JPH10313141A - Ｌｄ励起用個体レーザ - Google Patents
Ｌｄ励起用個体レーザInfo
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- JPH10313141A JPH10313141A JP12041897A JP12041897A JPH10313141A JP H10313141 A JPH10313141 A JP H10313141A JP 12041897 A JP12041897 A JP 12041897A JP 12041897 A JP12041897 A JP 12041897A JP H10313141 A JPH10313141 A JP H10313141A
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- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 18
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 7
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- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
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Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 固体結晶からの反射光量を減少させ、安定し
たレーザ発振を可能とし、更に、効率的な冷却ができる
ＬＤ励起用個体レーザを提供することを目的とする。 【解決手段】 半導体レーザ２を励起光源として、レー
ザ媒質である固体結晶４を光励起し、レーザ発振を行な
うＬＤ励起用個体レーザにおいて、前記半導体レーザ２
の光軸を前記固体結晶４に対して傾斜させたことを特徴
とする。
たレーザ発振を可能とし、更に、効率的な冷却ができる
ＬＤ励起用個体レーザを提供することを目的とする。 【解決手段】 半導体レーザ２を励起光源として、レー
ザ媒質である固体結晶４を光励起し、レーザ発振を行な
うＬＤ励起用個体レーザにおいて、前記半導体レーザ２
の光軸を前記固体結晶４に対して傾斜させたことを特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＤ励起用個体レ
ーザに関する。具体的には、レーザ加工機に応用可能な
ものである。
ーザに関する。具体的には、レーザ加工機に応用可能な
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のＬＤ励起用個体レーザの一例を図
３に示す。同図に示すように、レーザ媒質である板状の
固体結晶４を間に挟んで対向するように、励起光源であ
る２つの半導体レーザ２が冷却ブロック１にて保持され
ている。
３に示す。同図に示すように、レーザ媒質である板状の
固体結晶４を間に挟んで対向するように、励起光源であ
る２つの半導体レーザ２が冷却ブロック１にて保持され
ている。
【０００３】固体結晶４と各半導体レーザ２と間には、
透過窓６が配置されると共に透過窓６と固体結晶４との
隙間には冷却水路が形成され、冷媒５として冷却水が図
中矢印方向に流れている。
透過窓６が配置されると共に透過窓６と固体結晶４との
隙間には冷却水路が形成され、冷媒５として冷却水が図
中矢印方向に流れている。
【０００４】従って、各半導体レーザ２から発せられた
放射光（励起用レーザビーム）３は、透過窓６、冷媒５
を透過し、固体結晶４に照射される。固体結晶４は、照
射された励起用レーザビーム３により励起され、誘導放
出された光は共振器により増幅され、レーザ光として外
部に取り出される。
放射光（励起用レーザビーム）３は、透過窓６、冷媒５
を透過し、固体結晶４に照射される。固体結晶４は、照
射された励起用レーザビーム３により励起され、誘導放
出された光は共振器により増幅され、レーザ光として外
部に取り出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術に
は、半導体レーザの励起固体レーザの大出力化に伴い、
次のような問題点が持ち上がっている。
は、半導体レーザの励起固体レーザの大出力化に伴い、
次のような問題点が持ち上がっている。
【０００６】励起光源である半導体レーザ２の出力増
加に伴い、透過窓６を通じて、固体結晶４からの反射光
９の光量も増加する。反射光９が再び半導体レーザ２に
照射され、活性媒質内に再入射すると、半導体レーザ２
の電子及び正孔のエネルギー状態と誘導放出のエネルギ
ー状態のバランスが崩れ、安定した出力のレーザ発振が
困難となる。
加に伴い、透過窓６を通じて、固体結晶４からの反射光
９の光量も増加する。反射光９が再び半導体レーザ２に
