JPH0728071B2 - 固体レーザ装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は固体レーザ装置、とくにそのレーザ媒質の冷
却・支持構造及び励起方法に関するものである。
却・支持構造及び励起方法に関するものである。
〔従来の技術〕 第14図及び第15図は各々、例えば実開昭62−42269号公
報に示された従来の固体レーザ装置の概略を示す斜視図
及び断面図であり、第15図（ａ）は横断面を、第15図
（ｂ）は縦断面を示す。
報に示された従来の固体レーザ装置の概略を示す斜視図
及び断面図であり、第15図（ａ）は横断面を、第15図
（ｂ）は縦断面を示す。
図において、（１）は光軸に直交する断面が短形のレー
ザ媒質でありスラブである。（20）は冷却媒質（3b）の
シール材で、レーザ媒質（１）の支持も兼ねる。（30）
はホルダ、（４）はランプ、（66）はランプの冷却媒
質、（７）は集光器である。
ザ媒質でありスラブである。（20）は冷却媒質（3b）の
シール材で、レーザ媒質（１）の支持も兼ねる。（30）
はホルダ、（４）はランプ、（66）はランプの冷却媒
質、（７）は集光器である。
第16図（ａ），（ｂ）は各々従来の固体レーザ装置にお
ける各部材の相対関係を示す説明図であり、第16図
（ａ）は縦断面、第16図（ｂ）は横断面を示している。
図において、（11a），（11b）（総称する時は（11））
は励起光、（13）は高温領域、（14）は応力による光学
歪発生領域、（15a）は表面冷却領域、（15b）は非冷却
領域である。
ける各部材の相対関係を示す説明図であり、第16図
（ａ）は縦断面、第16図（ｂ）は横断面を示している。
図において、（11a），（11b）（総称する時は（11））
は励起光、（13）は高温領域、（14）は応力による光学
歪発生領域、（15a）は表面冷却領域、（15b）は非冷却
領域である。
次に動作について説明する。
レーザ媒質（１）は集光路（７）によつて集光されたラ
ンプ（４）からの励起光（11）を吸収し、励起される。
ンプ（４）からの励起光（11）を吸収し、励起される。
励起されたエネルギーの一部は、内部全反射をくり返し
ながらジクザグ状に伝搬するレーザビームとして媒質外
に取り出される。しかしながら、励起光エネルギーの大
部分はレーザ媒質（１）内で熱エネルギーとなり、最終
的には冷起媒質（3b）へ流れる。冷却媒質（3b）は外へ
もれない様にシール材（２）によつて、シールされてい
る。
ながらジクザグ状に伝搬するレーザビームとして媒質外
に取り出される。しかしながら、励起光エネルギーの大
部分はレーザ媒質（１）内で熱エネルギーとなり、最終
的には冷起媒質（3b）へ流れる。冷却媒質（3b）は外へ
もれない様にシール材（２）によつて、シールされてい
る。
又、シール材（２）はスラブ（１）の支持も兼ねてい
る。
る。
従来の固体レーザ装置は以上の様に構成されているので
シール部より外側は表面冷却されない非冷却領域（15
b）となり、この非冷却領域（15b）のうちランプ（４）
に近い所は、励起光（11b）にさらされるのでシール部
内側より温度の高い領域（13）が生じ、スラブ幅方向に
温度分布をもたらす。
シール部より外側は表面冷却されない非冷却領域（15
b）となり、この非冷却領域（15b）のうちランプ（４）
に近い所は、励起光（11b）にさらされるのでシール部
内側より温度の高い領域（13）が生じ、スラブ幅方向に
温度分布をもたらす。
又、冷媒が直接スラブ面に接触するので冷媒の流れの不
均一性によつてもスラブの幅及び長手方向に温度分布を
生じる。
均一性によつてもスラブの幅及び長手方向に温度分布を
生じる。
そして、この温度分布によりレーザ媒質の屈折率分布、
即ち光学歪が発生する。またシール材（２）とスラブ
（１）の接触状態はほぼ線接触となり、この接触部近傍
に局所的に応力歪（14）が発生する。
即ち光学歪が発生する。またシール材（２）とスラブ
（１）の接触状態はほぼ線接触となり、この接触部近傍
に局所的に応力歪（14）が発生する。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、レーザ媒質を均一に冷却すると共に、レーザ
媒質に発生する歪を低減し、ビーム品質が高く、出力の
安定性に優れた固体レーザ装置を得ることを目的とす
る。
たもので、レーザ媒質を均一に冷却すると共に、レーザ
