JPH08204263A - 半導体レーザ励起レーザ発振器 - Google Patents
半導体レーザ励起レーザ発振器Info
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- JPH08204263A JPH08204263A JP1411295A JP1411295A JPH08204263A JP H08204263 A JPH08204263 A JP H08204263A JP 1411295 A JP1411295 A JP 1411295A JP 1411295 A JP1411295 A JP 1411295A JP H08204263 A JPH08204263 A JP H08204263A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コンパクトで低コストな構成にて安定したレ
ーザ光出力を得る。 【構成】 光励起媒体としてのＹＡＧロッド３と、ＹＡ
Ｇロッド３を側面又は端面照射する半導体レーザアレイ
５と、半導体レーザアレイ５に接触させて配設されると
ともに冷却気体流路９が形成された放熱体１０と、冷却
気体流路９に冷却気体流を流す空冷ファン１３と、半導
体レーザアレイ５の温度センサ１２と、温度センサ１２
の検出信号に基づいて空冷ファン１３を駆動制御するフ
ァン回転数制御装置１４とを備え、冷却気体流を用いた
低コストでコンパクトな構成にて半導体レーザアレイ５
の温度を精度良く制御して安定なレーザ光出力を得る。
ーザ光出力を得る。 【構成】 光励起媒体としてのＹＡＧロッド３と、ＹＡ
Ｇロッド３を側面又は端面照射する半導体レーザアレイ
５と、半導体レーザアレイ５に接触させて配設されると
ともに冷却気体流路９が形成された放熱体１０と、冷却
気体流路９に冷却気体流を流す空冷ファン１３と、半導
体レーザアレイ５の温度センサ１２と、温度センサ１２
の検出信号に基づいて空冷ファン１３を駆動制御するフ
ァン回転数制御装置１４とを備え、冷却気体流を用いた
低コストでコンパクトな構成にて半導体レーザアレイ５
の温度を精度良く制御して安定なレーザ光出力を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザからＹＡ
Ｇロッドなどの光励起媒体にレーザ光を照射して励起す
る半導体レーザ励起のレーザ発振器に関するものであ
る。
Ｇロッドなどの光励起媒体にレーザ光を照射して励起す
る半導体レーザ励起のレーザ発振器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザ励起のＹＡＧレーザ
発振器としては、図１５、図１６に示すものが実用化さ
れている。
発振器としては、図１５、図１６に示すものが実用化さ
れている。
【０００３】図１５の半導体レーザ励起ＹＡＧレーザ発
振器は、半導体レーザアレイａからの励起光ｂをＹＡＧ
ロッドｃに側面照射し、全反射ミラーｄと出力ミラーｅ
の間でレーザ発振を起こすものであり、半導体レーザア
レイａの温度を一定にすることにより半導体レーザアレ
イａからＹＡＧロッドｃへの照射波長を安定化し、安定
したレーザ光出力を得るために、半導体レーザアレイａ
の周囲に水冷ジャケットｆを設け、この水冷ジャケット
ｆに対してポンプｇにて水温調節器ｈにて温度調整され
た冷却水を循環供給し、最適な励起波長となるように半
導体レーザアレイａの温度調整を行なうように構成され
ている。
振器は、半導体レーザアレイａからの励起光ｂをＹＡＧ
ロッドｃに側面照射し、全反射ミラーｄと出力ミラーｅ
の間でレーザ発振を起こすものであり、半導体レーザア
レイａの温度を一定にすることにより半導体レーザアレ
イａからＹＡＧロッドｃへの照射波長を安定化し、安定
したレーザ光出力を得るために、半導体レーザアレイａ
の周囲に水冷ジャケットｆを設け、この水冷ジャケット
ｆに対してポンプｇにて水温調節器ｈにて温度調整され
た冷却水を循環供給し、最適な励起波長となるように半
導体レーザアレイａの温度調整を行なうように構成され
ている。
【０００４】また、図１６の半導体レーザ励起ＹＡＧレ
ーザ発振器は、半導体レーザアレイｉからの励起光ｂを
集光レンズｊで集光して全反射ミラーｋを通してＹＡＧ
ロッドｃの端面に照射するように構成されている。全反
射ミラーｋは、半導体レーザの波長を通しＹＡＧの特定
波長を全反射する特性を有するものであり、励起光ｂに
より出力ミラーｅと全反射ミラーｋの間でレーザ発振を
起こすもので、図１５と同様に水冷ジャケットｆにて半
導体レーザアレイｉの温度調整を行なうように構成され
ている。
ーザ発振器は、半導体レーザアレイｉからの励起光ｂを
集光レンズｊで集光して全反射ミラーｋを通してＹＡＧ
ロッドｃの端面に照射するように構成されている。全反
射ミラーｋは、半導体レーザの波長を通しＹＡＧの特定
波長を全反射する特性を有するものであり、励起光ｂに
より出力ミラーｅと全反射ミラーｋの間でレーザ発振を
起こすもので、図１５と同様に水冷ジャケットｆにて半
導体レーザアレイｉの温度調整を行なうように構成され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成で
は、半導体レーザアレイａ又はｉの周囲に水漏れ防止対
策の必要な水冷ジャケットｆを配設するとともに別途に
水温調節器ｈを設け、冷却水配管にて接続する必要があ
るため、構成が複雑で大掛かりになり、コンパクトに構
成できずかつ高コストとなるという問題がある。
は、半導体レーザアレイａ又はｉの周囲に水漏れ防止対
策の必要な水冷ジャケットｆを配設するとともに別途に
水温調節器ｈを設け、冷却水配管にて接続する必要があ
るため、構成が複雑で大掛かりになり、コンパクトに構
成できずかつ高コストとなるという問題がある。
【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、コン
パクトでかつ低コストでありながら安定したレーザ光出
力を得ることができる半導体レーザ励起レーザ発振器を
提供することを目的としている。
パクトでかつ低コストでありながら安定したレーザ光出
力を得ることができる半導体レーザ励起レーザ発振器を
提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願の第１発明の半導体
レーザ励起レーザ発振器は、光励起媒体と、光励起媒体
を側面照射する半導体レーザアレイと、半導体レーザア
レイに接触させて配設されるとともに冷却気体流路が形
成された放熱体と、冷却気体流路に冷却気体流を流す冷
却気体流生成手段と、半導体レーザアレイの温度検出手
段と、温度検出手段の検出信号に基づいて冷却気体流生
成手段を駆動制御する制御手段を備えたことを特徴とす
る。
レーザ励起レーザ発振器は、光励起媒体と、光励起媒体
を側面照射する半導体レーザアレイと、半導体レーザア
レイに接触させて配設されるとともに冷却気体流路が形
成された放熱体と、冷却気体流路に冷却気体流を流す冷
却気体流生成手段と、半導体レーザアレイの温度検出手
段と、温度検出手段の検出信号に基づいて冷却気体流生
成手段を駆動制御する制御手段を備えたことを特徴とす
る。
【０００８】好適には、複数の半導体レーザアレイ間に
導電体から成る放熱体を配置し、一部の半導体レーザア
レイと放熱体の間に絶縁体を介装してその両側に電源を
接続し、放熱体の周囲を絶縁体にて囲んだ構成とされ、
また光励起媒体の片方の端面に、発振波長に対して全反
射するコーティングが施される。
導電体から成る放熱体を配置し、一部の半導体レーザア
レイと放熱体の間に絶縁体を介装してその両側に電源を
接続し、放熱体の周囲を絶縁体にて囲んだ構成とされ、
また光励起媒体の片方の端面に、発振波長に対して全反
射するコーティングが施される。
【０００９】本願の第２発明の半導体レーザ励起レーザ
発振器は、第１発明の光励起媒体を側面照射する半導体
