JPH06260701A - レーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］励起ランプの交換を容易とし、ランプ交換時で
もレーザロッドや光共振器ミラー等の光学部品を塵埃、
水等から保護する。 ［構成］下部組立体１２の上に上部組立体３６が重なる
ことによって、下部集光体２０と上部集光体４０とが１
つに合体して、垂直方向の長軸を有する楕円反射鏡筒が
形成されるとともに、この楕円反射鏡筒内の一対の楕円
焦点位置にそれぞれレーザロッド２２と励起ランプ４２
とを配置したレーザ発振器４８が組み立てられる。上部
集光体４０内の励起ランプ４２からの光は、下部集光体
２０の上面開口部に設けられた光透過板２４を通ってレ
ーザロッド２２に集光照射される。光透過板２４の周囲
において、下部保持体１８のフランジ部２８の上面と箱
型ベース１０の側壁の上端面との間に、遮蔽板３０が設
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ発振装置に係
り、特にレーザ媒質としてレーザロッドを用いる固体レ
ーザ発振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＹＡＧレーザ等の固体レーザは、基本的
に、レーザ発振を起こすレーザロッドと、そのレーザロ
ッドに励起用の光エネルギを照射する励起ランプとから
なる。このような固体レーザの発振装置においては、励
起ランプで発した光エネルギを有効にレーザロッドに集
光するように楕円反射鏡筒型の集光器が用いられ、その
楕円反射鏡筒内の一方の焦点位置に励起ランプが、他方
の焦点位置にレーザロッドがそれぞれ配置される。かか
る構成によれば、一方の焦点位置の励起ランプから出て
楕円反射鏡筒の内側面に当たった光は、そこで反射して
他方の焦点位置のレーザロッドに集光されるので、高い
集光効率が得られる。また、レーザロッドと同軸上で集
光器の両側の所定位置には、光共振器を構成する一対の
ミラー、すなわち反射ミラーと出力ミラーとが平行に配
置される。レーザロッドの両端面から出た光は、反射ミ
ラーと出力ミラーとの間で反射を繰り返して共振増幅さ
れてから出力ミラーを抜けて、レーザ光として出力され
る。

【０００３】ところで、レーザロッドの端面や光共振器
ミラーの反射面に塵や埃が付着すると、そこにレーザ光
のエネルギが集中して（吸収されて）、ロッド端面また
はミラー反射面が焼損してしまうおそれがある。そこ
で、この種のレーザ発振装置では、一般に、レーザロッ
ドの両端部と光共振器ミラーとの間にレーザ光路を覆う
ような筒状の光路カバーを設けて、ロッド端面またはミ
ラー反射面に塵埃が付着するのを防止している。しか
し、レーザ発振装置が小型化すると、レーザロッドの両
端面と光共振器ミラーとの間隔が狭くなるので、その狭
い空間に光路カバーを取付するのは、取付作業の面から
も、機構の面からも難しくなってくる。

【０００４】この点に鑑みて、ベース（装置基板）を箱
型状に形成し、その中にレーザロッド、励起ランプおよ
び光共振器ミラーを収容してベース上面に蓋を被せ、ベ
ース内部を密閉にする構造が考えられている。このよう
な密閉構造によれば、ベース内部の光学部品への塵埃の
侵入を防止できるため、光路カバーが不要となる。した
がって、レーザロッドの両端面と光共振器ミラーとの間
隔を狭くし、レーザ発振装置を小型化することができ
る。なお、出力ミラーと対向するベースの側面には、レ
ーザ光を外へ出すためのガラス板が設けられる。このよ
うな密閉式のレーザ発振器は、たとえば実開平４−１１
６１６８号公報に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ発振装置
では、上記のような密閉式のものでも、一般的な開放式
のものでも、励起ランプの交換等で集光器を分解する
と、励起ランプだけでなくレーザロッドも露出するよう
に構成されていた。このため、励起ランプの交換時に励
起ランプのガラス管が割れてしまうと、ガラスの破片が
集光器の底に散らばり、その破片を掃除する作業は大変
であるだけでなく、作業中にレーザロッドを汚したり傷
をつけるおそれがあった。

【０００６】また、従来の密閉式のレーザ発振装置は、
通常状態では外部からの塵埃の侵入を防止できても、励
起ランプの交換等で蓋を開けると光共振器ミラーが露出
し、さらに集光器を分解するとレーザロッドが露出する
ので、その時に外部の塵埃がベース内に侵入してそれら
の光学部品に付着するという不具合があった。

