JPS6062171A - レ−ザ発振器 - Google Patents
レ−ザ発振器Info
- Publication number
- JPS6062171A JPS6062171A JP16939683A JP16939683A JPS6062171A JP S6062171 A JPS6062171 A JP S6062171A JP 16939683 A JP16939683 A JP 16939683A JP 16939683 A JP16939683 A JP 16939683A JP S6062171 A JPS6062171 A JP S6062171A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- laser oscillator
- medium
- laser medium
- hole
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
- H01S3/042—Arrangements for thermal management for solid state lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
- H01S3/0407—Liquid cooling, e.g. by water
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザ発振器、特に、固体レーザ発振器に関す
る。
る。
レーザ光を集束レンズによって集束し、被加工体に上記
レーザ光を照射しつつ加工を行うレーザ加工装置は公知
であり広く利用されつつある。
レーザ光を照射しつつ加工を行うレーザ加工装置は公知
であり広く利用されつつある。
上記レーザ加工装置のレーザ発振器には、固体レーザ、
気体レーザ又は半導体レーザ等が使用されるが、そのう
ち特に、固体レーザは一般に共振器中に存在する活性粒
子の密度が高く、比較的大きな単結晶材料を製作するこ
とができるで、他のレーザに比べて大きな出力を得るこ
とが可能であるので多く使用されている。
気体レーザ又は半導体レーザ等が使用されるが、そのう
ち特に、固体レーザは一般に共振器中に存在する活性粒
子の密度が高く、比較的大きな単結晶材料を製作するこ
とができるで、他のレーザに比べて大きな出力を得るこ
とが可能であるので多く使用されている。
固体レーザは光ボンピングを行う場合に、レーザ材料の
励起スペクトルに一致した発光スペクトルをもった光源
が現状ではまだ存在しないので、ポンピングにおける電
力効率は低くなる。一方、高いピーク出力を得るために
は強力なボンピングを必要とするので、多くの場合フラ
ンシュランプが用いられるが、入力を大きくするために
は上記フラッシュランプを強制冷却する必要があり、ま
た、レーザ媒質も温度が上昇するとその特性が極端に悪
くなるので、冷却を完全にしなければならない。
励起スペクトルに一致した発光スペクトルをもった光源
が現状ではまだ存在しないので、ポンピングにおける電
力効率は低くなる。一方、高いピーク出力を得るために
は強力なボンピングを必要とするので、多くの場合フラ
ンシュランプが用いられるが、入力を大きくするために
は上記フラッシュランプを強制冷却する必要があり、ま
た、レーザ媒質も温度が上昇するとその特性が極端に悪
くなるので、冷却を完全にしなければならない。
然しながら、従来の固体レーザを使用したレーザ発振器
は冷却装置の冷却９ノ率が悪かったため、長時間にわた
り高い出力でレーザ加工を行うことができないと云う問
題点があった。
は冷却装置の冷却９ノ率が悪かったため、長時間にわた
り高い出力でレーザ加工を行うことができないと云う問
題点があった。
本発明は叙上の観点にたってなされたものであって、そ
の目的とするところは、固体レーザを使用したレーザ発
振器の冷却を効率良く、且つ能率的に行うと共に、上記
レーザ発振器を′効率良く発振させて長時間にわたり高
いピーク出力でレーザ加工を行うことができるレーザ発
振器を提供しようとするものである。
の目的とするところは、固体レーザを使用したレーザ発
振器の冷却を効率良く、且つ能率的に行うと共に、上記
レーザ発振器を′効率良く発振させて長時間にわたり高
いピーク出力でレーザ加工を行うことができるレーザ発
振器を提供しようとするものである。
而して、上記の目的は、固体レーザ発振器の固体レーザ
媒質に、レーザ発振の方向又はレーザ発振出力の方向等
の所定方向に一個又は複数の冷却用の孔及び発光体挿入
用の孔を設け、上記発光体挿入用の孔に発光体を設ける
ことｔこよって達成される。
媒質に、レーザ発振の方向又はレーザ発振出力の方向等
の所定方向に一個又は複数の冷却用の孔及び発光体挿入
