(57)【要約】【課題】ファイバが熱膨張しても、ヒートシンクによる冷却を確実に行い、ファイバの損傷を防止すること。【解決手段】レーザ励起源１１と、レーザ励起源１１に接続されたファイバＦと、ファイバＦを冷却するファイバレーザ冷却部２０とを具備し、ファイバレーザ冷却部２０は、主ヒートシンク３０と、主ヒートシンク３０の一面側にファイバＦの軸線方向に沿って形成された主溝３１と、主ヒートシンク３０の一面側に配置され、主溝３１に対向する副溝４１を有し、主溝３１との間に形成された空間にファイバＦを収容する副ヒートシンク４０と、上記空間に充填され、ファイバＦと主ヒートシンク３０又は副ヒートシンク４０とで形成される空間を満たすグリスＧとを備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主ヒートシンクと、
この主ヒートシンクの一面側に冷却対象となるファイバの軸線方向に沿って形成された主溝と、
上記主ヒートシンクの一面側に配置され、上記主溝に対向する副溝を有する副ヒートシンクと、
上記主溝と上記副溝との間に形成された領域に充填され、上記ファイバと上記主ヒートシンク及び上記副ヒートシンクとで形成される空間を満たす熱伝導ジェルとを備えていることを特徴とするファイバレーザ冷却構造。
【請求項２】
上記ファイバの一部を上記主ヒートシンクに固定するための固定部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のファイバレーザ冷却構造。
【請求項３】
上記主ヒートシンク又は上記副ヒートシンクの少なくとも一方には冷却流体を通流させる通流部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のファイバレーザ冷却構造。
【請求項４】
レーザ励起源と、
このレーザ励起源に接続されたファイバと、
このファイバを冷却するファイバレーザ冷却部とを具備し、
上記ファイバレーザ冷却部は、主ヒートシンクと、
この主ヒートシンクの一面側に上記ファイバの軸線方向に沿って形成された主溝と、
上記主ヒートシンクの一面側に配置され、上記主溝に対向する副溝を有し、上記主溝との間に形成された空間に上記ファイバを収容する副ヒートシンクと、
上記空間を満たす熱伝導ジェルとを備えていることを特徴とするファイバレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ励起源に取り付けられレーザ発振を行うファイバを冷却するためのファイバレーザ冷却構造及びファイバを用いてレーザ光を発するファイバレーザ装置に関し、特にファイバの冷却を確実に、かつ、効率よく行うことができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ媒体としてファイバを用いたファイバレーザ装置が知られている。このファイバレーザ装置は、ファイバのコアに添加された希土類イオン等のレーザ媒質に、半導体レーザ等のレーザ励起源から励起光を入射させて、レーザ光の発振・増幅を行うものである。
【０００３】
ファイバレーザ装置では、ファイバの温度上昇により、レーザ特性の低下や、増幅器特性の低下（例えば、発振閾値の上昇、変換効率の低下等）が生じることがある。また、クラッドを保護するための被覆部材が熱的損傷を受けて劣化することがある。
【０００４】
図４は、レーザ光をファイバを介して発するためのファイバレーザ装置に用いられるファイバレーザ冷却構造を示す側面図、図５は、図４中Ｘ−Ｘ線で切断して矢印方向に見た断面図である。なお、図中Ｆはファイバを示している。
【０００５】
ファイバレーザ冷却構造は、銅材等からなるヒートシンク１００を備えている。ヒートシンク１００上には、図５に示すようにＶ字溝１０１が形成され、ファイバＦがこのＶ字溝１０１に沿って配置され、２箇所の固定具１０２によってヒートシンク１００に固定されている。これにより、ファイバＦがヒートシンク１００に伝わり、冷却されるという構造となっている。
【０００６】
この他、ファイバＦを冷却するための様々な構造が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開平５−３０７１１７号公報
【特許文献２】特開２００１−２７４４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したファイバの冷却構造では、次のような問題があった。すなわち、ファイバＦが熱により長手方向に膨張すると、図４に示すように固定具１０２で固定されている箇所の中央部分Ｆａが浮き上がり、ヒートシンク１００から離れてしまう。このため、冷却が十分に行われず、ファイバＦが熱損傷する虞があった。
【０００８】
また、特許文献１に記載されたファイバレーザ装置では、ファイバが固定されていないため、環状溝の内部でファイバが動いてしまい、振動の多い環境での使用は殆んど不可能に近い。さらに、ファイバが互いに重なり合うと、本体とファイバとの接触面積が減り、ファイバの冷却効果が低下するという問題があった。
【０００９】
さらに、特許文献２に記載されたファイバレーザ装置では、ファイバが円柱体の外周面に巻き付けられているため、ファイバのまっすぐになろうとする性質により、巻きが緩んでファイバが脱落するという問題がある。さらに、レーザの発振や増幅が行われると、ファイバが熱膨張して円柱体から浮き上がるため、円柱体とファイバとの接触面積が減り、ファイバの冷却効果が低下するという問題があった。
【００１０】