照射され、活性媒質内に再入射すると、半導体レーザ２
の電子及び正孔のエネルギー状態と誘導放出のエネルギ
ー状態のバランスが崩れ、安定した出力のレーザ発振が
困難となる。
【０００７】板状のレーザ媒質である固体結晶４の両
表面に沿って冷却水を流すことにより、固体結晶４を除
熱するが、冷却水の流れ方向に沿って熱伝導率が低下す
るため、下流域の結晶温度は上流域に比べて高くなる。
ここで、図３に矢印で示すように、冷却水の流れは両表
面とも同一方向であるため、板幅方向に固体結晶の伸び
量が増加し、結晶の歪が発生する。このため、固体結晶
内いを共振して往復するレーザ光の光路長が結晶内で異
なることになり、発振効率低下、ビーム品質低下を招
く。
表面に沿って冷却水を流すことにより、固体結晶４を除
熱するが、冷却水の流れ方向に沿って熱伝導率が低下す
るため、下流域の結晶温度は上流域に比べて高くなる。
ここで、図３に矢印で示すように、冷却水の流れは両表
面とも同一方向であるため、板幅方向に固体結晶の伸び
量が増加し、結晶の歪が発生する。このため、固体結晶
内いを共振して往復するレーザ光の光路長が結晶内で異
なることになり、発振効率低下、ビーム品質低下を招
く。
【０００８】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、固体結晶からの反射光量を減少させ、安定
したレーザ発振を可能とし、更に、効率的な冷却ができ
るＬＤ励起用個体レーザを提供することを目的とする。
ものであり、固体結晶からの反射光量を減少させ、安定
したレーザ発振を可能とし、更に、効率的な冷却ができ
るＬＤ励起用個体レーザを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の請求項１に係るＬＤ励起用個体レーザは、半導体レ
ーザを励起光源として、レーザ媒質である固体結晶を光
励起し、レーザ発振を行なうＬＤ励起用個体レーザにお
いて、前記半導体レーザの光軸を前記固体結晶に対して
傾斜させたことを特徴とする。上記目的を達成する本発
明の請求項２に係るＬＤ励起用個体レーザは、請求項１
において、前記固体結晶を２つの冷媒の流れの間に配置
すると共に前記２つの冷媒の流れは対向流とすることを
特徴とする。
明の請求項１に係るＬＤ励起用個体レーザは、半導体レ
ーザを励起光源として、レーザ媒質である固体結晶を光
励起し、レーザ発振を行なうＬＤ励起用個体レーザにお
いて、前記半導体レーザの光軸を前記固体結晶に対して
傾斜させたことを特徴とする。上記目的を達成する本発
明の請求項２に係るＬＤ励起用個体レーザは、請求項１
において、前記固体結晶を２つの冷媒の流れの間に配置
すると共に前記２つの冷媒の流れは対向流とすることを
特徴とする。
【００１０】〔作用〕板状の固体結晶の励起光照射面の
法線方向に対して、励起光である半導体レーザからの放
射光を斜めに入射させることにより、透過窓表面からの
反射光が再び半導体レーザに戻ることはなくなる。レー
ザ媒質である固体結晶の両表面に沿って冷媒を流すと共
にその冷媒を対向流とすることにより、結晶表面上の上
流から下流への熱伝達率の変化による結晶内温度が平均
化され、結晶の伸び量も低減化し、更に、レーザ媒質で
の発熱を均一化が図れる。
法線方向に対して、励起光である半導体レーザからの放
射光を斜めに入射させることにより、透過窓表面からの
反射光が再び半導体レーザに戻ることはなくなる。レー
ザ媒質である固体結晶の両表面に沿って冷媒を流すと共
にその冷媒を対向流とすることにより、結晶表面上の上
流から下流への熱伝達率の変化による結晶内温度が平均
化され、結晶の伸び量も低減化し、更に、レーザ媒質で
の発熱を均一化が図れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面に示
す実施例を参照して詳細に説明する。本発明の一実施例
に係るＬＤ励起用半導体レーザを図１に示す。同図に示
すように、レーザ媒質である板状の固体結晶４を間に挟
んで対向するように、励起光源である四つの半導体レー
ザ２が冷却ブロック１にて保持されている。
す実施例を参照して詳細に説明する。本発明の一実施例
に係るＬＤ励起用半導体レーザを図１に示す。同図に示
すように、レーザ媒質である板状の固体結晶４を間に挟
んで対向するように、励起光源である四つの半導体レー
ザ２が冷却ブロック１にて保持されている。
【００１２】各半導体レーザ２は、固体結晶４に対して
平行ではなく、しかも、各半導体レーザ２から出力され
る放射光３が固体結晶４で交差するように配置されてい
る。つまり、半導体レーザ２からの放射光３の光軸７
が、固体結晶４の法線８に対して、平行ではなく、所定
角度で傾斜するように配置されている。
平行ではなく、しかも、各半導体レーザ２から出力され
る放射光３が固体結晶４で交差するように配置されてい
る。つまり、半導体レーザ２からの放射光３の光軸７
が、固体結晶４の法線８に対して、平行ではなく、所定
