JPH09102642A - 光学的にポンプされた固体レーザヘッド - Google Patents

光学的にポンプされた固体レーザヘッド

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、レーザに対するポンプ光の結合効
率を増加することを目的とする。 【解決手段】 このレーザ装置は、円筒形空洞300 を構
成している透光性の環状外部スリーブ26と、その外面の
誘電体被覆25と、空洞300 中に位置するレーザロッド22
と、ポンプ光を外部スリーブ26を通ってレーザロッド22
へ導くように誘電体被覆25に設けられた複数のスリット
24とを具備していることを特徴とする。さらにレーザロ
ッド22を囲んで空洞300 内に環状の透光性のジェットス
リーブ28を配置し、それに設けられた複数のオリフィス
を通ってレーザロッドに垂直に衝突するように冷却流体
を空洞300 へ横断方向で導いて冷却することにより効率
よく冷却することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ、特にコンパ
クトで光学的にポンプされ、高パワーの液体衝突により
冷却された固体レーザヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来知られている光学的にポンプされた
レーザはレーザ結晶ロッドを通るポンプ光の１回または
２回の通過を行うだけである。非効率的な金属反射被覆
はポンプ空洞外部で使用され、結果的にレーザロッドへ
のポンプ放射の結合効率を減少させる。このようなレー
ザは高価で大きい溶融シリカの楕円形空洞と研磨された
レーザロッドをさらに使用し、寄生発振によるデポンプ
を生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の既知の光学的に
ポンプされたレーザに関する別の問題は“光学的火面”
の存在である。この用語は空洞内の光学材料に損傷を生
じる光学表面の反射および屈折により生じる集積した空
洞内の光学的焦点を意味する。
【０００４】それ故、本発明の目的は、レーザを改良す
ることである。本発明の別の目的は、光学的にポンプさ
れたレーザの改良である。本発明のさらに別の目的は、
このようなレーザの光結合効率を増加することである。
本発明のさらに別の目的は、横断モードまたはウィスパ
ーモードのようなこのようなレーザの寄生効果を除去ま
たは減少し、光学的火面を除去または減少させることで
ある。本発明のさらに別の目的は、改良されたコンパク
トで光学的にポンプされた高パワーの液体衝突冷却され
た固体レーザヘッドを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、比較的低い光
吸収を有するレーザ結晶を有する固体レーザダイオード
を使用して効率的で均一な光学ポンプへ提供する。本発
明による構成はレーザ結晶を通るポンプ光の多重通過を
促進する。これは横断ウィスパーモードを最小にし、レ
ーザロッド中またはその近辺の光学的火面を減少し、優
れた光学的ポンプの均一性を与える研磨された表面を有
するレーザロッドを使用することができる。この構成で
はさらに周囲表面に高反射性の多重層の誘電体被覆を有
する円筒形の光ポンプ空洞を使用する。レーザロッドか
ら冷却剤までの改良された熱移動は冷却剤の衝突流の使
用により与えられる。８８％の光結合効率が得られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の目的および特徴は添付図
面で特に説明されている。本発明はその構成および動作
方法の両者に関して、さらにその目的および効果と共に
添付図面を伴った以下の詳細な説明を参照して最もよく
理解されるであろう。当業者が本発明を実施し、使用す
ることを可能にするために以下の説明を行い、発明者の
考えている本発明の実行の最良モードが説明される。本
発明の一般的原理は特に効果的で経済的に製造可能なレ
ーザヘッドを与えるためここで限定されているが、種々
の変形は当業者に容易に明白である。
【０００７】好ましい固体レーザポンプヘッド空洞設計
は図１乃至４で示されている。図１、２で示されている
ように、好ましい実施形態は固体ポンプレーザダイオー
ドおよび集積マイクロレンズ21と、３つの対応する一般