【０００７】また、固体レーザ発振器では、レーザ発振
動作の安定化をはかるため、レーザロッドと励起ランプ
にそれぞれ強制冷却用の冷却水を供給するのが通例にな
っている。励起ランプの交換は、冷却水の供給を止めた
状態で、集光器を分解して行われるが、従来のこの種レ
ーザ発振器、特に光路カバーを設けない従来の密閉式レ
ーザ発振器においては、励起ランプないし集光器回りに
残っている水がレーザロッドの端面や光共振器ミラーの
反射面に付着し、ロッド端面やミラー反射面がくもると
いう問題があった。

【０００８】本発明は、従来の上記問題点を解決するも
のであり、励起ランプの交換が容易で、かつ光学部品へ
の塵埃、水等の付着または汚染、損傷等を完全に防止で
きるレーザ発振装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１のレーザ発振装置は、半楕円形に湾
曲した光反射面を有する下部集光体と、前記下部集光体
内の所定位置に配置されたレーザロッドと、前記下部集
光体の上面開口部に配置された光透過性の板体とを有
し、前記下部集光体の前記光反射面を上方に向けてベー
スに配置される下部組立体と、半楕円形に湾曲した光反
射面を有する上部集光体と、前記上部集光体内の所定位
置に配置された励起ランプとを有し、前記上部集光体の
前記光反射面を下方に向けて前記下部組立体に着脱可能
に合わせられる上部組立体とを具備する構成とした。

【００１０】また、本発明の第２のレーザ発振装置は、
箱型のベースと、半楕円形に湾曲した光反射面を有する
下部集光体と、前記下部集光体内の所定位置に配置され
たレーザロッドと、前記下部集光体の上面開口部に配置
された光透過性の板体とを有し、前記下部集光体の前記
光反射面を上方に向けて前記ベース内に配置される下部
組立体と、前記レーザロッドの同軸上の所定位置で前記
ベース内に配置される一対の光共振器ミラーと、半楕円
形に湾曲した光反射面を有する上部集光体と、前記上部
集光体内の所定位置に配置された励起ランプとを有し、
前記上部集光体の前記光反射面を下方に向けて前記下部
組立体に着脱可能に合わせられる上部組立体と、前記ベ
ース内に配置された前記光共振器ミラーを前記上部組立
体および装置外部から遮蔽する遮蔽手段とを具備する構
成とした。

【００１１】

【作用】本発明の第１のレーザ発振装置では、下部組立
体の上に上部組立体を重ね合わせると、下部集光体と上
部集光体とが１つに合体して垂直方向の長軸を有する楕
円反射鏡筒が形成されるとともに、この楕円反射鏡筒内
の下部の楕円焦点位置にレーザロッドを配置し、上部の
楕円焦点位置に励起ランプを配置してなるレーザ発振器
が組み立てられる。楕円反射鏡筒内において、励起ラン
プからの光は光透過性の板体を通ってレーザロッドに集
光照射される。励起ランプを交換するときは、下部組立
体から上部組立体を取り外して、上部組立体側でのみラ
ンプ交換作業を行えばよく、下部組立体はそのままにし
ておくことができ、下部組立体内のレーザロッドを露出
させる必要もない。上部組立体側の塵埃、水、ガラス破
片等は、光透過性の板体によって遮断され、下部組立体
の内部には及ばない。

【００１２】本発明の第２のレーザ発振装置では、下部
組立体と光共振器ミラーは箱型のベース内に収容され、
下部組立体の上に上部組立体が着脱可能に載置または装
着され、一対の光共振器ミラーは遮蔽板によって上部組
立体および装置外部から遮蔽される。上部組立体と下部
組立体との間では、上記第１のレーザ発振装置と同様の
作用が得られる。上部組立体と光共振器ミラーとの間で
は、両者は遮蔽板によって互いに遮蔽されるため、上部
組立体の着脱状態に関係なく、上部組立体側の塵埃、
水、ガラス破片等が光共振器ミラーに及ぶことはない。

【００１３】

【実施例】以下、添付図を参照して本発明の実施例を説
明する。図１および図２は、本発明の一実施例による固
体レーザ発振装置の構成を示す一部断面略正面図および
一部断面略平面図であり、図３は図１のＡ−Ａ線につい
ての断面図である。

【００１４】このレーザ発振装置のベース１０は、たと
えばステンレスまたはアルミニウム製で、上面が開口し
た箱型に形成されている。図１および図２に示すよう
に、ベース１０の長手方向において、下部組立体１２が
ベース中央部に固定配置され、この下部組立体１２の両
側にミラーホルダ１４，１６が固定配置されている。

