JPH021188A - 固体レーザ - 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〕 本発明は頑丈なベースと、長手軸を持つレーザロッドお
よびこのレーザロッドへ結合される光ポンピング灯とを
有するレーザヘッドと、とのレーザヘッドを前記ベース
へ連結する手段とを備える固体レーザに関するものであ
る。

以下の説明から明かなように、本発明のレーザは発振レ
ーザまたは増幅レーザのいずれかとすることができる。

〔従来の技術〕

第１の種類は、周知のように、２枚の鏡を含み、少くと
も−、方の鏡は部分的に透明であって、レーザロッドの
いずれかの側に沿って配置されて共振空胴を構成する。

第２の種類は鏡を有しない。

それらのレーザにおいては、レーザ灯のポンピング灯は
寿命が短くて、時には破損することもあるから、レーザ
ロッドのポンピング灯を非常に頻繁に交換せねばならな
い。

その灯は細長い形をしておバそれの長手軸がレーザロッ
ドの長手軸に平行になるようにしてレーザヘッド内に配
置される。

更に、この灯は、レーザヘッドの壁に設けられている適
当な開口部にそれの両端部を入れることによシ、レーザ
ヘッド内に固定される。

したがって、灯を交換するためには、それらの開口部の
一方の内部に灯をレーザロッドの軸に平行な方向に滑ら
せなければならない。

しかし、レーザにおいては、前記鏡またはレンズのよう
な光学要素が、ポンピング灯の長さより短い距離だけレ
ーザロッドから離隔されているレーザロッドの軸に沿っ
て通常配置され、かつそれらの光学要素またはそれらを
支持する支えが、レーザヘッドからのポンピング灯の完
全な除去をしばしば妨げる。

したがって、ポンピング灯はほとんど交換できるように
すべきであるが、レーザヘッドと、それらの光学要素の
１つまたはそれ以上は、それらが固定されているベース
から完全に除去しなければならない。

そのような取外しは、レーザを正しく動作させるために
求められるレーザ部品の位置の全ての調整は、ポンピン
グ灯を交換するたびに行わなければならない。それらの
調整は微妙で、長い時間がかかる。

更に、レーザの動作中に発生される熱を除去するために
水のような冷却流体を流すダクト全レーザヘッドは通常
有する。そのダクトの一部がポンピング灯を囲む。

ポンピング灯を交換できるようにするためにレーザヘッ
ドを外すものとすると、そのダクト配管も、レーザヘッ
ドの取外しの前に、もちろん切離し、レーザヘッドの交
換後に再び連結せねばならない。

配管のそれらの切離し作業と再連結作業の間に、冷却流
体のいくらかがレーザペースまたはレーザの他の要素に
接触してそれらを腐食させることがある。また、この流
体はそのペース上の要素の間で短絡を起すことがあ）、
レーザの動作中にそれらの要素が異なる電位になること
がある。

１九、いずれにしても、灯を空胴から滑り出させる時に
いくらかの流体がレーザヘッドから出て、上記のような
結果をもたらすことになる。

光学要素の支えがポンピング灯の交換を妨げないように
、レーザロッドの軸に沿って配置されている光学要素の
支えの１つくたとえば適当な寸法および位置の開口部を
設けることによシ、その支えを構成することが時には可
能である。

したがって、灯を交換するたびに前記調節を行う必要は
ないが、冷却流体は依然としてレーザベースの上に流れ
おちる傾向がある。

更に、寿命がきた丸めではなくて、破損したためにポン
ピング灯を交換せねばならないとすると、いずれにして
もレーザヘッドをレーザペニスから分離する必要がある
が、灯のソケット蚕適切に掃除し、それから破片を全て
除去することは可能ではないから、この場合にも上記の
ような欠点が生ずる。

上記のような種類の現在利用できるレーザにおいては、
レーザヘッドはベースに直接固定される。

したがって、レーザの動作中に生じた熱の一部がこのペ
ースへ伝えられ、上記のようにしてレーザヘッドを冷却
して屯同じである。

その結果としてレーザベースが局部的に加熱されて変形
する。レーザの他の部品とくに光学部品もベースに固定
されるか呟その変形のために、それらの部品相互間の位
置およびレーザヘッドに対する位相が変化することにな
る。

