JPH10294513A

JPH10294513A - レーザダイオード励起固体レーザ装置

Info

Publication number: JPH10294513A
Application number: JP20007397A
Authority: JP
Inventors: Michio Nakayama; 通雄中山; Hiroyuki Takada; 弘之高田; Atsushi Takada; 淳高田; Tomohiro Takase; 智裕高瀬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1998-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ＬＤの発振波長をレーザ媒質の吸収
スペクトルに合わせて効率よくレーザ発振させる。【解決手段】各ＬＤ４−１〜４−８のうち温度の最も低
いＬＤの波長がＹＡＧ結晶１の吸収スペクトルに合うよ
うに冷却水の温度を設定し、かつ他のＬＤの各ヒートシ
ンク５−１〜５−８に流す冷却水の流量をＹＡＧ結晶１
の吸収スペクトルに合うように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のレーザダイ
オード（以下、ＬＤと称する）の発光によりレーザ媒
質、例えばＹＡＧ結晶を励起してレーザ光を出力するレ
ーザダイオード励起固体レーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＹＡＧ結晶を用いたＬＤ励起固体レーザ
装置は、ＹＡＧ結晶の周囲に複数のＬＤを配置し、これ
らＬＤからの発光によりＹＡＧ結晶を励起してレーザ発
振を発生し、レーザ光を出力している。

【０００３】このようなＬＤを励起光源とする固体レー
ザ装置では、各ＬＤはそれぞれ冷却された冷却ヒートシ
ンク（以下、ヒートシンクと省略する）に接触固定さ
れ、同一温度に制御されている。

【０００４】ところで、これらＬＤの発振波長は、製作
時のばらつきにより数ｎｍのずれが生じている。このた
め、全てのＬＤが各ヒートシンクにより同一温度に冷却
制御された場合、ＬＤの発振波長は、製作時の品質によ
るばらつきがそのまま現れるため、ＹＡＧ結晶の吸収ス
ペクトルとずれが生じてしまい、発振効率が低下してし
まう。

【０００５】そこで、ペルチェ素子を用いて各ＬＤごと
に温度制御する方法があるが、この方法ではＬＤの数だ
けペルチェ素子を用いた制御部が必要となり、レーザ装
置の小形化を図ることができず、そのうえ信頼性を低下
させてしまう。

【０００６】又、ＹＡＧ結晶に入射する各ＬＤからの光
の光軸は、これらＬＤがヒートシンクに接触固定されて
いるので、これらヒートシンク等の加工精度と組立精度
との影響を受ける。

【０００７】これらＬＤからの光の光軸は、ＹＡＧ結晶
内に生じる励起分布に影響するためヒートシンク等の製
作には、厳しい加工精度が要求されるが、これを実現す
るのに困難な面が多い。

【０００８】このため、ＬＤからの光が効率よくＹＡＧ
結晶に吸収することができず、レーザ光の発振効率が低
下する。一方、ＬＤを励起光源とする固体レーザ装置で
は、複数のＬＤを水冷する方法が採られており、その方
法として、冷却器から各ＬＤに対して水を並列に流す方
法と、冷却器から各ＬＤに水を直列に流す方法が行われ
ている。

【０００９】例えば複数のＬＤ１００〜１０３を備えて
いる場合、水を並列に流す方法は各ＬＤ１００〜１０３
に対して水を並列に流し、水を直列に流す方法は例えば
ＬＤ１００、ＬＤ１０１、ＬＤ１０２、ＬＤ１０３の順
序で水を流す方法である。

【００１０】しかしながら、水を並列に流す方法では、
各ＬＤに流す水量に違いが生じ、各ＬＤを均一に冷却で
きない。又、水を直列に流す方法では、冷却器から遠方
にあるＬＤは、冷却器に近い側にあるＬＤからの発熱を
吸収した水により冷却されるので、冷却器に近い側にあ
るＬＤの冷却温度と異なった冷却温度となる。

【００１１】このため、複数のＬＤの発光によりＹＡＧ
結晶等のレーザ媒質を励起する場合、これらＬＤにおい
て発振する波長にばらつきが生じ、レーザ媒質を効率よ
く励起することができない。

【００１２】例えば、高出力固体レーザの励起に使用さ
れるＬＤは、出力２０Ｗ程度の半導体レーザバーと呼ば
れるものが多く、このタイプのレーザでは、温度変化当
たりの波長のずれは０．３ｎｍ／℃程度となっている。
そして、このようなＬＤの特性として、ＬＤ出力の倍程
度の熱量がＬＤ部から発生するので、この発熱を冷却す
るために、冷却用のヒートシンクが使用されることが多
い。

【００１３】このヒートシンクを使用したＬＤの冷却で
は、ヒートシンク内に冷却水が流れ、この冷却水が熱を
吸収することにより冷却水温度が上昇する。この冷却水
の温度上昇は、ＬＤからの発熱量、冷却水流量、その他
のパラメータによって決まる。

【００１４】この冷却水温度の上昇のためにヒートシン
クには、冷却水水路に沿って入口から出口方向へ上昇す
る温度勾配が生じる。通常、ＬＤの冷却効率を良くする
ために冷却水水路とＬＤとの間の熱流路長を短くした
り、ヒートシンクの板厚を薄くしているが、上記の通り
ヒートシンクに生じた温度勾配により複数のＬＤ間に温
度勾配を生じさせることになり、ヒートシンク上に配置
された複数のＬＤは、その配置場所に応じた温度にな
り、冷却水の流れる方向に沿って発振波長に分布が生じ
てしまう。

【００１５】ＬＤ励起固体レーザ装置では、通常固体レ
ーザの発振効率を向上するために、固体レーザ媒質の吸
収波長に合ったＬＤを使用する。波長ずれの許容は、固
体レーザ媒質の種類によって異なるが、通常は２〜３ｎ
ｍである。

【００１６】従って、複数のＬＤ間で温度差が１０℃以
上になると、これらＬＤ間で発振波長が３ｎｍ以上ずれ
てしまい、固体レーザ装置としての発振効率の低下を招
く。又、複数の高出力ＬＤを複数のヒートシンクにそれ
ぞれ分けて設けて冷却する場合にも、各ヒートシンクが
冷却水の流れる方向に沿って直列に配置されている場合
は、冷却水の温度上昇に伴い各ヒートシンク間で温度差
が生じることにより各ＬＤ間の温度差による波長のずれ
を生じ、固体レーザ発振の効率低下となる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように全てのＬ
Ｄを同一温度に冷却制御すると、ＬＤの発振波長は、Ｙ
ＡＧ結晶の吸収スペクトルとずれが生じてしまい、発振
効率が低下する。又、ＬＤからの光の光軸のずれによ
り、ＬＤからの光を効率よくＹＡＧ結晶に吸収させるこ
とができず、レーザ光の発振効率が低下する。

【００１８】又、複数のＬＤにおいて波長のばらつきが
生じ、レーザ媒質を効率よく励起することができない。
そこで本発明は、効率よくレーザ発振ができるレーザダ
イオード励起固体レーザ装置を提供することを目的とす
る。

【００１９】又、本発明は、ＬＤの発振波長をレーザ媒
質の吸収スペクトルに合わせて効率よくレーザ発振がで
きるレーザダイオード励起固体レーザ装置を提供するこ
とを目的とする。

【００２０】又、本発明は、ＬＤからの光の光軸を調整
してＬＤからの光を効率よくレーザ媒質に吸収させて効
率よくレーザ発振ができるレーザダイオード励起固体レ
ーザ装置を提供することを目的とする。

【００２１】又、本発明は、ＬＤの発振波長をレーザ媒
質の吸収スペクトルに合わせ、かつＬＤからの光の光軸
を調整してＬＤからの光を効率よくレーザ媒質に吸収さ
せて効率よくレーザ発振ができるレーザダイオード励起
固体レーザ装置を提供することを目的とする。又、本発
明は、複数のＬＤにおける波長を均一化してレーザ媒質
を効率よく励起できるレーザダイオード励起固体レーザ
装置を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、複数
のレーザダイオードの発光によりレーザ媒質を励起して
レーザ発振を発生させるレーザダイオード励起固体レー
ザ装置において、各レーザダイオードをそれぞれ接触固
定し、かつこれらレーザダイオードをそれぞれ冷却する
複数のヒートシンクと、各レーザダイオードの波長がレ
ーザ媒質の吸収スペクトルに合うように各ヒートシンク
に流す冷却媒体の温度及び流量をそれぞれ制御する制御
手段と、を備えたレーザダイオード励起固体レーザ装置
である。

【００２３】このようなレーザダイオード励起固体レー
ザ装置であれば、レーザ媒質を励起する複数のレーザダ
イオードのそれぞれを接触固定する複数のヒートシンク
に冷却媒体を流して冷却する場合、この冷却媒体の温度
を制御するとともに各レーザダイオードにそれぞれ流れ
る冷却媒体の各流量を制御し、全てのレーザダイオード
の波長がレーザ媒質の吸収スペクトルに合うように制御
して効率よくレーザ発振を行う。

【００２４】請求項２によれば、請求項１記載のレーザ
ダイオード励起固体レーザ装置において、制御手段は、
複数のレーザダイオードのうちの所定温度における最も
長い波長の光を出射する所定のレーザダイオードに対し
て、所定のレーザダイオードからの光の波長がレーザ媒
質の吸収スペクトルに合うように冷却媒体の温度を設定
し、かつ複数のレーザダイオードのうち他のレーザダイ
オードの各ヒートシンクに流す冷却媒体の流量をレーザ
媒質の吸収スペクトルに合うように制御する機能を有す
る。

【００２５】このようなレーザダイオード励起固体レー
ザ装置であれば、複数のレーザダイオードのうちの所定
温度における最も長い波長の光を出射する所定のレーザ
ダイオードに対して、所定のレーザダイオードからの光
の波長がレーザ媒質の吸収スペクトルに合うように冷却
媒体の温度を設定し、かつ複数のレーザダイオードのう
ち他のレーザダイオードの各ヒートシンクに流す冷却媒
体の流量をレーザ媒質の吸収スペクトルに合う。

【００２６】請求項３によれば、請求項１記載のレーザ
ダイオード励起固体レーザ装置において、制御手段は、
少なくとも１つのレーザダイオードの温度を検出する温
度センサと、各ヒートシンクに流れる冷却媒体の流量を
それぞれ調節する複数のバルブと、各レーザダイオード
の波長をレーザ媒質の吸収スペクトルに合うように、温
度センサにより検出されたレーザダイオードの温度に応
じて各バルブを調節して冷却媒体の流量を制御する制御
部とを有するレーザダイオード励起固体レーザ装置であ
る。

【００２７】このようなレーザダイオード励起固体レー
ザ装置であれば、少なくとも１つのレーザダイオードの
温度を検出し、このレーザダイオード温度に応じて各バ
ルブを調節し、冷却媒体の流量を制御することにより、
各レーザダイオードの波長をレーザ媒質の吸収スペクト
ルに合うようにする。

【００２８】請求項４によれば、複数のレーザダイオー
ドの発光によりレーザ媒質を励起してレーザ発振を発生
させるレーザダイオード励起固体レーザ装置において、
各レーザダイオードを冷却するための冷却媒体が流れる
複数の第１のヒートシンクと、これら第１のヒートシン
クに対してそれぞれ一面に接触固定されるとともに各レ
ーザダイオードがそれぞれ他面に接触固定され、かつ各
第１のヒートシンクからの熱をそれぞれ各レーザダイオ
ードに伝導する複数の第２のヒートシンクと、第１のヒ
ートシンクと第２のヒートシンクとの間又は第２のヒー
トシンクとレーザダイオードとの間のうちいずれか一方
又は両方に設けられた伝熱部材と、を備えたレーザダイ
オード励起固体レーザ装置である。

