷却部６０と冷却溶媒Ｗを流通させる開口部が設けられている。

第２ヘッダ部３４ａは、内部が空洞の筒状部材である。第２ヘッダ部３４ａは、マイクロチャネル部３１ａの他方の側面３８に取付けられている。図５Ｂに示すように、第２ヘッダ部３４ａは、複数の仕切りによって、内部の空間が、空間３４Ａａ、３４Ｂａ、３４Ｃａ、３４Ｄａ、３４Ｅａに仕切られている。空間３４Ａａ、３４Ｂａ、３４Ｃａ、３４Ｄａ、３４Ｅａは、それぞれ冷却溶媒冷却部６０と冷却溶媒Ｗを流通させる開口部が設けられている。

冷却部３０ａは、隣接する冷却管路３６ａ同士の冷却溶媒Ｗの流れ方向が、互いに反対方向である。具体的には、冷却管路３６Ａａ、３６Ｃａ、３６Ｅａは、空間３２Ａａから空間３４Ａａに向かって冷却溶媒Ｗが流れている。冷却管路３６Ｂａ、３６Ｄａは、空間３４Ｂａから空間３２Ｂａに向かって冷却溶媒Ｗが流れている。ただし、冷却管路３６ａは、一部の冷却管路３６ａ内において冷却溶媒Ｗが流れる方向を、他の冷却管路３６ａ内において冷却溶媒Ｗが流れる方向と反対方向とするものであればよく、隣接する冷却管路３６ａ同士の冷却溶媒Ｗの流れ方向が反対となっていないものがあってもよい。この場合は、例えば冷却管路３６Ａａ、３６Ｂａ、３６Ｅａは、空間３２Ａａから空間３４Ａａに向かって冷却溶媒Ｗが流れており、冷却管路３６Ｃａ、３６Ｄａは、空間３４Ｂａから空間３２Ｂａに向かって冷却溶媒Ｗが流れているなどの構成が挙げられる。冷却部３０ａは、このように冷却管路３６ａを流れる冷却溶媒Ｗの方向を異ならせることで、増幅層２４の温度分布が偏ることを抑制することができる。以下、比較例を用いて説明する。

図６は、比較例に係る冷却部の冷却を説明する説明図である。図７は、第２実施形態に係る冷却部の冷却を説明する説明図である。図６に示すように、比較例に係る冷却部３０Ｘは、全ての冷却管路において、入口ヘッダ部３２Ｘから出口ヘッダ部３４Ｘに向かって冷却溶媒Ｗが流れており、流れ方向が同じとなっている。なお、冷却部３０Ｘは、冷却管路の冷却力は、互いに等しいものである。

比較例において、全ての冷却管路を流れる冷却溶媒Ｗは、増幅層２４と熱交換を行って冷却するので、入口ヘッダ部３２Ｘから出口ヘッダ部３４Ｘに向かうに従って、温度が上昇する。ここで、増幅層２４も冷却溶媒Ｗに対応した温度分布を示すため、増幅層２４は、出口ヘッダ部３４Ｘ側の温度が、入口ヘッダ部３２Ｘ側の温度より高くなる。すなわち、比較例においては、増幅層２４の温度分布に偏りが出るおそれがある。

一方、図７に示すように、第２実施形態に係る冷却部３０ａは、冷却管路３６ａにおける冷却溶媒Ｗの流れ方向が互い違いとなっている。冷却管路３６Ａａ、３６Ｃａ、３６Ｅａを流れる冷却溶媒Ｗは、第１ヘッダ部３２ａから第２ヘッダ部３４ａに向かうに従って、温度が上昇する。一方、冷却管路３６Ｂａ、３６Ｄａを流れる冷却溶媒Ｗは、第２ヘッダ部３４ａから第１ヘッダ部３２ａに向かうに従って、温度が上昇する。このように、冷却部３０ａは、冷却管路３６ａ毎に温度勾配が互い違いとなるため、増幅層２４の温度分布が比較例よりも均一化される。

