JPH02246388A - 光ポンプレーザー - 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〕 本発明はレーザー装置に関し、特に、作用媒質としてス
ラブ（ＳＬＡＢ）型のバーを使用した光ポンプレーザー
装置に関し、よシ具体的には、その様なレーザー装置に
おいて上記バーを固定するための装置に関する。

〔従来の技術〕

米国特許第４，３７８，６０１号から、スラブ型バーの
固定装置を有する光ポンプレーザー装置が既に知られて
いる。このレーザー装置は、基本的には、その内部を冷
却液が循環するバー収容用のハ、ウジジグを備えている
。更に、レーザー装置では、光源がバーの側部に配置さ
れ、作用媒質において、光ポンピングを行うようになっ
ている。バーは固定装置に取シ付けてあシ、その装置は
ハウジング内へ挿入でき、又、そこから引き出すことが
できるようになっている。

その様な固定装置は、第１の縦方向支持手段と、第２の
支持手段とを備えている。第１の支持手段は断面がＵ形
で、両端部に脚部が設けてあシ、バーの上面及び下面を
包んでいる。上記第２支持手段は、そのバーの両端部に
対応する形状を有しておシ、そこに取ｐ付は得るように
なっている０第１支持手段の脚部は第２支持手段に設け
たスロットと係合し、ハウジング内に据え付けられる剛
体フレームにバーを保持するよう罠なっている。

この固定手段は、レーザー装置に機械的な応力を及埋す
ことなく、その装置にバーを剛直に保持できるという利
点がある。そのために、バーの屈折率が変動する危険性
を排除し、その様な変動の影響でレーザービームの品質
が変化することを防止できる。

ところが、この装置には問題もある。実際には、バー全
体が、その両端部を除いて、冷却液に浸漬されるので、
その横面が上下の面と同様に冷却される。その結果、バ
ーの上下の面と直角な経路に沿う温度プロフィールが、
その経路が横面に近いか遠いかによって変化し、これに
より、レーザーの発生量を減少させるようなエツジ効果
が生じる。

米国特許第４，７６１，７８９号には、レーザー装置で
バーを固定するための別の装置が記載されており、それ
によると、上記問題を解消するために、バーの横面を冷
却液から隔離するようになっている。このレーザー装置
では、２個の透明な薄片の間にバーが配置され、バーと
薄片が２個の支持板の間に配置され、各支持板が、バー
の概ね全長にわたって延びる矩形開口を含んでいる。薄
片と支持板との間の開口の周縁部は、シールガスケット
によシ密封されている。これらの開口には、概ねＵ形の
断面を有するポンピング反射器をはめるようになってお
フ、それが薄片とともに冷却液用の循環空間、ならびに
、バー用の光励起源のためのハウジングを限定している
。更に、各支持板と外側フレームとの間には、第２０冷
却薄を形成する筋かいフレームが設けてあシ、それら紘
機械的に締め付けられて組立体を形成し、それによ）、
バーを良好な状態で固定し、又、良好な密封性が確実に
得られるようになっている。

ところが、上述の文献で提案された解決策では、完全に
満足が行くような結果は得られない。実際には、組立体
を機械的に締め付ける間、締め付は効果を制御すること
ができず、その結果、適当な締め付は状態を得ることが
非常に困難である。

仮に締付力が大きすぎると、バーに機械的応力が生じ、
そのために反射率が変化し、ビームの性質が変化する。

一方、締付力が不充分な場合、薄片や支持板等を通過す
る熱の伝達量が減少し、その九めに、レーザー発生量が
低下する。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消することを主要な
目的としておシ、そのために、締付力の影響を排除した
バーの固定装置を備え、同時に、バーの横面を熱的に絶
縁したレーザー装置を開示するものである。

〔発明の構成〕

上記目的を達成するために、本発明による光ポンプレー
ザー装置は、レーザー媒質が、少なくとも２個の互いに
対向する面を有するバーによシ形成され、発生させられ
たレーザービームが上記面の間を上記面からの全反射に
よシジグザグ光路に沿って伝播するようになっておシ、
上記バーがフレームに配置されて該フレームとともに少
なくとも２個の互いに対向する空洞を限定し、バーの上
記対向面が上記空洞の壁部分を形成し、各空洞が、光学
的励起手段を収容する上記ボンピング面に対向するとと
もに、そこを冷却液が通過するようになっておシ、レー
ザー装置が更にバー用の固定手段を備え、該固定手段が
、バーを捌むとともに、フレームに着座することによシ
、両者を剛直に連結し、かつ、バーの横面を冷却液から
熱的に絶縁するようになっている。