【００２９】このようなレーザダイオード励起固体レー
ザ装置であれば、レーザダイオードを冷却するに、第１
のヒートシンクに冷却媒体を流し、この第１のヒートシ
ンクから第２のヒートシンクを介して熱を伝導してレー
ザダイオードを冷却し、かつ第１のヒートシンクと第２
のヒートシンクとの間又は第２のヒートシンクとレーザ
ダイオードとの間のうちいずれか一方又は両方に伝熱部
材を設けることにより、レーザダイオードの光軸を調節
する。

【００３０】請求項５によれば、複数のレーザダイオー
ドの発光によりレーザ媒質を励起してレーザ発振を発生
させるレーザダイオード励起固体レーザ装置において、
各レーザダイオードを冷却するための冷却媒体が流れる
複数の第１のヒートシンクと、これら第１のヒートシン
クに対してそれぞれ一面に接触固定されるとともに各レ
ーザダイオードがそれぞれ他面に接触固定され、かつ各
第１のヒートシンクからの熱をそれぞれ各レーザダイオ
ードに伝導する複数の第２のヒートシンクと、第１のヒ
ートシンクと第２のヒートシンクとの間又は第２のヒー
トシンクとレーザダイオードとの間のうちいずれか一方
又は両方に設けられた伝熱部材と、各レーザダイオード
の波長がレーザ媒質の吸収スペクトルに合うように各第
１のヒートシンクに流す冷却媒体の温度及び流量をそれ
ぞれ制御する制御手段と、を備えたレーザダイオード励
起固体レーザ装置である。

【００３１】このようなレーザダイオード励起固体レー
ザ装置であれば、レーザダイオードを冷却するに、第１
のヒートシンクに冷却媒体を流し、この第１のヒートシ
ンクから第２のヒートシンクを介して熱を伝導してレー
ザダイオードを冷却する場合、各レーザダイオードの波
長がレーザ媒質の吸収スペクトルに合うように冷却媒体
の温度及び流量をそれぞれ制御し、かつ第１のヒートシ
ンクと第２のヒートシンクとの間又は第２のヒートシン
クとレーザダイオードとの間のうちいずれか一方又は両
方に伝熱部材を設けることにより、レーザダイオードの
光軸を調節する。

【００３２】請求項６によれば、請求項４又は５記載の
レーザダイオード励起固体レーザ装置において、第１の
ヒートシンクと第２のヒートシンクとの間に設けられる
伝熱部材は、熱伝導率のそれぞれ異なる各伝熱板から形
成される。

【００３３】このようなレーザダイオード励起固体レー
ザ装置であれば、第１のヒートシンクと第２のヒートシ
ンクとの間に設けられる伝熱部材を、熱伝導率のそれぞ
れ異なる各伝熱板から形成することにより、レーザダイ
オードへの熱伝導を変化させ、レーザダイオードの発振
波長を変えることができる。

【００３４】請求項７によれば、請求項４又は５記載の
レーザダイオード励起固体レーザ装置において、第１の
ヒートシンクと第２のヒートシンクとの間に設けられる
伝熱部材は、チタンの第１の伝熱板及び銅の第２の伝熱
板から形成され、このうち第２の伝熱板の厚さを所望厚
さに形成される。

【００３５】このようなレーザダイオード励起固体レー
ザ装置であれば、第１のヒートシンクと第２のヒートシ
ンクとの間に設けられる伝熱部材を、チタンの第１の伝
熱板及び銅の第２の伝熱板から形成することによりレー
ザダイオード温度を変えてその発振波長をレーザ媒質の
吸収スペクトルに合うようにし、かつこのうち第２の伝
熱板の厚さを所望厚さに形成することにより、レーザダ
イオードの光軸を調節する。

【００３６】請求項８によれば、請求項４又は５記載の
レーザダイオード励起固体レーザ装置において、第２の
ヒートシンクとレーザダイオードとの間に設けられる伝
熱板は、ベリリア又は窒化アルミニウムにより形成され
る。

【００３７】このようなレーザダイオード励起固体レー
ザ装置であれば、第２のヒートシンクとレーザダイオー
ドとの間に設けられる伝熱板を、ベリリア又は窒化アル
ミニウムにより形成することによりその熱抵抗を無視で
きるものとし、レーザダイオードの波長をレーザ媒質の
吸収スペクトルに合うようにする。

【００３８】請求項９によれば、複数のレーザダイオー
ドの発光によりレーザ媒質を励起してレーザ発振を発生
させるレーザダイオード励起固体レーザ装置において、
各レーザダイオードを冷却するための冷却媒体が流れる
複数のヒートシンクと、これらヒートシンクから各レー
ザダイオードへの熱流束を制限する伝熱部材と、を備え
たレーザダイオード励起固体レーザ装置である。

【００３９】このようなレーザダイオード励起固体レー
ザ装置であれば、複数のヒートシンクに流れる冷却媒体
から各レーザダイオードへの熱流束が制限され、各レー
ザダイオードに対する冷却を制御できる。

【００４０】請求項１０によれば、請求項４、５又は９
記載のレーザダイオード励起固体レーザ装置において、
伝熱部材は、各レーザダイオードとの接触面積を可変と
する。

【００４１】このようなレーザダイオード励起固体レー
ザ装置であれば、伝熱部材のレーザダイオードとの接触
面積を可変することにより各レーザダイオードへの熱流
束を制限し、レーザダイオードに対する冷却を制御す
る。

【００４２】請求項１１によれば、請求項４、５又は９
記載のレーザダイオード励起固体レーザ装置において、
伝熱部材は、少なくとも外形を変える、孔を形成する、
又は溝を形成することにより各レーザダイオードとの接
触面積を可変とする。

【００４３】このようなレーザダイオード励起固体レー
ザ装置であれば、伝熱部材の少なくとも外形を変えた
り、孔又は溝を形成したりして、レーザダイオードとの
接触面積を可変し、各レーザダイオードへの熱流束を制
限してレーザダイオードに対する冷却を制御する。

【００４４】請求項１２によれば、複数のレーザダイオ
ードの発光によりレーザ媒質を励起してレーザ発振を発
生させるレーザダイオード励起固体レーザ装置におい
て、複数のレーザダイオードが冷却媒体の流れる冷却路
に沿って接触固定され、冷却路に流れる冷却媒体により
複数のレーザダイオードを冷却し、かつ冷却路から各々
の複数のレーザダイオードまでの熱流路長をそれぞれ所
定の長さに形成されたヒートシンク、を備えたレーザダ
イオード励起固体レーザ装置である。

【００４５】請求項１３によれば、請求項１２記載のレ
ーザダイオード励起固体レーザ装置において、複数のレ
ーザダイオードが冷却媒体の流れる冷却路に沿って接触
固定されたヒートシンクを複数直列接続した場合、これ
らヒートシンクは、冷却媒体の流れる上流から下流の流
域に応じて熱流路長を短く形成した。

【００４６】請求項１４によれば、複数のレーザダイオ
ードが冷却媒体の流れる冷却路に沿って接触固定され、
冷却媒体の流れにより複数のレーザダイオードを冷却す
るヒートシンクを備え、かつ複数のレーザダイオードの
発光によりレーザ媒質を励起してレーザ発振を発生させ
るレーザダイオード励起固体レーザ装置において、冷却
路から複数のレーザダイオードまでの熱流路長が一定の
場合、複数のレーザダイオードは、それぞれヒートシン
クに接触固定する位置に応じた各発振波長を持つレーザ
ダイオード励起固体レーザ装置である。

【００４７】請求項１５によれば、複数のレーザダイオ
ードが接触固定され、冷却媒体の流れにより複数のレー
ザダイオードを冷却するヒートシンクを備え、かつ複数
のレーザダイオードの発光によりレーザ媒質を励起して
レーザ発振を発生させるレーザダイオード励起固体レー
ザ装置において、相反する方向で冷却媒体を流す少なく
とも２つの冷却路をヒートシンクに形成したレーザダイ
オード励起固体レーザ装置である。

【００４８】請求項１６によれば、請求項１５記載のレ
ーザダイオード励起固体レーザ装置において、複数のレ
ーザダイオードが接触固定されたヒートシンクを複数直
列接続した場合、これらヒートシンク間に相反する方向
で冷却媒体を流す少なくとも２つの冷却路を形成した。

【００４９】請求項１７によれば、請求項１５又は１６
記載のレーザダイオード励起固体レーザ装置において、
少なくとも２つの冷却路は、平行でかつ所定の間隔に接
近して形成されている。

【００５０】

【発明の実施の形態】

(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参
照して説明する。図１はＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ
装置の構成図である。レーザ媒質であるＹＡＧ結晶１の
長手方向側には、それぞれ光共振器を形成する出力ミラ
ー２、高反射ミラー３がＹＡＧ結晶１を挟んで対向配置
されている。

【００５１】又、ＹＡＧ結晶１の側面側には、個数８つ
のＬＤ４−１〜４−８が１列あたり４個で、かつ各列間
を４５度ずらして配置されている。これらＬＤ４−１〜
４−８は、ＬＤドライバ５に対して直接接続され、この
ＬＤドライバ５からの電力供給により発光するものとな
っている。

【００５２】又、これらＬＤ４−１〜４−８は、それぞ
れヒートシンク６−１〜６−８に接触固定されている。
これらヒートシンク６−１〜６−８は、それぞれ冷却水
路７を介して冷却器８に接続されている。この冷却器８
は、冷却媒体としての冷却水を冷却水路７を通して各ヒ
ートシンク６−１〜６−８に供給し、各ＬＤ４−１〜４
−８を冷却するものである。なお、この冷却器８は、冷
却水の温度を調整する機能を有している。

【００５３】一方、各ヒートシンク６−１〜６−８に配
管される各冷却水路７には、それぞれ流量調節用の各バ
ルブ９−１〜９−４（ヒートシンク６−１〜６−８側は
不図示）が設けられている。

【００５４】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。各ＬＤ４−１〜４−８にＬＤドライバ５
から電力が供給されると、各ＬＤ４−１〜４−８はそれ
ぞれ光を出射する。これらＬＤからの光は、ＹＡＧ結晶
１に入射することにより、ＹＡＧ結晶１は励起される。
このＹＡＧ結晶１の励起により出力ミラー２と高反射ミ
ラー３との間で光の共振が発生し、レーザ光が出力され
る。

【００５５】このとき、ＬＤドライバ５からの電気入力
の一部が熱量Ｑに変換される。この熱は、各ＬＤ４−１
〜４−８から各ヒートシンク６−１〜６−８を伝導して
冷却水に伝わる。

【００５６】ここで、各ＬＤ４−１〜４−８のＬＤ温度
Ｔ_LDは、熱量Ｑによる温度上昇と冷却水温度Ｔ_w とで決
定される。すなわち、Ｔ_LD＝Ｔ_w ＋Ｑ・Ｒ／Ａ …(1) である。

【００５７】ここで、Ａは各ヒートシンク６−１〜６−
８の断面積であり、Ｒは各ＬＤ４−１〜４−８において
冷却水までの熱抵抗を示す。すなわち、この熱抵抗Ｒは
次式で表される。Ｒ＝（１／ｈ_LH＋Ｌ_H ／ｋ_h ＋１／ｈ_HW） …(2) ここで、ｈ_LHはＬＤとヒートシンクとの間の熱伝達係
数、ｈ_HWはヒートシンクと冷却水との間の熱伝達係数、
ｋ_h はヒートシンクの熱伝導率、Ｌ_H はＬＤから冷却水
までのヒートシンクの長さである。

