JPH114030A - 励起型固体レーザ装置 - Google Patents
励起型固体レーザ装置Info
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- JPH114030A JPH114030A JP9155243A JP15524397A JPH114030A JP H114030 A JPH114030 A JP H114030A JP 9155243 A JP9155243 A JP 9155243A JP 15524397 A JP15524397 A JP 15524397A JP H114030 A JPH114030 A JP H114030A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、裏面冷却型の励起型固体レーザ装
置において、裏面側にレーザ光に対し高反射率のミラー
構造を有している場合であっても、なおかつ高い熱伝導
を持ち、高効率・高出力で安定したレーザ発振が可能な
励起型固体レーザ装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 固体レーザ結晶１と、固体レーザ結晶の
裏面に設けられた裏面鏡と、固体レーザ結晶を裏面から
冷却するヒートシンク３とを有し、前面から入射された
励起光７により励起・発振する固体レーザ装置におい
て、前記裏面鏡を熱伝導性の高い金属コーティング２ま
たは熱伝導性の高い誘電体の多層膜で形成する。
置において、裏面側にレーザ光に対し高反射率のミラー
構造を有している場合であっても、なおかつ高い熱伝導
を持ち、高効率・高出力で安定したレーザ発振が可能な
励起型固体レーザ装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 固体レーザ結晶１と、固体レーザ結晶の
裏面に設けられた裏面鏡と、固体レーザ結晶を裏面から
冷却するヒートシンク３とを有し、前面から入射された
励起光７により励起・発振する固体レーザ装置におい
て、前記裏面鏡を熱伝導性の高い金属コーティング２ま
たは熱伝導性の高い誘電体の多層膜で形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、励起型固体レーザ
装置に関し、特に固体レーザ装置の冷却構造に関する。
装置に関し、特に固体レーザ装置の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子産業や機械工業において、加工用の
高品位高出力固体レーザ装置の需要はますます拡大して
いる。特に現在、ランプ励起から半導体レーザ励起へと
移行しつつあり、より高品位・高効率・高出力の固体レ
ーザ装置の研究開発が活発化している。
高品位高出力固体レーザ装置の需要はますます拡大して
いる。特に現在、ランプ励起から半導体レーザ励起へと
移行しつつあり、より高品位・高効率・高出力の固体レ
ーザ装置の研究開発が活発化している。
【０００３】従来のロッド型固体レーザ結晶の一方の端
面を半導体レーザにより励起する、いわゆる「端面励
起」固体レーザ装置においては、レーザ共振器により形
成される基本モード体積内に励起ビームを絞り込む必要
がある。一方、半導体レーザの高出力化は、一般的に接
合方向に平行な方向への発光エリアの拡大により行われ
る。したがって、半導体レーザ端面励起固体レーザ装置
を高出力化しようとすると、極めて非対称な半導体レー
ザビームを円柱状の基本モード体積内に集光する必要が
ある。例えば、出力２０Ｗの半導体レーザは１ｃｍ×１
μｍ（１００００：１）のサイズの発光エリアを持つの
で、これを数１００μｍ直径×数ｍｍ長程度大きさの基
本モードに絞り込むことは、かなり困難である。さらに
高出力な半導体レーザとして、アレイを重ねて２次元的
に構成したスタック型においては、さらに発光エリアが
大きく、基本モードに絞り込む光学系を構成することが
非常に困難である。
面を半導体レーザにより励起する、いわゆる「端面励
起」固体レーザ装置においては、レーザ共振器により形
成される基本モード体積内に励起ビームを絞り込む必要
がある。一方、半導体レーザの高出力化は、一般的に接