用の孔を設け、上記発光体挿入用の孔に発光体を設ける
ことｔこよって達成される。
以下、図面により本発明の詳細を具体的に説明する。
第１図は、本発明にがかるレーザ発振器の一実施例を示
す説明図、第２図は、その固体レーザ媒質を示す拡大斜
視図、第３図は、その正面図である。
す説明図、第２図は、その固体レーザ媒質を示す拡大斜
視図、第３図は、その正面図である。
第１図、第２図及び第３図中、１及び２は集光器、３は
ＹＡＧ又はガラス等のレーザ媒質、３ａ、３ａは上記レ
ーザ媒質３にレーザ発振の軸方向に貫通して形成された
冷却用の孔、３ｂは上記レーザ媒質３にレーザ発振の軸
方向に貫通して形成された内部励起用ランプ挿入用の孔
、４は外部励起用ランプ、５は電源、６はスイッチ、７
は全反射ミラー、８は半透過鏡、９は上記レーデ媒質３
に形成された内部励起用ランプ挿入用の孔３ｂに挿入さ
れた内部励起用ランプである。
ＹＡＧ又はガラス等のレーザ媒質、３ａ、３ａは上記レ
ーザ媒質３にレーザ発振の軸方向に貫通して形成された
冷却用の孔、３ｂは上記レーザ媒質３にレーザ発振の軸
方向に貫通して形成された内部励起用ランプ挿入用の孔
、４は外部励起用ランプ、５は電源、６はスイッチ、７
は全反射ミラー、８は半透過鏡、９は上記レーデ媒質３
に形成された内部励起用ランプ挿入用の孔３ｂに挿入さ
れた内部励起用ランプである。
而して、集光器１及び２は外部励起用ランプ４からの励
起光を反射して効率よくレーザ媒質３に集めるためのも
のであり、その種類としては円筒型、楕円型、フントポ
ール型、球型及び密着型等があり、製作しやすく、レー
ザ発振の横モードが良いと云う点から通常は楕円型が良
く用いられる。
起光を反射して効率よくレーザ媒質３に集めるためのも
のであり、その種類としては円筒型、楕円型、フントポ
ール型、球型及び密着型等があり、製作しやすく、レー
ザ発振の横モードが良いと云う点から通常は楕円型が良
く用いられる。
なお、パルスレーザの増幅器系には密着型がよく使用さ
れる。
れる。
レーザ媒質３としては通常はＹＡＧ、ガラス及びルビー
等が代表的なものであり、発振波長はＹＡＧが１．０６
４ μｍ 、ガラス（ケイ酸ガラス１ 、０５６μｍ、
リン酸ガラス１．０５２１１ｍ ） 、ルビーが０．６
９４３μｍである。
等が代表的なものであり、発振波長はＹＡＧが１．０６
４ μｍ 、ガラス（ケイ酸ガラス１ 、０５６μｍ、
リン酸ガラス１．０５２１１ｍ ） 、ルビーが０．６
９４３μｍである。
励起用ランプ４及び９は、各々の吸収帯に適したスペク
トルをもつことが必要であり、上記ＹＡＧ及びルビーで
は吸収帯が狭い。
トルをもつことが必要であり、上記ＹＡＧ及びルビーで
は吸収帯が狭い。
パルスレーザ用励起光源としては、殆どキセノン（χｅ
）フランシュランプが用いられるが、最近ではクリプト
ン（Ｋｒ）フランシュランプ、Ｗ−Ｉ（タングステンヨ
ウ素ンランプ及びＫｒ高圧アークランプ等が用いられる
ようになってきた。また、ルビーレーザでは以前は均一
励起を目的としてスパイラル型のランプが用いられたが
、ランプの機械強度、寿命、発振モード及びビームの広
がり角等を考慮して最近は、直管型のものが使用される
ようになってきている。
）フランシュランプが用いられるが、最近ではクリプト
ン（Ｋｒ）フランシュランプ、Ｗ−Ｉ（タングステンヨ
ウ素ンランプ及びＫｒ高圧アークランプ等が用いられる
ようになってきた。また、ルビーレーザでは以前は均一
励起を目的としてスパイラル型のランプが用いられたが
、ランプの機械強度、寿命、発振モード及びビームの広
がり角等を考慮して最近は、直管型のものが使用される
ようになってきている。
電源５は、レーザ発振器にとっては特に重要であり、パ
ルスレーザの電源では放電のエネルギ及び放電波形と放
電時間はレーザの発振状態に大きな影響を与える。特に
、モード同期レーザではその影響は大きなものとなり、
モードの同期の良否、ロンド、鏡の破壊につながる。目
安としてはエネルギ安定度±１％以内、放電波形はレー
ザ媒質３によって異なるが、振動波形をもたない形のき
れいなものがよい。
ルスレーザの電源では放電のエネルギ及び放電波形と放
電時間はレーザの発振状態に大きな影響を与える。特に
、モード同期レーザではその影響は大きなものとなり、
モードの同期の良否、ロンド、鏡の破壊につながる。目
安としてはエネルギ安定度±１％以内、放電波形はレー
ザ媒質３によって異なるが、振動波形をもたない形のき
れいなものがよい。
而して、外部励起用ランプ４からの励起光が集光器１及
び２によって集められ、これによりそのエネルギが充分
に高められた後、レーザ媒質３に照射されると上記レー
ザ媒質３がレーザをパルス発振又は連続発振する。
び２によって集められ、これによりそのエネルギが充分
