(57)【要約】【課題】本発明は、ペルチエ要素（１８）を具備し、主に、高い熱応力にさらされレーザビーム（２）、基本的にはレーザパルスを発生する光学クリスタルまたはレーザクリスタル（５）の冷却を意図した冷却装置（７）に関し、クリスタルの焼損を避けつつ効果的な冷却をおこなう。【解決手段】冷却装置は、例えば、光学増幅器または発振器の冷却に使用される。クリスタル（５）はそれを冷却するペルチエ要素（１８）と共に、乾燥材を使用して真空排気され、および、または、乾燥状態にされた密封容器（８）内に配設される。クリスタルは、レーザビーム（２）を通過せしめる少なくとも１つのブリュースターの窓（３２、３３）を有し、その窓は光学軸に対してブリュースター角に対応する角度で取り付けられている。【選択図】図２
2010171459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱的に高い負荷がかかるレーザビーム、特に、レーザパルスが生得される光学クリスタル、または、レーザクリスタル（５）、それぞれ、のためのペルチエ要素（１８）を具備する冷却装置であって、
クリスタル（５）がその冷却のためのペルチエ要素（１８）と共に、密封容器（８）に収容され、
容器（８）が内部が乾燥材によって真空排気され、および、または、乾燥状態に保持され、
容器（８）が、ブリュースター角に対応する光学軸に対して角度を成して配設された少なくとも１つのレーザビーム（２）の通過のためのブリュースター窓（３２、３３）を有していることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
ペルチエ要素（１８）が積み重ねて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
クリスタル（５）が熱伝導性の良い材料から成る冷却ジョー（２４、２５）の間に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
冷却ジョー（２４、２５）がクリスタル（５）を実際的に４つの側部から抱き込み、支持することを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
クリスタル（５）に対向する側で係合している２つの冷却ジョー（２４、２５）の内の１つ（２５）が、他の冷却ジョー（２４）の上にあるクリスタル（５）を超えて延伸し、両冷却ジョーが、レーザビーム（２）が通過できるように、レーザビームの方向に、クリスタル（５）の前、または、後ろに、それぞれ凹部（２８、２９）を備えていることを特徴とする請求項３または４に記載の冷却装置。
【請求項６】
冷却ジョー（２４、２５）から離れる向きの熱側のペルチエ要素（１８）が冷却受け台（１３）に係合していることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項７】
冷却受け台（１３）が液体冷却されていることを特徴とする請求項６に記載の冷却装置。
【請求項８】
冷却受け台（１３）が、端部側に、ペルチエ要素（１８）並びに冷却ジョー（２４、２５）をクリスタル（５）に適合させる、Ｖ字形の凹部（２０）を具備する略円筒状ボディ（１９）を備えることを特徴とする請求項６または７に記載の冷却装置。
【請求項９】
Ｖ字形の凹部（２０）が９０°の頂角を有することを特徴とする請求項６に記載の冷却装置。
【請求項１０】
Ｖ字形の凹部（２０）が、ペルチエ要素（１８）のための傾斜した載置面を画成し、内側に載置面（２１）の端部に隣接してペルチエ要素（１８）のための停止具（２２、２３）を備え、その受面が載置面から上方に突出していることを特徴とする請求項８または９に記載の冷却装置。
【請求項１１】
容器（８）が蓋（１２）で閉じられる管状のケーシング（９）を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１２】
ペルチエ要素（１８）から離れる向きの端側部に、管状のケーシング（９）を強く結合するフランジ（１３ａ）を備えることを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１３】
冷却受け台（１３）が冷却液をフランジ（１３ａ）の領域を通すための穴（１５）を備えることを特徴とする請求項１２に記載の冷却装置。
【請求項１４】
密封容器（８）が、好ましくは、対向位置に、（それぞれ）突出した、強く取り付けられたパイプソケット（３０、３１）を備え、それはレーザビーム（２）の通過のための窓（３２、３３）により閉塞されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１５】