以上説明したように、第２実施形態における固体レーザ増幅装置１０ａは、冷却部３０ａが、一部の冷却管路３６ａ内において冷却溶媒Ｗの流れる方向を、他の冷却管路３６ａ内において冷却溶媒Ｗの流れる方向と反対方向とする。これにより、冷却管路３６ａ毎に温度勾配が互い違いとなるため、増幅層２４の温度分布が偏ることを抑制することができる。

さらに、冷却部３０ａは、隣接する冷却管路３６ａ同士の冷却溶媒Ｗの流れる方向を、互いに反対方向とする。第２実施形態における固体レーザ増幅装置１０ａは、これにより、増幅層２４の温度分布が偏ることを、更に適切に抑制することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る固体レーザ増幅装置１０ｂは、冷却管路の形状が、第１実施形態とは異なる。第３実施形態において第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。

図８は、第３実施形態に係る冷却部の模式図である。図８に示すように、第３実施形態に係る冷却部３０ｂは、マイクロチャネル部３１ｂと、入口ヘッダ部３２と、出口ヘッダ部３４とを有する。マイクロチャネル部３１ｂは、内部に複数の冷却管路３６Ａｂ、３６Ｂｂ、３６Ｃｂ、３６Ｄｂ、３６Ｅｂが開口している板状の部材である。冷却管路３６Ａｂ、３６Ｂｂ、３６Ｃｂ、３６Ｄｂ、３６Ｅｂは、第１実施形態のような冷却力が互いに異なるものであってもよいし、互いに同じ冷却力であってもよい。以下、冷却管路３６Ａｂ、３６Ｂｂ、３６Ｃｂ、３６Ｄｂ、３６Ｅｂを互いに区別しない場合は、冷却管路３６ｂと記載する。

冷却管路３６ｂは、入口管路４１と、第１管路４２と、第２管路４３と、出口管路４４とを有する。入口管路４１は、マイクロチャネル部３１ｂの一方の側面３７から、方向Ａに沿って延在する管路であり、冷却面３５の反対側の表面近傍に設けられている。第１管路４２は、入口管路４１と接続されている管路であり、方向Ｃに向かって冷却面３５に近づく方向に、冷却面３５近傍まで延在している。第２管路４３は、第１管路４２と接続されており、第１管路４２からの冷却溶媒Ｗが流れる管路である。第２管路４３は、方向Ｃの反対方向に向かって冷却面３５から離れる方向に、冷却面３５の反対側の表面近傍まで延在している。出口管路４４は、第２管路４３と接続されている管路であり、方向Ａに沿ってマイクロチャネル部３１ｂの他方の側面３８まで延在している。出口管路４４も、冷却面３５の反対側の表面近傍に設けられている。また、第１管路４２及び第２管路４３は、方向Ａに沿ってマイクロチャネル部３１ｂの中央部に設けられている。

冷却管路３６ｂは、入口ヘッダ部３２からの冷却溶媒Ｗが、入口管路４１と、第１管路４２と、第２管路４３と、出口管路４４との順で流れ、冷却溶媒Ｗを出口ヘッダ部３４に導出する。ここで、入口管路４１を流れる冷却溶媒Ｗを冷却溶媒Ｗ１とし、第１管路４２を流れる冷却溶媒Ｗを冷却溶媒Ｗ２とし、第２管路４３を流れる冷却溶媒Ｗを冷却溶媒Ｗ３とし、出口管路４４を流れる冷却溶媒Ｗを冷却溶媒Ｗ４とする。冷却溶媒Ｗ１は、入口管路４１内を、方向Ａに沿って、かつ冷却面３５と離れた位置（冷却面３５の反対側の表面近傍）を流れる。冷却溶媒Ｗ２は、第１管路４２を、方向Ｃに向かって冷却面３５に近づく方向に、冷却面３５の近傍まで流れる。冷却溶媒Ｗ３は、第２管路４３を、方向Ｃと反対方向に向かって冷却面３５から遠ざかる方向に、冷却面３５と反対側の面の近傍まで流れる。冷却溶媒Ｗ４は、出口管路４４内を、方向Ａに沿って、かつ冷却面３５と離れた位置（冷却面３５の反対側の表面近傍）を流れる。冷却部３０ｂは、冷却溶媒Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４が、以上説明したように冷却管路３６ｂを流れるため、増幅層２４の温度分布が偏ることを抑制することができる。以下、具体的に説明する。

