KR100733200B1

KR100733200B1 - 레이저 발진기

Info

Publication number: KR100733200B1
Application number: KR1020057017439A
Authority: KR
Inventors: 슈이치 후지카와; 다카후미 가와이; 게이스케 후루타; 마사키 세구치
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2007-06-27
Also published as: KR20050111384A

Abstract

레이저 매질을 격납하는 관통구멍을 가지며, 이 관통 구멍에 여기 광원 모듈로부터의 여기 광을 도입하기 위한 개구가 설치된 집광기 블록과, 이 집광기 블록의 단부에 고정되며, 냉각수를 상기 집광기 블록 및 상기 여기 광원 모듈로 인도하는 냉각수로가 형성된 단부판과, 이 단부판에 의해 고정 및 밀봉되며, 상기 레이저 매질에 대한 냉각수로를 형성하는 플로우 튜브와, 상기 단부판의 여기 광원 모듈측 냉각수로와 연통되며, 여기 광원을 냉각하는 냉각수로가 형성된 여기 광원 모듈을 구비한 레이저 발진기.

Description

레이저 발진기{LASER BEAM TRANSMITTER}

본 발명은 레이저 다이오드(이하, LD라 칭한다)를 여기(勵起) 광원으로 사용하는 LD 여기 고체 레이저 장치, 및 그 장치에 사용하는 집광기(集光器) 모듈에 관한 것이다.

종래의 LD 여기 고체 레이저 장치에 있어서는, 여기 광을 고체 레이저 매질(媒質) 근방에 가두기 위한 집광기, 및 고체 레이저 매질을 수냉(水冷)하기 위한 플로우 튜브를, 여기부를 지지하는 측면판(side plate)에 직접 고정하여 왔다. 또, LD와 고체 레이저 매질의 냉각 계통은 독립되어 있으며, 고체 레이저 매질의 냉각수만을 측면판을 통해 급·배수하여 왔다(특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1: 일본 특허 특개2000-277837호 공보(도 4)

종래의 LD 여기 고체 레이저 장치에 있어서는, 여기 광을 고체 레이저 매질 근방에 가두기 위한 집광기, 및 고체 레이저 매질을 수냉하기 위한 플로우 튜브를, 여기부(勵起部를) 지지하는 측면판에 직접 고정하는 구조로 되어 있기 때문에, 정밀도 좋고 또한 간단히 여기부를 조립하는 것이 어렵다고 하는 문제점이 있었다.

또, 여기 광원인 LD와, 고체 레이저 매질을 냉각하는 냉각수의 배관 계통이 독립되어 있으며, 고체 레이저 매질에 대한 냉각수는, 여기부를 지지하는 측면판을 통해 급·배수하는데 대해, LD에 대한 냉각에는 별개로 배관을 설치하여 냉각수를 급·배수할 필요가 있다. 그 때문에, 종래의 LD 여기 고체 레이저 장치는 복수의 냉각 계통에 따른 배관 부품이 필요하게 되고, 부품 개수 및 조립 공수가 증가한다고 하는 문제점이 있었다.

또 냉각수를 공급하기 위한 배관부가 누수의 원인이 되어, LD 여기 고체 레이저 장치의 신뢰성 저하의 원인이 된다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명에서는, 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 조립이 용이하고, LD 모듈에 냉각수를 공급하기 위한 배관이 필요 없는 집광기 모듈, 및 이 집광기 모듈을 사용한 LD 여기 고체 레이저 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

이 목적을 달성하기 위해, 제1의 관점에 의하면, 레이저 매질을 격납하는 관통 구멍을 가지며, 이 관통 구멍에 여기 광원 모듈로부터의 여기 광을 도입하기 위한 개구가 설치된 집광기 블록과, 이 집광기 블록의 단부에 고정되며, 냉각수를 상기 집광기 블록 및 상기 여기 광원 모듈로 인도하는 냉각수로가 형성된 단부판(end plate)과, 이 단부판에 의해 고정 및 밀봉되며, 상기 레이저 매질에 대한 냉각수로를 형성하는 플로우 튜브와, 상기 단부판의 측면에 설치된 여기 광원 모듈측 냉각수로와 연통되며, 여기 광원을 냉각하는 냉각수로가 형성된 여기 광원 모듈을 구비한다.