熱的に高い負荷を受ける光学クリスタル、または、レーザクリスタル（５）、それぞれと、請求項１から１４のいずれか１項に記載の冷却装置（７）を具備することを特徴とするレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱的に高い負荷がかかる、レーザビーム、特に、レーザパルスが得られる光学クリスタル、または、レーザクリスタル、それぞれ、のための、例えば、光学増幅器または発振器のレーザクリスタルのためのペルチエ要素を具備する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ装置内の光学クリスタル、または、レーザクリスタル、それぞれ、以下、単に”クリスタル”と言う、の冷却は、クリスタル、例えば、チタン−サファイアクリスタル（一般的には、Ｔｉ：Ｓ  ｌａｓｅｒ  ｃｒｙｓｔａｌと言われる）が、運転中に高い熱負荷にさらされる場合には特に重要である。これは、例えば、受動的にモードロックされた(mode-locked) 短パルスのレーザ装置（発振器）内でクリスタルが光学的に非直線的な要素(non-linear element)として使用され、ポンプビームとレゾネータビームがクリスタル内で出来るかぎり高度に焦点合わせされる場合であって、その様にする際、クリスタルは、小さな寸法でなければならず、また、それを補償するために、材料の分散を低く保持するべく高く寄与しなければならず、そのため、未公開の先の出願ＷＯ−９８／１０  ４９４−Ａに述べられているように、特定の、熱的な負荷が上昇する。また、１０°Ｃ以下への冷却は、その時に起こる湿気の凝縮、その際クリスタルの上で凝縮した小さな滴がクリスタルを急激に損傷し、あるいは、破壊する、ので問題であるということも述べられている。
【０００３】
特に重要なのは、さらに、光学増幅器の場合のクリスタルの冷却であって、すでに、１９９７年８月１５日発行のＯｐｔｉｃｓ  Ｌｅｒｔｔｅｒｓ  の  Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１６の１２５６頁〜１２５８頁のバックス他（Ｂａｃｋｕｓ  ｅｔ  ａｌ）による論文、”０．２−ＴＷ  ｌａｓｅｒ  ｓｙｓｔｅｍ  ａｔ  １  ｋＨｚ”に述べられている通りである。この様な、発振器の光学的な後増幅（post-amplification) においては、例えば、やはりチタン−サファイアレーザクリスタルが使用され、そこでは、発振器からの数ｎＪのエネルギを有するパルスは１ｍＪのオーダーに増幅される（すなわち、１０6 の率だけ）。この目的のために、チタン−サファイア増幅クリスタルが緑のレーザ光、で”ポンプ”され、それは、例えば、１０〜２０Ｗの平均出力を有し、それは発振器内でのレーザパルス発生でのポンピング出力の倍数である。
【０００４】
光学的増幅器はパルス（パルス周波数は略１ｋＨｚである）により作動されるという事実から、ポンピングエネルギは独立のパルスに集中され、それが発振器のパルスを増幅する。そこで発生する高い出力により、クリスタルの充分な冷却が重要である。クリスタル冷却が不十分だと、効率が低いだけでなく、発振器に関するのと同様に、”熱レンズ（thermal lense)”効果による”好ましくないビーム形状を誘起し、それも、前述のバックス他による論文に述べられている。
【０００５】
クリスタルが熱せられると、それにより発生する材料内部の温度勾配は屈折率勾配を誘起し、それは、クリスタル材料によっては、レーザビームが通過する間に意図しない焦点合わせ、あるいは、非焦点化をおこなう。クリスタルの良好な冷却は低い温度で熱伝導率を向上し、屈折率の温度係数を小さくし、略理想的なガウス強度形状（Gaussian intensity profile) （断面において）に対応したビームの形状を得ることができる。さらに効率の度合いが向上する。
【０００６】
バックス他による論文によれば液体窒素がクリスタルの冷却に使用され、それにより極めて低温を得ることを可能にしている、しかし、それにより、多くの目的のための、特に移動する使用のための、実際的な光学的増幅器の具現化が阻害されている。
【０００７】
