JPH01232779A - レーザ発振器用冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はレーザ発振器用冷却装置に関するものであり
、特に、レーザ発振器の励起ｉ質及び共振器ミラーの双
方の冷却が可能なレーザ発振器用冷却装置に関するもの
である。

［従来の技術］ 第２図は従来のレーザ発振器用冷却装置を示す構成図、
第３図は第２図のレーザ発振器を示づ゛拡大断面図であ
る。

図において、（１）はレーザ光（辰器、（２）はレーザ
発振器（１）の外郭を構成する箱体、（３）は箱体（２
）内で所定の間隔を隔てて並設した放電電極、（４）は
レーザ発振器（１）の励起媒質を熱交換により冷却する
熱交換器、（５）は励起媒質を循環させるブロア、（６
）は放電電極（３）間の放電用の空間である放電空間、
（７）は共振器ミラーの一方のミラーである全反射鏡、
（８〉は全反射鏡（７）と対向づる共（騒然ミラーの他
方のミラーである部分反射鏡で必る。（９）は励起ｒＲ
質冷却用の冷却水及び共振器ミラー冷却用の冷却水を各
々冷却し送水する冷却装買、（１０）は励起ｔｓ貿冷却
用の冷Ｆ、ｆｌ水を冷却するチリングユニット、（１１
）は熱交換器（４）に冷却水を送水するポンプ、（１２
）は共１辰器ミラー冷却用の冷却水を冷却するファンク
ーラー、（１３）は共振器ミラーである全反射鏡（７）
及び部分厚ｆＪＪ＆Ｊ）（８）に冷却水を送水するポン
プである。

＜Ｋ　ａ）、図中、実線は励起媒質冷１ＪＪ系統（Ａ）
を示し、破線は共′Ｊｉｘ器ミラー冷却系統（Ｂ）を示
す。

従来のレーザ発振器用冷却装置は上記のように構成され
ており、レーザ発振器（１）の励起媒質を冷却する励起
ｔｓ貿冷却系統（Ａ＞と、共振器ミラーを冷却する共振
器ミラー冷却系統（Ｂ）とを有している。そして、この
励起ｔｌｉＡ質冷却糸冷却系統と共振器ミラー冷却系統
（Ｂ）は、各々別系統からなり分離状態で配設されてい
る。

ここで、レーザ発振器（１）の励起媒質の温度状態につ
いて述ぺる。

この励起媒質にはＣＯ２ガス等の媒質ガスが用いられて
おり、レーザ発振器（１）の箱体（２）内に封入されて
いる。この励起媒質である媒質ガスは、放電電極（３）
間に挾まれた放電空間（６）の放電エネルギーにより励
起状態となる。また、レーザ発振器（１）の長手方向に
は、全反射鏡（７）及び部分厚射鏡（８）からなる共振
器ミラーが配設されている。したがって、励起状態とな
った媒質ガスは誘導放出現象によりレーザエネルギーを
レーリ“光として部分反射鏡（８）側から放出される。

このレーザ光として放出されるレーザエネルギーは、放
電エネルギーの１０〜２０％程度であり、この他のエネ
ルギーは媒質ガスに熱エネルギーとして蓄えられる。こ
のため、レーザ光］騒然（１）の箱体（２）内のｔｓ質
ガスは極めて高温になる。

以下に、従来のレーザ発振器用冷却装置によるレーザ発
振器（１）の励起媒質及び共１辰器ミラーの各冷却動作
について説明すろ。

まず、高温化された励起媒質の冷却動作について述べる
。

このレーザ発振器（１）では、高温となった励起ｔＳ質
は熱交換器（４）により冷却水と熱交換して冷却される
。同ｔｔｉに、励起媒質はブロア（５〉により箱体（２
）内を循環し、温度の均一化が図られている。したがっ
て、熱交換器（４）で熱交換後の冷却水は高温になる。

この高温となった冷却水は、励起ａ！貿冷却系統（Ａ）
で冷却される。

即ら、高温となった冷却水はチリングユニット＜１０＞
で冷ＦＡされて低温の冷却水になり、再び、熱交換器（
４）に送水される。このように、この種のレーザ光（騒
然用冷却装置では、熱交換器（１に冷却水を循環させて
、レーザ介］騒然（１）の励起媒質を冷却している。