媒質に発生する歪を低減し、ビーム品質が高く、出力の
安定性に優れた固体レーザ装置を得ることを目的とす
る。
この発明に係る固体レーザ装置は、そのレーザ媒質がレ
ーザ媒質の光学的平滑面全面にわたつて密着、又は接着
又は介在物を介して密着される間接冷却部材により間接
冷却、支持されると共に、側面は断熱され、かつこの側
面より励起光を入射して励起されるものである。
ーザ媒質の光学的平滑面全面にわたつて密着、又は接着
又は介在物を介して密着される間接冷却部材により間接
冷却、支持されると共に、側面は断熱され、かつこの側
面より励起光を入射して励起されるものである。
また、この発明に係る固体レーザ装置においては、レー
ザビームは、レーザ媒質の光学的平滑面間を内部全反
射、もしくは上記光学的平滑面に設けられた誘電体多層
膜又は金属膜により反射を行いながらジグザグに伝搬す
るものであつてもよいし、レーザ媒質と間接冷却部材間
の介在物を、上記レーザ媒質とほぼ等しい屈折率の部材
とすると共に、上記間接冷却部材の、上記レーザ媒質側
表面を光学的平滑面として、この間接冷却部材の光学的
平滑面間をレーザビームが反射を行ないながらジグザグ
状に伝搬するものであつてもよい。
ザビームは、レーザ媒質の光学的平滑面間を内部全反
射、もしくは上記光学的平滑面に設けられた誘電体多層
膜又は金属膜により反射を行いながらジグザグに伝搬す
るものであつてもよいし、レーザ媒質と間接冷却部材間
の介在物を、上記レーザ媒質とほぼ等しい屈折率の部材
とすると共に、上記間接冷却部材の、上記レーザ媒質側
表面を光学的平滑面として、この間接冷却部材の光学的
平滑面間をレーザビームが反射を行ないながらジグザグ
状に伝搬するものであつてもよい。
また、レーザ媒質の側面から入射する励起光を、上記レ
ーザ媒質または間接冷却部材の光学的平滑面で反射さ
せ、上記レーザ媒質中に閉じ込めるようにしてもよい。
ーザ媒質または間接冷却部材の光学的平滑面で反射さ
せ、上記レーザ媒質中に閉じ込めるようにしてもよい。
この発明における間接冷却部材及び側面からの励起構造
はレーザ媒質内の温度分布を低減し、かつ局所的な応力
集中を防いでレーザ媒質の光学歪を低減する。
はレーザ媒質内の温度分布を低減し、かつ局所的な応力
集中を防いでレーザ媒質の光学歪を低減する。
また、この発明の固体レーザ装置ではレーザ媒質内のレ
ーザビームは、レーザ媒質の光学的平滑面、または間接
冷却部材のレーザ媒質側表面に形成された光学的平滑面
間を反射しながらジグザグ状に伝搬する。
ーザビームは、レーザ媒質の光学的平滑面、または間接
冷却部材のレーザ媒質側表面に形成された光学的平滑面
間を反射しながらジグザグ状に伝搬する。
さらに、側面からの励起光を上述の光学的平滑面で反射
させ、レーザ媒質内に閉じ込めるようにすれば効率が上
がる。
させ、レーザ媒質内に閉じ込めるようにすれば効率が上
がる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図（ａ），（ｂ）は各々、この発明の一実施例による固
体レーザ装置を示す横断面図及び縦断面図であり、第１
図（ａ）は第１図（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図にお
いて、（２）はレーザ媒質（１）より低屈折率の薄い透
明な介在物、（３）はレーザ媒質（１）の光学的平滑面
（1a）全面にわたつて介在物（２）を介して密着される
間接冷却部材であり、レーザ媒質（１）を間接冷却、支
持しており、その内部には、冷却媒質（3b）の流路（3
c）を有している。なお（3a）は間接冷却部材（３）の
レーザ媒質側表面であり、また介在物（２）はレーザ媒
質（１）の光学的平滑面（1a）で内部全反射を保障して
いる。（４）はスラブ励起用のランプであり、（５）は
ランプの冷却、冷媒（６）のフローチューブである。ラ
ンプ（４）からの励起光は集光器（７）によつて集光さ
れ、レーザ媒質をその側面（1b）から励起する。
図（ａ），（ｂ）は各々、この発明の一実施例による固
体レーザ装置を示す横断面図及び縦断面図であり、第１
図（ａ）は第１図（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図にお
いて、（２）はレーザ媒質（１）より低屈折率の薄い透
明な介在物、（３）はレーザ媒質（１）の光学的平滑面
（1a）全面にわたつて介在物（２）を介して密着される
