JPS63204679A - 固体レ−ザ−発振装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はレーザロッドが冷却水によって冷却される固
体レーザ発振装置に関する。

（従来の技術） 一般に、固体レーザ発振装置はたとえば楕円筒などの集
光反射鏡の内部にレーザロッドと励起ランプとを対向さ
せて収容するとともに、上記レーザロッドの端面に各々
共振器を形成する一対のミラーを平行に配置してなる。

そして、レーザロッドを励起ランプで光励起することに
より、上記共振器の出力側のミラーからレーザ光が出力
されるようになっている。また、レーザロッドは励起ラ
ンプから受ける熱で大きく歪んだり、早期に損傷するか
ら、上記レーザロッドを流水パイプに挿通し、この流水
パイプに冷却水を流すことによって水冷するようにして
いる。

ところで、従来冷却水は流水パイプ内をレーザロッドの
軸方向に沿って流されており、またレーザロッドは１本
あるいは２本の励起ランプにより周方向の１方向あるい
は１８０度ずれた２方向から光励起されていた。そのた
め、レーザロッドは励起ランプによって周方向が均一に
加熱されないばかりか、周方向の励起ランプによって励
起されて温度上昇した箇所を軸方向に沿って流れる冷却
水は他の箇所を流れる冷却水に比べて温度上昇が著しい
から、レーザロッドの周、方向における温度差が一段と
拡大される。

このように、レーザロッドの周方向における温度に差が
生じると、レーザロッドが温度上昇することによって生
じる凸レンズ作用が不均一となる。

筆ると、たとえばレーザロッドの断面が円形であっても
、出力されるレーザ光のパターンが矩形状となってしま
うから、このレーザ光によって切断加工を行なう場合な
ど走査方向によって加工幅が異なり、精密な切断加工が
行なえなくなるという問題が生じる。また、レーザロッ
ドの周方向における凸レンズ作用が均一でないと、励起
ランプへの入力を増大させても、レーザ光の出力の飽和
点が低下し、高出力のレーザ光が得られないという問題
もある。

このような問題点を解消するため本件出願人は特願昭５
８−２４４０８７号に示す先行技術を提案した。この先
行技術は、レーザロッドの周方向における温度差をなく
すため、上記レーザロッドの外周面に螺旋状のガイド体
を設ける。そして、冷却水を上記ガイド体に沿ってレー
ザロッドの周方向に旋回させて流すことにより、レーザ
ロッドの周方向における温度差が生じずらいようにした
。

このような先行技術によれば、確かにレーザロッドの周
方向の温度差を少なくする；とができる。

しかしながら、ガイド体がレーザロッドの外周面に設け
られているため、このガイド体が透明な材料で作られて
いても、このガイド体によって励起ランプから励起光の
一部が遮断され、レーザロッドの励起効率が低下すると
いうことが避けられないということがあった。

（発明が解決しようとする間ｍ点） この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、レーザロッドが周方向においてほぼ
均一な温度になるよう冷却されるようにするとともに、
その際に励起ランプによるレーザロッドの励起効率の低
下を招くことがないようにした固体レーザ発振装置を提
供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段及び作用）上記問題点を
解決するためにこの発明は、集光反射鏡と、この集光反
射鏡の内部に互いに対向して設けられたレーザロッドお
よび励起ランプと、上記レーザロッドを内部に収容しこ
のレーザロッドの外周に冷却水の流通路を区画形成した
流水パイプと、上記流通路に連通して設けられこの流通
路に冷却水を導入する導入部と、この導入部に設けられ
上記流通路に流れる冷却水をレーザロッドの周方向に旋
回させる旋回手段とを具備する。そして、上記レーザロ
ッドの外周面から離れた位置に設けられた上記旋回手段
によって励起ランプによるレーザロッドの励起効率を低
下させることなくその周方向を均一に冷却できるように
した。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図と第２図を参照して
説明する。図中１は内周面が楕円状に形成された発振装
置の本体である。この本体１の軸方向両端開口は端板２
によって閉塞されている。

また、本体１の内周面には軸方向両端部を除く個所に本
体１の内周面と同様な楕円筒状でその内周面が鏡面加工
された集光反射鏡３が設けられている。この集光反射鏡
３の一方の焦点位置にはＹＡＧロッドやその他のレーザ
ロッドなどの断面円形のレーザロッド４、他方の焦点位
置には励起ランプ５がそれぞれ軸線を本体１の軸線と平
行にして設けられている。

上記レーザロッド４の両端には各々支持パイプロの一端
が液密に嵌着されている。これら支持パイプロの他端は
上記端板２に穿設された通孔７に液密に嵌挿されている
。各端板２から突出した支持パイプロの他端開口には共
振器を形成する全反射ミラー８と出力ミラー９とがそれ
ぞれ上記レーザロッド４の端面に対して平行に対向して
配設されている。そして、レーザロッド４が励起ランプ
５によって光励起されると、上記出力ミラー９からレー
ザ光りが出力されるようになっている。また、レーザロ
ッド４は光学的に透明な材料で作られた流水パイプ１０
に挿通されている。この流水パイプ１０はレーザロッド
４よりも大径で、この内周面とレーザロッド４の外周面
との間に冷却水の流通路１１を区画形成している。

上記流水パイプ１０の両端は、上記本体１の軸方向両端
部に仕切壁１３によって区画形成された断面円形状の第
１の流路１４と第２の流路１５１；それぞれ液密に接続
されている。したがって、本体１内は流水パイプ１０と
上記一対の仕切壁１３とによってレーザロッド４が収容
された径方向上側の上部室１６と、励起ランプ５が収容
された下側の下部室１７とに隔別されている。さらに、
本体１には上記第１の流路１４に連通ずる供給管１８お
よび下部室１７の上記第１の流路１４と対応する一端に
連通ずる排出管１９が接続されている。」−記第１の流
路１４と供給管１８とで冷却水を上部室１６に導入する
導入部を形成している。