【００５８】一方、定常状態では、冷却水に熱量Ｑが伝
導するため、冷却水温度Ｔ_W も各ヒートシンク６−１〜
６−８の各出口において温度上昇ΔＴ_W が生じる。 ΔＴ_W ＝Ｑ／（Ｖ_W ・Ｃ_W ） …(3) なお、Ｖ_W は冷却水流量、Ｃ_W は水の比熱である。

【００５９】この事から、定常状態での各ＬＤ４−１〜
４−８の温度Ｔ_LDは、上記式(1) 及び式(3) からＴ_LD＝Ｔ_Wi＋Ｑ・Ｒ／Ａ＋Ｑ／２（Ｖ_W ・Ｃ_W ） …(4) により表される。ここで、Ｔ_Wiは各ヒートシンク６−１
〜６−８の入口の冷却水温度である。

【００６０】この温度Ｔ_LDを表す式(4) から各ＬＤ４−
１〜４−８の温度を冷却水の流量で変えることが可能で
あることが分かる。ところで、ハイパワー用の各ＬＤ４
−１〜４−８を使用した場合、数Ｗ〜数十Ｗの熱量が発
生する。

【００６１】例えば、定格入力として電流８８Ａ、電圧
１０Ｖ、パルス幅をＹＡＧ結晶１の励起寿命に合わせて
２００μsec 、繰り返し数を１００pps により各ＬＤ４
−１〜４−８を動作させた場合、変換効率が５０％程度
であるため発生する熱量Ｑは、約８．８Ｗとなる。そし
て、水の比熱Ｃ_W は１cal ／deg ・ｇであることから上
記式(4) の第３項は〜１／Ｖ_W となる。

【００６２】そこで、各ヒートシンク６−１〜６−８に
流れる冷却水流量を各バルブ９−１〜９−４を調節する
ことで１０ml/secから０．９ml/secに制御すれば、各Ｌ
Ｄの温度は約１℃上昇し、発振波長は０．３ｎｍ長くな
る。

【００６３】又、冷却水の流量が多いと冷却水の温度上
昇が少ないので、各ＬＤの温度は上記式(4) の冷却水温
度Ｔ_Wiにより決定される。従って、先ず、冷却水の温度
上昇が無視できる程度に流量が十分に多い状態の場合、
８個のＬＤ４−１〜４−８のうち所定温度で最も長い波
長の光を出射するＬＤからの光の波長、例えばＬＤ４−
１からの光の波長を、ＹＡＧ結晶１の吸収スペクトルに
合うように冷却水の温度を設定する。

【００６４】次に、他の７個のＬＤ４−２〜４−８の各
ヒートシンク６−２〜６−８に流す冷却水の流量を、各
バルブ９−１〜９−４を調整してＬＤの温度を上昇させ
る。これにより、８個の全てのＬＤ４−１〜４−８の発
振波長がＹＡＧ結晶１の吸収スペクトルに合い、これら
ＬＤ４−１〜４−８のＬＤからの光は、ＹＡＧ結晶１に
効率よく吸収され、レーザ光に変換される。

【００６５】このように上記第１の実施の形態において
は、各ＬＤ４−１〜４−８のうち所定温度で最も長い波
長の光を出射するＬＤからの光の波長がＹＡＧ結晶１の
吸収スペクトルに合うように冷却水の温度を設定し、か
つ他のＬＤの各ヒートシンク６−１〜６−８に流す冷却
水の流量をＹＡＧ結晶１の吸収スペクトルに合うように
制御するので、全てのＬＤ４−１〜４−８の波長をＹＡ
Ｇ結晶１の吸収スペクトルに合うことができ、ＬＤから
の光を効率よくＹＡＧ結晶１に吸収して、レーザ光に変
換できる。 (2) 次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【００６６】図２はＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ装置
の構成図である。少なくとも１つのＬＤ、例えばＬＤ４
−８には、このＬＤ４−８の温度を検出する温度センサ
１０が設けられている。この温度センサ１０から出力さ
れるＬＤ温度信号は、制御部１１に送られている。

【００６７】この制御部１１は、各ＬＤ４−１〜４−８
の波長をＹＡＧ結晶１の吸収スペクトルに合うように、
温度センサ１０により検出されたＬＤの温度に応じて各
バルブ９−１〜９−４を調節して冷却水の流量を制御す
る機能を有している。

【００６８】このような構成であれば、冷却水の温度上
昇が無視できる程度に流量が十分に多い状態の場合、８
個のＬＤ４−１〜４−８のうちＹＡＧ結晶１の吸収スペ
クトルに合うＬＤの温度の最も低いＬＤ、例えばＬＤ４
−１の波長を、ＹＡＧ結晶１の吸収スペクトルに合うよ
うに冷却水の温度を設定し、次に他の７個のＬＤ４−２
〜４−８の各ヒートシンク６−２〜６−８に流す冷却水
の流量を、各バルブ９−１〜９−４を調整してＬＤの温
度を上昇させる。

【００６９】これにより、８個の全てのＬＤ４−１〜４
−８の発振波長がＹＡＧ結晶１の吸収スペクトルに合
い、これらＬＤ４−１〜４−８のＬＤからの光は、ＹＡ
Ｇ結晶１に効率よく吸収され、レーザ光に変換される。

【００７０】ところが、実際のＬＤの温度は、周囲環境
温度の変化等の影響を受けるので、制御部１１において
温度センサ１０を通してＬＤの温度をモニタし、このＬ
Ｄの温度に応じて各バルブ９−１〜９−４を調節して冷
却水の流量を制御する。

【００７１】この冷却水の流量制御により、各ＬＤ４−
１〜４−８に対する周囲環境温度の変化等の影響を受け
ずに波長変化の誤差を低減できる。なお、上記第１及び
第２の実施の形態は、次の通りに変形してもよい。

【００７２】例えば、全てのＬＤ４−１〜４−８にそれ
ぞれ制御部を接続し、それぞれのＬＤ４−１〜４−８へ
の異なる電気入力の変化や変換効率の変化等による誤差
を低減するようにしてもよい。

【００７３】又、ＬＤの温度の代わりにヒートシンク温
度をモニターしたり、又はＬＤからの光の発振波長をモ
ニターして冷却水の流量を調節するようにしてもよい。 (3) 次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【００７４】図３はＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ装置
の構成図である。各ＬＤ４−１〜４−８は、それぞれヒ
ートシンク体２０−１〜２０−８に対して接触固定され
ている。

【００７５】これらヒートシンク体２０−１〜２０−８
は、冷却器２１に対して冷却水路２２を通して直列接続
され、それぞれにＬＤ４−１〜４−８を冷却するものと
なっている。

【００７６】図４はヒートシンク体２０−１の具体的な
構成図である。なお、他のヒートシンク体２０−２〜２
０−８も同一構成なのでその説明は省略する。第１のヒ
ートシンク２３には、冷却水路２４が形成されている。
この第１のヒートシンク２３の側面には、第１の伝熱部
材たる第１の伝熱平行平板２５を介して第２のヒートシ
ンク２６が接触固定されている。

【００７７】第１の伝熱平行平板２５は、熱伝導率のそ
れぞれ異なる第１及び第２の伝熱板２５ａ、２５ｂから
形成されるもので、具体的に第１の伝熱板２５ａはチタ
ンにより形成され、第２の伝熱板２５ｂは銅により形成
されている。

【００７８】又、第２のヒートシンク２６の上面には、
ベリリア又は窒化アルミニウムから形成される第２の伝
熱部材たる第２の伝熱平行平板２７を介してＬＤ４−１
が接触固定されている。

【００７９】しかるに、第２の伝熱板（銅）２５ｂ、及
び第２の伝熱平行平板２７の厚さを変えることにより、
ＬＤ４−１の光軸を変えるものとなっている。次に上記
の如く構成された装置の作用について説明する。

【００８０】各ＬＤ４−１〜４−８にＬＤドライバ５か
ら電力が供給されると、各ＬＤ４−１〜４−８はそれぞ
れ光を出射する。これらＬＤからの光は、ＹＡＧ結晶１
に入射することにより、ＹＡＧ結晶１は励起される。こ
のＹＡＧ結晶１の励起により出力ミラー２と高反射ミラ
ー３との間で光の共振が発生し、レーザ光が出力され
る。

【００８１】このとき、ＬＤドライバ５からの電気入力
の一部が熱量Ｑに変換される。この熱は、各ＬＤ４−１
〜４−８から各伝熱平行平板２７を介して第２のヒート
シンク２６に伝導し、さらに第１及び第２の伝熱板２５
ｂ、２５ａから第１のヒートシンク２３を介して冷却水
に伝導する。

【００８２】このＬＤの温度は、上記式(1) に示すよう
に熱量Ｑによる温度上昇と冷却水温度Ｔ_w とで決定され
る。又、第２及び第１のヒートシンク２６，２３、第２
の伝熱平行平板２７、第２及び第１の伝熱板２５ｂ、２
５ａの各熱伝導率をｋ_hA、ｋ_hB、ｋ_TS、ｋ_SA、ｋ_SBと
し、各長さをＬ_hA、Ｌ_hB、Ｌ_TS、Ｌ_SA、Ｌ_SBとし、それ
ぞれ固体相互間の熱伝達係数をｈ_LDTS、ｈ_TShA、
ｈ_hASA、ｈ_SASB、ｈ_SBhB、ｈ_hBW とすると、熱抵抗Ｒは
次式により表される。Ｒ＝（１／ｈ_LDTS）＋（Ｌ_TS／ｋ_TS）＋（１／ｈ_TShA）＋（Ｌ_hA／ｋ_hA）＋（１／ｈ_hASA）＋（Ｌ_SA／ｋ_SA）＋（１／ｈ_SASB）＋（Ｌ_SB／ｋ_SB）＋（１／ｈ_SBhB）＋（Ｌ_hB／ｋ_hB）＋（１／ｈ_hBW ） …(5) この式(5) から異なる熱伝導率を有する第１及び第２の
伝熱板２５ａ、２５ｂの厚さを変えることで、熱抵抗Ｒ
が変化し、最終的に各ＬＤ４−１〜４−８の温度が変化
する。

【００８３】しかるに、本実施の形態において熱抵抗Ｒ
を小さくするための第１及び第２のヒートシンク２３、
２６の両方の材料に熱伝導率の大きい銅（熱伝導率４Ｗ
／cm℃）を使用し、ＬＤ４−１〜４−８から冷却水まで
の熱の伝わるヒートシンク長を約２ｃｍ、断面積を２ｃ
ｍ² に形成している。

【００８４】各固体間の接触部に薄いＩｎシートを挟む
ことにより固体間の熱伝達係数は、大きくなりヒートシ
ンク内の熱抵抗に比べ無視できる程度となる。第１のヒ
ートシンク２３と冷却水との間の熱伝達係数もまた無視
できる程度である。

【００８５】第２の伝熱平行平板２７にＬＤ４−１〜４
−８及び第２のヒートシンク２６を電気絶縁することも
考慮し熱伝導率の大きい例えば厚さ１〜２ｍｍ程度のベ
リリア（熱伝導率２Ｗ／cm℃）を使用することで、これ
らの間の熱伝達係数もまた無視できる程度である。