角度で傾斜するように配置されている。
【００１３】固体結晶４と各半導体レーザ２と間には、
透過窓６が配置されると共に透過窓６と固体結晶４との
隙間には冷却水路が形成され、図中矢印方向に示すよう
に対向流として冷媒５が固体結晶４の上表面４１に沿っ
て図中右から左へ、その下表面４２に沿って図中左から
右へ流れている。
透過窓６が配置されると共に透過窓６と固体結晶４との
隙間には冷却水路が形成され、図中矢印方向に示すよう
に対向流として冷媒５が固体結晶４の上表面４１に沿っ
て図中右から左へ、その下表面４２に沿って図中左から
右へ流れている。
【００１４】尚、透過窓６としては、半導体レーザ２か
らの放射光３に対して透過率が高いものが用いられる。
従って、冷却ブロック１で保持された半導体レーザ２か
らの放射光３は、透過窓６、冷媒５を透過し、板状のレ
ーザ媒質である固体結晶４に照射され、固体結晶４内の
レーザ媒質を光励起することができる。
らの放射光３に対して透過率が高いものが用いられる。
従って、冷却ブロック１で保持された半導体レーザ２か
らの放射光３は、透過窓６、冷媒５を透過し、板状のレ
ーザ媒質である固体結晶４に照射され、固体結晶４内の
レーザ媒質を光励起することができる。
【００１５】上記構成を有する本実施例では、半導体レ
ーザ２からの放射光３の光軸７は、固体結晶４の法線８
に対して所定角度で傾斜するように、冷却用ブロック１
で保持されているため、固体結晶４や透過窓６での反射
光９が図中破線で示すように再び半導体レーザ２へ照射
されるのを回避し、安定したレーザ発振が可能となる。
ーザ２からの放射光３の光軸７は、固体結晶４の法線８
に対して所定角度で傾斜するように、冷却用ブロック１
で保持されているため、固体結晶４や透過窓６での反射
光９が図中破線で示すように再び半導体レーザ２へ照射
されるのを回避し、安定したレーザ発振が可能となる。
【００１６】更に、本実施例では、板状の固体結晶４を
冷却するために、その表面４１，４２に沿って対向する
ように冷却水５が流れることにより、固体結晶４の表面
上の上流から下流への熱伝達率の変化による結晶内温度
が平均化され、固体結晶４の伸び量も低減化し、更に、
レーザ媒質での発熱を均一化が図れる。
冷却するために、その表面４１，４２に沿って対向する
ように冷却水５が流れることにより、固体結晶４の表面
上の上流から下流への熱伝達率の変化による結晶内温度
が平均化され、固体結晶４の伸び量も低減化し、更に、
レーザ媒質での発熱を均一化が図れる。
【００１７】尚、スラブ表面に沿って流れる冷却水の熱
伝達率は、その表面に沿って低下する。そこで、図２に
示す本発明の他の実施例では、スラブ結晶を均一に冷却
するために、スラブ冷却用水路の断面積を流れ方向に沿
って狭くして、流速を上昇させることにより、熱伝達率
を一定にしたものである。
伝達率は、その表面に沿って低下する。そこで、図２に
示す本発明の他の実施例では、スラブ結晶を均一に冷却
するために、スラブ冷却用水路の断面積を流れ方向に沿
って狭くして、流速を上昇させることにより、熱伝達率
を一定にしたものである。
【００１８】本発明の他の実施例を図２に示す。本実施
例は、流速の変化により固体結晶を均一に冷却するもの
である。即ち、固体結晶４との間で冷却水路を形成する
透過窓１０を傾斜させ、水路の下流側の幅を上流側の幅
より狭くすることにより、固体結晶４の表面に沿って流
れる冷媒５の流速を下流側程増加させ、熱伝達率の低下
を抑えたものである。
例は、流速の変化により固体結晶を均一に冷却するもの
である。即ち、固体結晶４との間で冷却水路を形成する
透過窓１０を傾斜させ、水路の下流側の幅を上流側の幅
より狭くすることにより、固体結晶４の表面に沿って流
れる冷媒５の流速を下流側程増加させ、熱伝達率の低下
を抑えたものである。
【００１９】本実施例では、冷却水路を形成している隙
間、即ち、冷却水の入口側の隙間に対して、出口側の隙
間を狭くすることにより、上記作用を達成するが、これ
に限るものではなく、冷却水路の断面積を変化させれ
ば、他の態様によっても同様な作用を得ることができ
る。
間、即ち、冷却水の入口側の隙間に対して、出口側の隙
間を狭くすることにより、上記作用を達成するが、これ
に限るものではなく、冷却水路の断面積を変化させれ
ば、他の態様によっても同様な作用を得ることができ
る。
【００２０】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本願の請求項１に係る発明では、レーザ媒質
を含む固体結晶に対して励起光源である半導体レーザの
光軸を傾けることにより、励起レーザを斜め入射させ、
各反射光による半導体レーザの出力不安定性の低減並び
に活性媒質端面の損傷を防ぐことができる。更に、本願
の請求項２に係る発明では、レーザ媒質である固体結晶
用冷却水の流れる方向を対向流とすることにより、固体
結晶内の温度分布を均一化し、これにより、結晶の歪量