【００１５】図３において、下部組立体１２は、下部保
持体１８をボルト１７でベース１０の底面に固着し（図
１）、下部保持体１８の上面中央部に形成した長手方向
の矩形の溝１８ａの中に下部集光体２０を上向きに、つ
まり半楕円形に湾曲した光反射面２０ａを上方に向けて
配設してなる。下部集光体２０は、たとえば真鍮からな
り、その光反射面２０ａに金をメッキしてある。金は、
固体レーザの励起に有用な約５００ｎｍ以上の波長を高
い効率（反射率）で反射する作用がある。下部集光体２
０内の楕円焦点位置にはレーザロッドたとえばＹＡＧロ
ッド２２が配置されるとともに、下部集光体２０の上面
開口部には励起ランプ光を透過する光透過板２４が配置
されている。本実施例では、レーザロッド２２をガラス
チューブに収めずに露出させ、下部集光体２０の光反射
面２０ａと天井面つまり光透過板２４とで形成されるト
ンネル内に冷却水を流して、レーザロッド２２を直接冷
却するようにしている。

【００１６】図３に示すように、光透過板２４の外側に
は、フランジ部２８が下部保持体１８と一体に形成され
ている。このフランジ部２８の上面とベース１０の側壁
の上端面との間に、たとえばステンレスからなる遮蔽板
３０が設けられている。遮蔽板３０の外側の縁部は下向
きに直角に屈曲してベース１０の側壁上端面ないし外側
面に被せられ、内側の縁部はフランジ部２８の上面にボ
ルト３２で固着されている。遮蔽板３０の内側縁部と接
するフランジ部２８の上面には、Ｏリング３４が設けら
れている。このＯリング３４によって遮蔽板３０の下面
側がシーリングされ、遮蔽板３０より下側のベース内空
間１１は密閉になっている。なお、図１に示すように、
この遮蔽板３０は、ベース１０の長手方向の両端部にお
いては、ミラーホルダ１４，１６の上を通ってベース１
０の側壁上端面まで延在する。

【００１７】下部組立体１２の上に、上部組立体３６が
配置される。上部組立体３６は、箱型の上部保持体３８
の内側に上部集光体４０を固定配置してなり、上部集光
体４０の半楕円形に湾曲した光反射面４０ａを下方に向
けて、下部組立体１２の上面にボルト等（図示せず）で
着脱可能に合わせられる。上部集光体４０は、たとえば
真鍮からなり、その光反射面４０ａは金メッキされてい
る。上部集光体４０内の楕円焦点位置には励起ランプ４
２が配置されている。本実施例では、励起ランプ４２を
ガラスチューブに収めずに露出させ、上部集光体４０の
光反射面４０ａと底面つまり光透過板２４とで形成され
るトンネル４１内に冷却水を流して、励起ランプ４２を
直接冷却するようにしている。上部保持体３８のフラン
ジ部３９の下面と接する下部保持体１８のフランジ部２
８の上面にはＯリング４４が設けられている。このＯリ
ング４４によって、上部組立体３６内のトンネル４１が
シーリングされている。

【００１８】このように、下部組立体１２の上に上部組
立体３６が重なることによって、下部集光体２０と上部
集光体４０が１つに合体して、垂直方向の長軸を有する
楕円反射鏡筒が形成されるとともに、この楕円反射鏡筒
内の一対の楕円焦点位置にそれぞれレーザロッド２２と
励起ランプ４２とを配置したレーザ発振器４８が組み立
てられる。

【００１９】図１および図２において、一方（左側）の
ミラーホルダ１４には出力ミラー（図示せず）が内蔵さ
れ、他方（右側）のミラーホルダ１６には反射ミラー
（図示せず）が内蔵されている。ミラーホルダ１４と対
向するベース１０の側壁に、レーザ光ＬＢを出射するた
めの開口１０ａが設けられ、その開口にはレーザ光を透
過するガラス板（図示せず）が取付されている。なお、
励起ランプ３６は、図示しないリード線を介してレーザ
電源回路に接続される。本実施例では、遮蔽板３０によ
ってベース内空間１１が上部組立体３６および装置外部
から遮蔽されているため、下部組立体１２内でレーザロ
ッド２２を支持する筒状のレーザロッド支持体５０と両
ミラーホルダ１４，１６との間のレーザ光路に、光路カ
バーを設ける必要はない。