【００８６】さらに、第１の伝熱板２５ａにチタン（熱
伝導率０．１５Ｗ／cm℃）、第２の伝熱板２５ｂに銅を
使用し、このうち第２の伝熱板２５ｂの厚さが１〜２ｍ
ｍ程度であるので、この伝熱板２５ｂの熱抵抗は無視で
きる。

【００８７】このような事から、熱抵抗Ｒを表す上記式
(5) は、銅の熱伝導率をｋ_cu、チタンの熱伝導率をＫ_Ti
とすると、Ｒ＝（Ｌ_hA／ｋ_hA）＋（Ｌ_SA／ｋ_SA）＋（Ｌ_SB／ｋ_SB）＋（Ｌ_hB／ｋ_hB）＝（２cm／ｋ_cu）＋（Ｌ_Ti／Ｋ_Ti）＝０．５＋（Ｌ_Ti／０．１５） …(6) となる。

【００８８】すなわち、ＬＤからの光軸調整に第２の伝
熱平行平板２７と伝熱板（銅）２５ｂの各厚さを変化さ
せても熱抵抗Ｒを表す上記式(6) は成立する。ここで、
ハイパワー用の各ＬＤ４−１〜４−８を使用した場合、
数Ｗ〜数十Ｗの熱量が発生する。

【００８９】例えば、定格入力として電流８８Ａ、電圧
１０Ｖ、パルス幅をＹＡＧ結晶１の励起寿命に合わせて
２００μsec 、繰り返し数を１００pps により各ＬＤ４
−１〜４−８を動作させた場合、変換効率が５０％程度
であるため発生する熱量Ｑは、約８．８Ｗとなる。

【００９０】上記式(6) において第１の伝熱板２５ａの
チタンの厚さを１〜２ｍｍで変化させると、熱抵抗Ｒは
１．２〜１．８cm² ℃／Ｗとなり、ＬＤの温度は上記式
(1)から冷却水温度が３〜６℃上昇し、３℃の調整がで
きる。

【００９１】従って、第１の伝熱板（チタン）２５ａの
厚さを１ｍｍ変化させると、その分の厚さ変化を第２の
伝熱板（銅）２５ｂにより補正することで、各ＬＤ４−
１〜４−８のＬＤからの光軸を変化することなくＬＤの
温度を３℃だけ調整できる。

【００９２】このＬＤの温度の調整によって最終的に
は、ＬＤからの光の発振波長を約１ｎｍ調整できる。こ
の伝熱板２５ａの厚さをさらに変化させたり、熱伝導率
の小さい材料に変えたりすることで、さらに大きくＬＤ
からの光の発振波長を調整できる。

【００９３】このように上記第３の実施の形態において
は、第１のヒートシンク２３と第２のヒートシンク２６
との間の第１の伝熱平行平板２５、及び第２のヒートシ
ンク２６とＬＤ４−１〜４−８との間の第２の伝熱平行
平板２７の各厚さを所望厚さに形成することにより、Ｌ
Ｄ４−１〜４−８からの光の光軸を２軸方向で調節でき
る。

【００９４】これと共に第１の伝熱平行平板２５及び第
１の伝熱板（チタン）２５ａの材料を変えてその熱伝導
率を変化させることにより、冷却水による各ＬＤ４−１
〜４−８の冷却温度を調整できる。

【００９５】このＬＤの温度調整により各ＬＤ４−１〜
４−８の発振波長を制御でき、ＹＡＧ結晶１の吸収スペ
クトルに合わせることができ、ＬＤからの光を効率よく
ＹＡＧ結晶１に吸収して、レーザ光に変換できる。

【００９６】又、第１の伝熱平行平板２５をそれぞれ熱
伝導率の異なる各伝熱板２５ａ、２５ｂにより形成する
ので、第１のヒートシンク２３から各ＬＤ４−１〜４−
８に伝導する熱量をその熱伝導率を変えることにより調
整でき、このうちの伝熱板（銅）２５ｂの厚さを変える
ことによりＬＤからの光の光軸の調整ができる。

【００９７】なお、第２の伝熱板２５ｂとして銅を使用
することによりこの伝熱板２５ｂの熱抵抗を無視でき、
かつ第２の伝熱平行平板２７として熱伝導率の大きいベ
リリア又は窒化アルミニウムを使用することで、これら
の間の熱伝達係数を無視でき、これによって第２の伝熱
平行平板２７と伝熱板（銅）２５ｂとの各厚さを変えて
も、熱抵抗Ｒは変化せず、ＬＤからの光の光軸の調整が
できる。

【００９８】なお、上記第３の実施の形態は、次の通り
に変形してもよい。例えば、上記第３の実施の形態で
は、各固体間の熱伝達係数を小さくするためにＩｎシー
トを挟んだが、この熱伝達係数値に影響されるものでな
い。

【００９９】又、各ヒートシンク２３、２６や各伝熱平
行平板２５、２７等の材質や形状に限定されるものでな
く、ＬＤからの光の光軸を２軸方向で調整できる形状
で、かつＬＤが動作できる範囲の温度に制御できればよ
い。 (4) 次に本発明の第４の実施の形態について説明する。

【０１００】図５はレーザダイオード励起固体レーザ装
置の構成図である。固体レーザ媒質であるＹＡＧ結晶１
の周囲には、複数のＬＤユニット３０−１〜３０−５が
配置されている。なお、ＹＡＧ結晶１の長手方向の両端
には、それぞれ出力ミラー、高反射ミラーが配置されて
いるが同図では省略する。

【０１０１】これらＬＤユニット３０−１〜３０−５
は、冷却器３１から冷却水路３２を通して直列接続され
ている。図６はかかるＬＤユニット３０−１〜３０−５
の具体的な構成図である。

【０１０２】ヒートシンク３３には、水路３４が形成さ
れ、この水路３４に冷却水路３２が接続されている。こ
のヒートシンク３３には、伝熱平板としての金属シート
３５及び絶縁シート３６を介してＬＤ３７が設けられて
いる。これら金属シート３５及び絶縁シート３６は、ヒ
ートシンク３３とＬＤ３７との間の熱流束を制限する作
用を有している。

【０１０３】このうち金属シート３５は、ヒートシンク
３３とＬＤ３７との間の密着性を高め、これらヒートシ
ンク３３とＬＤ３７との間の熱の伝導性を高めるもので
ある。この金属シート３５は、例えばインジウム（Ｉ
ｎ）により形成されている。

【０１０４】又、絶縁シート３６は、ＬＤ３７と冷却水
路３２との電気的絶縁を図るもので、ＬＤ３７が冷却水
路３２を通して導通しないようにするものである。この
絶縁シート３６は、例えば酸化ベリリウム、アルミナ、
窒化アルミニウムから形成されている。

【０１０５】これら金属シート３５又は絶縁シート３６
のうちいずれか一方又は両方は、ＬＤユニット３０−１
〜３０−５に応じてＬＤ３７との接触面積を変えたもの
となっている。

【０１０６】例えば、これら金属シート３５又は絶縁シ
ート３６は、ＬＤユニット３０−５に対する接触面積が
最も大きく、次にＬＤユニット３０−４に対する接触面
積、次にＬＤユニット３０−３に対する接触面積、次に
ＬＤユニット３０−２に対する接触面積、次にＬＤユニ
ット３０−１に対する接触面積の順序で小さくなるよう
に形成されている。

【０１０７】これら金属シート３５又は絶縁シート３６
のＬＤユニット３０−１〜３０−５に対する接触面積を
変える構造は、図７(a) に示すように金属シート３５又
は絶縁シート３６の外形を変えて小さくする、又は同図
(b) に示すように金属シート３５又は絶縁シート３６に
複数の孔３８を開ける、又は同図(c) に示すように金属
シート３５又は絶縁シート３６に溝３９を形成するもの
となっている。

【０１０８】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。各ＬＤユニット３０−１〜３０−５の各
ＬＤ３７に電力が供給されると、これらＬＤ３０−１〜
３０−５はそれぞれ光を出射する。

【０１０９】これらＬＤからの光は、ＹＡＧ結晶１に入
射することにより、ＹＡＧ結晶１は励起される。このＹ
ＡＧ結晶１の励起により出力ミラーと高反射ミラーとの
間で光の共振が発生し、レーザ光が出力される。

【０１１０】一方、冷却器３１は、冷却水路３２を通し
て各ＬＤユニット３０−１〜３０−５に冷却媒体、例え
ば冷却水を供給し、各ＬＤ３７を冷却して各ＬＤユニッ
ト３０−１〜３０−５ごとのＬＤからの光の波長を同一
になるように制御する。

【０１１１】この場合、冷却媒体は、ＬＤユニット３０
−１、３０−２、３０−３、…の順序で供給されるの
で、ＬＤユニット３０−５に供給される冷却水は、既に
ＬＤユニット３０−１、３０−２、３０−３、…の各Ｌ
Ｄ３７の熱を吸収したものとなっている。

【０１１２】このため、ＬＤ３７におけるＬＤユニット
３０−５のＬＤからの光の波長は、他のＬＤユニット３
０−１〜３０−４の各ＬＤからの光の波長よりも長くな
る。このような事から冷却水の温度は、ＬＤユニット３
０−５の各ＬＤからの光の波長が所定値になる最適な温
度に設定される。

【０１１３】ところが、ＬＤユニット３０−５に対して
は最適温度の冷却水が供給されるが、他のＬＤユニット
３０−１〜３０−４に対しては過剰冷却となるが、上記
の如くこれらＬＤユニット３０−１〜３０−４における
金属シート３５又は絶縁シート３６は、ＬＤ３７に対す
る接触面積を変えてあるので、ＬＤ３７とヒートシンク
３３との間の熱流束が小さく制限されている。

【０１１４】すなわち、冷却水は、ＬＤユニット３０−
１〜３０−５の順序で流れるので、この順序でＬＤユニ
ット３０−１〜３０−５に対する冷却の度合いが大きく
なっている。

【０１１５】従って、金属シート３５又は絶縁シート３
６のＬＤ３７に対する接触面積を、ＬＤユニット３０−
４〜３０−１の順序で小さく形成することにより、各Ｌ
Ｄユニット３０−１〜３０−５の各ＬＤ３７は略同一温
度に冷却される。

【０１１６】これにより、複数のＬＤ３７の発光により
ＹＡＧ結晶１を励起する場合、これらＬＤ３７において
波長を均一化でき、ＹＡＧ結晶１を効率よく励起でき
る。このように上記第４の実施の形態においては、金属
シート３５又は絶縁シート３６のＬＤ３７との接触面積
を可変するので、複数のＬＤ３７に直列に冷却水を流し
て冷却する場合、各ＬＤ３７と金属シート３５又は絶縁
シート３６との熱流束を制限し、各ＬＤ３７を略同一温
度に冷却でき、これにより複数のＬＤ３７の各ＬＤから
の光の波長を均一化でき、ＹＡＧ結晶１を効率よく励起
できる。

【０１１７】又、ＬＤ３７の冷却温度は、各ＬＤユニッ
ト３０−１〜３０−５ごとの個々に制御できる。なお、
本発明は、上記第１〜第４の実施の形態に限定されるも
のでなく次の通りに変形してもよい。

【０１１８】例えば、上記第３の実施の形態における第
１の伝熱平行平板２５又は第２の伝熱平行平板２７のう
ちいずれか一方又は両方において、これらの形状を図７
(a)に示すように外形を変えて小さくしたり、又は同図
(b) に示すように複数の孔３８を開けたり、又は同図
(c) に示すように溝３９を形成して、ＬＤ４−１の冷却
温度を制御するようにしてもよい。