図９Ａから図９Ｃは、第３実施形態に係る冷却部の冷却を説明する説明図である。図９Ａは、冷却部３０ｂを上面から見た模式図であり、図９Ｂは、冷却部３０ｂを正面から見た模式図であり、図９Ｃは、冷却部３０ｂを側面から見た模式図である。図９Ａから図９Ｃに示すように、入口管路４１は、増幅層２４の中央の位置（受光箇所Ｐ）よりも方向Ｚに沿った一方の端面側に位置している。出口管路４４は、増幅層２４の中央の位置（受光箇所Ｐ）よりも方向Ｚに沿った他方の端面側に位置している。そして、第１管路４２と第２管路４３とは、方向Ｚに沿って増幅層２４の中央の位置（受光箇所Ｐ）と対向する位置に配置されている。この冷却部３０ｂは、受光箇所Ｐ付近で冷却面３５に垂直な方向（方向Ｙ）に向かって流れる冷却溶媒Ｗ２、Ｗ３により、増幅層２４の冷却を行う。従って、冷却溶媒Ｗ２、Ｗ３より下流の冷却溶媒Ｗ４の温度は、上流の冷却溶媒Ｗ１の温度より高くなる。しかし、冷却部３０ｂは、入口管路４１と出口管路４４とが冷却面３５と離れて位置している。従って、冷却部３０ｂは、冷却面３５に平行な方向（方向Ｚ）に沿って流れる冷却溶媒Ｗ１、Ｗ４の温度勾配の影響が、対向する増幅層２４に伝わることを抑制することができ、増幅層２４の温度分布を上述の比較例よりも均一にすることが可能となる。

以上説明したように、第３実施形態に係る固体レーザ増幅装置１０ｂは、複数の冷却管路３６ｂが、冷却面３５に近づく方向に延在する第１管路４２と、第１管路４２に接続されて冷却面３５から遠ざかる方向に延在し、第１管路４２からの冷却溶媒Ｗが流れる第２管路４３と、を有する。この冷却部３０ｂは、冷却面３５に平行な方向（方向Ｚ）に流れる冷却溶媒Ｗ（冷却溶媒Ｗ１、Ｗ４）ではなく、冷却面３５と垂直な方向（方向Ｙ）に向かって流れる第１管路４２、第２管路４３の冷却溶媒Ｗ２、Ｗ３によって、増幅層２４の冷却を行う。従って、この固体レーザ増幅装置１０ｂによると、冷却溶媒Ｗの温度勾配の影響が、増幅層２４に伝わることを抑制することができ、増幅層２４の温度分布が偏ることを抑制することができる。

