JPH0119407Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案はレーザロツドの温度が一定せずにレー
ザ光の出力が不安定となるのを防止するようにし
た固体レーザ発振装置に関する。

〔考案の技術的背景とその問題点〕

一般に、固体レーザ発振装置においては、レー
ザロツドを励起ランプで光励起することにより、
このレーザロツドの温度が変化すると、レーザ光
の出力が不安定となり、発振効率の低下などを招
く。そこで、固体レーザ発振装置には冷却媒体が
循環する循環路が形成され、上記レーザロツドを
冷却媒体で冷却するようにしている。

従来、上記レーザロツドの温度制御は、循環路
に一定量の冷却媒体を循環させるとともに、冷却
媒体の温度を検出し、この検出信号で上記冷却媒
体の温度を一定に保つようにしていた。しかしな
がら、レーザ光をパルス発振させるために、レー
ザロツドを励起ランプによりパルス励起すると、
レーザロツドが急激に温度上昇するので、温度制
御された冷却媒体を一定量循環させているだけで
は、その冷却媒体による冷却効率が低く、レーザ
ロツドが所定温度に低下するまでに長時間掛つて
しまう。そのため、出力の不安定なレーザ光が長
時間にわたつて発振されるという問題があつた。
また、レーザロツドがクロムイオンをドープした
ベリリウムアルミネートからなる場合には、ルビ
ーからなるレーザロツドに比べてパルスの繰り返
し率を高速化できる。したがつて、パルスの間隔
は最大と最小のときとの差が大きくなるので、そ
の間隔の差に応じてレーザロツドの温度変化も大
きく、出力の不安定が一層顕著になるという問題
が生じる。

〔考案の目的〕

本考案はレーザロツドの温度を直接検知し、こ
の検知信号で冷却媒体の流量を変えてレーザロツ
ドの温度制御を行なうようにし、このレーザロツ
ドの温度を従来に比べて迅速に一定に保つことが
できるようにした固体レーザ発振装置を提供する
ことにある。

〔考案の概要〕

レーザロツドの温度を検出器によつて検出し、
この検出信号で制御弁により循環路を循環する冷
却媒体の流量を制御するようにして、レーザロツ
ドの温度変化に応じ冷却媒体による冷却能力を変
え、レーザロツドを迅速に一定温度にすることが
できるようにしたものである。

〔考案の実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明
する。図中１はレーザ発振装置の本体である。こ
の本体１内には筒状をなしその内周面が鏡面に加
工された集光反射鏡２が設けられている。この集
光反射鏡２内には、その軸方向に沿つてたとえば
クロムイオンをドープしたベリリユウムアルミネ
ートなどからなるレーザロツド３と、このレーザ
ロツド３を光励起する励起ランプ４とが離間対向
して挿通されている。レーザロツド３は、その両
端にそれぞれ一端を液密に嵌合させ他端を上記本
体１の両側面に液密に突出させた筒状の一対の保
持具５，５により保持されている。これら保持具
５，５の他端開口には共振器を構成する一対の反
射鏡６，６が平行に配置され、その一方の反射鏡
６からレーザ光Ｌが出力されるようになつてい
る。また、レーザロツド３と励起ランプ４との間
には励起ランプ４からの励起光のうち、レーザ発
振に有害な波長成分を除去するためのフイルタ７
が設けられている。

上記本体１には、流入口８と流出口９とが形成
されている。流入口８には中途部にポンプ１０が
設けられた供給管１１が接続され、流出口９には
戻り管１２が接続されていて、これら供給管１１
と戻り管１２とは貯液タンク１３に連通してい
る。この貯液タンク１３には冷却媒体Ｌ（たとえ
ば水）が収容されていて、上記ポンプ１０が作動
することにより供給管１１から本体１内および戻
り管１２を通つて貯液タンク１３に戻るという経
路で循環する。そして、本体１内を通ることによ
り、上記レーザロツド３と励起ランプ４とを冷却
する。また、供給管１１と戻り管１２とは中途部
に第１の制御弁１４を備えたバイパス管１５で接
続されている。この第１の制御弁１４は、上記レ
ーザロツド３の一端部外面に接合された熱電対や
サーミスタ感熱素子などからなる第１の検出器１
６が検出するレーザロツド３の温度に応じて後述
するごとく開閉制御されるようになつている。第
１の検出器１６はカバー１７で覆われ、上記励起
ランプ４の励起光を受けて誤動作することがない
ようになつている。