【０１１９】又、上記各実施の形態では、ＹＡＧ結晶レ
ーザに適用した場合について説明したが、吸収スペクト
ルがＬＤの発振波長と合うレーザ媒質であれば、このレ
ーザ媒質に限定されるものでない。

【０１２０】又、ＬＤからの光をＹＡＧ結晶に対して側
面から照射しているが、このＹＡＧ結晶等のレーザ媒質
を励起できれば、各ＬＤの配置位置に限定されるもので
ない。

【０１２１】さらに、ＬＤやレーザ媒質、ミラーの各個
数に限定されるものでなく、レーザ発振できる個数、光
共振器の構成であればよい。そして、本発明の上記各実
施の形態については、ＬＤの数を８つで説明をしたが、
大出力とするためにＹＡＧ結晶１を長くしてＬＤの数を
多数個にしてもよい。このような場合には、多数のＬＤ
を均一に冷却するために上記各実施の形態の手法は有効
である。 (5) 次に本発明の第５の実施の形態について説明する。

【０１２２】図８はＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ装置
の構成図である。ＹＡＧ結晶１の長手方向側には、それ
ぞれ出力ミラー２、高反射ミラー３がＹＡＧ結晶１を挟
んで対向配置されている。

【０１２３】又、ＹＡＧ結晶１の側面側には、複数のＬ
Ｄ群４０、４１が配置されており、これらＬＤ群４０、
４１は、ＬＤドライバ４２に対して直接接続され、この
ＬＤドライバ４２からの電力供給により発光するものと
なっている。

【０１２４】又、これらＬＤ群４０、４１は、それぞれ
ヒートシンク４２、４３に接触固定されている。図９は
かかるＬＤ群４０、４１及びヒートシンク４２、４３の
具体的な構成図であり、各ＬＤ群４０、４１は、それぞ
れ複数のＬＤ４０−１〜４０〜ｎ、４１−１〜４１〜ｎ
（なお、ＬＤ４１−１〜４１〜ｎは図面の関係上図示せ
ず）を有している。

【０１２５】これら複数のＬＤ４０−１〜４０〜ｎは、
それぞれ接合板４４及び絶縁ワイヤボンドプレート４５
から成る半導体パッケージ４６を単位として形成され、
複数の半導体パッケージ４６−１〜４６−ｎ、例えば５
つの半導体パッケージが絶縁板４７を介して１つのヒー
トシンク４２、４３上に固定接触されている。

【０１２６】一方、ヒートシンク４２、４３は、冷却水
４８を流す冷却路４９が形成されており、この冷却路４
９において冷却水４８の流れる方向Ａに沿って傾斜する
ようにヒートシンク板厚を薄く形成し、冷却路４９から
各ＬＤ４０−１〜４０〜ｎまでの熱流路長が短く形成さ
れている。

【０１２７】一般に熱抵抗は、２点間の距離をδ、熱伝
導率をλとすると、δ／λで表される。２点間の温度差
を熱抵抗で除算すると熱流束が得られる。例えば図９に
示すａ点からｂ点（冷却水４８の流れる方向Ａ）に向か
ってヒートシンク板厚を減らしていくことで、同方向に
熱抵抗を減らすことができ、冷却水の温度が上昇しても
それを打ち消すように各ＬＤ４０−１〜４０〜ｎと冷却
水４８との温度差を減らすことができる。

【０１２８】これらヒートシンク４２、４３は、それぞ
れ冷却水路５０、５１を介して冷却器５２に接続されて
いる。この冷却器５２は、冷却媒体としての冷却水４８
を冷却水路５０、５１を通して各ヒートシンク４２、４
３に供給し、各ＬＤ４０−１〜４０〜ｎ、４１−１〜４
１〜ｎを冷却するものである。なお、この冷却器５２
は、冷却水の温度を調整する機能を有している。

【０１２９】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。各ＬＤ４０−１〜４０−ｎ、４１−１〜
４１−ｎにＬＤドライバ４２から電力が供給されると、
これらＬＤ４０−１〜４０−ｎ、４１−１〜４１−ｎは
それぞれ光を出射する。

【０１３０】これらＬＤ４０−１〜４０−ｎ、４１−１
〜４１−ｎからのＬＤ光は、ＹＡＧ結晶１に入射するこ
とにより、ＹＡＧ結晶１は励起される。このＹＡＧ結晶
１の励起により出力ミラー２と高反射ミラー３との間で
光の共振が発生し、レーザ光が出力される。

【０１３１】このとき、ＬＤドライバ４２からの電気入
力の一部が熱量Ｑに変換され、この熱は、各ＬＤ４０−
１〜４０−ｎ、４１−１〜４１−ｎから各ヒートシンク
４２、４３を伝導して冷却水４８に伝わり、各ＬＤ４０
−１〜４０−ｎ、４１−１〜４１−ｎの温度が一定に保
たれる。

【０１３２】ここで、例えば各ＬＤ４０−１〜４０−
ｎ、４１−１〜４１−ｎのレーザ出力が２０Ｗであり、
１つのヒートシンク４２、４３にそれぞれ半導体パッケ
ージ４６が２５個固定されていると、１つの半導体パッ
ケージ４６が４０Ｗを発熱すると、２５個のＬＤからは
合計１ｋＷの熱量が発生する。

【０１３３】一方、各ヒートシンク４２、４３に流れる
冷却水４８の流速を例えば毎分１リッターとし、各ＬＤ
４０−１〜４０−ｎ、４１−１〜４１−ｎの発熱を全て
冷却水４８で冷却するものと仮定すると、これらヒート
シンク４２、４３に冷却水４８が流れることで、冷却水
４８の温度は１４℃上昇する。

【０１３４】この冷却水４８の温度上昇により各ＬＤ４
０−１〜４０−ｎ、４１−１〜４１−ｎの波長ずれは約
４ｎｍとなり、固体レーザ発振装置として発振効率の低
下につながる可能性があるが、上記ヒートシンク４２、
４３では、冷却水４８の流れる方向Ａに沿ってヒートシ
ンク板厚を薄く形成したので、方向ＡＩ沿って冷却路４
９から各ＬＤ４０−１〜４０〜ｎまでの熱流路長が順次
短くなり、冷却水の温度が上昇してもそれを打ち消すよ
うに各ＬＤ４０−１〜４０〜ｎ、４１−１〜４１−ｎの
各々の間の温度差が減るものとなる。

【０１３５】これにより各ＬＤ４０−１〜４０〜ｎ、４
１−１〜４１−ｎの各温度差がなくなり、これらＬＤ４
０−１〜４０〜ｎ、４１−１〜４１−ｎの温度差による
波長のずれがなくなり、固体レーザ発振の効率が向上す
る。

【０１３６】このように上記第５の実施の形態において
は、ヒートシンク４２、４３について、冷却水４８の流
れる方向Ａに沿ってヒートシンク板厚を順次薄く形成
し、冷却路４９から各ＬＤ４０−１〜４０〜ｎまでの熱
流路長を順次短く形成したので、冷却水の温度が上昇し
てもそれを打ち消すように各ＬＤ４０−１〜４０〜ｎ、
４１−１〜４１−ｎの各々の間の温度差が減り、各ＬＤ
４０−１〜４０〜ｎ、４１−１〜４１−ｎの各温度を均
一化でき、これらＬＤ４０−１〜４０〜ｎ、４１−１〜
４１−ｎの各々の間の温度差による発振波長のずれを無
くしてＹＡＧ結晶１の吸収波長に合わせ、固体レーザ発
振の効率を向上できる。 (6) 次に本発明の第６の実施の形態について説明する。
なお、図８と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【０１３７】図１０はＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ装
置の構成図である。ＹＡＧ結晶１の側面側には、複数の
半導体レーザパッケージ４６から成る８つの半導体アレ
イ６０−１〜６０−８が配置され、かつこれら半導体ア
レイ６０−１〜６０−８は、ＬＤドライバ６１に対して
直接接続され、このＬＤドライバ６１からの電力供給に
より発光するものとなっている。

【０１３８】又、これら半導体アレイ６０−１〜６０−
８は、それぞれヒートシンク６２−１〜６２−８に接触
固定されている。図１１はかかるヒートシンク６２−１
〜６２−８の具体的な構成図である。なお、ヒートシン
ク６２−１〜６２−４と６２−５〜６２−４とは同一構
成なので、ヒートシンク６２−５〜６２−４は省略して
ある。

【０１３９】これらヒートシンク６２−１〜６２−４に
は、それぞれ絶縁板６３を介して各半導体アレイ６０−
１〜６０−４が接触固定されている。これらヒートシン
ク６２−１〜６２−４は、冷却水４８を流す各冷却路６
３−１〜６３−４が形成されており、これら冷却路６３
−１〜６３−４は、冷却水４８の流れる方向Ａに沿って
各ヒートシンク板厚が薄く形成され、それぞれの熱流路
長Ｃ₁ 〜Ｃ₄ がＣ₁ ＞Ｃ₂ ＞Ｃ₃ ＞Ｃ₄ の関係で短く形
成されている。

【０１４０】これにより、ヒートシンク６２−１〜６２
−４の方向に流れる冷却水４８の温度が上昇してもそれ
を打ち消すように各半導体アレイ６０−１〜６０−４の
各々の間の温度差が減るものとなる。

【０１４１】これらヒートシンク６０−１〜６０−８
は、それぞれ冷却水路６４、６５を冷却器６６に接続さ
れている。次に上記の如く構成された装置の作用につい
て説明する。

【０１４２】各半導体アレイ６０−１〜６０−８にＬＤ
ドライバ６１から電力が供給されると、これら半導体ア
レイ６０−１〜６０−８はそれぞれ光を出射し、これら
のＬＤ光がＹＡＧ結晶１に入射することにより、ＹＡＧ
結晶１は励起される。このＹＡＧ結晶１の励起により出
力ミラー２と高反射ミラー３との間で光の共振が発生
し、レーザ光が出力される。

【０１４３】このとき、ＬＤドライバ６１からの電気入
力の一部が熱量Ｑに変換され、この熱は、各半導体アレ
イ６０−１〜６０−８から各ヒートシンク６２−１〜６
２−８を伝導して冷却水４８に伝わり、これら半導体ア
レイ６０−１〜６０−８の各々の温度が一定に保たれ
る。

【０１４４】ここで、例えば各半導体アレイ６０−１〜
６０−８から４０Ｗの熱が発生すると、各ヒートシンク
６２−１〜６２−８では２００Ｗの熱量を除去する必要
があり、冷却水４８の流量を毎分１リッターとすると、
冷却水４８は１つのヒートシンクを通過すると約３℃温
度が上昇する。

【０１４５】これに対して各ヒートシンク６２−１〜６
２−８は、それぞれ冷却水４８の流れる方向Ａに沿って
ヒートシンク板厚が薄く形成され、各半導体アレイ６０
−１〜６０−８までの各熱流路長Ｃ₁ 〜Ｃ₄ を順次短く
形成したので、冷却水の温度が上昇してもそれを打ち消
すように各半導体アレイ６０−１〜６０−８間の温度差
が減る。

【０１４６】これにより各半導体アレイ６０−１〜６０
−８の各々の間の温度差がなくなり、これら半導体アレ
イ６０−１〜６０−８の各々の間の温度差による発振波
長のずれがなくなり、固体レーザ発振の効率が向上す
る。