的なレンズ23と円筒形の光ポンプ空洞構造300 の３つの
グループを含んでいる。ポンプ空洞構造300 は研磨され
た表面を有する中心に位置したレーザ結晶ロッド22を含
んでいる。ポンプ空洞構造300 はさらに、光透過ジェッ
トスリーブ28と光透過外部スリーブ26とを含んでいる。
ジェットスリーブ28はより詳細に後述するように液体の
冷却剤をジェット穴38（図４）を通って誘導しレーザロ
ッド22に衝突させる役目を行う。
【０００８】周囲の高反射性誘電体被覆25は外部スリー
ブ26上で形成される。３つの穴24が誘電体被覆25に位置
し、それぞれ互いに１２０度隔てられている。高反射性
の多重層被覆はまたジェットスリーブ28の各端部表面41
と、外部スリーブ26の各端部表面43に設けられ、それに
よってダイオードレーザエネルギをレーザロッド22に反
射して戻す。表面密封は外部スリーブ26とジェットスリ
ーブ28との両者に対して使用される。
【０００９】全体の動作で、３つのグループの固体ポン
プレーザダイオード21の光ポンプ放射20は二色性の反射
被覆25の３つの穴またはスリット24を通ってレンズまた
は反射装置23によりレーザ結晶ロッド22の方向に導かれ
る。全てのポンプ放射は基本的に穴24を通過してレーザ
ロッド22に入射することを確実にするように注意する。
【００１０】３つのうち１つの透過スリット24に入り、
第１の通路上でレーザロッド22により吸収されない光ポ
ンプ放射20は外部スリーブ26で誘電体反射被覆25により
反射され、レーザロッド22の方向に再度戻される。この
プロセスは全ての光ポンプ放射20が（１）レーザロッド
22により吸収されるか、（２）液体冷却剤、ジェットス
リーブ28または外部スリーブ26により吸収されるか、
（３）１つの透過スリット24または誘電体反射被覆25を
通って集積空洞から透過されるか、または（４）ジェッ
トスリーブ28、外部スリーブ26、液体冷却剤チャンネル
またはレーザロッド22の端部表面を通って集積空洞から
出て行くまで反復される。
【００１１】レーザロッド22により吸収される光ポンプ
放射20の一部は、基底状態から励起状態までレーザロッ
ド結晶中でイオンをポンプし、励起状態にある結晶中の
イオンの集団を増加する。Ｙｂ：ＹＡＧのような結晶で
は、イッテルビウムイオンはレーザダイオード21により
与えられる９４１．３ナノメータ（ｎｍ）の波長の光子
によりポンプされ、非放射手段を通って基底状態よりも
１０，６２４ｃｍ-1高い準安定上部レーザレベルへ緩和
する。刺激された放射はこのレベルと、基底状態よりも
６１２ｃｍ-1高いところに位置する下部レーザレベルの
間で生じ、１０２９．３ｎｍの波長でレーザ光を生成す
る。イオンは非放射手段を通って基底状態へ緩和され再
度ポンプ放射の別の光子を吸収するのに有効である。
【００１２】外部スリーブ26およびその端部と、ジェッ
トスリーブ28上の誘電体被覆は一般的にＭｇＦ2 、Ｓｉ
Ｏ2 、ＺｎＳまたは氷晶石のような多重層の薄膜誘電体
被覆であり、これは一般的な真空被覆チャンバを使用し
て付着されることができる。優れた円周被覆は例えば薄
膜研究所（501B Basin Road,West Hurley,NY 12491）に
より供給されることができ、これは周囲の厚さが均一な
被覆を生成するために被覆チャンバで縦軸を中心に円筒
形スリーブ26をゆっくりと回転する回転肉焼器のような
固定装置を使用する。
【００１３】周囲被覆の適切な規準は以下のことであ
る。
【００１４】Ａ．０〜６０度の内部入射角に対して、硬
い誘電体被覆は、０．９４１３マイクロメータ波長で＞
９９．５％の反射であり、１．０２９３マイクロメータ
波長で＜５０％の反射率である。
【００１５】Ｂ．スコッチテープ（Scotch Tape ）およ
び消ゴム試験（MIL-C-675A）より優秀でなければならな
い。
【００１６】Ｃ．水、アルコール、アセトン、界面活性
剤中で溶解しない。
【００１７】Ｄ．被覆は１００ｋＷ／ｃｍ2 の光束密度
に耐えられなければならない。
【００１８】３つの透過穴（スリット）24中の被覆の適
切な規定は以下のとおりである。
【００１９】Ａ．反射防止被覆は、０．９４２マイクロ
メータの波長で＜０．２％の反射である。
【００２０】Ｂ．被覆は１００ｋＷ／ｃｍ2 の光束密度
に耐えられることができる。
【００２１】好ましい実施形態では、外部スリーブ26は