또, 여기 광원 모듈은 고정 수단을 통하여 단부판에 고정되는 것이다.

또한, 집광기 블록으로의 냉각수의 공급은 단부판 전면(前面)으로부터 플로우 튜브 내에 공급되고, 여기 광원 모듈로의 냉각수의 공급은 단부판 전면으로부터 단부판 측면으로 바이패스되어 공급되는 것이다.

또, 단부판에 집광기 블록 내부로 흐르게 하는 냉각수 공급구(供給口)를 설치하여, 단부판으로부터의 냉각수로 상기 집광기 블록을 냉각하는 것이다.

또, 고체 레이저 매질을 격납하는 관통 구멍을 가지며, 이 관통 구멍에 여기 광원 모듈로부터의 여기 광을 도입하기 위한 개구가 설치된 집광기 블록과, 이 집광기 블록의 일단(一端)에 고정되며, 냉각수를 상기 집광기 블록 및 상기 여기 광원 모듈로 인도하는 냉각수로가 형성된 급수판과, 상기 집광기 블록의 타단에 고정되며, 상기 집광기 블록 및 상기 여기 광원 모듈을 냉각한 냉각수를 배수하는 배수로가 형성된 배수판과, 이 급수판 및 배수판에 의해 고정 및 밀봉되며, 상기 고체 레이저 매질에 대한 냉각수로를 형성하는 플로우 튜브와, 상기 급수판 및 배수판의 측면에 설치된 여기 광원 모듈측 수로와 연통되며, 여기 광원을 냉각하는 냉각수로가 형성된 여기 광원 모듈과, 상기 집광기 블록의 단부를 고정하는 동시에, 냉각수의 급수 커플링, 및 배수 커플링이 각각 설치된 측면판과, 상기 고체 레이저 매질의 양 단부를 고정하는 동시에 공급, 배출되는 냉각수의 유로를 상기 측면판으로 둘러싸인 공간에서 밀봉하는 고체 레이저 매질 고정구(固定具)를 구비한 것이다.

또, 측면판과, 급수판 또는 배수판을 일체 성형하고, 하나의 고정 수단에 의해 고체 레이저 매질 고정구, 측면판, 집광기 블록을 고정하는 것이다.

그리고 또, 집광기 블록을 확산 반사재인 세라믹을 사용하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 집광기 모듈을 나타내는 사시도이 다.

도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 집광기 블록의 상세 구조를 나타내는 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 집광기 모듈에 대해, 여기 광원인 LD 모듈을 고정하는 방법을 나타내는 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 집광기 모듈 및 LD 모듈을 사용한, LD 여기 고체 레이저 장치의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.

도 5는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 LD 여기 고체 레이저 장치의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.

도 6은 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 LD 여기 고체 레이저 장치의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.

실시 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 집광기 모듈을 나타내는 사시도이다.

도 1에 있어서, 사각기둥 형상을 갖는 집광기 블록(1)은 세라믹으로 이루어지는 확산 반사재로 구성되어 있다. 그리고, 집광기 블록(1)의 4개의 측면에는 슬릿 형상의 개구(102)가 설치되어 있다.

집광기 블록(1)의 한쪽 단부에 고정된 급수판(2)에는, 정면 중앙 부분에 로 드(rod) 급수구(201) 및 LD 급수구(202)가 설치되고, 측면에 LD 냉각수 유출구(203)가 설치되며, 급수판(2) 내부에 있어서 LD 급수구(202)와 LD 냉각수 유출구(203)가 통하도록 유로가 형성되어 있다. 또, 급수판(2)에는 여기 광원인 LD 모듈을 고정하기 위한 LD 고정용 나사구멍(204), 집광기 블록(1)을 급수판(2)에 고정하기 위한 집광기 고정용 구멍(205), 급·배수 측면판과의 결합을 위한 측면판 고정용 구멍(206)이 형성되어 있다.

3은 집광기 블록(1)의 다른 한쪽 단부에 고정된 급수판(2)과 대칭인 형상 및 구조를 갖는 배수판으로, 급수판(2)의 로드 급수구(201)에 대응하는 로드 배수구(301), LD 급수구(202)에 대응하는 LD 배수구(302), 배수판(3)의 측면에 설치된 LD 냉각수 유입구(303), 배수판(3)에 설치된 LD 고정용 나사구멍(304), 집광기 고정용 구멍(305)이 형성되어 있다.

