(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力ミラーとリアミラーとが一直線上に配置された直線型の共振器と、該共振器の光路上に配置されたレーザロッドと、少なくともＱスイッチを含む光学部材と、前記レーザロッドと平行に延びる棒状の励起光源であって該レーザロッドを励起する励起光を発する励起光源とを備え、前記共振器、前記レーザロッドおよび前記光学部材が共通の基台上に備えられ、該基台を一部とする筐体に内包されてなる固体レーザ装置であって、
前記励起光源を、前記レーザロッドの前記基台と反対の側に該レーザロッドと平行に保持する保持部を備え、
前記Ｑスイッチを含む光学部材が、前記レーザロッドと前記リアミラーとの間に配置されており、
前記基台を基準として、前記出力ミラーの上端位置が、前記保持部に保持された前記励起光源の下端位置よりも低い位置にあり、
前記保持部は、前記励起光源を、該励起光源の長手方向に沿って前記出力ミラー側に抜き差し可能に保持し、
前記レーザロッドは、端面に反射防止膜を備え、かつ、該端面の周縁に面取り部を有し、
前記レーザロッドの少なくとも一方の端面に対向する位置に、該端面の外周の直径よりも小さい直径の開口を構成する開口規定部を有し、前記レーザロッドの前記端面におけるレーザ光路領域を前記端面の外周よりも内側の領域に制限する端面保護部材を備えた固体レーザ装置。
【請求項２】
前記光学部材として更にシャッタを備え、該シャッタは前記レーザロッドと前記Ｑスイッチとの間に設けられており、
前記筐体の内部の、前記レーザロッドと前記シャッタとの間に、前記光路に開口を有する仕切り板が設けられている請求項１記載の固体レーザ装置。
【請求項３】
出力ミラーとリアミラーとが一直線上に配置された直線型の共振器と、該共振器の光路上に配置されたレーザロッドと、少なくともＱスイッチを含む光学部材と、前記レーザロッドと平行に延びる棒状の励起光源であって該レーザロッドを励起する励起光を発する励起光源とを備え、前記共振器、前記レーザロッドおよび前記光学部材が共通の基台上に備えられ、該基台を一部とする筐体に内包されてなる固体レーザ装置であって、
前記励起光源を、前記レーザロッドの前記基台と反対の側に該レーザロッドと平行に保持する保持部を備え、
前記Ｑスイッチを含む光学部材が、前記レーザロッドと前記リアミラーとの間に配置されており、
前記基台を基準として、前記出力ミラーの上端位置が、前記保持部に保持された前記励起光源の下端位置よりも低い位置にあり、
前記保持部は、前記励起光源を、該励起光源の長手方向に沿って前記出力ミラー側に抜き差し可能に保持し、
前記光学部材として更にシャッタを備え、該シャッタは前記レーザロッドと前記Ｑスイッチとの間に設けられており、
前記筐体の内部の、前記レーザロッドと前記シャッタとの間に、前記光路に開口を有する仕切り板が設けられている固体レーザ装置。
【請求項４】
前記筐体は、前記出力ミラーおよび前記レーザロッドを収容する第１の収容部と、前記仕切り板によって前記第１の収容部と区切られた、前記リアミラーおよび前記光学部材を収容する第２の収容部とを有し、
前記第１の収容部が、該第１の収容部を開放する第１の蓋体を、前記第２の収容部が、該第２の収容部を開放する第２の蓋体をそれぞれ備えて、前記第１の収容部および第２の収容部が互いに独立に開放可能である請求項２または３記載の固体レーザ装置。
【請求項５】
前記第１の収容部の、前記第１の蓋体と該第１の蓋体以外の部分とは、同じ桁数の線熱膨張係数を有する材質で構成されている請求項４記載の固体レーザ装置。
【請求項６】
前記出力ミラーは、該出力ミラーの共振器面の反射コーティング膜が、前記上端位置まで設けられてなるものである請求項１から５のいずれか１項記載の固体レーザ装置。
【請求項７】
前記基台を基準として、前記Ｑスイッチおよび前記リアミラーの上端位置が、前記保持部に保持された前記励起光源の下端位置よりも高い請求項１から６のいずれか１項記載の固体レーザ装置。
【請求項８】
前記保持部は、前記励起光源を収容する孔部を備え、該孔部の前記リアミラー側の端に電源端子を備えた前記励起光源の突き当て構造を有する請求項１から７いずれか１項記載の固体レーザ装置。
【請求項９】
前記励起光源を冷却する冷却媒体を前記保持部に供給する配管を備え、
該配管は、前記基台に設けられた孔から前記筐体の側面に沿って該基台に垂直な方向に延びて配設され、前記保持部に接続されている請求項１から８いずれか１項記載の固体レーザ装置。
【請求項１０】
前記レーザロッドの長軸長よりも短い柱状の孔部を有するレーザチャンバを備え、
前記レーザロッドは、前記レーザチャンバの前記孔部に挿通され、該レーザロッドの両端部が前記孔部から露出した状態で該レーザチャンバに支持されており、
前記レーザロッドの前記両端部のうちの少なくとも一方の端部の、前記孔部からの露出根元にＯリングが設けられており、
前記レーザロッドの側面であって前記Ｏリングよりも端面側の側面に、前記筐体内で生じた迷光の前記Ｏリングへの入射を妨げるカバー部材をさらに備えた請求項１から９いずれか１項記載の固体レーザ装置。
【請求項１１】
前記カバー部材と前記Ｏリングとの間に更にＯリング押さえ板を備え、該Ｏリング押さえ板が、セラミック、ガラスもしくはフッ素樹脂の少なくとも１つからなる請求項１０記載の固体レーザ装置。
【請求項１２】
前記レーザロッドの長軸長よりも短い柱状の孔部を有するレーザチャンバを備え、
前記レーザロッドは、前記レーザチャンバの前記孔部に挿通され、該レーザロッドの両端部が前記孔部から露出した状態で該レーザチャンバに支持されており、
前記レーザロッドの前記両端部のうちの少なくとも一方の端部の、前記孔部からの露出根元にＯリングが設けられており、
該Ｏリングが、フッ素樹脂からなる請求項１から９いずれか１項記載の固体レーザ装置。
【請求項１３】
前記光学部材のうち最も前記レーザロッド側に配置された光学部材から前記リアミラーまでの距離が前記励起光源の長さよりも短い請求項１から１２いずれか１項記載の固体レーザ装置。
【請求項１４】
前記レーザロッドがアレキサンドライト結晶である請求項１から１３いずれか１項記載の固体レーザ装置。
【請求項１５】
前記レーザロッドの直径が３ｍｍ以下かつ前記励起光源の直径が前記レーザロッドの直径の１．５倍以上である請求項１から１４いずれか１項記載の固体レーザ装置。
【請求項１６】
前記レーザロッドの長さが７５ｍｍ以下である請求項１５記載の固体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体レーザ装置、特には、レーザチャンバ内に固体レーザ媒質であるレーザロッドを収容してなる固体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体レーザ装置は、例えば、共振器と、その共振器中に配置されたロッド状の固体レーザ媒質（レーザロッド）と、レーザロッドを励起するフラッシュランプなどの励起光源と、Ｑスイッチなどの光学部材とから構成される。レーザロッドおよび励起光源は、多くの場合、内部空間を有するレーザチャンバ内に収容される。一般にレーザチャンバの内壁面には励起光源から出射した励起光を効率よくレーザロッドに照射するための反射面や拡散面が設けられている。【０００３】
固体レーザ装置において、光学部材表面、例えばレーザロッドの端面や共振器ミラーの反射面に塵やほこりが付着すると、その部分にレーザ光のエネルギーが集中して、ロッド端面やミラー反射面が損傷を受ける可能性がある。レーザロッドの共振器ミラーを塵やほこりから守るために、これらを筐体内に密閉した構造が各種提案されている。【０００４】
