JPH0249737Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） この考案は固体レーザ発振装置に関する。

（従来の技術） ルビーレーザ、YAGレーザなどにレーザ活性
イオンをドープして、光ポンピングによつて発振
させる固体レーザ発振装置においては、レーザ物
質は温度を低温に保つた条件下で発振させると発
振効率がよい。従来では、一つの冷却水路を形成
したレーザヘツド内に常温の冷却水を導いて循環
させ、レーザ物質や励起ランプを冷却する装置が
実用化されている。ところで、ルビーレーザは常
温において発振させるとパルス発振効率がYAG
レーザより低く、YAGレーザはNd³⁺をドープし
たものでは発振波長1.06μmのものが通常加工目
的などに利用されている。しかし、半導体デバイ
ス製作において、シリコン基板に照射して熱処理
を行うに際してはSiの光吸収率が低く、加工処理
能率が十分でなく、効率が低い。そのため、
1.06μmの基本波長を非線形結晶などによつて可
視光線に変換し、これによつてSiの光吸収率の大
きな波長のレーザ光を得ることを行つている。し
かし、このような波長変換は変換効率が低く、実
用上の欠点となつている。一方、レーザ物質とし
て一般にアレキサンドライト（Alexandrite、
BeAl₂O₄；Cr³⁺）と呼ばれるレーザ物質は常温で
可視光を発振でき、ルビーレーザより平均出力は
大きく発振効率がよいことが知られている。さら
に、このレーザ物質は低温で動作させるよりも常
温より高い温度で動作させたほうが、発振効率が
よいことも、たとえば特開昭55−56678号公報で
開示されている。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、レーザ物質、励起ランプを常温
より高い温度で動作させ、しかも大電力の励起ラ
ンプ入力を入れるようにすると、従来の装置で
は、次のような不都合があつた。すなわち、レー
ザ物質を常温より高い温度条件に保持するには冷
却水も相応の温度にする必要があるが、このよう
にすると水の沸点の間の温度差が十分とれないた
め、そのまま励起ランプ側へ流れた場合、励起ラ
ンプの入力電力を大きくすると、その冷却水は沸
騰し、励起ランプを破損させてしまう欠点があつ
た。したがつて、そのレーザ物質にはレーザ発振
出力を増大できる余裕があつても、励起ランプの
入力電力が十分とれないために大出力化の制限が
あつた。

この考案は上記不都合を解消するためになされ
たもので、レーザ物質側と励起ランプ側との水温
を別々に調節するように二系統の循環路を形成し
て安定した大出力のレーザを得るようにした固体
レーザ発振装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） 透光体からなる画成体をレーザ物質および励起
ランプとの間に設けたレーザヘツドと、上記画成
体によりレーザ物質側に形成される第１の水路お
よび上記励起ランプ側に形成される第２の水路
と、第１の貯水槽および上記第１の水路に流れる
水温を調節する第１の温度調節器とをもち上記第
１の水路に接続した第１の循環装置と、第２の貯
水槽および第２の水路に流れる水温を調節する第
２の温度調節器とをもち上記第２の水路に接続し
た第２の循環装置とを備え、上記第１の貯水槽と
第２の貯水槽とは一方の増水分を他方に戻す通路
で接続している構成としたもので、レーザヘツド
内で漏れた循環中の第１，第２の水路の水は第
１，第２の貯水槽を介して上記通路で連通し、
別々に温度調節されてレーザ物質および励起ラン
プをレーザ発振動作中、安定して温度制御する。