レーザアレイに代え、光励起媒体を端面照射する半導体
レーザアレイを用いたもので、半導体レーザアレイ及び
集光レンズに接触させて配設されるとともに冷却気体流
路が形成された放熱体を設けたことを特徴とする。
発振器は、第１発明の光励起媒体を側面照射する半導体
レーザアレイに代え、光励起媒体を端面照射する半導体
レーザアレイを用いたもので、半導体レーザアレイ及び
集光レンズに接触させて配設されるとともに冷却気体流
路が形成された放熱体を設けたことを特徴とする。
【００１０】上記第１、第２発明において、制御手段
は、温度検出手段による検出温度が設定値より高い時は
冷却気体流生成手段の出力を上げ、設定値より低い時は
冷却気体流生成手段の出力を下げて半導体レーザの温度
を一定にするように制御する。
は、温度検出手段による検出温度が設定値より高い時は
冷却気体流生成手段の出力を上げ、設定値より低い時は
冷却気体流生成手段の出力を下げて半導体レーザの温度
を一定にするように制御する。
【００１１】また、冷却気体を冷却する冷却手段が設け
られる。この冷却手段は、冷却器にて冷却される冷媒を
循環させる冷却管を冷却気体通路内に配置して構成さ
れ、または固体電子冷却器の低温側放熱部を冷却気体通
路内に配置して構成される。若しくは、冷却気体流生成
手段が、高圧空気を渦流発生器に接線方向に供給するこ
とにより中心部に発生した冷風を送り出す手段にて構成
される。
られる。この冷却手段は、冷却器にて冷却される冷媒を
循環させる冷却管を冷却気体通路内に配置して構成さ
れ、または固体電子冷却器の低温側放熱部を冷却気体通
路内に配置して構成される。若しくは、冷却気体流生成
手段が、高圧空気を渦流発生器に接線方向に供給するこ
とにより中心部に発生した冷風を送り出す手段にて構成
される。
【００１２】本願の第３発明の半導体レーザ励起レーザ
発振器は、光励起媒体と、光励起媒体を側面照射する半
導体レーザアレイと、光励起媒体を端面照射する半導体
レーザアレイとを備えたことを特徴とする。
発振器は、光励起媒体と、光励起媒体を側面照射する半
導体レーザアレイと、光励起媒体を端面照射する半導体
レーザアレイとを備えたことを特徴とする。
【００１３】この第３発明においても、好適には第１、
第２発明と同様に両半導体レーザアレイ及び集光レンズ
に接触させて配設されるとともに冷却気体流路が形成さ
れた放熱体と、冷却気体流路に冷却気体流を流す冷却気
体流生成手段と、半導体レーザアレイの温度検出手段
と、温度検出手段の検出信号に基づいて冷却気体流生成
手段を駆動制御する制御手段とを設けられる。
第２発明と同様に両半導体レーザアレイ及び集光レンズ
に接触させて配設されるとともに冷却気体流路が形成さ
れた放熱体と、冷却気体流路に冷却気体流を流す冷却気
体流生成手段と、半導体レーザアレイの温度検出手段
と、温度検出手段の検出信号に基づいて冷却気体流生成
手段を駆動制御する制御手段とを設けられる。
【００１４】本願の第４発明の半導体レーザ励起レーザ
発振器は、上記各発明において、光励起媒体からの出射
レーザ光を検出する光センサを設け、出力レベルと励起
レーザパワー設定値との誤差を零にするように半導体レ
ーザ駆動回路を制御する高速応答制御回路を設けられ
る。
発振器は、上記各発明において、光励起媒体からの出射
レーザ光を検出する光センサを設け、出力レベルと励起
レーザパワー設定値との誤差を零にするように半導体レ
ーザ駆動回路を制御する高速応答制御回路を設けられ
る。
【００１５】本願の第５発明の半導体レーザ励起レーザ
発振器は、上記各発明における温度検出手段に代えて、
第４発明の光センサの検出信号を用いて冷却気体流生成
手段を駆動制御する制御手段を設けたことを特徴とす
る。
発振器は、上記各発明における温度検出手段に代えて、
第４発明の光センサの検出信号を用いて冷却気体流生成
手段を駆動制御する制御手段を設けたことを特徴とす
る。
【００１６】この第５発明においても、好適には光セン
サにて検出した出射レーザ光の出力レベルと励起レーザ
パワー設定値との誤差を零にするように半導体レーザ駆
動回路を制御する高速応答制御回路が設けられる。
サにて検出した出射レーザ光の出力レベルと励起レーザ
パワー設定値との誤差を零にするように半導体レーザ駆
動回路を制御する高速応答制御回路が設けられる。
【００１７】本願の第６発明の半導体レーザ励起レーザ
発振器は、上記各発明において、レーザ出力ミラー保持
体の周囲の４等配した位置に、各々が１８０度に位置す
るように引張ねじ手段と押付ねじ手段を配設して成る出
力ミラーのアライメント機構を有することを特徴とす
る。
発振器は、上記各発明において、レーザ出力ミラー保持
体の周囲の４等配した位置に、各々が１８０度に位置す
るように引張ねじ手段と押付ねじ手段を配設して成る出
力ミラーのアライメント機構を有することを特徴とす
る。
【００１８】本願の第７発明の半導体レーザ励起レーザ
発振器は、上記各発明において、冷却気体流が出射レー
ザ光に向けて流れるように冷却気体流の流れ方向を案内
する冷却気体流案内手段を設けたことを特徴とする。
発振器は、上記各発明において、冷却気体流が出射レー
ザ光に向けて流れるように冷却気体流の流れ方向を案内
する冷却気体流案内手段を設けたことを特徴とする。
【００１９】
【作用】本願の第１発明によれば、光励起媒体を側面照
射する半導体レーザアレイに冷却気体流路を形成された
放熱体を接触させて配設し、冷却気体流生成手段を設け
た構成であり、水冷ジャケットを配設して別途に設けた
冷却器から冷却水を循環供給する構成に比して低コスト
にてコンパクトに構成でき、かつ半導体レーザアレイの
検出温度に応じて冷却気体流路に冷却気体流を流すよう
にしているので、半導体レーザアレイの温度を精度良く
制御でき、高安定なレーザ光出力を得ることができる。
射する半導体レーザアレイに冷却気体流路を形成された
放熱体を接触させて配設し、冷却気体流生成手段を設け
た構成であり、水冷ジャケットを配設して別途に設けた
冷却器から冷却水を循環供給する構成に比して低コスト
にてコンパクトに構成でき、かつ半導体レーザアレイの
検出温度に応じて冷却気体流路に冷却気体流を流すよう
にしているので、半導体レーザアレイの温度を精度良く
制御でき、高安定なレーザ光出力を得ることができる。
【００２０】また、半導体レーザアレイ間に導電体から
成る放熱体と絶縁体を適宜に配置して電源を接続し、放
熱体の周囲を絶縁体にて囲むと、一層コンパクトでシン
プルな構成とすることができる。
成る放熱体と絶縁体を適宜に配置して電源を接続し、放
熱体の周囲を絶縁体にて囲むと、一層コンパクトでシン
プルな構成とすることができる。
【００２１】また、光励起媒体の片方の端面に発振波長
に対する全反射コーティングを施すと、反射ミラーのア
ライメントが不要になり、コンパクトでシンプルな構成
にできる。
に対する全反射コーティングを施すと、反射ミラーのア
ライメントが不要になり、コンパクトでシンプルな構成
にできる。
【００２２】本願の第２発明によれば、光励起媒体を端
面照射する半導体レーザアレイを用いているので、質の
よいレーザ光が得られ、かつ半導体レーザアレイ及び集
光レンズに接触させて同様の放熱体を配設させることに
より、第１発明と同様の効果が得られる。
面照射する半導体レーザアレイを用いているので、質の
よいレーザ光が得られ、かつ半導体レーザアレイ及び集
光レンズに接触させて同様の放熱体を配設させることに
より、第１発明と同様の効果が得られる。
【００２３】また、第１、第２発明において、温度検出
手段による検出温度と設定値の比較により冷却気体流生
成手段の出力を制御することにより、半導体レーザの温
度を一定に制御でき、半導体レーザの温度変動による波
長ずれを無くしてレーザ発振を安定でき、安定なレーザ
光出力を得ることができる。
手段による検出温度と設定値の比較により冷却気体流生
成手段の出力を制御することにより、半導体レーザの温