間接冷却部材であり、レーザ媒質（１）を間接冷却、支
持しており、その内部には、冷却媒質（3b）の流路（3
c）を有している。なお（3a）は間接冷却部材（３）の
レーザ媒質側表面であり、また介在物（２）はレーザ媒
質（１）の光学的平滑面（1a）で内部全反射を保障して
いる。（４）はスラブ励起用のランプであり、（５）は
ランプの冷却、冷媒（６）のフローチューブである。ラ
ンプ（４）からの励起光は集光器（７）によつて集光さ
れ、レーザ媒質をその側面（1b）から励起する。
レーザ媒質における熱の流れが、幅方向に生じない様、
スラブ側面近傍は空気等の気体が充されているが、真空
で断熱状態の断熱空間である。（８）は有効な励起光に
対し透明な断熱層の分離板で、レーザ媒質に対する有害
光遮光用のフイルターであっても良い。
スラブ側面近傍は空気等の気体が充されているが、真空
で断熱状態の断熱空間である。（８）は有効な励起光に
対し透明な断熱層の分離板で、レーザ媒質に対する有害
光遮光用のフイルターであっても良い。
また、（66）は断熱層分離板（８）の冷却媒質であり、
（10）はレーザビームである。
（10）はレーザビームである。
次に上記実施例の作用・動作の詳細について述べる。
まず冷却について述べる。スラブ（１）として厚さ7m
m、幅35mm、長さ130mmのGGG結晶（熱伝導率0.09W/cm de
g、屈折率1.95）を用い、平均電気入力20KWで２本のラ
ンプ（４）を発光させ励起したとすると、レーザ出力は
約400W、効率約２％、又、スラブ（１）内で励起光が熱
に変換する割合は約６％で、発熱は1.2KWとなる。スラ
ブの幅方向が厚み方向に比べ充分断熱されており、か
つ、励起光及び冷却がほぼ均一な場合、この1.2KWの発
熱は、スラブ（１）の光学的平滑面（1a）から介在物
（２）を介して間接冷却部材（３）へ熱伝導で放熱さ
れ、矢印（12）に示す様に熱流は厚み方向のみ生じる。
この時スラブ（１）には厚み方向のみに、２乗温度分布
が生じ、中心−表面（光学的平滑面）間の温度差は約26
℃である。温度分布及び熱流を厚み方向に限定する具体
的構成としては、介在物（２）としてダウコーニング者
シルポツト184（熱伝導率1.47×10-3W/cm deg屈折率1.4
3）を厚さ100μｍ以下で用い、スラブ側面（1b）を空気
で断熱すれば良く、この時、スラブ表面（1a）の熱伝達
率は、1500W/m2 deg以上で側面（1b）の熱伝達率５〜20
W/m2 degに比べ、２桁以上大きく、熱流はスラブ（１）
の厚み方向のみに限定される。又、この時介在物（２）
即ちシルポツト184の表裏面での温度差は85deg以下で耐
熱温度200℃以下での動作が充分可能である。介在物の
厚みの下限は全反射条件で決まり、レーザ光の波長（1.
06μｍ）／屈折率（1.43）0.74μｍ程度以上であれば
良く、厚みを２μｍとした場合、温度差はさらに低減さ
れ1.7℃となり、スラブの絶対温度を大幅に低減でき
る。
m、幅35mm、長さ130mmのGGG結晶（熱伝導率0.09W/cm de
g、屈折率1.95）を用い、平均電気入力20KWで２本のラ
ンプ（４）を発光させ励起したとすると、レーザ出力は
約400W、効率約２％、又、スラブ（１）内で励起光が熱
に変換する割合は約６％で、発熱は1.2KWとなる。スラ
ブの幅方向が厚み方向に比べ充分断熱されており、か
つ、励起光及び冷却がほぼ均一な場合、この1.2KWの発
熱は、スラブ（１）の光学的平滑面（1a）から介在物
（２）を介して間接冷却部材（３）へ熱伝導で放熱さ
れ、矢印（12）に示す様に熱流は厚み方向のみ生じる。
この時スラブ（１）には厚み方向のみに、２乗温度分布
が生じ、中心−表面（光学的平滑面）間の温度差は約26
℃である。温度分布及び熱流を厚み方向に限定する具体
的構成としては、介在物（２）としてダウコーニング者
シルポツト184（熱伝導率1.47×10-3W/cm deg屈折率1.4
3）を厚さ100μｍ以下で用い、スラブ側面（1b）を空気
で断熱すれば良く、この時、スラブ表面（1a）の熱伝達
率は、1500W/m2 deg以上で側面（1b）の熱伝達率５〜20
W/m2 degに比べ、２桁以上大きく、熱流はスラブ（１）
の厚み方向のみに限定される。又、この時介在物（２）
即ちシルポツト184の表裏面での温度差は85deg以下で耐
熱温度200℃以下での動作が充分可能である。介在物の
厚みの下限は全反射条件で決まり、レーザ光の波長（1.