通常レーザロッド22の寸法よりも非常に大きく、従っ
て、透過スリット24は外部スリーブ26の表面領域の小部
分を表す。例えば、外部スリーブ26はレーザロッド22の
直径２．０ｍｍと比較して、直径２．５ｃｍである。
【００２２】各グループのダイオード21はSDL 社（80 R
ose Orchard Way,San Jose,CA 95134-1356）から容易に
入手できる疑似ＣＷのＩｎＧａＡｓレーザダイオードア
レイまたは“バー”を使用してもよい。ダイオードバー
は９４１．３ｎｍの波長で放射するように特定され、こ
れはＹｂ：ＹＡＧの吸収帯域の中心である。パッケージ
の構造はSDL-3235-J5 であり、これは２ｍｍの中心（２
ｍｍピッチ）に５つの１ｃｍのバーを取付け、集積され
たマイクロレンズアレイ（図示せず）はまた２ｍｍ中心
で間隔を隔てられる（２ｍｍで分離された光軸）。パッ
ケージは適切な高いデューティ係数の動作（３０％まで
のデューティ係数の寿命試験）の衝突冷却剤を使用す
る。
【００２３】各穴またはスリット24の例示的寸法は幅＝
２．３ｍｍ、長さ（“ｌ”）＝７．１ｍｍである。透過
スリット24は長さと幅の両者で限定され、これらの寸法
はダイオードビーム品質に対して最適化される。特に、
透過スリット24の長さと幅は、スリット24が焦点を結ん
だポンプ放射を顕著にぼかすことなく、できる限り小さ
いように最適化される。そのため、光線トレース解析は
透過スリット24の平面の光線束の寸法を決定するために
使用される。スリットの寸法は全体の吸収効率（レーザ
ロッド内に徐々に吸収されるもとのダイオードパワーの
割合）が最大にされるとき最適化される。好ましい実施
形態により構成された装置では、各スリット24の寸法は
ポンプ放射の８０％を通過するように設計された。マス
キングエラーは特定化されたものよりも大きなスリット
寸法で生じ、やや空洞への転送効率を増加するが、低い
空洞吸収効率を犠牲にする（それを通っての通過でより
多くのポンプ光がスリットを通って失われる）。
【００２４】設計全体を考慮すると、ポンプダイオード
ビーム品質または焦点集中の増加はスリット24の寸法の
減少を可能にすることが観察される。ポンプダイオード
21から放射された光の焦点集中性は放射面に近接して設
けられる円筒形のマイクロレンズの使用により強化さ
れ、これは個々に高速方向（ダイオードバーの細い軸）
で各ダイオードバーからの光を照準する。焦点集中は最
終的にマイクロレンズの品質と、マイクロレンズをダイ
オードバー21と整列するときの構造上のエラーと、ダイ
オードバーの変形と、マイクロレンズの温度に対する感
度と、レンズにより環状の拡散へ変形されるダイオード
アレイの限定された放射表面により制限される。“Refr
active Ellipsoid Optical Surface Without Spherical
Aberration ”と題する1995年１月４日出願の米国特許
第08/368,447号明細書はマイクロレンズ出力の焦点集中
を改良する新しい屈折性の光学系を開示している。
【００２５】ポンプダイオードの輝度は放射表面のパワ
ー密度と焦点集中の積である。輝度はダイオードのパワ
ー密度の増加または各ダイオード放射領域（例えばエッ
ジの放射ダイオードバーの切り子面または表面放射ダイ
オードアレイの放射領域）の出力を良好に照準すること
により強化されることができる。好ましい実施形態で
は、通常の円筒形マイクロレンズは２次元の“ラックお
よびスタック”ダイオードアレイの焦点集中を強化する
ようにエッジ放射ダイオードバー21と共に使用された。
さらに、ダイオード輝度の改良は、高い出力パワー（例
えば１ｃｍバー当たり１００Ｗピークの光パワー対６０
Ｗ）のダイオードを使用し、高いデューティ係数でダイ
オードを動作し（例えば導電性サブマウント上にバーを
取付ける代りにマイクロチャンネル冷却剤を使用してダ
イオードバーを直接冷却しサブマウントを噴流冷却す
る）、マイクロレンズの品質を改良（例えば前述の米国
特許明細書の方法を用いる）することにより達成される
ことができる。レーザダイオードバーのマイクロチャン
ネル冷却は１００％までのデューティ係数で信頼性のあ
る動作を許容し、これはLawrence Livermore National
Laboratoryおよびその他で示されている。このようなア