度を一定に制御でき、半導体レーザの温度変動による波
長ずれを無くしてレーザ発振を安定でき、安定なレーザ
光出力を得ることができる。
【００２４】また、冷却気体を冷却する冷却手段を設け
ると冷却効果が大きく、雰囲気温度が高い場合でも応答
性良く半導体レーザの温度を制御できる。その冷却手段
としては、冷却器にて冷却される冷媒を循環させる冷却
管を冷却気体通路内に配置してもよく、または固体電子
冷却器の低温側放熱部を冷却気体通路内に配置して構成
してもよい。
ると冷却効果が大きく、雰囲気温度が高い場合でも応答
性良く半導体レーザの温度を制御できる。その冷却手段
としては、冷却器にて冷却される冷媒を循環させる冷却
管を冷却気体通路内に配置してもよく、または固体電子
冷却器の低温側放熱部を冷却気体通路内に配置して構成
してもよい。
【００２５】また、冷却気体流生成手段として、高圧空
気を渦流発生器に接線方向に供給することにより中心部
に発生した冷風を送り出す手段にて構成すると、高圧空
気源があれば、極めて簡単な構成にて直接冷風を作って
送ることができ、シンプルで、コンパクトな構成とする
ことができる。
気を渦流発生器に接線方向に供給することにより中心部
に発生した冷風を送り出す手段にて構成すると、高圧空
気源があれば、極めて簡単な構成にて直接冷風を作って
送ることができ、シンプルで、コンパクトな構成とする
ことができる。
【００２６】本願の第３発明によれば、光励起媒体を側
面照射する半導体レーザアレイと端面照射する半導体レ
ーザアレイとを備えているので、端面照射により質の良
いレーザ光出力が得られる状態でその質を保持したまま
側面照射によって出力が高められ、質の良い高出力のレ
ーザ光を得ることができる。
面照射する半導体レーザアレイと端面照射する半導体レ
ーザアレイとを備えているので、端面照射により質の良
いレーザ光出力が得られる状態でその質を保持したまま
側面照射によって出力が高められ、質の良い高出力のレ
ーザ光を得ることができる。
【００２７】また、この第３発明において、第１、第２
発明と同様に放熱体と冷却気体流生成手段と温度検出手
段と制御手段を設けることにより、低コストにてコンパ
クトに構成でき、かつ安定なレーザ光出力を得ることが
できる。
発明と同様に放熱体と冷却気体流生成手段と温度検出手
段と制御手段を設けることにより、低コストにてコンパ
クトに構成でき、かつ安定なレーザ光出力を得ることが
できる。
【００２８】本願の第４発明によれば、上記各発明にお
いて、光励起媒体からの出射レーザ光を光センサにて検
出して設定値との誤差を零にするように高速応答制御回
路にて半導体レーザ駆動回路を制御することにより、レ
ーザ光出力の高速変動を解消して高安定なレーザ光出力
が得られる。
いて、光励起媒体からの出射レーザ光を光センサにて検
出して設定値との誤差を零にするように高速応答制御回
路にて半導体レーザ駆動回路を制御することにより、レ
ーザ光出力の高速変動を解消して高安定なレーザ光出力
が得られる。
【００２９】本願の第５発明によれば、上記各発明にお
ける温度検出手段を無くして光センサの検出信号を用い
て冷却気体流生成手段を駆動制御することにより安定な
レーザ光出力を得ることができ、さらにその光センサの
検出信号を用いて半導体レーザ駆動回路を高速応答制御
することにより、レーザ光出力の高速変動を解消できて
高安定なレーザ光出力が得られる。
ける温度検出手段を無くして光センサの検出信号を用い
て冷却気体流生成手段を駆動制御することにより安定な
レーザ光出力を得ることができ、さらにその光センサの
検出信号を用いて半導体レーザ駆動回路を高速応答制御
することにより、レーザ光出力の高速変動を解消できて
高安定なレーザ光出力が得られる。
【００３０】本願の第６発明によれば、上記各発明にお
いて、引張ねじ手段と押付ねじ手段を備えた出力ミラー
のアライメント機構を設けているので、出力ミラーのア
ライメントをこれらのねじ手段の調整にて簡単に行なう
ことができる。
いて、引張ねじ手段と押付ねじ手段を備えた出力ミラー
のアライメント機構を設けているので、出力ミラーのア
ライメントをこれらのねじ手段の調整にて簡単に行なう
ことができる。
【００３１】本願の第７発明によれば、上記各発明にお
いて、冷却気体流が出射レーザ光に向けて流す冷却気体
流案内手段を設けているので、レーザ光にて加工する対
象物からの煙から出力ミラーを保護することができる。
いて、冷却気体流が出射レーザ光に向けて流す冷却気体
流案内手段を設けているので、レーザ光にて加工する対
象物からの煙から出力ミラーを保護することができる。
【００３２】
【実施例】以下、本発明の半導体レーザ励起レーザ発振
器の各実施例について、図１〜図１４を参照して説明す
る。
器の各実施例について、図１〜図１４を参照して説明す
る。
【００３３】本発明の第１実施例の半導体レーザ励起レ
ーザ発振器を、図１〜図４を参照して説明する。図１に
おいて、１は円筒状のケースであり、内部の一半部にレ
ーザ発振ユニット２が配設されている。レーザ発振ユニ
ット２の軸芯部には光励起媒体としてのＹＡＧロッド３
が配置されている。ＹＡＧロッド３の周側面には、多数
の半導体レーザ（以下、ＬＤと略記する）素子４にて構
成された複数のＬＤアレイ５が配設され、これらＬＤア
レイ５からＹＡＧロッド３に向けて励起波長８１０〜７
９５ｎｍの光を照射するように構成されている。ＹＡＧ
ロッド３の一端側には出力ミラー６が配設され、他端は
発振波長に対して全反射する全反射コーティング７が施
されており、出力ミラー６と全反射コーティング７との
間でレーザ光８の共振を行なうように構成されている。
ーザ発振器を、図１〜図４を参照して説明する。図１に
おいて、１は円筒状のケースであり、内部の一半部にレ
ーザ発振ユニット２が配設されている。レーザ発振ユニ
ット２の軸芯部には光励起媒体としてのＹＡＧロッド３
が配置されている。ＹＡＧロッド３の周側面には、多数
の半導体レーザ（以下、ＬＤと略記する）素子４にて構
成された複数のＬＤアレイ５が配設され、これらＬＤア
レイ５からＹＡＧロッド３に向けて励起波長８１０〜７
９５ｎｍの光を照射するように構成されている。ＹＡＧ
ロッド３の一端側には出力ミラー６が配設され、他端は
発振波長に対して全反射する全反射コーティング７が施
されており、出力ミラー６と全反射コーティング７との
間でレーザ光８の共振を行なうように構成されている。
【００３４】ＬＤアレイ５には、複数の冷却気体流路９
を形成したアルミや銅や真鍮やアルミ化合物やＢｅＯ等
の高熱伝導体から成る放熱体１０が接触させて配設さ
れ、ＬＤアレイ５からの発生熱をこの放熱体１０を介し
て冷却気体流路９を流れる冷却気体流１１にて放熱する
ように構成されている。また、ＬＤアレイ５には温度セ
ンサ１２が装着されている。
を形成したアルミや銅や真鍮やアルミ化合物やＢｅＯ等
の高熱伝導体から成る放熱体１０が接触させて配設さ
れ、ＬＤアレイ５からの発生熱をこの放熱体１０を介し
て冷却気体流路９を流れる冷却気体流１１にて放熱する
ように構成されている。また、ＬＤアレイ５には温度セ
ンサ１２が装着されている。
【００３５】ケース１の他半部には、放熱体１０に向け
て冷却気体流１１を送る空冷ファン１３とファン回転数
制御装置１４が配設され、ファン回転数制御装置１４に
温度センサ１２からの検出信号が入力され、検出温度が
設定値よりも高くなると空冷ファン１３の回転数を上
げ、検出温度が低くなると回転数を下げ、ＬＤアレイ５
が常に一定温度に保持されるように構成されている。こ
れによって各ＬＤ素子４の温度変動によりＬＤアレイ５
からのレーザ光の波長が変わり、励起効率が変動してレ
ーザ光出力が変動するといった不具合を解消している。
て冷却気体流１１を送る空冷ファン１３とファン回転数
制御装置１４が配設され、ファン回転数制御装置１４に
温度センサ１２からの検出信号が入力され、検出温度が
