JPH1093169A - ダイオードレーザでポンピングされる固体レーザ利得モジュール - Google Patents
ダイオードレーザでポンピングされる固体レーザ利得モジュールInfo
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 レーザ利得媒体の高度な支持と熱制御を与え
てレーザ空胴においてビームアライメントを維持する。 【解決手段】 レーザ利得媒体は、結晶Ｎｄ：ＹＡＧの
スラブである。レーザ利得媒体の少なくとも一つの側面
３０、３２をポンピングするダイオードレーザアレイ４
８、５０が設けられ、各ダイオードレーザアレイは、プ
ラスチックの無汚染材料で形成されるマニホールド４
０、４２に取り付けられている。レーザ利得モジュール
は、レーザ利得媒体を冷却してその上面と下面の間にほ
ぼ一様な温度分布を形成し、ダイオードレーザアレイを
冷却する簡単な冷却剤分配システムを有する。側面３
０、３２は、レーザ利得媒体と、ハウジングにフリット
されたサファイアから形成される窓５０、６０との間に
形成された流路６２、６４を通して冷却剤を送ることに
より、冷却される。
てレーザ空胴においてビームアライメントを維持する。 【解決手段】 レーザ利得媒体は、結晶Ｎｄ：ＹＡＧの
スラブである。レーザ利得媒体の少なくとも一つの側面
３０、３２をポンピングするダイオードレーザアレイ４
８、５０が設けられ、各ダイオードレーザアレイは、プ
ラスチックの無汚染材料で形成されるマニホールド４
０、４２に取り付けられている。レーザ利得モジュール
は、レーザ利得媒体を冷却してその上面と下面の間にほ
ぼ一様な温度分布を形成し、ダイオードレーザアレイを
冷却する簡単な冷却剤分配システムを有する。側面３
０、３２は、レーザ利得媒体と、ハウジングにフリット
されたサファイアから形成される窓５０、６０との間に
形成された流路６２、６４を通して冷却剤を送ることに
より、冷却される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体レーザに関
し、特に、ダイオードレーザでポンピングされる固体レ
ーザ利得モジュールに関する。
し、特に、ダイオードレーザでポンピングされる固体レ
ーザ利得モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】固体スラブレーザ利得モジュールは、ネ
オジムイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：Ｙ
ＡＧ）又はネオジムガラスのような固体レーザ利得材料
を含むハウジングと、レーザ利得材料に種（species ）
をポンピングして反転分布を発生する光ポンピング源と
を備える。レーザ利得媒体は、通常、矩形断面を有する
スラブ形状を有し、光学的に研磨された主面と端面と主
面に直交する横面を有する。光ポンピング源は、通常、
広い波長スペクトルにわたって発光するフラッシュラン
プである。固体レーザをポンピングするためにランプの
代わりにダイオードレーザが使用されてきた。ダイオー
ドレーザでは、広いバンドのランプの場合に可能である
ものに比べ、レーザ利得媒体の吸収ピークのマッチング
が遙に近い。この改良された波長マッチングが固体レー
ザ利得モジュールの効率を上げ有害な熱的効果を下げ
る。
オジムイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：Ｙ
ＡＧ）又はネオジムガラスのような固体レーザ利得材料
を含むハウジングと、レーザ利得材料に種（species ）
をポンピングして反転分布を発生する光ポンピング源と
を備える。レーザ利得媒体は、通常、矩形断面を有する
スラブ形状を有し、光学的に研磨された主面と端面と主
面に直交する横面を有する。光ポンピング源は、通常、
広い波長スペクトルにわたって発光するフラッシュラン
プである。固体レーザをポンピングするためにランプの
代わりにダイオードレーザが使用されてきた。ダイオー
ドレーザでは、広いバンドのランプの場合に可能である
ものに比べ、レーザ利得媒体の吸収ピークのマッチング
が遙に近い。この改良された波長マッチングが固体レー
ザ利得モジュールの効率を上げ有害な熱的効果を下げ
る。
【０００３】代表的な構造の固体スラブレーザ利得モジ
ュールでは、ポンピング源により発生される電磁放射線
がレーザ利得モジュールの主面に当たって能動種を励起
して反転分布を生成する。光波と励起原子の相互作用に
より光波が増幅される。コヒーレントな放射線ビーム
が、主面からの多重の内面ジクザグ反射によりレーザ媒
体の長手軸をほぼ通過する。これらの内面反射がレーザ
利得媒体の熱変動を平均化する。そのビームは、レーザ
媒体を通過して利得を増大させる度に増幅される。光学
的ポンピングは、レーザ利得媒体内に大量の熱を発生し
て媒体の温度を上げる。システムを介して冷却剤を送る
か又は熱を供給するために具備されているサイドレール
がレーザ利得媒体の横面の環境で温度を制御するために
使用されている。レーザ媒体の主面は、一般的には、主
面上に冷却剤を流すことにより冷却されている。
ュールでは、ポンピング源により発生される電磁放射線
がレーザ利得モジュールの主面に当たって能動種を励起
して反転分布を生成する。光波と励起原子の相互作用に
より光波が増幅される。コヒーレントな放射線ビーム
が、主面からの多重の内面ジクザグ反射によりレーザ媒
体の長手軸をほぼ通過する。これらの内面反射がレーザ
利得媒体の熱変動を平均化する。そのビームは、レーザ
媒体を通過して利得を増大させる度に増幅される。光学
的ポンピングは、レーザ利得媒体内に大量の熱を発生し
て媒体の温度を上げる。システムを介して冷却剤を送る
か又は熱を供給するために具備されているサイドレール
がレーザ利得媒体の横面の環境で温度を制御するために
使用されている。レーザ媒体の主面は、一般的には、主
面上に冷却剤を流すことにより冷却されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】固体レーザ利得媒体
は、一般的には、低い熱伝導性を有し、従って、冷却さ
れた外面と熱い内部との間に熱勾配を有する。この熱勾
配が材料に熱歪みを生じ、熱誘起された光学的歪みを生
じる。横方向温度勾配により生じる横（幅方向）光学的
歪みが過剰になり、その結果、レーザビームのパワー出
力を減らす。したがって、温度分布（勾配）が利得媒体
の上面と下面との間で制御されることが重要である。固
体レーザビームの発生に関する別の重要な問題は、光ポ
ンピングの間に強い放射線の発生に影響を受けるビーム
アラインメントを、レーザ利得モジュールにおいて維持
することである。既知のレーザ利得モジュールは、高い
熱伝導性を有するばかりでなく高い熱膨張係数を有する
金属ハウジングを備えている。これらの特性は、高温に
おいてハウジングの熱的な及び構造的な不安定性を引き
起こす。既知のレーザ利得モジュールは、熱勾配、及
び、高い熱膨張と高温におけるハウジングによる高い放
射線吸収による熱歪みにより影響を受ける。熱歪みは光
路にドリフトを生じ、出力ビームにアラインメントを失
わせて目標ずれを生じさせる。この熱歪みが安定ビーム
の確立及び維持を妨げる。
は、一般的には、低い熱伝導性を有し、従って、冷却さ
れた外面と熱い内部との間に熱勾配を有する。この熱勾
配が材料に熱歪みを生じ、熱誘起された光学的歪みを生
じる。横方向温度勾配により生じる横（幅方向）光学的
歪みが過剰になり、その結果、レーザビームのパワー出
力を減らす。したがって、温度分布（勾配）が利得媒体
の上面と下面との間で制御されることが重要である。固
体レーザビームの発生に関する別の重要な問題は、光ポ