一方、レーザロッドを励起するフラッシュランプ等の励起光源は消耗品であり、定期的に交換する必要がある。そのため、フラッシュランプの交換作業を容易にするために、レーザチャンバからフラッシュランプ部分を筐体から露出させて、筐体の蓋部を開けることなくレーザチャンバからフラッシュランプを引き抜き可能とした固体レーザ装置が特許文献１、２等に提案されている。【０００５】
また、固体レーザ装置に対しては小型化の要求が広く存在し、特許文献２には、励起光源の交換が容易であり、かつ小型に構成可能な固体レーザ装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１９２０４４号公報
【特許文献２】特開２０１５−０８４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２においては、レーザロッドの一端面の光軸上に光を９０°に折り曲げる光学素子を配置してＬ字型の共振器構造とし、レーザロッドの上方にレーザロッドに平行に保持される棒状の励起光源が引き抜かれる軌道から離れた位置に他の光学部材を配置した構成とすることにより、励起光源の容易な交換と、装置の小型化を実現している。
しかしながら、固体レーザ装置としては、さらなる小型化の要請がある。【０００８】
本願発明は、上記事情に鑑みて、励起光源の容易な交換が可能であり、かつ、従来以上に小型化が可能な固体レーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の固体レーザ装置は、出力ミラーとリアミラーとが一直線上に配置された直線型の共振器と、共振器の光路上に配置されたレーザロッドと、少なくともＱスイッチを含む光学部材と、レーザロッドと平行に延びる棒状の励起光源であってレーザロッドを励起する励起光を発する励起光源とを備え、共振器、レーザロッドおよび光学部材が共通の基台上に備えられ、基台を一部とする筐体に内包されてなる固体レーザ装置であって、
励起光源を、レーザロッドの基台と反対の側にレーザロッドと平行に保持する保持部を備え、
Ｑスイッチを含む光学部材が、レーザロッドとリアミラーとの間に配置されており、
基台を基準として、出力ミラーの上端位置が、保持部に保持された励起光源の下端位置よりも低い位置にあり、
保持部は、励起光源を、励起光源の長手方向に沿って出力ミラー側に抜き差し可能に保持する固体レーザ装置である。【００１０】
本発明の固体レーザ装置においては、出力ミラーは、出力ミラーの共振器面の反射コーティング膜が、上端位置まで設けられてなるものであることが好ましい。【００１１】
本発明の固体レーザ装置においては、基台を基準として、Ｑスイッチおよびリアミラーの上端位置が、保持部に保持された励起光源の下端位置よりも高いことが好ましい。【００１２】
本発明の固体レーザ装置においては、光学部材として更にシャッタを備え、シャッタはレーザロッドとＱスイッチとの間に設けられており、筐体の内部の、レーザロッドとシャッタとの間に、光路に開口を有する仕切り板が設けられていることが好ましい。【００１３】
本発明の固体レーザ装置においては、筐体は、出力ミラーおよびレーザロッドを収容する第１の収容部と、リアミラーおよび光学部材を収容する第２の収容部とを有し、第１の収容部が、第１の収容部を開放する第１の蓋体を、第２の収容部が、第２の収容部を開放する第２の蓋体をそれぞれ備えて、第１の収容部および第２の収容部が互いに独立に開放可能であることが好ましい。【００１４】
本発明の固体レーザ装置においては、第１の収容部の、第１の蓋体と第１の蓋体以外の部分とは、同じ桁数の線熱膨張係数を有する材質で構成されていることが好ましい。【００１５】
本発明の固体レーザ装置においては、保持部は、励起光源を収容する孔部を備え、孔部のリアミラー側の端に電源端子を備えた励起光源の突き当て構造を有することが好ましい。【００１６】
本発明の固体レーザ装置においては、励起光源を冷却する冷却媒体を保持部に供給する配管を備え、配管は、基台に設けられた孔から筐体の側面に沿って基台に垂直な方向に延びて配設され、保持部に接続されていることが好ましい。【００１７】
本発明の固体レーザ装置においては、レーザロッドの長軸長よりも短い柱状の孔部を有するレーザチャンバを備え、レーザロッドは、レーザチャンバの孔部に挿通され、レーザロッドの両端部が孔部から露出した状態でレーザチャンバに支持されており、レーザロッドの両端部のうちの少なくとも一方の端部の、レーザチャンバの孔部からの露出根元にＯリングが設けられており、レーザロッドの側面であってＯリングよりも端面側の側面に、筐体内で生じた迷光のＯリングへの入射を妨げるカバー部材をさらに備えることが好ましい。【００１８】
本発明の固体レーザ装置において、Ｏリングを備えた構成の場合には、カバー部材とＯリングとの間に更にＯリング押さえ板を備え、Ｏリング押さえ板が、セラミック、ガラスもしくはフッ素樹脂の少なくとも１つからなることが好ましい。【００１９】
本発明の固体レーザ装置においては、レーザロッドの長軸長よりも短い柱状の孔部を有するレーザチャンバを備え、レーザロッドは、レーザチャンバの孔部に挿通され、レーザロッドの両端部が孔部から露出した状態でレーザチャンバに支持されており、レーザロッドの両端部のうちの少なくとも一方の端部の、レーザチャンバの孔部からの露出根元にＯリングが設けられており、Ｏリングが、フッ素樹脂からなることが好ましい。【００２０】
本発明の固体レーザ装置においては、レーザロッドは、端面に反射防止膜を備え、かつ、該端面の周縁に面取り部を有し、レーザロッドの少なくとも一方の端面に対向する位置に、端面の外周の直径よりも小さい直径の開口を構成する開口規定部を有し、レーザロッドの端面におけるレーザ光路領域を端面の外周よりも内側の領域に制限する端面保護部材を備えることが好ましい。【００２１】
本発明の固体レーザ装置においては、光学部材のうち最もレーザロッド側に配置された光学部材からリアミラーまでの距離が励起光源の長さよりも短いことが好ましい。【００２２】
本発明の固体レーザ装置においては、レーザロッドがアレキサンドライト結晶であることが好ましい。【００２３】
本発明の固体レーザ装置においては、レーザロッドの直径が３ｍｍ以下かつ励起光源の直径がレーザロッドの直径の１．５倍以上であることが好ましい。
また、このとき、レーザロッドの長さが７５ｍｍ以下であることが、より好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の固体レーザ装置は、出力ミラーとリアミラーとが一直線上に配置された直線型の共振器と、共振器の光路上に配置されたレーザロッドと、少なくともＱスイッチを含む光学部材と、レーザロッドと平行に延びる棒状の励起光源であってレーザロッドを励起する励起光を発する励起光源とを備え、共振器、レーザロッドおよび光学部材が共通の基台上に備えられ、基台を一部とする筐体に内包されてなる固体レーザ装置であって、励起光源を、レーザロッドの基台と反対の側にレーザロッドと平行に保持する保持部を備え、Ｑスイッチを含む光学部材が、レーザロッドとリアミラーとの間に配置されており、基台を基準として、出力ミラーの上端位置が、保持部に保持された励起光源の下端位置よりも低い位置にあり、保持部は、励起光源を、励起光源の長手方向に沿って出力ミラー側に抜き差し可能に保持する構成であることにより、励起光源の容易な交換が可能であり、かつ、従来以上に小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施形態に係る固体レーザ装置の概略斜視図
【図２】第１の実施形態に係る固体レーザ装置の側面視における概略構成を示す側面模式図
【図３】第１の実施形態に係る固体レーザ装置の平面視における概略構成を示す平面模式図
【図４】レーザチャンバの斜視図
【図５】出力ミラーの正面図および側面図