また、第１の検出器１６に接続されたリード線
１８は、戻り管１２と貯液タンク１３とを通され
て外部に導出され、第１の増幅器１９に接続され
ている。この第１の増幅器１９には同期検波回路
２０と第２の増幅器２１とが順次接続され、この
第２の増幅器２１は第１の比較器２２に接続され
ている。この第１の比較器２２には第１の設定器
２３が接続され、この第１の設定器２３からの設
定値と上記第１の検出器１６で検出されたレーザ
ロツド３の温度とが比較される。そして、レーザ
ロツド３の温度が上記設定値よりも高温である
と、第１の比較器２２からの信号で上記バイパス
管１５に設けられた第１の制御弁１４が閉じられ
るようになつている。

また、上記励起ランプ４には電源２４が接続さ
れ、この電源２４はパルス発生器２５からのパル
ス信号によつて駆動されて励起ランプ４に電力を
パルス状に供給する。パルス発生器２５からのパ
ルス信号は、同期波形発生回路２６を介して上記
同期検波回路２０にも同期信号として入力され
る。この同期信号はパルス発生器２５からパルス
信号が出力されていないときにONとなり、出力
されているときにはOFFとなる。そして、同期
信号がONのときにだけ同期検波回路２０は上記
同期波形発生回路２６からの信号により第１の検
出器１６による検出信号を通過させるようになつ
ている。つまり、パルス発生器２５から第２図ａ
に示すようにパルス信号が出力されて第２図ｂに
示すように励起ランプ４が点灯すると、第２図ｃ
に示すように励起ランプ４が点灯していないとき
だけ同期信号が出力される。したがつて、第１の
検出器１６による検出信号は、励起ランプ４が励
起光を出力するときに発生するノイズの影響を受
けることがないので、レーザロツド３の温度測定
が正確に行なわれることになる。

一方、上記貯液タンク１３には熱交換器２７が
設けられている。この熱交換器２７には上記冷却
媒体Ｌを冷却するための冷水が循環するようにな
つていて、冷水が熱交換器２７に流入する流入側
には第２の制御弁２８が設けられている。また、
貯液タンク１３には、この内部の冷却媒体Ｌの温
度を検出する第２の検出器２９が設けられてい
る。この第２の検出器２９による検出信号は第３
の増幅器３０を介して第２の比較器３１に入力さ
れる。この第２の比較器３１には第２の設定器３
２が接続され、この第２の設定器３２からの設定
値と上記第２の検出器２９との検出信号である冷
却媒体Ｌの温度とが比較される。そして、その比
較値に差があると、第２の比較器３１からの信号
によつて上記第２の制御弁２８が開閉制御され
る。つまり、冷却媒体Ｌの温度が上昇したときに
は第２の制御弁２８が開けられて熱交換器２７に
冷水を流入させ、逆に冷却媒体Ｌの温度が第２の
設定器３２の設定値以下であるときには上記第２
の制御弁２８が閉じられる。したがつて、冷却媒
体Ｌの温度は上記熱交換器２７により一定に保た
れるようになつている。

なお、第２の設定器３２による冷却媒体Ｌの設
定温度は、第１の設定器２３によるレーザロツド
３の設定温度よりも低くしておく。

つぎに、上記構成の作動について説明する。レ
ーザロツド３の温度が第１の設定器２３で設定さ
れた設定値よりも低いときには、第１の比較器２
２から第１の制御弁１４に信号が出力されないた
め、この第１の制御弁１４は開いている。したが
つて、ポンプ１０の作動により循環する冷却媒体
Ｌの一部はバイパス管１５を通つて貯液タンク１
３にバイパスしている。