本発明によると、上記固定装置がプラスチック材料の弾
性的に変形可能なフイテイング（嵌合固定部）から形成
されている。

この装置によると、レーザー装置でのパーの固定が容易
になシ、かつ、締付力のビーム特性に対する影響を排除
できる。

更に、固定手段が弾性特性を有しているので、大幅な温
度変化が生じた場合に、パーの膨張を容易に吸収できる
。そのために、バーに機械的な応力が生じることはなく
、従って、ビームの品質と発生量が向上する。

本発明の実施例によると、フイテイングが少なくとも２
個の細長いストリンガ−（縦材）を備えておシ、各スト
リンガ−がバーの横面に係合してフレームにおいて締め
付けられ、それによシ、上記面の断熱状態を確保し、又
、フイテイングが、それに併設される形で少なくとも４
個のフイテイング要素を、ストリンガ−の端部近傍にお
いて、その縦方向く対して横方向に２行２列で延びる状
態で備えてお〕、上記フイテイング要素が上記対向面と
フレームの間に配置されて締め付けられておシ、それに
よシ、フレーム一対するパーの剛直な連結状態を確保す
るよう釦なっている。

更に本発明は、７レームとレーザー媒質を形成するパー
とを備えた光ポンプレーザーを装備する九めのパーの固
定装置を提供するものである。

この固定装置は、弾性変形可能なプラスチック材料のフ
イテイングで得られることを特徴としている。

従ってその様な固定装置では、パーの劣化が生じる危険
性がない状態で、フレームに対するバーの組み付は及び
分解を容易に行える。

更に本発明は、以上に限定されたようなバー用の固定手
段及びパーを備えた光ポンプレーザー装置のための作動
要素であって、この作動要素がフレームの一部分を構成
するカセットで形成されているような構造を提供するも
のである。

次に本発明を図示の実施例によシ更に詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図乃至第３図には、符号２で全体を示す光ポンプレ
ーザー装置が示されておシ、又、本発明の本質的な特徴
が示されている。

スラブ型のバー４は、そこにおいてレーザー効果が発生
する媒質を構成している。図示の実施例では、パー４は
断面が矩形で、その２個の主要な対向面６ｍ、６ｂが、
この実施例では、発生させられた円筒形レーザービーム
にジグザグ光路を与えるための全反射面及びボンピング
面となっている。

又、バー４は２個の横面８＆と８ｂと２個の端面１Ｇａ
　、　ＩＱｂを有している。

図示の実施例では、バーの両端面は、損失を低減するた
めに、ブルースター角αに概ね従って切断されている。

熱論、両端面は直線的でもよく、又、レーザーの光軸に
対して１８０°−２αだけ傾斜させてもよい。

バー４が配置される組立体は、基本的には、２個の部分
１２ｍ　、　１２ｂに分かれたフレームと、符号１４で
全体を示すパー固定装置を備えている。フレームの２個
の部分は、バー０面（ｉａ　、　ｌｉｂの両側を対称に
延びている。

この場合、フレーム１２ｍ　、　１２ｂは、パー４を取
υ付けるカセットを形成する２個の付加的な要素１２ｅ
　、　１２ｄを備えている。

各カセット要素は、ステンレス網などの中実金属で形成
されてお夛、一般に、平坦な形態である。

各要素１２ｃ　、　１２ｄは、概ね細長い矩形形態の開
口１６をその中心部に備えており、それによシ、バーの
ための励起光の通過を許容するようになっている。又、
各要素１２ｅ　、　１２ｄは、その端部と上記開口１６
の延長部分とに溝１８ａ　＊　１８ｂを外部側へ開放し
た状態で備えている。従って、カセットの要素を組み立
てる時、互いに対向するそれらの溝が、バーの各端面１
Ｇｍ　、　１０ｂに対向する窓を形成する。これらの窓
によりレーザービームの通過が許容される。

このカセットは、レーザー装置の独立した要素として構
成し、装置に容易かつ迅速に装着できるようにすると効
果的である。

フレームの各部分１２ａ　＋　１２ｂは、細長い矩形形
状の基部２０ｍ　、　２０ｂを備えておシ、そこから直
角に２個の横壁部２２ｍ　、　２２ｂと２個の端壁部２
２Ｃ１２２ｄが延びて、冷却液（図示せず）循環用の空
洞を形成している。