【図６】レーザチャンバから露出したレーザロッド端部近傍を示す拡大断面図
【図７】設計変更例のカバー部材を備えたレーザロッド端部近傍を示す拡大図
【図８】レーザロッドの端面正面図および端部側面図
【図９】レーザチャンバから露出したレーザロッド端部近傍を示す拡大断面図
【図１０】端面保護部材の斜視図
【図１１】開口規定部とロッド端面との距離ｄを説明するための図
【図１２】設計変更例の端面保護部材を備えたレーザロッド端部近傍を示す拡大断面図
【図１３】第２の実施形態に係る固体レーザ装置のレーザロッド端部近傍を示す拡大断面図
【図１４】設計変更例のカバー部材を備えたレーザロッド端部近傍を示す側面図
【図１５】第２の実施形態に係る固体レーザ装置の概略斜視図
【図１６】第２の実施形態に係る固体レーザ装置の側面視における概略構成を示す側面模式図
【図１７】第２の実施形態に係る固体レーザ装置の平面視における概略構成を示す平面模式図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体レーザ装置の外観形状を模式的に示す斜視図である。また、図２および図３は本実施形態に係る固体レーザ装置の概略側面図および概略平面図であり、いずれも筐体の一部を省き内部の構成要素の配置を模式的に示している。
【００２７】
固体レーザ装置１は、共振器を構成する１対のミラー１１、１２、共振器中に配置されたレーザロッド１３、このレーザロッド１３の少なくとも一部を収容するレーザチャンバ３０を備えている。本固体レーザ装置１は、さらに、一方のミラー１２とレーザロッド１３との間に、光学部材として、アパーチャ部材１５、ポラライザ（偏光子）１６、シャッタ１７、Ｑスイッチ１８およびウェッジプリズムペア１９を備えている。そして、ミラー１１、１２、レーザロッド１３および光学部材１５〜１９が筐体５０中に配置されている。ここで、レーザチャンバ３０の一部は筐体５０から外部に露出し、レーザチャンバ３０の筐体５０から露出した部分にフラッシュランプ２０が収容されている。
【００２８】
筐体５０は、平板状の基台５１、側壁部５３および蓋部５５から構成されており、側壁部５３の一部にレーザ光を出力するための出射開口５６を備えている。本実施形態においては、筐体５０は、出力ミラー１１およびレーザロッド１３すなわちレーザチャンバ３０のレーザロッド１３が収容されている第２の部分３２を収容する第１の収容部５０ａと、リアミラー１２および光学部材１６〜１９を収容する第２の収容部５０ｂとを有する。なお、Ｑスイッチやシャッタなどの主たる光学部材は第２の収容部５０ｂに収容されるが、アパーチャ部材１５は第１の収容部５０ａに収容されている。
【００２９】
第１の収容部５０ａと第２の収容部５０ｂとは、筐体５０内部において、光路に開口５８ａを有する仕切り板５８により分離されている。シャッタ１７とレーザロッド１３との間に仕切り板５８を備えることにより、レーザロッド１３およびレーザロッド１３近傍の光路上にシャッタ摺動部の摺動により生じるゴミが付着するのを抑制することができる。
仕切り板５８に設けられている開口５８ａは、光軸調整が不要な程度にレーザロッド１３の直径よりも大きいことが好ましい。
なお、上述の通り、筐体５０内部には仕切り板５８が備えられていることが好ましいが、仕切り板５８は備えられていなくてもよい。
【００３０】
図１および図２に示すように、第１の収容部５０ａと第２の収容部５０ｂの高さが異なり、第１の収容部５０ａは、第１の収容部５０ａを開放する第１の蓋体５５ａを備え、第２の収容部５０ｂは、第２の収容部５０ｂを開放する第２の蓋体５５ｂを備えている。すなわち、筐体５０の蓋部５５は、第１の蓋体５５ａと第２の蓋体５５ｂとからなり、第１の収容部５０ａおよび第２の収容部５０ｂが互いに独立に開放可能に構成されている。本構成により、第２の収容部５０ｂ内の光学部材の交換やポラライザによる光軸調整時には、第１の収容部５０ａを閉じたまま、第２の収容部５０ｂのみを開放して作業を行うことができ、第１の収容部５０ａ中への塵埃の侵入を防止することができる。
【００３１】
本実施形態では、筐体５０の基台５１および側壁部５３は、アルミニウム等基本的に強固な金属で構成される。筐体の第１の収容部５０ａにはレーザチャンバ３０が設置される。レーザチャンバ３０に挿通されるフラッシュランプ２０はガスが封入されたガラス管に正負の電極が備わった構造をしており、電極間で放電を開始させるためには電極周囲の導体に数千Ｖから数万Ｖの高電圧をかける必要がある。本構成においてはレーザチャンバ３０に高電圧を加える事で放電を開始させる。そこで、レーザチャンバ３０に近接する第１の蓋体５５ａとしては、電気安全性の観点から導電率の低い樹脂材料が好ましい。一方で、フラッシュランプ２０の駆動時には数百ワット程度の発熱があり、収容部５０ａは温度上昇が著しい。そこで、第１の収容部５０ａの第１の蓋体５５ａ以外の部分、すなわち、本構成においては、筐体５０の側壁部５３と線熱膨張係数の桁数（オーダー）が同じ材質により構成することが好ましい。
【００３２】
例えば、筐体５０の側壁部５３がアルミニウムであるとき、その線熱膨張係数は２３．５×１０−６（/℃）である。蓋の材質としては、線熱膨張係数が２２．０×１０−６（/℃）である変性ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）、線熱膨張係数が５２．０×１０−６（/℃）である変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、および線熱膨張係数が７０．０×１０−６（/℃）であるポリカーボネートなどの樹脂材料が好適である。
【００３３】
なお、本実施形態においては、筐体５０の基台５１に対向する上面に蓋体５５ａおよび５５ｂを備えるものであるが、筐体５０の側壁部５３の一面を蓋体として、各収容部５０ａ、５０ｂが開放可能となるように構成されていてもよい。
【００３４】
１対のミラー１１、１２は、レーザロッド１３を挟んで一直線上に対向して配置されて、直線型の共振器を構成している。ミラー１１は部分透過ミラーであり、レーザ光を出力するいわゆる出力ミラーとして作用する。ミラー１２は高反射ミラーであり、いわゆるリアミラーとして作用する。本実施形態において出力ミラー１１は平面ミラー、ミラー１２は凹面ミラーである。以下において、ミラー１１、１２を、それぞれ出力ミラー１１、リアミラー１２と称する場合がある。本実施形態においては、出力ミラー１１およびリアミラー１２は互いに対向して、筐体５０の一部を成す側壁部５３のうち短手方向の各側面に取り付けられている。そのうち出力ミラー１１は、筐体５０の側壁部５３の一部に設けられている出射開口５６からレーザ光を出力可能に取り付けられている。
【００３５】
レーザロッド１３は固体レーザ媒質であり、例えばアレキサンドライト（Ｃｒ:ＢｅＡｌ2Ｏ3）、ネオジウムＹＡＧ（Ｎｄ：ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット））、チタンサファイア（Ｔｉ:Ａｌ2Ｏ3）等の固体レーザ結晶がロッド状に加工されてなるものである。なお、ここで、ロッド状とは、端面となる２つの円板間の距離が円板の直径よりも長い円柱形状である。固体レーザ媒質としては上に挙げたものに限らず、その他公知のものが適宜用いられてもよい。
【００３６】