レイはまだ市販されていないが、使用されることができ
る。ダイオード切り子面の長期間の損傷に対する感度が
アルミニウム濃度に関連し、９４１．３ｎｍでＹｂ：Ｙ
ＡＧをポンプするために使用されるＩｎＧａＡｓアレイ
21がアルミニウムを含まないことを示唆する証拠が存在
する。
【００２６】Ｙｂ：ＹＡＧレーザポンプ空洞の外部スリ
ーブ26において現在好ましいガラスは０．９４１マイク
ロメータのポンプ波長で低吸収であるためによく知られ
ているＢＫ７タイプである。ジェットスリーブ28は好ま
しい実施形態では溶融シリカである。ジェットスリーブ
28用の光学材料の選択は規準数に依存する。重要な設計
考察は、一般的な穿孔またはレーザ穿孔のいずれかを使
用してジェット穴38を製造する能力である。レーザ穿孔
は、良好な熱移動効率に必要な小さい寸法の穴38のため
に好ましい実施形態で使用された。溶融シリカはポンプ
波長でより吸収されるが、ＢＫ７よりも溶融シリカに穴
を穿孔することが好ましい。ジェットスリーブ28は外部
スリーブ26よりも薄く、ジェットスリーブ28のポンプ光
吸収は好ましい実施形態に応じて重要な設計問題を示さ
ない。
【００２７】好ましい実施形態の別の特徴は、それぞれ
テーパーされた表面33により形成される放射レーザ結晶
ロッド22の“犬の骨”状の形態であり、これはそれぞれ
ドープされていない大きな直径の延在部34に導かれる。
レーザロッド22の中心領域37の直径は例えば０．０７７
乃至０．０８１インチであり、一方ドープされていない
大きな直径の延在部34は例えば直径０．８９乃至０．９
３インチである。延在部34は製造および操作期間中にロ
ッド端部のチップ化を防止するため面取り部35を形成す
るようにロッド22の端部136 で研磨される。面取り部35
は好ましくはロッド22に対して４５度の角度で長さ０．
０４乃至０．０８インチである。これらの面取り部は活
性イオンでドープされるレーザロッド22の中心部分また
は領域37のあらゆる部分を曖昧またはぼかすことはな
い。このように、中心部分または領域37内の集団反転に
蓄積されるほぼ全てのエネルギはレーザビームによる抽
出のためにアクセス可能である。
【００２８】図示の実施形態のレーザ結晶ロッド22の円
筒形表面は前述したように研磨された表面である。好ま
しい実施形態の表面は４００粒度の粗い研磨を有するよ
うに特定化される。性能に影響しないように面取り部35
上の研磨は選択的である。研磨されたロッド22の円筒形
外部表面はロッド22および冷却液体の屈折率が一致しな
いとき集積空洞の吸収効率を増加する。ロッドの研磨表
面に衝突するポンプ光は、角度反射関数に応じて前方拡
散または後方拡散される。理想的なランベルト散乱表面
では、散乱された放射はコサインφ関数で分布され、φ
は入射角度に無関係に散乱表面に垂直な軸に関する散乱
光線角度である。ポンプ空洞からロッド22に入る光線は
平均的にロッド22の中心領域37の方向に導かれ、ここで
ロッドを通る通路の長さは最長で、単位通過当りの吸収
は最大である。ロッド22を離れる光線は平均して半径方
向に誘導され、したがって外部スリーブ26の被覆された
周面により反射されるとき、これらの光線は再度ロッド
22の中心方向に戻される。研磨されたロッド表面はそれ
故、それぞれロッド22を通過する吸収長を増加する放射
方向に沿って光線を散乱する傾向により集積空洞の吸収
効率を改良する。種々の実施形態では、研磨の粗さは効
率、ポンプの均一性、冷却効率を最適にするように調節
される。何が“最適”であるかはロッドサイズに応じて
異なる。
【００２９】Ｙｂ3+のような疑似３レベルレーザ媒体で
は、ロッド22は３つの近接する材料領域を与える３つの
レーザ結晶の拡散結合構造であってもよく、レーザシス
テムに対する損失を表すポンプされていない領域の容積
を最小にする。拡散結合は好ましくはギャップなしに境
界領域間の材料境界全体にわたって達成される。ドープ
されていないＹＡＧ結晶へのＹｂ：ＹＡＧ結晶の拡散結
合は例えばOnyx Optics.6545 Sierra Lane,Dublin,CA 9
4568により達成されることができる。
【００３０】ロッド22の中心円筒形領域37はＹＡＧ（Ｙ
ｂ：ＹＡＧ）のイッテルビウム（Ｙｂ3+）のような活性
イオンでドープされる。ドープ濃度は１％の原子であっ
