JP2000082860A - 固体レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明はレーザロッドを効率よく光り励起
することができるようにした固体レーザ装置を提供する
ことにある。 【解決手段】 レーザロッド１４を光励起してレーザ光
を出力する固体レーザ装置において、上記レーザロッド
が収容されるとともにその内部に上記レーザロッドを冷
却する冷却媒体Ｘが通される第１のチューブ１１と、こ
の第１のチューブの外側に配置され上記第１のチューブ
を透過して上記レーザロッドを光励起する励起光を出力
する半導体レーザ２２と、上記第１のチューブの内周面
に形成されこの第１のチューブ内に入射する上記励起光
を拡散させる拡散面２３とを具備したことを特徴とす
る。
することができるようにした固体レーザ装置を提供する
ことにある。 【解決手段】 レーザロッド１４を光励起してレーザ光
を出力する固体レーザ装置において、上記レーザロッド
が収容されるとともにその内部に上記レーザロッドを冷
却する冷却媒体Ｘが通される第１のチューブ１１と、こ
の第１のチューブの外側に配置され上記第１のチューブ
を透過して上記レーザロッドを光励起する励起光を出力
する半導体レーザ２２と、上記第１のチューブの内周面
に形成されこの第１のチューブ内に入射する上記励起光
を拡散させる拡散面２３とを具備したことを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は固体レーザ媒質を
光励起してレーザ光を発生させる固体レーザ装置に関す
る。
光励起してレーザ光を発生させる固体レーザ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、固体レーザ装置は固体レーザ媒
質としてのレーザロッドを有し、このレーザロッドを光
励起することでレーザ光を発生するようになっている。
したがって、上記レーザロッドを光共振器内に配置すれ
ば、このレーザロッドから発生したレーザ光が上記光共
振器によって増幅されて発振出力される。
質としてのレーザロッドを有し、このレーザロッドを光
励起することでレーザ光を発生するようになっている。
したがって、上記レーザロッドを光共振器内に配置すれ
ば、このレーザロッドから発生したレーザ光が上記光共
振器によって増幅されて発振出力される。
【０００３】上記レーザロッドを光励起する励起光源と
してはアークランプ、フラッシュランプあるいは半導体
レーザなどが知られており、最近では上記レーザロッド
に吸収される所定の波長の励起光を出力することのでき
る半導体レーザが用いられることが多くなってきてい
る。それによって、上記レーザロッドの光励起を効率よ
く行うことが可能となる。
してはアークランプ、フラッシュランプあるいは半導体
レーザなどが知られており、最近では上記レーザロッド
に吸収される所定の波長の励起光を出力することのでき
る半導体レーザが用いられることが多くなってきてい
る。それによって、上記レーザロッドの光励起を効率よ
く行うことが可能となる。
【０００４】ところで、一般に市販されている高出力の
半導体レーザは、小さな発光部を持った低出力の半導体
レーザを複数個マウントして１つのスタックにしたもの
が用いられている。そのため、このような高出力の半導
体レーザはその発光部が複数に分かれているから、得ら
れる出力ビームにもその影響が現れる。とくに、広がり
角の大きな半導体レーザからの励起光をレーザロッドに
無駄無く入射させるために、発光部の近傍にコリメート
レンズを配置して励起光の広がり角を抑制すると、上記
レーザロッドに入射する励起光のパターン（光速）も複
数に分かれてしまう。
半導体レーザは、小さな発光部を持った低出力の半導体
レーザを複数個マウントして１つのスタックにしたもの
が用いられている。そのため、このような高出力の半導
体レーザはその発光部が複数に分かれているから、得ら
れる出力ビームにもその影響が現れる。とくに、広がり
角の大きな半導体レーザからの励起光をレーザロッドに
無駄無く入射させるために、発光部の近傍にコリメート
レンズを配置して励起光の広がり角を抑制すると、上記
レーザロッドに入射する励起光のパターン（光速）も複
数に分かれてしまう。
【０００５】したがって、上記半導体レーザから出力さ
れた励起光によってレーザロッドを均一に励起できなく
なるから、レーザロッド内で局所的な応力集中や温度分
布が発生し、レーザロッドが損傷するという問題があっ
たり、上記レーザロッドから得られるレーザ光の強度分
布が励起状態に応じて不均一になる。さらには、レーザ
ロッドに局所的な熱レンズ作用が発生し、ビーム品質の
低下を招くなどの弊害がある。
れた励起光によってレーザロッドを均一に励起できなく
なるから、レーザロッド内で局所的な応力集中や温度分
布が発生し、レーザロッドが損傷するという問題があっ
たり、上記レーザロッドから得られるレーザ光の強度分
布が励起状態に応じて不均一になる。さらには、レーザ
ロッドに局所的な熱レンズ作用が発生し、ビーム品質の
低下を招くなどの弊害がある。
【０００６】そこで、このような問題を避けるために、
従来は図５に示すように内部にレーザロッド１が収容さ
れるとともにこのレーザロッド１を冷却する冷却媒体が
流されるチューブ２の外周面を拡散面３に形成し、この
チューブ２を拡散板４に形成された挿入孔５に挿入す
る。上記拡散板４には上記チューブ２の周方向に９０度