装置全体の小型化を図るためにはレーザロッド１３が細径かつ短尺であることが好ましい。細径にすることで面内のエネルギー密度を高めることができることからパルス幅を短くすることが可能であり、短尺にすることで共振器長を短くすることができることからパルス幅を短くすることが可能である。本実施形態においては、レーザロッド１３としては、アレキサンドライトからなるものが好ましく、この場合、レーザロッドを細径かつ短尺にすることはコストの面でも大きな効果がある。レーザロッド１３の長さ方向に垂直な断面（円形断面）の直径（以下において、「ロッド直径」という。）が４ｍｍ以下であることが好ましい。ロッド直径は３ｍｍ以下であることがより好ましく、２．５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。また、レーザロッドのロッド長さは７５ｍｍ以下であることが好ましく、６０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３７】
フラッシュランプ２０は、レーザロッド１３を励起するための励起光を出射する励起光源であり、両端にそれぞれ備えられた端子２１を含む全体がほぼ棒状に形成されている。フラッシュランプ２０の長さはレーザロッド１３の長さに従い適宜決めてよい。フラッシュランプの電極間距離をレーザロッドに対して長く構成しても励起光がレーザロッドに吸収されず、ロスとなるため、電極間距離はレーザロッドの受光長と同程度に形成されることが好ましい。従って、レーザロッドを７５ｍｍとした場合にはフラッシュランプの全長は１２０ｍｍ程度となり、レーザロッドを６０ｍｍ以下とした場合、フラッシュランプの全長は１００ｍｍ程度となる。なお、フラッシュランプ２０の長さは、端子２１を含む長尺方向の長さで定義する。フラッシュランプ２０の直径もまたレーザロッド１３の直径に従い適宜決めてよい。フラッシュランプの直径がレーザロッドの直径に対して大きい場合、フラッシュランプからレーザロッドに直接到達する最も効率のよい励起光の割合が減る。従って、一般にはフラッシュランプの直径とレーザロッドの直径とは同程度に構成される。しかし、レーザロッドの直径が３ｍｍ以下と細い場合にフラッシュランプの直径を同程度とすると、フラッシュランプの電流密度が高くなり、フラッシュランプの寿命が著しく短くなる。このような場合、フラッシュランプの直径をロッドの径の１．５倍以上とすることが好ましい。
【００３８】
２つの端子２１にはそれぞれ図示外の導線が接続され、それらの導線を介してフラッシュランプ２０が点灯用光源に接続される。なおフラッシュランプ２０としてより詳しくは、例えばキセノン・フラッシュランプ等が適用可能である。また、本発明の固体レーザ装置における励起光源としては、このようなフラッシュランプ２０に限らず、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）を複数並べて透明な直管内に配置することにより、全体が棒状に形成されたもの等が適用されてもよい。
【００３９】
レーザチャンバ３０は、例えば、金属からなり、レーザロッド１３およびフラッシュランプ２０を収容するように構成されている。レーザチャンバ３０は、内部にレーザロッド１３およびフラッシュランプ２０を収容するための空間を有しており、内部でフラッシュランプ２０から出射された光をレーザロッド１３に伝達する。例えば、レーザチャンバ３０の内側には反射面が形成されており、フラッシュランプ２０から出射した光は、直接にレーザロッド１３に照射されるか、または反射面で反射してレーザロッド１３に照射される。
【００４０】
レーザチャンバ３０の側壁には配管４２、４４が接続されており、図３中に模式的に示すように、レーザチャンバ３０は配管４２、４４を介して冷却機器４５に接続される。冷却機器４５は、レーザロッド１３およびフラッシュランプ２０を冷却するための機器である。冷却機器４５は、例えば純水などの冷却媒体を、配管４２を通じてレーザチャンバ３０に供給する。冷却機器４５は、配管４４を通じてレーザチャンバ３０からの排水を受け取り、冷却媒体の温度を下げた上で、再びレーザチャンバ３０に供給する。このように冷却媒体を循環させることで、レーザチャンバ３０内のレーザロッド１３の温度を所望の温度範囲に保つことができる。
【００４１】
図４は、レーザチャンバ３０の外観を示す斜視図である。図４では、配管４２、４４（図１参照）を接続するための穴などは図示を省略している。レーザチャンバ３０は、フラッシュランプ２０を収容する第１の部分３１と、レーザロッド１３を収容する第２の部分３２とを有する。第１の部分３１には、フラッシュランプ２０を収容する空間として、長手方向に垂直な一方の壁面から他方の壁面に貫通する孔部３３を備え、第２の部分３２には、レーザロッド１３を収容する空間として、長手方向に垂直な一方の壁面から他方の壁面に貫通する孔部３４を備えている。すなわち、２つの孔部３３、３４は、レーザチャンバ３０の長手方向に沿って、互いに平行に設けられている。このレーザチャンバ３０の第１の部分３１が本発明の固体レーザ装置における励起光源（ここでは、フラッシュランプ２０）を、レーザロッド１３の基台５１と反対の側にレーザロッド１３と平行に保持する保持部を構成する。
【００４２】
レーザチャンバ３０の孔部３４は、レーザロッド１３の長軸長よりも短い円柱状であり、レーザロッド１３は、孔部３４に挿通され両端部が孔部３４から露出する状態で支持され、フラッシュランプ２０は、孔部３３に挿通されて支持される（図２参照）。孔部３４の形状はレーザロッド１３を受容できればよく、円柱状に限らず、角柱状あるいは楕円柱状等であってもよい。フラッシュランプ２０は、レーザチャンバ３０に対して長手方向、図中において右側に抜き差し可能である。本実施形態においては、レーザチャンバ３０の第１の部分３１の長手方向の長さは、第２の部分３２の長手方向の長さよりも長い。なお、第１の部分３１と第２の部分３２の長手方向の長さは同じでも構わない。
【００４３】
図２に示すように、レーザチャンバ３０はフラッシュランプ２０を収容する第１の部分３１が筐体５０の蓋部５５から外部に突出し、レーザロッド１３を収容する第２の部分３２が筐体５０内に配置されるように支持台２３により支持されており、蓋部５５が閉じた状態でフラッシュランプ２０の交換が可能とされている。フラッシュランプ２０は、レーザチャンバの第１の部分３１から出力ミラー１１側に引き出すことができる。
【００４４】
基台５１の表面から出力ミラー１１の上端１１ｅの位置までの高さｈ１が、レーザチャンバ３０の第１の部分３１に収容されたフラッシュランプ２０の下端までの高さｈ２よりも低くなる位置に出力ミラー１１が取り付けられている。そして、レーザロッド１３と出力ミラー１１との間には、他の光学部材を備えていない。したがって、フラッシュランプ２０をその長尺な方向に孔部３４から出力ミラー１１側に容易に引き出すことができる。
【００４５】
図５に出力ミラー１１の正面図（左図）および側面図（右図）を示す。図５に示すように、出力ミラー１１は平面ミラーであり、共振器面として、平板状の基材１１ａの表面に多層膜からなる反射コーティング膜１１ｂを備えてなる。一般に、平面ミラーにおいては、基材の表面の周縁に反射コーティング膜が形成されていない部分を有しているが、本実施形態における出力ミラー１１は、下端の一部および両端の一部を除き、上端１１ｅまで均一に形成された反射コーティング膜１１ｂを備えている。ここで、上端、下端は、図２に示す固体レーザ装置に設置された場合において、基台５１を基準として、基台５１により近い側の端を下端、基台から離れた側の端を上端として定義する。このような出力ミラー１１は、例えば、周縁に反射コーティング膜が形成されていない市販の平面ミラーの一端部を切断して作製することができる。
【００４６】
レーザチャンバ３０において、レーザロッド１３にフラッシュランプ２０からの励起光を効率よく照射させるためには、両者の中心間の距離が近いほど好ましい。本出力ミラー１１は、上端１１ｅまで反射面として利用できるので、出力ミラー１１側へのフラッシュランプ２０の引き抜きが可能であり、かつフラッシュランプ２０の下端位置を光路に重ならない範囲で、なるべく共振器軸（レーザ光軸）に近い位置に配置することができ、小型化も可能となる。特に、フラッシュランプ２０と、レーザロッド１３の中心間距離を、７ｍｍ以下とすることにより、励起効率を非常に高くすることができる。