その変化はレーザの動作を乱し、またはレーザが破壊さ
れることもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、上記のような欠点がない、すなわち、
ポンピング灯の交換が容易、レーザの種々の部品の再調
整が不要、および、関連する場合に１゛ペースまたはレ
ーザのどの部品にも冷却流体が付着することなしに灯の
交換を行うことができる、上記のよう々種類のレーザを
得ることである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は、レーザヘッドをレーザベースへ連結する手
段が、レーザロッドの軸にほぼ平行な回転軸を中心とし
てヘッドをペースに対して回転させることができるよう
にするちょうつがいを備える、レーザによシ達成される
。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明・する。

まず第１図乃至第３図を参照して、本発明のレーザ１は
頑丈な細長いペース２を有する。このぺスはそれの全て
の部品、とくに、ネオジミウムをドープされたイツトリ
ウム・アルミニウム・ガーネットの棒であるレーザロッ
ド４と、関連する光ポンピング灯５とを含むレーザヘッ
ド３の支えとして機能する。

ロッド４と灯５は、第１図および第２図には見えないが
、細長く、それらの長手軸はそれぞれ番号４ａ、Ｓａで
示されている。

ロッド４と灯５は、それらの軸４ｍ、５ｍが相互に平行
で、かつベース２の長手方向に少くともほぼ平行である
ようにして、レーザヘッド３の空所内に配置される。

空所６は、灯５がロッド４に光学的に結合されて、それ
によシ放出された全ての光がロッド４に達するようにし
て配置される。

第３図かられかるように、空所は、それの横断面が長円
形である直円筒形であり、それの焦点がロッドの軸４＆
と灯の軸５ａＫそれぞれ一致する。

空所６の内壁６＆は必然的に一定の形であって、それの
全面は反射面である。したがって、ポンピング灯５を軸
５ａに垂直な方向に動かすことによυ、そのポンピング
灯５を取出して交換する穴を設けることはできない。

したがって、レーザレッド３の側面の１つにあけられる
開口部（図示せず）を空所６の各端部に設ける必要があ
る。その開口部を通って灯５をそれの軸５ａの方向に滑
り出すことができる。

灯５が所定の場所に置かれると、それの各端部は開口部
の１つに位置させられる。また、それらの各端部には、
コネクタ７．８とケーブル９，１０を介して電源へ接続
される接続端子が設けられる。

それらのコネクタ１，８と、灯の接続端子およびケーブ
ル９，１０への電気的および機械的な接続とについての
詳しい説明も省く。

前記開口部は、たとえばシール要素（図示せず）によシ
液密状に通常閉じられる。

図示の例においては、レーザ１は、レーザビームの軸４
ａ上に配置され、ベース２に支え１３゜１４によシそれ
ぞれ固定される２枚の！！１１．１２を有する発振器レ
ーザである。

公知のやυ方で、ａｌｌ　、１２の一方はレーザ１によ
シ発生されたビームに対して部分的に透明であり、他方
はそのビームを部分的にまたは完全に反射する。それら
の鏡はレーザ１の共振空胴を構成する。

第１図と第２図においては鏡１１と１２は平面鏡である
が、場合によっては一方または両方とも凸面鏡または凹
面鏡にできる。

１４１１．１２は本発明とは直接の関係はないから、そ
れらの機械的な固定方法などについての説明は省略する
。

レーザ１は、動作中にヘッド３から発生された熱をでき
るだけ除去する手段も含む。

それらの手段は、ロッド４と灯５にそれぞれ同軸状であ
る透明な円筒管１５．１６でとくに構成される（第３図
）。

それらの管１５．１６はレーザヘッド３内のダクトへ連
結される。それらの管は端部１７，１８だけが見える。

それらの端部はレーザヘッド３の前面へ導入され、そこ
でオリフィス１７ａ、１ａａをそれぞれ形成する。それ
らのオリアイスの軸はレーザヘッド３の下面から同一距
離の所にある。

レーザ１は、上記ダクトの端部１７，１８を、レーザヘ
ッド３の外部の金属パイプ２１．２２へ連結するコネク
タ１９．２０も含む。

パイプ２１．２２の一方は、冷却液たとえば水を冷却液
源（図示せず）からレーザヘッド３へ供給するように構
成され、他方のパイプはレーザヘッド３を通った冷却液
を排出口または適当な冷却器（図示せず）へ送るように
構成される。冷却器を通って冷却液は冷却源へ戻される
。

各パイプ２１．２２は、それの端部からある距離だけ離
れてベース２へ固定されるから、後述の条件下でその端
部はあらゆる方向へ少し動くことができる。希望によっ
ては、それらのパイプの弾性が、それらの端部がそのよ
うに動けるようにする役割を演することがある。