設定値よりも高くなると空冷ファン１３の回転数を上
げ、検出温度が低くなると回転数を下げ、ＬＤアレイ５
が常に一定温度に保持されるように構成されている。こ
れによって各ＬＤ素子４の温度変動によりＬＤアレイ５
からのレーザ光の波長が変わり、励起効率が変動してレ
ーザ光出力が変動するといった不具合を解消している。
【００３６】ＬＤアレイ５は、図２に示すように、数個
〜数１０個のＬＤ素子４を一次元又は二次元状に同一方
向に向かってレーザ光１５を出射するように配置したも
のであり、本実施例では図２の上面と下面を電極１６に
したものを用いており、その両面に約２Ｖ、数１０アン
ペアの電流を電源１７から供給すれば、８１０〜８００
ｎｍの波長のレーザ光１５を出射するものを用いてい
る。
〜数１０個のＬＤ素子４を一次元又は二次元状に同一方
向に向かってレーザ光１５を出射するように配置したも
のであり、本実施例では図２の上面と下面を電極１６に
したものを用いており、その両面に約２Ｖ、数１０アン
ペアの電流を電源１７から供給すれば、８１０〜８００
ｎｍの波長のレーザ光１５を出射するものを用いてい
る。
【００３７】レーザ発振ユニット２は、図３に示すよう
に、ＹＡＧロッド３の周囲の４方向に等間隔にＬＤアレ
イ５が配設され、各ＬＤアレイ５から出射されたレーザ
光１５がＹＡＧロッド３に照射される。放熱体１０は高
熱伝導性で導電性のある真鍮にて構成されるとともに、
略円柱体を４分割した形状に形成されて各ＬＤアレイ
５、５間に介装されて放熱と電極の役割を兼務し、かつ
その周囲が絶縁体からなる絶縁筒体１８にて囲まれて保
持されている。また、一部の放熱体１０とＬＤアレイ５
の間には絶縁体１９が介装され、その放熱体１０とＬＤ
アレイ５の電極１６に接触させた電極板２０間に電源１
７が接続されている。なお、各放熱体１０をそれぞれ電
気的に絶縁してＬＤアレイ５を電源１７に対して任意に
接続するようにしても良く、また放熱体１０の分割数や
ＬＤアレイ５の配置数も任意に変更できることは言うま
でもない。また冷却気体流路９に水等の流体を流して冷
却してもよいのは明白である。
に、ＹＡＧロッド３の周囲の４方向に等間隔にＬＤアレ
イ５が配設され、各ＬＤアレイ５から出射されたレーザ
光１５がＹＡＧロッド３に照射される。放熱体１０は高
熱伝導性で導電性のある真鍮にて構成されるとともに、
略円柱体を４分割した形状に形成されて各ＬＤアレイ
５、５間に介装されて放熱と電極の役割を兼務し、かつ
その周囲が絶縁体からなる絶縁筒体１８にて囲まれて保
持されている。また、一部の放熱体１０とＬＤアレイ５
の間には絶縁体１９が介装され、その放熱体１０とＬＤ
アレイ５の電極１６に接触させた電極板２０間に電源１
７が接続されている。なお、各放熱体１０をそれぞれ電
気的に絶縁してＬＤアレイ５を電源１７に対して任意に
接続するようにしても良く、また放熱体１０の分割数や
ＬＤアレイ５の配置数も任意に変更できることは言うま
でもない。また冷却気体流路９に水等の流体を流して冷
却してもよいのは明白である。
【００３８】出力ミラー６は、アライメント機構２１に
て簡単にアライメント調整できるように構成されてい
る。このアライメント機構２１を図４を参照して説明す
る。出力ミラー６はミラーホルダ２２に保持されてお
り、このミラーホルダ２２はその外周部の１８０度の位
置に一対の引張ねじ手段２３が貫通されるとともにそれ
と９０°の位置に一対の押付ねじ手段２４が螺合され、
引張ねじ手段２３はケース１に設けられたねじ穴２５に
螺合されている。かくして、一対の引張ねじ手段２３に
よる引き具合と一対の押付ねじ手段２４による押し付け
具合とによって出力ミラー６の角度アライメント調整を
簡単に行なうことができるとともにその状態でロックす
ることができる。なお、引張ねじ手段２３と押付ねじ手
段２４の数は３以上設けてもよく、また一方の押付ねじ
手段２４は球体等に代えても良い。
て簡単にアライメント調整できるように構成されてい
る。このアライメント機構２１を図４を参照して説明す
る。出力ミラー６はミラーホルダ２２に保持されてお
り、このミラーホルダ２２はその外周部の１８０度の位
置に一対の引張ねじ手段２３が貫通されるとともにそれ
と９０°の位置に一対の押付ねじ手段２４が螺合され、
引張ねじ手段２３はケース１に設けられたねじ穴２５に
螺合されている。かくして、一対の引張ねじ手段２３に
よる引き具合と一対の押付ねじ手段２４による押し付け
具合とによって出力ミラー６の角度アライメント調整を
簡単に行なうことができるとともにその状態でロックす
ることができる。なお、引張ねじ手段２３と押付ねじ手
段２４の数は３以上設けてもよく、また一方の押付ねじ
手段２４は球体等に代えても良い。
【００３９】図５は、本発明の第２の実施例の半導体レ
ーザ励起レーザ発振器におけるレーザ発振ユニット２を
示す。この実施例においては、ＬＤアレイ５がＹＡＧロ
ッド３の直径方向の２方向に配設され、ＬＤアレイ５の
片側の電極１６に電源１７に接続された電極板２６が当
接配置され、ＬＤアレイ５の他方の電極１６同士が中継
電極板２７により接続されている。また、電極板２６と
放熱体１０及び中継電極板２７と放熱体１０の間にはそ
れぞれ絶縁体２８が介装されており、筒体１８は絶縁体
又は非絶縁体にて構成されている。また、放熱体１０を
ＢｅＯなどの絶縁体の高熱伝導体にて構成すると、絶縁
体２８を設ける必要はない。
ーザ励起レーザ発振器におけるレーザ発振ユニット２を
示す。この実施例においては、ＬＤアレイ５がＹＡＧロ
ッド３の直径方向の２方向に配設され、ＬＤアレイ５の
片側の電極１６に電源１７に接続された電極板２６が当
接配置され、ＬＤアレイ５の他方の電極１６同士が中継
電極板２７により接続されている。また、電極板２６と
放熱体１０及び中継電極板２７と放熱体１０の間にはそ
れぞれ絶縁体２８が介装されており、筒体１８は絶縁体
又は非絶縁体にて構成されている。また、放熱体１０を
ＢｅＯなどの絶縁体の高熱伝導体にて構成すると、絶縁
体２８を設ける必要はない。
【００４０】図６は、本発明の第３の実施例の半導体レ
ーザ励起レーザ発振器を示す。この実施例においては、
ケース１内の冷却気体通路２９に冷却管３０を配設し、
冷却器３１にて冷却した冷却媒体３２をポンプ３３にて
循環させるように構成し、外気温が高くてもＬＤアレイ
５を十分に冷却できるように構成している。ＬＤアレイ
５は通常２５°Ｃ〜３５°Ｃの温度範囲でＹＡＧロッド
３に対して適切な波長のレーザ光を出射するので、外気
温が３５°Ｃを越える場合に有効である。なお、本実施
例ではすべて空冷とするために、冷却器３１にペルチェ
素子３４を用い、その排熱は空冷ファン３５にて行なう
ように構成している。３６はペルチェ素子３４の駆動電
源である。
ーザ励起レーザ発振器を示す。この実施例においては、
ケース１内の冷却気体通路２９に冷却管３０を配設し、
冷却器３１にて冷却した冷却媒体３２をポンプ３３にて
循環させるように構成し、外気温が高くてもＬＤアレイ
５を十分に冷却できるように構成している。ＬＤアレイ
５は通常２５°Ｃ〜３５°Ｃの温度範囲でＹＡＧロッド
３に対して適切な波長のレーザ光を出射するので、外気
温が３５°Ｃを越える場合に有効である。なお、本実施
例ではすべて空冷とするために、冷却器３１にペルチェ
素子３４を用い、その排熱は空冷ファン３５にて行なう
ように構成している。３６はペルチェ素子３４の駆動電
源である。
【００４１】図７は、本発明の第４の実施例の半導体レ
ーザ励起レーザ発振器を示す。この実施例においては、
ケース１の他端にペルチェ素子３８を用いた冷却器３７
の低温側放熱部３９を配置して空気を冷却するようにし
たものである。４０は高温側放熱部であり、空冷ファン
４１にて放熱するように構成されている。
ーザ励起レーザ発振器を示す。この実施例においては、
ケース１の他端にペルチェ素子３８を用いた冷却器３７
の低温側放熱部３９を配置して空気を冷却するようにし