ンピングの間に強い放射線の発生に影響を受けるビーム
アラインメントを、レーザ利得モジュールにおいて維持
することである。既知のレーザ利得モジュールは、高い
熱伝導性を有するばかりでなく高い熱膨張係数を有する
金属ハウジングを備えている。これらの特性は、高温に
おいてハウジングの熱的な及び構造的な不安定性を引き
起こす。既知のレーザ利得モジュールは、熱勾配、及
び、高い熱膨張と高温におけるハウジングによる高い放
射線吸収による熱歪みにより影響を受ける。熱歪みは光
路にドリフトを生じ、出力ビームにアラインメントを失
わせて目標ずれを生じさせる。この熱歪みが安定ビーム
の確立及び維持を妨げる。
【０００５】高利得レーザ利得モジュールの金属ハウジ
ングに関連する別の問題は、レーザ空胴における放射線
の正反射により起こる寄生レーザ振動の発生である。寄
生レーザ振動は、レーザ発振と金属ハウジングの磨耗を
生じる。この磨耗した金属がレーザ利得媒体に付着し
て、結果として、それを破壊することがある。金属ハウ
ジングを有する既知のレーザ利得モジュールは、適当な
温度制御を実行するための合成冷却システムを備えてお
り、代表的には、ステンレス鋼又はアルミニウムで形成
されている。これはレーザ利得モジュールのサイズ及び
複雑さを増大させ、その重量を大幅に増大させる。冷却
システムは汚染源でもあり得るので、流路はしばしば金
で裏打ちされている。通常の動作の間に、金の裏打ちが
基板材料から剥がれる傾向がある。したがって、流路の
コーティングされてない部分は、腐蝕状態にさらされ
る。金と腐食の生成物は、冷却剤の流れの中に汚染物と
して混入する。
ングに関連する別の問題は、レーザ空胴における放射線
の正反射により起こる寄生レーザ振動の発生である。寄
生レーザ振動は、レーザ発振と金属ハウジングの磨耗を
生じる。この磨耗した金属がレーザ利得媒体に付着し
て、結果として、それを破壊することがある。金属ハウ
ジングを有する既知のレーザ利得モジュールは、適当な
温度制御を実行するための合成冷却システムを備えてお
り、代表的には、ステンレス鋼又はアルミニウムで形成
されている。これはレーザ利得モジュールのサイズ及び
複雑さを増大させ、その重量を大幅に増大させる。冷却
システムは汚染源でもあり得るので、流路はしばしば金
で裏打ちされている。通常の動作の間に、金の裏打ちが
基板材料から剥がれる傾向がある。したがって、流路の
コーティングされてない部分は、腐蝕状態にさらされ
る。金と腐食の生成物は、冷却剤の流れの中に汚染物と
して混入する。
【０００６】産業上の用途についてレーザの商業的実行
可能性を高めるように固体レーザ利得モジュールの構成
及び動作を改良する必要がある。既知の固体レーザ利得
モジュールは大きくて複雑で重い金属製構造物である。
このような金属製の支持組立体は、放射線を鏡面反射
し、ビームアライメントを維持するための高温における
熱的及び構造的な安定性を与えることができない。既知
のレーザ利得モジュールは、複雑な冷却方法を必要と
し、これは、レーザ利得モジュールのサイズ及び重量を
さらに増大させるとともに、汚染源となる。さらに、既
知のレーザ利得モジュールは、レーザ媒体の適当な支持
及び熱制御、ダイオードレーザアレイの正確な支持及び
レーザ媒体とダイオードレーザ冷却剤流路への冷却剤の
同時分配を行うことができない。
可能性を高めるように固体レーザ利得モジュールの構成
及び動作を改良する必要がある。既知の固体レーザ利得
モジュールは大きくて複雑で重い金属製構造物である。
このような金属製の支持組立体は、放射線を鏡面反射
し、ビームアライメントを維持するための高温における
熱的及び構造的な安定性を与えることができない。既知
のレーザ利得モジュールは、複雑な冷却方法を必要と
し、これは、レーザ利得モジュールのサイズ及び重量を
さらに増大させるとともに、汚染源となる。さらに、既
知のレーザ利得モジュールは、レーザ媒体の適当な支持
及び熱制御、ダイオードレーザアレイの正確な支持及び
レーザ媒体とダイオードレーザ冷却剤流路への冷却剤の
同時分配を行うことができない。
【０００７】したがって、上記問題及び既知の装置の欠
点を克服するダイオードレーザでポンピングされる固体
レーザ利得モジュールを必要としている。
点を克服するダイオードレーザでポンピングされる固体
レーザ利得モジュールを必要としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記必要性を
満たす、ダイオードレーザでポンピングされる固体スラ
ブレーザ利得モジュールを指向している。本発明は、コ
ンパクトで、簡単な構成、熱的及び構造的な安定性、ビ
ームアライメントを維持するレーザ利得媒体の支持及び
熱制御、レーザ媒体を光学的にポンピングするダイオー
ドレーザアレイの正確な支持、並びに、冷却剤をダイオ
ードレーザアレイから隔離しながらレーザ利得媒体とダ
イオードレーザ冷却剤流路への冷却剤の同時分配を行う
簡単な冷却システムを提供し、ポンピング源とレーザ利
得媒体により発生された光波長を鏡面反射しない。本発
明によるダイオードレーザでポンピングされる固体スラ
ブレーザ利得モジュールは、セラミックハウジングを有
する。そのハウジングには、レーザ利得媒体が配置され
ている。レーザ利得媒体は、一対の端面と一対の対向側
面とを有する。レーザ利得媒体を放射するために少なく
とも１つのダイオードレーザアレイが設けられている。
満たす、ダイオードレーザでポンピングされる固体スラ
ブレーザ利得モジュールを指向している。本発明は、コ
ンパクトで、簡単な構成、熱的及び構造的な安定性、ビ
ームアライメントを維持するレーザ利得媒体の支持及び
熱制御、レーザ媒体を光学的にポンピングするダイオー
ドレーザアレイの正確な支持、並びに、冷却剤をダイオ
ードレーザアレイから隔離しながらレーザ利得媒体とダ
イオードレーザ冷却剤流路への冷却剤の同時分配を行う
簡単な冷却システムを提供し、ポンピング源とレーザ利
得媒体により発生された光波長を鏡面反射しない。本発
明によるダイオードレーザでポンピングされる固体スラ
ブレーザ利得モジュールは、セラミックハウジングを有
する。そのハウジングには、レーザ利得媒体が配置され
ている。レーザ利得媒体は、一対の端面と一対の対向側
面とを有する。レーザ利得媒体を放射するために少なく
とも１つのダイオードレーザアレイが設けられている。
【０００９】レーザ利得モジュールは、更に、レーザ利
得媒体を冷却して下面と上面との間にほぼ一様な温度分
布を与える手段と、ダイオードレーザアレイの各々を冷
却する手段とを有する。ハウジングは、好ましくは、機
械的、熱的、汚染及び光学的な特性に有利性を与えるア
ルミナで構成されるのがよい。アルミナは、高い熱伝導
率と非常に低い熱膨張係数を有して高温で熱的及び構造
的安定性を確保する。アルミナは、レーザ利得モジュー
ルの冷却方法の複雑さを減らしてビームアライメントを
維持する。アルミナは、光の拡散反射器でもあり、関係
する波長において比較的低い吸収率を有する。これらの
特性は、寄生レーザ発振を最小にしてハウジングへの熱
入力を最小にする。
得媒体を冷却して下面と上面との間にほぼ一様な温度分
布を与える手段と、ダイオードレーザアレイの各々を冷
却する手段とを有する。ハウジングは、好ましくは、機
械的、熱的、汚染及び光学的な特性に有利性を与えるア
ルミナで構成されるのがよい。アルミナは、高い熱伝導
率と非常に低い熱膨張係数を有して高温で熱的及び構造
的安定性を確保する。アルミナは、レーザ利得モジュー
ルの冷却方法の複雑さを減らしてビームアライメントを
維持する。アルミナは、光の拡散反射器でもあり、関係
する波長において比較的低い吸収率を有する。これらの