06μｍ）／屈折率（1.43）0.74μｍ程度以上であれば
良く、厚みを２μｍとした場合、温度差はさらに低減さ
れ1.7℃となり、スラブの絶対温度を大幅に低減でき
る。
この他の介在物としては透明シリコンポツト剤例えばダ
ウコーニング社、シルポツト186、信越シリコーン社KE1
204T、光学接着剤、例えばノーランド社NOA65、ゲル状
物質、例えばダウコーニング社、シルポツト300A＆Ｂ、
信越シリコーン社KE104、光学グリス、例えばダウコー
ニング社Q2−3067オプティカルカプラント、透明液体オ
イル等が熱伝導率1.2×10-3W/cm deg以上、屈折率1.5程
度、耐熱温度200℃程度で適用可能である。
ウコーニング社、シルポツト186、信越シリコーン社KE1
204T、光学接着剤、例えばノーランド社NOA65、ゲル状
物質、例えばダウコーニング社、シルポツト300A＆Ｂ、
信越シリコーン社KE104、光学グリス、例えばダウコー
ニング社Q2−3067オプティカルカプラント、透明液体オ
イル等が熱伝導率1.2×10-3W/cm deg以上、屈折率1.5程
度、耐熱温度200℃程度で適用可能である。
尚、これらの介在物は柔軟性を有しているため、間接冷
却部材とスラブの熱膨張の差を吸収する効果もある。
又、逆に間接冷却部材とスラブの熱膨張が同程度の場
合、介在物に柔軟性が要求されぬことは言うまでもな
い。
却部材とスラブの熱膨張の差を吸収する効果もある。
又、逆に間接冷却部材とスラブの熱膨張が同程度の場
合、介在物に柔軟性が要求されぬことは言うまでもな
い。
上記実施例では断面（1b）の断熱を空気で行う場合につ
いて述べたが、空気以外の気体でも一般に熱伝導率は小
さく、同様の断熱効果が得られる。さらに、この断熱層
を真空とする場合、より一層の効果が得られることは言
うまでもない。
いて述べたが、空気以外の気体でも一般に熱伝導率は小
さく、同様の断熱効果が得られる。さらに、この断熱層
を真空とする場合、より一層の効果が得られることは言
うまでもない。
次にスラブ表面全面での間接冷却支持の利点について述
べる。
べる。
従来の直接冷却法に比べ、この発明の間接冷却法では、
スラブ上でのＯリングによる冷媒のシールの必要がな
く、スラブ表面全面もしくは任意の部分を冷却でき、均
一冷却も含めた冷却の制御性が高くなる。特に励起領域
を全て冷却することが容易に行えることは、従来の冷媒
による直接冷却に対して進歩性が大きい。
スラブ上でのＯリングによる冷媒のシールの必要がな
く、スラブ表面全面もしくは任意の部分を冷却でき、均
一冷却も含めた冷却の制御性が高くなる。特に励起領域
を全て冷却することが容易に行えることは、従来の冷媒
による直接冷却に対して進歩性が大きい。
又、スラブ自体の支持を表面全面で行えることは、Ｏリ
ンクによる局所的支持に比べ、機械的ストレス低減及
び、スラブ全体のたわみを押えると言う意味で効果が大
きい。
ンクによる局所的支持に比べ、機械的ストレス低減及
び、スラブ全体のたわみを押えると言う意味で効果が大
きい。
又、従来の直接冷却の場合、冷却の流量むらによる冷却
の不均一性が、スラブの温度分布を発生させていたが、
間接冷却部材として、熱伝導率の大きい金属たとえば、
アルミや銅等を用いれば、内部の冷媒の流量むらによる
冷却むらを緩和する作用があり、さらには間接冷却であ
るがゆえ、スラブへの圧力影響なしに、冷媒の流量即ち
冷却能を向上させたり、第２図（ｂ）（第２図（ａ）は
第１図に示す実施例）に示すようにスラブ表面より大き
な間接冷却部材（３）を用いることでスラブ表面に相当
する部分の冷媒の流れを均一化し、冷却を均一に行える
という長所もある。（第２図（ａ）に比べ、第２図
（ｂ）におけるスラブ温度分布は均一である）。
の不均一性が、スラブの温度分布を発生させていたが、
間接冷却部材として、熱伝導率の大きい金属たとえば、
アルミや銅等を用いれば、内部の冷媒の流量むらによる
冷却むらを緩和する作用があり、さらには間接冷却であ
るがゆえ、スラブへの圧力影響なしに、冷媒の流量即ち
冷却能を向上させたり、第２図（ｂ）（第２図（ａ）は
第１図に示す実施例）に示すようにスラブ表面より大き
な間接冷却部材（３）を用いることでスラブ表面に相当
する部分の冷媒の流れを均一化し、冷却を均一に行える
という長所もある。（第２図（ａ）に比べ、第２図
（ｂ）におけるスラブ温度分布は均一である）。
又、第３図に示すように励起・発熱の不均一性に応じ
て、異なる冷却能を得るべく、間接冷却部材を構成する
ことも可能である。
て、異なる冷却能を得るべく、間接冷却部材を構成する
