(57)【要約】【課題】固体レーザー装置の反射防止膜面を積極的に冷却して固体レーザ装置のレーザー出力、効率、安定性を向上させることができる反射防止面冷却固体レーザー装置を提供する。【解決手段】固体レーザー媒質の一方の面がヒートシンクに固着され、相対する反射防止膜面が大気中に露出した構成の薄型固体レーザー媒質を搭載したレーザー装置において、大気中に露出した反射防止膜６面に、空気あるいはレーザー発振光に対し透明なガス１０を強制的に吹き付ける強制冷却手段を具備する。【選択図】図１
2007184451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体レーザー媒質の一方の面がヒートシンクに固着され、相対する面が大気中に露出した構成の薄型固体レーザー媒質を搭載したレーザー装置において、
固体レーザー媒質の大気中に露出した面に、空気あるいはレーザー発振光に対し透明なガスを強制的に吹き付ける強制冷却手段を具備することを特徴とする反射防止膜面冷却固体レーザー装置。
【請求項２】
請求項１記載の反射防止膜面冷却固体レーザー装置において、前記強制冷却手段は、ガスを強制的に吹き付けるノズルであることを特徴とする反射防止膜面冷却固体レーザー装置。
【請求項３】
請求項２記載の反射防止膜面冷却固体レーザー装置において、前記ノズルを複数個配置することを特徴とする反射防止膜面冷却固体レーザー装置。
【請求項４】
請求項１記載の反射防止膜面冷却固体レーザー装置において、前記強制冷却手段は、ガスを強制的に吹き付ける２枚の円錐形状の板を重ねて形成されるダクトであり、ガスを全円周方向から放出することを特徴とする反射防止膜面冷却固体レーザー装置。
【請求項５】
請求項１記載の反射防止膜面冷却固体レーザー装置において、前記強制冷却手段は、レーザー光に対し透明な透光板と円錐形状の板とにより形成されたダクトであり、ガスを前記固体レーザー媒質の真上から放出するようにしたことを特徴とする反射防止膜面冷却固体レーザー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射防止（ＡＲ）膜面冷却固体レーザー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体レーザー媒質のうち、媒質の温度上昇によって発振特性が大きく劣化する場合に、レーザー媒質形状を薄くし、レーザー媒質の一方の面にレーザー光に対する全反射膜（高反射膜）を形成した後にヒートシンクに固着して冷却し、大気中に露出した相対する面にレーザー光に対する反射防止（ＡＲ：Ａｎｔｉ−ｒｅｆｒｅｃｔｉｏｎ）膜を設け、その面よりレーザー光を媒質外部に取り出す構成の薄型固体レーザーがよく知られている。
【０００３】
図５はかかる従来の第１の固体レーザー装置の裏面をヒートシンクで冷却する方式の断面図である。
【０００４】
この図において、１０１はヒートシンク、１０２はそのヒートシンク１０１上に形成される接合層、１０３はその接合層１０２上に形成される全反射膜１０３、１０４はその全反射膜１０３上に形成されるレーザー媒質、１０５はそのレーザー媒質１０４の外周面に形成される励起光ガイド、１０６はレーザー媒質１０４および励起光ガイド１０５の上面に形成される反射防止（ＡＲ）膜、１０７は励起光、１０８はレーザー光、１０９は熱の流れを示している。
【０００５】
この従来例はレーザー媒質１０４に隣接した励起光ガイド１０５より励起光１０７を導波させて励起する方法である。
【０００６】
図６はかかる従来の第２の固体レーザー装置の裏面をヒートシンクで冷却する方式の断面図である。
【０００７】
この図において、２０１はヒートシンク、２０２はそのヒートシンク２０１上に形成される接合層、２０３はその接合層２０２上に形成される全反射膜２０３、２０４はその全反射膜２０３上に形成された励起されたレーザー媒質、２０５は全反射膜２０３上に形成されたレーザー媒質、２０４はそのレーザー媒質２０５のうち励起光２０７により励起された部分、２０６はレーザー媒質２０５の上面に形成される反射防止（ＡＲ）膜、２０７は励起光、２０８はレーザー光、２０９は熱の流れを示している。
【０００８】
この従来例は反射防止膜２０６面側から励起光２０７を空間的に照射する方法である。
【特許文献１】なし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記したいずれの構造においてもレーザー媒質内の励起領域で発生した熱は主に片面のヒートシンク側から冷却されるために、冷却効率自体は他のレーザー媒質構造に比べ高くても、冷却されていない反射防止膜面側の媒質温度は１００℃以上まで上昇することが少なくない。仮に反射防止膜面側からもレーザー媒質を冷却できればレーザー媒質内の平均温度を大幅に下げることができ、レーザー装置の性能（出力や効率、信頼性）を大幅に向上することができる。