てもよい。ロッド22の端部近辺のドープされていないセ
グメント36はＹＡＧのような同一の結晶構造を有してい
る。端部領域34の端部表面136 は試験を容易にするため
相互に平行にされ、これらの間の寄生レーザ作用または
発振を阻止するように３．６度の角度θで切断されても
よい。これらは単位MIL-0-1380当り１０−５の仕上げを
有する。端部表面136 の穴全体は高損傷抵抗と反射防止
被覆を有する一般的な技術により被覆され、これは以下
の規準に従う。
【００３１】Ａ．反射は単位表面当り０．２％より大き
くない。
【００３２】Ｂ．被覆は前述したものを除いてMIL-C-48
407 の必要条件に適合する。湿度の必要性は適合しな
い。
【００３３】Ｃ．被覆は１００メガワット／ｃｍ2 の光
束密度に耐えることができる。
【００３４】中心のドープセグメント37の最適のドーピ
ング濃度はレーザ媒体、レーザロッド22の直径、集積さ
れたポンプ空洞の吸収効率、単位ユニット長当りのポン
プパワーを含む設計パラメータ数に依存する。本発明の
好ましい実施形態で示したように、１％の原子ドープ濃
度が便宜的に使用される。“百分率原子”濃度は同一容
積×１００％のドープされていない結晶中のイットリウ
ムサイトの総数により割算されたＹＡＧ結晶へドープさ
れた活性Ｙｂ3+イオン数として限定される。最適のドー
プ濃度はやや少なく約０．５％原子と考えられている。
本発明はこのような特定のドープ濃度に限定されない
が、全てのドープ濃度（Ｙｂは１００％までＹＡＧにド
ープされることができる）と、ＬｕＡＧ（ルテチウムア
ルミニウムガーネット）のような他のホスト結晶とネオ
ジムのような他の活性イオンに適応される。
【００３５】本発明のレーザ空洞設計は、Phillips, St
rattan, Desai による“Method andStructure for Impi
ngement Cooling a Laser Rod”と題する1994年11月15
日出願の米国特許第08/339,616号明細書で別々に記載さ
れている半径方向の噴射衝突冷却方法および装置で使用
されることが好ましい。本発明の重要な局面は、このポ
ンプヘッド構造のポンプ効率を強化する特有の設計特徴
および、集積されたポンプ空洞の噴射衝突冷却の使用で
ある。
【００３６】噴射衝突冷却システムは円筒形多重ノズル
スプレー本体またはジェットスリーブ28により図４で概
略的に示されている。加圧されたメチルアルコール冷却
剤は31で入り、スプレー本体またはジェットスリーブ28
を通過して32で出る（図３）。前述したように、好まし
い実施形態では、ジェットスリーブ28のオリフィスまた
は“ジェット”穴38はレーザ穿孔を使用して穿孔され
る。典型的なオリフィス寸法は直径０．００６乃至０．
０１２インチである。
【００３７】冷却剤入口ポート31は“肘”固定装置69,7
0 と端部キャップマニホールド71,73 を通って延在し、
内部ジェットスリーブ28と外部スリーブ26との間の環状
流体チャンネル134 （図４）と連通する。矢印により示
されているように冷却剤は各冷却剤入口ポート31を通っ
て導入される。冷却剤出口ポート32は端部キャップマニ
ホールド71,73 を通って延在し、チャンネル134 と接続
されている。
【００３８】冷却剤流体は従って入力ポート31を通って
流体チャンネル134 に入り、ジェット穴38を通ってレー
ザロッド22の周囲の環状空洞114 へ入る。放射状に延在
するジェット穴38は冷却剤がレーザロッド22を通ってス
プレーし、そこへ衝突することを可能にする。冷却剤が
レーザロッド22に衝突した後、これは端部マニホールド
を通って両者の端部から冷却剤出口32へ排出される。
【００３９】冷却剤流体はレーザロッド22に垂直な実質
上半径方向でレーザロッド22へ供給されることが重要で
ある。レーザロッド22への冷却流体のこのような放射方
向の衝突を与えることは従来技術の軸方向に流動する技
術と比較して強化した冷却を提供する。放射方向で入る
流体は軸方向の流動冷却と比較して増加した乱流を有す
る傾向がある。乱流は薄層流動と比較して増加した熱移
動速度を与える。本発明による乱流放射方向衝突冷却装
置では、境界層は小さく、それによって冷却剤とレーザ
ロッド22の間により小さい温度（Δｔ）を生じる。
【００４０】図７、８はレーザヘッドの構造を強化し、