ことも可能である。
さらに、冷却系とスラブを独立にした事で組立、分解が
容易である等、メインテナンスの上でも有効である。
容易である等、メインテナンスの上でも有効である。
次に励起系について述べる。
スラブの励起は第４図に示すように、側面（1b）の断熱
面から行う。ランプ（４）から励起光（11）は、波長が
500〜900nm程度であり、レーザ光の波長1060nmに比較的
近く、励起光に対するスラブ（１）及び透明充填剤（介
在物（２）の屈折率はレーザ光に対するそれと大差がな
い。従つて励起光も、スラブ表面（1a）で全反射され、
この間接冷却支持構造は、励起光をスラブ内にとじ込め
る効果も有する。又、側面励起の場合、表面励起に比べ
励起光の吸収長を長くとれ、スラブへの効率的な吸収を
実現する事が可能である。
面から行う。ランプ（４）から励起光（11）は、波長が
500〜900nm程度であり、レーザ光の波長1060nmに比較的
近く、励起光に対するスラブ（１）及び透明充填剤（介
在物（２）の屈折率はレーザ光に対するそれと大差がな
い。従つて励起光も、スラブ表面（1a）で全反射され、
この間接冷却支持構造は、励起光をスラブ内にとじ込め
る効果も有する。又、側面励起の場合、表面励起に比べ
励起光の吸収長を長くとれ、スラブへの効率的な吸収を
実現する事が可能である。
以上２点より側面励起には励起光の効率的吸収によるレ
ーザ発振の効率向上という利点がある。
ーザ発振の効率向上という利点がある。
次に他の実施例を示す。
第５図（ａ），（ｂ）は各々この発明の他の実施例（第
２実施例）による固体レーザ装置を示す横断面図及び縦
断面図である。
２実施例）による固体レーザ装置を示す横断面図及び縦
断面図である。
第１実施例では、レーザ光及び励起光をスラブ表面で内
部全反射させ、各々伝搬閉じ込めを行つていたが、第２
実施例ではスラブ表面（1a）に多層膜（1c）をコーテイ
ングし、これによつてレーザ光の反射伝搬を行つてい
る。多層膜（1c）はレーザ光の波長及び入射角に対し
て、高反射率になるよう構成し、励起光は間接冷却部材
のスラブ側表面（3a）を金属反射面とする事で反射・閉
じ込めを行なえばよい。尚、この場合金属反射面を励起
光に対する反射率が高ければ、散乱反射面でもよい。
部全反射させ、各々伝搬閉じ込めを行つていたが、第２
実施例ではスラブ表面（1a）に多層膜（1c）をコーテイ
ングし、これによつてレーザ光の反射伝搬を行つてい
る。多層膜（1c）はレーザ光の波長及び入射角に対し
て、高反射率になるよう構成し、励起光は間接冷却部材
のスラブ側表面（3a）を金属反射面とする事で反射・閉
じ込めを行なえばよい。尚、この場合金属反射面を励起
光に対する反射率が高ければ、散乱反射面でもよい。
また、第３実施例としてスラブ表面の多層膜（1c）を金
属薄膜とする事で、レーザ光、励起光ともスラブ表面で
反射させる事も可能である。この場合、介在物（２）は
光学的に透明でなくてもよい。
属薄膜とする事で、レーザ光、励起光ともスラブ表面で
反射させる事も可能である。この場合、介在物（２）は
光学的に透明でなくてもよい。
また、第４実施例として第６図（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、間接冷却部材（３）の表面（3a）をレーザ光に対
する金属鏡面とし、かつ、介在物（２）を、スラブ
（１）とほぼ同時の屈折率を持つ光学的透明体とするこ
とで、レーザ光、及び励起光の反射を間接冷却部材
（３）の表面（3a）で行わせることも可能である。具体
的には、間接冷却部材の材料を金属とし、表面をダイヤ
モンドターニング等の超精密加工を行えば、レーザ光の
位相を乱さない高反射率の光学的に平滑な金属鏡面を得
る事が出来る。
うに、間接冷却部材（３）の表面（3a）をレーザ光に対
する金属鏡面とし、かつ、介在物（２）を、スラブ
（１）とほぼ同時の屈折率を持つ光学的透明体とするこ
とで、レーザ光、及び励起光の反射を間接冷却部材
（３）の表面（3a）で行わせることも可能である。具体
的には、間接冷却部材の材料を金属とし、表面をダイヤ
モンドターニング等の超精密加工を行えば、レーザ光の
位相を乱さない高反射率の光学的に平滑な金属鏡面を得
る事が出来る。
又、第７図（ａ），（ｂ）に示すように金属鏡面に、高
反射率の金属薄膜、もしくは多層膜（3d）をコーテイン
グすれば、さらに反射率を向上させる事が可能である。
反射率の金属薄膜、もしくは多層膜（3d）をコーテイン
グすれば、さらに反射率を向上させる事が可能である。
なお、上記第２実施例ないし第４実施例を屈折率が1.5