【００１０】
しかしながら、反射防止膜面側はレーザー光を取り出す必要性から金属などの不透明体（ヒートシンク）を接触させることはできず、また比較的透明体である水を流すことも可能であるが、反射防止膜面の浸食や腐食劣化の問題や、構造が複雑になること、さらに水漏れなどの心配もあった。
【００１１】
そこで、本発明では、上記状況に鑑みて、固体レーザー装置の反射防止膜面を積極的に冷却して固体レーザ装置のレーザー出力、効率、安定性の効率を向上させることができる反射防止膜面冷却固体レーザー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】
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕固体レーザー媒質の一方の面がヒートシンクに固着され、相対する面が大気中に露出した構成の薄型固体レーザー媒質を搭載したレーザー装置において、大気中に露出した面に、空気あるいはレーザー発振光に対し透明なガスを強制的に吹き付ける強制冷却手段を具備することを特徴とする。
【００１３】
〔２〕上記〔１〕記載の反射防止膜面冷却固体レーザー装置において、前記強制冷却手段は、ガスを強制的に吹き付けるノズルであることを特徴とする。
【００１４】
〔３〕上記〔２〕記載の反射防止膜面冷却固体レーザー装置において、前記ノズルを複数個配置することを特徴とする。
【００１５】
〔４〕上記〔１〕記載の反射防止膜面冷却固体レーザー装置において、前記強制冷却手段は、ガスを強制的に吹き付ける２枚の円錐形状の板を重ねて形成されるダクトであり、ガスを全円周方向から放出することを特徴とする。
【００１６】
〔５〕上記〔１〕記載の反射防止膜面冷却固体レーザー装置において、前記強制冷却手段は、レーザー光に対し透明な透光板と円錐形状の板とにより形成されたダクトであり、ガスを前記固体レーザー媒質の真上から放出するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による構成の固体レーザー装置により、固体レーザー媒質の動作温度を大幅に低減することができるために、薄型固体レーザー媒質を搭載したレーザ装置のレーザー出力、効率、安定性を大幅に改善させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の反射防止面冷却固体レーザー装置は、固体レーザー媒質の一方の面がヒートシンクに固着され、相対する面が大気中に露出した構成の薄型固体レーザー媒質およびそれを搭載したレーザー装置において、大気中に露出した面に、空気あるいはレーザー発振光に対し透明なガスを強制的に吹き付ける強制冷却手段を具備する。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の第１実施例を示す反射防止膜面冷却レーザー装置の模式図である。
【００２１】
この図において、１はヒートシンク、２はヒートシンク１の上に形成される接合層、３は接合層２の上に形成される全反射膜、４はレーザー媒質、５はそのレーザー媒質４の外周部に形成される励起光ガイド、６はレーザー媒質４および励起光ガイド５の上面に形成される反射防止（ＡＲ）膜、７は励起光、８はレーザー光、９はガスを供給するノズル、１０はノズル９から供給されるガスである。
【００２２】
ここでは、レーザー媒質４の励起領域に近接して配置したノズル９から、励起領域に向けてガス１０を放出する。放出されたガス１０は励起領域の反射防止膜６面近傍の温度が上昇したガス層を取り去り、反射防止膜６面の温度を下げるため、これにより、冷却効率が向上する。ノズル９はレーザー媒質４からのレーザー光８を遮蔽しない位置に設置される。ノズル９の形状や形態、角度は使用するガスの種類や流量、レーザー媒質４との距離や励起領域の面積などで最適化される。ガス１０としては窒素ガス以外に空気でも良いし、炭酸ガスやフロンガスでも良い。レーザー光の吸収がない透明なガスを選択する。
【００２３】
このように本発明では、固体レーザー媒質４のヒートシンク１に固着していない非冷却面に透明なガス１０を吹き付けることで強制冷却を行い、固体レーザー媒質４の動作温度の大幅な低下を図るとともに、固体レーザー媒質４の歪みを低減することが可能になり、レーザー発振特性の大幅な改善ができる。
【００２４】