次に、レーザ発振器（１）の共１辰器ミラーの冷却につ
いて述べる。

この種のレーザ発振器（１）では共振器ミラーも高温に
なる。そこで、この共１辰器ミラーの全反射鏡（７）及
び部分反射鏡（８）を冷却づる必要がある。この冷却は
共振器ミラー冷却系統＜８＞により冷却水を循環させて
行なっている。そして、全反射鏡（７）及び部分反射鏡
（８）で熱交換されて高温となった冷却水を、ファンク
ーラー（１２）で冷却し、再び、全反射鏡（７）及び部
分厚０＝Ｊ鎖（８）に送水している。このファンクーラ
ー（１２）では冷却水を室温で冷却している。これは、
室温よりも低い温度で冷却すると、冷却水の水温か低温
になり過ぎ、部分反射鏡（８）のビーム取出し面側か結
露し、レーザ光を吸収して破ｊ口する虞れがあるからで
ある。このように、この種のレーザ化（騒然用冷却装置
では、共振器ミラー冷却系統（Ｂ）によりレーザ発振器
（１）の共振器ミラーを冷却している。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来のレーザ発振器用冷却装置ては、レー
ザ光（辰器（１）の励起媒質を冷却する励起媒質冷却系
統（Ａ）と、共振器ミラーを冷却する共振器ミラー冷却
系統（Ｂ）とは、各々別系統からなり分離状態で配設さ
れていた。特に、共振器ミラー冷却系統（Ｂ）の冷却水
の冷却にはファンクーラー（１２）が採用されており、
室温による冷却を行なっていた。

したがって、共振器ミラー冷却系統（Ｂ）の冷却水の水
温ＩＪ１、室温の変化に応じて変化していた。

このため、その都度、共振器ミラーの据イ」角度等が影
響を受け、レーナ出力が不安定となる要因となっていた
。

このため、共振器ミラー冷却系統（Ｂ）の冷却水の水温
を安定さし、共振器ミラーが安定冷却できるようにする
ことが望まれていた。

そこで、この発明は、共振器ミラー冷却系統の冷却水の
水温調整を可能にし、レーザ発振器のレーザ出力を安定
させるレーザ発振器用冷却装置を得ることを課題とする
。

［課題を解決するための手段］ この発明にがかるレーザ発振器用冷却装置は、共振器ミ
ラー冷却系統（１３）の冷却水の加温が可能なヒータ（
１５）等の加熱手段と、励起媒質冷却系統（Ａ）の冷却
水の一部をシスターンタンク（１４）に供給する供給量
の調整が可能な電磁バルブ（１６）と、前記共振器ミラ
ー冷却系統（Ｂ）の冷却水の温度に応じて加熱手段の作
動を適宜制御するとともに電磁バルブ（１６）の開閉動
作を適宜制御可能な温度調節器（１７）とを有する共振
器ミラー冷却系統（Ｂ）の冷却水温度調整手段からなる
ものである。

［作用］ この発明のレーザ発振器用冷却装置においては、レーザ
発振器（１）の励起ｆｉ質を冷却する励起媒質冷却系統
（Ａ＞の冷却水の一部を電磁バルブ（１６）を介して、
レーザ発振器（１）の共振器ミラーである全反射鏡（７
）及び部分反射鏡（８）を冷却する共振器ミラー冷却系
統（Ｂ）に供給可能にし、共振器ミラー冷却系統（Ｂ）
の冷却水の温度に応じて、共振器ミラー冷却系統（Ｂ）
の冷却水を力旧温づるヒータ（１５）等の加熱手段の作
動を適宜制御づるとともに電磁バルブ（１６）の開閉動
作も適宜制御して、共振器ミラー冷却系統（Ｂ）の冷却
水の温度調整を行なうものであるから、共（騒然ミラー
冷却系統（Ｂ）の冷却水の温度調整が励起媒質冷却系統
（Ａ＞を利用でき、室温等に影響されることなく、一定
温度の冷却水で共振器ミラーの冷却ができる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例であるシー１１発振器用冷
却装置を示Ｖ構成図である。なお、図中、（１０）、（
１１）、及び（１３）は上記従来例の構成部分と同一ま
たは相当覆る構成部分である。