フレームの２個の部分１２ｍ　、　１２ｂは、図面でそ
の軸の輪郭のみを示す複数のねじ２４により互いに連結
されている。

図示の実施例では、フレーム１２ｍ　＋　１２ｂの各部
分は単一ピースを機緘加工して作られている。

又、それらはいくつかのピースで形成し、ねじ等で連結
して組み立てることもできる。

更に、フレームの各部分１２ｍ　、　１２ｂは、ボンピ
ング反射器２６ｍ　、　２６ｂを基部２０亀、２９ｂに
剛直に固定した状態で備えている。これらの反射器２６
＆。

２６ｂは概ね逆Ｕ形断面の細長い部品であシ、バーの面
６ｍ　、　８ｂの上側をその全長にわたって延びている
。各反射器２ｇｍ　、　２６ｂの横壁及び底壁は反射面
２８ｍ　、　２８ｂを形成するように設けられておシ、
それらの面２８ｍ　＋　２８ｂは、例えば酸化マグネシ
ウム等の拡散材料又は金の層で覆われている。

更にフレームの各部分１２ｍ　、　１２ｂはバー用の光
励起源３０ｍ　、　３０ｂのためのサポート及びハウジ
ングを形成している。各励起源はチューブで構成され、
そのチューブが放電ランプを囲んでその周囲に冷却液用
の循環溝を形成している。

第１図〜第３図に示されている本発明によるレーザー装
置は、第１実施例の固定装置１４を備えている。

このバーの固定装置１４は弾性的に変形可能なプラスチ
ック材料のフイテイングによ多構成されている。フイテ
イングを形成するプラスチック材料は、化学的にはシリ
コン系であることが好ましい。熱論、弾性変形特性と断
熱特性とを有するシリコン系材料と同様の別の材料も適
している。

フイテイング１４の機能は、バー４を夢んでフレーム１
２ｍ　、　１２ｂに着座させ、両者を剛直に連結するこ
とにあシ、又、バーの横面８ａｔａｂの断熱状態を確保
して、バーのポンピング面と平行な面における温度分布
を均一にすることＫある。その様にすると、エツジ効果
が減少し、それにより、レーザーの発生量が増加する。

この作用効果を得る九めに、このフイテイングの形状は
、より詳細に後述する如く、そζにバーを受は入れて、
第１図のようにフレームの一部を形成する力竜ットに容
易に置くことができるか、又は、場合によっては、第６
図のようにフレーム内に直接置くことが容易となるよう
に設定しである。

特に第４図から明らかなように、フイテイング１４は例
えばモールディングによ）単一ピースとして形成されて
おシ、本質的には２個の平行な縦材３２と、２行２列の
状態で併設される４個のフイテイング要素３４（以後、
トラバースと呼ぶ）とを備えている。ストリンガ−３２
は概ねバーの幅に対応する距離だけ互いに間隔を隔てて
おル、トラバース社ストリンガ−の縦方向に対して横方
向に延びてそれらの端部で連結するようになっている。

従ってフイテイングは２個の窓３６．３８を形成してお
シ、それらの寸法は、そこに収容するバーの断面形状に
一致している。６窓は、各ストリンガ−の端部部分とト
ラバースとによシ形成されている。

第２図及び第３図から明らかなように、バーはその一端
部を窓内に容易に挿入してトラバースで容易に保持でき
、又、効果的表方法では、縁部領域４０においてバーが
シールを介して締め付けられ、その領域４０では、ビー
ムが反射されない結果、レーザーの発生量が減少するこ
とはない。

すなわち、バーをフイテイング内に配置すると、ストリ
ンガ−がその互いに対向する面によシバ−の横面に係合
し、バーの両傾斜部分の概ね全長にわたってストリンガ
−が延びるようになる。

各ストリンガ−の高さＨはバーの厚さＥと概ね等しくし
、各ストリンガ−の互いに対向する面の２つの縁には、
それぞれ、ストリンガ−の全長にわたって延びるリップ
４２を設けることが好ましいＯ これにより、ストリンガ−に併設した６対のリップが、
バーを収容するための溝を形成し、具体的には、バーが
フイテイング内に置かれた場合、バーの対向面６ｍ、６
ｂの縁領域を上記リップが覆うようになる。

更に１ストリンガ−同士を連結するトラバースはストリ
ンガ−の上面４４及び下面４６のいずれかの側でその厚
さを増すような形で配置されており、そのために、対向
面６ｍ　、　６ｂとフレームとの間に介在させるように
なったこれらのトラバースは、バーをフレーム内に保持
するために、容易に締め付けて変形させることができる
。

更にフイテイングを収容するフレーム部分の機械加工作
業を容易化し、バーの横面８ｍ　、　８ｂの輪郭に対応
させるために、ストリンガ−とトラバースは概ね四角形
の断面形状となっている。

上記トラバースと接触するフレームの領域には、トラバ
ースの形状に対応する形状の溝４８（第３図）を設ける
ことが好ましい。熱論、それらの溝の深さは、バーをフ
レーム内で締め付けられた時にフレームがバーと接触し
ないように設定する。