図１０は、第３実施形態の他の例に係る冷却部の構成を示す模式図である。冷却部の構成は、第１実施形態から第３実施形態に説明したものに限られず、例えば、次に示す冷却部３０ｃのような構成であってもよい。冷却部３０ｃは、冷却管路３６ｃと冷却面３５との間の距離を、方向Ｚに沿って変化させている。図１０は、冷却部３０ｃを側面から見た模式図である。図１０に示すように、冷却部３０ｃは、冷却管路３６ｃが延在する方向である方向Ａに沿って、方向Ｃに沿ったマイクロチャネル部３１ｃの長さ（厚み）を変化させている。マイクロチャネル部３１ｃの厚みは、入口ヘッダ部３２側から出口ヘッダ側に向かって小さくなっている。冷却管路３６ｃは、方向Ａに沿って直線状に延在している。従って、冷却管路３６ｃは、方向Ｚに沿って冷却溶媒Ｗの上流側から冷却溶媒Ｗの下流側に向かうに従って、冷却面３５との距離が近くなっている。このように冷却管路３６ｃと冷却面３５との間の距離を、方向Ｚに沿って変化させることによっても、第２実施形態や第３実施形態と同様に、増幅層２４の温度分布が偏ることを抑制することができる。なお、冷却管路３６ｃと冷却面３５との間の距離を変える場合は、図１０の例に限られず、例えば、方向Ｚに沿って冷却溶媒Ｗの上流側から冷却溶媒Ｗの下流側に向かうに従って、冷却面３５との距離が長くなってもよい。

（変形例）
次に、変形例について説明する。変形例に係る固体レーザ増幅装置１０ｄは、増幅層２４と冷却部３０との間に、増幅層２４の熱を冷却部３０に伝熱する熱伝導部を有する点で、第１実施形態とは異なる。変形例において第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。

図１１は、変形例における固体レーザ装置の構成を示す模式図である。図１２は、熱伝導部の形状を示す模式図である。図１１に示すように、変形例における固体レーザ装置１ｄは、固体レーザ増幅装置１０ｄが、熱伝導部５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを有する。以下、熱伝導部５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを互いに区別しない場合は、熱伝導部５０と記載する。

図１１及び図１２に示すように、熱伝導部５０は、熱伝導率が高い板状の部材であり、増幅層２４と冷却部３０との間に接触して設けられ、増幅層２４の熱を冷却部３０に伝熱する。なお、熱伝導部５０は、増幅層２４と冷却部３０との間に密着固定して設けられることが好ましい。具体的には、熱伝導部５０Ａは、一方の表面５２が増幅層２４Ａの表面２５に接触し、他方の表面５４が冷却部３０Ａの冷却面３５に接触している。同様に、熱伝導部５０Ｂは、一方の表面５２が増幅層２４Ｂの表面２５に接触し、他方の表面５４が冷却部３０Ｂの冷却面３５に接触している。同様に、熱伝導部５０Ｃは、一方の表面５２が増幅層２４Ｃの表面２５に接触し、他方の表面５４が冷却部３０Ｃの冷却面３５に接触している。従って、熱伝導部５０は、レーザ媒質部２０の方向Ｙに沿って対向する表面（上底面２２ａ側の表面、下底面２４ｂ側の表面）のそれぞれに設けられているということができる。また、熱伝導部５０は、レーザ媒質部２０の表面に、方向Ｘに沿って所定の間隔をおいて複数設けられているということができる。言い換えれば、熱伝導部５０は、レーザ媒質部２０において、レーザ光Ｌを受光して高温になる増幅層２４のみに設けられている。

熱伝導部５０は、レーザ媒質部２０及び冷却部３０よりも熱伝導率が高い材質であり、本実施形態においてはピッチ型のＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics 炭素繊維強化プラスチック）である。熱伝導部５０は、表面（一方の表面５２及び他方の表面５４）に平行な方向である方向Ｄ、Ｅに沿って延在しており、表面に垂直な方向である方向Ｆに沿って所定の厚みを有している。本実施形態における熱伝導部５０の方向Ｆに沿った厚みは、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であるが、これに限られない。本変形例における熱伝導部５０は、繊維方向が表面に平行な方向（例えば方向Ｄ、Ｅ）に沿って配向されており、熱伝導率の異方性を有する。具体的には、熱伝導部５０は、方向Ｄ及び方向Ｅに沿った熱伝導率が、方向Ｆに沿った熱伝導率よりも高くなっている。すなわち、熱伝導部５０は、方向Ｆよりも、方向Ｄ及び方向Ｅに沿った方向に熱が伝わりやすい。