特性は、寄生レーザ発振を最小にしてハウジングへの熱
入力を最小にする。
【００１０】ダイオードレーザアレイは、好ましくは、
レーザ利得媒体を一様に放射するために側面の各々に近
接して配置されており、レーザ利得媒体は、好ましく
は、結晶Ｎｄ：ＹＡＧのスラブであるのがよい。ダイオ
ードレーザアレイは、ダイオードレーザマニホールドに
取り付けられ、このダイオードレーザマニホールドは、
好ましくは、静電放電コーティングを有するプラスチッ
ク材料で形成されているのがよい。レーザ利得媒体の冷
却手段は、側面の各々に冷却剤を流す手段を有する。側
面に冷却剤を流す流路を形成するように各側面に隣接し
てその側面に平行に窓が配置されている。窓は、好まし
くは、その上に反射防止コーティングを有するサファイ
アから構成されるのがよい。この窓は、好ましくは、ハ
ウジングに蝋付け（brazed）されたガラスであるのがよ
い。窓とレーザ利得媒体との間にシールが設けられてレ
ーザ利得媒体をシールしている。このシールは、或る材
料、好ましくは、ダイオードレーザアレイにより発生さ
れる放射線とレーザ出力に対して透過なシリコーンゴム
で構成される。
レーザ利得媒体を一様に放射するために側面の各々に近
接して配置されており、レーザ利得媒体は、好ましく
は、結晶Ｎｄ：ＹＡＧのスラブであるのがよい。ダイオ
ードレーザアレイは、ダイオードレーザマニホールドに
取り付けられ、このダイオードレーザマニホールドは、
好ましくは、静電放電コーティングを有するプラスチッ
ク材料で形成されているのがよい。レーザ利得媒体の冷
却手段は、側面の各々に冷却剤を流す手段を有する。側
面に冷却剤を流す流路を形成するように各側面に隣接し
てその側面に平行に窓が配置されている。窓は、好まし
くは、その上に反射防止コーティングを有するサファイ
アから構成されるのがよい。この窓は、好ましくは、ハ
ウジングに蝋付け（brazed）されたガラスであるのがよ
い。窓とレーザ利得媒体との間にシールが設けられてレ
ーザ利得媒体をシールしている。このシールは、或る材
料、好ましくは、ダイオードレーザアレイにより発生さ
れる放射線とレーザ出力に対して透過なシリコーンゴム
で構成される。
【００１１】上面と下面に加熱と冷却を選択的に行うた
めに熱制御手段が設けられている。熱制御手段は、好ま
しくは、上面に近接して配置された上縁制御棒と下面に
隣接して配置された下縁制御棒を有している。上縁制御
棒及び下縁制御棒、それぞれ冷却剤を流す冷却剤流路を
形成し、また、それぞれ上面と下面を選択的に加熱する
加熱手段を有する。上縁制御棒と下縁制御棒は、好まし
くは、酸化バリウム添加シリコーンゴムＲＴＶで上面と
下面にそれぞれ接合されているのがよい。冷却剤は、コ
ンパクトで、簡単な構成を有する冷却剤分配源から各種
負荷に供給される。
めに熱制御手段が設けられている。熱制御手段は、好ま
しくは、上面に近接して配置された上縁制御棒と下面に
隣接して配置された下縁制御棒を有している。上縁制御
棒及び下縁制御棒、それぞれ冷却剤を流す冷却剤流路を
形成し、また、それぞれ上面と下面を選択的に加熱する
加熱手段を有する。上縁制御棒と下縁制御棒は、好まし
くは、酸化バリウム添加シリコーンゴムＲＴＶで上面と
下面にそれぞれ接合されているのがよい。冷却剤は、コ
ンパクトで、簡単な構成を有する冷却剤分配源から各種
負荷に供給される。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明のこれらの及び他の特徴や
利点は、以下の説明、添付図面及び特許請求の範囲から
更に良く理解されるであろう。本発明は、図１に示され
たダイオードレーザでポンピングされる固体レーザ利得
モジュール２０である。レーザ利得モジュール２０は、
セラミック材料で形成されるハウジング２２を有する。
そのハウジング材料は、好ましくは、熱的、汚染上の、
機械的及び光学的な特性に大きな有利性を与えるアルミ
ナがよい。アルミナは、高い熱伝導率を有し、これは熱
勾配を最小にするとともに、それに関連してポンピング
の際に放射線の吸収より生じる機械的歪みを最小にす
る。加えて、アルミナは非常に低い熱膨張率を有し高温
において寸法の安定性を確保する。また、アルミナはハ
ウジング２２への熱入力を最小にする。これらのアルミ
ナの特性は、既知の金属製ハウジング構成のものに比べ
て、レーザ利得モジュール２０の冷却の要求を大幅に減
らす。
利点は、以下の説明、添付図面及び特許請求の範囲から
更に良く理解されるであろう。本発明は、図１に示され
たダイオードレーザでポンピングされる固体レーザ利得
モジュール２０である。レーザ利得モジュール２０は、
セラミック材料で形成されるハウジング２２を有する。
そのハウジング材料は、好ましくは、熱的、汚染上の、
機械的及び光学的な特性に大きな有利性を与えるアルミ
ナがよい。アルミナは、高い熱伝導率を有し、これは熱
勾配を最小にするとともに、それに関連してポンピング
の際に放射線の吸収より生じる機械的歪みを最小にす
る。加えて、アルミナは非常に低い熱膨張率を有し高温
において寸法の安定性を確保する。また、アルミナはハ
ウジング２２への熱入力を最小にする。これらのアルミ
ナの特性は、既知の金属製ハウジング構成のものに比べ
て、レーザ利得モジュール２０の冷却の要求を大幅に減
らす。
【００１３】また、アルミナは、レーザ利得モジュール
２０が高い応力動作条件の下で近い許容差を維持するこ
とができるように高い剛性を有する。好ましくは、ハウ
ジング２２に基準面（図示せず）が設けられて、組み立
て中にレーザ利得モジュール２０の個々の構成要素を正
確に位置決めするのがよい。光学的特性について、アル
ミナは、光の拡散反射器であり、関係する波長において
比較的低い光の吸収率を有する。これは、寄生レーザ発
振の可能性を最小にし、寄生レーザ発振は、レーザ利得
モジュール２０の動作を妨げる迷走光波である。アルミ
ナは、既知の金属製ハウジングにおけるような寄生レー
ザ発振による磨耗の問題を克服し、このような磨耗した
材料の付着によるレーザ利得媒体の劣化を防止する。
２０が高い応力動作条件の下で近い許容差を維持するこ
とができるように高い剛性を有する。好ましくは、ハウ
ジング２２に基準面（図示せず）が設けられて、組み立
て中にレーザ利得モジュール２０の個々の構成要素を正
確に位置決めするのがよい。光学的特性について、アル
ミナは、光の拡散反射器であり、関係する波長において
比較的低い光の吸収率を有する。これは、寄生レーザ発
振の可能性を最小にし、寄生レーザ発振は、レーザ利得
モジュール２０の動作を妨げる迷走光波である。アルミ
ナは、既知の金属製ハウジングにおけるような寄生レー
ザ発振による磨耗の問題を克服し、このような磨耗した
材料の付着によるレーザ利得媒体の劣化を防止する。
【００１４】図２及び３を参照すると、レーザ利得媒体
２４のスラブが、ハウジング２２内に形成されたレーザ
空胴内に配置されている。図示されているように、レー
ザ利得媒体２４は、矩形の横断面を有し、レーザ利得モ
ジュール２０内で垂直方向に向けられている。レーザ利
得媒体は、上面２６、下面２８、対向する主側面３０、
３２、及び、対向する端面（図示せず）を有する。側面
３０、３２及び端面は、好ましくは、光学的に研磨され
ているのがよい。端面は、好ましくは、側面３０、３２
に対して直交しない角度で形成され、それにより、光が
レーザ利得媒体２４を通ってジグザグパターンで長手方
向に進むようになっているのがよい。レーザ利得媒体２
４は、光学的ポンピング源からの放射線を吸収して励起
種の反転分布を発生し、その反転分布により、励起され
た種がレーザ遷移を生じてレーザ出力を発生する。
２４のスラブが、ハウジング２２内に形成されたレーザ