【００２０】ベース１０の底部には、レーザロッド２２
および励起ランプ４２に供給すべき冷却水を取り入れる
ための入口５２と、レーザロッド２２および励起ランプ
４２の冷却を終えた冷却水を取り出すための出口５４が
設けられている。上部組立体３６の上面には、上部集光
体４０の内部（トンネル４１）から水を抜く際に空気を
入れるための開閉可能なボルト形の蓋５６が設けられて
いる。なお、図２は、遮蔽板３０を省いて（図示しない
で）、ベース１０の内部の構成を示している。

【００２１】次に、本実施例におけるレーザ発振装置の
作用について説明する。図３に示すように、下部組立体
１２の上に上部組立体３６が重なった状態の下で、つま
りレーザ発振器４８が組み立てられた状態の下で、励起
ランプ４２が点灯（発光）すると、そのランプ光は光透
過板２４を通ってレーザロッド２２に集光照射され、レ
ーザロッド２２はその光エネルギで励起され、そのロッ
ド端面よりレーザ光ＬＢを出す。このレーザ光ＬＢは、
ミラーホルダ１４内の出力ミラーとミラーホルダ１６内
の反射ミラーとの間で反射を繰り返して共振増幅されて
から、ベース１０の側壁のガラス付き開口１０ａを通っ
て装置外部へ出射される。上記したように、レーザロッ
ド支持体５０とミラーホルダ１４，１６との間に光路カ
バーは設けられておらず、レーザロッド２２の両端面お
よび光共振器ミラーの反射面はベース内空間１１で露出
している。しかし、このベース内空間１１は、ベース１
０の壁部と遮蔽板３０と下部組立体１２とによって密閉
されているため、外部から塵埃が入り込むことはない。
また、レーザロッド２２および励起ランプ４２に供給さ
れる冷却水は、ベース１０の底部の入口５２と出口５４
との間で下部組立体１２および上部組立体３６内の所定
の流路を流れ、ベース内空間１１に漏れることはない。
このように、下部組立体１２の上に上部組立体３６が重
なった通常状態の下で、レーザロッド２２の両端面およ
び光共振器ミラーの反射面に外部からの塵埃や水等が付
着するおそれはない。

【００２２】励起ランプ４２を交換するときは、上部組
立体３６だけを取り外す。下部組立体１２はベース１０
内に固定されたままである。取り外した上部組立体３６
から使い古しの励起ランプ４２を抜いて、代わりに新し
い励起ランプを装着し、再び図３のように上部組立体３
６を下部組立体１２の上に重ね合わせればよい。あるい
は、予め新しい励起ランプ４２を装着した別の上部集光
体４０ないし上部組立体３６を用意しておくことで、ワ
ンタッチ方式で励起ランプ４２の交換を行うことも可能
である。いずれにせよ、上部組立体３６が取り外しされ
ても、レーザロッド２２は光透過板２４によって、ミラ
ーホルダ１４，１６内の光共振器ミラーは遮蔽板３０に
よって、それぞれ外部から遮蔽されるため、これらの光
学部品に塵埃が付着するおそれはない。また、これらの
光学部品に作業員の手または工具が触れることはないの
で、汚れたり損傷するおそれもない。

【００２３】また、励起ランプ４２を交換する際には、
予め冷却水の供給を止め、蓋５６を開けて上部組立体３
６から水を抜くようにしているが、上部組立体３６のト
ンネル４１内の各部つまり励起ランプ４２、上部集光体
４０の光反射面４０ａおよび光透過板２４には幾らかの
水が付着ないし残存しており、上部組立体３６を取り外
した時にそれらの水が周囲四方へ飛び散ったり垂れたり
することがある。しかし、ベース内空間１１は、遮蔽板
３０によって遮蔽されているため、上部組立体３６から
の水が入り込むことはなく、したがってベース内空間１
１で露出しているレーザロッド２２の両端面および光共
振器ミラーの反射面に水が付くおそれはない。

【００２４】また、励起ランプ４２のガラス管が壊れて
も、そのガラスの破片は下部組立体１２の光透過板２４
およびその回りの遮蔽板３０の上に飛び散るだけで、下
部集光体２０の内部やベース１１の内部に入り込むこと
はないので、ガラス破片の掃除は至って簡単に済むのは
もちろんのこと、レーザロッド２２等の光学部品に害を
与えなくて済む。

【００２５】このように、励起ランプ４２の交換等のた
め、上部組立体３６を取り外した時でも、レーザロッド
２２の両端面および光共振器ミラーの反射面に、外部か
らの塵埃や水等が付着するおそれはなく、作業中に汚れ
や傷が付くこともない。