使用中に整列を維持し、冷却流体の漏洩を防止するため
の好ましい実施形態により使用される密封および整列構
造をさらに詳細に示している。円筒形外部スリーブ26は
第１、第２のＯリング49,51と４つのタブ75により位置
される。Ｏリング49,51 はそれぞれ端部キャップ73,71
に一体的に形成されている各カラー45,47 により各端部
キャップ73,71 の内部表面に対して整列されている。タ
ブ75は９０度離れて方向付けされ各端部キャップ71,73
の一体部分として機械加工される。外部スリーブ26のグ
ロス表示を与えることに加えて、タブ75はさらにジェッ
トスリーブ28を位置付け整合する。Ｏリング49,51 はさ
らにコンプライアントなピストンタイプの取り付けを設
けている。従って、円筒形外部スリーブ26は組立て期間
中に位置付けられたＯリング49,51 へ滑動して挿入され
る。組立て全体は３つのタイロッド、例えば29（図３）
により共に保持され、これはばね30による張力下にあ
る。ばね30は部品の熱膨張係数の差に適合することを助
長するために使用されている。
【００４１】付加的なＯリング対53,55 と59,57 は冷却
流体がレーザヘッドから漏洩しないようにするため表面
密封を施す。Ｏリング53,55 はそれぞれ端部キャップ7
1,73の各環状チャンネル50に位置され、外部スリーブ26
の端部表面43に密封して接触している。Ｏリング59,57
は各端部キャップ73,71 中の環状チャンネル91に位置さ
れ、ジェットスリーブ28の端部表面41に密封して接触す
る。
【００４２】Ｏリング61,63 は端部キャップ71,73 に対
してレーザロッド22の端部近くの各円筒形表面を密封す
る。レーザロッド22の粗い表面に対する密封の特別な手
段が設けられている。特に、円錐状にテーパーされた端
部80,82 を有するそれぞれのプラグ79,83 は穴に滑動し
て挿入され、それによって、テーパーされた端部80,82
はＯリング61,63 と接触する。それぞれ螺合した円錐形
カラー81,85 はＯリング61,63 をレーザロッド22の各円
筒形表面について内方向に押付けるために捩子が設けら
れている。したがって、Ｏリング61,63 は研磨された表
面との密封を改良するようにレーザロッド22へくさび状
に結合される。
【００４３】最後に、Ｏリング65,67 と66,68 の２つの
対は各固定物69,70 を端部キャップ71,73 へ密封するよ
うに提供される。固定装置69,70 は冷却剤流体通路また
はポート93,95,97,99 への“肘形”入口を与える。
【００４４】反射性の円錐状バッフル101,103 はマニホ
ールド構造の一部として含まれる。これらのバッフルは
機械加工され、円錐状表面を研磨し、冷却剤マニホール
ドを通って失われる一部のポンプ光を捕捉し反射または
戻すように動作する。
【００４５】当業者は前述の好ましい実施形態の種々の
適合および変形が本発明の技術的範囲を逸脱することな
く構成されることができることを認識するであろう。し
たがって、例えば、種々の特定の寸法および他のパラメ
ータは図示の実施形態に関連して与えられ、これらは本
発明の方法を使用する他の装置を構成することにおいて
当業者により変形されてもよい。研磨されたレーザロッ
ド表面のような種々の特徴は図示の実施形態の性能を改
良し、冷却液体はレーザロッドに適切に屈折率が一致し
ない。他の実施形態では、このような特徴を省略するこ
とが所望され、または可能である。それ故、特許請求の
範囲に記載された技術的範囲内で、本発明はここで特別
に説明される以外に実施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】好ましい実施形態による光ポンプアレイの概略
レイアウトの斜視図。
【図２】図１のレイアウトの平面図。
【図３】好ましい実施形態の円筒形の光ポンプ空洞の断
面図。
【図４】図３の部分的拡大図。
【図５】好ましい実施形態による空洞中のポンプ放射の
光路を示した概略端面図。
【図６】光線トレース解析に基づいたレーザロッドへの
ポンプ放射の理論的な光結合効率を示したπグラフ。
【図７】好ましい実施形態によるレーザ構造をさらに詳
細に示した側面の断面図。
【図８】ジェットスリーブと外部スリーブを除去した端
部キャップ構造の端面図。
【図９】好ましい実施形態によるレーザロッドの１端部