若干異なる光学的増幅器が、１９９７年１０月１５日発行のＯｐｔｉｃｓ  Ｌｅｒｔｔｅｒｓ  の  Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．２０のサルタニア他（Ｓａｒｔａｎｉａ  ｅｔ  ａｌ）による論文、”０．２−ＴＷ  ５−ｆｓ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｕｌｓｅ  ａｔ  ａ  １−ｋＨｚ”に述べられており、そこでは、ペルチエ冷却装置がクリスタルの冷却に使用されていることが概論されている。しかし、協力な冷却によって、クリスタルの上で凝縮された水のみならず、氷が形成され、空気中に汚れがあり、それがクリスタル上に堆積するという問題は残っている。実際、このような氷の形成、汚れは、クリスタル表面の腐食による、局所的な破壊につながる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上述の欠点を克服し、一方で、簡単な構成にも係わらず特に移動する適用形態にも好適ならしめ、高い効率の良好な冷却と最適なビーム形状を得ることができ、他方で、凝縮された水（氷）、や不純物による腐食を防止することによってレーザクリスタルの長い寿命を確保できる、最初に規定したタイプの冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の、最初に規定したタイプの冷却装置は、クリスタルが、その冷却のために設けられたペルチエ要素と共に、密封容器内に収容され、容器の内側が乾燥材により、真空排気され、および、または、乾燥状態に保たれ、容器が少なくとも１つのレーザビームの通過のためのブリュースター角に対応する光軸に対して角度を成して配設されたブリュースター窓を有することを特徴とする。
【００１０】
密封容器を提供することにより、容器の内部を真空排気すること、または、乾燥状態に保つことが可能になり、凝縮された水が、光学クリスタル、または、レーザクリスタル、それぞれ、の上に堆積しない、さらには、クリスタルに対して画成されたクリーンな環境（真空、または、純粋な、すなわち、汚れのない、乾燥した空気）が可能になる。このようにして長い運転時間を得ることができ、それは光学クリスタル、または、レーザクリスタルの装着の間の、あるいは、精密な調整の間に必要な消費という点でも大きな利点である。
【００１１】
さらには、本発明の冷却装置は、熱弾性的な冷却要素、すなわち、ペルチエ要素、を密封容器と共に使用することにより、コンパクトで、簡単で、扱いやすいレーザ装置の構造が可能となって、それによって、さらに、何ら問題なく車両内での使用、例えば、また航空機内での使用を可能にしたことを特徴とするが、それは、液体窒素による冷却に比して、運転中、重力の影響を受けないことによる。容器は、強く閉めることのできる真空排気のための連結手段、および、ペルチエ要素へ電力を供給するための強く密封できる電線の通路を備えることができる。
【００１２】
当該適用において発生する高い強度の点から、いわゆるレーザビームの通過のためのブリュースター窓が容器に設けれている。この様にして、すなわち、そうでなければ使用される広い幅の屈折防止コーティングをすることなく、意図しない屈折を防止することができる。というのは、この様な、誘電コーティング（dielectric coating）は前述の高い強度に耐えることができない（例えば、ビーム径が１０ｍｍ以下で、ピーク出力がＭＷからＧＷの範囲でパルス持続時間が１０ｆｓからｐｓの範囲で、平均出力が１０ｍＷから始まってＷまでの範囲であり、ポンプパラメータについては、平均出力が数Ｗから数十Ｗ、ポンプエネルギが数ｍＪ、高反復周波数がｋＨｚの範囲で、これがピーク出力をＭＷからＧＷの範囲に導く）。
【００１３】
半導体レーザについては密封モジュールを使用することが知られており、例えば、ドイツ特許ＤＥ３３０７９３３Ｃ、ドイツ特許ＤＥ３９２２８００Ａ、日本特許公開ＪＰ１−１２２１８３Ａ、あるいは、欧州特許ＥＰ２５９８８８Ａを参照、そこでは、ペルチエ要素をともなったレーザダイオード要素が示されている。しかしながら、高いレーザ出力はなく、レーザダイオード要素には低い熱負荷しかかからず、ペルチエ要素は実際は単に温度を安定化させる目的でしか使用されない。公知の半導体レーザではこれは重要である、というのは、レーザダイオードの場合、レーザ波長は基本的に半導体チップの温度に依存し、多くの場合、正しい波長を得るために加熱さえ必要とされる。
さらに、これらの公知の装置においては、乾燥材によるモジュールの真空排気、または、乾燥には言及していない。
【００１４】
ペルチエ要素によって、多くの場合、何ら問題なくレーザクリスタルの充分な冷却をおこなうことができる、また多くの場合ペルチエ要素における５０〜７０°Ｃの温度差で充分であることが示されている。特に顕著な、レーザクリスタルからの熱発散、あるいは、冷却のためには、ペルチエ要素を積み重ねて設けることが有利である。この場合には、熱側が大気温度（約２０°Ｃ）の際に、冷側で−５０〜−１００°Ｃを得ることは容易である。この様に、従来のペルチエ要素を使用した場合、１３０°Ｃにも達するペルチエ要素の温度差を得ることができ、−１００°Ｃ以下での冷却をおこなうことができる。
【００１５】