（実施例） 以下、この考案を実施例を示す図面に基づいて
詳細に説明する。

図面はこの考案の一実施例で、１はレーザヘツ
ドで、このレーザヘツド１を構成する外囲器であ
る水密容器２の内部には、楕円集光鏡筒３内に配
設されているロツド状のレーザ物質４と、このレ
ーザ物質４を励起する励起ランプ５とが所定の間
隔をおいて平行に設けられているとともに、レー
ザ物質４側と励起ランプ５側とに分かれる第１，
第２の水路６ａ，６ｂが形成されている。上記第
１，第２の水路６ａ，６ｂは、レーザ物質４およ
び励起ランプ５をそれぞれ囲う透光体からなりか
つ上記両水路を画成する透明パイプ７ａ，７ｂ
と、楕円集光鏡筒３の両端を押さえる端板８ａ，
８ｂの一部分になり、透明パイプ７ａ，７ｂのそ
れぞれの両端部分を押さえる端板８ａ，８ｂのそ
れぞれ中央部と、これら中央部に接する水密容器
２の一部隔壁９ａ，９ｂとによつて分けられてい
る。この場合、両水路間を完全に水密にすること
は構造上困難であるので、多少の水の流通はあ
る。１０，１１はレーザ物質４を保持すパイプ、
１２，１３は共振反射鏡である。レーザ物質４側
になる一方の第１の水路６ａには、供給口１４お
よび排水口１５に接続することによつて形成され
る第１の循環装置１６が設けられている。この第
１の循環装置１６には第１の貯水槽１７と、この
第１の貯水槽１７の水を循還させるポンプ１８お
よびレーザヘツド１外から出た水温を調節する第
１の温度調節器１９が備えられている。また、他
方の第２の水路６ｂには供給口２４および排水口
２５に接続することによつて形成される第２の循
環装置２３が設けられている。この第２の循環装
置には第２の貯水槽２０と、この第２の貯水槽２
０の水を循還させるポンプ２１およびレーザヘツ
ド１外から出た水温を調節する第２の温度調節器
２２が備えられている。上記第１，第２の貯水槽
１７，２０は並列に設けられ、それらの上部に設
けられた連通管からなる通路２６により連通して
いる。この通路２６によつて第１，第２水路６
ａ，６ｂ間で一方の水路から他方の水路に流れ込
み、流れ込まれた側の水路にに設けられた一方の
貯水槽の水量が増加した場合、その増加分を他方
の貯水槽に戻すようになつている。

上記の構成の作用について次に説明する。第
１，第２の水路６ａ，６ｂにおいてそれぞれ所定
の水温に調節されて循環が行われ、また、励起ラ
ンプ５に高圧パルスが印加されてレーザ発振が開
始する。レージ発振動作中、レーザ物質４側の水
温を常温よりも十分に高い温度に保ち、また、励
起ランプ５側の水温をレーザ物質４側よりも十分
低く保つようにすることで、励起ランプ５に対
し、最大限の入力電圧を加えることができ、一
方、レーザ物質４は常温よりも十分に高い温度で
動作させられ、両方の効果が相乗して高い発振効
率となり、出力が大幅に向上したレーザが得られ
た。このようなレーザ出力の向上により、溶接、
切断、スクライビングやその他半導体のアニーリ
ングなどのレーザ加工の速度を早めるなど加工能
率の向上に寄与することができた。

また、レーザ物質側が沸騰点に近い高温水にレ
ーザ運転中長時間接していると、透明パイプ７
ａ，７ｂの膨脹や気密にするためのＯリング等の
変形が生じ、画成部分において一方の水路から他
方の水路に温水または冷水が漏れ出してくる。例
えば第１の水路６ａから第２の水路６ｂに漏れた
場合、漏れた分は第２の貯水槽２０に流れ込み、
その量が所定量以上になると通路から第１の貯水
槽１７に流れ込み、レーザ物質４側を温度制御す
る温水の量は上記のような漏れがあつても常に確
保される。このことは、第２の水路６ｂから第１
の水路６ａにもれ出す逆の場合も同様に励起ラン
プ５側用の冷却水が常に確保される。しかも、通
路を通つた冷水、または温水は他方の水路に直接
流れ込むのではなく、いつたん他方の貯水槽に一
方の貯水槽の溢れた分ずつ流れ込むので、温度変
化が無視できる程度に小さく、互いの温度制御に
何等支障が生じない。さらに、通路により、第
１，第２の貯水槽１７，２０の貯水量もほぼ所定
量に保たれるので第１，第２の温度調節器１９，
２２の調節動作の負担が大きく変化することはな
く、水温が常時一定に制御される。上記の作用に
より水温の異なる２系統の循環路を有した固体レ
ーザ発振装置を長時間安定して動作させることが
可能になつた。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の一実施例を一部断面を示した
構成図である。 １……レーザヘツド、６ａ……第１の水路、６
ｂ……第２の水路、１７……第１の貯水槽、２０
……第２の貯水槽、２６……通路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 透光体からなる画成体をレーザ物質および励起
   ランプとの間に設けたレーザヘツドと、上記画成
   体によりレーザ物質側に形成される第１の水路お
   よび上記励起ランプ側に形成される第２の水路
   と、第１の貯水槽および上記第１の水路に流れる
   水温を調節する第１の温度調節器とをもち上記第
   １の水路に接続した第１の循環装置と、第２の貯
   水槽および上記第２の水路に流れる水温を調節す
   る第２の温度調節器とをもち上記第２の水路に接
   続した第２の循環装置とを備え、上記第１の貯水
   槽と第２の貯水層とは一方の増水分を他方に戻す
   通路で接続していることを特徴とする固体レーザ
   発振装置。