たものである。４０は高温側放熱部であり、空冷ファン
４１にて放熱するように構成されている。
【００４２】図８は、本発明の第５の実施例の半導体レ
ーザ励起レーザ発振器を示す。この実施例においては、
空冷ファン１３に代えて外ケース１の他端部に冷却気体
流生成手段として冷風発生手段４２を配設している。こ
の冷風発生手段４２は、高圧空気を渦流発生器４３に接
線方向に供給すると膨張するとともに高速回転して渦流
れとなり、大きな遠心力が働いて圧力・密度が急上昇
し、抵抗が増加して温度を上昇しながら矢印で示すよう
に後方の熱風排出口４４に向かって移動して排出され、
残りの空気は渦流の中心部を白抜き矢印の如く冷風出口
４５に向けて流れ、その間に膨張しながら外側の渦流に
対する制動作用を行うことにより、その仕事にて低温に
なる結果冷風が生成されるという原理に基づくものであ
る。なお、熱風に供給された熱量と冷風から持ち去られ
た熱量は常に等しいので、熱風排出口４４からの排出空
気量を調整弁４６にて調整することにより、冷風の量と
温度を背反的に調整することができる。本実施例では、
温度センサ１２の検出信号に基づいて流量調整弁４７を
制御して高圧空気の供給量を調整することにより冷風量
を調整するように構成している。
ーザ励起レーザ発振器を示す。この実施例においては、
空冷ファン１３に代えて外ケース１の他端部に冷却気体
流生成手段として冷風発生手段４２を配設している。こ
の冷風発生手段４２は、高圧空気を渦流発生器４３に接
線方向に供給すると膨張するとともに高速回転して渦流
れとなり、大きな遠心力が働いて圧力・密度が急上昇
し、抵抗が増加して温度を上昇しながら矢印で示すよう
に後方の熱風排出口４４に向かって移動して排出され、
残りの空気は渦流の中心部を白抜き矢印の如く冷風出口
４５に向けて流れ、その間に膨張しながら外側の渦流に
対する制動作用を行うことにより、その仕事にて低温に
なる結果冷風が生成されるという原理に基づくものであ
る。なお、熱風に供給された熱量と冷風から持ち去られ
た熱量は常に等しいので、熱風排出口４４からの排出空
気量を調整弁４６にて調整することにより、冷風の量と
温度を背反的に調整することができる。本実施例では、
温度センサ１２の検出信号に基づいて流量調整弁４７を
制御して高圧空気の供給量を調整することにより冷風量
を調整するように構成している。
【００４３】この構成によれば、高圧空気源があれば、
極めて簡単な構成にて直接冷風を作って送ることがで
き、シンプルで、コンパクトな構成とすることができ
る。
極めて簡単な構成にて直接冷風を作って送ることがで
き、シンプルで、コンパクトな構成とすることができ
る。
【００４４】図９〜図１１は、本発明の第６の実施例の
半導体レーザ励起レーザ発振器を示す。この実施例にお
いては、ＹＡＧロッド３からのレーザ発振出力を光セン
サ４８にて検出し、励起レーザパワー設定値との誤差を
比較器４９にて検出し、その誤差εに応じて高速応答制
御回路５０にてレーザ駆動回路５１によるＬＤアレイ５
の動作電流を制御し、レーザ光出力の高速変動を無く
し、レーザ光出力の高安定化を図るように構成してい
る。即ち、温度検出に基づいて温度制御して波長制御を
行い、レーザ光出力を安定化するのには時間がかかるの
に対して、レーザ光出力を光センサ４８で検出して高速
応答制御することにより応答性を改善することができ
る。高速応答制御回路５０は、図１０に示すように、誤
差εに応じて駆動電流を変化させるように構成されると
ともに駆動電流の変動幅にリミッターを設けている。こ
のようにリミッターを設けているのは、ＬＤ素子４は一
定の光出力を越えると破損に至る恐れがあり、また電流
の制御に頼り過ぎて他の波長でロックされてしまうのを
防止するためである。
半導体レーザ励起レーザ発振器を示す。この実施例にお
いては、ＹＡＧロッド３からのレーザ発振出力を光セン
サ４８にて検出し、励起レーザパワー設定値との誤差を
比較器４９にて検出し、その誤差εに応じて高速応答制
御回路５０にてレーザ駆動回路５１によるＬＤアレイ５
の動作電流を制御し、レーザ光出力の高速変動を無く
し、レーザ光出力の高安定化を図るように構成してい
る。即ち、温度検出に基づいて温度制御して波長制御を
行い、レーザ光出力を安定化するのには時間がかかるの
に対して、レーザ光出力を光センサ４８で検出して高速
応答制御することにより応答性を改善することができ
る。高速応答制御回路５０は、図１０に示すように、誤
差εに応じて駆動電流を変化させるように構成されると
ともに駆動電流の変動幅にリミッターを設けている。こ
のようにリミッターを設けているのは、ＬＤ素子４は一
定の光出力を越えると破損に至る恐れがあり、また電流
の制御に頼り過ぎて他の波長でロックされてしまうのを
防止するためである。
【００４５】図１１を参照して詳しく説明すると、
（ａ）はＬＤ素子４の動作特性であり、温度が上がると
波長が長くなる特性を有しており、（ｂ）はＹＡＧロッ
ド３の波長による光エネルギ吸収率（ＹＡＧレーザ光出
力）の特性であり、最適波長８０７ｎｍでピーク吸収率
を示す。そのため、ＬＤアレイ５の検出温度に応じて空
冷ファン１３の回転数を制御してＬＤアレイ５の温度を
設定温度に制御することにより、常にピーク吸収率にな
る波長にロックしているのである。しかし、熱移動には
時間を要するので、（ｃ）に示すように種々の要因によ
る出力変動には応答できない。そこで、光センサ４８か
らの検出信号によりＬＤ素子４の駆動電流を制御して高
安定化を図っている。
（ａ）はＬＤ素子４の動作特性であり、温度が上がると
波長が長くなる特性を有しており、（ｂ）はＹＡＧロッ
ド３の波長による光エネルギ吸収率（ＹＡＧレーザ光出
力）の特性であり、最適波長８０７ｎｍでピーク吸収率
を示す。そのため、ＬＤアレイ５の検出温度に応じて空
冷ファン１３の回転数を制御してＬＤアレイ５の温度を
設定温度に制御することにより、常にピーク吸収率にな
る波長にロックしているのである。しかし、熱移動には
時間を要するので、（ｃ）に示すように種々の要因によ
る出力変動には応答できない。そこで、光センサ４８か
らの検出信号によりＬＤ素子４の駆動電流を制御して高
安定化を図っている。
【００４６】このように大まかなレーザ光出力制御はＬ
Ｄアレイ５の温度制御による波長ロックで行い、細かな
高速変動に対しては光出力フィードバック制御を行ない
かつ電流リミッタによりこの光出力フィードバックの制
御範囲を限定することによって別の吸収波長にロックさ
れることなしに安定したレーザ光出力を得ている。な
お、レーザ光出力が光センサ４８の応答に過敏に反応し
すぎるときには、光センサ４８に移動平均出機能を持た
せてもよい。
Ｄアレイ５の温度制御による波長ロックで行い、細かな
高速変動に対しては光出力フィードバック制御を行ない
かつ電流リミッタによりこの光出力フィードバックの制
御範囲を限定することによって別の吸収波長にロックさ
れることなしに安定したレーザ光出力を得ている。な
お、レーザ光出力が光センサ４８の応答に過敏に反応し
すぎるときには、光センサ４８に移動平均出機能を持た
せてもよい。
【００４７】図１２は、本発明の第７の実施例の半導体
レーザ励起レーザ発振器を示す。この実施例において
は、ケース１の冷却気体流１１の出口に、冷却気体流１
１を出射レーザ光８に向けて流す冷却気体流案内手段５
２を設けている。このように冷却気体流案内手段５２を
設けることにより、レーザ光８による加工時に対象物か
ら発生する煙から出力ミラー６を保護することができ
る。なお、冷却気体流案内手段５２を設ける場合、ケー
ス１の出口近傍に逃がし穴５３を設けて冷却気体流１１
の一部を逃がし、流通抵抗が大きくならないようにする
のが望ましい。
レーザ励起レーザ発振器を示す。この実施例において
は、ケース１の冷却気体流１１の出口に、冷却気体流１
１を出射レーザ光８に向けて流す冷却気体流案内手段５
２を設けている。このように冷却気体流案内手段５２を