도 2는 도 1에 나타낸 집광기 모듈에서 사용되고 있는 집광기 블록(1)의 상세 구조를 나타내는 사시도이다. 도 2에서, 101은 집광기 블록(1)의 중앙을 관통하는 관통 구멍이며, 집광기 블록(1)의 측면에 설치된 슬릿 형상의 개구(102)는 관통 구멍(101)에까지 도달하도록 형성되어 있다.

103은 집광기 블록의 한쪽 단부에 설치된 급수판(2)을 고정하기 위한 급수판 고정용 나사구멍이며, 집광기 블록(1)의 다른 한쪽 단부에는 배수판(3)을 고정하는 배수판 고정용 나사구멍이 설치되어, 각각 집광기 고정용 구멍(205, 305)과 대응하고 있다.

4는 집광기 블록(1)의 관통 구멍(101) 내에 배치된 플로우 튜브로서, 여기 광원으로 사용하는 LD의 파장에 대해 투명한 재료로 구성되어 있으며, 본 실시 형태에 있어서는 플로우 튜브(4)의 재료로서 석영을 사용하고 있다. 또한, 플로우 튜브(4)의 양 단부는 급수판(2) 및 배수판(3)에 의해 밀봉 및 고정된다.

도 3은 도 1에 나타낸 집광기 모듈에 대해, 여기 광원인 LD 모듈을 고정하는 방법을 나타내는 사시도이다. 도 3에 있어서, 여기 광원인 LD 모듈(5)은, 수냉 히트싱크(heat sink) 상에 발광부 본체인 LD 바(bar)를 접합한 LD 패키지(501)를 복수 병렬(본 실시 형태에서는 6대)로 고정하여 이루어져 있다. LD 패키지(5)의 수냉 히트싱크는 매니폴드(502)로부터 냉각수를 공급받고 있다. 또한, 매니폴드(502)에는, LD 모듈(5)을 집광기 모듈(1)에 대해 고정하기 위한 LD 고정용 구멍(503)이 형성되며, LD 고정용 볼트(507)를 사용하여 급수판(2)의 LD 고정용 나사구멍(204), 배수판(3)의 LD 고정용 나사구멍(304)에 체결된다. 이 때, LD 모듈(5)의 발광부와 집광기 블록(1)의 슬릿 형상의 개구(102)는 대향하는 위치에 설정되어 있고, LD 모듈(5)에서 방출된 여기 광은 슬릿 형상의 개구(102)를 통과하여 도 2에 도시된 집광기 블록(1)의 관통 구멍(101) 속까지 도달한다.

또, LD 모듈(5)의 매니폴드(502) 내에는 냉각수의 유로가 설치되어 있으며, 급수판(2)의 LD 냉각수 유출구(203)로부터 매니폴드 내의 유로를 통해 LD 패키지(501)의 수냉 히트싱크에 냉각수가 공급된다. 그리고, LD 패키지(501)를 냉각한 냉각수는 매니폴드 내의 유로를 통해 배수판(3)의 LD 냉각수 유입구(303)로 배출된다.

또한, 도 3에서는 집광기 모듈의 일측면에만 LD 모듈(5)을 고정하는 방법을 나타내고 있으나, 나머지 3개의 측면에 대해서도 동일한 방법으로 LD 모듈(5)을 고정한다.