また、ガスの供給により冷却を行うため、レーザー媒質４の周囲に配置される半導体レーザーなどの電気回路に腐食や漏電などの悪影響を及ぼすことが少なく、構造も簡単である。
【００２５】
また、清浄なガスを常時吹き付けることにより、レーザー媒質にゴミが付着して反射防止膜が焼き付き、レーザー出力が低下するあるいはレーザー媒質にダメージが入るなどの事故がなくなり、レーザー装置の安定性、信頼性、耐環境性も向上する。
【００２６】
図２は本発明の第２実施例を示す反射防止膜面冷却レーザー装置の模式図である。
【００２７】
この実施例では、ノズルを複数個配置するようにしている。すなわち、固体レーザー媒質４の励起領域に対して、複数個のノズル１１，１２からガス１３，１４を供給することができる。また、固体レーザー媒質４の励起領域を中心に放射状に複数個のノズルを設けてもかまわない。
【００２８】
図３は本発明の第３実施例を示す反射防止膜面冷却レーザー装置の模式図である。
【００２９】
この実施例では、ノズルを放射状に配置する代わりに、２枚の円錐形状の板２１，２２を重ねてダクト２３を形成し、そのダクト２３を通してガス２４を全円周方向がらレーザー媒質４に向け放出する例である。図３に示すようにダクト２３の中心は円形の穴２５が形成されており、レーザー媒質４から発せられるレーザー光８を遮蔽することはない。
【００３０】
図４は本発明の第４実施例を示す反射防止膜面冷却レーザー装置の模式図である。
【００３１】
この実施例では、レーザー光８に対し透明な透光板３１と円錐形状の板３２とによりダクト３３を形成し、ガス３４をレーザー媒質４の真上から放出するように構成している。この構造により、中央の励起されたレーザー媒質４に均一にガス３４が放出され安定した冷却が可能になる。また、真上からレーザー媒質４にガス３４を衝突させることで衝突効果により冷却効率も向上させることができる。レーザー媒質４に衝突したガス３４はダクト３３の下部とレーザー媒質４の間を通り横方向に排出される。
【００３２】
ここで、レーザー媒質は母材としてガーネット結晶（ＹＡＧ、ＧＳＧＧ、ＧＧＧ）でもよいし、フッ化物結晶（ＹＬＦ，ＬｉＳＡＦ、ＬｉＣＡＦ）でも、バナデート結晶（ＹＶＯ4 ，ＧｄＶＯ4 など）でも良い。またレーザー発振元素はＮｄでもＹｂでもＴｍ、Ｈｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｄでもよい。
【００３３】
なお、図６に示すような、励起光ガイドを設けず、励起光を反射防止膜面から照射するタイプの固体レーザー装置にも本発明を適用できることは言うまでもない。
【００３４】
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の反射防止面冷却固体レーザー装置は、理化学用は勿論のこと加工などの産業分野においても、高効率のレーザー光を出力できる固体レーザー装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施例を示す反射防止膜面冷却レーザー装置の模式図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す反射防止膜面冷却レーザー装置の模式図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す反射防止膜面冷却レーザー装置の模式図である。
【図４】本発明の第４実施例を示す反射防止膜面冷却レーザー装置の模式図である。
【図５】従来の第１の固体レーザー装置の裏面をヒートシンクで冷却する方式の断面図である。
【図６】従来の第２の固体レーザー装置の裏面をヒートシンクで冷却する方式の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    ヒートシンク
２    接合層
３    全反射膜
４    レーザー媒質
５    励起光ガイド
６    反射防止（ＡＲ）膜
７    励起光
８    レーザー光
９    ガスを供給するノズル
１０，１３，１４，２４，３４    ガス
１１，１２    複数個のノズル
２１，２２    ２枚の円錐形状の板
２３，３３    ダクト
２５    円形の穴
３１    透光板
３２    円錐形状の板
【図１】
2007184451.tif 000003
【図２】
2007184451.tif 000004
【図３】
2007184451.tif 000005
【図４】
2007184451.tif 000006
【図５】
2007184451.tif 000007
【図６】
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