合方向に平行な方向への発光エリアの拡大により行われ
る。したがって、半導体レーザ端面励起固体レーザ装置
を高出力化しようとすると、極めて非対称な半導体レー
ザビームを円柱状の基本モード体積内に集光する必要が
ある。例えば、出力２０Ｗの半導体レーザは１ｃｍ×１
μｍ（１００００：１）のサイズの発光エリアを持つの
で、これを数１００μｍ直径×数ｍｍ長程度大きさの基
本モードに絞り込むことは、かなり困難である。さらに
高出力な半導体レーザとして、アレイを重ねて２次元的
に構成したスタック型においては、さらに発光エリアが
大きく、基本モードに絞り込む光学系を構成することが
非常に困難である。
【０００４】裏面冷却の薄ディスク結晶を表面から励起
するアクティブミラー構成（特開平８−８４７７）を用
いた場合には、従来の端面励起／側面冷却のロッド型結
晶に比べ、励起領域とヒートシンクまでの距離を短くで
き、かつ励起体積を薄ディスクの直径方向に拡大するこ
とができるので、励起密度を維持したまま高出力化のス
ケールアップが可能である。
するアクティブミラー構成（特開平８−８４７７）を用
いた場合には、従来の端面励起／側面冷却のロッド型結
晶に比べ、励起領域とヒートシンクまでの距離を短くで
き、かつ励起体積を薄ディスクの直径方向に拡大するこ
とができるので、励起密度を維持したまま高出力化のス
ケールアップが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この構成は図
３の放熱経路１５で示すように、励起による熱を、結晶
裏面に設けられた裏面鏡である高反射率の誘電体多層膜
（一般にはＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2、ＴｉＯ2などの酸化物多
結晶を相当数積層したもの）１４を介して金属ヒートシ
ンクに熱を逃がす構成のため、誘電体多層コーティング
の熱伝導率の低さが制限要因となり、コーティングの両
端で、かなり大きな温度差が生じる。
３の放熱経路１５で示すように、励起による熱を、結晶
裏面に設けられた裏面鏡である高反射率の誘電体多層膜
（一般にはＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2、ＴｉＯ2などの酸化物多
結晶を相当数積層したもの）１４を介して金属ヒートシ
ンクに熱を逃がす構成のため、誘電体多層コーティング
の熱伝導率の低さが制限要因となり、コーティングの両
端で、かなり大きな温度差が生じる。
【０００６】このため効率良く排熱されない熱が、固体
レーザ結晶に蓄積され「たわみ・そり」を生み出す。薄
ディスク型であるため、母材自身の機械的な強度はロッ
ド型に比べ低く、排熱不良に伴う熱変形はロッド型より
顕著に現れる。生じた熱変形と温度分布は、いわゆる熱
レンズを生み、レーザ出力の低下と不安定化を引き起こ
す。
レーザ結晶に蓄積され「たわみ・そり」を生み出す。薄
ディスク型であるため、母材自身の機械的な強度はロッ
ド型に比べ低く、排熱不良に伴う熱変形はロッド型より
顕著に現れる。生じた熱変形と温度分布は、いわゆる熱
レンズを生み、レーザ出力の低下と不安定化を引き起こ
す。
【０００７】また、準３準位レーザ（Ｙｂ：ＹＡＧレー
ザ、Ｔｍ，Ｈｏ：ＹＬＦレーザなど）においては、レー
ザ結晶の動作温度が出力に直接関係しており、温度上昇
をできる限り抑制することが、高効率発振のために不可
欠である。そこで準３準位レーザで高効率、高出力のレ
ーザ発振を実現するには、アクティブミラー構成の方が
端面励起型より適しているが、上記のように高励起状態
において排熱不良のために温度上昇を引き起こし、出力
や効率が低下することが問題となる。
ザ、Ｔｍ，Ｈｏ：ＹＬＦレーザなど）においては、レー
ザ結晶の動作温度が出力に直接関係しており、温度上昇
をできる限り抑制することが、高効率発振のために不可
欠である。そこで準３準位レーザで高効率、高出力のレ
ーザ発振を実現するには、アクティブミラー構成の方が
端面励起型より適しているが、上記のように高励起状態
において排熱不良のために温度上昇を引き起こし、出力
や効率が低下することが問題となる。
【０００８】ところで、放熱効果を高める技術として特
開昭６２−２２４０２８には、ダイヤモンド薄膜を金属