程度で、直接水冷が不可能なガラス系のレーザ媒質に対
しても、水冷とほぼ同程度の冷却が行なえる。
程度で、直接水冷が不可能なガラス系のレーザ媒質に対
しても、水冷とほぼ同程度の冷却が行なえる。
次に、スラブ励起に関する他の実施例について述べる。
第８図は第５実施例によるレーザ装置の断面図であり、
図に示す様にスラブ側面（1b）を散乱面とすれば、スラ
ブ側面を反射光路に持つ寄生発振を抑制出来、発振効率
の向上が行える他、スラブからみた励起光源となり、集
光器構造に伴う、局所的な励起を緩和する利点もある。
尚、側面を散乱面とする場合、スラブ表面（1a）又は間
接冷却部材表面（3a）が励起光の反射面である事は、光
の閉じ込めの観点から特に効果が大きい事を併記してお
く。励起系の冷却に関する他の実施例としては第９図に
示す様に、フローチューブを用いず、断熱層（９）の分
離板（８）で冷媒（６）を封止したり、第10図に示す様
に、フローチューブに断熱層（９）の分離機能を持たせ
る事も出来る。
図に示す様にスラブ側面（1b）を散乱面とすれば、スラ
ブ側面を反射光路に持つ寄生発振を抑制出来、発振効率
の向上が行える他、スラブからみた励起光源となり、集
光器構造に伴う、局所的な励起を緩和する利点もある。
尚、側面を散乱面とする場合、スラブ表面（1a）又は間
接冷却部材表面（3a）が励起光の反射面である事は、光
の閉じ込めの観点から特に効果が大きい事を併記してお
く。励起系の冷却に関する他の実施例としては第９図に
示す様に、フローチューブを用いず、断熱層（９）の分
離板（８）で冷媒（６）を封止したり、第10図に示す様
に、フローチューブに断熱層（９）の分離機能を持たせ
る事も出来る。
また、上記各実施例では、励起光源がランプである場合
について述べたが、第11図に示す様に、レーザダイオー
ド（41）で励起しても良く、この場合励起光の放出空間
自体がスラブ側面の断熱空間となる。
について述べたが、第11図に示す様に、レーザダイオー
ド（41）で励起しても良く、この場合励起光の放出空間
自体がスラブ側面の断熱空間となる。
さらに、上記各実施例では、間接冷却部材の冷却を冷媒
の通流によつて行う場合について述べたが、第12図
（ａ），（ｂ）に示す様に、間接冷却部材の背面に放熱
フイン（3e）を設け、冷却する事も出来る。
の通流によつて行う場合について述べたが、第12図
（ａ），（ｂ）に示す様に、間接冷却部材の背面に放熱
フイン（3e）を設け、冷却する事も出来る。
また、第13図（ａ），（ｂ）に示すように間接冷却部材
背面をペルチエ素子（3f）で冷却する事も出来る。
背面をペルチエ素子（3f）で冷却する事も出来る。
なお、上記各実施例ではいずれも、間接冷却部材（３）
は介在物（２）を介してレーザ媒質（１）に密着される
ものを示したが、介在物（２）を介さずに直接密着又は
接着させる構成であつてもよい。
は介在物（２）を介してレーザ媒質（１）に密着される
ものを示したが、介在物（２）を介さずに直接密着又は
接着させる構成であつてもよい。
以上のように、この発明によれば、光軸に沿つて対向す
る１組の光学的平滑面を有し、上記光軸に直交する断面
がほぼ矩形のレーザ媒質内をレーザビームがジグザグ状
に伝搬するレーザ装置において、上記レーザ媒質は、上
記光学的平滑面全面にわたつて、密着又は接着又は介在
物を介して密着される間接冷却部材により間接冷却、支
持されると共に、上記光軸に沿つて対向する他の１組の
側面は断熱され、この側面より励起光を入射して励起さ
れるようにしたので、レーザ媒質が均一に冷却され、レ
ーザ媒質に発生する光学歪が低減でき、ビーム品質が高
く、出力の安定性に優れた固体レーザ装置を得ることが
できる。また、側面励起によりレーザ発振の効率が向上
する効果もある。
る１組の光学的平滑面を有し、上記光軸に直交する断面
がほぼ矩形のレーザ媒質内をレーザビームがジグザグ状
に伝搬するレーザ装置において、上記レーザ媒質は、上
記光学的平滑面全面にわたつて、密着又は接着又は介在
物を介して密着される間接冷却部材により間接冷却、支
持されると共に、上記光軸に沿つて対向する他の１組の
側面は断熱され、この側面より励起光を入射して励起さ
れるようにしたので、レーザ媒質が均一に冷却され、レ
ーザ媒質に発生する光学歪が低減でき、ビーム品質が高
く、出力の安定性に優れた固体レーザ装置を得ることが
できる。また、側面励起によりレーザ発振の効率が向上
する効果もある。
また、レーザ媒質内におけるレーザビームはレーザ媒質
の光学的平滑面間を内部全反射もしくは上記光学的平滑
面に設けられた誘電多層膜又は金属膜による反射により