【００２６】なお、光透過板２４に、励起ランプ４２か
らの光をレーザロッド２２の励起に有効な波長の光に変
換する機能を持たせることも可能である。また、光透過
板２４の材質はガラスに限らず樹脂でも可能であり、光
透過板２４の形状は平坦面の板体に限らず曲面体でも可
能である。また、遮蔽板３０は、ステンレス板に限ら
ず、アルミニウムその他の材質でもよい。また、遮蔽板
３０の形状・取付位置等を任意に変形することが可能で
あり、ベース１０と一体に形成することも可能である。
遮蔽板３０をベース１０と一体に形成した場合は、ベー
ス１０の側壁を開閉可能に構成することで、ベース１０
の側面から光学部品の出し入れ、修理等を行うことがで
きる。また、遮蔽板の代わりに光路カバーを設けてもよ
い。また、下部集光体２０および上部集光体４０を、上
記実施例におけるようなブロック体に代えて、実開平４
−１０７８６７号公報に記載されるような半楕円形の光
反射板で構成してもよい。下部保持体１８および上部保
持体３８の形状も任意に変形・変更することが可能であ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１のレ
ーザ発振装置によれば、下部組立体と上部組立体を着脱
可能に合わせてレーザ発振器を組み立てるようにし、下
部集光体と上部集光体との間に光透過性の板体を設けて
下部組立体と上部組立体とを光学的に結合しつつ遮蔽す
るようにしたので、励起ランプの交換が簡単に行えると
ともに、通常の組立状態においてもランプ交換時におい
ても下部集光体内のレーザロッドを安全に保護すること
ができる。

【００２８】また、本発明の第２のレーザ発振装置によ
れば、箱型のベース内に下部組立体と光共振器ミラーを
収容し、下部組立体の上に上部組立体を着脱可能に合わ
せてレーザ発振器を組み立てるようにし、下部集光体と
上部集光体との間に光透過性の板体を設けて下部組立体
と上部組立体とを光学的に結合しつつ遮蔽するように
し、さらに遮蔽手段を設けて光共振器ミラーを上部組立
体および装置外部から遮蔽するようにしたので、励起ラ
ンプの交換が簡単に行えるとともに、通常の組立状態に
おいてもランプ交換時においてもベース内のレーザロッ
ドおよび光共振器ミラーを安全に保護することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による固体レーザ発振装置の
構成を示す一部断面略正面図である。

【図２】実施例による固体レーザ発振装置の構成を示す
一部断面略正面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線についての断面図である。

【符号の説明】

１０ 箱型ベース １２ 下部組立体 １４ （出力ミラー用）ミラーホルダ １６ （反射ミラー用）ミラーホルダ ２０ 下部集光体 ２２ レーザロッド ２４ 光透過板 ３６ 上部組立体 ４０ 上部集光体 ４２ 励起ランプ ４８ レーザ発振器 ５０ レーザロッド支持体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半楕円形に湾曲した光反射面を有する下
   部集光体と、前記下部集光体内の所定位置に配置された
   レーザロッドと、前記下部集光体の上面開口部に配置さ
   れた光透過性の板体とを有し、前記下部集光体の前記光
   反射面を上方に向けてベースに配置される下部組立体
   と、 半楕円形に湾曲した光反射面を有する上部集光体と、前
   記上部集光体内の所定位置に配置された励起ランプとを
   有し、前記上部集光体の前記光反射面を下方に向けて前
   記下部組立体に着脱可能に合わせられる上部組立体と、 を具備したことを特徴とするレーザ発振装置。
2. 【請求項２】 箱型のベースと、 半楕円形に湾曲した光反射面を有する下部集光体と、前
   記下部集光体内の所定位置に配置されたレーザロッド
   と、前記下部集光体の上面開口部に配置された光透過性
   の板体とを有し、前記下部集光体の前記光反射面を上方
   に向けて前記ベース内に配置される下部組立体と、 前記レーザロッドの同軸上の所定位置で前記ベース内に
   配置される一対の光共振器ミラーと、 半楕円形に湾曲した光反射面を有する上部集光体と、前
   記上部集光体内の所定位置に配置された励起ランプとを
   有し、前記上部集光体の前記光反射面を下方に向けて前
   記下部組立体に着脱可能に合わせられる上部組立体と、 前記ベース内に配置された前記光共振器ミラーを前記上
   部組立体および装置外部から遮蔽する遮蔽手段と、 を具備したことを特徴とするレーザ発振装置。