JPH0525259Y2

JPH0525259Y2 -

Info

Publication number: JPH0525259Y2
Application number: JP13369585U
Authority: JP
Priority date: 1985-08-31
Filing date: 1985-08-31
Publication date: 1993-06-25
Anticipated expiration: 2000-08-31
Also published as: JPS6242269U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、光励起による固体レーザ発振装置、
特にレーザ光を複数回反射させる互いに平行な対
向主表面を有する板状のレーザ活性媒体（以下、
「媒体」という。）を用いた表面励起・表面冷却型
（以下、「スラブ型」という。）の固体レーザ発振
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、媒体の励起用ランプに面する対向主表
面間で反射を繰り返し、ジグザグの光路で、媒体
中の温度分布状態の影響を平均化することで高出
力化を図るスラブ型の固体レーザ発振装置は、励
起用ランプから媒体へ入力されたエネルギの内、
数％がレーザ光として出射され、残りの大部分が
熱に変換される。この熱変換により媒体内部では
数百℃と高温となるため、媒体が破壊されること
がある。したがつて、この媒体の破壊を防止する
ために媒体の温度上昇を抑える冷却が必要とな
る。通常、この冷却手段としては、純水などの液
体又は窒素ガスなどの気体が用いられ、この冷却
手段を、媒体を収容する媒体用ケース内にケース
外から送入し、媒体を冷却している。このため、
媒体をケースに収容するときは、冷却手段の漏洩
を防止するためにシール材が必要となる。

従来、このシール材を設けたスラブ型の固体レ
ーザ発振装置は、第６図〜第１０図に示すものが
あつた。なお、第６図及び第７図はそれぞれ、こ
の装置の断面図及び側面図であり、第８図は、こ
の装置の媒体、媒体用ケース及びシール材を具備
するレーザ活性媒体部（以下、「媒体部」とい
う。）の一部組立斜視図であり、第９図ａ，ｂ及
び第１０図はそれぞれ、媒体部の一部断面正面
図、部分拡大断面図及び一部破断側面図である。
以下、この従来の固体レーザ発振装置を説明す
る。

先ず、この装置１は、励起用ランプ部２と、媒
体部３と、全反射ミラー４と、半透過ミラー５と
からなつている。そして、このランプ部２は、励
起用ランプ６、ランプ用ケース７及びリフレクタ
７ａからなり、また、媒体部３は、傾斜した両端
面８ａ，８ｂ、対向主表面８ｃ，８ｄ及び対向す
る断面半円状の側面８ｅ，８ｆ（第７図参照）か
らなる板状の媒体８と、この媒体８を収容する媒
体用ケース１０と、この媒体８を媒体用ケース１
０に支持する（媒体用ケース１０内の冷却手段
（図示せず。）の漏洩防止もする。）シール材１１
と、このシール材１１を押える押え板１２と、こ
の押え板１２を媒体用ケース１０に固設するボル
ト１３とからなつている。そして、励起用ランプ
部２と媒体部３とは、例えば、ランプ用ケース７
と媒体用ケース１０とをボルト（図示せず。）に
よつて固設している。さらに、この媒体部３を第
８図〜第１０図に基づいて説明する。先ず、前述
した媒体を媒体用ケース１０に両端面に設けた挿
入孔１０ｃ，１０ｄを通して挿入する。この媒体
用ケース１０は、前記媒体の主表面に対向する面
に、励起ランプ６からの励起光を案内する窓１０
ａ，１０ｂ（但し、窓１０ｂは第８図に図示せ
ず。）を設け、そして前記挿入孔１０ｃ，１０ｄ
を設けた両端面には、その挿入孔１０ｃ，１０ｄ
の夫々の周囲にシール材取付溝１０ｅ（但し、第
８図には図示せず）と、ボルト穴１０ｆとを設け
ている。次に媒体８の両端部（両端面８ａ，８ｂ
近傍を意味する。）にそれぞれシール材１１（Ｏ
リング）を挿入して、シール材取付溝１０ｅに挿
入する。次に、媒体８の両端部に押え板１２を挿
入し、押え板１２の突出した押え部１２ａ（第９
図ａ参照）によつてシール材１１を押圧し、次
に、押え板１２にボルト１３をボルト穴１０ｆに
挿入し、押え板１２を媒体用ケース１０に固設す
る。このようにして、媒体８を媒体用ケース１０
に支持し、このケース１０内の冷却手段のシール
を行う。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の装置、特に媒体部が前述
した構造であるため下記のような欠点があつた。