設けることにより、レーザ光８による加工時に対象物か
ら発生する煙から出力ミラー６を保護することができ
る。なお、冷却気体流案内手段５２を設ける場合、ケー
ス１の出口近傍に逃がし穴５３を設けて冷却気体流１１
の一部を逃がし、流通抵抗が大きくならないようにする
のが望ましい。
【００４８】図１３は、本発明の第８の実施例の半導体
レーザ励起レーザ発振器を示す。この実施例において
は、ＬＤアレイ５５から出射されたレーザ光５６が集光
レンズ５７で集光され、ＹＡＧロッド３の一端の入力端
面に集光される。このＹＡＧロッド３の入力端面は、Ｌ
Ｄアレイ５５からの７９０〜８２０ｎｍの波長の光を通
過し、ＹＡＧロッド３の発振波長（例えば１０６４ｎ
ｍ）の光に対しては全反射する全反射コーティング５８
が施されており、この全反射コーティング５８と出力ミ
ラー６との間で発振を起こすのである。
レーザ励起レーザ発振器を示す。この実施例において
は、ＬＤアレイ５５から出射されたレーザ光５６が集光
レンズ５７で集光され、ＹＡＧロッド３の一端の入力端
面に集光される。このＹＡＧロッド３の入力端面は、Ｌ
Ｄアレイ５５からの７９０〜８２０ｎｍの波長の光を通
過し、ＹＡＧロッド３の発振波長（例えば１０６４ｎ
ｍ）の光に対しては全反射する全反射コーティング５８
が施されており、この全反射コーティング５８と出力ミ
ラー６との間で発振を起こすのである。
【００４９】この実施例においてもＹＡＧロッド３とＬ
Ｄアレイ５５は冷却気体流路５９を形成した放熱体６０
にて放熱される。また、ＬＤアレイ５５の温度を温度セ
ンサ６２にて検出し、上記各実施例と同様に空冷ファン
６３とファン回転数制御装置６４が配設され、ファン回
転数制御装置６４に温度センサ６２からの検出信号が入
力され、ＬＤアレイ５５の温度が一定になるように制御
されている。また、この実施例においても、図示してい
ないが、光センサを設けてＬＤアレイの駆動電流の高速
応答制御を行なうようにすることもできる。
Ｄアレイ５５は冷却気体流路５９を形成した放熱体６０
にて放熱される。また、ＬＤアレイ５５の温度を温度セ
ンサ６２にて検出し、上記各実施例と同様に空冷ファン
６３とファン回転数制御装置６４が配設され、ファン回
転数制御装置６４に温度センサ６２からの検出信号が入
力され、ＬＤアレイ５５の温度が一定になるように制御
されている。また、この実施例においても、図示してい
ないが、光センサを設けてＬＤアレイの駆動電流の高速
応答制御を行なうようにすることもできる。
【００５０】図１４は、本発明の第９の実施例の半導体
レーザ励起レーザ発振器を示す。この実施例は、図１と
図１３の第１と第８の実施例を組み合わせたものであ
る。側面照射用のＬＤアレイ５の放熱体１０及び端面照
射用のＬＤアレイ５５の放熱体６０と各温度制御用の温
度センサ１２、６２、空冷ファン１３、６３、ファン回
転数制御装置１４、６４も同じであり、それぞれ温度が
一定になるように制御される。
レーザ励起レーザ発振器を示す。この実施例は、図１と
図１３の第１と第８の実施例を組み合わせたものであ
る。側面照射用のＬＤアレイ５の放熱体１０及び端面照
射用のＬＤアレイ５５の放熱体６０と各温度制御用の温
度センサ１２、６２、空冷ファン１３、６３、ファン回
転数制御装置１４、６４も同じであり、それぞれ温度が
一定になるように制御される。
【００５１】本実施例の構成によれば、端面照射のＬＤ
アレイ５５からのレーザ光にて励起されるレーザ光の質
は良く、それを種として側面照射のＬＤアレイ５からの
レーザ光による励起によってパワーアップされるので、
質の良いレーザ光が高出力でえられる。また、片方のＬ
Ｄアレイからの照射レーザ光をパルスにすることによ
り、連続とパルスが複合されたレーザ光を出力すること
も可能となる。
アレイ５５からのレーザ光にて励起されるレーザ光の質
は良く、それを種として側面照射のＬＤアレイ５からの
レーザ光による励起によってパワーアップされるので、
質の良いレーザ光が高出力でえられる。また、片方のＬ
Ｄアレイからの照射レーザ光をパルスにすることによ
り、連続とパルスが複合されたレーザ光を出力すること
も可能となる。
【００５２】上記実施例では、ＹＡＧロッド３の出力ミ
ラー６とは反対側の端面を全反射コーティングして反射
ミラーを省略したものを例示したが、反射ミラーを用い
て発振させるようにしてもよい。
ラー６とは反対側の端面を全反射コーティングして反射
ミラーを省略したものを例示したが、反射ミラーを用い
て発振させるようにしてもよい。
【００５３】また、上記実施例では光センサ４８をＹＡ
Ｇレーザ３の漏れ光を検出するように配置したが、レー
ザ光を光分岐して検出するようにしてもよいし、照射面
の光パワーを検出するようにしてもよい。
Ｇレーザ３の漏れ光を検出するように配置したが、レー
ザ光を光分岐して検出するようにしてもよいし、照射面
の光パワーを検出するようにしてもよい。
【００５４】また、レーザ発振ユニット２内にＳＨＧ素
子などの光検出素子を設けて光出力をフィードバック制
御してもよく、その時も安定した光出力が得られる。
子などの光検出素子を設けて光出力をフィードバック制
御してもよく、その時も安定した光出力が得られる。
【００５５】また、ＹＡＧロッド３に代わる別の材質、
例えばＹＶＯ4 やＹＡＰ、ＹＬＦ等の種々の光励起媒体
を用いることもできる。
例えばＹＶＯ4 やＹＡＰ、ＹＬＦ等の種々の光励起媒体
を用いることもできる。
【００５６】
【発明の効果】本願の第１発明の半導体レーザ励起レー
ザ発振器によれば、以上の説明から明らかなように、Ｙ
ＡＧロッドを側面照射する半導体レーザアレイに冷却気
体流路を形成された放熱体を接触させて配設し、冷却気
体流生成手段を設けているので、水冷ジャケットを配設
して別途に設けた冷却器から冷却水を循環供給する構成
に比して低コストにてコンパクトに構成でき、かつ半導
体レーザアレイの検出温度に応じて冷却気体流路に流す
冷却気体流を制御するようにしているので、半導体レー
ザアレイの温度を精度良く制御でき、高安定なレーザ光
出力を得ることができる。
ザ発振器によれば、以上の説明から明らかなように、Ｙ
ＡＧロッドを側面照射する半導体レーザアレイに冷却気
体流路を形成された放熱体を接触させて配設し、冷却気
体流生成手段を設けているので、水冷ジャケットを配設
して別途に設けた冷却器から冷却水を循環供給する構成
に比して低コストにてコンパクトに構成でき、かつ半導
体レーザアレイの検出温度に応じて冷却気体流路に流す
冷却気体流を制御するようにしているので、半導体レー
ザアレイの温度を精度良く制御でき、高安定なレーザ光
出力を得ることができる。
【００５７】また、半導体レーザアレイ間に導電体から
成る放熱体と絶縁体を適宜に配置して電源を接続し、放
熱体の周囲を絶縁体にて囲むと、一層コンパクトでシン
プルな構成とすることができる。
成る放熱体と絶縁体を適宜に配置して電源を接続し、放
熱体の周囲を絶縁体にて囲むと、一層コンパクトでシン
プルな構成とすることができる。
【００５８】また、ＹＡＧロッドの片方の端面に発振波
長に対する全反射コーティングを施すと、反射ミラーの
アライメントが不要になり、コンパクトでシンプルな構
成にできる。
長に対する全反射コーティングを施すと、反射ミラーの
アライメントが不要になり、コンパクトでシンプルな構
成にできる。
【００５９】本願の第２発明によれば、ＹＡＧロッドを
端面照射する半導体レーザアレイを用いているので、質
のよいレーザ光が得られ、かつ半導体レーザアレイ及び
集光レンズに接触させて同様の放熱体を配設させること
により、第１発明と同様の効果が得られる。
端面照射する半導体レーザアレイを用いているので、質
のよいレーザ光が得られ、かつ半導体レーザアレイ及び
集光レンズに接触させて同様の放熱体を配設させること
により、第１発明と同様の効果が得られる。
【００６０】また、第１、第２発明において、温度検出
手段による検出温度と設定値の比較により冷却気体流生