【００４７】
本固体レーザ装置１においては、既述の通り、レーザロッド１３のリアミラー１２側に、光学部材として、アパーチャ部材１５、ポラライザ１６、シャッタ１７、Ｑスイッチ１８およびウェッジプリズムペア１９を備えている。
【００４８】
アパーチャ部材１５は、光路に開口１５ａを有し、光学部材１６〜１９側から比較的大きい角度でレーザロッド側に向かう、光路から大きくはずれた迷光を遮断する。ポラライザ１６は、発振したレーザ光から所定方向に直線偏光した成分のみを取り出すものである。シャッタ１７はレーザ光の出射を制御するものであり、開閉制御されてレーザ光の出射を機械的に遮断するものである。Ｑスイッチ１８は高出力のパルス状のレーザ光を発生させるように、いわゆるＱスイッチ動作するものである。
【００４９】
本固体レーザ装置１においては、上記Ｑスイッチ１８を光遮断状態にしてフラッシュランプ２０を点灯させると、そこから発せられた励起光によりレーザロッド１３が励起され、強い反転分布状態が形成される。この状態になってからＱスイッチ１８が光通過状態にされると、レーザロッド１３から誘導放出された光が、ミラー１１、１２間で共振し、高出力のジャイアントパルスとなって出力ミラー１１を透過し、共振器外に出射される。なお、発熱するフラッシュランプ２０およびレーザロッド１３は、レーザチャンバ３０内を流通する冷媒によって冷却される。
【００５０】
なお、本発明の固体レーザ装置は、このようにパルス状のレーザ光を発生させるものに限らず、ＣＷ（連続波）動作するものとして構成されてもよい。
【００５１】
また、ウェッジプリズムペア１９は、それらの位置、角度を調整することにより、光軸の補正等の光学系調整を行うために備えられている。このウェッジプリズムペア１９を備えることにより、非常に精度のよい光軸調整を行うことが可能となる。ここで、アパーチャ部材１５が、最もレーザロッド１３側に配置されていることにより、アパーチャ部材１５は、ポラライザ１６、シャッタ１７、Ｑスイッチ１８、ウェッジプリズムペア１９およびリアミラー１２などにおいて生じた迷光のレーザロッド１３側への進行を抑制することができる。
【００５２】
アパーチャ部材１５は、塵およびアウトガスの発生が少なく、レーザ光の吸収が小さく、耐熱性を有することが求められる。また、レーザ光に対して拡散性がある材質が望ましい。したがって、アパーチャ部材１５の材質としては、セラミック、すりガラス、あるいはポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene;ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂が適している。
【００５３】
アパーチャ部材１５は、迷光がレーザチャンバ３０に当たることを防止するため、本実施形態のように、レーザチャンバ３０と他の光学部材１６〜１９との間に配置することが望ましい。
【００５４】
光学部材１５〜１９は、それぞれホルダ２５〜２９に取り付けられており、ホルダ２５〜２９は筐体５０の一部を成す基台５１の上に設置されている。なお、これらの光学部材１５〜１９は必要に応じて設けられればよく、本発明の固体レーザ装置においては、これらの光学部材のうち、例えば、Ｑスイッチのみを備えた構成であってもよい。
【００５５】
図２に示すように、リアミラー１２およびレーザロッド１３のリアミラー１２側に配置された光学部材１５〜１９のうち、アパーチャ部材１５を除く光学部材１６〜１９の基台５１からの高さは、いずれもフラッシュランプ２０の下端の高さｈ２よりも高い。ここで、リアミラー１２および光学部材１５〜１９の高さとは、これらを支持するホルダ２５〜２９を含み、共振器光軸に平行な基台５１の表面から垂直な方向に最も離れた位置で定義する。例えば、リアミラー１２の高さｈ３は、基台５１表面からリアミラーホルダの上端までの距離であり、Ｑスイッチ１８の高さｈ４は、基台５１表面からホルダ２８の上端までの距離である（図２参照）。リアミラー１２やＱスイッチ１８など光路上に配置すべき光学部材のホルダは、それらの光学部材を光軸上に精度よく支持するために必要な高さを有し、また、市販のものを利用しようとした場合には、これらの高さを低くするのは難しい。これらの高さの高い光学部材をレーザロッド１３の出力ミラー１１側に配置すると、フラッシュランプ２０の引き出せない場合が生じる。本固体レーザ装置１においては、出力ミラー１１側には、フラッシュランプ２０を引き出す際の軌道を遮る高さの光学部材を配置せず、フラッシュランプ２０の下端の高さｈ２よりも高い光学部材を全てレーザロッド１３のリアミラー１２側に配置しているので、フラッシュランプ２０の出力ミラー１１側への容易な引き抜きが可能となる。
【００５６】
また、本固体レーザ装置１のように、出力ミラー１１とリアミラー１２とにより直線型共振器を構成し、出力ミラー１１以外の光学部材を全て、レーザロッド１３とリアミラー１２側に配置する構成とすることにより、固体レーザ装置の共振器部分を非常に小さくでき、装置全体としても小型化を実現することが可能となる。
【００５７】
出力ミラー１１とリアミラー１２との間に光学部材を複数配置する場合、特には、光学部材のうち最もレーザロッド１３側に配置された光学部材（本例においては、アパーチャ部材１５）からリアミラー１２までの距離がフラッシュランプ２０よりも短いことが好ましい。これにより、収容部５０ｂをさらに小さくすることができ、筐体のさらなる小型化が可能となる。
【００５８】
本固体レーザ装置１の具体的な構成として、例えば、レーザロッド１３として、直径４ｍｍ以下、長さ７５ｍｍ以下であるアレキサンドライト結晶を備えた場合、共振器の長さ２８０ｍｍ以下、共振器幅７０ｍｍ以下、高さ６０ｍｍ以下の共振器部分を構成することができる。このとき、共振器部分の体積は１１７６０００ｍｍ３（＝１１７６ｃｍ３）である。ここで共振器長は、出力ミラー１１からリアミラー１２の反射面間の距離であり、共振器の幅、高さは共振器内に配置される光学部材のホルダの最も大きい部分で規定される。
【００５９】
そして、この共振器を内包する筐体の外形としては、長さ３５０ｍｍ以下、幅１６０ｍｍ以下、高さ７０ｍｍ以下とすることができる。この時、固体レーザ装置の基台の面積は５６０００ｍｍ２（５６０ｃｍ２）以下とすることができる。
【００６０】
上記構成のアレキサンドライトレーザにおいては、投入電力２２Ｊ以下で駆動したとき、パルス幅４０ｎｓｅｃ（ｎ秒）以下のパルスレーザを発振させることができる。なお、投入電極１８Ｊ以下で、パルス幅３０ｎｓｅｃ以下のパルスレーザを発振することが可能である。
【００６１】
特に、直径３ｍｍ以下のレーザロッドを用いることにより、パルス幅４０ｎｓｅｃ以下を実現でき、さらには、直径２．５ｍｍ以下とすることにより、パルス幅３０ｎｓｅｃ以下を実現できる。
【００６２】
ここで、本実施形態の固体レーザ装置１における、レーザ光を長期安定して出力可能とするための構成を説明する。
【００６３】
図６にレーザチャンバ３０から露出したレーザロッド１３の一方の端部近傍（図２において、破線で囲まれた領域Ａ）の拡大断面図を示す。なお、図６中には、アパーチャ部材１５の断面を併せて示している。
【００６４】