に高められた後、レーザ媒質３に照射されると上記レー
ザ媒質３がレーザをパルス発振又は連続発振する。
然しながら、レーザ媒質３がレーザ発振又は連続発振す
ると、これに伴いレーザ媒質３の温度が上昇し、その特
性も極端に悪くなるのであるが、本発明にがかるレーザ
発振器のレーデ媒質３には、レーザ発振の方向又はレー
ザ発振出力の力量等の所定方向に貫通して形成された複
数個の冷却用の孔３ａ、３ａが形成されており、上記孔
３ａ、３ａを冷却水等の冷却媒体が流通循環等するよう
に構成されているので、上記レーザ媒質３の温度上昇を
最低限に押えることができるのである。
ると、これに伴いレーザ媒質３の温度が上昇し、その特
性も極端に悪くなるのであるが、本発明にがかるレーザ
発振器のレーデ媒質３には、レーザ発振の方向又はレー
ザ発振出力の力量等の所定方向に貫通して形成された複
数個の冷却用の孔３ａ、３ａが形成されており、上記孔
３ａ、３ａを冷却水等の冷却媒体が流通循環等するよう
に構成されているので、上記レーザ媒質３の温度上昇を
最低限に押えることができるのである。
なお、上記冷却用の孔３ａ、３ａには冷却水の他、冷却
用のガス等を流通史には循環させてもよい。
用のガス等を流通史には循環させてもよい。
更に、本発明にかかるレーザ発振器のレーザ媒質３には
、レーザ発振の軸方向又はレーザ発振出力の方向等の所
定方向に貫通して形成された内部励起用ランプ挿入用の
孔３ｂが形成されており、この孔３ｂ内に内部励起用ラ
ンプ９が収容されている。
、レーザ発振の軸方向又はレーザ発振出力の方向等の所
定方向に貫通して形成された内部励起用ランプ挿入用の
孔３ｂが形成されており、この孔３ｂ内に内部励起用ラ
ンプ９が収容されている。
而して、レーザ媒質３は外部励起用ランプ４及び上記レ
ーザ媒質３に形成された内部励起用ランプ挿入用の孔３
ｂ内に収容された内部励起用ランプ９とによって効率的
に励起されると共に、上記レーザ媒質３に形成された冷
却用の孔３ａ、３ａを循環する冷却水等の冷却媒体の作
用によって充分に冷却されるので、上記レーザ媒＊３の
温度上昇は最低限度に押えられ、従って、長時間にわた
り高いピーク出力で連続発振することが可能となるので
ある。
ーザ媒質３に形成された内部励起用ランプ挿入用の孔３
ｂ内に収容された内部励起用ランプ９とによって効率的
に励起されると共に、上記レーザ媒質３に形成された冷
却用の孔３ａ、３ａを循環する冷却水等の冷却媒体の作
用によって充分に冷却されるので、上記レーザ媒＊３の
温度上昇は最低限度に押えられ、従って、長時間にわた
り高いピーク出力で連続発振することが可能となるので
ある。
本発明は畝上の如く構成されるので、本発明にかかるレ
ーザ発振器によるときには、レーザ媒質を能率的に且つ
確実に冷却及び発振させることができるので、長時間に
わたり高い出力でレーザ加工を行うことができるのであ
る。
ーザ発振器によるときには、レーザ媒質を能率的に且つ
確実に冷却及び発振させることができるので、長時間に
わたり高い出力でレーザ加工を行うことができるのであ
る。
なお、上記孔３ａ、３ｂの加工は、機械的な切削、研削
加工及びレーザビームや電子ビーム等の粒子線による加
工の他、レーザ媒質３の製造時、例えば適宜の断面形状
を有する小断面積の単位レーザ媒質の多数を適宜積み重
ねて、加熱及び加圧して一体化することにより所定のレ
ーザ媒質３を造るとか、粉末状のレーザ媒質原料を適宜
型込めし、加熱及び加圧により焼結して所定のレーザ媒
質３を造る場合に、前記孔３ａ、３ｂの寸法形状及び配
置に応じたＭｏ又はその合金のロンドを埋設しておいて
、所定形状のレーザ媒質を加熱、加圧により製造した後
に、上記ロンドを通電加熱する等して引き抜き除去した
り、超音波加工或いは化学加工して除去するようにして
も良い。
加工及びレーザビームや電子ビーム等の粒子線による加
工の他、レーザ媒質３の製造時、例えば適宜の断面形状
を有する小断面積の単位レーザ媒質の多数を適宜積み重
ねて、加熱及び加圧して一体化することにより所定のレ
ーザ媒質３を造るとか、粉末状のレーザ媒質原料を適宜
型込めし、加熱及び加圧により焼結して所定のレーザ媒
質３を造る場合に、前記孔３ａ、３ｂの寸法形状及び配
置に応じたＭｏ又はその合金のロンドを埋設しておいて
、所定形状のレーザ媒質を加熱、加圧により製造した後
に、上記ロンドを通電加熱する等して引き抜き除去した
り、超音波加工或いは化学加工して除去するようにして
も良い。
また、本発明は畝上の実施例に限定されるものではない
。即ち、例えば、本実施例においてはレーザ媒質に形成
する冷却用の孔を円形としたが、矩形、正方形、六角形
等の形状であってもよく、レーザ媒質もＹＡＧ又はガラ
スに限定されることなく他の固体レーザに利用されるｙ
３ Ａ＋５０ ＋□、ＬｉＹＦ午、ＹＬＦ 、 ＹＡ