間隔で４つのテーパ状の導光路６が形成され、各導光路
６には半導体レーザ７から出射された励起光Ｐが入射さ
れるようになっている。
従来は図５に示すように内部にレーザロッド１が収容さ
れるとともにこのレーザロッド１を冷却する冷却媒体が
流されるチューブ２の外周面を拡散面３に形成し、この
チューブ２を拡散板４に形成された挿入孔５に挿入す
る。上記拡散板４には上記チューブ２の周方向に９０度
間隔で４つのテーパ状の導光路６が形成され、各導光路
６には半導体レーザ７から出射された励起光Ｐが入射さ
れるようになっている。
【０００７】したがって、各導光路６から入射した励起
光Ｐは導光路６の内面で反射しながらチューブ２の外周
面の拡散面３に入射し、この拡散面３で拡散されてチュ
ーブ２を透過し、このチューブ２内のレーザロッド１を
光励起するようになっている。
光Ｐは導光路６の内面で反射しながらチューブ２の外周
面の拡散面３に入射し、この拡散面３で拡散されてチュ
ーブ２を透過し、このチューブ２内のレーザロッド１を
光励起するようになっている。
【０００８】このような構成によれば、レーザロッド１
に入射する励起光Ｐは上記導光路６および拡散面３で拡
散されるから、レーザロッド１を半導体レーザ７からの
励起光Ｐによって均一に光励起することができる。
に入射する励起光Ｐは上記導光路６および拡散面３で拡
散されるから、レーザロッド１を半導体レーザ７からの
励起光Ｐによって均一に光励起することができる。
【０００９】しかしながら、導光路６を通過してチュー
ブ２の拡散面３に入射する励起光Ｐはこの拡散面３で反
射し易いため、励起光Ｐの反射ロスが大きくなり、励起
効率が低下するということがあったり、拡散面３で反射
した励起光Ｐによって拡散板４が発熱するため、拡散板
４が熱損したり、その熱損を防ぐためには冷却しなけれ
ばならなくなるなどのことがあった。
ブ２の拡散面３に入射する励起光Ｐはこの拡散面３で反
射し易いため、励起光Ｐの反射ロスが大きくなり、励起
効率が低下するということがあったり、拡散面３で反射
した励起光Ｐによって拡散板４が発熱するため、拡散板
４が熱損したり、その熱損を防ぐためには冷却しなけれ
ばならなくなるなどのことがあった。
【００１０】また、他の手段としてレーザロッドの外周
面を拡散面に形成して励起光を拡散させることも考えら
れるものの、その場合には拡散面に入射した励起光の拡
散距離を十分にとることができないため、レーザロッド
に入射する励起光が十分に拡散しにくくなり、レーザロ
ッドを均一に励起することができないということがあ
る。
面を拡散面に形成して励起光を拡散させることも考えら
れるものの、その場合には拡散面に入射した励起光の拡
散距離を十分にとることができないため、レーザロッド
に入射する励起光が十分に拡散しにくくなり、レーザロ
ッドを均一に励起することができないということがあ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来はレ
ーザロッドが収容されるチューブの外周面を拡散面とす
ることで、励起光によるレーザロッドの励起の均一化を
計るようにしていたが、励起光は上記拡散面で反射し易
いため、励起効率の低下を招くということがあった。こ
の発明は、チューブに散乱面を形成しても、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装置を提供
することにある。
ーザロッドが収容されるチューブの外周面を拡散面とす
ることで、励起光によるレーザロッドの励起の均一化を
計るようにしていたが、励起光は上記拡散面で反射し易
いため、励起効率の低下を招くということがあった。こ
の発明は、チューブに散乱面を形成しても、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装置を提供
することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、固体
レーザ媒質を光励起してレーザ光を出力する固体レーザ
装置において、上記固体レーザ媒質が収容されるととも
にその内部に上記固体レーザ媒質を冷却する冷却媒体が
通される第１のチューブと、この第１のチューブの外側
に配置され上記第１のチューブを透過して上記固体レー
ザ媒質を光励起する励起光を出力する半導体レーザと、
上記第１のチューブの内周面に形成されこの第１のチュ
ーブ内に入射する上記励起光を拡散させる拡散面とを具
備したことを特徴とする。
レーザ媒質を光励起してレーザ光を出力する固体レーザ
装置において、上記固体レーザ媒質が収容されるととも
にその内部に上記固体レーザ媒質を冷却する冷却媒体が
通される第１のチューブと、この第１のチューブの外側
に配置され上記第１のチューブを透過して上記固体レー
ザ媒質を光励起する励起光を出力する半導体レーザと、
上記第１のチューブの内周面に形成されこの第１のチュ
ーブ内に入射する上記励起光を拡散させる拡散面とを具
備したことを特徴とする。
【００１３】請求項２の発明は、固体レーザ媒質を光励
起してレーザ光を出力する固体レーザ装置において、上
記固体レーザ媒質が収容されるとともにその内部に上記
固体レーザ媒質を冷却する冷却媒体が通される第１のチ
ューブと、この第１のチューブを内部に収容するととも
にその内周面と上記第１のチューブの外周面との間の空
間部に液体が充填される第２のチューブと、この第２の
チューブの外側に配置され上記第２のチューブと第１の