シグザム伝搬するようにすればレーザビームのジグザグ
伝搬が効率よく行なわれる。
の光学的平滑面間を内部全反射もしくは上記光学的平滑
面に設けられた誘電多層膜又は金属膜による反射により
シグザム伝搬するようにすればレーザビームのジグザグ
伝搬が効率よく行なわれる。
さらに、レーザ媒質と間接冷却部材間の介在物を、上記
レーザ媒質とほぼ等しい屈折率の部材とすると共に、上
記間接冷却部材の、上記レーザ媒質側表面を光学的平滑
面としても、この間接冷却部材の光学的平滑面間をレー
ザビームが反射を行ないながらジグザグ状に伝搬するこ
とが可能である。
レーザ媒質とほぼ等しい屈折率の部材とすると共に、上
記間接冷却部材の、上記レーザ媒質側表面を光学的平滑
面としても、この間接冷却部材の光学的平滑面間をレー
ザビームが反射を行ないながらジグザグ状に伝搬するこ
とが可能である。
また、レーザ媒質の側面から入射する励起光を上記レー
ザ媒質または間接冷却部材の光学的平滑面で反射させ、
上記レーザ媒質中に閉じ込めるようにすれば、効率よく
レーザ発振をさせることができる。
ザ媒質または間接冷却部材の光学的平滑面で反射させ、
上記レーザ媒質中に閉じ込めるようにすれば、効率よく
レーザ発振をさせることができる。
第１図（ａ），（ｂ）は各々この発明の一実施例による
固体レーザ装置を示す横断面図及び縦断面図、第２図
（ａ），（ｂ）は各々スラブの冷却状態と温度分布及び
断面構造を第１実施例と、他の実施例に対して比較した
説明図、第３図はこの発明の他の実施例による固体レー
ザ装置の断面構造と対応する冷却能分布を示した説明
図、第４図はこの発明の一実施例による固体レーザ装置
の励起光の光路を示す断面図、第５図（ａ）第６図
（ａ）第７図（ａ）及び第５図（ｂ）第６図（ｂ）第７
図（ｂ）は各々この発明の他の実施例による固体レーザ
装置を示す横断面図及び縦断面図、第８図ないし第11図
は各々この発明の他の実施例による固体レーザ装置を示
す横断面図、第12図（ａ）第13図（ａ）及び第12図
（ｂ）第13図（ｂ）は各々この発明の他の実施例による
固体レーザ装置を示す横断面図及び縦断面図、第14図は
従来の固体レーザ装置を示す斜視構成図、第15図
（ａ），（ｂ）は各々従来の固体レーザ装置を示す横断
面図及び縦断面図、並びに第16図（ａ），（ｂ）は各々
従来の固体レーザ装置における各部材の相対関係を示す
説明図である。 図において、（１）……レーザ媒質、（1a）……レーザ
媒質の光学的平滑面、（1b）……側面、（1c）……多層
膜、（２）……介在物、（３）……間接冷却部材、
（４）……ランプ、（９）……断熱空間、（10）……レ
ーザビーム、（11）……励起光。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
固体レーザ装置を示す横断面図及び縦断面図、第２図
（ａ），（ｂ）は各々スラブの冷却状態と温度分布及び
断面構造を第１実施例と、他の実施例に対して比較した
説明図、第３図はこの発明の他の実施例による固体レー
ザ装置の断面構造と対応する冷却能分布を示した説明
図、第４図はこの発明の一実施例による固体レーザ装置
の励起光の光路を示す断面図、第５図（ａ）第６図
（ａ）第７図（ａ）及び第５図（ｂ）第６図（ｂ）第７
図（ｂ）は各々この発明の他の実施例による固体レーザ
装置を示す横断面図及び縦断面図、第８図ないし第11図
は各々この発明の他の実施例による固体レーザ装置を示
す横断面図、第12図（ａ）第13図（ａ）及び第12図
（ｂ）第13図（ｂ）は各々この発明の他の実施例による
固体レーザ装置を示す横断面図及び縦断面図、第14図は
従来の固体レーザ装置を示す斜視構成図、第15図
（ａ），（ｂ）は各々従来の固体レーザ装置を示す横断
面図及び縦断面図、並びに第16図（ａ），（ｂ）は各々
従来の固体レーザ装置における各部材の相対関係を示す
説明図である。 図において、（１）……レーザ媒質、（1a）……レーザ
媒質の光学的平滑面、（1b）……側面、（1c）……多層
膜、（２）……介在物、（３）……間接冷却部材、
（４）……ランプ、（９）……断熱空間、（10）……レ
ーザビーム、（11）……励起光。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−98281（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−16588（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−204990（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】光軸に沿つて対向する１組の光学的平滑面