光学クリスタル、または、レーザクリスタル、それぞれは、小板形状にされ、また、良好な冷却を得るために、比較的小さな諸元を有し、増幅器と共に使用する場合は、幅、長さが約３ｍｍ、高さ１〜１．５ｍｍに過ぎない。
【００１６】
良好な熱の転移、及び、熱発散を確保しつつ、クリスタルを固定するためには、クリスタルを、ペルチエ要素が置かれる良好な熱伝導性の冷却ジョーの間に配置することが有利である。その際に、出来るだけ大きな熱の転移面、並びに、特に簡単なクリスタルの保持を得るためには、冷却ジョーが実際的にクリスタルを四つの側から抱くようにすることが好ましい。
【００１７】
製造および装着の点で好ましい解決は、さらに、クリスタルにその対向する側で載っている２つの冷却ジョーの内の１つが、他方の冷却ジョーの上に載っているクリスタルの上まで延伸するノーズ突起を有し、冷却ジョーがクリスタルの前と後に、レーザビームの方向に、レーザビームを通すための凹部を備えるようにすることである。
【００１８】
ペルチエ要素の”熱”側を大気温度（あるいはもっと低く）に保つことは、ペルチエ要素が冷却ジョーから離れる向きの熱側で冷却受け台と係合している場合にはさらに有利である。ペルチエ要素の熱側を効率よく冷却するためには冷却受け台を液体冷却することが有利であることが明らかにされている。冷却受け台は、全くどの様な、例えば、立方形や円板形のような形状、でもよい。高い冷却貯蔵容量を得るため、並びに、ペルチエ要素と冷却ジョーの安定した調和のため、簡単に製造するため、に、冷却受け台を、端部にペルチエ要素並びに冷却ジョーをクリスタルに調和させる略Ｖ字形状の凹部を有する略円筒状に形成することがさらに好ましい。
【００１９】
工程上の理由から、また、ペルチエ要素の受け面のために、Ｖ字形状の凹部が９０°の頂角を有することが有利である。ペルチエ要素を方向付けするために、また、その装着を容易にするために、さらに、Ｖ字形状の凹部が傾斜したペルチエ要素の載置面を画成し、ペルチエ要素のための載置面から上方に突出する停止具を内側の、載置面に隣接した端部に設けることが有利である。
【００２０】
容器が蓋で閉じられる円筒状のケーシングを備える場合には、例えば、Ｏリングによって、良好なシールを得ることのできる特に簡単なデザインの密封タイプの容器を得ることができる。これに関して、冷却受け台がペルチエ要素から離れる向きの端部側に管状のケーシングを強く結合できるフランジを備えることがさらに有利である。冷却受け台がフランジの領域に冷却液を通す穴を備えることも有利である。
【００２１】
レーザビームが、窓を通過する際に、（短い運転時間で窓の腐食、破壊を起こさないように）単位面積当たり比較的低い出力を有するようにするために、レーザビームは窓の位置、においてできるだけ広い断面を有する、すなわち、焦点が合っていない、ことが必要であり、これは窓はクリスタルからある距離（例えば、約８〜１０ｃｍ）を隔てていなければならないということを意味する。これを容器全体を大きくしないで可能とするために、密封容器が、好ましくは、その対向する側に、突出した、強く取り付けられた、その外側端部がレーザビームを通すための窓で閉じられたパイプソケットを備えることが好ましい。
本発明は、上述の冷却装置を備えたレーザ装置にも関わる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】光学増幅器の基本部品の概略図である。
【図２】光学増幅器に使用されるレーザクリスタル用の冷却装置の頂部構造を断面で示した上面図である。
【図３】図２のIII-III 線に沿って見た冷却装置の軸方向断面図である。
【図４】冷却装置と共に使用されるマウンティングと冷却受け台を示す図である。
【図５】下部フランジ部分における冷却受け台を示す図である。
【図６】図５のVI-VI 線に沿って見た冷却受け台のフランジ部の断面図である。
【図７Ａ】図２、３の冷却装置と共に使用されるレーザクリスタル用の一つの冷却ジョーの上面図である。
【図７Ｂ】図２、３の冷却装置と共に使用されるレーザクリスタル用の一つの冷却ジョーの正面図である。
【図７Ｃ】図２、３の冷却装置と共に使用されるレーザクリスタル用の一つの冷却ジョーの端面図である。
【図８Ａ】図２、３の冷却装置と共に使用されるレーザクリスタル用の別の冷却ジョーの上面図である。
【図８Ｂ】図２、３の冷却装置と共に使用されるレーザクリスタル用の別の冷却ジョーの正面図である。
【図８Ｃ】図２、３の冷却装置と共に使用されるレーザクリスタル用の別の冷却ジョーの端面図である。
【図９】インジウム箔が配設された、図７、８の冷却ジョーの間のレーザクリスタルの押さえ材を拡大して詳細に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の詳細を図面に示された例示的実施の形態によって説明するが、それに限定されるものではない。