チューブとを透過して上記固体レーザ媒質を光励起する
励起光を出力する半導体レーザと、上記第１のチューブ
の内周面または外周面または上記第２のチューブの内周
面のうちの少なくともいずれか１つの面に形成され上記
固体レーザ媒質に入射する励起光を拡散させる拡散面と
を具備したことを特徴とする。
起してレーザ光を出力する固体レーザ装置において、上
記固体レーザ媒質が収容されるとともにその内部に上記
固体レーザ媒質を冷却する冷却媒体が通される第１のチ
ューブと、この第１のチューブを内部に収容するととも
にその内周面と上記第１のチューブの外周面との間の空
間部に液体が充填される第２のチューブと、この第２の
チューブの外側に配置され上記第２のチューブと第１の
チューブとを透過して上記固体レーザ媒質を光励起する
励起光を出力する半導体レーザと、上記第１のチューブ
の内周面または外周面または上記第２のチューブの内周
面のうちの少なくともいずれか１つの面に形成され上記
固体レーザ媒質に入射する励起光を拡散させる拡散面と
を具備したことを特徴とする。
【００１４】請求項１の発明によれば、チューブの内周
面を拡散面としたことで、この拡散面に、チューブ内を
通される、大気の屈折率に比べてチューブに屈折率と近
い屈折率を持った冷却媒体が接触するため、上記励起光
が上記拡散面を透過し易くなる。それによって、チュー
ブ内に設けられた固体レーザ媒質を効率よく励起するこ
とが可能となる。
面を拡散面としたことで、この拡散面に、チューブ内を
通される、大気の屈折率に比べてチューブに屈折率と近
い屈折率を持った冷却媒体が接触するため、上記励起光
が上記拡散面を透過し易くなる。それによって、チュー
ブ内に設けられた固体レーザ媒質を効率よく励起するこ
とが可能となる。
【００１５】請求項２の発明によれば、第１のチューブ
と第２のチューブとの二重構造とし、固体レーザ媒質が
収容される第１のチューブには冷却媒体を通し、第１の
チューブと第２のチューブとの間には液体を収容し、拡
散面を上記第１のチューブの内周面または外周面または
第２のチューブの内周面に形成するようにしたことで、
上記拡散面が大気の屈折率に比べてチューブの屈折率に
近い屈折率の冷却媒体または液体に接触するため、励起
光が拡散面を透過し易くなって励起効率を向上させるこ
とができる。
と第２のチューブとの二重構造とし、固体レーザ媒質が
収容される第１のチューブには冷却媒体を通し、第１の
チューブと第２のチューブとの間には液体を収容し、拡
散面を上記第１のチューブの内周面または外周面または
第２のチューブの内周面に形成するようにしたことで、
上記拡散面が大気の屈折率に比べてチューブの屈折率に
近い屈折率の冷却媒体または液体に接触するため、励起
光が拡散面を透過し易くなって励起効率を向上させるこ
とができる。
【００１６】しかも、第２のチューブの外側に配置され
る半導体レーザと固体レーザ媒質との距離を大きく取る
ことが可能となることで、上記半導体レーザからの励起
光を上記拡散面によって効率よく拡散することができる
から、上記固体レーザ媒質の励起を均一に行うことがで
きる。
る半導体レーザと固体レーザ媒質との距離を大きく取る
ことが可能となることで、上記半導体レーザからの励起
光を上記拡散面によって効率よく拡散することができる
から、上記固体レーザ媒質の励起を均一に行うことがで
きる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の第１の実施の形
態を図１乃至図３を参照して説明する。図１に示すこの
発明の固体レーザ装置は石英管などの第１のチューブ１
１を有する。この第１のチューブ１１の一端と他端はそ
れぞれブロック１２に形成された保持溝１３に液密に支
持されている。
態を図１乃至図３を参照して説明する。図１に示すこの
発明の固体レーザ装置は石英管などの第１のチューブ１
１を有する。この第１のチューブ１１の一端と他端はそ
れぞれブロック１２に形成された保持溝１３に液密に支
持されている。
【００１８】上記第１のチューブ１１内には固体レーザ
媒質としてのレーザロッド１４が挿通されている。この
レーザロッド１４の一端と他端とにはそれぞれ保持短管
１５の一端が液密に外嵌されている。各保持短管１５の
他端はそれぞれ上記ブロック１２に貫通された支持孔１
６に液密に挿通支持されている。
媒質としてのレーザロッド１４が挿通されている。この
レーザロッド１４の一端と他端とにはそれぞれ保持短管
１５の一端が液密に外嵌されている。各保持短管１５の
他端はそれぞれ上記ブロック１２に貫通された支持孔１
６に液密に挿通支持されている。
【００１９】一方の保持短管１５の他端には上記レーザ
ロッド１４の一端面と対向して高反射ミラー１７が保持
され、他方の短管１５の他端にはレーザロッド１４の他
端面と対向して出力ミラー１８が保持されている。高反
射ミラー１７と出力ミラー１８とで光共振器を形成し、
後述するごとく上記レーザロッド１４が光励起されるこ
とで発生するレーザ光Ｌが上記出力ミラー１８から発振
出力されるようになっている。
ロッド１４の一端面と対向して高反射ミラー１７が保持
され、他方の短管１５の他端にはレーザロッド１４の他
端面と対向して出力ミラー１８が保持されている。高反
射ミラー１７と出力ミラー１８とで光共振器を形成し、
後述するごとく上記レーザロッド１４が光励起されるこ
とで発生するレーザ光Ｌが上記出力ミラー１８から発振
出力されるようになっている。
【００２０】一対のブロック１２の一方には、上記第１
のチューブ１１の一端に連通する供給路１９が穿設さ
れ、他方のブロック１２には上記第１のチューブ１１の
他端に連通する排出路２１が形成されている。上記供給
路１９からは上記第１のチューブ８１１内へ上記レーザ
ロッド１４を冷却する純水などの冷却媒体Ｘが供給され
る。第１のチューブ１１内に供給された冷却媒体Ｘは上
記レーザロッドを冷却して上記排出路２１から排出され
るようになっている。
のチューブ１１の一端に連通する供給路１９が穿設さ
れ、他方のブロック１２には上記第１のチューブ１１の
他端に連通する排出路２１が形成されている。上記供給
路１９からは上記第１のチューブ８１１内へ上記レーザ
ロッド１４を冷却する純水などの冷却媒体Ｘが供給され
る。第１のチューブ１１内に供給された冷却媒体Ｘは上
記レーザロッドを冷却して上記排出路２１から排出され
るようになっている。
【００２１】上記第１のチューブ１１の軸方向の複数箇
所、この実施の形態では軸方向の２箇所の径方向外方に
は、図２に示すように周方向に１２０度間隔で３つの半
導体レーザ２２が配設されている。各半導体レーザ２２
は図３に示すように低出力の複数の発光素子２２ａを行
列状にマウントして１つのスタックにしたもので、半導
体レーザ２２の各発光素子２２ａから出力されるレーザ
光である、複数の励起光Ｐは上記第１のチューブ１１の
周壁を透過してレーザロッド１４の外周面に入射するよ
うになっている。つまり、励起光Ｐは上記レーザロッド
１４を励起する。
所、この実施の形態では軸方向の２箇所の径方向外方に
は、図２に示すように周方向に１２０度間隔で３つの半
導体レーザ２２が配設されている。各半導体レーザ２２
は図３に示すように低出力の複数の発光素子２２ａを行
列状にマウントして１つのスタックにしたもので、半導
体レーザ２２の各発光素子２２ａから出力されるレーザ
光である、複数の励起光Ｐは上記第１のチューブ１１の
周壁を透過してレーザロッド１４の外周面に入射するよ
うになっている。つまり、励起光Ｐは上記レーザロッド
１４を励起する。
【００２２】上記第１のチューブ１１の内周面は、全体
が上記半導体レーザ２２からの励起光Ｐを拡散させる拡
散面２３に形成されている。この拡散面２３は、たとえ
ば上記第１のチューブ１１の内周面を凹凸状の粗面とす
ることで形成されている。
が上記半導体レーザ２２からの励起光Ｐを拡散させる拡
散面２３に形成されている。この拡散面２３は、たとえ
ば上記第１のチューブ１１の内周面を凹凸状の粗面とす
ることで形成されている。
【００２３】したがって、上記半導体レーザ２２からの
励起光Ｐは上記拡散面２３で拡散されてレーザロッド１
４の外周面に入射し、このレーザロッド１４を光励起す
るようになっている。
励起光Ｐは上記拡散面２３で拡散されてレーザロッド１
４の外周面に入射し、このレーザロッド１４を光励起す
るようになっている。
【００２４】このような構成の固体レーザ装置によれ
ば、半導体レーザ２２から出力された励起光Ｐは第１の
チューブ１１の周壁を透過し、その内周面に形成された
拡散面２３で拡散されてレーザロッド１４の外周面に入
射する。つまり、励起光Ｐは拡散面２３で拡散されてか
らレーザロッド１４を照射することで、このレーザロッ
ド１４の外周面を周方向から均一に励起することにな
る。
ば、半導体レーザ２２から出力された励起光Ｐは第１の
チューブ１１の周壁を透過し、その内周面に形成された
拡散面２３で拡散されてレーザロッド１４の外周面に入
射する。つまり、励起光Ｐは拡散面２３で拡散されてか
らレーザロッド１４を照射することで、このレーザロッ
ド１４の外周面を周方向から均一に励起することにな
る。
【００２５】したがって、レーザロッド１４からは強度
分布の均一なビーム断面のレーザ光が出力されることに
なるばかりか、均一な励起が行われることにより、レー
ザロッド１４の断面において局所的な応力集中や温度分
布が発生してそのレーザロッド１４の損傷を招くのが防
止される。
分布の均一なビーム断面のレーザ光が出力されることに
なるばかりか、均一な励起が行われることにより、レー
ザロッド１４の断面において局所的な応力集中や温度分
布が発生してそのレーザロッド１４の損傷を招くのが防
止される。
【００２６】一方、拡散面２３を第１のチューブ１１の
内周面に形成したことで、上記拡散面２３には第１のチ
ューブ１１を通される冷却媒体Ｘが接触している。半導
体レーザ２２からの励起光Ｐは、第１のチューブ１１の
周壁を透過してから拡散面２３で拡散されて上記レーザ
ロッド１４を光励起する。
内周面に形成したことで、上記拡散面２３には第１のチ
ューブ１１を通される冷却媒体Ｘが接触している。半導
体レーザ２２からの励起光Ｐは、第１のチューブ１１の
周壁を透過してから拡散面２３で拡散されて上記レーザ
ロッド１４を光励起する。
【００２７】その場合、励起光Ｐの反射成分は、拡散面
２３の表面粗さに加えて第１のチューブ１１を形成する
石英の屈折率ｎ1 と、冷却媒体Ｘの屈折率ｎ2 の比ｎa
によって決定される。つまり、その比ｎa が１に近いほ
ど反射成分は減少し、屈折成分が増加する。
２３の表面粗さに加えて第１のチューブ１１を形成する
石英の屈折率ｎ1 と、冷却媒体Ｘの屈折率ｎ2 の比ｎa
によって決定される。つまり、その比ｎa が１に近いほ
ど反射成分は減少し、屈折成分が増加する。
【００２８】これに対し、従来のように第１のチューブ
１１の外周面に拡散面２３を形成した場合の励起光Ｐの
反射成分は、拡散面２３の表面粗さに加えて第１のチュ
ーブ１１の外周面に接触する大気の屈折率ｎ3 と、第１
のチューブ１１を形成する石英の屈折率ｎ1 との比ｎb
によって決定される。
１１の外周面に拡散面２３を形成した場合の励起光Ｐの
反射成分は、拡散面２３の表面粗さに加えて第１のチュ
ーブ１１の外周面に接触する大気の屈折率ｎ3 と、第１
のチューブ１１を形成する石英の屈折率ｎ1 との比ｎb
によって決定される。
【００２９】励起光Ｐの反射成分は、拡散面２３の表面
粗さが等しいという条件ならば、一般に接触する２つの
物質の屈折率の比が１に近い程、小さくなる。つまり、
接触する２つの物質の屈折率の比が小さければ、その接
触面における反射成分は減少し、屈折成分は増加する。
ここで、石英の屈折率ｎ1 と、冷却媒体Ｘの屈折率ｎ2
の比ｎａは、大気の屈折率ｎ3 と、第１のチューブ１１
を形成する石英の屈折率ｎ1 との比ｎb に比べて小さ
い。
粗さが等しいという条件ならば、一般に接触する２つの
物質の屈折率の比が１に近い程、小さくなる。つまり、
接触する２つの物質の屈折率の比が小さければ、その接
触面における反射成分は減少し、屈折成分は増加する。
ここで、石英の屈折率ｎ1 と、冷却媒体Ｘの屈折率ｎ2
の比ｎａは、大気の屈折率ｎ3 と、第１のチューブ１１
を形成する石英の屈折率ｎ1 との比ｎb に比べて小さ
い。
【００３０】そのため、第１のチューブ１１の内周面に
拡散面２３を形成し、その拡散面２３に冷却媒体Ｘを接
触させることで、励起光Ｐの反射成分を減少させ、屈折
成分を増大させることができるから、励起光Ｐは第１の
チューブ１１を効率よく透過し、レーザロッド１４の光
励起効率を高めることができる。しかも、励起光Ｐの第
１のチューブ１１を透過する効率が向上することで、こ
の第１のチューブ１１が励起光Ｐによって必要以上に加
熱されることがなくなるから、第１のチューブ１１が熱
損するなどの弊害も防止される。
拡散面２３を形成し、その拡散面２３に冷却媒体Ｘを接
触させることで、励起光Ｐの反射成分を減少させ、屈折
成分を増大させることができるから、励起光Ｐは第１の
チューブ１１を効率よく透過し、レーザロッド１４の光
励起効率を高めることができる。しかも、励起光Ｐの第
１のチューブ１１を透過する効率が向上することで、こ
の第１のチューブ１１が励起光Ｐによって必要以上に加
熱されることがなくなるから、第１のチューブ１１が熱
損するなどの弊害も防止される。
【００３１】図４はこの発明の第２の実施の形態を示
す。なお、この第２の実施の形態において、上記第１の
実施の形態と同一部分には同一記号を付して説明を省略
する。つまり、この実施の形態は第１の実施の形態に示
された第１のチューブ１１を第２のチューブ３１に挿入
する。第２のチューブ３１は第１のチューブ１１と同
様、石英などのガラスによって形成されている。
す。なお、この第２の実施の形態において、上記第１の
実施の形態と同一部分には同一記号を付して説明を省略
する。つまり、この実施の形態は第１の実施の形態に示
された第１のチューブ１１を第２のチューブ３１に挿入
する。第２のチューブ３１は第１のチューブ１１と同
様、石英などのガラスによって形成されている。
【００３２】上記第２のチューブ３１の径方向外方に
は、半導体レーザ２２がたとえば周方向に１２０度間隔
で配置されている。上記第１のチューブ１１の外周面と
第２のチューブ３１の内周面との間の空間部には液体Ｙ
が収容されている。この液体Ｙは第１のチューブ１１に
通される冷却媒体Ｘのように循環させられることはな
い。
は、半導体レーザ２２がたとえば周方向に１２０度間隔
で配置されている。上記第１のチューブ１１の外周面と
第２のチューブ３１の内周面との間の空間部には液体Ｙ
が収容されている。この液体Ｙは第１のチューブ１１に
通される冷却媒体Ｘのように循環させられることはな
い。
【００３３】上記液体Ｙは第１のチューブ１１に流され
る冷却媒体Ｘと同様、純水であってもよいが、たとえば
アルコールなどのように純水と異なる屈折率を有する液
体Ｙであってもよい。
る冷却媒体Ｘと同様、純水であってもよいが、たとえば
アルコールなどのように純水と異なる屈折率を有する液
体Ｙであってもよい。
【００３４】上記第１のチューブ１１の冷却媒体Ｘに接
触する内周面または液体Ｙに接触する外周面または同じ
く液体Ｙに接触する第２のチューブ３１の内周面の少な
くともいずれか１つの面、この実施の形態では第２のチ
ューブ３１の外周面は拡散面２３Ａに形成されている。
触する内周面または液体Ｙに接触する外周面または同じ
く液体Ｙに接触する第２のチューブ３１の内周面の少な
くともいずれか１つの面、この実施の形態では第２のチ
ューブ３１の外周面は拡散面２３Ａに形成されている。
【００３５】このような構成の固体レーザ装置によれ
ば、半導体レーザ２２からの励起光Ｐは第２のチューブ
３１の内周面の拡散面２３Ａで拡散されたのち、第１の
チューブ１１の周壁を透過し、レーザロッド１４に入射
して光励起することになる。
ば、半導体レーザ２２からの励起光Ｐは第２のチューブ
３１の内周面の拡散面２３Ａで拡散されたのち、第１の
チューブ１１の周壁を透過し、レーザロッド１４に入射
して光励起することになる。
【００３６】励起光Ｐは、拡散面２３Ａで拡散されてレ
ーザロッド１４に入射するから、上記第１の実施の形態
同様、レーザロッド１４の軸方向の所定の箇所における
外周面を均一に光励起することになる。
ーザロッド１４に入射するから、上記第１の実施の形態