ｌＯ３等媒質にも利用できるものである、。また、上記
発光体挿入用の孔の一方の出口に反射鏡を取り付け、他
方の入口から上記発光体からの光が集束されて、孔内に
照射されるよに構成してもよく、更にまた、冷却用の孔
を冷却と発光を兼用するように形成することも可能であ
る。
。即ち、例えば、本実施例においてはレーザ媒質に形成
する冷却用の孔を円形としたが、矩形、正方形、六角形
等の形状であってもよく、レーザ媒質もＹＡＧ又はガラ
スに限定されることなく他の固体レーザに利用されるｙ
３ Ａ＋５０ ＋□、ＬｉＹＦ午、ＹＬＦ 、 ＹＡ
ｌＯ３等媒質にも利用できるものである、。また、上記
発光体挿入用の孔の一方の出口に反射鏡を取り付け、他
方の入口から上記発光体からの光が集束されて、孔内に
照射されるよに構成してもよく、更にまた、冷却用の孔
を冷却と発光を兼用するように形成することも可能であ
る。
その他冷却用の孔の数及びその配列の仕方等は本発明の
目的の範囲内で自由に設計変更できるものであって、本
発明はそれらの総てを包摂するのである。
目的の範囲内で自由に設計変更できるものであって、本
発明はそれらの総てを包摂するのである。
第１図は、本発明にがかるレーザ発振器の一実施例を示
す説明図、第２図は、その固体レーザ媒質を示す拡大斜
視図、第３図は、その正面図である。 １．２−−−−−−−−−−−−−−−−・−一−−−
−−−−−集光器３−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−一・−・−レーザ媒質３ａ・−
−−−−一−−−−−−−−−−−−−−・−−−−−
一−−−−−−−冷却用の孔３ｂ−−−−・−−一−−
−−−−−−−−−・−・−＝−−−−−一−−−−・
内部励起用ランプ挿入用の孔４−−−−−−−−−−−
−−−・−一−−−−・−−−−一−−−−−−−−外
励起用ランフ５ ＝−−−−−−・−一一−−−−−−
−−−−・−−−一−−−−−−一−−電源６−−−−
−−−−−・−−−−−−一−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−スイッチ７−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−〜−−−−一−−−−−全反射
ミラー８−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−・−・・−・−半透過鏡９−−−−−−−−−−−
−・−一−−−−−−−−・−−−−一−−−−−−内
部励起用ランプ特許出願人 株式会社井上ジャバック研
究所代理人（７５２４）最上正太部 手続補正書 昭和５９年０２月０８日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 ■、事件の表示 昭和５８年特許＋ａｉ第１６９３９６号２、発明の名称 レーザ発振器 住 所 神奈川県横浜市緑区長津田町字道正５２８９番
地名 称 （０４８）株式会社井上ジャパックス研究所
４、代理人 ＠１０７ 置５８３−０３０６住 所 東
京都港区赤坂１丁目８番１号６、補正により増加する発
明の数 ０ ７、補正の対象 明細書の浄書〔内容に変更なし。〕 ８、補正の内容 、３Ｉ 別紙の通り ／
す説明図、第２図は、その固体レーザ媒質を示す拡大斜
視図、第３図は、その正面図である。 １．２−−−−−−−−−−−−−−−−・−一−−−
−−−−−集光器３−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−一・−・−レーザ媒質３ａ・−
−−−−一−−−−−−−−−−−−−−・−−−−−
一−−−−−−−冷却用の孔３ｂ−−−−・−−一−−
−−−−−−−−−・−・−＝−−−−−一−−−−・
内部励起用ランプ挿入用の孔４−−−−−−−−−−−
−−−・−一−−−−・−−−−一−−−−−−−−外
励起用ランフ５ ＝−−−−−−・−一一−−−−−−
−−−−・−−−一−−−−−−一−−電源６−−−−
−−−−−・−−−−−−一−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−スイッチ７−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−〜−−−−一−−−−−全反射
ミラー８−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−・−・・−・−半透過鏡９−−−−−−−−−−−
−・−一−−−−−−−−・−−−−一−−−−−−内
部励起用ランプ特許出願人 株式会社井上ジャバック研