を有し、上記光軸に直交する断面がほぼ矩形のレーザ媒
質内をレーザビームがジグザグ状に伝搬する固体レーザ
装置において、上記レーザ媒質は、上記光学的平滑面全
面にわたつて密着、又は接着又は介在物を介して密着さ
れる間接冷却部材により間接冷却、支持されると共に、
上記光軸に沿つて対向する他の１組の側面は断熱され、
この側面より励起光を入射して励起されることを特徴と
する固体レーザ装置。 - 【請求項２】レーザビームはレーザ媒質の光学的平滑面
間を反射を行ないながらジグザグ状に伝搬し、その反射
手段は内部全反射、もしくは上記光学的平滑面に設けら
れた誘電体多層膜又は金属膜による反射である請求項１
記載の固体レーザ装置。 - 【請求項３】レーザ媒質と間接冷却部材間の介在物を、
上記レーザ媒質とぼぼ等しい屈折率の部材とすると共
に、上記間接冷却部材の、上記レーザ媒質側表面を光学
的平滑面として、この間接冷却部材の光学的平滑面間を
レーザビームが反射を行ないながらジグザグ状に伝搬す
る請求項１記載の固体レーザ装置。 - 【請求項４】レーザ媒質の側面から入射する励起光を、
上記レーザ媒質または間接冷却部材の光学的平滑面で反
射させ、上記レーザ媒質中に閉じ込めることを特徴とす
る請求項１ないし３記載の固体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15719488A JPH0728071B2 (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15719488A JPH0728071B2 (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 固体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH025584A JPH025584A (ja) | 1990-01-10 |
| JPH0728071B2 true JPH0728071B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=15644255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15719488A Expired - Fee Related JPH0728071B2 (ja) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | 固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0728071B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3091764B2 (ja) * | 1990-01-19 | 2000-09-25 | 三菱電機株式会社 | 半導体励起固体レーザ |
| US5949805A (en) * | 1997-09-22 | 1999-09-07 | Trw Inc. | Passive conductively cooled laser crystal medium |
| US6014391A (en) * | 1997-12-19 | 2000-01-11 | Raytheon Company | Thermally improved slab laser pump cavity apparatus with integral concentrator and method of making same |
| JP5296977B2 (ja) * | 2006-11-30 | 2013-09-25 | 株式会社テクニスコ | 複合材ヒートシンクとその製造方法 |
| EP3309913A1 (en) * | 2016-10-17 | 2018-04-18 | Universität Stuttgart | Radiation field amplifier system |
-
1988
- 1988-06-24 JP JP15719488A patent/JPH0728071B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH025584A (ja) | 1990-01-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |