JPH01268080A - 固体レーザ装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、スラブ形固体レーザ装置に係り、さらに詳
しくは該装置におけるレーザ媒質の温度分布の制御装置
に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は例えばＬａ５ｅｒ　Ｆｏｃｕｓ　／　Ｅ−ＯＴ
ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ。

ＳＥＰＴＥＭｔ３ＥＲ，１９８３Ｐ、１０６に開示され
た従来のスラブ形固体レーザ装置の構成を示す断面図で
ある。

図において、（１）はレーザ媒質、（ｌａ）、（１，ｂ
）はレーザ媒質（１）の非平滑側面、（２）はこれらの
非平滑側面（Ｉａ）、（ｌｂ）のそれぞれに密着して設
けた断熱材、（３）はレーザ媒質（，１）の上下の対称
位置に設けた励起ランプ、（４）は一対の反射鏡、（５
）はレーザ媒質（１）を冷却する冷却剤の流路、（６〉
は冷却剤の循環方向である。

次に、第３図およびレーザ媒質（１）の周辺部の詳細を
示した第４図を参照して動作を説明する。

第３図において、励起ランプ（３）より発光した励起光
は反射鏡（４）で反射し、レーザ媒質（１，）に吸収さ
れてレーザ発振が生起する、このレーザ発振時にレーザ
媒質（１）に吸収された励起光によるエネルギ中、レー
ザ発振に寄与しない分は熱エネルギに変換されてレーザ
媒質（１）内で発熱するので、この熱を流路（５）に循
環する冷却剤によって冷却し、所定の温度に保持する。

第４図は上記のレーザ媒質（１）における発熱および冷
却作用によって生じる熱の伝播、温度分市の状態を示し
、レーザ媒質（１）内で発熱した熱は、端部（ｌｃ）　
、　（ｌｄ）以外の部分ではレーザ媒質（１）の内部よ
り矢印（７）で示すように冷却剤の管路（５）の方向へ
伝播してゆき、等混線（８）は破線で示すようにレーザ
媒質（１）の平滑面（ｌｅ）　、　（１（’）に平行で
、内部に近くなるほど高温状態となる。

しかし、端部（ｔｃ）　、（ｌｄ）においては、断熱材
（２）の断熱作用により非平滑側面（ｌａ）、（ｌｂ）
を経たレーザ媒質（１）の内部よりの熱の伝播をある程
度抑制するが、完全に断熱することができないため、矢
印（９）で示すように放射状に熱が伝播し、等温１１　
（１０）は図に示すような曲線状となり、内部に近くな
るほど高温状態となる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来のスラブ形固定レーザ装置では、レー
ザ媒質（１）の両端部（ｌｃ）　、　（ｌｄ）における
完全な断熱が行なわれないために、非平滑側面（ｌａ）
　、　（ｌｂ）および平滑面（ｌｅ）　、　（１ｆ’）
にほぼ沿うようにした等混線（１０）が生じる。この等
混線（１０）による温度分布が熱レンズ効果となって、
発振ビームパターンの歪や発振効率の低下を生じたり、
発振ビームパターンや発振出力が経時変化するなどの問
題がある。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、発振ビームパターンの歪を無くし、発振効率
が高くかつ経時変化の無い安定したパターンを出力する
ことができる固体レーザ装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る固体レーザ装置は、励起光の強度に応じ
て供給熱量を出力する熱源と所定の熱容量の周壁部とか
らなる温度制御器を、レーザ媒質の非平滑側面に密着し
て設け、レーザ媒質と上記周壁部との界面において熱平
衡状態にし、非平滑側面よりの熱伝播を阻止するように
したものである。

［作　用］ この発明における励起光によるレーザ媒質内で発生する
熱は、レーザ媒質の平滑面に接する冷却剤の方向へのみ
伝播するので、レーザ媒質全領域にわたって平滑面に平
行な等混線が生じる。また、励起光の強度が変動して等
混線の位置が移動しても、励起光の変動に対応して温度
制御器の供給熱量が変動するので、レーザ媒質と周壁部
との界面における熱平衡を保持する。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例によるスラブ形固体レーザ
装置におけるレーザ媒体およびその周辺部の構成を示す
断面図である。図において、　（１）。

（ｌａ）、（ｌｂ）、（ｌｃ）、（ｌｄ）、（ｌｅ）、
（ｌｆ’）、（５）、（６）、（７）。

（８）は従来例を示した第４図における同符号の部分と
同一または相当部分である。

（１１）はレーザ媒質（１）の非平滑側面（ｌａ）　、
　（ｌｂ）および管路（５）に密着して設けたレーザ媒
質（１）の端部（ｌｅ）　、　（ｌｄ）に対する温度制
御器であり、中心部に設けた励起光の強度に応じて所定
熱量の液体を循環する管路（ｌｌａ）と、所定の熱容量
を有する周壁部（１１ｔ＋）とからなり、管路（ｌｌａ
）よりの周壁部（ｌｌｂ）内の熱の伝播によって、レー
ザ媒質（１）との界面となる非平滑側面（ｌａ）　、　
（ｌｂ）におけるレーザ媒質（１）よりの放熱を阻止し
、熱平衡状態に保つようになっている。

次に、第１図を参照して動作を説明する。従来例の動作
と同様に、レーザ発振時にレーザ媒質（１）に吸収され
た励起光によるエネルギ中、レーザ発振に寄与しない分
は熱エネルギに変換されてレーザ媒質（１）内で発熱し
、この熱は流路（５）を循環する冷却剤によって冷却さ
れるので、レーザ媒質（１）の中央部より平滑面（Ｌｅ
）、（ＩＦ）側へ熱が伝播する。ここで、非平滑側面（
ｌａ）　、　（ｌｂ）に密着している温度制御器（１１
）の周壁部（ｌｌｂ）における熱の伝播挙動に着目する
と、周壁部（ｌｌｂ）の材質と容積とで定まる熱容量お
よび管路（ｌｌａ）の循環流体より供給される熱量等を
あらかじめ設定して、非平滑側面（ｌａ）　＝　（ｌｂ
）に接する周壁部（ｌｌｂ）と、これに対峙するレーザ
媒質（１）の端部（ｌｃ）　、（ｌｄ）との温度分布が
等しくなるようにしであるので、相互に熱の伝播作用が
なく平衡状態となり、レーザ媒質（１）の全長にわたっ
て一定状態の等混線（８）を保持する。

また、上記の熱平衡状態時に励磁光の強度が変動し、レ
ーザ媒質（１）内の発熱量が変化すると、図示のない調
節手段によって励起光め変動に対応する管路（ｌｌａ）
よりの供給熱量を増減するようにして、常に非平滑側面
（ｌａ）、（ｌｂ）と温度制御器（１１）との界面近傍
における熱平衡を保つようにしている。

レーザ媒質（１）の中心部と平滑面（ｌｅ）、（Ｉｆ’
）との間の温度差は、レーザ発振中の励起光がジグザグ
に通過することによって補償できるので、非平滑側面（
ｌａ）　、（ｆｂ）間すなわちレーザ媒質＜１）の全領
域にわたって上記温度差が一定状態に保たれていれば、
レーザ発振時のビームパターンは端部に歪の無い良好な
パターンが得られ、またレーザ光路の偏向すなわち熱レ
ンズ効果が無くなり、レーザ媒質（１）の全領域をレー
ザ励起して発振効率が増大する。

なお、上記実施例では温度制御器（１１）がレーザ媒質
（１）とともに冷却剤の管路（５）に囲まれた一体構造
の例について説明したが、例えば第２図に示したように
温度制御器（１１）の面が管路（５）に隣隣接しなくて
もよく、また加熱源（ｌｌａ）として例えばペルティエ
素子などの熱雷素子を用いるようにしても、上記実施例
と同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によればレーザ媒質の両
端部に、あらかじめ算定した供給熱量を有する熱源と、
この熱源の周壁部とからなる温度制御器を設け、レーザ
媒質の端面（非平滑側面）方向での熱伝播を無くするよ
うに構成したので、レーザ媒質全領域に効率のよいレー
ザ励起が生じ、かつ発振ビームパターンの歪の無い安定
したレーザ出力が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるスラブ形固定レーザ
装置のレーザ媒体およびその周辺部の構成を示す断面図
、第２図はこの発明の他の実施例の構成を示す断面図、
第３図は従来のスラブ形固定レーザ装置の構成を示す縦
断面図、第４図は第３図におけるレーザ媒体およびその
周辺部の構成を示す断面図である。 図において、（１）はレーザ媒質、（ｌａ）　、　（ｔ
ｂ）は非平滑側面、（ｌｅ）、（１ｒ）は平滑面、（１
１）は温度制御器、（ｌｌａ）は管路、（ｌｌｂ）は周
壁。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対峙する一対の光学的平滑面を有し、断面が矩形状のレ
   ーザ媒質を励起してレーザ光を出力するレーザ装置にお
   いて、 上記レーザ媒質の非平滑側面のそれぞれに密着して、励
   起光の強度に対応して供給熱量を出力する熱源と、この
   熱源の周囲を覆い所定の熱容量を有する周壁部とからな
   る温度制御手段を設けたことを特徴とする固定レーザ装
   置。