また、図中、実線は励起媒質冷却系統（Ａ＞を示し、破
線は共（騒然ミラー冷却系統（Ｂ）を示す。

図において、（１４）は共振器ミラー冷却系統（Ｂ）の
冷却水を一時的に貯溜するシスターンタンク、（１５）
は共振器ミラー冷却系統（Ｂ）の冷却水の加温が可能な
ヒータ、（１６）は励起媒質冷却系統（Ａ＞の冷却水の
一部をシスターンタンク（１４）に供給する供給口の調
整が可能な電磁バルブ、（１７）は共（騒然ミラー冷却
系統（Ｂ）の冷却水の水温に応じてヒータ（１５）の作
動を適宜制御するとともに電磁バルブ（１６）の開閉動
作を適宜制御可能な温度調節器である。そして、このヒ
ータ（１５）と電磁バルブ（１６）と温度調節器（１７
）とで共振器ミラー冷却系統（Ｂ）の冷却水温度調整手
段を構成している。なお、この共振器ミラー冷却系統（
Ｂ）のポンプ（１３）には、二つの働きがある。一つは
、シスターンタンク（１４）の冷却水をレーザ発振器（
１）の熱交換器（４）に送水する働きであり、いま一つ
は、ヒータ（１５）を介してシスターンタンク（１／ｌ
）に循環させる働きである。

この実施例のレーザ発振器用冷却装置は上記のように構
成されており、レーザ発振器（１）の励起媒質を冷却す
る励起媒質冷却系統（Ａ）と、共］辰騒然ラーを冷却す
る冷却水の温度調整が可能な共振器ミラー冷却系統（Ｂ
）とを有している。

以下に、このレーザ発振器用冷却装置の共振器ミラー冷
却系統（Ｂ）の冷却水の温度調整動作について説明する
。

まず、共振器ミラー冷却系統（Ｂ）内の冷却水の温度を
温度調節器（１７）により設定覆る。

例えば、共振器ミラーに送水する共ｊ取器ミラー冷却系
統（Ｂ）の冷却水の温水が、湿度調節器（１７）の設定
値よりも高い場合には、温度調節器（１７）から電磁バ
ルブ（１６）に作動信号が送信される。そして、電磁バ
ルブ（１６）は開放状態となり、励起媒質冷却系統（Ａ
＞のチリングに７＋”（１０）で（！Ｉ温となった冷却
水の一部が、ポンプ（１１）にＪ：リシスターンタンク
（１４）に供給される。この結果、共振器ミラー冷却系
統（Ｂ）の冷却水の水温は全体的に低下する。

なお、励起媒質冷却系統（Ａ＞は閉ループであるので、
励起Ｉｓ質冷冷７ＪＪ系統Ａ）から減少した冷却水は、
シスターンタンク（１４）から同串補給される。

一方、逆に、共振器ミラーに送水する共振器ミラー冷却
系統（Ｂ）の冷却水の温水が、温度調節器（１７）の設
定値よりも低い場合には、温度調節器（１７）からヒー
タ（１５）に作動信号が送信される。そして、ヒータ（
１５）により冷Ｈ［水を加温し、この加温後の冷却水が
シスターンタンク（１４）に還元される。この結果、共
振器ミラー冷却系統（Ｂ）の冷却水の水温は、全体的に
上背する。

上記の動作を適宜性なうことにより、共振器ミラー冷却
系統（Ｂ）の冷却水の温度を調整し、温度調節器（１７
〉の設定温度にする。そして、共振器ミラー冷却系統（
Ｂ）の冷却水の水温を一定に保つことができる。したが
って、共振器ミラー冷却系統（Ｂ）の冷却水の水温は、
室温が変化しても影響を受けず、一定の温度状態を維持
できる。

このため、共振器ミラーの安定した冷却ができ、従来例
のように共振器ミラーの据付角度等が影響を受けること
もなく、レーザ発振器（１）のレーザ出力が極めて安定
する。

しかも、この実施例では、共振器ミラー冷却系統（１３
）の冷却水の水温の調整を、励起媒質冷却系統（Ａ）を
利用して行なうことにより、一つのチリングユニット（
１０）で冷却水の冷却もてきるので、極めて安価な装置
となる。