成手段の出力を制御することにより、半導体レーザの温
度を一定に制御でき、半導体レーザの温度変動による波
長ずれを無くしてレーザ発振を安定でき、安定なレーザ
光出力を得ることができる。
手段による検出温度と設定値の比較により冷却気体流生
成手段の出力を制御することにより、半導体レーザの温
度を一定に制御でき、半導体レーザの温度変動による波
長ずれを無くしてレーザ発振を安定でき、安定なレーザ
光出力を得ることができる。
【００６１】また、冷却気体を冷却する冷却手段を設け
ると冷却効果が大きく、雰囲気温度が高い場合でも応答
性良く半導体レーザの温度を制御できる。その冷却手段
としては、冷却器にて冷却される冷媒を循環させる冷却
管を冷却気体通路内に配置してもよく、または固体電子
冷却器の低温側放熱部を冷却気体通路内に配置して構成
してもよい。
ると冷却効果が大きく、雰囲気温度が高い場合でも応答
性良く半導体レーザの温度を制御できる。その冷却手段
としては、冷却器にて冷却される冷媒を循環させる冷却
管を冷却気体通路内に配置してもよく、または固体電子
冷却器の低温側放熱部を冷却気体通路内に配置して構成
してもよい。
【００６２】また、冷却気体流生成手段として、高圧空
気を渦流発生器に接線方向に供給することにより中心部
に発生した冷風を送り出す手段にて構成すると、高圧空
気源があれば、極めて簡単な構成にて直接冷風を作って
送ることができ、シンプルで、コンパクトな構成とする
ことができる。
気を渦流発生器に接線方向に供給することにより中心部
に発生した冷風を送り出す手段にて構成すると、高圧空
気源があれば、極めて簡単な構成にて直接冷風を作って
送ることができ、シンプルで、コンパクトな構成とする
ことができる。
【００６３】本願の第３発明によれば、ＹＡＧロッドを
側面照射する半導体レーザアレイと端面照射する半導体
レーザアレイとを備えているので、端面照射により質の
良いレーザ光出力が得られる状態でその質を保持したま
ま側面照射によって出力が高められ、質の良い高出力の
レーザ光を得ることができる。
側面照射する半導体レーザアレイと端面照射する半導体
レーザアレイとを備えているので、端面照射により質の
良いレーザ光出力が得られる状態でその質を保持したま
ま側面照射によって出力が高められ、質の良い高出力の
レーザ光を得ることができる。
【００６４】また、この第３発明において、第１、第２
発明と同様に放熱体と冷却気体流生成手段と温度検出手
段と制御手段を設けることにより、低コストにてコンパ
クトに構成でき、かつ安定なレーザ光出力を得ることが
できる。
発明と同様に放熱体と冷却気体流生成手段と温度検出手
段と制御手段を設けることにより、低コストにてコンパ
クトに構成でき、かつ安定なレーザ光出力を得ることが
できる。
【００６５】本願の第４発明によれば、上記各発明にお
いて、ＹＡＧロッドからの出射レーザ光を光センサにて
検出して設定値との誤差を零にするように高速応答制御
回路にて半導体レーザ駆動回路を制御することにより、
レーザ光出力の高速変動を解消して高安定なレーザ光出
力が得られる。
いて、ＹＡＧロッドからの出射レーザ光を光センサにて
検出して設定値との誤差を零にするように高速応答制御
回路にて半導体レーザ駆動回路を制御することにより、
レーザ光出力の高速変動を解消して高安定なレーザ光出
力が得られる。
【００６６】本願の第５発明によれば、上記各発明にお
ける温度検出手段を無くして光センサの検出信号を用い
て冷却気体流生成手段を駆動制御することにより安定な
レーザ光出力を得ることができ、さらにその光センサの
検出信号を用いて半導体レーザ駆動回路を高速応答制御
することにより、レーザ光出力の高速変動を解消できて
高安定なレーザ光出力が得られる。
ける温度検出手段を無くして光センサの検出信号を用い
て冷却気体流生成手段を駆動制御することにより安定な
レーザ光出力を得ることができ、さらにその光センサの
検出信号を用いて半導体レーザ駆動回路を高速応答制御
することにより、レーザ光出力の高速変動を解消できて
高安定なレーザ光出力が得られる。
【００６７】本願の第６発明によれば、上記各発明にお
いて、引張ねじ手段と押付ねじ手段を備えた出力ミラー
のアライメント機構を設けているので、出力ミラーのア
ライメントをこれらのねじ手段の調整にて簡単に行なう
ことができる。
いて、引張ねじ手段と押付ねじ手段を備えた出力ミラー
のアライメント機構を設けているので、出力ミラーのア
ライメントをこれらのねじ手段の調整にて簡単に行なう
ことができる。
【００６８】本願の第７発明によれば、上記各発明にお
いて、冷却気体流が出射レーザ光に向けて流す冷却気体
流案内手段を設けているので、レーザ光にて加工する対
象物からの煙から出力ミラーを保護することができる。
いて、冷却気体流が出射レーザ光に向けて流す冷却気体
流案内手段を設けているので、レーザ光にて加工する対
象物からの煙から出力ミラーを保護することができる。
【図１】本発明の半導体レーザ励起レーザ発振器の第１
実施例の全体構成を示す縦断面図である。
実施例の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】同実施例のＬＤアレイの斜視図である。
【図３】同実施例のレーザ発振ユニットを示し、（ａ）
は横断面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）はＬＤアレイの
接続回路図である。
は横断面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）はＬＤアレイの
接続回路図である。
【図４】同実施例のアライメント機構を示し、（ａ）は
正面図、（ｂ）は縦断側面図、（ｃ）は横断底面図であ
る。
正面図、（ｂ）は縦断側面図、（ｃ）は横断底面図であ
る。
【図５】本発明の半導体レーザ励起レーザ発振器の第２
実施例のレーザ発振ユニットを示し、（ａ）は横断面
図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）はＬＤアレイの接続回路
図である。
実施例のレーザ発振ユニットを示し、（ａ）は横断面
図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）はＬＤアレイの接続回路
図である。
【図６】本発明の半導体レーザ励起レーザ発振器の第３
実施例の全体構成を示す縦断面図である。
実施例の全体構成を示す縦断面図である。
【図７】本発明の半導体レーザ励起レーザ発振器の第４
実施例の全体構成を示す縦断面図である。
実施例の全体構成を示す縦断面図である。
【図８】本発明の半導体レーザ励起レーザ発振器の第５
実施例の全体構成を示す縦断面図である。
実施例の全体構成を示す縦断面図である。
【図９】本発明の半導体レーザ励起レーザ発振器の第６
実施例の全体構成を示す縦断面図である。
実施例の全体構成を示す縦断面図である。
【図１０】同実施例のレーザ光出力のフィードバック制
御部のブロック図である。
御部のブロック図である。
【図１１】同実施例のレーザ光出力のフィードバック制
御動作の説明図であり、（ａ）はＬＤ素子の温度−波長
特性図、（ｂ）はＹＡＧロッドの吸収波長−吸収率特性
図、（ｃ）はレーザ光出力変動の説明図である。
御動作の説明図であり、（ａ）はＬＤ素子の温度−波長
特性図、（ｂ）はＹＡＧロッドの吸収波長−吸収率特性
図、（ｃ）はレーザ光出力変動の説明図である。
【図１２】本発明の半導体レーザ励起レーザ発振器の第
７実施例の全体構成を示す縦断面図である。
７実施例の全体構成を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の半導体レーザ励起レーザ発振器の第
８実施例の全体構成を示す縦断面図である。
８実施例の全体構成を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の半導体レーザ励起レーザ発振器の第