コートを介して半導体基板上に形成し半導体電子素子の
排熱効率を高める方法が記載されている。しかし、この
方法は、本発明のような高反射率のミラーを形成する技
術とは関係がない。
開昭６２−２２４０２８には、ダイヤモンド薄膜を金属
コートを介して半導体基板上に形成し半導体電子素子の
排熱効率を高める方法が記載されている。しかし、この
方法は、本発明のような高反射率のミラーを形成する技
術とは関係がない。
【０００９】本発明は、裏面冷却型の励起型固体レーザ
装置において、裏面側にレーザ光に対し高反射率のミラ
ー構造を有している場合であっても、なおかつ高い熱伝
導を持ち、高効率・高出力で安定したレーザ発振が可能
な励起型固体レーザ装置を提供することを目的とする。
装置において、裏面側にレーザ光に対し高反射率のミラ
ー構造を有している場合であっても、なおかつ高い熱伝
導を持ち、高効率・高出力で安定したレーザ発振が可能
な励起型固体レーザ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、固体レーザ結
晶と、固体レーザ結晶の裏面に設けられレーザ発振波長
および励起光波長に対して高い反射率を示す裏面鏡と、
固体レーザ結晶を裏面から冷却するヒートシンクとを有
し、前面から入射された励起光により励起・発振する固
体レーザ装置において、前記裏面鏡を熱伝導性の高い金
属コーティングで形成したことを特徴とする励起型固体
レーザ装置に関する。
晶と、固体レーザ結晶の裏面に設けられレーザ発振波長
および励起光波長に対して高い反射率を示す裏面鏡と、
固体レーザ結晶を裏面から冷却するヒートシンクとを有
し、前面から入射された励起光により励起・発振する固
体レーザ装置において、前記裏面鏡を熱伝導性の高い金
属コーティングで形成したことを特徴とする励起型固体
レーザ装置に関する。
【００１１】また、本発明は、固体レーザ結晶と、固体
レーザ結晶の裏面に設けられレーザ発振波長および励起
光波長に対して高い反射率を示す裏面鏡と、固体レーザ
結晶を裏面から冷却するヒートシンクとを有し、前面か
ら入射された励起光により励起・発振する固体レーザ装
置において、前記裏面鏡を熱伝導性の高い誘電体の多層
膜で形成したことを特徴とする励起型固体レーザ装置に
関する。
レーザ結晶の裏面に設けられレーザ発振波長および励起
光波長に対して高い反射率を示す裏面鏡と、固体レーザ
結晶を裏面から冷却するヒートシンクとを有し、前面か
ら入射された励起光により励起・発振する固体レーザ装
置において、前記裏面鏡を熱伝導性の高い誘電体の多層
膜で形成したことを特徴とする励起型固体レーザ装置に
関する。
【００１２】この場合、裏面鏡として形成した熱伝導性
の高い誘電体の多層膜の表面をさらに金属オーバーコー
トを形成することが好ましい。
の高い誘電体の多層膜の表面をさらに金属オーバーコー
トを形成することが好ましい。
【００１３】このように本発明においては、アクティブ
ミラー型固体結晶のヒートシンク側の面（すなわち排熱
面、裏面）に設ける裏面鏡として、熱伝導性の高い金属
コーティングや熱伝導性の高い誘電体多層膜を用いる。
このため固体レーザ結晶とヒートシンクの間の熱伝達が
向上し、固体レーザ結晶中に発生する熱を速やかにヒー
トシンクに排熱できる。従って、高効率かつ高出力で、
安定した固体レーザ装置を実現することができる。
ミラー型固体結晶のヒートシンク側の面（すなわち排熱
面、裏面）に設ける裏面鏡として、熱伝導性の高い金属
コーティングや熱伝導性の高い誘電体多層膜を用いる。
このため固体レーザ結晶とヒートシンクの間の熱伝達が
向上し、固体レーザ結晶中に発生する熱を速やかにヒー
トシンクに排熱できる。従って、高効率かつ高出力で、
安定した固体レーザ装置を実現することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に実施形態を示して、本発明
を具体的に説明する。
を具体的に説明する。
【００１５】［実施形態１］図１は、本発明の一実施形
態である。固体レーザ結晶１の裏面には裏面鏡として金
属コーティング２が施され、インジウム等の軟らかい金
属シート１１を介してヒートシンク３と熱接触してい