【０１４７】このように上記第６の実施の形態において
は、各ヒートシンク６２−１〜６２−４ごとに冷却水４
８の流れる方向Ａに沿って各ヒートシンク板厚を薄く形
成したので、各ヒートシンク６２−１〜６２−４の方向
に流れる冷却水４８の温度が上昇してもそれを打ち消す
ように各半導体アレイ６０−１〜６０−４間の各々の温
度差を無くすことができる。これにより、各半導体アレ
イ６０−１〜６０−４の各温度を均一化でき、これら半
導体アレイ６０−１〜６０−４の各々の間の温度差によ
る発振波長のずれを無くしてＹＡＧ結晶１の吸収波長に
合わせ、固体レーザ発振の効率を向上できる。

【０１４８】なお、上記第６の実施の形態における各ヒ
ートシンク６２−１〜６２−４は、それぞれの熱流路長
Ｃ₁ 〜Ｃ₄ に形成されているが、これに限らず各ヒート
シンク６２−１〜６２−４ごとに上記第５の実施の形態
に示すと同様に、冷却水４８の流れる方向Ａに沿って傾
斜するようにヒートシンク板厚を薄く形成してもよい。
これにより、各半導体アレイ６０−１〜６０−８の各々
の間の温度差をより均一化でき、固体レーザ発振の効率
を向上できる。 (7) 次に本発明の第７の実施の形態について説明する。
なお、図８と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【０１４９】図１２はＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ装
置の構成図である。ＹＡＧ結晶１の側面側には、複数の
ＬＤ群７０、７１が配置され、これらＬＤ群７０、７１
は、それぞれヒートシンク板厚が一定の各ヒートシンク
７２、７３にそれぞれ接触固定されている。

【０１５０】図１３はかかるＬＤ群７０、７１及びヒー
トシンク７２、７３の具体的な構成図であり、各ＬＤ群
７０、７１は、それぞれ複数のＬＤ７０−１〜７０〜
ｎ、７１−１〜７１〜ｎ（なお、ＬＤ７１−１〜７１〜
ｎは図面の関係上図示せず）を有している。

【０１５１】これら複数のＬＤ７０−１〜７０〜ｎは、
それぞれ接合板４４及び絶縁ワイヤボンドプレート４５
から成る半導体パッケージ７４を単位として形成され、
複数の半導体パッケージ７４−１〜７４−ｎ、例えば５
つの半導体パッケージが絶縁板４７を介して１つのヒー
トシンク７２、７３上に固定接触されている。

【０１５２】これら複数のＬＤ７０−１〜７０〜ｎは、
冷却水４８の流れる方向Ａに従い、そけぞれ温度差例え
ば１℃に対して例えば波長０．３ｎｍづつ発振波長が短
くなるように選択されて配置されている。

【０１５３】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。各ＬＤ群７０、７１にＬＤドライバ４２
から電力が供給されると、これらＬＤ群７０、７１はそ
れぞれＬＤ光を出射し、ＹＡＧ結晶１を励起する。この
ＹＡＧ結晶１の励起により出力ミラー２と高反射ミラー
３との間で光の共振が発生し、レーザ光が出力される。

【０１５４】このとき、各ＬＤ群７０、７１で発生した
熱は、各ヒートシンク７２、７３を伝導して冷却水４８
に伝わり、各ＬＤ群７０、７１が冷却される。ここで、
ヒートシンク７２、７３に冷却水４８が流れ、各ＬＤ７
０−１〜７０−ｎ、７１−１〜７１−ｎの発熱を全て冷
却水４８で冷却するものと仮定すると、冷却水４８の温
度は、ＬＤ７０−１からＬＤ７０−ｎに向かって次第に
上昇する。

【０１５５】この冷却水４８の温度上昇により各ＬＤ７
０−１〜７０−ｎ、７１−１〜７１−ｎの間で波長ずれ
が生じ、固体レーザ発振装置として発振効率の低下につ
ながる可能性があるが、これらＬＤ７０−１〜７０〜ｎ
の発振波長は、冷却水４８の流れる方向Ａに従い、それ
ぞれ温度差例えば１℃に対して例えば波長０．３ｎｍづ
つ短くなるように選択されているので、これらＬＤ７０
−１〜７０〜ｎ、７１−１〜７１−ｎの間で発振波長の
ずれがなくなり、固体レーザ発振の効率が向上する。

【０１５６】このように上記第７の実施の形態において
は、ＬＤ７０−１〜７０〜ｎの発振波長を、冷却水４８
の流れる方向Ａに従い、それぞれ温度差例えば１℃に対
して例えば波長０．３ｎｍづつ短くなるように選択した
ので、冷却水４８の温度が上昇しても、これらＬＤ７０
−１〜７０〜ｎ、７１−１〜７１−ｎの発振波長のずれ
が無くなりＹＡＧ結晶１の吸収波長に合わせることがで
きるので、固体レーザ媒質に対する励起効率を向上でき
る。

【０１５７】なお、上記第７の実施の形態は、図１０に
示す各半導体アレイ６０−１〜６０−８に代えて適用す
ることで可能である。 (8) 次に本発明の第８の実施の形態について説明する。

【０１５８】図１４はＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ装
置の構成図である。ＹＡＧ結晶１の長手方向側には、そ
れぞれ出力ミラー２、高反射ミラー３がＹＡＧ結晶１を
挟んで対向配置され、かつＹＡＧ結晶１の側面側には、
複数のＬＤ８０−１〜８０−ｎが配置されている。

【０１５９】これらＬＤ８０−１〜８０−ｎは、ＬＤド
ライバ８１に対して直接接続され、このＬＤドライバ８
１からの電力供給により発光するものとなっている。
又、これらＬＤ８０−１〜８０−ｎは、それぞれ長さが
Ｘのビートシンク８２に接触固定されている。

【０１６０】このヒートシンク８２には、互いに相反す
る方向で冷却水４８を流すための２つの冷却路８３、８
４が形成されている。これら冷却路８３、８４は、図１
５に示すようにＹＡＧ結晶１側から見て平行で、かつ各
ＬＤ８０−１〜８０−ｎを挟んで所定の間隔に接近して
形成されている。なお、これら冷却路８３、８４から各
ＬＤ８０−１〜８０−ｎまでの距離は、全て等しく形成
されている。

【０１６１】冷却器８５は、ヒートシンク８２の各冷却
路８３、８４に互いに相反する方向で冷却水４８を流す
もので、これら冷却路８３、８４に流す冷却水４８の温
度を等しく制御する機能を有している。

【０１６２】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。各ＬＤ８０−１〜８０−ｎにＬＤドライ
バ８１から電力が供給されると、これらＬＤ８０−１〜
８０−ｎはそれぞれＬＤ光を出射し、ＹＡＧ結晶１を励
起する。このＹＡＧ結晶１の励起により出力ミラー２と
高反射ミラー３との間で光の共振が発生し、レーザ光が
出力される。

【０１６３】このとき、各ＬＤ８０−１〜８０−ｎで発
生した熱は、ヒートシンク８２を伝導し、各冷却路８
３、８４に互いに相反する方向でそれぞれ流れる冷却水
４８に伝わり、これらＬＤ８０−１〜８０−ｎが冷却さ
れる。

【０１６４】すなわち、冷却路８３に冷却水４８が流れ
ると、ＬＤ８０−１〜８０−ｎの各々からの熱を吸収
し、図１６に示すように冷却水４８の温度Ｔ₁ は、ＬＤ
８０−１側からＬＤ８０−ｎ側に流れるに従って上昇す
る。

【０１６５】これと共に、冷却路８４に冷却水４８が流
れると、ＬＤ８０−ｎ〜８０−１の各々からの熱を吸収
し、その冷却水４８の温度Ｔ₂ は、図１６に示すように
ＬＤ８０−ｎ側からＬＤ８０−１側に流れるに従って上
昇する。

【０１６６】これら冷却路８３、８４にそれぞれ流れる
冷却水４８の温度上昇は、互いに等しい上昇率となるの
で、ヒートシンク８２の温度は、冷却路８３、８４の各
々についてのＸ／２の地点の温度である（Ｔ₁ ＋Ｔ₂ ）
／２で均一化される。

【０１６７】これにより各ＬＤ８０−１〜８０−ｎの各
々の間の温度差が無く均一化され、これら各ＬＤ８０−
１〜８０−ｎの温度差による発振波長のずれを無くして
ＹＡＧ結晶１の吸収波長に合わせ、固体レーザ発振の効
率を向上できる。

【０１６８】このように上記第８の実施の形態において
は、ヒートシンク８２に冷却水４８を相反する方向で流
す各冷却路８３、８４を形成したので、各ＬＤ８０−１
〜８０−ｎ間の温度を均一化でき、これら各ＬＤ８０−
１〜８０−ｎの各々の発振波長を等しくでき、ＹＡＧ結
晶１の吸収波長に合わせ、固体レーザ発振の効率を向上
できる。

【０１６９】又、ＬＤ８０−１〜８０−ｎに関するコス
トを低くでき、高出力、高効率のＬＤ励起固体レーザ装
置を実現できる。 (9) 次に本発明の第９の実施の形態について説明する。

【０１７０】図１７はＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ装
置の構成図である。高反射ミラー２と出力ミラー３との
間のレーザ光軸上には、複数例えば３つのＹＡＧ結晶９
０〜９２が配置されている。

【０１７１】これらＹＡＧ結晶９０〜９２の側面側に
は、それぞれ複数づつの各ＬＤ９３ａ、９３ｂ、…９５
ｂが配置されている。そして、これらＬＤ９３ａ、９３
ｂ、…９５ｂの各々は、それぞれ各ヒートシンク９６
ａ、９６ｂ、…９８ｂに接触固定されている。

【０１７２】これらヒートシンク９６ａ、９６ｂ、…９
８ｂは、上記第８の実施の形態に示すヒートシンク８２
と同様の構成であり、相反する方向で冷却水を流すため
の２つの冷却路８３、８４が形成されている。これら冷
却路８３、８４の各々は、図１５に示すようにＹＡＧ結
晶１側から見て平行で、かつ各ＬＤ９３ａ、９３ｂ、…
９５ｂを挟んで所定の間隔に接近して形成されている。
なお、これら冷却路８３、８４の各々から各ＬＤ９３
ａ、９３ｂ、…９５ｂまでの距離は、全て等しく形成さ
れている。

【０１７３】冷却器９９は、各ヒートシンク９６ａ、９
６ｂ、…９８ｂの各冷却路８３、８４について互いに相
反する方向で冷却水４８を流すもので、これら冷却路８
３、８４の各々に流す冷却水４８の温度を等しく制御す
る機能を有している。

【０１７４】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。各ＬＤ９３ａ、９３ｂ、…９５ｂにＬＤ
ドライバから電力が供給されると、これらＬＤ９３ａ、
９３ｂ、…９５ｂはそれぞれＬＤ光を出射し、ＹＡＧ結
晶１を励起する。このＹＡＧ結晶１の励起により出力ミ
ラー２と高反射ミラー３との間で光の共振が発生し、レ
ーザ光が出力される。

【０１７５】このとき、各ＬＤ９３ａ、９３ｂ、…９５
ｂで発生した熱は、各ヒートシンク９６ａ、９６ｂ、…
９８ｂを伝導し、各冷却路８３、８４において互いに相
反する方向でそれぞれ流れる冷却水４８に伝わり、これ
らＬＤ９３ａ、９３ｂ、…９５ｂが冷却される。

【０１７６】このように各ヒートシンク９６ａ、９６
ｂ、…９８ｂにおいて冷却水４８が互いに相反する方向
でそれぞれ流れることにより、各ヒートシンク９６ａ、
９６ｂ、…９８ｂでの温度は、上記図１６に示すと同様
に（Ｔ₁ ＋Ｔ₂ ）／２で均一化される。