板状の媒体をその両端部のみをシール材によ
つて支持するため媒体にたわみが生じる。特
に、ジグザグの光路を有するスラブ型の媒体に
おいては、その媒体内部での反射角度の厳密さ
が要求され、対向主表面は、面精度及び平面
度・平行度が高精度に仕上げられており、支持
による媒体のたわみによつて反射角度が変化
し、レーザ光の光路が歪められる。この結果、
発振効率が低下する。

シール材としてのＯリングを媒体に対して密
着して固定するために、媒体の側面に丸み加工
を施さなければならず、この丸み部分の高い加
工精度を得ることが困難であり、加工の手間が
かかる。又、丸み加工を施された側面では、光
軸方向にジグザグの光路をとることができずに
レーザ光の出射の損失となる。

媒体内部で、ジグザグの光路をとるレーザ光
はその対向主表面において、媒体と外部媒質と
の屈折率の関係で反射を行つているが、シール
材としてゴム製Ｏリングを使用した場合、その
屈折率の大きさによつてＯリング部分が接して
いる表面では、光は、反射せずに透過してしま
い、レーザ光の出射の損失となる。このため、
第１１図（模式図）で示すように、レーザ光Ａ
のうち、その一部のレーザ光A₁，A₂，A₃はそ
れぞれ光路α，β，γを通ることから、媒体の
対向主表面の各々の面には、レーザ光Ａを反射
する反射領域Ｄと、レーザ光を反射しない非反
射領域Ｂ，Ｃとが形成されることになる。そし
て、これらの領域の位置関係を詳述すると、対
向主表面の一方の面には反射領域Ｄと非反射領
域Ｂが、又、他方の面には反射領域Ｄと非反射
領域Ｂとが隣接している。シール材であるＯリ
ングは、レーザ光が通過しない対向主表面の非
反射領域Ｂ，Ｃの位置に設けなくてはならない
が、従来の装置では、非反射領域Ｂに相対向す
る反射領域Ｄに設けざるを得なかつた。そのた
め、前述したようにレーザ光A₁の一部は光路
α₁を通つて外部に出射されてしまい、レーザ光
の損失をまねき、第１２図に示すように、前述
した欠点と共に、所望する出射レーザ光の形
状Ｅに対して、著しく劣化した形状Ｆとなつて
しまう欠点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、前記事情に鑑みてなされたもので、
励起用ランプ部とレーザ活性媒体部とを備え、前
記媒体部が、レーザ光を入出射させる対向端面と
前記レーザ光を複数回反射させる互いに平行な対
向主表面とを有する板状のレーザ活性媒体と、前
記レーザ活性媒体を収容するケースと、前記ケー
ス内の冷却手段の漏洩を防止し、前記媒体を支持
するシール材とを具備した固体レーザ発振装置に
おいて、前記シール材が、前記レーザ活性媒体の
対向主表面の長手方向の部分と短手方向の部分と
からなり、かつ前記シール材を前記レーザ活性媒
体の対向主表面側のみに配設したことを特徴とす
る固体レーザ発振装置であり、その実施態様は、
前記シール材の短手方向の部分を、前記レーザ媒
体の端面近傍の非反射領域に接触して配置したこ
とである。

〔作用〕

本考案は、対向主表面の長手方向の部分と短手
方向の部分とからなるシール材を対向主表面のそ
れぞれに配設して、媒体用ケース内に媒体を支持
することから、媒体にたわみを発生させず、ま
た、それぞれのシール材を媒体の対向主表面の非
反射領域に配設していることから、レーザ光の損
失を低減することができる。

〔実施例〕

本例を第１図、第２図、第３図、第４図及び第
５図に基づき以下に詳述する。なお、第１図は本
例の媒体部の一部組立斜視図、第２図は本例の媒
体部の斜視図、第３図は第２図の₂−₂線断面
図、第４図は本例の媒体部の一部断面側面図及び
第５図ａは、本例の媒体用ケースの第１ケース部
の正面図、同図ｂは、本例の媒体用ケースの第２
ケース部の正面図である。本例の固体レーザ発振
装置と従来の装置と異なるところは、媒体部であ
るので、媒体部のみを説明し、他は説明及び図示
を省略する。