図６に示すように、レーザロッド１３の端部１３ａ（以下において「ロッド端部１３ａ」という。）のレーザチャンバ３０の孔部３４からの露出根元にはＯリング３６が配され、さらに、Ｏリング３６に隣接して、レーザロッド１３の端面１３ｂ（以下において「ロッド端面１３ｂ」という。）側に、レーザロッド１３を通過させる貫通孔を有するＯリング押さえ板３７が配されている。レーザチャンバ３０内は冷却媒体の流路となっており、封止のためにレーザロッド１３およびフラッシュランプ２０の挿通部はＯリング等で適宜封止される。なお、ロッド端部１３ａのレーザチャンバ３０からの露出根元とは、レーザチャンバ３０の孔部３４から露出されたロッド端部１３ａのうち、最もレーザチャンバ３０側（すなわち孔部３４側）の部分をいう。なお、以下において、レーザチャンバ３０の孔部３４からの露出根元を、レーザチャンバからの露出根元という場合がある。Ｏリング３６はレーザロッド１３に嵌め込まれ、レーザチャンバ３０の孔部３４の端部に設けられているＯリング受け部に配置される。Ｏリング押さえ板３７が、レーザチャンバ３０にネジ止めされることにより、Ｏリング３６はレーザチャンバ３０側に付勢され、レーザロッド１３は固定されている。そして、ロッド端部１３ａに嵌め込まれたＯリング３６よりもロッド端面１３ｂ側のレーザロッドの側面１３ｃ（以下において、「ロッド側面１３ｃ」という。）に、筐体５０内で生じた迷光のＯリング３６への入射を妨げるカバー部材３８を備えている。
【００６５】
Ｏリング３６、Ｏリング押さえ板３７およびカバー部材３８は、レーザチャンバ３０から露出されている両端部に設けられていることが好ましいが、少なくとも一方の端部に設けられていればよい。また、カバー部材３８が、Ｏリング押さえ板３７と同等の機能を有する場合には、Ｏリング押さえ板３７を備えていなくても構わない。
【００６６】
固体レーザ装置においては、固体レーザ媒質であるレーザロッドが光路そのものであり、レーザロッドに触れる部材は光路とほぼ接していると言える。図６に示すように、ロッド端面１３ｂのごく近傍にはＯリング３６が存在し、Ｏリング３６で塵やガスが発生するとロッド端面１３ｂに付着しやすい。そして、ロッド端面１３ｂに付着したこれらの塵やガスにレーザ光が照射されると、焼き付きを生じてレーザロッド１３が損傷する場合がある。本実施形態の固体レーザ装置１においては、上記カバー部材３８を備えることにより、Ｏリング３６への迷光の入射を防止することができるので、塵やアウトガスの発生を効果的に抑制することができる。
【００６７】
カバー部材３８は、塵およびアウトガスの発生が少なく、レーザ光の吸収が小さく耐熱性を有するものであることが求められる。また、レーザ光に対して拡散性を有することが望ましい。したがって、カバー部材３８はセラミック、すりガラス、あるいはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂の少なくとも１つからなることが好ましい。カバー部材３８は迷光がＯリング３６へ突入することを防ぐため、レーザロッド１３との密着性が高い軟性材料が望ましい。したがって、繊維状のセラミックやガラス、あるいは未焼成のフッ素樹脂等が特に適している。
【００６８】
図６に示すように、本固体レーザ装置１においては、アパーチャ部材１５の開口直径はロッド直径φ０と同等以上とすることが好ましく、ロッド直径φ０よりも大きいことがさらに好ましい。特に、装置の小型化およびレーザ光の短パルス化のためにレーザロッド１３として、ロッド直径φ０が４ｍｍ以下のような細径のレーザロッドを採用する場合、アパーチャ部材１５による開口制限はレーザ出力に大きく影響する。すなわち、細径のレーザロッドに対してはアパーチャ部材１５の配置精度がレーザ出力に対して高い感度を持つため、アパーチャ部材１５の配置精度が低いと安定性の低下が生じ、一方で配置精度を高めることは製造上のコストアップに繋がる。したがって、細径のレーザロッドを採用する場合、アパーチャ部材の開口直径はロッド直径より大きいことがより望ましい。但し、アパーチャ部材の開口直径が大きすぎると、迷光の遮断効果が十分得られない場合があるためロッド直径の１２０％以下とすることが好ましい。なお、アパーチャ部材１５の開口形状はレーザロッド１３の端面形状と相似形であることが好ましい。
【００６９】
本実施形態においては、アパーチャ部材１５は、レーザロッド１３のリアミラー１２側にのみ配置されているが、アパーチャ部材１５はレーザロッド１３の両端面側に配置することが迷光の遮断による保護の観点からは好ましい。しかしながら、レーザロッド１３の両端面側にアパーチャ部材１５を配置する場合、配置精度の要求が上がり、製造上のコストアップに繋がる。特にロッドが細径の場合には顕著である。本実施の形態においては、レーザロッド１３のリアミラー１２側に各種光学部材１６〜１９を集中配置させて主要な迷光の発生点を片側に寄せているため、アパーチャ部材１５を片側だけに配置しても充分に高い保護効果が得られる。
【００７０】
図７は、設計変更例のカバー部材３９を備えたレーザロッド端部近傍の拡大図を示す。図７に示すカバー部材３９は、ＰＴＦＥからなるテープ３９ａをロッド側面１３ｃに複数回巻き付けてなる。テープ３９ａを複数回巻き付けて構成されたカバー部材３９は、レーザロッド１３との密着性が高く、巻回数により大きさを自由に変化させることができ、好ましい。ロッド端面１３ｂ側から視認した際に、Ｏリング３６が視認できない程度にテープ３９ａを巻きつけることにより、迷光のＯリング３６への入射を効果的に抑制することができる。
【００７１】
また、図７において、カバー部材３９で十分にＯリング３６を付勢して、レーザロッド１３を固定可能である場合には、Ｏリング押さえ板を備えなくともよい。
【００７２】
なお、Ｏリング３６としては一般的な、フッ素樹脂系でないゴム製のものを用いることができる。一方で、Ｏリング３６自体を塵やアウトガス発生の少ない材質、例えばフッ素樹脂系ゴム製にするとさらに好ましい。
【００７３】
また、図６のようにＯリング押さえ板３７を備える場合には、Ｏリング押さえ板３７に迷光が入射して、塵やアウトガスが発生する場合があるため、Ｏリング押さえ板３７としても塵およびアウトガス発生の少ない材質、例えばセラミックあるいはフッ素樹脂等からなるものを用いることが好ましい。または、カバー部材を大きくして、Ｏリング押さえ板への迷光の入射を抑制するように構成することも好ましい。
【００７４】
上記のように、レーザロッド１３のレーザチャンバ３０からの露出根元のＯリング３６への迷光を抑制するカバー部材３８、３９を備えれば、レーザロッド１３の損傷を抑制し、長期に安定したレーザ出力を得ることができる。また、アパーチャ部材１５を備えていれば、レーザチャンバ３０への迷光の入射も抑制することができ、さらに効果的にレーザロッド１３の損傷を抑制することが可能である。
【００７５】
アパーチャ部材１５とカバー部材３８もしくは３９とは、レーザロッド１３の同一端面側に同時に設けられていることが特に好ましい。しかしながら、本発明の固体レーザ装置としては、アパーチャ部材とカバー部材とが、同一端面側に同時に設けられている構成に限らず、少なくともカバー部材がリア側および出力側のいずれか一方に備えられていれば好ましい。本実施の形態においては、レーザロッド１３のリアミラー１２側に各種光学部材１６〜１９を集中配置させて主要な迷光の発生点を片側に寄せているため、アパーチャ部材とカバー部材の配置の組合せパターンとしては、下記の表１の様なパターンが最小の構成として挙げられる。表１において、リア側、出力側とは、レーザロッド１３のリアミラー１２側、出力ミラー１１側をそれぞれ意味する。表１において「有」はアパーチャ部材もしくはカバー部材が備えられていることを意味し、「−」は備えていないことを意味する。表１に示す最小構成に対して、「−」を「有」に変更する組み合わせもまた好ましい。
【表１】
0006689968.tif 000002
【００７６】