【０１７７】これによりＬＤ９３ａ、９３ｂ、…９５ｂ
の各々の間の温度差が均一化され、これらＬＤ９３ａ、
９３ｂ、…９５ｂの各々の温度差による発振波長のずれ
を無くして各ＹＡＧ結晶９０〜９２の吸収波長に合わせ
ることができ、固体レーザ発振の効率を向上できる。

【０１７８】このように上記第９の実施の形態によれ
ば、上記第８の実施の形態と同様に、各ヒートシンク９
６ａ、９６ｂ、…９８ｂに冷却水４８を相反する方向で
流す各冷却路８３、８４を形成したので、各ＬＤ９３
ａ、９３ｂ、…９５ｂ間の温度を均一化でき、これら各
ＬＤ９３ａ、９３ｂ、…９５ｂの発振波長を等しくで
き、ＹＡＧ結晶９０〜９２の吸収波長に合わせ、固体レ
ーザ発振の効率を向上できる。 (10)次に本発明の第１０の実施の形態について説明す
る。

【０１７９】図１８はＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ装
置の構成図である。高反射ミラー２と出力ミラー３との
間のレーザ光軸上には、ＹＡＧ結晶１００が配置されて
いる。

【０１８０】このＹＡＧ結晶１００の側面側には、それ
ぞれ複数づつの各ＬＤ１０１ａ、１０１ｂ、…１０４ｂ
が配置されている。そして、これらＬＤ１０１ａ、１０
１ｂ、…１０４ｂの各々は、それぞれ各ヒートシンク１
０５ａ、１０５ｂ、…１０８ｂに接触固定されている。

【０１８１】これらヒートシンク１０５ａ、１０５ｂ、
…１０８ｂの各々は、上記第８の実施の形態に示すヒー
トシンク８２と同様の構成であり、互いに相反する方向
で冷却水を流すための２つの冷却路８３、８４が形成さ
れている。これら冷却路８３、８４は、図１５に示すよ
うにＹＡＧ結晶１側から見て平行で、かつ各ＬＤ１０１
ａ、１０１ｂ、…１０４ｂを挟んで所定の間隔に接近し
て形成されている。なお、これら冷却路８３、８４の各
々から各ＬＤ１０１ａ、１０１ｂ、…１０４ｂまでの距
離は、全て等しく形成されている。

【０１８２】そして、これらヒートシンク１０５ａ、１
０５ｂ、…１０８ｂの各々は、このうちのヒートシンク
１０５ａと１０６ａ、ヒートシンク１０７ａと１０８
ａ、ヒートシンク１０５ｂと１０６ｂ、ヒートシンク１
０７ｂと１０８ｂとがそれぞれ直列接続され、かつ冷却
器１０９に接続されている。

【０１８３】この冷却器１０９は、ヒートシンク１０５
ａと１０６ａ、ヒートシンク１０７ａと１０８ａ、ヒー
トシンク１０５ｂと１０６ｂ、ヒートシンク１０７ｂと
１０８ｂとにおける各冷却路８３、８４にそれぞれ互い
に相反する方向で冷却水４８を流すもので、これら冷却
路８３、８４の各々に流す冷却水４８の温度を等しく制
御する機能を有している。

【０１８４】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。各ＬＤ１０１ａ、１０１ｂ、…１０４ｂ
にＬＤドライバから電力が供給されると、これらＬＤ１
０１ａ、１０１ｂ、…１０４ｂはそれぞれＬＤ光を出射
し、ＹＡＧ結晶１００を励起する。このＹＡＧ結晶１０
０の励起により出力ミラー２と高反射ミラー３との間で
光の共振が発生し、レーザ光が出力される。

【０１８５】このとき、ＬＤドライバからの電気入力の
一部が熱量Ｑに変換され、この熱は、各ＬＤ１０１ａ、
１０１ｂ、…１０４ｂからヒートシンク１０５ａ、１０
５ｂ、…１０８ｂを伝導し、それぞれの各冷却路８３、
８４に互いに相反する方向でそれぞれ流れる冷却水４８
に伝わり、これらＬＤ１０１ａ、１０１ｂ、…１０４ｂ
の各々が冷却される。

【０１８６】すなわち、各ヒートシンク１０５ａと１０
６ａとの間、各ヒートシンク１０７ａと１０８ａとの
間、各ヒートシンク１０５ｂと１０６ｂとの間、及び各
ヒートシンク１０７ｂと１０８ｂとの間には、それぞれ
各冷却路８３、８４に互いに相反する方向でそれぞれ冷
却水４８が流れる。

【０１８７】このように相反する方向でそれぞれ冷却水
４８が流れると、上記同様に、各ヒートシンク１０５ａ
と１０６ａとの間、各ヒートシンク１０７ａと１０８ａ
との間、各ヒートシンク１０５ｂと１０６ｂとの間、及
び各ヒートシンク１０７ｂと１０８ｂとの間の各温度
は、均一化される。

【０１８８】これによりＬＤ１０１ａ、１０１ｂ、…１
０４ｂの各々の間の温度差が無く温度を均一化でき、こ
れらＬＤ１０１ａ、１０１ｂ、…１０４ｂの温度差によ
る発振波長のずれを無くして各ＹＡＧ結晶１００の吸収
波長に合わせることができ、固体レーザ発振の効率を向
上できる。

【０１８９】このように上記第１０の実施の形態によれ
ば、上記第８の実施の形態と同様に、各ＬＤ１０１ａ、
１０１ｂ、…１０４ｂの各々の間の温度を均一化でき、
これら各ＬＤ１０１ａ、１０１ｂ、…１０４ｂの発振波
長を等しくでき、ＹＡＧ結晶１００の吸収波長に合わ
せ、固体レーザ発振の効率を向上できる。 (11)次に本発明の第１１の実施の形態について説明す
る。なお、図１４と同一部分には同一符号を付してその
詳しい説明は省略する。

【０１９０】図１９は多段増幅のＬＤ側面励起ＹＡＧ結
晶レーザ装置の構成図である。ＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶
レーザ装置から出力されるレーザ光の光軸上には、レー
ザ増幅器１１０が配置されている。このレーザ増幅器１
１０は、ＹＡＧ結晶１１１を備え、このＹＡＧ結晶１１
１の側面側には、複数のＬＤ１１２−１〜１１２−ｎが
配置されている。

【０１９１】これらＬＤ１１２−１〜１１２−ｎは、Ｌ
Ｄドライバに対して直接接続され、このＬＤドライバか
らの電力供給により発光するものとなっている。又、こ
れらＬＤ１１２−１〜１１２−ｎは、それぞれヒートシ
ンク１１３に接触固定されている。

【０１９２】このヒートシンク１１３には、相反する方
向で冷却水４８を流すための２つの冷却路１１４、１１
５が形成されている。これら冷却路１１４、１１５は、
図１５に示すと同様に、ＹＡＧ結晶１１１側から見て平
行で、かつ各ＬＤ１１２−１〜１１２−ｎを挟んで所定
の間隔に接近して形成されている。なお、これら冷却路
１１４、１１５から各ＬＤ１１２−１〜１１２−ｎまで
の距離は、全て等しく形成されている。

【０１９３】冷却器１１６は、ヒートシンク１１３の各
冷却路１１４、１１５について互いに相反する方向で冷
却水４８を流すもので、これら冷却路１１４、１１５に
流す冷却水４８の温度を等しく制御する機能を有してい
る。

【０１９４】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。ＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ装置にお
いて、各ＬＤ８０−１〜８０−ｎにＬＤドライバ８１か
ら電力が供給されると、これらＬＤ８０−１〜８０−ｎ
からはそれぞれＬＤ光が出射されてＹＡＧ結晶１を励起
し、このＹＡＧ結晶１の励起により出力ミラー２と高反
射ミラー３との間で光の共振が発生し、レーザ光が出力
される。

【０１９５】このとき、冷却路８３に冷却水４８が流れ
ると、ＬＤ８０−１〜８０−ｎからの熱を吸収し、その
冷却水４８の温度Ｔ₁ は、上記図１６に示すようにＬＤ
８０−１側からＬＤ８０−ｎ側に流れるに従って上昇
し、これと共に冷却路８４に冷却水４８が流れると、Ｌ
Ｄ８０−ｎ〜８０−１からの熱を吸収し、その冷却水４
８の温度Ｔ₂ は、ＬＤ８０−ｎ側からＬＤ８０−１側に
流れるに従って上昇し、これによりヒートシンク８２の
温度は、（Ｔ₁ ＋Ｔ₂ ）／２で均一化される。

【０１９６】一方、レーザ増幅器１１０において、各Ｌ
Ｄ１１２−１〜１１２−ｎにＬＤドライバから電力が供
給されると、これらＬＤ１１２−１〜１１２−ｎからは
それぞれＬＤ光が出射されてＹＡＧ結晶１１３を励起す
る。

【０１９７】この状態に、ＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レー
ザ装置から出力されたレーザ光がレーザ増幅器１１０に
入力すると、このレーザ光は増幅されて出力される。こ
のとき、冷却路１１４に冷却水４８が流れると、ＬＤ１
１２−１〜１１２−ｎからの熱を吸収し、その冷却水４
８の温度は、ＬＤ１１２−１側からＬＤ１１２−ｎ側に
流れるに従って上昇し、これと共に冷却路１１５に冷却
水４８が流れると、ＬＤ１１２−ｎ〜１１２−１からの
熱を吸収し、その冷却水４８の温度は、ＬＤ１１２−ｎ
側からＬＤ１１２−１側に流れるに従って上昇し、これ
によりヒートシンク１１３の温度は、均一化される。

【０１９８】このようにＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ
装置側とレーザ増幅器１１０側との各ＬＤ８０ａ、８０
ｂ、…８０ｂ、各ＬＤ１１２ａ、１１２ｂ、…１１２ｂ
ｍ間の温度が均一化されてこれらの発振波長が等しくな
り、ＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ装置から出力された
レーザ光が効率よくレーザ増幅器１１０で増幅出力され
る。

【０１９９】このように上記本発明の第１１の実施の形
態によれば、ＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ装置とレー
ザ増幅器１１０において各ＹＡＧ結晶１００、１１３を
励起する各ＬＤ８０ａ、８０ｂ、…８０ｂ、１１２ａ、
１１２ｂ、…１１２ｂｍ間の温度を均一化でき、レーザ
増幅の効率を向上できる。

【０２００】なお、上記第８〜第１１の実施の形態で
は、相反する方向で冷却水４８を流すための２つの冷却
路をヒートシンクに形成しているが、このように相反す
る方向で１往復しかない冷却路に限らず、複数だけ往復
する冷却路を形成してもよい。

【０２０１】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、効
率よくレーザ発振ができるレーザダイオード励起固体レ
ーザ装置を提供できる。又、本発明によれば、ＬＤの発
振波長をレーザ媒質の吸収スペクトルに合わせて効率よ
くレーザ発振ができるレーザダイオード励起固体レーザ
装置を提供できる。

【０２０２】又、本発明によれば、ＬＤからの光の光軸
を調整してＬＤからの光を効率よくレーザ媒質に吸収さ
せて効率よくレーザ発振ができるレーザダイオード励起
固体レーザ装置を提供できる。

【０２０３】又、本発明によれば、ＬＤの発振波長をレ
ーザ媒質の吸収スペクトルに合わせ、かつＬＤからの光
の光軸を調整してＬＤからの光を効率よくレーザ媒質に
吸収させて効率よくレーザ発振ができるレーザダイオー
ド励起固体レーザ装置を提供できる。