先ず、本例の媒体部１４は、リン酸塩系Nd：
ガラス（例えば、LHG−８（HOYA(株)製））から
なる媒体１５（厚さ６mm×幅30mm×長さ148mm）
と、この媒体１５を収容する断面コの字状の第１
ケース部１６ａと第２ケース部１６ｂとからなる
媒体用ケース１６（第２図参照）と、この媒体１
５を媒体用ケース１６内に支持し、かつ、このケ
ース内の冷却手段（例えば純水であり、この冷却
手段及びその送入、排出するところは図示せず。）
の漏洩を防止するためのシール材１７ａ，１７ｂ
を具備したものである。さらに、前述した媒体１
５、媒体用ケース１６、シール材１７ａ，１７ｂ
を詳述する。先ず、媒体１５は、レーザ光を複数
回反射させる互いに平行な対向主表面１５ａ，１
５ｂ（幅30mm×長さ148mmの面）と、レーザ光を入
出射させる角度56.8°（偏光角）に傾斜した端面１
５ｃ，１５ｄ（この面の大きさは、所望する出射
レーザ光の形状よりも側面１５ｅ，１５ｆ方向に
大きくしている。）と、扁平平行四辺形状の対向
する側面１５ｅ，１５ｆとからなる扁平平行四辺
形断面形状の板状の媒体であり、前記媒体１５の
対向主表面１５ａ，１５ｂによつて10回全反射を
繰り返すようにしてあり、かつ対向主表面１５
ａ，１５ｂ及びレーザ光の入出射端面１５ｃ，１
５ｄは、それぞれ光学研摩が施されている。次
に、媒体用ケース１６（ステンレス製で、長さは
150mmで、媒体１５の全長（148mm）を収容できる
ようにしている。）は、前述したように第１ケー
ス部１６ａと第２ケース部１６ｂとからなり、第
５図ａ，ｂに示すように、第１、第２ケース部１
６ａ，１６ｂにはそれぞれ、励起用ランプからの
励起光を通過させ、媒体１５を冷却させるための
貫通した窓１８，１９（24mm×105mm）が、媒体
部１４を組み立てたとき相対向するように設けら
れ、また、シール材１７ａ，１７ｂをはめるため
のシール材取付溝２０，２１（形状は扁平口の字
状）を、出射レーザ光の光軸方向に後記するシー
ル材１７ａ，１７ｂの短手方向の部分１７a₂，１
７b₂が第１１図で示す非反射領域Ｂ，Ｃのところ
にくるように、＝14mm互いにずらして設け（第
３図参照）、かつ、所望する出射レーザ光の形状
となるように後記するシール材１７ａ，１７ｂの
長手方向の部分１７a₁及び１７b₁が媒体１５の側
面１５ｅ，１５ｆに近い対向主表面１５ａ，１５
ｂにそれぞれ配置されるように設けている。ま
た、この第１、第２ケース部１６ａ，１６ｂに
は、媒体用ケース１６を組み立てるときに使用す
るそれぞれ８個のボルト穴２２，２３を設けてあ
り、さらに、第１図に示すように媒体１５を挿入
する凹部２４，２５が設けられている。

次に、シール材１７ａ，１７ｂはそれぞれ、前
述したシール材取付溝２０，２１の形状に対応し
た直径２mmのフツ素ゴム系のガスケツトからな
り、このシール材１７ａ，１７ｂは、それぞれ長
手方向の部分１７a₁，１７b₁と、短手方向の部分
１７a₂，１７b₂とからなつている。そして、この
シール材１７ａ，１７ｂは、シール材取付溝２
０，２１にそれぞれ取り付けられることから、シ
ール材１７ａ，１７ｂの短手方向の部分は、媒体
１５の対向主表面１５ａ，１５ｂの端面１５ｃ，
１５ｄ近傍にあるレーザ光の光路にあたらない非
反射領域に配設される。

以上の媒体１５、媒体用ケース１６及びシール
材１７の組立は、第１図及び第５図に示すよう
に、第１ケース部１６ａのシール材取付溝２０に
シール材１７ａをはめこみ、次に第１ケース部１
６ａの凹部２４に媒体１５の一方の主表面１５ａ
を向けて挿入し、次に第２ケース部１６ｂのシー
ル材取付溝２１にシール材１７ｂをはめ、第２ケ
ース部１６ｂの凹部２５にもう一方の主表面１５
ｂを向けて挿入する。次に、第１及び第２ケース
部１６ａ，１６ｂのぞれぞれに設けられたボルト
穴２２，２３にボルト穴２６を挿入し、第１ケー
ス部１６ａと第２ケース部１６ｂとを固設し、媒
体部１４を製作した。これによりシール材１７
ａ，１７ｂによつて媒体１５の対向主表面１５
ａ，１５ｂを押圧することから、媒体１５は媒体
ケース１６内に支持される。そして、従来と同様
に励起用ランプ部を、第１ケース部１６ａと第２
ケース部１６ｂのそれぞれの外側に固設して固体
レーザ発振装置を製作した。