空胴内に配置されている。図示されているように、レー
ザ利得媒体２４は、矩形の横断面を有し、レーザ利得モ
ジュール２０内で垂直方向に向けられている。レーザ利
得媒体は、上面２６、下面２８、対向する主側面３０、
３２、及び、対向する端面（図示せず）を有する。側面
３０、３２及び端面は、好ましくは、光学的に研磨され
ているのがよい。端面は、好ましくは、側面３０、３２
に対して直交しない角度で形成され、それにより、光が
レーザ利得媒体２４を通ってジグザグパターンで長手方
向に進むようになっているのがよい。レーザ利得媒体２
４は、光学的ポンピング源からの放射線を吸収して励起
種の反転分布を発生し、その反転分布により、励起され
た種がレーザ遷移を生じてレーザ出力を発生する。
【００１５】レーザ利得媒体２４は、好ましくは、１０
６４ｎｍの主波長で発光するネオジムイリジウムアルミ
ニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）の結晶であるのがよ
い。Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ガラス及びＴｉ：サファイア
のような他の適当なレーザ利得材料が選択的に使用され
てもよい。レーザ利得媒体２４をポンピングする放射線
源は、好ましくは、アレイに配列された複数のダイオー
ドレーザを有するのがよい。ダイオードレーザアレイの
光出力は、レーザ利得媒体２４の活性種の吸収線に正確
に同調されて高いポンピング効率を達成し、有害な熱効
果を最小にすることができる。本発明では、ダイオード
レーザアレイは、好ましくは、８０４ｎｍないし８０８
ｎｍの波長範囲で放射線を発生し、レーザ利得媒体２４
をポンピングする。Ｎｄ：ＹＡＧのレーザ利得媒体２４
は、１０６４ｎｍの波長でレーザ出力を再発光する。
６４ｎｍの主波長で発光するネオジムイリジウムアルミ
ニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）の結晶であるのがよ
い。Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ガラス及びＴｉ：サファイア
のような他の適当なレーザ利得材料が選択的に使用され
てもよい。レーザ利得媒体２４をポンピングする放射線
源は、好ましくは、アレイに配列された複数のダイオー
ドレーザを有するのがよい。ダイオードレーザアレイの
光出力は、レーザ利得媒体２４の活性種の吸収線に正確
に同調されて高いポンピング効率を達成し、有害な熱効
果を最小にすることができる。本発明では、ダイオード
レーザアレイは、好ましくは、８０４ｎｍないし８０８
ｎｍの波長範囲で放射線を発生し、レーザ利得媒体２４
をポンピングする。Ｎｄ：ＹＡＧのレーザ利得媒体２４
は、１０６４ｎｍの波長でレーザ出力を再発光する。
【００１６】図２に示されるように、一対のダイオード
レーザマニホールド４０、４２は、レーザ利得モジュー
ル２０の両側に配置されている。ダイオードレーザマニ
ホールド４０、４２は、細長いねじ付き取付けエレメン
ト４４、４６のような取付け具によりハウジング２２に
取り付けられている。図４を参照すると、複数の個々の
ダイオードレーザ４８ａ、４８ｂ、４８ｃ（ここでは集
合的にダイオードレーザアレイ４８と称する）が、ダイ
オードレーザマニホールド４０に取り付けられている。
複数のダイオードレーザ５０ａ、５０ｂおよび５０ｃ
（図２）（ここでは集合的にダイオードレーザアレイ５
０と称する）が、対向するダイオードレーザマニホール
ド４２に取り付けられている。ダイオードレーザアレイ
４８、５０の個々のダイオードレーザは、好ましくは、
図示されるように相互にほぼ均一に隔置されている。図
２に図示されるように、ダイオードレーザは、レーザ空
胴内に延びており、レーザ利得媒体２４に近接してい
る。ダイオードレーザ４８ａ、４８ｃ及び５０ａ、５０
ｃは水平線と或る角度を成してレーザ空胴内に延びてい
る。個々のダイオードレーザのこの構成及び配向は、レ
ーザ利得モジュール２４の主側面３０、３２の一様なポ
ンピングを行う。ダイオードレーザアレイ４８、５０の
他の構成及び配向が使用されてもよい。さらに、或る例
では、レーザ利得媒体２４の一つの主面だけを光学的に
ポンピングするためにダイオードレーザアレイ４８又は
５０のようなダイオードレーザアレイが唯一つだけ設け
られてもよい。
レーザマニホールド４０、４２は、レーザ利得モジュー
ル２０の両側に配置されている。ダイオードレーザマニ
ホールド４０、４２は、細長いねじ付き取付けエレメン
ト４４、４６のような取付け具によりハウジング２２に
取り付けられている。図４を参照すると、複数の個々の
ダイオードレーザ４８ａ、４８ｂ、４８ｃ（ここでは集
合的にダイオードレーザアレイ４８と称する）が、ダイ
オードレーザマニホールド４０に取り付けられている。
複数のダイオードレーザ５０ａ、５０ｂおよび５０ｃ
（図２）（ここでは集合的にダイオードレーザアレイ５
０と称する）が、対向するダイオードレーザマニホール
ド４２に取り付けられている。ダイオードレーザアレイ
４８、５０の個々のダイオードレーザは、好ましくは、
図示されるように相互にほぼ均一に隔置されている。図
２に図示されるように、ダイオードレーザは、レーザ空
胴内に延びており、レーザ利得媒体２４に近接してい
る。ダイオードレーザ４８ａ、４８ｃ及び５０ａ、５０
ｃは水平線と或る角度を成してレーザ空胴内に延びてい
る。個々のダイオードレーザのこの構成及び配向は、レ
ーザ利得モジュール２４の主側面３０、３２の一様なポ
ンピングを行う。ダイオードレーザアレイ４８、５０の
他の構成及び配向が使用されてもよい。さらに、或る例
では、レーザ利得媒体２４の一つの主面だけを光学的に
ポンピングするためにダイオードレーザアレイ４８又は
５０のようなダイオードレーザアレイが唯一つだけ設け
られてもよい。
【００１７】図４を参照すると、複数のダイオードレー
ザ電力母線５４（図４）、５６（図１）によりダイオー
ドレーザアレイ４８、５０に関連する電力接続線５２へ
電力が分配されている。好ましさは小さいけれども、フ
ラッシュランプのような他の適当なレーザポンピング源
を選択的に用いてレーザ利得媒体２４を放射してもよ
い。ダイオードレーザマニホールド４０、４２は、プラ
スチック材料で形成されている。ダイオードレーザマニ
ホールド４０、４２は、好ましくは、静電放電コーティ
ングを有する三層構造の溶剤接合プラスチックで構成さ
れているのがよい。この多層構造は、製造が簡単で安
い。既知の金属製冷却システムと異なり、プラスチック
材料は無汚染である。プラスチック材料はまた、軽量
で、しかも高い機械的剛性を与える。さらに、プラスチ
ック材料はダイオードレーザアレイ４８、５０により発
生される８０４ｎｍないし８０８ｎｍの放射線、又は１
０６４ｎｍの波長のレーザ出力に影響されない。コーテ
ィングされたプラスチック材料は、また、適正に接地さ
れたとき、ダイオードレーザを損傷する静電気の蓄積を
排除する。
ザ電力母線５４（図４）、５６（図１）によりダイオー
ドレーザアレイ４８、５０に関連する電力接続線５２へ
電力が分配されている。好ましさは小さいけれども、フ
ラッシュランプのような他の適当なレーザポンピング源
を選択的に用いてレーザ利得媒体２４を放射してもよ
い。ダイオードレーザマニホールド４０、４２は、プラ
スチック材料で形成されている。ダイオードレーザマニ
ホールド４０、４２は、好ましくは、静電放電コーティ
ングを有する三層構造の溶剤接合プラスチックで構成さ
れているのがよい。この多層構造は、製造が簡単で安
い。既知の金属製冷却システムと異なり、プラスチック
材料は無汚染である。プラスチック材料はまた、軽量