도 4는 도 1 내지 도 3에 나타낸 집광기 모듈 및 LD 모듈을 사용한, 고체 레이저 매질을 여기하는 LD 여기 고체 레이저 장치의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 본 실시 형태에 있어서는 로드형의 고체 레이저 매질(6)로서, 활성 매질로서의 Nd(네오디뮴)를 도프(dope) 처리한 YAG(이트륨·알루미늄 가닛) 결정을 사용하고 있다. 냉각수를 밀봉하는 로드 고정구(7)는 고체 레이저 매질(6)의 양 단부를 고정하고 있다. 급수 측면판(8)은 집광기 모듈의 한쪽 단부를 지지하는 동시에, 집광기 모듈에 냉각수를 공급하기 위해 설치되어 있으며, 그 내부에는 냉각수를 공급하는 급수용 유로(801), 급수 측면판(8) 측면의 급수 유로 입구에는 급수용 커플링(802)이 설치되어 있다. 배수 측면판(9)은, 집광기 모듈의 다른 한쪽 단부를 지지하는 동시에, 냉각수를 배수하기 위해 설치되어 있으며, 그 내부에는 냉각수를 배출하기 위한 배수용 유로(901), 배수 측면판(9) 측면의 배수 유로 출구에는 배수용 커플링(902)이 설치되어 있다. 또, 점선으로 나타내는 504는, 마찬가지로 점선으로 나타내는 LD 패키지(501) 내에 설치된 냉각수 유로를 모식적으로 나타낸 것이다. 매니폴드(502) 내에는, 냉각수 급수 유로(505), 냉각수 배수 유로(506)가 설치되어 있다.

도 4에 있어서는, 설명을 위해 LD 여기 고체 레이저 장치 내의 냉각수의 흐름을 화살표로 나타내고 있다. 급수 측면판(8)의 급수용 커플링(802)으로부터 공급된 냉각수는, 급수 유로(801)를 거쳐서 집광기 모듈 단부인 급수판(2)까지 도달한 다. 급수판(2)에 도달한 냉각수는, 로드 급수구(201)와 LD 급수구(202)에 각각 분배된다. 로드 급수구(201)에 유입된 냉각수는, 고체 레이저 매질(6) 외측면과 플로우 튜브(4)의 틈새를 지나서, 고체 레이저 매질(6)을 냉각하면서 집광기 모듈의 다른 한쪽 단부인 배수판(3)에 도달하며, 로드 배수구(301)로부터 집광기 모듈 외부로 배출된다. 한편, LD 급수구에 유입된 냉각수는, LD 냉각수 유출구(203)로부터 LD 모듈(5)의 매니폴드(502)에 설치된 냉각수 급수 유로(505) 안으로 공급된다. 냉각수 급수 유로(505) 내의 냉각수는, LD 패키지(501)의 히트싱크 내의 냉각수 유로(504)를 거쳐서, 냉각수 배수 유로(506)에 배출된다. 여기서, 냉각수 유로(504)를 냉각수가 통과할 때에, LD 패키지(501)는 효과적으로 냉각된다. 그 후, 냉각수 배수 유로(506)에 배출된 냉각수는, 집광기 모듈의 배수판(3)에 설치된 냉각수 유입구(303)로 유입되고, 배수판(3)의 LD 배수구(302)로부터 집광기 모듈 외부로 배출된다. LD 모듈(5) 및 고체 레이저 매질(6)을 냉각하고 집광기 모듈 외부로 배출된 냉각수는, 배수 측면판(9)의 배수용 유로(901)를 거쳐서, 배수용 커플링(902)으로부터 LD 여기 고체 레이저 장치 외부로 배출된다.

또한, LD 모듈(5)에서 방출된 여기 광은, 집광기 블록(1) 측면에 설치된 슬릿 형상의 개구(102)로부터 집광기 블록(1)의 관통 구멍(101) 내에 도달하는 동시에, 플로우 튜브(4) 및 냉각수를 통해 고체 레이저 매질(6)을 여기한다. 여기된 고체 레이저 매질(6) 내부에는 레이저 준위(準位)에 대응한 반전 분포(反轉分布)가 형성되며, 고체 레이저 매질(6)의 전후에 전(全) 반사경과 부분 반사경으로 이루어지는 광 공진기(共振器)를 배치함으로써, 여기된 고체 레이저 매질(6)로부터 레이 저 광을 취출(取出)할 수 있다. 또한, LD 모듈(5)에서 방출된 여기 광은 집광기 블록(1)의 관통 구멍(101) 내에 효과적으로 가두어지기 때문에, 그 대부분이 고체 레이저 매질(6)에 의해 흡수되어 고체 레이저 매질(6)을 효율적으로 여기할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 집광기 블록(1)의 재료로 확산 반사재인 세라믹을 사용하고 있기 때문에, 고체 레이저 매질(6)을 균일하게 여기하여 효율적이고 집광성이 우수한 레이저 광을 발생시키는 것이 용이해진다.