このような状態において、レーザロツド３が励
起ランプ４により光励起されてその温度が急激に
上昇すると、そのことが第１の検出器１６によつ
て検出される。この第１の検出器１６による検出
信号は、同期波形発生回路２６からの同期信号に
応じて同期検波回路２０を通過し、第１の比較器
２２に入力して第１の設定器２３からの設定値と
比較される。そして、レーザロツド３の温度が第
１の設定器２３による設定値よりも上昇している
と、上記第１の比較器２２から第１の制御弁１４
に信号が出され、この第１の制御弁１４が閉じら
れ、バイパス管１５が遮断される。すると、それ
までバイパス管１５をバイパスしていた冷却媒体
Ｌも本体１内に流入するので、本体１内を循環す
る冷却媒体Ｌの流量が増大する。したがつて、レ
ーザロツド３は冷却媒体Ｌの流量増大によつて迅
速に所定温度に冷却されることになる。また、冷
却媒体Ｌの制御温度が第１の設定器２３によるレ
ーザロツド３の設定温度より低いことによつて
も、レーザロツド３の冷却速度が速まる。

なお、上記一実施例ではレーザ光をパルス発振
させる場合について述べたが、連続発振させる場
合にも本考案によればレーザロツドの温度を安定
化させることができる。また、冷却媒体はレーザ
ロツドと励起ランプとを冷却する経路を分けて行
なうようにしてもよい。たとえば、レーザロツド
と励起ランプとをそれぞれ透明なパイプ内に挿入
しておき、各パイプに冷却媒体を通すようにすれ
ば、経路を分けることができ、また冷却媒体がパ
イプに案内されるため円滑に循環する。さらに、
レーザロツドとしてはルビーなど他の物質のもの
であつてもよい。

また、本考案において冷却媒体の流量を制御す
るには、バイパス管を除き、貯液タンクと連通す
る流入管に開度が比例制御される制御弁を設け、
この制御弁の開度をレーザロツドの温度変化に応
じて制御することにより行なうようにしてもよ
い。

〔考案の効果〕

以上述べたように本考案は、レーザロツドの温
度をこのレーザロツドの表面に励起ランプの熱影
響を受けない状態で接触して設けられた検出器に
よつて直接検出し、この検出信号でレーザロツド
を冷却する冷却媒体の流量を制御するようにし
た。したがつて、レーザロツドが光励起されて急
激に温度上昇したとき、そのことが上記検出器に
よつて検出され、その検出信号でレーザロツドを
冷却する冷却媒体の流量が増大させられるから、
一定量の冷却媒体によつて冷却していた従来に比
べレーザロツドを迅速に所定温度に冷却すること
ができる。つまり、レーザロツドの表面温度を検
出することによつて応答性に優れたレーザロツド
の温度制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図は全体
の構成図、第２図ａ〜ｃは励起ランプの点灯と、
そのときに出力される同期信号との関係を示す説
明図である。 ３……レーザロツド、４……励起ランプ、１４
……第１の制御弁、１５……バイパス管、１６…
…第１の検出器、Ｌ……冷却媒体。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) レーザロツドと、このレーザロツドを光励起
   する励起ランプと、上記レーザロツドと励起ラ
   ンプとを冷却する冷却媒体が循環する循環路
   と、上記レーザロツドの温度を検出する検出器
   と、この検出器からの検出信号によつて上記循
   環路を循環する冷却媒体の流量を制御する制御
   弁とを具備し、上記検出器は上記励起ランプの
   熱影響を受けない状態で上記レーザロツドの表
   面に接触して設けられていることを特徴とする
   固体レーザ発振装置。 (2) 循環路にはバイパス路が設けられ、このバイ
   パス路に制御弁が設けられていることを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項記載の固体
   レーザ発振装置。 (3) 検出器によるレーザロツドの温度検出を励起
   ランプに入力されるパルス信号と同期させて行
   なうことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の固体レーザ発振装置。