る。半導体レーザ６からの半導体レーザビーム７を固体
レーザ結晶１の前面から入射し、金属コーティング２を
間にして共振器出力鏡５と共振器リアミラー４とで共振
器を構成し、共振器出力鏡５からレーザ発振光８を取り
出す。
態である。固体レーザ結晶１の裏面には裏面鏡として金
属コーティング２が施され、インジウム等の軟らかい金
属シート１１を介してヒートシンク３と熱接触してい
る。半導体レーザ６からの半導体レーザビーム７を固体
レーザ結晶１の前面から入射し、金属コーティング２を
間にして共振器出力鏡５と共振器リアミラー４とで共振
器を構成し、共振器出力鏡５からレーザ発振光８を取り
出す。
【００１６】ここで固体レーザ結晶は、薄ディスク状で
あり、例えば代表的な例として、６ｍｍ直径×２ｍｍ厚
のＮｄ：ＹＡＧ固体レーザ結晶等が用いられる。
あり、例えば代表的な例として、６ｍｍ直径×２ｍｍ厚
のＮｄ：ＹＡＧ固体レーザ結晶等が用いられる。
【００１７】金属コーティングの材料としては、適用す
る励起波長および出力レーザ波長に対して反射率が可能
な限り高い金属を選ぶ。例えば上記ＹＡＧレーザに対し
ては、レーザ波長１μｍおよび励起波長である８００ｎ
ｍ近辺で反射率が可能な限り高い金属を選ぶ。
る励起波長および出力レーザ波長に対して反射率が可能
な限り高い金属を選ぶ。例えば上記ＹＡＧレーザに対し
ては、レーザ波長１μｍおよび励起波長である８００ｎ
ｍ近辺で反射率が可能な限り高い金属を選ぶ。
【００１８】この反射率としては、９５％以上、好まし
くは９８％以上であれば十分に実用的である。この値は
誘電体多層膜の場合（９９．８％）に比較すると低い
が、レーザ共振器内の共振器往復ロスにして２％程度の
損失は、十分高いレーザ利得を持たせるように、適切な
７００Ｗ／ｃｍ2から１ｋＷ／ｃｍ2程度の励起密度を維
持すれば容易に無視できる。
くは９８％以上であれば十分に実用的である。この値は
誘電体多層膜の場合（９９．８％）に比較すると低い
が、レーザ共振器内の共振器往復ロスにして２％程度の
損失は、十分高いレーザ利得を持たせるように、適切な
７００Ｗ／ｃｍ2から１ｋＷ／ｃｍ2程度の励起密度を維
持すれば容易に無視できる。
【００１９】例えば、アクティブミラー型Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザにおいて、小信号利得として０．３３程度は容易
に得られる。このとき共振器損失２％程度の余分な損失
は、共振器の出力結合を少し少なめに抑えることで容易
に補償できる。最適出力結合として、その反射率をわず
かに２％程度ほど上げてやれば良い。
レーザにおいて、小信号利得として０．３３程度は容易
に得られる。このとき共振器損失２％程度の余分な損失
は、共振器の出力結合を少し少なめに抑えることで容易
に補償できる。最適出力結合として、その反射率をわず
かに２％程度ほど上げてやれば良い。
【００２０】反射率が高い金属としては、例えばＡｌ
（＞９０％、波長０．８μｍ；＞９４％、波長１〜１０
μｍ）、Ａｇ（＞９８％、波長０．６〜１０μｍ）、Ａ
ｕ（＞９７％、波長０．７〜１０μｍ）、Ｃｕ（＞９８
％、波長０．７〜１０μｍ）等を挙げることができる。
（＞９０％、波長０．８μｍ；＞９４％、波長１〜１０
μｍ）、Ａｇ（＞９８％、波長０．６〜１０μｍ）、Ａ
ｕ（＞９７％、波長０．７〜１０μｍ）、Ｃｕ（＞９８
％、波長０．７〜１０μｍ）等を挙げることができる。
【００２１】波長１μｍおよび８００ｎｍ近辺で用いら
れる金属としては、銀（９８．９％）、金（９８．２
％）、銅（９８．５％）などが反射率が高いので好まし
い。
れる金属としては、銀（９８．９％）、金（９８．２
％）、銅（９８．５％）などが反射率が高いので好まし
い。
【００２２】金属コーティングの形成方法は特に制限は
なく、成膜する金属の性質等を勘案して適宜選択すれば
よい。一般的には電子ビーム蒸着やスパッタリング法等
を用いることができる。
なく、成膜する金属の性質等を勘案して適宜選択すれば
よい。一般的には電子ビーム蒸着やスパッタリング法等
を用いることができる。
【００２３】裏面鏡として誘電体多層膜を用いる従来技
術の場合、代表的な屈折率材料であるＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ
3などを１／４波長厚で４〜８層程度積層している。例
えば、同じだけの膜厚分だけ金属をコートしたとする
と、熱抵抗すなわちコートの両端（結晶側とヒートシン
ク側）での温度差が、単純に熱伝導率だけで比較でき
る。誘電体の熱伝導率は０．１〜０．０１Ｗ／ｃｍＫ程
度、銀は４．２８Ｗ／ｃｍＫ、金は３．１８Ｗ／ｃｍＫ
であるため、温度差は１／１０から１／１００程度にな
る。したがってＮｄ：ＹＡＧレーザなどの４準位レーザ
においては熱レンズや熱歪みが抑制されることにより、
より高出力化が可能である。
術の場合、代表的な屈折率材料であるＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ
3などを１／４波長厚で４〜８層程度積層している。例
えば、同じだけの膜厚分だけ金属をコートしたとする
と、熱抵抗すなわちコートの両端（結晶側とヒートシン
ク側）での温度差が、単純に熱伝導率だけで比較でき
る。誘電体の熱伝導率は０．１〜０．０１Ｗ／ｃｍＫ程
度、銀は４．２８Ｗ／ｃｍＫ、金は３．１８Ｗ／ｃｍＫ
であるため、温度差は１／１０から１／１００程度にな
る。したがってＮｄ：ＹＡＧレーザなどの４準位レーザ
においては熱レンズや熱歪みが抑制されることにより、
より高出力化が可能である。
【００２４】また、Ｙｂ：ＹＡＧなどの準３準位レーザ
では、４準位レーザよりも更に１０倍程度の高密度励起
が必要である。励起密度は１０ｋＷ／ｃｍ2程度が必要
である。このときコーティングでの温度差は５０℃から
１００℃程度と非常に高くなり、ヒートシンクの温度が
例えば０℃に保持されていたとしても、励起領域は少な
くとも１００℃に達しており、レーザ下準位の分布数が
極度に大きくなり、反転分布を実現することが著しく困
難になる。
では、４準位レーザよりも更に１０倍程度の高密度励起
が必要である。励起密度は１０ｋＷ／ｃｍ2程度が必要
である。このときコーティングでの温度差は５０℃から
１００℃程度と非常に高くなり、ヒートシンクの温度が
例えば０℃に保持されていたとしても、励起領域は少な
くとも１００℃に達しており、レーザ下準位の分布数が
極度に大きくなり、反転分布を実現することが著しく困
難になる。
【００２５】しかし、本実施形態の構成を採用すれば、
温度差を１／１０以下の１０℃以下に抑えられるため、
準３準位レーザ発振を効率よく行える。即ち、本発明の
採用により、１００Ｗ励起Ｙｂ：ＹＡＧレーザにおい
て、従来２０Ｗ程度の出力であったのが、出力６０Ｗが
得られる。
温度差を１／１０以下の１０℃以下に抑えられるため、
準３準位レーザ発振を効率よく行える。即ち、本発明の
採用により、１００Ｗ励起Ｙｂ：ＹＡＧレーザにおい
て、従来２０Ｗ程度の出力であったのが、出力６０Ｗが
得られる。
【００２６】［実施形態２］本発明の異なる実施形態
は、図２のように裏面鏡を熱伝導性の高い誘電体の多層
膜１２で形成したものである。
は、図２のように裏面鏡を熱伝導性の高い誘電体の多層
膜１２で形成したものである。
【００２７】ここで用いられる熱伝導性の高い誘電体
は、熱伝導率が高いほど好ましいが、通常０．５Ｗ／ｃ
ｍＫ程度以上であれば実用的であり、さらに１Ｗ／ｃｍ
Ｋ以上であることが好ましい。また、励起波長およびレ
ーザ波長近辺で透明性が高いことが必要であり、内部透
過率が９５％以上、さらに９９％以上であることが好ま
しい。
は、熱伝導率が高いほど好ましいが、通常０．５Ｗ／ｃ
ｍＫ程度以上であれば実用的であり、さらに１Ｗ／ｃｍ
Ｋ以上であることが好ましい。また、励起波長およびレ
ーザ波長近辺で透明性が高いことが必要であり、内部透
過率が９５％以上、さらに９９％以上であることが好ま
しい。
【００２８】このようなものとして、ダイヤモンド（熱
伝導率：６．６〜２０Ｗ／ｃｍＫ、屈折率：２．４１、
透過域：０．２〜３μｍ）、炭化ケイ素（熱伝導率：約
４Ｗ／ｃｍＫ、屈折率：２．５８、透過域：０．８〜２
μｍ）、酸化アルミニウム（熱伝導率：０．４６Ｗ／ｃ
ｍＫ、屈折率：１．６２、透過域：０．３〜３μｍ）、
ゲルマニウム（熱伝導率：０．６７Ｗ／ｃｍＫ、屈折
率：４．０、透過域：１．７〜１０μｍ）およびシリコ
ン（熱伝導率：１．７０Ｗ／ｃｍＫ、屈折率：３．５、