上記第２の流路１５を形成する仕切壁１３には、この第
２の流路１５と下部層１７とを連通ずる透孔２０が穿設
されている。上記供給管１８からは上記第１の流路１４
に冷却水が供給される。

上記支持パイプロの第１の流路１４に突出した部分の外
周面には旋回手段としての螺旋状ガイド体２１が設けら
れている。このガイド体２１は外径寸法が第１の流路１
４の内径寸法とほぼ同径に形成されている。したがって
、上記供給管１８から第１の流路１４に流入した冷却水
はガイド体２１によってこの螺旋方向に沿う回転が与え
られて上部室１６から下部室１７を通って流れ、排出管
１９から流出するようになっている。

このように構成されたレーザ発振装置において、レーザ
光りを出力させる場合には、供給管１８から冷却水を供
給するとともに、励起ランプ５に通電してレーザロッド
４を光励起すれば、共振器を形成する出力ミラー９から
レーザ光りが出力される。

一方、供給管１８から供給される冷却水が第１の流路１
４に流入すると、冷却水は支持パイプロの外周面に設け
られたヂガイド体２１によって旋回力が与えられる。そ
して、冷却水がレーザロッド４の外周に流通路１１を形
成した流水パイプ１０に旋回しながら流入すると、レー
ザロッド４は周方向が全周にわたって同じ温度の冷却水
で冷却されることになるから、レーザロッド４が周方向
の一方向からだけ励起ランプ５で光励起されていても、
このレーザロッド４の周方向は同じ温度の冷却水によっ
てほぼ均一な温度に冷却される。

したがって、レーザロッド４の凸レンズ作用は、レーザ
ロッド４の周方向全体にわたってほぼ同一となるから、
出力ミラー９から出力されるレーザ光りのパターン形状
はレーザロッド４の端面形状に等しい円形となる。そし
て、レーザロッド４の断面形状と同じ円形のレーザ光り
が出力されると、このレーザ光りによって切断加工を行
うような場合、走査方向が異なっても切断幅が一定とな
るから、切断加工を精密に行うことができる。

また、レーザロッド４の凸レンズ作用が周方向において
均一化されると、励起ランプ５への入力に対してレーザ
光りの出力がほぼ比例的に変化するから、レーザ光りの
出力の飽和点が上昇する。

つまり、高出力のレーザ光りを得ることができる。

さらに、冷却水に旋回を与えるガイド体２１を支持体６
の外周面に設けられているから、このガイド体２１によ
って励起ランプ５からの光が遮断されることがない。し
たがって、レーザロッド４が上記励起ランプ５によって
効率よく光励起される。

なお、この発明は上記一実施例に限定されず、たとえば
、旋回手段としては第３図に示すように供給管１８を第
１の流路１４の径方向中心に対して偏心させて設けるよ
うにしてもよい。このようにすれば、冷却水が第１の流
路１４に流入することにより、この内周面に沿って流れ
て旋回することになるから、上記一実施例のようにガイ
ド体２１を設けずにすみ、構成が簡単となる。

［発明の効果コ 以上述べたようにこの発明は、集光反射鏡の内部に励起
ランプと対向して設けられるレーザロッドを流水パイプ
に収容し、この流水パイプによってレーザロッドの外周
に流通路を区画形成し、この流通路に冷却水を供給する
導入部に冷却水をレーザロッドの周方向に旋回させて流
す旋回手段を設けた。したがって、レーザロッドの周方
向が励起ランプにより不均一に光励起されても、レーザ
ロッドの周方向に旋回する冷却水によりこのレーザロッ
ドの周方向における温度分布をほぼ均一にできるから、
レーザロッドの凸レンズ作用も周方向においてほぼ均一
となり、レーザロッドの断面形状と同じパターンのレー
ザ光を得ることができる。

また、冷却水をレーザロッドの外周面に旋回させる旋回
手段を上記導入部に設けたから、レーザロッドの外周面
にガイド体を設けた従来のように励起ランプからの励起
光の一部が上記ガイド体によって遮断され、励起効率が
低下するということをなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概略的構成を示す縦断面
図、第２図は第１図■−■線に沿う断面図、第３図はこ
の発明の他の実施例を示す導入部の断面図である。 ３・・・集光反射鏡、４・・・レーザロッド、５・・・
励起ランプ、１０・・・流水パイプ、１１・・・流通路
、１４・・・第１の流路（導入部）、１８・・・供給管
（導入部）、２１・・・ガイド体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）集光反射鏡と、この集光反射鏡の内部に互いに対
   向して設けられたレーザロッドおよび励起ランプと、上
   記レーザロッドを内部に収容しこのレーザロッドの外周
   に冷却水の流通路を区画形成した流水パイプと、上記流
   通路に連通して設けられこの流通路に冷却水を導入する
   導入部と、この導入部に設けられ上記流通路に流れる冷
   却水をレーザロッドの周方向に旋回させる旋回手段とを
   具備したことを特徴とする固体レーザ発振装置。
2. （２）上記旋回手段はレーザロッドを保持するためにこ
   の端部に取着された支持パイプの外周に形成された螺旋
   状のガイド体からなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の固体レーザ発振装置。
3. （３）上記旋回手段は上記導入部を上記流通路の軸方向
   中心から偏心した位置に連通させてなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の固体レーザ発振装置。