究所代理人（７５２４）最上正太部 手続補正書 昭和５９年０２月０８日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 ■、事件の表示 昭和５８年特許＋ａｉ第１６９３９６号２、発明の名称 レーザ発振器 住 所 神奈川県横浜市緑区長津田町字道正５２８９番
地名 称 （０４８）株式会社井上ジャパックス研究所
４、代理人 ＠１０７ 置５８３−０３０６住 所 東
京都港区赤坂１丁目８番１号６、補正により増加する発
明の数 ０ ７、補正の対象 明細書の浄書〔内容に変更なし。〕 ８、補正の内容 、３Ｉ 別紙の通り ／
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）固体レーザ発振器の固体レーザ媒質に一個又は複数
の冷却用の孔及び発光体挿入用の孔を設け、上記発光体
挿入用の孔に発光体を設のたことを特徴とするレーザ発
振器。 ２）上記発光体挿入用の孔の一方の出口に反射鏡が取り
付けられ、他方の入口から上記発光体からの光が集束さ
れて、孔内に照射されるように構成された特許請求の範
囲第１項記載のレーザ発振器。 ３）上記発光体挿入用の孔内に発光体を収容した特許請
求の範囲第１項記載のレーザ発振器。 ４）上記固体レーザ媒質がＹＡＧである特許請求の範囲
第１項、第２項又は第３項のうらのいずれか−に記載の
レーザ発振器。 ５）上記固体レーザ媒質がガラスである特許請求の範囲
第１項、第２項又は第３項のうちのいずれか−に記載の
レーザ発振器。 ６）上記冷却用の孔に通す冷却用媒体が水である特許請
求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項又は第５項の
うちのいずれか−に記載のレーザ発振器。 ７）上記冷却用の孔に通す冷却用媒体がガスである特許
請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項又は第５項
のうちのいずれか−に記載のレーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16939683A JPS6062171A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | レ−ザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16939683A JPS6062171A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | レ−ザ発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6062171A true JPS6062171A (ja) | 1985-04-10 |
Family
ID=15885818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16939683A Pending JPS6062171A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | レ−ザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6062171A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6352493A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-03-05 | Tohoku Metal Ind Ltd | 固体レ−ザロツド |
| JP2019197909A (ja) * | 2019-07-12 | 2019-11-14 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ媒質、レーザ媒質ユニット及びレーザ光増幅装置 |
-
1983
- 1983-09-16 JP JP16939683A patent/JPS6062171A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6352493A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-03-05 | Tohoku Metal Ind Ltd | 固体レ−ザロツド |
| JP2019197909A (ja) * | 2019-07-12 | 2019-11-14 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ媒質、レーザ媒質ユニット及びレーザ光増幅装置 |
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