본 실시 형태에서 나타내는 집광기 모듈에 있어서는, 집광기 블록(1)의 측면에, 집광기 블록의 관통 구멍(101) 안으로 여기 광을 도입하기 위한 슬릿 형상의 개구(102)를 설치하고, 또한 집광기 블록(1)의 양 단부에 급수판(2) 및 배수판(3)을 배치하며, 급수판(2) 및 배수판(3)의 측면에는, LD 모듈(5)을 고정하기 위한 수단을 설치하고 있으므로, 여기 광원인 LD 모듈(5)의 발광부를 집광기 블록(1)의 슬릿 형상 개구(102)에 대해 간단하고 또한 정밀도 좋게 설치하며, 효율적으로 여기 광을 집광기 블록(1)의 관통 구멍(101) 안으로 도입하는 동시에, 나아가서는 효율적이고 균일하게 고체 레이저 매질(6)을 여기하여, 집광성이 우수한 레이저 광을 안정적으로 발생시키는 것이 가능해진다.

또한, 급수판(2) 및 배수판(3)의 전면(前面)에는 LD 급수구(202) 및 LD 배수구(302), 급수판(2)의 측면에는 LD 급수구와 통하는 LD 냉각수 유출구(203), 배수판(3)의 측면에는 LD 배수구(302)와 통하는 LD 냉각수 유입구(303)를 설치하고 있으므로, LD 냉각수 유출구(203) 및 LD 냉각수 유입구(303)로부터 LD 모듈(5)의 매니폴드(502)에 직접 냉각수를 급·배수하는 구성을 하고 있기 때문에, 간단한 구성 으로 LD 모듈에 대해 냉각수를 급·배수할 수 있다. 또한, LD 모듈에 대한 냉각수의 급·배수에 특별한 배관 등을 설치할 필요가 없기 때문에, LD 여기 고체 레이저 장치의 부품 개수, 조립 공수가 저감되어 제조 비용의 삭감을 도모하는 것이 가능해지는 동시에, LD 모듈(5)에 냉각수를 공급하는 배관 등이 필요 없어지기 때문에, 냉각수 누수에 대한 신뢰성의 향상도 도모할 수 있다. 이에 더하여, LD 모듈에 대한 냉각수 공급시의 수로의 압력 손실이 저감되기 때문에, 냉각수를 공급하는 펌프에 대한 요구 성능이 완화되며, 냉각수 공급 장치의 소형화, 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다.

또한, 집광기 모듈의 한쪽 단부를 내부에 급수용 유로(801)를 갖는 급수 측면판(8), 다른 한쪽 단부를 내부에 배수용 유로(901)를 갖는 배수 측면판(9)에 의해 지지하고, 로드 고정구(7)를 사용하여 급수 측면판(8) 및 배수 측면판(9)에 대해 고체 레이저 매질(6)을 고정 및 밀봉하여, LD 여기 고체 레이저 장치를 구성하면, 급수 측면판(8)의 급수용 유로(801), 배수 측면판(9)의 배수 유로(901)를 통하여 고체 레이저 매질(6) 및 LD 모듈(5)에 대한 냉각수의 급·배수를 행하면, LD 여기 고체 레이저 장치에 대해 외부로부터 공급하는 냉각 계통을 고체 레이저 매질(6)과 LD 모듈로 나누지 않고, 1계통으로 양자에 냉각수를 급·배수하는 것이 가능해지기 때문에, 이 LD 여기 고체 레이저 장치를 사용한 레이저 시스템의 냉각 구성을 간단하게 하여, 제조 비용의 저감 및 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 고체 레이저 매질(6) 및 LD 모듈(5)에 대한 냉각수 유량은, 급수판(2), 배수판(3)에 설치한 로드 급수구(201) 및 로드 배수구(301), LD 급수구(202) 및 LD 배수구(302), LD 모듈(5)의 매니폴드(502) 내의 냉각수 급수 유로(505) 및 배수용 유로(506) 등, 냉각수의 급·배수에 관련된 유로의 단면적에 의해 원하는 유량으로 조정, 분배하는 것이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.

실시 형태 2.