レーザロッドおよびレーザチャンバへの迷光の入射を抑制する観点では、レーザロッドの両端面にアパーチャ部材とカバー部材を備える構成が最も好ましい。一方で、既述の通り、両端面にアパーチャ部材を設けると芯合せに手間がかかり、製造コストアップにつながる。上述の実施形態として説明した構成は表１におけるパターンＮｏ.１に相当し、本実施形態のようにＱスイッチ、シャッタ等の光学部材がより多く配置された側（本実施形態においてはリア側）にアパーチャ部材およびカバー部材を同時に備えていることが最も効率よく迷光の入射を抑制し、製造コストも抑制でき、好ましい。
【００７７】
さて、レーザロッド１３の端面の構成についてより詳細に説明する。図８は、レーザロッド１３の一方の端部１３ａの側面図（右図）および端面正面図（左図）を示す。図８に示すように、レーザロッド１３は、そのロッド端面１３ｂと、ロッド側面１３ｃとの間に面取り部１３ｄを備えている。すなわち、レーザロッド１３は端面１３ｂの周縁、端面１３ｂの外周の半径方向外側に面取り部１３ｄを有する。この面取り部１３ｄは砂面である。そして、ロッド端面１３ｂには反射防止膜１４を備えている。図８においては、レーザロッドの一方の端面のみを示しているが、両端面同様の構成である。反射防止膜１４はロッド端面１３ｂの全面に備えられていることが好ましい。
【００７８】
レーザロッド１３の半径と端面外周の半径との差に相当する面取り部１３ｄの幅δはロッド直径φ０の１〜５％程度、好ましくは２％程度である。例えば、ロッド直径φ０が２．５ｍｍのとき、面取り部１３ｄの幅δは０．０５ｍｍとする、などである。
【００７９】
本実施形態の固体レーザ装置１における、レーザ光を長期安定して出力可能とするためのさらに別の付加的な構成を説明する。図９に、別の付加的な構成を有する場合の、レーザチャンバ３０から露出したレーザロッド１３の一方の端部近傍（図２において、破線で囲まれた領域Ａ）の拡大断面図を示す。
【００８０】
レーザロッド１３のレーザチャンバ３０からの露出根元にはＯリング３６およびＯリング３６に隣接してロッド端面１３ｂ側にレーザロッド１３を通過させる貫通孔を有するＯリング押さえ板３７が配されている構成は図６と同様である。
【００８１】
図９に示す例においては、さらに、ロッド端面１３ｂに対向する位置に、ロッド端面１３ｂの外周の直径φ１よりも小さい直径φ２の開口６１を構成する開口規定部６２を有する端面保護部材６０を備えている。この端面保護部材６０は、ロッド端面１３ｂにおけるレーザ光路領域をロッド端面１３ｂの外周よりも内側の領域に制限するものである。端面保護部材６０を備えない場合、レーザロッド１３全域が光路であり、光路断面は直径φ０の円形断面に等しいが、端面保護部材６０を備えることにより、図９において２点鎖線で示す直径φ２の円形断面領域に光路が制限されている。
【００８２】
このように、端面保護部材６０を備えることにより、レーザ光路領域がロッド端面１３ｂの外周よりも内側の領域に制限される、すなわち、面取り部１３ｄの内周よりも内側の領域にレーザ光路が制限されている。したがって、レーザ発振時において、ロッド端面１３ｂと面取り部１３ｄとの境界にレーザ光が照射されない。既述の通り、ロッド端面１３ｂと面取り部１３ｄとの境界は、光学膜のコーティングが良好とは言えず、コーティング破壊の起点となりやすい領域である。しかし、高エネルギーのレーザ光が照射されなければ、コーティング破壊の発生を抑制することができる。すなわち、端面保護部材６０を備えることにより、ロッド端面１３ｂにおけるコーティング破壊の発生を抑制することができる。
【００８３】
図１０に端面保護部材６０の斜視図を示すように、本実施形態における端面保護部材６０は、開口規定部６２を支持する筒状部６４を有し、筒状部６４がロッド端部１３ａに嵌合して装着されるキャップ形状をなしている。端面保護部材６０は開口規定部６２をロッド端面１３ｂの近傍に安定して支持配置できるものであれば特に形状に制限はない。しかしながら、本実施形態のような、嵌め込んで装着可能なキャップ形状であれば、配置精度を容易に担保することができ好ましい。
【００８４】
開口規定部６２は、ロッド端面１３ｂと面取り部１３ｄとの境界を覆うようにロッド端面１３ｂのごく近傍に備えられていることが肝要である。ごく近傍とは、ロッド端面１３ｂと開口規定部６２との距離ｄ（図９参照）が、両者が接触した状態（すなわちｄ＝０）に対して、効果に有意な差が出ない程度の距離を意味する。具体的には、距離ｄは０．５ｍｍ以下とすることが好ましく、０．１ｍｍ以下がより好ましく、ロッド端面１３ｂと開口規定部６２とが接触していることが特に好ましい。なお、ロッド端面１３ｂの表面には反射防止膜１４が設けられているため、本明細書において、開口規定部６２のロッド端面１３ｂとの距離とは、開口規定部６２とロッド端面１３ｂに設けられた反射防止膜１４の表面との距離を意味する。同様に、ロッド端面１３ｂと開口規定部６２とが接触しているとは、ロッド端面１３ｂに設けられた反射防止膜１４の表面と開口規定部６２とが接触していることを意味する。
【００８５】
また、図９に示すように、端面保護部材６０の開口規定部６２がロッド端面１３ｂに近くなるほど開口直径が小さくなるテーパ部６２ａを備えていることが好ましい。テーパ部６２ａを備えることにより開口規定部６２による光路のケラレを抑制できる。
【００８６】
なお、開口規定部６２とロッド端面１３ｂとの距離は、開口規定部６２の、直径φ２を構成する部分のうち最もロッド端面１３ｂ側に位置する部分とロッド端面１３ｂとの距離で定義する。例えば、図１１のように、開口規定部６２の直径φ２を構成する部分の一部６２ｂがロッド端面１３ｂ側に突出した形状の場合には、突出した一部６２ｂのロッド端面１３ｂ側の面からロッド端面１３ｂまでの距離が、開口規定部６２とロッド端面１３ｂとの距離ｄである。
【００８７】
端面保護部材６０は、レーザロッド１３の両端面に備えられていてもよいが、いずれか一方の端面に備えられていればよい。一方のみであっても、レーザ発振領域を制限する効果を奏する。装置の小型化および短パルス化などの要請に応じて細径のレーザロッドを採用する場合、開口制限はレーザ出力に大きく影響する。すなわち、細径のレーザロッドの両端部に端面保護部材を備える場合、端面保護部材の作製精度、配置精度がレーザ出力に対して高い感度を持つこととなり、安定性の低下や製造上のコストアップにつながる場合がある。したがって、保護部材は、一方の端面にのみ備えることが望ましい。
【００８８】
端面保護部材６０の開口規定部６２はレーザ光路と接するため、材質としてはレーザ光による損傷、変形がなく、塵およびアウトガスの発生が少ないものであることが求められる。したがって、開口規定部６２の材質としては、セラミックあるいはフッ素樹脂が適している。開口規定部６２を含む端面保護部材６０全体がセラミックあるいはフッ素樹脂の少なくとも１つからなることが好ましい。
【００８９】
図１２は、端面保護部材の設計変更例を示す断面図である。
図１２示す端面保護部材６０Ａは、開口規定部６２がロッド端面１３ｂ（ここでは、ロッド端面１３ｂに形成されている反射防止膜１４）に接触し、かつ筒状部６４Ａがレーザチャンバ３０のレーザロッド１３の露出根元に備えられたＯリング押さえ板３７に突き当たる長さを有している。このようにレーザチャンバ３０から露出するレーザロッド１３の端部１３ａのロッド側面１３ｃの露出部分を全て覆うカバー状とされていることにより、開口規定部６２のロッド端面１３ｂに対する配置精度を高めることができ好ましい。また、レーザロッド１３の露出根元までを覆う形状の端面保護部材６０Ａを備えることにより、レーザロッド１３のレーザチャンバ３０からの露出根元に備えられたＯリング３６に、筐体５０内で発生した迷光が入射するのを抑制することができる。迷光が入射するとＯリング３６から塵やアウトガスが生じ、これらの塵やアウトガスがロッド端面に付着し、焼き付きを生じてロッド端面が損傷する場合があるが、端面保護部材６０ＡによりＯリング３６への迷光の入射を抑制できるので、レーザロッドの損傷をさらに効果的に防止することができる。