で、しかも高い機械的剛性を与える。さらに、プラスチ
ック材料はダイオードレーザアレイ４８、５０により発
生される８０４ｎｍないし８０８ｎｍの放射線、又は１
０６４ｎｍの波長のレーザ出力に影響されない。コーテ
ィングされたプラスチック材料は、また、適正に接地さ
れたとき、ダイオードレーザを損傷する静電気の蓄積を
排除する。
【００１８】図２を参照すると、一対のほぼ矩形の窓５
８、６０が、レーザ利得媒体２４の両側であって、その
レーザ利得媒体２４とダイオードレーザアレイ４８、５
０の間に配置されている。窓５８、６０は、冷却剤流路
６２、６４を形成するようにレーザ利得媒体２４に隣接
してそれに平行に配置されており、その冷却剤流路を通
して、冷却剤がレーザ利得媒体２４の主側面３０、３２
上を長手方向に流れるようになっている。窓５８、６０
は、好ましくは、サファイアで構成されているのがよ
い。サファイアは、アルミナハウジング２２の熱膨張係
数にほぼ一致する熱膨張係数を有し、窓５８、６０を、
図６で５９で示されているように、ハウジング２２に蝋
付けされた（フリットされた）ガラスにすることを可能
にする。サファイアの熱膨張特性に近い熱膨張特性を有
する他の適当な材料を選択的に使用してもよい。窓５
８、６０に反射防止コーティングが塗布され、ダイオー
ドレーザアレイ４８、５０により発生された８０４ｎｍ
ないし８０８ｎｍの波長の放射線を透過するようにし
て、窓５８、６０の各々に隣接するハウジング開口２３
（図３にはハウジング開口２３が１つだけ示されてい
る）を通してレーザ利得媒体２４の光学的ポンピングを
可能にしている。
８、６０が、レーザ利得媒体２４の両側であって、その
レーザ利得媒体２４とダイオードレーザアレイ４８、５
０の間に配置されている。窓５８、６０は、冷却剤流路
６２、６４を形成するようにレーザ利得媒体２４に隣接
してそれに平行に配置されており、その冷却剤流路を通
して、冷却剤がレーザ利得媒体２４の主側面３０、３２
上を長手方向に流れるようになっている。窓５８、６０
は、好ましくは、サファイアで構成されているのがよ
い。サファイアは、アルミナハウジング２２の熱膨張係
数にほぼ一致する熱膨張係数を有し、窓５８、６０を、
図６で５９で示されているように、ハウジング２２に蝋
付けされた（フリットされた）ガラスにすることを可能
にする。サファイアの熱膨張特性に近い熱膨張特性を有
する他の適当な材料を選択的に使用してもよい。窓５
８、６０に反射防止コーティングが塗布され、ダイオー
ドレーザアレイ４８、５０により発生された８０４ｎｍ
ないし８０８ｎｍの波長の放射線を透過するようにし
て、窓５８、６０の各々に隣接するハウジング開口２３
（図３にはハウジング開口２３が１つだけ示されてい
る）を通してレーザ利得媒体２４の光学的ポンピングを
可能にしている。
【００１９】サファイアの窓５８、６０をアルミナハウ
ジング２２にフリットする（fritting）ことにより、流
路６２、６４に余分な流体シールや接着接合部を設ける
必要性を排除する。このようなシール又は接合部は、流
体漏れの潜在的な源である。フリットするとは、また、
複雑な流路形状や、脆いサファイアの窓５８、６０にシ
ールマウントを使用することを排除する。窓５８、６０
はハウジング２２に予め取り付けられるので、フリット
することは、更に、レーザ利得モジュール２０の最終組
み立てを簡単にする。図２及び図６に示されるように、
シール６６、６８は、窓５８、６０の上面及び下面にそ
れぞれ配置され、冷却剤が流路６２、６４を通るように
レーザ利得媒体をシールする。シール６６、６８は、好
ましくは、ダイオードレーザアレイ４８、５０により発
生された８０４ｎｍないし８０８ｎｍの放射線と、レー
ザ利得モジュール２０の１０６４ｎｍのレーザ出力を透
過させる純粋なシリコーンゴム材料で構成されるのがよ
い。シール６６、６８は、選択的に、他の適当な光透過
材料で形成されてもよい。これらの光波長を透過させる
ことにより、シール６６、６８の損傷加熱が回避され
る。シール６６、６８は、レーザ利得媒体２４に対して
注意深く位置決めされ、光学的性能を低下させるレーザ
利得媒体２４の熱勾配を最小にする。
ジング２２にフリットする（fritting）ことにより、流
路６２、６４に余分な流体シールや接着接合部を設ける
必要性を排除する。このようなシール又は接合部は、流
体漏れの潜在的な源である。フリットするとは、また、
複雑な流路形状や、脆いサファイアの窓５８、６０にシ
ールマウントを使用することを排除する。窓５８、６０
はハウジング２２に予め取り付けられるので、フリット
することは、更に、レーザ利得モジュール２０の最終組
み立てを簡単にする。図２及び図６に示されるように、
シール６６、６８は、窓５８、６０の上面及び下面にそ
れぞれ配置され、冷却剤が流路６２、６４を通るように
レーザ利得媒体をシールする。シール６６、６８は、好
ましくは、ダイオードレーザアレイ４８、５０により発
生された８０４ｎｍないし８０８ｎｍの放射線と、レー
ザ利得モジュール２０の１０６４ｎｍのレーザ出力を透
過させる純粋なシリコーンゴム材料で構成されるのがよ
い。シール６６、６８は、選択的に、他の適当な光透過
材料で形成されてもよい。これらの光波長を透過させる
ことにより、シール６６、６８の損傷加熱が回避され
る。シール６６、６８は、レーザ利得媒体２４に対して
注意深く位置決めされ、光学的性能を低下させるレーザ
利得媒体２４の熱勾配を最小にする。
【００２０】レーザ利得媒体の縁部温度、したがって、
温度の一様性を制御するために、上縁制御棒７０と下縁
制御棒７２が設けられている。上縁制御棒７０は、レー
ザ利得媒体２４の上面２６に隣接して位置決めされ、下
縁制御棒７２は、下面２８に隣接して位置決めされてい
る。上下の縁制御棒７０、７２の各々は、加熱と冷却の
両方の能力を与え、ダイオードレーザアレイ４８、５０
により発生される熱を補完するように熱を加えたり除去
したりすることにより、レーザ利得媒体２４の熱制御を
可能にしている。特に、縁制御棒７０、７２の各々は、
レーザ利得媒体２４の上面２６と下面２８、及び、加熱
体７６に冷却剤を流す流路７４を有している。図５は、
上縁制御棒７０をより詳細に示している。下縁制御棒７
２は、同じ構造を有するので、簡単にするため図示され
ていない。図示されているように、流路７４は、特定の
熱抵抗を与える熱抵抗体７７により加熱体７６から隔置
されている。
温度の一様性を制御するために、上縁制御棒７０と下縁
制御棒７２が設けられている。上縁制御棒７０は、レー
ザ利得媒体２４の上面２６に隣接して位置決めされ、下
縁制御棒７２は、下面２８に隣接して位置決めされてい
る。上下の縁制御棒７０、７２の各々は、加熱と冷却の
両方の能力を与え、ダイオードレーザアレイ４８、５０
により発生される熱を補完するように熱を加えたり除去
したりすることにより、レーザ利得媒体２４の熱制御を
可能にしている。特に、縁制御棒７０、７２の各々は、
レーザ利得媒体２４の上面２６と下面２８、及び、加熱
体７６に冷却剤を流す流路７４を有している。図５は、
上縁制御棒７０をより詳細に示している。下縁制御棒７
２は、同じ構造を有するので、簡単にするため図示され
ていない。図示されているように、流路７４は、特定の
熱抵抗を与える熱抵抗体７７により加熱体７６から隔置
されている。
【００２１】縁制御棒７０は、接着剤７９によりレーザ
利得媒体２４の上面２６と下面２８にそれぞれ結合され
ている。好ましい接着剤は、酸化バリウム添加シリコー
ンゴムＲＴＶであり、これは、８０４ｎｍないし８０８
ｎｍの光波長において拡散反射と最小の吸収を与え、熱
損傷に対する抵抗を与え、縁制御棒７０、７２とレーザ