そこで本発明は、ファイバが熱膨張しても、ヒートシンクによる冷却を確実に行い、ファイバの損傷を防止することができるファイバレーザ冷却構造及びファイバレーザ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のファイバレーザ冷却構造及びファイバレーザ装置は次のように構成されている。
【００１２】
主ヒートシンクと、この主ヒートシンクの一面側に冷却対象となるファイバの軸線方向に沿って形成された主溝と、上記主ヒートシンクの一面側に配置され、上記主溝に対向する副溝を有する副ヒートシンクと、上記主溝と上記副溝との間に形成された領域に充填され、上記ファイバと上記主ヒートシンク及び上記副ヒートシンクとで形成される空間を満たす熱伝導ジェルとを備えていることを特徴とする。
【００１３】
レーザ励起源と、このレーザ励起源に接続されたファイバと、このファイバを冷却するファイバレーザ冷却部とを具備し、上記ファイバレーザ冷却部は、主ヒートシンクと、この主ヒートシンクの一面側に上記ファイバの軸線方向に沿って形成された主溝と、上記主ヒートシンクの一面側に配置され、上記主溝に対向する副溝を有し、上記主溝との間に形成された空間に上記ファイバを収容する副ヒートシンクと、上記空間を満たす熱伝導ジェルとを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ファイバが熱膨張しても、ヒートシンクによる冷却を確実に行い、ファイバの損傷を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の一実施の形態に係るファイバレーザ装置１０を一部簡略化して示す側面図、図２は同ファイバレーザ装置１０に組み込まれたファイバレーザ冷却部２０を図１中Ｘ−Ｘ線で切断し矢印方向に見た断面図、図３は同ファイバ冷却部２０を図１中Ｙ−Ｙ線で切断し矢印方向に見た断面図である。
【００１６】
ファイバレーザ装置１０は、半導体レーザ等のレーザ励起源１１と、このレーザ励起源１１から導入されたレーザ光を励起するファイバＦと、ファイバＦを冷却するファイバ冷却部２０とを備えている。
【００１７】
ファイバレーザ冷却部２０は、銅材製の主ヒートシンク３０と、この主ヒートシンク３０の上面に配置された銅材製の副ヒートシンク４０とを備えている。
【００１８】
主ヒートシンク３０には、冷却対象となるファイバＦの長手方向に沿って半円状の主溝３１及びＶ字状の固定溝３２とが形成されている。また、副ヒートシンク４０には、主溝３１に対向して半円状の副溝４１が形成されている。主ヒートシンク３０に比べ副ヒートシンク４０は、ファイバＦの長手方向において短く形成されている。
【００１９】
主溝３１と副溝４１との間には、断面円形状の空間が形成され、この空間内には熱伝導ジェルであるグリスＧが充填されるとともに、ファイバＦが主ヒートシンク３０及び副ヒートシンク４０から離間して配置されている。すなわち、ファイバＦと主ヒートシンク３０及び副ヒートシンク４０とは直接接触していない。
【００２０】
主ヒートシンク３０の固定溝３２には、ファイバＦの一端側が板状の固定具５０によって固定されている。主ヒートシンク３０の内部には冷却水（冷却流体）を通流させる通流部３３が形成されている。なお、通流部３３は副ヒートシンク４０側に設けてもよい。
【００２１】
このように構成されたファイバレーザ装置１０では、ファイバＦが次のようして冷却される。すなわち、ファイバＦが発熱するとグリスＧを介して主ヒートシンク３０及び副ヒートシンク４０に伝熱される。また、ファイバＦが発熱により長手方向に膨張すると、固定具５０により固定された側（図中右端）は移動しないため、レーザ励起源１１からのレーザ光をロス無く導入することができる。一方、他端側は、主溝３１と副溝４１との間においてグリスＧによって自由に支持されているため、長手方向に膨張してもファイバＦにストレスがかかったり、弛んだりすることはない。したがって、ファイバＦの熱損傷を防止することができる。
【００２２】
上述したように、本実施の形態に係るファイバレーザ装置１０によれば、ファイバＦの一端側の固定を確実に行うことができるとともに、ファイバＦがレーザ発振により熱膨張しても、冷却を確実に行うことができ、ファイバＦの損傷を防止することができる。
【００２３】
なお、主ヒートシンク３０及び副ヒートシンク４０は銅材製としたが、熱伝導率が高い材質のものであれば、銅材製に限られない。また、主溝３１、固定溝３２、副溝４１は上記した形状に限られない。また、ファイバＦと主ヒートシンク３０及び副ヒートシンク４０とが直接接触する部分があってもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態に係るファイバレーザ装置を一部簡略化して示す側面図。
【図２】同ファイバレーザ装置に組み込まれたファイバレーザ冷却部を図１中Ｘ−Ｘ線で切断し矢印方向に見た断面図。
【図３】同ファイバ冷却部を図１中Ｙ−Ｙ線で切断し矢印方向に見た断面図。
【図４】ファイバレーザ冷却構造の一例を示す側面図。
【図５】同ファイバレーザ冷却構造における固定部の断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１０…ファイバレーザ装置、２０…ファイバレーザ冷却部、３０…主ヒートシンク、３１…主溝、３２…固定溝、４０…副ヒートシンク、４１…副溝、５０…固定具、Ｆ…ファイバ、Ｇ…グリス（熱伝導ジェル）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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