【０２０４】又、本発明によれば、複数のＬＤにおける
発振波長を均一化してレーザ媒質を効率よく励起できる
レーザダイオード励起固体レーザ装置を提供できる。
又、本発明によれば、複数のＬＤに対する冷却温度を均
一化できてその発振波長をレーザ媒質の吸収波長に合わ
せ、固体レーザ発振の効率を向上できるレーザダイオー
ド励起固体レーザ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ
装置の第１の実施の形態を示す構成図。

【図２】本発明に係わるＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ
装置の第２の実施の形態を示す構成図。

【図３】本発明に係わるＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ
装置の第３の実施の形態を示す構成図。

【図４】ヒートシンクの具体的な構成図。

【図５】本発明に係わるＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ
装置の第４の実施の形態を示す構成図。

【図６】ＬＤユニットの具体的な構成図。

【図７】金属シート又は絶縁シートの接触面積を変える
構造図。

【図８】本発明に係わるＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レーザ
装置の第５の実施の形態を示す構成図。

【図９】ヒートシンクの具体的な構成図。

【図１０】本発明に係わるＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レー
ザ装置の第６の実施の形態を示す構成図。

【図１１】半導体アレイ及びヒートシンクの具体的な構
成図

【図１２】本発明に係わるＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レー
ザ装置の第７の実施の形態を示す構成図。

【図１３】ＬＤ及びヒートシンクの具体的な構成図。

【図１４】本発明に係わるＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レー
ザ装置の第８の実施の形態を示す構成図。

【図１５】ヒートシンクに形成された２つの冷却路を示
す構成図。

【図１６】ヒートシンクにおける温度均一化の作用を示
す図。

【図１７】本発明に係わるＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レー
ザ装置の第９の実施の形態を示す構成図。

【図１８】本発明に係わるＬＤ側面励起ＹＡＧ結晶レー
ザ装置の第１０の実施の形態を示す構成図。

【図１９】本発明に係わる多段増幅のＬＤ側面励起ＹＡ
Ｇ結晶レーザ装置の第１１の実施の形態を示す構成図。

【符号の説明】

１…ＹＡＧ結晶、２…出力ミラー、３…高反射ミラー、４−１〜４−８…ＬＤ（レーザダイオード）、６−１〜６−８…ヒートシンク、８…冷却器、９−１〜９−４…バルブ、１０…温度センサ、１１…制御部、２０−１〜２０−８…ヒートシンク、２３…第１のヒートシンク、２４…冷却水路、２５…第１の伝熱平行平板、２５ａ…第１の伝熱板（チタン）、２５ｂ…第２の伝熱板（銅）、２６…第２のヒートシンク、２７…第２の伝熱平行平板（ベリリア）、３０−１〜３０−５…ＬＤユニット、３１…冷却器、３２…冷却水路、３３…ヒートシンク、３５…金属シート、３６…絶縁シート、３７…ＬＤ、４０，４１…ＬＤ群、４０−１〜４０〜ｎ…ＬＤ、４２，４３…ヒートシンク、４６…半導体パッケージ、６０−１〜６０−８…半導体アレイ、６２−１〜６２−８…ヒートシンク、７０−１〜７０−ｎ…ＬＤ、７２，７３，８２…ヒートシンク、８３，８４…冷却路、９０〜９２〜ＹＡＧ結晶、９３ａ〜９５ｂ…ＬＤ、９６ａ〜９８ｂ…ヒートシンク、１００…ＹＡＧ結晶、１０１ａ〜１０４ｂ…ＬＤ、１０５ａ〜１０８ｂ…ヒートシンク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高瀬智裕神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地株式会社東芝生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のレーザダイオードの発光によりレ
ーザ媒質を励起してレーザ発振を発生させるレーザダイ
オード励起固体レーザ装置において、前記複数のレーザダイオードをそれぞれ接触固定し、か
つこれらレーザダイオードをそれぞれ冷却する複数のヒ
ートシンクと、前記複数のレーザダイオードの波長が前記レーザ媒質の
吸収スペクトルに合うように前記複数のヒートシンクに
流す冷却媒体の温度及び流量をそれぞれ制御する制御手
段と、を具備したことを特徴とするレーザダイオード励
起固体レーザ装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記複数のレーザダイ
オードのうちの所定温度における最も長い波長の光を出
射する所定のレーザダイオードに対して、前記所定のレ
ーザダイオードからの光の波長が前記レーザ媒質の吸収
スペクトルに合うように前記冷却媒体の温度を設定し、
かつ前記複数のレーザダイオードのうち他のレーザダイ
オードの前記各ヒートシンクに流す前記冷却媒体の流量
を前記レーザ媒質の吸収スペクトルに合うように制御す
ることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード励
起固体レーザ装置。
【請求項３】前記制御手段は、少なくとも１つの前記
レーザダイオードの温度を検出する温度センサと、前記各ヒートシンクに流れる前記冷却媒体の流量をそれ
ぞれ調節する複数のバルブと、前記各レーザダイオードの波長を前記レーザ媒質の吸収
スペクトルに合うように、前記温度センサにより検出さ
れたレーザダイオードの温度に応じて前記各バルブを調
節して前記冷却媒体の流量を制御する制御部と、を有すること特徴とする請求項１記載のレーザダイオー
ド励起固体レーザ装置。
【請求項４】複数のレーザダイオードの発光によりレ
ーザ媒質を励起してレーザ発振を発生させるレーザダイ
オード励起固体レーザ装置において、前記各レーザダイオードを冷却するための冷却媒体が流
れる複数の第１のヒートシンクと、これら第１のヒートシンクに対してそれぞれ一面に接触
固定されるとともに前記各レーザダイオードがそれぞれ
他面に接触固定され、かつ前記各第１のヒートシンクか
らの熱をそれぞれ前記各レーザダイオードに伝導する複
数の第２のヒートシンクと、前記第１のヒートシンクと前記第２のヒートシンクとの
間又は前記第２のヒートシンクと前記レーザダイオード
との間のうちいずれか一方又は両方に設けられた伝熱部
材と、を具備したことを特徴とするレーザダイオード励
起固体レーザ装置。
【請求項５】複数のレーザダイオードの発光によりレ
ーザ媒質を励起してレーザ発振を発生させるレーザダイ
オード励起固体レーザ装置において、前記各レーザダイオードを冷却するための冷却媒体が流
れる複数の第１のヒートシンクと、これら第１のヒートシンクに対してそれぞれ一面に接触
固定されるとともに前記各レーザダイオードがそれぞれ
他面に接触固定され、かつ前記各第１のヒートシンクか
らの熱をそれぞれ前記各レーザダイオードに伝導する複
数の第２のヒートシンクと、前記第１のヒートシンクと前記第２のヒートシンクとの
間又は前記第２のヒートシンクと前記レーザダイオード
との間のうちいずれか一方又は両方に設けられた伝熱部
材と、前記各レーザダイオードの波長が前記レーザ媒質の吸収
スペクトルに合うように前記各第１のヒートシンクに流
す前記冷却媒体の温度及び流量をそれぞれ制御する制御
手段と、を具備したことを特徴とするレーザダイオード
励起固体レーザ装置。
【請求項６】前記第１のヒートシンクと前記第２のヒ
ートシンクとの間に設けられる前記伝熱部材は、熱伝導
率のそれぞれ異なる各伝熱板から形成することを特徴と
する請求項４又は５記載のレーザダイオード励起固体レ
ーザ装置。
【請求項７】前記第１のヒートシンクと前記第２のヒ
ートシンクとの間に設けられる前記伝熱部材は、チタン
の第１の伝熱板及び銅の第２の伝熱板から形成され、こ
のうち前記第２の伝熱板の厚さを所望厚さに形成するこ
とを特徴とする請求項４又は５記載のレーザダイオード
励起固体レーザ装置。
【請求項８】前記第２のヒートシンクと前記レーザダ
イオードとの間に設けられる前記伝熱板は、ベリリア又
は窒化アルミニウムにより形成することを特徴とする請
求項４又は５記載のレーザダイオード励起固体レーザ装
置。
【請求項９】複数のレーザダイオードの発光によりレ
ーザ媒質を励起してレーザ発振を発生させるレーザダイ
オード励起固体レーザ装置において、前記各レーザダイオードを冷却するための冷却媒体が流
れる複数のヒートシンクと、これらヒートシンクと前記各レーザダイオードとの間の
熱流束を制限する伝熱部材と、を具備したことを特徴と
するレーザダイオード励起固体レーザ装置。
【請求項１０】前記伝熱部材は、前記各レーザダイオ
ードとの接触面積を可変とすることを特徴とする請求項
４、５又は９記載のレーザダイオード励起固体レーザ装
置。
【請求項１１】前記伝熱部材は、少なくとも外形を変
える、孔を形成する、又は溝を形成することにより前記
各レーザダイオードとの接触面積を可変とすることを特
徴とする請求項４、５又は９記載のレーザダイオード励
起固体レーザ装置。
【請求項１２】複数のレーザダイオードの発光により
レーザ媒質を励起してレーザ発振を発生させるレーザダ
イオード励起固体レーザ装置において、前記複数のレーザダイオードが冷却媒体の流れる冷却路
に沿って接触固定され、前記冷却路に流れる前記冷却媒
体により前記複数のレーザダイオードを冷却し、かつ前
記冷却路から各々の前記複数のレーザダイオードまでの
熱流路長をそれぞれ所定の長さに形成されたヒートシン
ク、を具備したことを特徴とするレーザダイオード励起
固体レーザ装置。
【請求項１３】前記複数のレーザダイオードが冷却媒
体の流れる冷却路に沿って接触固定された前記ヒートシ
ンクを複数直列接続した場合、これらヒートシンクは、
前記冷却媒体の流れる上流から下流の流域に応じて前記
熱流路長を短く形成したことを特徴とする請求項１２記
載のレーザダイオード励起固体レーザ装置。
【請求項１４】複数のレーザダイオードが冷却媒体の
流れる冷却路に沿って接触固定され、前記冷却媒体の流
れにより前記複数のレーザダイオードを冷却するヒート
シンクを備え、かつ前記複数のレーザダイオードの発光
によりレーザ媒質を励起してレーザ発振を発生させるレ
ーザダイオード励起固体レーザ装置において、前記冷却路から前記複数のレーザダイオードまでの熱流
路長が一定の場合、前記複数のレーザダイオードは、そ
れぞれ前記ヒートシンクに接触固定する位置に応じた各
発振波長を持つことを特徴とするレーザダイオード励起
固体レーザ装置。
【請求項１５】複数のレーザダイオードが接触固定さ
れ、冷却媒体の流れにより前記複数のレーザダイオード
を冷却するヒートシンクを備え、かつ前記複数のレーザ
ダイオードの発光によりレーザ媒質を励起してレーザ発
振を発生させるレーザダイオード励起固体レーザ装置に
おいて、相反する方向で前記冷却媒体を流す少なくとも２つの冷
却路を前記ヒートシンクに形成したことを特徴とするレ
ーザダイオード励起固体レーザ装置。
【請求項１６】前記複数のレーザダイオードが接触固
定された前記ヒートシンクを複数直列接続した場合、こ
れらヒートシンク間に相反する方向で前記冷却媒体を流
す少なくとも２つの冷却路を形成したことを特徴とする
請求項１５記載のレーザダイオード励起固体レーザ装
置。
【請求項１７】少なくとも２つの前記冷却路は、平行
でかつ所定の間隔に接近して形成されることを特徴とす
る請求項１５又は１６記載のレーザダイオード励起固体
レーザ装置。