도 5는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 LD 여기 고체 레이저 장치의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 본 실시 형태에 있어서의 집광기 모듈 및 LD 여기 고체 레이저 장치는, 도 4에 나타낸 실시 형태 1의 LD 여기 고체 레이저 장치와 동일한 구성을 가질뿐더러, 급수판(2)에 집광기 블록 급수구(205), 배수판(3)에 집광기 블록 배수구(306)를 설치하고, 또 집광기 블록(1) 내에는 급수판(2)의 집광기 블록 급수구(205), 및 배수판(3)의 집광기 블록 배수구(306)에 합치되는 위치에, 관통 구멍으로 이루어지는 집광기 냉각수 유로(104)를 설치하고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 급수판(2) 및 배수판(3)을 통해 고체 레이저 매질(6), LD 모듈(5)과 동시에, 집광기 블록(1)에 대해서도 냉각수의 급·배수를 행하여, 집광기 블록(1)의 수냉을 행하고 있다.

본 실시 형태에 있어서의 집광기 모듈에 있어서는, 실시 형태 1의 집광기 모듈과 동일한 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 집광기 블록(1)을 수냉하는 것이 가능해지기 때문에, 여기 광 흡수에 의한 집광기 블록(1)의 발열을 효과적으로 억제하는 동시에, 집광기 블록의 열 변형을 억제하여, 항상 안정적으로 고체 레이저 매질의 여기를 행할 수가 있다. 또한, 집광기 블록(1)의 발열이 효과적으로 억제되기 때문에, 열 변형을 억제하고, 집광기 블록(1)의 관통 구멍(101) 내면의 반사율 저하를 방지하여, 항상 높은 여기 광 가둠 효과를 유지하며, 고체 레이저 매질(6)을 효율적으로 여기하는 것이 가능해지기 때문에, LD 여기 고체 레이저 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또, 집광기 블록(1)에 대한 냉각수도 급수판(2) 및 배수판(3)을 통해 급·배수하기 때문에, 집광기 블록(1)의 수냉에 대해 배관 등을 별도로 설치할 필요가 없고, 누수에 대한 신뢰성이 향상되는 동시에, 부품 개수, 조립 공수를 저감하여 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다.

실시 형태 3.

도 6은 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 LD 여기 고체 레이저 장치의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 급수판(2)이 급수 측면판(8)을, 배수판(3)이 배수 측면판(9)을 겸하는 구성을 하고 있다. 그 구성에 관해서는 실시 형태 2와 동일하다. 본 실시 형태에 나타내는 바와 같이, 급수판(2)이 급수 측면판(8)을, 배수판(3)이 배수 측면판(9)을 겸하는 구성으로 하면, 상기 실시 형태 2와 동일한 효과가 얻어질 뿐만 아니라, 더 나아가 부품 개수, 조립 공수의 저감이 가능해져서 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다. 또한, 집광기 모듈에 대한 고체 레이저 매질(6)의 설치 정밀도가 향상되는 동시에, 급수판(2)의 급수 측면판(8)에의 고정부, 및 배수판(3)의 배수 측면판(9)에의 고정부에 있어서의 누수 리스크가 해소되기 때문에, 더욱 LD 여기 고체 레이저 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 사각기둥 형상의 집광기 블록(1)을 사용 하고, 집광기 블록(1)의 네(4) 측면에 LD 모듈(5)을 배치하여, 고체 레이저 매질(6)을 여기하는 구성을 나타내었으나, 집광기 블록의 형상, LD 모듈의 수는 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 8개의 LD 모듈을 사용하는 경우에는, 팔각기둥 형상의 집광기 블록을 사용하고, 집광기 블록의 여덟(8) 측면에 대해 LD 모듈을 설치하면, 상기 실시 형태와 동일한 효과가 얻어질 뿐더러, 고체 레이저 매질을 고밀도 여기하여, 더욱 효율적으로 레이저 광을 취출하는 것이 가능해지는 동시에, 간단하고 컴팩트한 구성을 유지하면서 효과적으로 고출력화를 도모할 수 있다. 또, 홀수 개의 LD 모듈 및 홀수 각기둥 형상의 집광기 블록을 사용하면, 집광기 블록을 통해 대향하여 배치되는 LD 모듈로부터의 조사광을 회피하여, LD 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 로드형의 YAG 결정을 고체 레이저 매질로 사용하는 구성을 나타내었으나, 고체 레이저 매질의 종류, 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 슬래브(slab)형의 고체 레이저 매질을 사용해도 동일한 효과가 얻어질 수 있음은 말할 필요도 없다.