利得媒体２４との間に良好な熱伝導率を与えて局所加熱
を防止する。他の接着剤が同様な特性を与えてもよい。
特に、充填物として用いられる他の金属酸化物が同様な
光学的かつ熱的な特性を与えてもよい。図２を参照する
と、レーザ利得モジュール２０のレーザ空胴内に迷走光
を含むように上部熱シールド７８と下部熱シールド８０
が設けられている。レーザ利得モジュール２０は、それ
ぞれの窓５８、６０とレーザ利得媒体２４との間の冷却
剤流路６２、６４と、縁制御棒７０、７２と、後述する
ダイオードレーザアレイ４８、５０を冷却するダイオー
ドレーザマニホールド冷却剤通路とに、冷却剤を分配す
る冷却剤分配システムを有する。これらの負荷への冷却
剤の分配は、図７に示されている。冷却剤は、好ましく
は、水であるが、他の適当な冷却流体が選択的に使用さ
れてもよい。
利得媒体２４の上面２６と下面２８にそれぞれ結合され
ている。好ましい接着剤は、酸化バリウム添加シリコー
ンゴムＲＴＶであり、これは、８０４ｎｍないし８０８
ｎｍの光波長において拡散反射と最小の吸収を与え、熱
損傷に対する抵抗を与え、縁制御棒７０、７２とレーザ
利得媒体２４との間に良好な熱伝導率を与えて局所加熱
を防止する。他の接着剤が同様な特性を与えてもよい。
特に、充填物として用いられる他の金属酸化物が同様な
光学的かつ熱的な特性を与えてもよい。図２を参照する
と、レーザ利得モジュール２０のレーザ空胴内に迷走光
を含むように上部熱シールド７８と下部熱シールド８０
が設けられている。レーザ利得モジュール２０は、それ
ぞれの窓５８、６０とレーザ利得媒体２４との間の冷却
剤流路６２、６４と、縁制御棒７０、７２と、後述する
ダイオードレーザアレイ４８、５０を冷却するダイオー
ドレーザマニホールド冷却剤通路とに、冷却剤を分配す
る冷却剤分配システムを有する。これらの負荷への冷却
剤の分配は、図７に示されている。冷却剤は、好ましく
は、水であるが、他の適当な冷却流体が選択的に使用さ
れてもよい。
【００２２】図１を参照すると、冷却剤分配システム
は、金属製の冷却剤分配台８２と、冷却剤の縁制御棒７
０、７２への供給量を調節する冷却剤制御バルブ８４と
を有する。図４を参照すると、レーザ利得モジュール２
０の前に流れ制御バルブ１２０が設けられて冷却剤流路
６２への流入を制御する。冷却剤分配システムは、コン
パクトな構成を有し、単一の入力と単一の出力ポートを
有する。縁制御棒冷却剤供給マニホールド８６が、冷却
剤分配台８２の上方で縁制御棒７０、７２に取り付けら
れている。図３に示されているように、縁制御棒冷却剤
供給マニホールド８６は、冷却剤供給路８８を形成し、
この冷却剤供給路８８を通して、冷却剤が、下縁制御棒
７２と上縁制御棒７０に流される。縁制御棒７０、７２
は、それぞれ、その両端が、自己取付けガイド９０、９
２として働く一対のフランジに固定されている。組み立
て中に自己取付けガイド９０、９２にスプリング力を加
えるためにスプリングクランプ９４が設けられている。
ガイド９０は、ネジのような従来の取付け具を使用して
縁制御棒冷却剤供給マニホールド８６に取付けられてい
る。冷却剤は、矢印で示されるように、縁制御棒７０、
７２を通ってレーザ利得媒体２４の上面２６と下面２８
を冷却し、その後、縁制御棒戻りマニホールド９８に形
成された流体戻り路１００を通って冷却剤分配台８２に
戻される。
は、金属製の冷却剤分配台８２と、冷却剤の縁制御棒７
０、７２への供給量を調節する冷却剤制御バルブ８４と
を有する。図４を参照すると、レーザ利得モジュール２
０の前に流れ制御バルブ１２０が設けられて冷却剤流路
６２への流入を制御する。冷却剤分配システムは、コン
パクトな構成を有し、単一の入力と単一の出力ポートを
有する。縁制御棒冷却剤供給マニホールド８６が、冷却
剤分配台８２の上方で縁制御棒７０、７２に取り付けら
れている。図３に示されているように、縁制御棒冷却剤
供給マニホールド８６は、冷却剤供給路８８を形成し、
この冷却剤供給路８８を通して、冷却剤が、下縁制御棒
７２と上縁制御棒７０に流される。縁制御棒７０、７２
は、それぞれ、その両端が、自己取付けガイド９０、９
２として働く一対のフランジに固定されている。組み立
て中に自己取付けガイド９０、９２にスプリング力を加
えるためにスプリングクランプ９４が設けられている。
ガイド９０は、ネジのような従来の取付け具を使用して
縁制御棒冷却剤供給マニホールド８６に取付けられてい
る。冷却剤は、矢印で示されるように、縁制御棒７０、
７２を通ってレーザ利得媒体２４の上面２６と下面２８
を冷却し、その後、縁制御棒戻りマニホールド９８に形
成された流体戻り路１００を通って冷却剤分配台８２に
戻される。
【００２３】図３及び４を参照すると、冷却剤はまたレ
ーザ利得媒体冷却剤供給路１０２を通して流れ、レーザ
利得媒体冷却剤戻り路１０４を通して戻される。エンド
キャップ１０６が、細長い取付け具１０８と係合してレ
ーザ利得媒体冷却剤供給路１０２の上端を閉じている。
エンドキャップ１１０が、レーザ利得媒体冷却剤戻り路
１０４の上端を閉じている。冷却剤は、それぞれの窓５
８、６０とレーザ利得媒体２４との間の冷却剤流路６
２、６４を通って長手方向に流れ、レーザ利得媒体２４
の主側面３０、３２を冷却し、その後、冷却剤は、レー
ザ利得媒体戻り路１０４を通って冷却剤供給源に戻され
る。冷却剤はまたレーザダイオードアレイ４８、５０を
冷却するように分配される。図４に示されているよう
に、冷却剤分配システムは、冷却剤をダイオードレーザ
マニホールド４０、４２へ流す供給通路１１４（図１参
照）を形成するダイオードレーザマニホールド冷却剤供
給路１１２と、冷却剤を冷却剤分配台８２へ戻す戻り通
路（図示せず）を形成するダイオードレーザマニホール
ド冷却剤戻り路１１６とを有する。マニホールド冷却剤
供給路１１２とマニホールド冷却剤戻り路１１６は、通
常、金属で形成されている。冷却剤は、ダイオードレー
ザマニホールド４０、４２内を分配されてダイオードレ
ーザアレイ４８、５０のレーザダイオードの各々を冷却
する。
ーザ利得媒体冷却剤供給路１０２を通して流れ、レーザ
利得媒体冷却剤戻り路１０４を通して戻される。エンド
キャップ１０６が、細長い取付け具１０８と係合してレ
ーザ利得媒体冷却剤供給路１０２の上端を閉じている。
エンドキャップ１１０が、レーザ利得媒体冷却剤戻り路
１０４の上端を閉じている。冷却剤は、それぞれの窓５
８、６０とレーザ利得媒体２４との間の冷却剤流路６
２、６４を通って長手方向に流れ、レーザ利得媒体２４
の主側面３０、３２を冷却し、その後、冷却剤は、レー
ザ利得媒体戻り路１０４を通って冷却剤供給源に戻され
る。冷却剤はまたレーザダイオードアレイ４８、５０を
冷却するように分配される。図４に示されているよう
に、冷却剤分配システムは、冷却剤をダイオードレーザ
マニホールド４０、４２へ流す供給通路１１４（図１参
照）を形成するダイオードレーザマニホールド冷却剤供
給路１１２と、冷却剤を冷却剤分配台８２へ戻す戻り通
路（図示せず）を形成するダイオードレーザマニホール
ド冷却剤戻り路１１６とを有する。マニホールド冷却剤
供給路１１２とマニホールド冷却剤戻り路１１６は、通
常、金属で形成されている。冷却剤は、ダイオードレー
ザマニホールド４０、４２内を分配されてダイオードレ
ーザアレイ４８、５０のレーザダイオードの各々を冷却
する。
【００２４】
【発明の効果】したがって、本発明によるレーザ利得モ
ジュール２０は、レーザ利得媒体の高いレベルの支持と
熱制御を与えてレーザ空胴においてビームアライメント
を維持する、コンパクトで簡単な構成を有している。こ
れらの利点は、アルミナハウジング２２の構成を用いる
ことにより達成される。アルミナは、金属磨耗とそれに
