JPH06204623A - 色素溶液循環装置 - Google Patents
色素溶液循環装置Info
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- JPH06204623A JPH06204623A JP34906592A JP34906592A JPH06204623A JP H06204623 A JPH06204623 A JP H06204623A JP 34906592 A JP34906592 A JP 34906592A JP 34906592 A JP34906592 A JP 34906592A JP H06204623 A JPH06204623 A JP H06204623A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】色素溶液の色素濃度を、一定に保つ。色素溶液
循環装置を提供することにある。 【構成】色素溶液タンク２１内の色素溶液２２を、循環
ポンプ２７により色素セル２３のセル流路２４に送る。
セル流路２４からの色素溶液２２は、連通管２６を通っ
て色素溶液タンク２１に戻る。色素溶液２２の色素濃度
を、色素濃度検出装置２８で測る。測ったデータを、色
素濃度コントローラ２９に送る。色素濃度コントローラ
２９で、前記データを設定値と比較する。そして、必要
な色素の量または溶媒の量を計算し、この計算結果を、
色素濃度調整装置３０に送る。色素濃度調整装置３０
は、必要な量の色素または溶媒を、色素溶液２２に加え
る。これにより、色素溶液２２の色素濃度が一定に保た
れる。
循環装置を提供することにある。 【構成】色素溶液タンク２１内の色素溶液２２を、循環
ポンプ２７により色素セル２３のセル流路２４に送る。
セル流路２４からの色素溶液２２は、連通管２６を通っ
て色素溶液タンク２１に戻る。色素溶液２２の色素濃度
を、色素濃度検出装置２８で測る。測ったデータを、色
素濃度コントローラ２９に送る。色素濃度コントローラ
２９で、前記データを設定値と比較する。そして、必要
な色素の量または溶媒の量を計算し、この計算結果を、
色素濃度調整装置３０に送る。色素濃度調整装置３０
は、必要な量の色素または溶媒を、色素溶液２２に加え
る。これにより、色素溶液２２の色素濃度が一定に保た
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、色素レーザ装置の色素
セルに色素溶液を供給する色素溶液循環装置に関する。
セルに色素溶液を供給する色素溶液循環装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ装置は、素材切削加工、光通信、
医療技術、原子力産業など広い分野で使用されている。
特に原子力産業においては、レーザ装置は複数のウラン
同位体混合物から特定の同位体を選択的に励起し分離す
るレーザ法によるウラン同位体の濃縮技術の中核を成し
ている。
医療技術、原子力産業など広い分野で使用されている。
特に原子力産業においては、レーザ装置は複数のウラン
同位体混合物から特定の同位体を選択的に励起し分離す
るレーザ法によるウラン同位体の濃縮技術の中核を成し
ている。
【０００３】ウラン同位体濃縮技術で使用するレーザ装
置としては、高出力で広範囲に亘り波長が可変である色
素レーザ装置が一般的に採用されている。この色素レー
ザ装置は、発振媒体（レーザ媒体）である色素を溶媒に
溶かして色素溶液とし、色素溶液に励起光源である他の
レーザ光、例えば銅蒸気レーザ光を照射してレーザ発振
させる。色素レーザ装置は通常、大出力を得るために発
振器からの発振光を複数段の増幅器に入射させ、出力を
増幅させる、いわゆるＭＯＰＡ（Master Osci-lator Po
wer Amprifier ）を構成している。
置としては、高出力で広範囲に亘り波長が可変である色
素レーザ装置が一般的に採用されている。この色素レー
ザ装置は、発振媒体（レーザ媒体）である色素を溶媒に
溶かして色素溶液とし、色素溶液に励起光源である他の
レーザ光、例えば銅蒸気レーザ光を照射してレーザ発振
させる。色素レーザ装置は通常、大出力を得るために発
振器からの発振光を複数段の増幅器に入射させ、出力を
増幅させる、いわゆるＭＯＰＡ（Master Osci-lator Po
wer Amprifier ）を構成している。
【０００４】図３は従来の色素循環装置の概略構成を示
す系統図である。レーザ発振器１には、励起光２を色素
溶液に照射するガラス製の色素セル３、グレーティング
４、波長選択素子５が内包されている。この色素セル３
は図面の表裏方向が長手方向となる立方体形状で、その
中央部に色素溶液の流路６が貫通して形成される。
す系統図である。レーザ発振器１には、励起光２を色素
溶液に照射するガラス製の色素セル３、グレーティング
４、波長選択素子５が内包されている。この色素セル３
は図面の表裏方向が長手方向となる立方体形状で、その