同様、レーザロッド１４の軸方向の所定の箇所における
外周面を均一に光励起することになる。
【００３７】上記拡散面２３Ａは第２のチューブ３１に
収容された液体Ｙに接触している。そのため、励起光Ｐ
は、上記拡散面２３Ａが大気に接触している場合に比べ
て反射成分が減少し、屈折成分が増加するから、拡散面
２３Ａを効率よく透過してレーザロッド１４を光励起す
ることになる。
収容された液体Ｙに接触している。そのため、励起光Ｐ
は、上記拡散面２３Ａが大気に接触している場合に比べ
て反射成分が減少し、屈折成分が増加するから、拡散面
２３Ａを効率よく透過してレーザロッド１４を光励起す
ることになる。
【００３８】第２のチューブ３１に収容される液体Ｙの
屈折率によって第１のチューブ１１に入射する励起光Ｐ
の広がり角を設定することができる。したがって、半導
体レーザ２２の出射面からレーザロッド１４の外周面ま
での距離に応じて上記液体Ｙの屈折率を変えることで、
励起光Ｐがレーザロッド１４を照射する範囲（とくに周
方向の範囲）を設定することができる。
屈折率によって第１のチューブ１１に入射する励起光Ｐ
の広がり角を設定することができる。したがって、半導
体レーザ２２の出射面からレーザロッド１４の外周面ま
での距離に応じて上記液体Ｙの屈折率を変えることで、
励起光Ｐがレーザロッド１４を照射する範囲（とくに周
方向の範囲）を設定することができる。
【００３９】それによって、レーザロッド１４の周方向
に等間隔で配置された３つの半導体レーザ２２によって
上記レザーロッド１４の外周面の周方向を全体にわたっ
て均一に照射することができる。
に等間隔で配置された３つの半導体レーザ２２によって
上記レザーロッド１４の外周面の周方向を全体にわたっ
て均一に照射することができる。
【００４０】また、第１のチューブ１１と第２のチュー
ブ３１との二重管構造とし、第１のチューブ１１にだけ
冷却媒体Ｘを流通させるようにしたことで、冷却媒体Ｘ
の流量を増大させずに、半導体レーザ２２とレーザロッ
ド１４との距離を拡大させることができる。それによっ
て、レーザロッド１４を照射する励起光Ｐのビーム径を
拡大することができるから、そのことによってもレーザ
ロッド１４の励起効率や励起の均一性を向上させること
ができる。
ブ３１との二重管構造とし、第１のチューブ１１にだけ
冷却媒体Ｘを流通させるようにしたことで、冷却媒体Ｘ
の流量を増大させずに、半導体レーザ２２とレーザロッ
ド１４との距離を拡大させることができる。それによっ
て、レーザロッド１４を照射する励起光Ｐのビーム径を
拡大することができるから、そのことによってもレーザ
ロッド１４の励起効率や励起の均一性を向上させること
ができる。
【００４１】この第２の実施の形態では第２のチューブ
３１の内周面だけに拡散面２３Ａを形成したが、第１の
チューブ１１の内周面と外周面および第２のチューブ３
１の内周面の３つの面あるいはいずれか２つの面を散乱
面としてもよい。
３１の内周面だけに拡散面２３Ａを形成したが、第１の
チューブ１１の内周面と外周面および第２のチューブ３
１の内周面の３つの面あるいはいずれか２つの面を散乱
面としてもよい。
【００４２】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、励起光
によって固体レーザ媒質を均一に励起するために励起光
を拡散面で拡散させる場合、この拡散面における励起光
の反射成分を減少させ、屈折成分を増加させるようにし
た。
によって固体レーザ媒質を均一に励起するために励起光
を拡散面で拡散させる場合、この拡散面における励起光
の反射成分を減少させ、屈折成分を増加させるようにし
た。
【００４３】そのため、上記拡散面における励起光の透
過効率を高めることができるから、その励起光による固
体レーザ媒質の励起効率を向上させることができるばか
りか、上記拡散面を必要以上に温度上昇させるのを防止
することができる。
過効率を高めることができるから、その励起光による固
体レーザ媒質の励起効率を向上させることができるばか
りか、上記拡散面を必要以上に温度上昇させるのを防止
することができる。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す固体レーザ
装置の光軸方向に沿う断面図。
装置の光軸方向に沿う断面図。
【図２】同じく固体レーザ装置の光軸方向と直交する方
向の拡大断面図。
向の拡大断面図。
【図３】同じくスタックされた半導体レーザの斜視図。
【図４】この発明の第２の実施の形態を示す固体レーザ
装置のレーザロッドの軸線と交差する方向の断面図。
装置のレーザロッドの軸線と交差する方向の断面図。
【図５】従来の固体レーザ装置を示す断面図。
１１…第１のチューブ １４…レーザロッド（固体レーザ媒質） ２２…半導体レーザ ２３，２３Ａ…拡散面 ３１…第２のチューブ
Claims (2)
- 【請求項１】 固体レーザ媒質を光励起してレーザ光を
出力する固体レーザ装置において、 上記固体レーザ媒質が収容されるとともにその内部に上
記固体レーザ媒質を冷却する冷却媒体が通される第１の
チューブと、 この第１のチューブの外側に配置され上記第１のチュー
ブを透過して上記固体レーザ媒質を光励起する励起光を
出力する半導体レーザと、 上記第１のチューブの内周面に形成されこの第１のチュ
ーブ内に入射する上記励起光を拡散させる拡散面とを具