透過域：１．１〜１０μｍ）等を挙げることができる。
この中でもダイヤモンドおよび炭化ケイ素が、極めて高
い熱伝導率と高い透明性を有するので好ましい。
伝導率：６．６〜２０Ｗ／ｃｍＫ、屈折率：２．４１、
透過域：０．２〜３μｍ）、炭化ケイ素（熱伝導率：約
４Ｗ／ｃｍＫ、屈折率：２．５８、透過域：０．８〜２
μｍ）、酸化アルミニウム（熱伝導率：０．４６Ｗ／ｃ
ｍＫ、屈折率：１．６２、透過域：０．３〜３μｍ）、
ゲルマニウム（熱伝導率：０．６７Ｗ／ｃｍＫ、屈折
率：４．０、透過域：１．７〜１０μｍ）およびシリコ
ン（熱伝導率：１．７０Ｗ／ｃｍＫ、屈折率：３．５、
透過域：１．１〜１０μｍ）等を挙げることができる。
この中でもダイヤモンドおよび炭化ケイ素が、極めて高
い熱伝導率と高い透明性を有するので好ましい。
【００２９】裏面鏡を形成するには、これらの高熱伝導
性誘電体から少なくとも２種類を選び、１／４波長の厚
さで複数層を積層する。積層膜の形成方法としては、用
いる材料に適した成膜方法を採用すればよく、例えばダ
イヤモンドおよび炭化ケイ素はＣＶＤ法により成膜する
ことができる。
性誘電体から少なくとも２種類を選び、１／４波長の厚
さで複数層を積層する。積層膜の形成方法としては、用
いる材料に適した成膜方法を採用すればよく、例えばダ
イヤモンドおよび炭化ケイ素はＣＶＤ法により成膜する
ことができる。
【００３０】このように裏面鏡が形成された固体レーザ
結晶とヒートシンクとの熱接触は、インジウム等の軟ら
かい金属シートを介して行われる。熱接触をさらに確実
にするために、図２の例では高熱伝導性誘電体多層膜の
表面に金属膜（金属オーバーコート）を設けている。
結晶とヒートシンクとの熱接触は、インジウム等の軟ら
かい金属シートを介して行われる。熱接触をさらに確実
にするために、図２の例では高熱伝導性誘電体多層膜の
表面に金属膜（金属オーバーコート）を設けている。
【００３１】このことにより、結晶／高熱伝導性誘電体
多層膜／金属オーバーコート／ヒートシンクとが熱伝導
に対して十分良好な経路を形成する。
多層膜／金属オーバーコート／ヒートシンクとが熱伝導
に対して十分良好な経路を形成する。
【００３２】この構造では、実施形態１で示した金属コ
ーティングによる高反射・高熱伝導構造に比べ、さらに
１．５倍から５倍程度熱伝導が高いため、従来の誘電体
膜の場合に比べ、温度差は最大１／２０００にもなる。
これは、同じ温度差を許容すれば、励起密度を従来の２
０００倍にしても、少なくとも温度差という観点からは
同等となることを意味しており、一層の高出力化、高効
率化が可能となる。
ーティングによる高反射・高熱伝導構造に比べ、さらに
１．５倍から５倍程度熱伝導が高いため、従来の誘電体
膜の場合に比べ、温度差は最大１／２０００にもなる。
これは、同じ温度差を許容すれば、励起密度を従来の２
０００倍にしても、少なくとも温度差という観点からは
同等となることを意味しており、一層の高出力化、高効
率化が可能となる。
【００３３】Ｙｂ：ＹＡＧレーザにおいて、従来３００
Ｗ程度の励起パワーで結晶の温度上昇が著しく、出力低
下と低効率化が現れていた。しかし、本構造を採用する
ことにより、励起パワー１ｋＷまで投入可能となり、出
力向上（１００Ｗから５００Ｗ出力）と高効率化（３０
％から５０％）が図れる。
Ｗ程度の励起パワーで結晶の温度上昇が著しく、出力低
下と低効率化が現れていた。しかし、本構造を採用する
ことにより、励起パワー１ｋＷまで投入可能となり、出
力向上（１００Ｗから５００Ｗ出力）と高効率化（３０
％から５０％）が図れる。
【００３４】尚、実施形態１および２において、固体レ
ーザ結晶とヒートシンクとの熱接合は、金属シートを用
いた機械的な密着に限定されるものではなく、低融点は
んだまたはろう付けによる接合、金属コーティングとヒ
ートシンクの金属材料との拡散接合による接合等のさら
に熱伝導の優れた方法を用いてもよい。
ーザ結晶とヒートシンクとの熱接合は、金属シートを用
いた機械的な密着に限定されるものではなく、低融点は
んだまたはろう付けによる接合、金属コーティングとヒ
ートシンクの金属材料との拡散接合による接合等のさら
に熱伝導の優れた方法を用いてもよい。