を低減し、更に、均一化が達成されるため、結晶内を往
復するレーザ光の光路長が一定となり共振器の損失低
減、ビーム品質向上が達成される。
たように、本願の請求項１に係る発明では、レーザ媒質
を含む固体結晶に対して励起光源である半導体レーザの
光軸を傾けることにより、励起レーザを斜め入射させ、
各反射光による半導体レーザの出力不安定性の低減並び
に活性媒質端面の損傷を防ぐことができる。更に、本願
の請求項２に係る発明では、レーザ媒質である固体結晶
用冷却水の流れる方向を対向流とすることにより、固体
結晶内の温度分布を均一化し、これにより、結晶の歪量
を低減し、更に、均一化が達成されるため、結晶内を往
復するレーザ光の光路長が一定となり共振器の損失低
減、ビーム品質向上が達成される。
【図１】本発明の一実施例に係るＬＤ励起用半導体レー
ザの構成図である。
ザの構成図である。
【図２】本発明の他の実施例に係るＬＤ励起用半導体レ
ーザの構成図である。
ーザの構成図である。
【図３】従来の半導体レーザ励起固体レーザの説明図で
ある。
ある。
１ 半導体レーザ冷却用の冷却ブロック ２ 半導体レーザ ３ 半導体レーザからの放射光 ４ 板状の固体結晶 ５ 冷媒 ６ 透過窓 ７ 放射光の光軸 ８ 固体結晶の法線 ９ 反射光 １０ 透過窓 ４１，４２ 固体結晶の表面
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体レーザを励起光源として、レーザ
媒質である固体結晶を光励起し、レーザ発振を行なうＬ
Ｄ励起用個体レーザにおいて、前記半導体レーザの光軸
を前記固体結晶に対して傾斜させたことを特徴とするＬ
Ｄ励起用個体レーザ。 - 【請求項２】 前記固体結晶を２つの冷媒の流れの間に
配置すると共に前記２つの冷媒の流れは対向流とするこ
とを特徴とする請求項１記載のＬＤ励起用個体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12041897A JPH10313141A (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | Ｌｄ励起用個体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12041897A JPH10313141A (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | Ｌｄ励起用個体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10313141A true JPH10313141A (ja) | 1998-11-24 |
Family
ID=14785741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12041897A Withdrawn JPH10313141A (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | Ｌｄ励起用個体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10313141A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006196679A (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Hamamatsu Photonics Kk | 固体レーザ増幅器及び固体レーザ発振器 |
| CN107623245A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-01-23 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种倾斜像差自补偿的直接液冷薄片激光器的增益模块 |
-
1997
- 1997-05-12 JP JP12041897A patent/JPH10313141A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006196679A (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Hamamatsu Photonics Kk | 固体レーザ増幅器及び固体レーザ発振器 |
| CN107623245A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-01-23 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种倾斜像差自补偿的直接液冷薄片激光器的增益模块 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040803 |