中央部に色素溶液の流路６が貫通して形成される。
【０００５】色素溶液の流路６には、供給管（図示せ
ず）を介してポンプ７および色素溶液タンク８が接続さ
れており、ポンプ７のポンプ作用によって色素溶液タン
ク８に収容されている色素溶液が流路６に供給される。
ず）を介してポンプ７および色素溶液タンク８が接続さ
れており、ポンプ７のポンプ作用によって色素溶液タン
ク８に収容されている色素溶液が流路６に供給される。
【０００６】このような状態において、励起光２は集光
レンズとしてのシリンドリカルレンズ９で集光され、色
素セル３の流路６を流れる色素溶液に照射され、この色
素溶液を励起させる。色素セル３から発光した光は出力
ミラー１０とグレーティング４の間で共振し、出力ミラ
ー１０から色素レーザ光１１として出力され、出力され
たレーザ光１１は増幅器１２に入射される。
レンズとしてのシリンドリカルレンズ９で集光され、色
素セル３の流路６を流れる色素溶液に照射され、この色
素溶液を励起させる。色素セル３から発光した光は出力
ミラー１０とグレーティング４の間で共振し、出力ミラ
ー１０から色素レーザ光１１として出力され、出力され
たレーザ光１１は増幅器１２に入射される。
【０００７】この増幅器１２は複数段設置されるが、全
てほぼ同じ構造であるので構成要素には同一名称、同一
番号を使用して説明する。増幅器１２にも、レーザ発振
器と同様の色素セル３が内包されており、その流路６に
は、供給管（図示せず）を介してポンプ７および色素溶
液タンク８が接続され、ポンプ７の作用によって色素溶
液タンク８に収容されている色素溶液が流路６に供給さ
れる。
てほぼ同じ構造であるので構成要素には同一名称、同一
番号を使用して説明する。増幅器１２にも、レーザ発振
器と同様の色素セル３が内包されており、その流路６に
は、供給管（図示せず）を介してポンプ７および色素溶
液タンク８が接続され、ポンプ７の作用によって色素溶
液タンク８に収容されている色素溶液が流路６に供給さ
れる。
【０００８】励起光２は、シリンドリカルレンズ９で集
光され、色素セル３の流路６を流れる色素溶液に照射さ
れる。レーザ発振器から出射された色素レーザ光１１は
増幅器１２の色素セル３を通過する間に増幅され、次の
増幅器１２へと入射し、そこで前段の増幅器１２と同様
に増幅され、最終的に増幅された色素レーザ光となる。
光され、色素セル３の流路６を流れる色素溶液に照射さ
れる。レーザ発振器から出射された色素レーザ光１１は
増幅器１２の色素セル３を通過する間に増幅され、次の
増幅器１２へと入射し、そこで前段の増幅器１２と同様
に増幅され、最終的に増幅された色素レーザ光となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】色素レーザ装置の発振
効率は色素溶液濃度に依存し、図４に示したように最適
濃度が存在し、色素溶液濃度が最適循環を超えても、ま
た小さくてもレーザ発振効率は低下する。図４は横軸に
色素濃度を、縦軸に色素レーザ装置の発振効率（出力）
を示している。
効率は色素溶液濃度に依存し、図４に示したように最適
濃度が存在し、色素溶液濃度が最適循環を超えても、ま
た小さくてもレーザ発振効率は低下する。図４は横軸に
色素濃度を、縦軸に色素レーザ装置の発振効率（出力）
を示している。
【００１０】一般的に、極めて短かい時間のレーザ発振
では色素レーザ装置の発振効率の低下は見られないが、
長時間使用の目的に際しては、色素の劣化によりレーザ
発振効率の低下が見られる。色素溶液中に含まれる色素
は励起光によって他の劣化物へと転位される。例えば典
型的な色素であるローダミン６Ｇの光劣化は励起３重項
状態からラクトンタイプへの転位である。この光劣化に
より色素溶液濃度は低下し、図４に従ってレーザ発振効
率は低下する。色素溶液濃度が低下した状態で色素レー
ザ装置の連続運転を行なうと光劣化により色素溶液濃度
はさらに低下し、出力は大幅に低下してしまう。
では色素レーザ装置の発振効率の低下は見られないが、
長時間使用の目的に際しては、色素の劣化によりレーザ
発振効率の低下が見られる。色素溶液中に含まれる色素
は励起光によって他の劣化物へと転位される。例えば典
型的な色素であるローダミン６Ｇの光劣化は励起３重項
状態からラクトンタイプへの転位である。この光劣化に
より色素溶液濃度は低下し、図４に従ってレーザ発振効
率は低下する。色素溶液濃度が低下した状態で色素レー
ザ装置の連続運転を行なうと光劣化により色素溶液濃度
はさらに低下し、出力は大幅に低下してしまう。
【００１１】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、色素溶液の濃度を一定に保持し、色素レーザ
光の発振効率を低下させることなく、安定したレーザ出
力で運転することができる色素溶液循環装置を提供する
ことを目的とする。
たもので、色素溶液の濃度を一定に保持し、色素レーザ
光の発振効率を低下させることなく、安定したレーザ出