各コネクタ１９．２０は第１のめくら穴２３゜２４ｔ−
それぞれ有し、それらの穴２３．２４が上記ダクトのそ
れぞれの端部１７，１８と同軸状にして、図示しない手
段によシ、レーザヘッド３に固定される。各オリフィス
１７ｍ、１８ｍの周囲の、レーザヘッド３とそれぞれの
コネクタ１９．２０の間の適当な溝の中に配置される。

各コネクタ１９．２０は第２のめくら穴２５゜２６もそ
れぞれ有する。それらのめくら穴の軸は穴２３または２
４の軸に垂直で、レーザロッドの軸４１に平行である。

したがって、穴２５．２６の軸は一致し、レーザロッド
の軸４ａに平行な１本の軸Ｒを形成する。

パイプ２１．２２の端部は円筒形で、それの直径は穴２
５．２６の直径より少し短い。パイプ２１．２２の端部
は穴２５．２６の中にそれぞれ入れられ、それらのパイ
プの適当な溝の中にＯＩＪングがはめこまれる。

それらの各支持要素はそれぞれ円筒穴２７８．２８＆を
有し、それらの穴をパイプ２１．２２がそれぞれ通る。

穴２７ｍ、２８ｍの直径はパイプ２１．２２の直径よシ
長いから、下記の条件の下では、それらのパイプ２１．
２２はそれらの穴を半径方向に動くことができる。

各パイプ２１．２２の端部は一種のちょうつがいの第１
の要素を形成する。そのちょうつがいのＷ、２の要素は
対応するコネクタ１９または２ｏによシ形成される。そ
れらのちょうつがいは、ベース２からそれに平行にある
距離だけ離れた所に同じ軸Ｒを有する。それにより、レ
ーザヘッド３をベース２に固定する手段（後述）が妨害
しない限り、その軸Ｒを中心としてレーザヘッド３を回
わすことが可能である。

たとえば、第３図には、４５度だけ回わされた後の位置
にあるレーザヘッド３が１点鎖線により番号３′で示さ
れている。

したがって、コネクタ１９．２０とパイプ２１゜２２に
よシ形成されたちょうつがいを設けることにより、必要
時にはレーザヘッド３を、レーザ１の部品がハウジング
から滑り出される灯５を妨害しない位置に回わすことＫ
よシ、灯５を容易に交換できる。

上記要素の寸法を適当に定めることによυ、灯５の軸５
ａを通る垂直平面がベース２ともはや交差しない位ｔま
でレーザヘッド３を回ゎすことか容易にできる。

ヘッド３がそのような位置に配置されると、灯５を・・
ウジングから外す時に洩れることがある冷却流体はベー
ス２の外側に落ちるから、ベース２や、そのベースに固
定されているレーザ１の部品の上にたれることはない。

したがって、ベース２′ｔ−腐食させたり、レーザ１の
部品の間で短絡を生じさせたりすることなしに灯５を交
換することが可能である。

更に、灯５が破損した時は、たとえばプランを用いてそ
れのハウジングを掃除することが容易である。その場合
には、灯５の破片がベース２やレーザ１の他の部品の上
に落ちる危険はない。

レーザヘッド３が上記のように回わされると、支持片２
７．２８はパイプ２１．２２の端部を保持し、ヘッドの
重みでそれらがねじられることを阻止する。

この実施例では、レーザ１は、ベース２に対するレーザ
ヘッド３の、したがってレーザ１の動作中に放出される
ビームの位置と向きを調整する手段も有する。

それらの調整手段は３本の雄ねじ２９．３０　。

３１を含む。それらの雄ねじ２９，３０．３１は、ベー
ス２の平面に対して垂直な方向にレーザヘッド３を貫通
するねじ穴３２．３３．３４にねじ込まれる。ねじ穴３
２．３３はレーザヘッド３の一端の前面近くに設けられ
、ねじ穴３４はヘッド３の長さのほぼ半分で、それの背
面の近くに設けられるから、レーザ１を平面図で見た時
はねじ穴３２〜３４の軸は三角形を成す。