備したことを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項２】 固体レーザ媒質を光励起してレーザ光を
出力する固体レーザ装置において、 上記固体レーザ媒質が収容されるとともにその内部に上
記固体レーザ媒質を冷却する冷却媒体が通される第１の
チューブと、 この第１のチューブを内部に収容するとともにその内周
面と上記第１のチューブの外周面との間の空間部に液体
が充填される第２のチューブと、 この第２のチューブの外側に配置され上記第２のチュー
ブと第１のチューブとを透過して上記固体レーザ媒質を
光励起する励起光を出力する半導体レーザと、 上記第１のチューブの内周面または外周面または上記第
２のチューブの内周面のうちの少なくともいずれか１つ
の面に形成され上記固体レーザ媒質に入射する励起光を
拡散させる拡散面とを具備したことを特徴とする固体レ
ーザ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10251118A JP2000082860A (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 固体レーザ装置 |
| US09/253,039 US6282217B1 (en) | 1998-09-04 | 1999-02-19 | Solid-state laser device |
| DE19908516A DE19908516B4 (de) | 1998-09-04 | 1999-02-26 | Festkörperlaservorrichtung mit einer diffus streuenden Kavität |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10251118A JP2000082860A (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000082860A true JP2000082860A (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=17217936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10251118A Pending JP2000082860A (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 固体レーザ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6282217B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000082860A (ja) |
| DE (1) | DE19908516B4 (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2004045032A1 (en) * | 2002-04-18 | 2004-05-27 | The Boeing Company | Systems and methods for thermal management of diode-pumped solid-state lasers |
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|---|---|---|---|---|
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| DE19938555B4 (de) * | 1999-08-18 | 2009-04-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Optisch gepumpter Festkörperlaser mit einem Lasermedium |
| JP2004516670A (ja) * | 2000-12-19 | 2004-06-03 | ロフィン−ジナール レーザー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 光学的にポンピングされる固体レーザ |
| US7173295B1 (en) * | 2002-06-17 | 2007-02-06 | Sandia Corporation | Multi-line triggering and interdigitated electrode structure for photoconductive semiconductor switches |
| JP2004179412A (ja) * | 2002-11-27 | 2004-06-24 | Nec Corp | 半導体レーザ励起固体レーザ装置並びにその製造方法 |
| EP1519038B1 (de) * | 2003-09-23 | 2006-08-23 | AVL List GmbH | Laser-Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine |
| CN100392928C (zh) * | 2004-04-05 | 2008-06-04 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 大功率半导体激光侧面泵浦固体激光器的泵浦腔 |