９実施例の全体構成を示す縦断面図である。
９実施例の全体構成を示す縦断面図である。
【図１５】従来例の半導体レーザ励起レーザ発振器の全
体構成図である。
体構成図である。
【図１６】他の従来例の半導体レーザ励起レーザ発振器
の全体構成図である。
の全体構成図である。
３ ＹＡＧロッド（光励起媒体） ５ ＬＤアレイ（半導体レーザアレイ） ６ 出力ミラー ７ 全反射コーティング ９ 冷却気体流路 １０ 放熱体 １１ 冷却気体流 １２ 温度センサ １３ 空冷ファン（冷却気体流生成手段） １４ ファン回転数制御装置（制御手段） １７ 電源 １８ 絶縁筒体 １９ 絶縁体 ２１ アライメント機構 ２２ ミラーホルダ ２３ 引張ねじ手段 ２４ 押付ねじ手段 ２９ 冷却気体通路 ３０ 冷却管 ３１ 冷却器 ３２ 冷却媒体 ３８ ペルチェ素子 ３９ 低温側放熱部 ４２ 冷風発生手段 ４３ 渦流発生器 ４８ 光センサ ５０ 高速応答制御回路 ５１ レーザ駆動回路 ５２ 冷却気体流案内手段 ５５ ＬＤアレイ ５７ 集光レンズ ５８ 全反射コーティング ５９ 冷却気体流路 ６０ 放熱体 ６２ 温度センサ ６３ 空冷ファン（冷却気体流生成手段） ６４ ファン回転数制御装置（制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/133 3/16
Claims (16)
- 【請求項１】 光励起媒体と、光励起媒体を側面照射す
る半導体レーザアレイと、半導体レーザアレイに接触さ
せて配設されるとともに冷却気体流路が形成された放熱
体と、冷却気体流路に冷却気体流を流す冷却気体流生成
手段と、半導体レーザアレイの温度検出手段と、温度検
出手段の検出信号に基づいて冷却気体流生成手段を駆動
制御する制御手段を備えたことを特徴とする半導体レー
ザ励起レーザ発振器。 - 【請求項２】 複数の半導体レーザアレイ間に導電体か
ら成る放熱体を配置し、一部の半導体レーザアレイと放
熱体の間に絶縁体を介装してその両側に電源を接続し、
放熱体の周囲を絶縁体にて囲んだことを特徴とする請求
項１記載の半導体レーザ励起レーザ発振器。 - 【請求項３】 光励起媒体の片方の端面に、発振波長に
対して全反射するコーティングを施したことを特徴とす
る請求項１記載の半導体レーザ励起レーザ発振器。 - 【請求項４】 光励起媒体と、光励起媒体を端面照射す
る半導体レーザアレイと、半導体レーザアレイ及び集光
レンズに接触させて配設されるとともに冷却気体流路が
形成された放熱体と、冷却気体流路に冷却気体流を流す
冷却気体流生成手段と、半導体レーザアレイの温度検出
手段と、温度検出手段の検出信号に基づいて冷却気体流
生成手段を駆動制御する制御手段を備えたことを特徴と
する半導体レーザ励起レーザ発振器。 - 【請求項５】 制御手段は、温度検出手段による検出温
度が設定値より高い時は冷却気体流生成手段の出力を上
げ、設定値より低い時は冷却気体流生成手段の出力を下
げて半導体レーザの温度を一定にするように制御するこ
とを特徴とする請求項１又は４記載の半導体レーザ励起
レーザ発振器。 - 【請求項６】 冷却気体を冷却する冷却手段を設けたこ
とを特徴とする請求項１又は４記載の半導体レーザ励起
レーザ発振器。 - 【請求項７】 冷却手段は、冷却器にて冷却される冷媒
を循環させる冷却管を冷却気体通路内に配置して構成し
たことを特徴とする請求項６記載の半導体レーザ励起レ
ーザ発振器。 - 【請求項８】 冷却手段は、固体電子冷却器の低温側放
熱部を冷却気体通路内に配置して構成したことを特徴と
する請求項６記載の半導体レーザ励起レーザ発振器。 - 【請求項９】 冷却気体流生成手段は、高圧空気を渦流
発生器に接線方向に供給することにより中心部に発生し
た冷風を送り出す手段から成ることを特徴とする請求項
１又は４記載の半導体レーザ励起レーザ発振器。 - 【請求項１０】 光励起媒体と、光励起媒体を側面照射
する半導体レーザアレイと、光励起媒体を端面照射する
半導体レーザアレイとを備えたことを特徴とする半導体
レーザ励起レーザ発振器。 - 【請求項１１】 両半導体レーザアレイ及び集光レンズ
に接触させて配設されるとともに冷却気体流路が形成さ
れた放熱体と、冷却気体流路に冷却気体流を流す冷却気
体流生成手段と、半導体レーザアレイの温度検出手段
と、温度検出手段の検出信号に基づいて冷却気体流生成
手段を駆動制御する制御手段とを設けたことを特徴とす
る請求項１０記載の半導体レーザ励起レーザ発振器。 - 【請求項１２】 光励起媒体からの出射レーザ光を検出
する光センサを設け、出力レベルと励起レーザパワー設
定値との誤差を零にするように半導体レーザ駆動回路を
制御する高速応答制御回路を設けたことを特徴とする請
求項１、４又は１１記載の半導体レーザ励起レーザ発振
器。 - 【請求項１３】 光励起媒体と、光励起媒体を照射する
半導体レーザアレイと、半導体レーザアレイに接触させ
て配設されるとともに冷却気体流路が形成された放熱体
と、冷却気体流路に冷却気体流を流す冷却気体流生成手
段と、光励起媒体からの出射レーザ光を検出する光セン
サと、光センサの検出信号に基づいて冷却気体流生成手
段を駆動制御する制御手段とを備えたことを特徴とする
半導体レーザ励起レーザ発振器。 - 【請求項１４】 光センサにて検出した出射レーザ光の
出力レベルと励起レーザパワー設定値との誤差を零にす
るように半導体レーザ駆動回路を制御する高速応答制御
回路を設けたことを特徴とする請求項１３記載の半導体
レーザ励起レーザ発振器。 - 【請求項１５】 出力ミラー保持体の周囲の４等配した
位置に、各々が１８０度に位置するように引張ねじ手段
と押付ねじ手段を配設して成る出力ミラーのアライメン
ト機構を有することを特徴とする請求項１、４、１０、
１１又は１３記載の半導体レーザ励起レーザ発振器。 - 【請求項１６】 冷却気体流が出射レーザ光に向けて流
れるように冷却気体流の流れ方向を案内する冷却気体流
案内手段を設けたことを特徴とする請求項１、４、１１
又は１３記載の半導体レーザ励起レーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1411295A JPH08204263A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 半導体レーザ励起レーザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1411295A JPH08204263A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 半導体レーザ励起レーザ発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08204263A true JPH08204263A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11852039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1411295A Pending JPH08204263A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 半導体レーザ励起レーザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08204263A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1995
- 1995-01-31 JP JP1411295A patent/JPH08204263A/ja active Pending
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