力で運転することができる色素溶液循環装置を提供する
ことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る色素溶液循
環装置は、上記課題を解決するために、色素レーザ装置
に設けられた色素セルと、色素溶液タンクに収容されて
いる色素溶液を前記色素セルに循環供給する配管経路と
を備えた色素溶液循環装置において、循環供給される色
素溶液の濃度を検出する色素濃度検出装置と、循環供給
される色素溶液に色素または溶媒を供給する色素濃度調
整装置と、前記色素濃度検出装置からの検出信号に基づ
き色素濃度調整装置を制御する色素濃度コントローラと
を備えたものである。
環装置は、上記課題を解決するために、色素レーザ装置
に設けられた色素セルと、色素溶液タンクに収容されて
いる色素溶液を前記色素セルに循環供給する配管経路と
を備えた色素溶液循環装置において、循環供給される色
素溶液の濃度を検出する色素濃度検出装置と、循環供給
される色素溶液に色素または溶媒を供給する色素濃度調
整装置と、前記色素濃度検出装置からの検出信号に基づ
き色素濃度調整装置を制御する色素濃度コントローラと
を備えたものである。
【００１３】
【作用】本発明に係る色素溶液循環装置においては、循
環供給される色素溶液の濃度が色素濃度検出装置により
検出され、色素濃度コントローラは、この検出信号に基
づき、色素濃度調整装置を制御する。このため、循環供
給される色素溶液の濃度が常に一定に保持される。
環供給される色素溶液の濃度が色素濃度検出装置により
検出され、色素濃度コントローラは、この検出信号に基
づき、色素濃度調整装置を制御する。このため、循環供
給される色素溶液の濃度が常に一定に保持される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
【００１５】図１は、本発明に係る色素溶液循環装置の
一例を示すもので、図中符号２１は、色素溶液２２が満
たされた色素溶液タンクであり、この色素溶液タンク２
１には、色素セル２３のセル流路２４と連通する循環配
管としての連通管２５，２６がそれぞれ接続され、一方
の連通管２５には、循環ポンプ２７が設置され、色素溶
液供給側とされる。なお、前記色素セル２３は、図示し
ない色素レーザ装置の内部に配置されており、色素レー
ザ装置には、前記構成の循環ループが単数または複数接
続されている。
一例を示すもので、図中符号２１は、色素溶液２２が満
たされた色素溶液タンクであり、この色素溶液タンク２
１には、色素セル２３のセル流路２４と連通する循環配
管としての連通管２５，２６がそれぞれ接続され、一方
の連通管２５には、循環ポンプ２７が設置され、色素溶
液供給側とされる。なお、前記色素セル２３は、図示し
ない色素レーザ装置の内部に配置されており、色素レー
ザ装置には、前記構成の循環ループが単数または複数接
続されている。
【００１６】一方、色素溶液供給側の連通管２５には、
図１に示すように、色素濃度検出装置２８が接続されて
おり、この色素濃度検出装置２８は、色素セル２３のセ
ル流路２４を流れる色素溶液２２の色素濃度を、常時オ
ンラインで測定し、その測定結果を、後述する色素濃度
コントローラ２９に出力するようになっている。この色
素濃度検出装置２８としては、具体的には、特定波長光
の吸光度を測定する吸光光度計等を利用することができ
る。
図１に示すように、色素濃度検出装置２８が接続されて
おり、この色素濃度検出装置２８は、色素セル２３のセ
ル流路２４を流れる色素溶液２２の色素濃度を、常時オ
ンラインで測定し、その測定結果を、後述する色素濃度
コントローラ２９に出力するようになっている。この色
素濃度検出装置２８としては、具体的には、特定波長光
の吸光度を測定する吸光光度計等を利用することができ
る。
【００１７】また、色素溶液還流側の連通管２６には、
図１に示すように、色素濃度調整装置３０が接続されて
おり、この色素濃度調整装置３０は、色素濃度コントロ
ーラ２９からの色素濃度調整信号に基づき、循環供給さ
れている色素溶液２２に、適量の色素あるいは溶媒を供
給するようになっている。
図１に示すように、色素濃度調整装置３０が接続されて
おり、この色素濃度調整装置３０は、色素濃度コントロ
ーラ２９からの色素濃度調整信号に基づき、循環供給さ
れている色素溶液２２に、適量の色素あるいは溶媒を供
給するようになっている。
【００１８】すなわち、色素濃度コントローラ２９は、
色素濃度検出装置２８からの色素濃度データを、予め設
定されている最適濃度と比較し、励起光の照射による色
素の劣化等により色素濃度の低下が認められた場合に
は、最適色素濃度にするために補充すべき色素量を計算
し、一方何等かの理由により色素濃度の上昇が認められ
た場合には、最適色素濃度にするために補充すべき溶媒
量を計算するようになっている。
色素濃度検出装置２８からの色素濃度データを、予め設
定されている最適濃度と比較し、励起光の照射による色
素の劣化等により色素濃度の低下が認められた場合に
は、最適色素濃度にするために補充すべき色素量を計算
し、一方何等かの理由により色素濃度の上昇が認められ
た場合には、最適色素濃度にするために補充すべき溶媒
量を計算するようになっている。
【００１９】次に、本実施例の作用について説明する。
【００２０】色素セル２３のセル流路２４を流れる色素
溶液２２の色素濃度は、色素濃度検出装置２８により常
時オンラインで測定される。そして、例えば励起光の照
射によって色素溶液２２中の色素が劣化物に転位して、
最適色素濃度から色素濃度が低下すると、色素濃度検出
装置２８によりこれが検出され、色素濃度低下の定量デ
ータが、色素濃度コントローラ２９に送られる。
溶液２２の色素濃度は、色素濃度検出装置２８により常
時オンラインで測定される。そして、例えば励起光の照
射によって色素溶液２２中の色素が劣化物に転位して、
最適色素濃度から色素濃度が低下すると、色素濃度検出
装置２８によりこれが検出され、色素濃度低下の定量デ
ータが、色素濃度コントローラ２９に送られる。
【００２１】色素濃度コントローラ２９は、この色素濃
度低下の定量データから、最適色素濃度にするために補
充すべき色素量を計算し、色素濃度調整装置３０に色素
供給信号を出力する。色素濃度調整装置３０は、この色
素供給信号に基づき、循環供給されている色素溶液２２
に適量の色素を供給する。
度低下の定量データから、最適色素濃度にするために補
充すべき色素量を計算し、色素濃度調整装置３０に色素
供給信号を出力する。色素濃度調整装置３０は、この色
素供給信号に基づき、循環供給されている色素溶液２２
に適量の色素を供給する。
【００２２】一方、何等かの理由で、色素溶液２２の濃
度が最適色素濃度から上昇した場合には、色素濃度検出
装置２８がこれを検出し、色素濃度上昇の定量データ
を、色素濃度コントローラ２９に送る。色素濃度コント
ローラ２９は、色素濃度上昇の定量データに基づき、最
適色素濃度にするために補充すべき溶媒量を計算し、色
素濃度調整装置３０に溶媒供給信号を出力する。色素濃
度調整装置３０は、この溶媒供給信号に基づき、循環供
給されている色素溶液２２に、適量の溶媒を供給する。
度が最適色素濃度から上昇した場合には、色素濃度検出
装置２８がこれを検出し、色素濃度上昇の定量データ
を、色素濃度コントローラ２９に送る。色素濃度コント
ローラ２９は、色素濃度上昇の定量データに基づき、最
適色素濃度にするために補充すべき溶媒量を計算し、色
素濃度調整装置３０に溶媒供給信号を出力する。色素濃
度調整装置３０は、この溶媒供給信号に基づき、循環供
給されている色素溶液２２に、適量の溶媒を供給する。
【００２３】以上の動作により、色素溶液２２の濃度
が、常に最適濃度に保持される。
が、常に最適濃度に保持される。
【００２４】なお、色素の光劣化は図２に示したように
整理される。
整理される。
【００２５】色素濃度の相対変化量は励起光の累積エネ
ルギｘ（単位は［Ｗ・Ｈ］ｌ、但しＷ：ワット、Ｈ：時
間、ｌ：リットル）に依存し、次の関数でほぼ近似でき
る。
ルギｘ（単位は［Ｗ・Ｈ］ｌ、但しＷ：ワット、Ｈ：時
間、ｌ：リットル）に依存し、次の関数でほぼ近似でき
る。
【数１】 係数ｃは色素の種類、励起光源の種類、初期色素濃度に
依存する。
依存する。
【００２６】例えば、図２の実験例では５ｌの色素溶液
タンクで１０Ｗの励起光（銅蒸気レーザ）の場合、８５
時間（Ｈ）で５％の濃度低下、２００Ｈで１２％の濃度
低下が生じる。したがって、２００時間（Ｈ）の色素レ
ーザ使用後初期濃度を保つためには色素を２００Ｈで約
５８mg補充する必要がある。すなわち、約０．２９mg／
Ｈの割合で色素を補充すればよい。
タンクで１０Ｗの励起光（銅蒸気レーザ）の場合、８５
時間（Ｈ）で５％の濃度低下、２００Ｈで１２％の濃度
低下が生じる。したがって、２００時間（Ｈ）の色素レ
ーザ使用後初期濃度を保つためには色素を２００Ｈで約
５８mg補充する必要がある。すなわち、約０．２９mg／
Ｈの割合で色素を補充すればよい。
【００２７】しかして、色素レーザ発振に伴う色素劣化
等によって色素溶液濃度が低下しても、これを補償する
ような量の色素を色素溶液２２に供給することができ、
また、何等かの理由により色素溶液濃度が上昇しても、
これを補償するような量の溶媒色素を色素溶液２２に供
給することができ、もって色素溶液濃度は常に最適濃度
に保たれ、レーザ出力の低下を防止することができる。
等によって色素溶液濃度が低下しても、これを補償する
ような量の色素を色素溶液２２に供給することができ、
また、何等かの理由により色素溶液濃度が上昇しても、
これを補償するような量の溶媒色素を色素溶液２２に供
給することができ、もって色素溶液濃度は常に最適濃度
に保たれ、レーザ出力の低下を防止することができる。
【００２８】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更すること
ができる。例えば色素濃度検出装置２８や色素濃度調整
装置３０の位置は、連通管２５，２６に限定されるもの
ではなく、その機能を果す位置であれば他の位置に接続
することもできる。
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更すること
ができる。例えば色素濃度検出装置２８や色素濃度調整
装置３０の位置は、連通管２５，２６に限定されるもの
ではなく、その機能を果す位置であれば他の位置に接続
することもできる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、色
素溶液の色素濃度が一定に保持され、色素レーザ光の発
振効率を低下させることなく、長時間に亘り安定したレ
ーザ出力で確保することができる。
素溶液の色素濃度が一定に保持され、色素レーザ光の発
振効率を低下させることなく、長時間に亘り安定したレ
ーザ出力で確保することができる。
【図１】本発明の一実施例に係る色素溶液循環装置を示
す構成図。
す構成図。
【図２】色素濃度の相対変化量と累積照射エネルギとの
関係を示す特性図。
関係を示す特性図。
【図３】従来の色素溶液循環装置を示す系統図。
【図４】色素濃度とＤＬ発振効率（出力）との関係を示
す特性図。
す特性図。
２１ 色素溶液タンク ２２ 色素溶液 ２３ 色素セル ２４ セル流路 ２５，２６ 連通管（配管経路） ２７ 循環ポンプ ２８ 色素濃度検出装置 ２９ 色素濃度コントローラ ３０ 色素濃度調整装置
Claims (1)
- 【請求項１】 色素レーザ装置に設けられた色素セル
と、色素溶液タンクに収容されている色素溶液を前記色
素セルに循環供給する配管経路とを備えた色素溶液循環
装置において、循環供給される色素溶液の濃度を検出す
る色素濃度検出装置と、循環供給される色素溶液に色素
または溶媒を供給する色素濃度調整装置と、前記色素濃
度検出装置からの検出信号に基づき色素濃度調整装置を
制御する色素濃度コントローラとを備えたことを特徴と
する色素溶液循環装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34906592A JPH06204623A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 色素溶液循環装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34906592A JPH06204623A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 色素溶液循環装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204623A true JPH06204623A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=18401253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34906592A Pending JPH06204623A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 色素溶液循環装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06204623A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0871494A (ja) * | 1994-08-31 | 1996-03-19 | Mitsubishi Chem Corp | 色素溶液の自動調製方法 |
| JP2013071036A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Sekisui Chem Co Ltd | 溶液濃度調節方法、溶液濃度調整装置、色素増感型太陽電池、光学デバイス |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP34906592A patent/JPH06204623A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0871494A (ja) * | 1994-08-31 | 1996-03-19 | Mitsubishi Chem Corp | 色素溶液の自動調製方法 |
| JP2013071036A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Sekisui Chem Co Ltd | 溶液濃度調節方法、溶液濃度調整装置、色素増感型太陽電池、光学デバイス |
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