ベース２の溝の中Ｋ、ベース２の長さ方向に対して垂直
になって滑動できるようにして取付けられている板３５
．３６と雄ねじ２９．３０はそれぞれ協働する。

それらの溝の中を板３５．３６が動けるようにし、かつ
選択された位置に固定される手段は当業者に周知のもの
であるから、説明は省略する。

板３５には円錐形のくぼみ３５＆が設けられ、それらの
くぼみの中に雄ねじ２９の球状端部が入る（第５図）。

板３６には、横断面が三角形で、レーザロッドの軸４ａ
に平行に延び（第６＆図、第６ｂ図）、雄ねじ３００球
状端部が入る溝３６＆が設けられる。

雄ねじ３１も、この実施例では、ベース２に固定されて
いる平らな板３７の上面によυ構成されているベース２
の平らな領域の上に支持される球状端部を有する。板３
７は第１図乃至第３図に破線で示されている。

レーザヘッド３をベース２へ固定する後述の手段が作動
的に係合されない限シ、レーザビームの軸４＆の位置と
向きを調整することが容易であることがわかる。

軸４ａの位置と向きは、雄ねじ２９〜３１に作用するこ
とによシ、ベース２の平面に対して垂直な平面内で調整
できる。また、板３５と３６を動かすことによυ、ベー
ス２の平面に平行な平面内で軸４ａの位置と向きを調整
できる。

それらの調整の全ては、少くともある程度までは、支持
片２７．２８に設けられている開口部２７ｍ、２８ｍの
直径がパイプ２１．２２の直径よシ大きいこと、および
、パイプ２１．２２の端部から前記のようＫしである距
離だけ隔てられている場所においてパイプ２１．２２が
ベース２へ固定されていることから、自由に行うことが
できる。

更に、レーザヘッド３に対する調節雄ねじ２９〜３１の
位置と、ベース２に対する板３５．３６の位置とが、軸
Ｒを中心とするレーザヘッド３０回転中は、変えられな
いから、灯５の交換その他の理由でレーザヘッド３が軸
Ｒを中心として回わされた後はそれらの調整を行う必要
はない。

ヘッド３が元に戻されると、パイプ２１．２２のたわみ
性のために雄ねじ２９と３０の端部が溝３６ｍの円錐形
穴３５＆の中に再び入ることができ、雄ねじ３１は板３
γに接触するように戻ることができる。したがって、レ
ーザヘッド３は、それが軸Ｒを中心として回される前に
占めていた位置へ正確に戻る。

レーザ１の動作中の加熱によるレーザヘッド１の熱膨張
がどの程度であったとしても、雄ねじ２９の端部が板３
５の円錐穴３５ｍの中に入っているために、雄ねじ２９
はベース２に対して固定されたままである。しかし、雄
ねじ３０．３１はその熱膨張に応じて動くことがあるか
ら、雄ねじ３０は板３６の溝３６＆の中を滑り、雄ねじ
３１は板３Ｔの上を滑る。ｕ　３６ａはレーザビームの
軸４＆の方向に実際に平行であるから、レーザヘッド３
のそのような熱膨張は軸４＆の位置と向きに大きな影響
は及ぼさない。

また、その熱膨張はレーザヘッド３を歪ませたり、ヘッ
ドやベース２に機械的な応力を生じさせたシすることは
ない。

この実施例では、レーザ１は、レーザヘッド３とベース
２を固定する手段も含む。この手段は、ベース２の面に
垂直な方向にレーザヘッド３を通って延び、ねじ穴３２
〜３゛４の１つに隣接しておのおの配置される穴４１，
４２．４３の中に挿入される３本の雄ねじ３８，３９．
４０を有する。

雄ねじ３８〜４０の端部がベース２に設けられているね
じ穴にねじこまれる。第５図には雄ねじ３８がねじこま
れるねじ穴４４だけが見える。

穴４１には肩部４１＆が設けられていること、その肩部
と雄ねじ３８の頭３８ａの間にコイルばね４５が圧縮さ
れることも第５図かられかる。

穴４２と４３は前記穴４１と同じ形であり、ばね４５に
類似のばねが穴４２．４３の肩部と雄ねじ３９．４０の
対応する頭部の間に圧縮される。

それらの要素は詳しくは示されておらず、第２図にそれ
らの雄ねじ３９．４０の一部が見えるだけである。

雄ねじ３８〜４０と、それらの雄ねじが入れられる穴４
１〜４３の壁との間の遊びのために、雄ねじ３８〜４０
を、上記調整の結果として、ベース２に対するレーザヘ
ッド３の位置がどのようなものであっても、雄ねじ３８
〜４０を対応するねじ穴にねじこむことができる。

その遊びは、レーザヘッド３が雄ねじ３８〜４０に直接
に連結されておらず、ばね４５のようなばねがそれらの
雄ねじ３８〜４０とレーザヘッド３の間に置かれて、レ
ーザヘッド３がレーザ１の動作中に加熱されて自由に膨
張させるためのものである。