この様な形状にすると、フレーム内でのバーの位置決め
が容易になシ、しかも、使用中と同様にル−ザー装置内
での組立中にも、フレームとバーとが直接的に接触する
という危険性が排除される。

本発明によるフイテイングの変形構造が第５図に示され
ておシ、そこでは、各ストリンガ−に、それを貫通する
中空部分５０が設けである。この中空部分はシールの製
造時に形成されておシ、それによシ、フレームとバー横
丙との間に空気溝を形成し、パー横面の断熱性を向上さ
せている。

レーザーの動作中にフイテイングが光照射に強く晒され
すぎた場合には、フイテイングの経時劣化が進みすぎる
可能性があるが、それを回避するために、フイテイング
と直接接触するバーの部分に、真空蒸着による金属層で
構成されてスクリーンを形成する保護層（図示せず）を
設けると都合がよい。

以下に説明するように、本発明によると、バーの横面の
断熱作用の他に、冷却液を収容する空洞の外部に対する
密封機能をフイテイングにより確実に得ることができる
。

すなわち、第６図には、レーザー装置におけるバー４の
固定装置１４の第２実施例が示されてお夛、その図では
、既に説明した要素と同一の！！素に同じ符号が付しで
ある。

第１図に示す実施例の組立体では、フレームがカセット
を備え、そこにバーが本発明によるフイテイングによシ
取シ付けられるが、第２実施例の組立体では、フレーム
がただ２個の要素だけを備えておシ、それらがフイテイ
ング１４と直接的に係合して、バー４をレーザー装置に
固定するようになっている。この構造では、フレームの
２個の端壁部２２ｅ　、　２２ｄと２個の横壁部２２ｍ
　、　２２ｂの端部部分が、それらが機能的に接触する
シールの部分に対応する形状となっている。すなわち、
横壁部２２＆　、　２２ｂの端部部分は不連続状態で形
成された段部５２ｍ　、　５２ｂを空洞側に向かう状態
で備え、そのために、７レームの２個の部分１２＆　、
　１２ｂが組み立てられると、フレームの部分１２ｍの
２個の段部５２１が、それぞれ、フレームの他方の部分
１２ｂに設は九対向段部５２ｂと係合し、それによシ、
フイテイング１４のストリンガ−を収容するための着座
部を構成するようになっている。

熱論、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく
、本発明に基づいて様々な変形構造を採用することがで
きる。特に、作用媒質が流体であるレーザー装置に本発
明による装置を採用することもでき、その場合、流体は
、スラブ型のバーのような形状を有する透明材料の密封
容器内に封入されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザー装置の第１実施例の一部
切シ欠き斜視略図、第２図及び第３図は、それぞれ、本
発明による固定装置を備えたバーの平面図と断面部分図
、第４図は本発明によるレーザー装置を装備するための
フイテイングの第一実施例の一部切シ欠き斜視略図、第
５図は本発明に発明によるレーザーの第２実施例の断面
部分図である。 ２・・・・光ポンプレーザー装置、４・ｅ−＠ｓバー、
６島、＄ｂｅａｓｅ対向面、８＆＋８ｂ＠＊＊・横面１
．１２ａ、１２ｂ・・ｅ・フレーム部分、１４拳・・・
バー固定装置、２６＆　、　２６ｂ・・・・ボンピング
反射器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザー媒質が、少なくとも２個の互いに対向す
   る面を有するバーにより形成され、発生させられたレー
   ザービームが上記面の間を上記面からの全反射によりジ
   グザグ光路に沿つて伝播するようになつており、更に上
   記バーが上記対向面と直角に延びる２個の横面を備え、
   上記バーがフレームに配置されて該フレームとともに少
   なくとも２個の互いに対向する空洞を限定し、上記空洞
   の壁部分が、バーの上記対向面により形成され、各空洞
   が、光学的励起手段を収容する上記ポンピング面に対向
   するとともに、そこを冷却液が通過するようになつてお
   り、レーザー装置が更にバー固定手段を備え、該固定手
   段が、バーを掴むとともに、フレームに着座することに
   より、両者を剛直に連結し、かつ、バーの横面を熱的に
   絶縁するようになつており、上記固定装置がプラスチッ
   ク材料の弾性的に変形可能なフイテイングから形成され
   ていることを特徴とする光ポンプレーザー装置。
2. （２）レーザー媒質を形成するバーとフレームとを含む
   光ポンプレーザー装置用固定装置であつて、プラスチッ
   ク材料の弾性的に変形可能なフイテイングを備えている
   ことを特徴とする光ポンプレーザー装置用固定装置。