ところで、上記実施例では、温度調節器（１７）により
ヒータ（１５）及び電磁バルブ（１６）の双方を制御し
、冷却水の温度調整を行なうものについて説明した。し
かし、必ずしも、ヒータ（１５）及び電磁バルブ（１６
）の双方を制御づる必要はない。例えば、ビータ（］５
〉がない状態でも、共振器ミラーの負荷を利用して冷却
水の温度調整を行なうことができる。

また、じ−タ（１５）の加温能力、電磁バルブ（１６）
による冷却能力、及び」（搬器ミラーの負荷等の各種の
条例の相違により、じ−タ（１５）のみによる制御、或
いは、電磁バルブ（１６）のみによる制御であっても、
冷却水の温度調整かできる。

例えば、ヒータ（１５）の加温能力をＨとし、電磁バル
ブ（１６）による冷却能力をＶとし、共振器ミラーの負
荷をＭとすると、ト１　十Ｍ　＜　Ｖの場合には、電磁
バルブ（１６）のみの制御により、冷却水の温度調整が
できる。ただし、この場合には、ヒータ（１５）はＯＮ
状態である。

一方、Ｖ−Ｍ＜Ｈの場合には、ヒータ（１５）のみの温
度調節により、冷却水の温度調整ができる。ただし、こ
の場合には、電磁バルブ（１６）は開放状態である。

このように、前記ヒータ（１５）は共（取器ミラー冷却
系統（Ｂ）の冷却水を加温できる加熱手段で必ればよい
。

上記の各制御状態においても、上記実施例と同様の効果
を奏し、一定温度の冷却水により、共振器ミラーの安定
した冷却ができ、レーザ発賑器（コ〉のレーザ出力が極
めて安定する。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明のレーザ発振器用冷却装
置は、温度調節器で共振器ミラー冷却系統の冷却水の温
度に応じて、共振器ミラー冷却系統の冷却水の加温が可
能な加熱手段の作動を適宜制り１するとともに、励起媒
質冷却系統の冷却水の一部を共振器ミラー冷却系統に供
給する供給量の調整が可能な電磁バルブの開閉動作を適
宜制御するという簡単な装置により、共振器ミラー冷却
系統の冷却水の温度調整が励起媒質冷却系統を利用でき
、しかも、至温等が変化しても一定温度の冷却水で共振
器ミラーの冷却ができるので、レーザ発振器のレーザ出
力が極めて安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例であるレーザ発振器用冷却
装置を示す＋Ｍ成図、第２図は従来のレーザ発振器用冷
却装置を示す溝成図、第３図は第２図のレーザ発振器を
示す拡大断面図である。 図において、 １：レーザ発振器、　　　４二熱交換器、５ニブロア、
　　　　　　　７：仝反射鏡、８：部分反０＝ｌ　１１
、　　　１０：ヂリングユニット、１１．１３：ポンプ
、　１４ニシスターンタンク、１５：ヒータ、　　　　
　１６：電磁バルブ、１７：温度調節器、 Ａ：励起ｔｓ質冷却系統、 Ｂ：共振器ミラー冷却系統、 である。 なお、図中、同−符号及び同一記号は、同一または相当
部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　レーザ発振器の励起媒質を冷却し循環させる熱交換器
   及びブロアと、前記熱交換器に冷却水を送水するポンプ
   と、前記冷却水を冷却するチリングユニットとを有する
   励起媒質冷却系統と、 　前記レーザ発振器の共振器ミラーである全反射鏡及び
   部分反射鏡に冷却水を送水するポンプと、前記冷却水を
   一時的に貯溜するシスターンタンクとを有する共振器ミ
   ラー冷却系統と、 　前記共振器ミラー冷却系統の冷却水の加温が可能な加
   熱手段と、前記励起媒質冷却系統の冷却水の一部をシス
   ターンタンクに供給する供給量の調整が可能な電磁バル
   ブと、前記共振器ミラー冷却系統の冷却水の温度に応じ
   て加熱手段の作動を適宜制御するとともに、電磁バルブ
   の開閉動作を適宜制御可能な温度調節器とを有する共振
   器ミラー冷却系統の冷却水温度調整手段と、 を具備することを特徴とするレーザ発振器用冷却装置。