以下において、本発明による冷却装置が図１に基本的部品で概略図示されるように例を用いて光学増幅器と共により詳細に説明される。冷却装置は効率的な冷却効果により光学増幅器において特に利点を有するが、他のレーザ装置、例えば、発振器付きのものにも使用できる。さらには、光学クリスタル、または、レーザクリスタル、それぞれ、のために以下で示される材料は、それぞれ（チタン−サファイアクリスタル）、ポンプレーザ（周波数が２重にされた、Ｎｄ−ＹＬＦレーザ、ニオディム−イットリウム−リチウム−フッ素レーザ）の構造のために示されたものと共に、単なる例に過ぎない。
【００２４】
図１には、光学増幅器の基本的な構成要素の装置が概略図示されていて、そこでは、図示の例において、光学増幅器がいわゆる”マルチパス増幅器”、として示されている。前述のバックス他による論文、”０．２−ＴＷ  ｌａｓｅｒ  ｓｙｓｔｅｍ  ａｔ  １  ｋＨｚ”参照。本発明は、勿論、他の光学増幅器、すなわち、特に、例えば、ポッケルズ  セル（Pockels cells)によってレーザビームが増幅器を出る前に繰り返される、レーザビームの共直線的(colinear)な通路が発生するいわゆる再生増幅器、にも適用できる。  
【００２５】
詳細には、図１に、ポンプレーザ、例えば、周波数が２重にされた、Ｎｄ−ＹＬＦレーザ、が１で概略的に示されていて、それは図１において２で示されるレーザパルスのためのエネルギを供給するレーザビーム、いわゆるポンプビーム、を出力する。３で、これらのレーザパルスは詳しく示されていない図示されない従来のレーザ発振器によって、全体が４で示される増幅器装置そのものに供給される。この増幅器装置４のための基本的な要素は、以下、単にクリスタルという、例えば、Ｔｉ：Ｓクリスタルのような、光学クリスタル、または、レーザクリスタル５であって、図１においては冷却装置もなく極めて概略的に示されており、このクリスタル内では、レーザビームは対応する矢印によって示される色々な通路によって焦点合わせがされる。特に、クリスタル５の両側に、ビームを増幅するための、焦点合わせ用のミラーＭ１、Ｍ２が設けられていて、少なくとも、焦点合わせ用のミラーＭ１は半透明にされ焦点合わせ用レンズＬ１から来たポンプビーム２がクリスタル５を通過できるようにしている。
【００２６】
さらには、図１にはビームを増幅するための後部リフレクタ（retroreflector）がＲ１、Ｒ２で示されていて、それは空間内にレーザビームの色々なマルチパス位置（multipass-positions)を提供し、後部リフレクタＲ１は、さらに、互いに予め定めた間隔で配列され、発振器から到着したレーザパルスはそこでしかるべく形成されたギャップを通って増幅器装置４内に進入する。それから、４、６、あるいは８個の穴から成る開口Ａが後部リフレクタＲ１の前に配設され増幅器４内のレーザの活動を抑制し、ミラー６が強化されたレーザパルスを減結合（decoupling) するために設けられている。強化されたレーザパルスＰは、それ自体公知であるので詳細が図示されていない圧縮器に供給され、この圧縮器内においてレーザパルスはその持続時間に関して短縮される。
【００２７】
光学的な増幅のために、ポンプレーザ１が使用され、それは、例えば、周波数が約１ｋＨｚで平均出力が１０〜２０Ｗのパルスを発生する。増幅すべきレーザパルスは発振器から何倍か高い周波数で到着するので、通常は、増幅されていないパルスを抑制するために、例えば、ポッケルズセルを備える装置が増幅装置と組み合わせて使用される、しかし、それは、図１には示されていない。
【００２８】
この点に関するさらなる情報としては、既に述べた、サルタニア他の”Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ０．１−ＴＷ  ５−ｆｓ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｕｌｓｅ  ａｔ  ａ  １−ｋＨｚ  ｒｅｐｅｔｅｔｉｏｎ  ｒａｔｅ”、あるいは、バックス他の”０．２−ＴＷ  ｌａｓｅｒ  ｓｙｓｔｅｍ  ａｔ  １  ｋＨｚ”を参照することができる。より良く理解するためには、例えば、発振器から到着するレーザパルスは７５  ＭＨｚの周波数を有し、各７５０００毎のパルスしか通過してポンプレーザからのエネルギで増強されない、ということに留意すべきである。
【００２９】
ポンプパルスが有する高出力の点、並びに、比較的小さいクリスタル体積におけるポンプパルスの焦点合わせの点から、対応してそこでは高い熱量が発生し、クリスタルの効率的な冷却が非常に重要となる。さらに、増幅器、または、一般的には、レーザ装置の産業的な適用の点から、公知の装置のような液体窒素による冷却は、好適ではなく、扱い難く、さらには、重力の影響を受けるので、移動性の使用に適していない。