の側面図。
【図１０】図７の部分拡大図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ダブリュ・バイレン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90254、ハーモサ・ビーチ、トゥエンティ ーフォース・ストリート 642 (72)発明者 エリック・シー・フェスト アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90291、ベニス、ナンバー 217、ベニス・ ブールバード 1140 (72)発明者 スチーブン・シー・マスューズ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90272、パシフィック・パリセーズ、アイ リフ・ストリート 860 (72)発明者 スチーブン・アール・クリンガー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90278、レドンド・ビーチ、ナンバー・シ ー、マーシャルフィールド・レーン 1923

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円筒形空洞を提供し外部表面を有する光
    透過性の環状外部スリーブと、 前記外部スリーブの外部表面上の誘電体被覆と、 前記空洞中に位置するレーザロッドと、 ポンプ光を前記外部スリーブを通って前記レーザロッド
    へ導くように位置される前記誘電体被覆における複数の
    スリットとを具備しているレーザ装置。
  2. 【請求項２】 前記レーザロッドを囲む前記空洞内に位
    置する環状の光透過性のジェットスリーブをさらに含ん
    でおり、前記レーザロッドに垂直に衝突するように冷却
    流体を前記空洞へ横断方向で導くための複数のオリフィ
    スを有する請求項１記載のレーザ装置。
  3. 【請求項３】 前記外部スリーブがガラスで構成され、
    前記ジェットスリーブが溶融シリカで構成されている請
    求項２記載のレーザ装置。
  4. 【請求項４】 前記外部スリーブと前記ジェットスリー
    ブがそれぞれ１対の端部表面を有し、さらに前記レーザ
    ロッドの方向にエネルギを反射して戻すため前記外部ス
    リーブと前記ジェットスリーブの各端部表面上に誘電体
    被覆を含んでいる請求項２または３記載のレーザ装置。
  5. 【請求項５】 前記レーザ装置は、前記ジェットスリー
    ブと前記外部スリーブを相互に関して位置付けるように
    位置された複数の整列タブを有する第１および第２の端
    部キャップを含んでいる請求項２、３または４記載のレ
    ーザ装置。
  6. 【請求項６】 前記各端部キャップは、冷却流体を前記
    ジェットスリーブへ誘導し、および前記レーザロッドか
    ら排出するために１以上の入口ポートと１以上の出口ポ
    ートとを含んでいる請求項５記載のレーザ装置。
  7. 【請求項７】 前記各端部キャップは前記ジェットスリ
    ーブと前記外部スリーブの各端部表面に接触して密封部
    材を位置付けするように位置されているチャンネルを含
    んでいる請求項５または６記載のレーザ装置。
  8. 【請求項８】 前記レーザロッドは研磨された外部表面
    を有する請求項１乃至７のいずれか１項記載のレーザ装
    置。
  9. 【請求項９】 各端部キャップはさらに前記外部スリー
    ブの外部表面に関して密封してＯリングを位置付けする
    ように設けられたカラーを含んでいる請求項５乃至８の
    いずれか１項記載のレーザ装置。
  10. 【請求項１０】 前記レーザロッドは第１および第２の
    面取りされた端部を含んでいる請求項９記載のレーザ装
    置。
  11. 【請求項１１】 前記端部キャップはそれぞれ前記レー
    ザロッドの各端部に隣接して位置し、前記レーザロッド
    の方向へエネルギを反射するように成形されている円錐
    状のバッフルを含んでいる請求項５乃至９のいずれか１
    項記載のレーザ装置。
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