熱伝導部５０は、一方の表面５２が増幅層２４の表面２５に接触し、他方の表面５４が冷却部３０の冷却面３５に接触するよう取付けられる。また、熱伝導部５０は、方向Ｄが方向Ｘと平行な方向となり、方向Ｅが方向Ｚと平行な方向となり、方向Ｆが方向Ｙと平行な方向となるように取付けられている。ただし、熱伝導部５０は、方向Ｆが方向Ｙと平行な方向であれば、取付け方向はこれに限られない。

変形例に係る固体レーザ増幅装置１０ｄは、増幅層２４と冷却面３５との間に接触して設けられ、増幅層２４の熱を冷却部３０に伝熱する熱伝導部５０を有する。この固体レーザ増幅装置１０ｄは、熱伝導部５０を介して冷却部３０に伝熱を行う。従って、この固体レーザ増幅装置１０ｄは、増幅層２４の熱を効率よく冷却部３０に伝えることができ、より適切に増幅層２４を冷却することができる。

また、本変形例における熱伝導部５０は、ピッチ型のＣＦＲＰであるため、熱伝導率が高く、増幅層２４の熱をより効率よく冷却部３０に伝えることができる。さらに、熱伝導部５０は、一方の表面５２に平行な方向（方向Ｄ、Ｅ）に沿った熱伝導率が、一方の表面５２に垂直な方向（方向Ｆ）に沿った熱伝導率よりも高い。従って、この固体レーザ増幅装置１０ｄは、増幅層２４の熱を熱伝導部５０の表面方向に拡散して、その熱を冷却部３０の冷却面３５全体で冷却することができる。従って、この熱伝導部５０は、より適切に増幅層２４を冷却することができる。また、この固体レーザ増幅装置１０ｄは、増幅層２４の熱を熱伝導部５０の表面方向に拡散するため、増幅層２４の熱を表面に沿って均一化し、レーザ媒質部２０内の温度分布が偏ることを抑制することもできる。

ただし、熱伝導部５０は、一方の表面５２に垂直な方向（方向Ｆ）に沿った熱伝導率が、一方の表面５２に平行な方向（方向Ｄ、Ｅ）に沿った熱伝導率よりも高くてもよい。この場合、ＣＦＲＰの繊維方向が、一方の表面５２に垂直な方向（方向Ｆ）に沿って配向されている。この熱伝導部５０は、方向Ｅ、すなわち増幅層２４から冷却部３０に向かう方向に熱を迅速に伝えることができるため、増幅層２４をより迅速に冷却することが可能となる。

また、熱伝導部５０の材質は、ピッチ型のＣＦＲＰであることに限られず、例えばグラファイトシートであってもよい。グラファイトシートは、グラファイト（黒鉛）を含むシートである。このグラファイトシートは、方向Ｄ、Ｅに沿って延在する黒鉛層を、方向Ｆに沿って積層して形成されることで、一方の表面５２に平行な方向（方向Ｄ、Ｅ）に沿った熱伝導率を、一方の表面５２に垂直な方向（方向Ｆ）に沿った熱伝導率よりも高くすることができる。また、このグラファイトシートは、方向Ｆに沿って延在する黒鉛層を、方向Ｄ又は方向Ｅに沿って積層して形成されることで、一方の表面５２に垂直な方向（方向Ｆ）に沿った熱伝導率を、一方の表面５２に平行な方向（方向Ｄ、Ｅ）に沿った熱伝導率よりも高くすることができる。