【００３０】
以下、全体が７で示される冷却装置を図２〜９によって説明する、この冷却装置は、充分な冷却、コンパクト、シンプル、扱いやすい構造、重力に左右されない、等の各要求を充たし、さらには、クリスタルを長期に使用することができるということを特徴としている。
【００３１】
図２、３から明らかなように、冷却装置７は封入容器タイプの、強く閉じられる容器８を具備し、それは端部側フランジ１０、１１を有する管状ケーシング９を有し、端部側フランジ１０、１１には蓋１２と冷却受け台１３がねじ１４、と、一方はフランジ１０、１１、他方は蓋１２、または、冷却受け台１３の間に設けられた補助的なゴム、または弾性プラスチックから成るＯリングシール１５、によってフランジ１３ａを介して固定されている。
【００３２】
図５、６から特に明らかなように、冷却受け台１３は冷却液、例えば水、を通すための４つの平行な穴１６、穴１６の端部にねじこまれた連結部材１７（図２参照）を備え、それは図２において破線で示されるダクト、または、ホースによる穴１６の連続的な切替えの役を成す。冷却液は矢印Ｅにそって入り、矢印Ａにそって出ていく。
冷却受け台１３は、例えば、銅、または、アルミニウムでつくられるが、蓋１２は、例えば、プラスチックから成り、管状ケーシング９は、例えば、アルミニウムから成る。
【００３３】
冷却受け台１３の底部から、外側が略円筒状のボディ１９が上方に延伸し、それはペルチエ要素１８を載置せしめ、管状ケーシング９の内壁に接している、例えば、ペルチエ要素１８は商業的にはＭｅｌｃｏｒ  Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ２  ２  ＳＣ  ０５５  ０４５−１２３−６３の名称で入手可能である。この中間部分においては、ボディ１９は、９０°の頂角を備えて、センタラインＬ（図２参照）の両側にペルチエ要素の２つの載置面２１を画成するＶ字形の凹部２０を有し、載置面２１の内側の隣接する端部は上方に突出するペルチエ要素のための停止具２２、２３を有する。
【００３４】
図示の例示的な実施の形態においては、ペルチエ要素の２つのブロックがそれぞれ両載置面２１の上に重ね合わせに積み重ねられている。ペルチエ要素の熱放射側、または、”熱”側は両載置面２１に接し、熱吸収側、または、”冷”側は、ペルチエ要素を所定位置に固定し、詳細が図７Ａ〜７Ｃ、図８Ａ〜８Ｃに示される形状を有する冷却ジョー２４、２５に接している。
【００３５】
図７Ｂ、図８Ｂの正面図に特に明らかなように、冷却ジョー２４、２５は横の角度が、例えば、４５°の略楔状にされ、装着状態において、ボディ１９の頂角９０°の凹部を埋める。図２の中心線Ｌの右側に配設されている冷却ジョー２５はノーズ突起２６（図８Ｂ参照）を有し、それは、図２の中心線Ｌの左側に配設された冷却ジョー２４を超えて延伸し、下側でクリスタル５に接していて（図２、３に加え、図９も参照）、クリスタル５は冷却ジョー２４の段差状の凹部２７内にある（図７Ｂ参照）。クリスタル５は中心線Ｌに平行な光主軸を有する平行管の形状を有し、例えば、主軸に対し約６０°の角度を有する端面を有する。
【００３６】
図８Ａの冷却ジョー２５の上面図から明らかなのは、クリスタル５の上にあるノーズ突起２６も６０°の角度で延伸していて、図８Ａ内のノーズ突起２６の上縁に続いて、冷却ジョー２５も中心線Ｌに対して６０°の角度でやはり延伸する境界線を有する段差状の凹部２８を有していることである。
【００３７】
同様にして、またノーズ突起の想像延長において、冷却ジョー２４は段差状の凹部２９を有し、図２、図７Ａ参照、それは同様に中心線Ｌに対して６０°の角度で斜めに延伸している。
【００３８】
冷却ジョー２５の段差部分２８の深さと冷却ジョー２４の段差部分２９の深さＴ1 は等しく、冷却ジョー２４の段差部分２７の深さＴ2 よりも大きい。ノーズ突起２６の高さＨは段差部分２７の深さＴ2 に対応し、クリスタル５の厚さだけ小さい。
【００３９】
このように、冷却ジョー２４、２５の段差状の凹部２８、２９により、クリアな空間が、クリスタル５の自由におかれた端面を介して、そこに出入りすることができるレーザビーム２（図２参照）のそれぞれに提供される。
【００４０】
レーザビーム２の通過のために、パイプソケット３０、３１が容器８の管状ケーシング９の対向する側に装着されていて、パイプソケットの外側端部は窓３２、３３により閉塞されていて、窓３２、３３はレーザビーム２の主軸に対するブリュースター角（例えば、５６°）に対応する角度で反射を除去するように設けられている。
【００４１】