関連するレーザ利得媒体の欠陥の問題を克服し、サファ
イア窓５８、６０に蝋付けするガラスの使用を可能にす
る。ハウジング２２はまた、ダイオードレーザアレイ４
８、５０の正確な支持を与えてレーザ利得媒体の一貫し
た光学的ポンピングを確保する。加えて、アルミナハウ
ジング２２は、冷却の要求を減少させ、ダイオードポン
ピングアレイ４８、５０から冷却剤を隔離しながら、レ
ーザ利得媒体２４とダイオードレーザマニホールド４
０、４２へ冷却剤を分配する簡単な冷却剤分配システム
の使用を可能にする。冷却剤分配システムはまた、金属
の破砕や腐食による汚染の問題を排除する。レーザ利得
モジュール２０は、レーザ利得媒体内で垂直方向にほぼ
一様な温度分布を維持してビーム品質を増大させる。更
に、レーザ利得モジュール２０を構成するのに用いられ
る材料は、８０４ｎｍないし８０８ｎｍの光波長と、１
０６４ｎｍの光波長に影響されず、また、鏡面反射され
ないものである。
ジュール２０は、レーザ利得媒体の高いレベルの支持と
熱制御を与えてレーザ空胴においてビームアライメント
を維持する、コンパクトで簡単な構成を有している。こ
れらの利点は、アルミナハウジング２２の構成を用いる
ことにより達成される。アルミナは、金属磨耗とそれに
関連するレーザ利得媒体の欠陥の問題を克服し、サファ
イア窓５８、６０に蝋付けするガラスの使用を可能にす
る。ハウジング２２はまた、ダイオードレーザアレイ４
８、５０の正確な支持を与えてレーザ利得媒体の一貫し
た光学的ポンピングを確保する。加えて、アルミナハウ
ジング２２は、冷却の要求を減少させ、ダイオードポン
ピングアレイ４８、５０から冷却剤を隔離しながら、レ
ーザ利得媒体２４とダイオードレーザマニホールド４
０、４２へ冷却剤を分配する簡単な冷却剤分配システム
の使用を可能にする。冷却剤分配システムはまた、金属
の破砕や腐食による汚染の問題を排除する。レーザ利得
モジュール２０は、レーザ利得媒体内で垂直方向にほぼ
一様な温度分布を維持してビーム品質を増大させる。更
に、レーザ利得モジュール２０を構成するのに用いられ
る材料は、８０４ｎｍないし８０８ｎｍの光波長と、１
０６４ｎｍの光波長に影響されず、また、鏡面反射され
ないものである。
【図１】本発明によるダイオードレーザでポンピングさ
れる固体レーザ利得モジュールの一部破断側面図であ
る。
れる固体レーザ利得モジュールの一部破断側面図であ
る。
【図２】図１のレーザ利得モジュールの一部破断横断面
図である。
図である。
【図３】図２のライン３−３の方向から見た、冷却剤分
配システムを除いた、縦断面図である。
配システムを除いた、縦断面図である。
【図４】図１のレーザ利得モジュールの一部破断正面図
である。
である。
【図５】レーザ利得媒体に取り付けられた縁制御棒の拡
大部分図である。
大部分図である。
【図６】サファイア窓とレーザ利得媒体に対するシール
の位置と、その窓のハウジングへのフリットを示す拡大
部分図である。
の位置と、その窓のハウジングへのフリットを示す拡大
部分図である。
【図７】ダイオードマニホールド、縁制御棒及びスラブ
冷却剤流路への冷却剤の分配を示す流体回路の概略図で
ある。
冷却剤流路への冷却剤の分配を示す流体回路の概略図で
ある。
２０ レーザ利得モジュール ２２ ハウジング ２３ ハウジング開口 ２４ レーザ利得媒体 ２６ 上面 ２８ 下面 ３０、３２ 側面 ４０、４２ ダイオードレーザマニホールド ４８、５０ ダイオードレーザアレイ ４８ａ、４８ｂ、４８ｃ ダイオードレーザ ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ ダイオードレーザ ５８、６０ 窓 ６２、６４ 流路 ６６、６８ シール ７０ 上縁制御棒 ７２ 下縁制御棒 ７４ 流路 ７６ 加熱体 ７７ 熱抵抗体 ７８ 上部熱シールド ７９ 接着剤 ８０ 下部熱シールド ８２ 冷却剤分配台 ８４ 冷却剤制御バルブ ８６ 縁制御棒冷却剤供給マニホールド
フロントページの続き (72)発明者 ロバート ティンティー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90254 レイクウッド バーリン アベニ ュー 4907 (72)発明者 ジョージ エム ハーポール アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90731 サン ペドロ イーストマン プ レイス 812
Claims (24)
- 【請求項１】 出力ビームを発生するダイオードレーザ
でポンピングされる固体スラブレーザ利得モジュールに
おいて、 セラミックハウジングと、 前記セラミックハウジングに配置され該セラミックハウ
ジングにより支持されているレーザ利得媒体であって、
該レーザ利得媒体が、上面、下面及び一対の対向側面を
有するレーザ利得媒体と、 前記レーザ利得媒体を放射して出力ビームを発生するよ
うに前記セラミックハウジングに取り付けられ前記側面
の少なくとも１つに近接して配置されており、レーザ利
得媒体を冷却して前記下面と上面との間にほぼ一様な温
度分布を形成するポンピング手段と、 前記ポンピング手段の各々を冷却する手段と、を備え、
前記セラミックハウジングが有効な熱伝導率と熱膨張係
数を有し、レーザ空胴において出力ビームのアラインメ
ントを実質的に維持する、ことを特徴とする固体レーザ
利得モジュール。 - 【請求項２】 前記ハウジングは、アルミニウムで構成
されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ利
得モジュール。 - 【請求項３】 前記ポンピング手段は、レーザ利得媒体
を放射するために前記側面の各々に近接して配置されて
いるダイオードレーザアレイから構成されていることを
特徴とする請求項１に記載のレーザ利得モジュール。 - 【請求項４】 前記レーザ利得媒体を冷却する手段は、
前記側面の各々に冷却剤を流す手段から構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ利得モジュー
ル。 - 【請求項５】 前記側面の各々に冷却剤を流す手段は、
一対の窓とレーザ利得媒体をシールするシール手段から
構成され、各窓は冷却流体が長手方向に流れる冷却流体
路を形成するように前記側面の一つに隣接して平行にな
っていることを特徴とする請求項４に記載のレーザ利得
モジュール。 - 【請求項６】 前記窓は、セラミックハウジングの熱膨
張係数にほぼ一致する熱膨張係数を有し、前記窓は、そ
の上に、ポンピング手段の各々により発生された放射線
を透過させるのに有効な反射防止コーティングを有する
ことを特徴とする請求項５に記載のレーザ利得モジュー
ル。 - 【請求項７】 前記シール手段は、前記ポンピング手段
の各々により発生された放射線およびレーザ出力に対し
て透過性の材料で構成され、シール手段の各々は、窓の
１つとレーザ利得媒体の間に実質的に配置されているこ
とを特徴とする請求項５に記載のレーザ利得モジュー
ル。 - 【請求項８】 前記シール手段は、関係する波長におい
て光学的に透明なシリコーンゴムで構成され、前記シー
ル手段の各々は、窓の１つとレーザ利得媒体の間に実質
的に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の
レーザ利得モジュール。 - 【請求項９】 前記レーザ利得媒体は、結晶Ｎｄ：ＹＡ
Ｇで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の
レーザ利得モジュール。 - 【請求項１０】 前記上面と下面に近接して配置されて
該上面と下面を選択的に加熱又は冷却する熱制御手段を