なお、この変形例に係る熱伝導部５０は、第１実施形態から第３実施形態のいずれの固体レーザ増幅装置にも適用することが可能である。

以上、本発明の実施形態及び変形例を説明したが、これら実施形態等の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１、１ｄ 固体レーザ装置
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 固体レーザ増幅装置
１２ 収納室
１３ 入射窓
１４ 出射窓
２０ レーザ媒質部
２２ 媒質
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ 増幅層
２５ 表面
２６ 入射部
２７ 出射部
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０Ｘ 冷却部
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ マイクロチャネル部
３２、３２Ｘ 入口ヘッダ部
３２ａ 第１ヘッダ部
３２Ａａ、３２Ｂａ、３２Ｃａ、３２Ｄａ、３２Ｄａ 空間
３２Ｈ 導入開口部
３４、３４Ｘ 出口ヘッダ部
３４ａ 第２ヘッダ部
３４Ａａ、３４Ｂａ、３４Ｃａ、３４Ｄａ、３４Ｅａ 空間
３４Ｈ 導出開口部
３５ 冷却面
３６、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、３６Ｅ 冷却管路
３７、３８ 側面
４１ 入口管路
４２ 第１管路
４３ 第２管路
４４ 出口管路
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ 熱伝導部
５２ 表面
５４ 表面
６０ 冷却溶媒冷却部
６２ 導入管
６４ 導出管
１００ 発光部
１０２ 照射部
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｘ、Ｙ、Ｚ 方向
Ｌ レーザ光
Ｐ 受光箇所
Ｓ１、Ｓ２ 曲線
Ｗ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４ 冷却溶媒

Claims (5)

1. 入射部よりレーザ光が内部に入射され、出射部より前記レーザ光が外部に出射される固体状の媒質と、前記媒質の表面に設けられて、前記媒質内のレーザ光を受光して前記出射部に向けて増幅しつつ反射する増幅層と、を有するレーザ媒質部と、
   内部に冷却溶媒を導通し、前記増幅層の表面に平行な方向に配列する複数の冷却管路と、複数の前記冷却管路の外周に設けられ、前記増幅層の表面に取付けられる冷却面とを有して前記増幅層を冷却するマイクロチャネル型の冷却部と、を有し、
   前記冷却部は、前記増幅層の前記レーザ光を受光する箇所に対向する位置と近い位置に設けられた前記冷却管路ほど、冷却力を大きくし、
   複数の前記冷却管路は、前記冷却面に近づく方向に延在する第１管路と、前記第１管路に接続されて前記冷却面から遠ざかる方向に延在し、前記第１管路からの前記冷却溶媒が流れる第２管路と、を有する、固体レーザ増幅装置。
2. 前記冷却部は、前記増幅層の前記レーザ光を受光する箇所に対向する位置と近い位置に設けられた前記冷却管路ほど、流れる冷却溶媒の流速を高くし、又は、前記増幅層の前記レーザ光を受光する箇所に対向する位置と近い位置に設けられた冷却管路ほど、流入する冷却溶媒の温度を低くする、請求項１に記載の固体レーザ増幅装置。
3. 前記冷却部は、一部の前記冷却管路内において前記冷却溶媒の流れる方向を、他の前記冷却管路内において前記冷却溶媒の流れる方向と反対方向とする、請求項１又は請求項２に記載の固体レーザ増幅装置。
4. 入射部よりレーザ光が内部に入射され、出射部より前記レーザ光が外部に出射される固体状の媒質と、前記媒質の表面に設けられて、前記媒質内のレーザ光を受光して前記出射部に向けて増幅しつつ反射する増幅層と、を有するレーザ媒質部と、
   内部に冷却溶媒を導通し、前記増幅層の表面に平行な方向に配列する複数の冷却管路と、複数の前記冷却管路の外周に設けられ、前記増幅層の表面に取付けられる冷却面とを有して前記増幅層を冷却するマイクロチャネル型の冷却部と、を有し、
   複数の前記冷却管路は、前記冷却面に近づく方向に延在する第１管路と、前記第１管路に接続されて前記冷却面から遠ざかる方向に延在し、前記第１管路からの前記冷却溶媒が流れる第２管路と、を有する、固体レーザ増幅装置。
5. 前記増幅層と前記冷却面との間に接触して設けられ、前記増幅層の熱を前記冷却部に伝熱する熱伝導部を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の固体レーザ増幅装置。
   

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