本例によれば、対向主表面をシール材で押圧し
て媒体を支持することから、従来のように媒体の
両端部の対向主表面及び半円状の側面を囲むよう
にしたシール材によつて支持されることにより発
生していた４〜5μｍの媒体のたわみが、1μｍ以
下となり、媒体が媒体部１４に組み立てられる前
とほぼ同等のたわみとなり、ジグザグの光路を歪
めなかつた。

また、シール材をレーザ光の反射面とならない
対向主表面の部分、すなわち、シール材の短手方
向の部分は前述した第１１図で示した非反射領域
Ｂ，Ｃに配置し、一方、長手方向の部分のシール
材は、所望する出射レーザ光の形状よりも外側に
配置していることから、第１２図のように出射レ
ーザ光の形状の欠損もなくなり、媒体を励起する
ための入力されたエネルギ540Jに対して12Jの出
力エネルギが得られ、レーザ発振効率としては従
来と比して50％も向上した。

また、本例のように、媒体用ケースを対向主表
面方向に２分割したことから、組立・分解に要す
る作業時間も約５分となり、従来の装置の1/5に
短縮された。また、本例によれば、媒体の側面を
半円状にすることもない。

以上、前記実施例によれば、シール材をフツ素
ゴム系のガスケツトとしたが、これに限らず、シ
ール材取付溝にはめこむことができるシリコンゴ
ムやテフロンなどのシールの機能と弾性力のある
Ｏリングを用いてもよい。また、シール材が配置
されるところは、シール材の短手方向の部分は、
前記実施例のように非反射領域に完全に配置され
なくとも、その一部が非反射領域にあれば、出射
レーザ光の発振効率は向上し、一方、長手方向の
部分は、前記実施例に限らず、媒体の端面近傍に
設けられたスリツトの外側となるところに配置し
てもよい。すなわち、媒体の両端面の角度及び所
望する出射レーザ光の形状・効率に合わせて適宜
決定すればよい。また、配置されたシール材の長
手方向の部分及び短手方向の部分は、前記実施例
のように直線状に限らず、円弧状等の形状であつ
てもよく、実質的に長手方向又は短手方向と判断
できるものであればよい。さらに、前記実施例で
は、媒体としてNd：ガラスを用いたが、Nd：
YAG，Nd：GGG，Nd：YLF（LiYF₄）等の結
晶からなる媒体でもよく、さらにNd：ガラス以
外のレーザガラスの媒体でもよい。

〔考案の効果〕

本考案によれば、媒体のたわみを防止すること
ができ、媒体内のレーザ光のジグザグ光路を所望
する光路に形成することができ、また出射レーザ
光の発振効率をよくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本例の媒体部を示す図であ
り、第１図は一部組立斜視図、第２図は斜視図、
第３図は第２図の₂−₂線断面図、第４図は一
部断面側面図であり、第５図ａ，ｂは、それぞれ
本例の第１ケース部と第２ケース部を示す正面図
である。第６図及び第７図は、それぞれ従来の固
体レーザ発振装置を示す断面図と側面図、第８図
は従来の媒体部を示す一部組立斜視図、第９図
ａ，ｂは、それぞれ従来の媒体部を示す一部断面
正面図、同図ａの押え板近傍を示す部分拡大断面
図であり、第１０図は従来の媒体部を示す一部破
断側面図である。第１１図は、レーザ光のジグザ
グ光路を示す模式図であり、第１２図は従来の装
置による出射レーザ光の形状を示す模式図であ
る。１４……媒体部、１５……レーザ活性媒体、１
５ａ，１５ｂ……レーザ活性媒体の対向主表面、
１６……媒体用ケース、１６ａ……第１ケース
部、１６ｂ……第２ケース部、１７ａ，１７ｂ…
…シール材、２０，２１……シール材取付溝、２
４，２５……凹部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 励起用ランプ部とレーザ活性媒体部とを備
え、前記媒体部が、レーザ光を入出射させる対
向端面と前記レーザ光を複数回反射させる互い
に平行な対向主表面とを有する板状のレーザ活
性媒体と、前記レーザ活性媒体を収容するケー
スと、前記ケース内の冷却手段の漏洩を防止
し、前記媒体を支持するシール材とを具備した
固体レーザ発振装置において、前記シール材
が、前記レーザ活性媒体の対向主表面の長手方
向の部分と短手方向の部分とからなり、かつ前
記シール材を前記レーザ活性媒体の対向主表面
側のみに配設したことを特徴とする固体レーザ
発振装置。 (2) 前記シール材の短手方向の部分を前記対向端
面近傍の非反射領域に接触して配置したことを
特徴とする実用新案登録請求の範囲(1)項記載の
固体レーザ発振装置。