【００９０】
上記カバー部材３８と端面保護部材６０とを組み合わせて用いることもできる。図１３は、カバー部材３８と端面保護部材６０とを組み合わせて備えた場合のレーザロッド１３のレーザチャンバ３０からの露出部の拡大断面図を示す。
【００９１】
上記カバー部材３８と端面保護部材６０とを備えることにより、図１２に示した端面保護部材６０Ａを備えた場合と同様に、ロッド端部１３ａの側面１３ｃの全域が覆われており、端面保護部材６０による反射防止膜１４の損傷予防に加え、カバー部材３８によりＯリング３６への迷光の入射を防止することができるので、塵やガスの発生を効果的に抑制することができ、レーザロッド１３の損傷を効果的に抑制することができ、さらなる長期安定性を実現することが可能となる。
【００９２】
また、図１４に示すように、図７に示したカバー部材３９と、端面保護部材６０とを組みあわせて備えても、同様の効果を得ることができる。
【００９３】
なお、アパーチャ部材１５、カバー部材３８もしくは３９、端面保護部材６０もしくは６０Ａは、レーザロッド１３の同一端面側に同時に設けられていることが好ましい。しかし、必ずしも同時に全てを備える必要はなく、本発明の固体レーザ装置としては、いずれも付加的に備えられる構成である。なお、好ましい最小の構成の配置パターンとしては、以下の表２に示す配置パターンが挙げられる。表２において、リア側、出力側とは、レーザロッド１３のリアミラー１２側、出力ミラー１１側をそれぞれ意味する。表２において「有」はアパーチャ部材、カバー部材もしくは端面保護部材が備えられていることを意味し、「−」は備えていないことを意味する。表２に示す最小構成に対して、「−」を「有」に変更する組み合わせもまた好ましい。
【表２】
0006689968.tif 000003
【００９４】
上記構成のように、光学部材が多く配置されているリア側にアパーチャ部材を備えていることが好ましい。また、ここで端面保護部材としては、光軸あわせが不要なキャップ形状の嵌め込み型を想定しており、端面保護部材が少なくとも一方の端面に備えられていることが好ましく、両端に備えられていることがより好ましい。
【００９５】
次に、第２の実施形態の固体レーザ装置２について説明する。図１５は、本発明の第２の実施形態に係る固体レーザ装置の外観形状を模式的に示す斜視図である。また、図１６および図１７は本実施形態に係る固体レーザ装置の概略側面図および概略平面図であり、いずれも筐体の一部を省き内部の構成要素の配置を模式的に示している。
【００９６】
ここでは、第１の実施形態の固体レーザ装置１と異なる点のみを説明する。第１の実施形態の固体レーザ装置１と同一の構成要素については同一符号を付し詳細な説明を省略する。
【００９７】
本実施形態の固体レーザ装置２は、レーザチャンバ３０のフラッシュランプ２０を収容する孔部３３の一端（ここでは、リアミラー１２側の一端）に、電極を有するソケットもしくはプラグを有する封止端子３５が備えられている。すなわち孔部３３の一端が、電極の端子が埋め込まれた突き当て構造となっている。フラッシュランプ２０は図１６中右側から孔部３３に挿入されて、封止端子３５に突き当てて電源端子に接続される。
本構成のように、フラッシュランプ２０を収容する孔部３３を突き当て構造とすることにより、交換時におけるフラッシュランプ２０の位置決めが容易になり、交換時にフラッシュランプ２０の位置ずれによる励起効率の低下などを防止することができる。
【００９８】
また、第１の実施形態の固体レーザ装置１においては、レーザチャンバ３０に接続されている冷却媒体用の配管４２、４４が水平方向に延びる構成であったのに対し、本実施形態の固体レーザ装置２においては配管４２Ａ，４４ＡはＬ字に屈曲し、筐体５０の側壁部５３の壁面に沿って基台５１に向かって基台に垂直な方向に延びて配設されている。基台５１の側壁部５３の外部に孔が設けられており、配管４２Ａ、４４Ａは、この孔から基台５１の下に配置される冷却機器４５に接続されている。なお、配管４２Ａおよび４４Ａは、レーザチャンバ３０との接続部が金属等の剛性のある部材で接続され、その剛性部材から冷却機器４５までは取り外し可能なホース等の軟性部材で構成されていることが好ましい。
【００９９】
第１の実施形態の固体レーザ装置１において、配管４２、４４にホースをつないだ場合、そのホースを曲げて、冷却機器に接続させるためのスペースを考慮する必要がある。一方、本実施形態の固体レーザ装置２を用い、基台５１の下に空間を有するフレームに基台５１を固定して筐体５０を支持する構成とし、基台５１の下に冷却機器を設置すれば、設置スペースとして、基台の幅以上のスペースを考慮する必要がなくなる。
【０１００】
本発明の固体レーザ装置は、特に用途を限定されず、各種用途に使用することができる。例えば、特開２０１２−１９６４３０号公報、特開２０１４−２０７９７１号公報などに記載の光音響計測装置において、光音響波検出のために被検体に照射するレーザ光（特にはパルスレーザ光）を発生する測定用の光源として好ましく用いることができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１、２    固体レーザ装置
１１    出力ミラー
１１ａ    基材
１１ｂ    反射コーティング膜
１１ｅ    上端
１２    リアミラー
１３    レーザロッド
１３ａ    ロッド端部
１３ｂ    ロッド端面
１３ｃ    ロッド側面
１３ｄ    面取り部
１４    反射防止膜
１５    アパーチャ部材
１５ａ    アパーチャ部材の開口
１６    ポラライザ
１７    シャッタ
１８    Ｑスイッチ
１９    ウェッジプリズムペア
２０    フラッシュランプ（励起光源）
２１    端子
２３    支持台
２５〜２９    ホルダ
３０    レーザチャンバ
３１    第１の部分（保持部）
３２    第２の部分
３３、３４    孔部
３５    封止端子
３６    Ｏリング
３７    Ｏリング押さえ板
３８、３９    カバー部材
３９ａ  テープ
４２、４２Ａ、４４、４４Ａ    配管
４５    冷却機器
５０    筐体
５０ａ    第１の収容部
５０ｂ    第２の収容部
５１    基台
５３    側壁部
５５    蓋部
５５ａ    第１の蓋体
５５ｂ    第２の蓋体
５６    出射開口
５８    仕切り板
５８ａ    開口
６０、６０Ａ    端面保護部材
６１    開口
６２    開口規定部
６２ａ    テーパ部
６２ｂ    開口規定部の突出した一部
６４、６４Ａ    筒状部
【図１】
0006689968.tif 000004
【図２】
0006689968.tif 000005
【図３】
0006689968.tif 000006
【図４】
0006689968.tif 000007
【図５】
0006689968.tif 000008
【図６】
0006689968.tif 000009
【図７】
0006689968.tif 000010
【図８】
0006689968.tif 000011
【図９】
0006689968.tif 000012
【図１０】
0006689968.tif 000013
【図１１】
0006689968.tif 000014
【図１２】
0006689968.tif 000015
【図１３】
0006689968.tif 000016
【図１４】
0006689968.tif 000017
【図１５】
0006689968.tif 000018
【図１６】
0006689968.tif 000019
【図１７】
0006689968.tif 000020