若干大きい冷却ジョー２５は、中心線Ｌに平行に延伸する２つの溝、または、穿孔した通路３４、３５を有し、それは締めつけねじ３６、３７を収容し、ねじ３６、３７の頭は冷却ジョー２５内の長穴形状にされた対向穴３８、３９にはまる。ねじ３、３７の端部は冷却受け台１３内のねじの切られたポケット穴４０にねじこまれる（図２参照）。
【００４２】
容器８を真空排気するために、外部で曲げられた管結合材４１が管状ケーシング９に付設されている。同じく管状ケーシング９に設けられたケーブル通過手段、または、真空密封的な結合プラグ４２を介して電力がペルチエ要素１８に供給される。真空排気用管結合材４１は、例えば、真空排気後、きつく閉塞される。カプセルタイプの容器８の密封度が全継続時間にわたって保持できない場合には、光学増幅器をさらに作動させながら、管結合材４１に取り付けたポンプ（図示せず）を容器８を真空排気する、例えば、圧力が１０００Ｐａ（１０ｍｂａｒ）になる、まで間をおいて何回か作動させる。
【００４３】
図９による詳細な表示から明らかなように、クリスタル５は２つの冷却ジョー２４、２５のそれぞれ段差状の凹部２８、２９とノーズ突起２６の間にインジウムの箔４３、４４を介しておかれ、クリスタル５と冷却ジョー２４、２５の間の良好な熱伝導を得ている。
【００４４】
容器８の真空排気ではなくて、後者の装備（すなわち、ペルチエ要素とレーザクリスタルの装着）をクリーンルームにすることも可能であって、それによれば、例えば、それ自体シリカゲルとして知られているような乾燥材を、例えば冷却ジョー２４、２５に近接して適用して、容器８をきつく閉じる。このようにしても、クリスタル５の上への粒子、凝縮された水滴の堆積を防止することができる。
【００４５】
さらに、冷却装置の変形例においては、クリスタル５を上側と下側のペルチエ要素の間にサンドイッチ状に取り付ける、その外側、すなわち、クリスタル５から離れる各上側または下側において、各、例えば、プレート状の、冷却受け台が接する。
【００４６】
また、多くの場合において、少なくとも、作業中に公知の方法でクリスタル５の温度を監視、好ましくは制御、することが可能であって、かつ、好適である。この目的のために、温度の監視、または、制御回路に接続された温度センサ（図示せず）を冷却ジョーの１つ、例えば、２５に挿入することができる。図８Ａには、穴４５が示されているが、この中にそれ自体従来の温度センサを挿入することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１    レーザ
２    レーザパルス（ビーム）
４    増幅器装置
５    レーザクリスタル
６    ミラー
７    冷却装置
８    （密封）容器
９    ケーシング
１０    フランジ
１１    フランジ
１２    蓋
１３    冷却受け台
１３ａ    フランジ
１７    連結部材
１８    ペルチエ要素
１９    ボディ
２０    （Ｖ字形の）凹部
２１    戴置面
２２    停止具
２３    停止具
２４    冷却ジョー
２５    冷却ジョー
２６    ノーズ突起
２８    凹部
２９    凹部
３０    パイプソケット
３１    パイプソケット
３２    （ブリュースター）窓
３３    （ブリュースター）窓
【図１】
2010171459.tif 000003
【図２】
2010171459.tif 000004
【図３】
2010171459.tif 000005
【図４】
2010171459.tif 000006
【図５】
2010171459.tif 000007
【図６】
2010171459.tif 000008
【図７Ａ】
2010171459.tif 000009
【図７Ｂ】
2010171459.tif 000010
【図７Ｃ】
2010171459.tif 000011
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2010171459.tif 000013
【図８Ｃ】
2010171459.tif 000014
【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年5月13日(2010.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学用のレーザ装置であって、
レーザクリスタル（５）と；
前記レーザクリスタル（５）に供給されるレーザパルス（２）を出力するためのポンプレーザ（１）であって、前記レーザクリスタル（５）は、前記レーザクリスタルのためのペルチエ要素（１８）を含む関連する冷却装置（７）を有しており、前記レーザクリスタルは、稼動において、数ワットの光学的動力を超える熱的に高い負荷がかけられており、前記レーザクリスタルからレーザパルス（２）が生得される、ポンプレーザ（１）と；