この実施例では、レーザヘッド３が調整ねじ２９〜３１
と固定ねじ３８〜４０を介して、間接的にのみベース２
に接触するという利点も有する。その結果、レーザ１の
動作中にレーザヘッド３からベース２へ伝わることがあ
る熱の量は非常に少くなる。ベースの加熱も小さいから
ベース２が変形させられるおそれもない。

レーザヘッド３がかな９のパワーを消費するような場合
には、かなシの量の放射熱がヘッド３からベース２へ伝
えられることがある。この熱の移動を防止して、ベース
が変形することを避けるために、レーザヘッド３とベー
ス２の間に熱絶縁板を設けることができる。この図示し
ていない構造は、レーザヘッド３がベース２の上に直接
のっていないから可能である。

本発明の要旨を逸脱することなしに上記レーザを種々変
更できる。

とくに、レーザヘッド３の冷却流体ダクトの端部に設け
られているオリフィスを互いに同軸状に配置し、おのお
のレーザヘッド３の端面の１つに設けることができる。

この場合には、コネクタ１９．２０の代りに、それらの
端面に固定される均等なものを用い、それに１つの穴を
貫通させることができる。その穴の一端は対応するオリ
フィスに面して位置させられ、第１図、第２図および第
４図のパイプ２１または２２と同一のパイプがその穴の
他端部に入る。

上記オリフィスの直径は、それらのパイプの端部が、第
１図、第２図、第４図のコネクタ１９゜２０と同等のコ
ネクタを用いることなしに、オリフィスの中に直接入る
ことができるように選択される。

その場合には、支持片２７．２８に等しい支持片を適当
な場所にもちろん設けることができる。

本発明のレーザのそれらの図示していない実施例におい
ては、冷却流体の供給と回収のためのパイプで作られた
第１の要素と、このパイプとレザヘッド中の冷却流体ダ
クトの間にとシつけられるコネクタによシ作られた別の
要素を有するちょうつがいによ）ベースへ連結される。

別の場合には、前記別の要素はそのダクトの端部によシ
直接作られる。

第１図乃至第４図の実施例におけるように、それらのち
ょうつがいによシ、レーザビームの軸に平行で、この場
合にはレーザヘッドを通る軸を中心として、レーザヘッ
ドをレーザペースに対して回すことができる。

本発明は、動作中にレーザヘッドを冷却する必要のない
低出力レーザにも本発明を用いることができる。

その場合には、パイプ２１．２２等を用いる必要はない
。しかし、それでも、枢軸がレーザービーム軸にほぼ平
行である少くとも１個のちょうつがいによシ、レーザヘ
ッドはベースへ連結される。

そのちょうつがいの枢軸がレーザの動作中に自身に平行
に動いて、上記のようにレーザビームの釉の位置と向き
を調節できるように、そのちょうつがいを製作しなけれ
ばならないことはもちろんである。

そのようなちょうつがいを設けることは当業者の成しう
ろことであって、それを行うやシ方は多数あるから、そ
のようなちょうつがいを有する本発明の実施例について
は説明しなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザの第１の実施例の線図的平面図
、第２図は第１図のレーザの線図的側面図、第３図は第
１図のＡ−Ａ線に沿う部分断面図、第４図は第３図のＢ
−Ｂ線に沿う第１図のレーザの一部の断面図、第５図は
第１図のＣ−Ｃ線に沿う第１図のレーザの一部の断面図
、第６ａ図と第６ｂ図はそれぞれ第１図のレーザの部品
の平面図と側面図である。 １・拳串盛レーザ、２・φ・・ベース、３・働・・レー
ザヘッド、４・−・・レーザロッド、５・・・・ポンピ
ング灯、６・・・・空所、７，８゜１９．２０φ・・・
コネクタ、１５，１６串電・―円筒管、２１．２２・・
拳・パイプ、２７．２８・支持片、 ３５，３６・拳 ・板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 頑丈なベースと、長手軸を持つレーザロッドおよびこの
   レーザロツドへ結合される光ポンピング灯とを有するレ
   ーザヘッドと、このレーザヘッドを前記ベースへ連結す
   る手段とを備え、この連結手段は、前記レーザヘッドが
   、前記レーザロッドの前記長手軸にほぼ平行な回転軸を
   中心として前記ベースに対して回転できるようにするち
   ようつがい手段を備えることを特徴とする固体レーザ。