有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ利得モ
ジュール。 - 【請求項１１】 前記熱制御手段は、前記上面に近接し
て配置された上縁制御棒と前記下面に近接して配置され
た下縁制御棒を有し、前記上縁制御棒と下縁制御棒はそ
れぞれ冷却剤を流す冷却剤流路を形成し、前記上縁制御
棒と下縁制御棒の各々は、上面と下面にそれぞれ熱を選
択的に供給する加熱手段を有することを特徴とする請求
項１０に記載のレーザ利得モジュール。 - 【請求項１２】 前記上縁制御棒と下縁制御棒は、酸化
バリウム添加（又は他の金属酸化物添加）シリコーンゴ
ムＲＴＶ又は他の熱伝導性接着剤でそれぞれ上面と下面
に接合されていることを特徴とする請求項１１に記載の
レーザ利得モジュール。 - 【請求項１３】 前記ポンピング手段の各々は、マニホ
ールドに取り付けられ、そのマニホールドの各々は、ハ
ウジングに取り付けられていることを特徴とする請求項
１に記載のレーザ利得モジュール。 - 【請求項１４】 前記マニホールドの各々は、静電放電
コーティングを有するプラスチック材料で形成されてい
ることを特徴とする請求項１３に記載のレーザ利得モジ
ュール。 - 【請求項１５】 前記マニホールドの各々は、溶剤接着
（又は他の接着方法）の構成を有するプラスチック材料
の複数の層で構成されており、且つ、前記マニホールド
の各々は、その上に静電放電コーティングを有すること
を特徴とする請求項１３に記載のレーザ利得モジュー
ル。 - 【請求項１６】 レーザ出力を発生するダイオードレー
ザでポンピングされる固体スラブレーザ利得モジュール
において、 セラミックハウジングと、 前記セラミックハウジングに配置され該セラミックハウ
ジングにより支持されているレーザ利得媒体であって、
該レーザ利得媒体が上面、下面及び一対の対向側面を有
するレーザ利得媒体と、 前記側面の各々に冷却剤を流す手段と、 前記上面と下面に近接して配置されて該上面と下面を選
択的に加熱又は冷却する熱制御手段と、 前記レーザ利得媒体を放射するために前記側面の各々に
近接して配置されているダイオードレーザアレイであっ
て、該ダイオードレーザアレイの各々は、ハウジングに
取り付けられたダイオードレーザマニホールドに取り付
けられ、ダイオードレーザマニホールドの各々は、その
上に静電放電コーティングを有するプラスチック材料で
形成されている、ダイオードレーザアレイと、 前記ダイオードレーザマニホールドの各々に冷却剤を供
給してダイオードレーザアレイを冷却する手段と、を備
え、 前記セラミックハウジングは、有効な熱伝導率と熱膨張
係数を有し、レーザ空胴において出力ビームのアライン
メントを実質的に維持する、ことを特徴とする固体スラ
ブレーザ利得モジュール。 - 【請求項１７】 前記ハウジングは、アルミニウムで構
成されていることを特徴とする請求項１６に記載のレー
ザ利得モジュール。 - 【請求項１８】 前記側面の各々に冷却剤を流す手段
は、一対の窓とレーザ利得媒体をシールするシール手段
から構成され、前記窓の各々は、冷却流体を流す冷却流
体路を形成するように前記側面の一つに隣接してその側
面に平行になっていることを特徴とする請求項１６に記
載のレーザ利得モジュール。 - 【請求項１９】 前記窓は、その上に、ダイオードレー
ザアレイの各々により発生された放射線を透過させるの
に有効な反射防止コーティングを有するサファイアで構
成されていることを特徴とする請求項１８に記載のレー
ザ利得モジュール。 - 【請求項２０】 前記窓は、ハウジングに蝋付けされた
ガラスであることを特徴とする請求項１９に記載のレー
ザ利得モジュール。 - 【請求項２１】 前記シール手段は、（関係する波長に
おいて）光学的に透明なシリコーンゴムで構成された一
対のシールから成り、前記シールの各々は、実質的に窓
の１つとレーザ利得媒体の間に配置されていることを特
徴とする請求項１８に記載のレーザ利得モジュール。 - 【請求項２２】 前記レーザ利得媒体は、結晶Ｎｄ：Ｙ
ＡＧで構成されていることを特徴とする請求項１６に記
載のレーザ利得モジュール。 - 【請求項２３】 前記熱制御手段は、前記上面に近接し
て配置された上縁制御棒と前記下面に近接して配置され
た下縁制御棒を有し、前記上縁制御棒と下縁制御棒はそ
れぞれ冷却剤を流す冷却剤流路を形成し、前記上縁制御
棒と下縁制御棒の各々は、前記上面と下面にそれぞれ熱
を選択的に供給する加熱手段を有し、前記上縁制御棒と
下縁制御棒は、酸化バリウム添加シリコーンゴムＲＴＶ
又は他の熱伝導性接着剤でそれぞれ前記上面と下面に接
合されていることを特徴とする請求項１６に記載のレー
ザ利得モジュール。 - 【請求項２４】 前記ダイオードレーザマニホールドの
各々は、溶剤接着構成を有するプラスチック材料の複数
の層で構成されており、ダイオードレーザマニホールド
の各々は、その上に静電放電コーティングを有すること
を特徴とする請求項１６に記載のレーザ利得モジュー
ル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/683585 | 1996-07-15 | ||
| US08/683,585 US5790575A (en) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | Diode laser pumped solid state laser gain module |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1093169A true JPH1093169A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3059952B2 JP3059952B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=24744662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9185466A Expired - Fee Related JP3059952B2 (ja) | 1996-07-15 | 1997-07-10 | ダイオードレーザでポンピングされる固体レーザ利得モジュール |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5790575A (ja) |
| EP (1) | EP0820126B1 (ja) |
| JP (1) | JP3059952B2 (ja) |
| CN (1) | CN1084065C (ja) |
| DE (1) | DE69730784T2 (ja) |
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| WO2018037944A1 (ja) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | 株式会社ブイ・テクノロジー | レーザポンプチャンバ装置 |
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| DE19840926B4 (de) * | 1998-09-08 | 2013-07-11 | Hell Gravure Systems Gmbh & Co. Kg | Anordnung zur Materialbearbeitung mittels Laserstrahlen und deren Verwendung |
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