| WO2006085886A1 (en) * | 2005-02-07 | 2006-08-17 | Pavilion Integration Corporation | Solid-state lasers employing incoherent monochromatic pump |
| KR101195540B1 (ko) | 2012-02-23 | 2012-10-29 | 엘브이아이테크놀러지 (주) | 레이저장치 |
| CN109361137B (zh) * | 2018-12-11 | 2024-01-26 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 激光增益组件及激光器 |
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| US3891945A (en) * | 1973-09-20 | 1975-06-24 | Us Air Force | Configuration for efficient cooling and excitation of high average power solid state lasers |
| JPS6336586A (ja) * | 1986-07-28 | 1988-02-17 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | レ−ザ装置とレ−ザをポンプする方法 |
| DE4027559C2 (de) | 1990-08-31 | 1993-11-04 | Deutsche Aerospace | Laserkavitaet |
| JPH0521873A (ja) | 1991-07-10 | 1993-01-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体レーザ装置 |
| US5311528A (en) * | 1991-08-30 | 1994-05-10 | Hoya Corporation | Solid-state laser device capable of stably producing an output laser beam at high power |
| US5272710A (en) * | 1992-09-08 | 1993-12-21 | Hughes Aircraft Company | Stress-free mounting and protection of liquid-cooled solid-state laser media |
| US5774488A (en) * | 1994-06-30 | 1998-06-30 | Lightwave Electronics Corporation | Solid-state laser with trapped pump light |
| JPH08181368A (ja) | 1994-12-22 | 1996-07-12 | Mitsubishi Electric Corp | 固体レーザ増幅装置及び固体レーザ装置 |
| DE19515635C2 (de) | 1995-04-28 | 1999-01-14 | Jenoptik Jena Gmbh | Laserdiodengepumpter Hochleistungsfestkörperlaser |
| JPH09260754A (ja) * | 1996-03-27 | 1997-10-03 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ励起固体レーザ増幅装置及び半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
| US5841805A (en) * | 1997-01-14 | 1998-11-24 | Trw Inc. | Three-level laser system |
-
1998
- 1998-09-04 JP JP10251118A patent/JP2000082860A/ja active Pending
-
1999
- 1999-02-19 US US09/253,039 patent/US6282217B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-26 DE DE19908516A patent/DE19908516B4/de not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| WO2004045032A1 (en) * | 2002-04-18 | 2004-05-27 | The Boeing Company | Systems and methods for thermal management of diode-pumped solid-state lasers |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19908516B4 (de) | 2007-04-26 |
| DE19908516A1 (de) | 2000-03-16 |
| US6282217B1 (en) | 2001-08-28 |
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