또, 상기 실시 형태에 있어서는, 집광기 블록의 중앙에 원통 형상의 관통 구멍을 갖는 구성을 나타내었으나, 여기 광을 효과적으로 가둘 수 있으면, 형상은 이에 한정되는 것은 아니다.

이상과 같이, 레이저 다이오드를 여기 광원으로 사용하는 LD 여기 고체 레이저 장치에 사용하는 레이저 발진기에 사용되는데 적합하다.

Claims

여기(勵起) 광원을 냉각하는 냉각수로가 형성된 여기 광원 모듈과,

레이저 매질을 격납하는 관통 구멍을 가지며, 이 관통 구멍에 상기 여기 광원 모듈로부터의 여기 광을 도입하기 위한 개구가 설치된 집광기(集光器) 블록과,

이 집광기 블록의 단부에 고정되며, 냉각수를 상기 집광기 블록 및 상기 여기 광원 모듈에 인도하는 냉각수로가 형성된 단부판(end plate)과,

이 단부판에 의해 고정 및 밀봉되며, 상기 레이저 매질에 대한 냉각수로를 형성하는 플로우 튜브와,

상기 단부판의 측면에 설치되고, 상기 여기 광원 모듈에 형성된 여기 광원을 냉각하는 냉각수로와 연통되는 여기 광원 모듈측 냉각수로의 개구를

구비한 레이저 발진기.
제1항에 있어서,

여기 광원 모듈은 고정 수단을 통해 단부판에 고정되는 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
제2항에 있어서,

집광기 블록으로의 냉각수의 공급은 단부판 전면(前面)으로부터 플로우 튜브 안으로 공급되고, 여기 광원 모듈로의 냉각수의 공급은 단부판 전면으로부터 단부판 측면으로 바이패스되어 공급되는 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

단부판에 집광기 블록 내부로 흐르게 하는 냉각수 공급구(供給口)를 설치하고, 단부판으로부터의 냉각수로 상기 집광기 블록을 냉각하는 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
여기 광원을 냉각하는 냉각수로가 형성된 여기 광원 모듈과,

고체 레이저 매질을 격납하는 관통 구멍을 가지며, 이 관통 구멍에 상기 여기 광원 모듈로부터의 여기 광을 도입하기 위한 개구가 설치된 집광기 블록과,

이 집광기 블록의 일단에 고정되며, 냉각수를 상기 집광기 블록 및 상기 여기 광원 모듈로 인도하는 급수로가 형성된 급수판(給水板)과,

상기 집광기 블록의 타단에 고정되며, 상기 집광기 블록 및 상기 여기 광원 모듈을 냉각한 냉각수를 배수하는 배수로가 형성된 배수판과,

이 급수판 및 배수판에 의해 고정 및 밀봉되며, 상기 고체 레이저 매질에 대한 냉각수로를 형성하는 플로우 튜브와,

상기 집광기 블록의 단부를 고정하는 동시에, 냉각수의 급수 커플링, 및 배수 커플링이 각각 설치된 측면판(side plate)과,

상기 고체 레이저 매질의 양(兩) 단부를 고정하는 동시에 공급, 배출되는 냉각수의 유로를 상기 측면판으로 둘러싸인 공간으로 밀봉하는 고체 레이저 매질 고정구를 구비하고,

상기 급수판의 측면에는, 상기 여기 광원 모듈에 형성된 여기 광원을 냉각하는 냉각수로와 연통되는 상기 급수로의 개구가 설치되고,

상기 배수판의 측면에는, 상기 여기 광원 모듈에 형성된 여기 광원을 냉각하는 냉각수로와 연통되는 상기 배수로의 개구가 설치된

레이저 발진기.
제5항에 있어서,

측면판과, 급수판 또는 배수판을 일체 성형하고, 하나의 고정 수단에 의해 고체 레이저 매질 고정구, 측면판, 집광기 블록을 고정하는 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

집광기 블록을 확산 반사재인 세라믹을 사용하는 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
제4항에 있어서,

집광기 블록을 확산 반사재인 세라믹을 사용하는 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.