【００３５】また、励起光とし半導体レーザを用いて説
明したが必ずしもこれに限られるものではない。
明したが必ずしもこれに限られるものではない。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、裏面冷却型の励起型固
体レーザ装置において、裏面側にレーザ光に対し高反射
率のミラー構造を有している場合であっても、なおかつ
高い熱伝導を持ち、高効率・高出力で安定したレーザ発
振が可能な励起型固体レーザ装置を提供することができ
る。
体レーザ装置において、裏面側にレーザ光に対し高反射
率のミラー構造を有している場合であっても、なおかつ
高い熱伝導を持ち、高効率・高出力で安定したレーザ発
振が可能な励起型固体レーザ装置を提供することができ
る。
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の異なる実施形態を示す図である。
【図３】従来の励起型レーザ素子を示す図である。
１ 裏面冷却型固体レーザ結晶 ２ 金属コーティング ３ 金属ヒートシンク ４ 共振器リアミラー ５ 共振器出力鏡 ６ 半導体レーザ ７ 半導体レーザビーム ８ レーザ発振光 ９ 固体レーザの共振器内往復光 １１ 金属シート １２ 高熱伝導性誘電体多層膜 １３ 金属オーバーコート １４ 誘電体多層膜 １５ 排熱経路
Claims (3)
- 【請求項１】 固体レーザ結晶と、固体レーザ結晶の裏
面に設けられレーザ発振波長および励起光波長に対して
高い反射率を示す裏面鏡と、固体レーザ結晶を裏面から
冷却するヒートシンクとを有し、前面から入射された励
起光により励起・発振する固体レーザ装置において、 前記裏面鏡を熱伝導性の高い金属コーティングで形成し
たことを特徴とする励起型固体レーザ装置。 - 【請求項２】 固体レーザ結晶と、固体レーザ結晶の裏
面に設けられレーザ発振波長および励起光波長に対して
高い反射率を示す裏面鏡と、固体レーザ結晶を裏面から
冷却するヒートシンクとを有し、前面から入射された励
起光により励起・発振する固体レーザ装置において、 前記裏面鏡を熱伝導性の高い誘電体の多層膜で形成した
ことを特徴とする励起型固体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記裏面鏡を熱伝導性の高い誘電体の多
層膜で形成し、さらにその表面に金属オーバーコートを
形成したことを特徴とする請求項２記載の励起型固体レ
ーザ装置。
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|---|---|---|---|
| JP15524397A JP3011136B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 励起型固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP15524397A JP3011136B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 励起型固体レーザ装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH114030A true JPH114030A (ja) | 1999-01-06 |
| JP3011136B2 JP3011136B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=15601670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15524397A Expired - Fee Related JP3011136B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 励起型固体レーザ装置 |
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| JP (1) | JP3011136B2 (ja) |
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