前記レーザパルス（２）のためのミラー手段（Ｍ１，Ｍ２，Ｒ１，Ｒ２，６）と；
を具備するレーザ装置において、
前記レーザクリスタル（５）は、前記ミラー手段（Ｍ１，Ｍ２，Ｒ１，Ｒ２，６）及び前記ポンプレーザ（１）なしで、前記レーザクリスタルを冷却するために備えられる前記ペルチエ要素（１８）と共に密封容器（８）に収容されており、
前記密封容器（８）は、その内部が真空排気される状態及び乾燥剤により乾燥状態で保持される状態の内の少なくともいずれか一方の状態であり、更に
前記密封容器（８）が、ブリュースター角に対応する光学軸に対して角度を成して配設された前記レーザパルス（２）の通過のための少なくとも１つのブリュースター窓（３２、３３）を有していることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記ペルチエ要素（１８）が積み重ねて設けられていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記レーザクリスタル（５）は、前記ペルチエ要素（１８）が設置されていて且つ熱伝導性の良い材料から成る冷却ジョー（２４、２５）の間に支持されることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記冷却ジョー（２４、２５）が前記レーザクリスタル（５）を実際的に４つの側部から抱き込み、支持することを特徴とする請求項３に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記レーザクリスタル（５）に対向する側で係合している２つの冷却ジョー（２４、２５）の内の１つ（２５）が、他の冷却ジョー（２４）の上にある前記レーザクリスタル（５）を超えて延伸するノーズ突起（２６）を有し、両冷却ジョーが、前記レーザパルス（２）が通過できるように、前記レーザパルスの方向に、前記レーザクリスタル（５）の前、または、後ろに、それぞれ凹部（２８、２９）を備えていることを特徴とする請求項３または４に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記冷却ジョー（２４、２５）から離れる向きの熱側にある前記ペルチエ要素（１８）が冷却受け台（１３）に係合していることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記冷却受け台（１３）が液体冷却されていることを特徴とする請求項６に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記冷却受け台（１３）が、前記ペルチエ要素（１８）並びに前記冷却ジョー（２４、２５）を前記レーザクリスタル（５）に適合させる、Ｖ字形の凹部（２０）を、端部側に具備する略円筒状ボディ（１９）を備えることを特徴とする請求項６または７に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記Ｖ字形の凹部（２０）が９０°の頂角を有することを特徴とする請求項８に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記Ｖ字形の凹部（２０）が、前記ペルチエ要素（１８）のための傾斜した載置面（２１）を画成し、前記載置面（２１）の端部に隣接して前記ペルチエ要素（１８）のための停止具（２２、２３）を内側に備え、前記停止具の受面が載置面から上方に突出していることを特徴とする請求項８または９に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
前記密封容器（８）が蓋（１２）で閉じられる管状のケーシング（９）を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１２】
前記冷却受け台（１３）は、前記ペルチエ要素（１８）から離れる向きの端側部に、前記管状のケーシング（９）を強く接続させるフランジ（１３ａ）を備えることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ装置。
【請求項１３】
前記冷却受け台（１３）が冷却液を前記フランジ（１３ａ）の領域を通すための穴（１５）を備えることを特徴とする請求項１２に記載のレーザ装置。
【請求項１４】
前記密封容器（８）が、好ましくは、対向位置に、（それぞれ）突出した、強く取り付けられたパイプソケット（３０、３１）を備え、前記パイプソケット（３０，３１）は、前記レーザパルス（２）の通過のための窓（３２、３３）により、外側端部において閉塞されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のレーザ装置。