(57)【要約】【課題】簡単かつ安価な構成によってレーザ装置から生じる熱を外部に放出することができるレーザシステムを提供する。【解決手段】レーザシステム１０１は、レーザ光を出射する半導体レーザモジュール１２０と、半導体レーザモジュール１２０が載置される伝熱部材８０と、吸熱部材７０Ａ，７０Ｂとを備えている。伝熱部材８０は、半導体レーザモジュール１２０のレーザ素子５４から生じた熱が伝達される伝熱面８０Ａを有している。吸熱部材７０Ａ，７０Ｂは、伝熱部材８０の伝熱面８０Ａに接触した状態で該伝熱面８０Ａに隣接して形成された吸熱空間Ｅに配置可能となっている。また、吸熱部材７０Ａ，７０Ｂは、吸熱空間Ｅから該吸熱空間Ｅで吸収した熱を放出するための放熱空間Ｒに移動可能となっている。レーザシステム１０１は、吸熱部材７０Ａ，７０Ｂを吸熱空間Ｅから放熱空間Ｒに移動する移動機構７４を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ装置と、
前記レーザ装置が載置される伝熱部材であって、前記レーザ装置から生じた熱が伝達される伝熱面を有する伝熱部材と、
前記伝熱部材の前記伝熱面に接触した状態で該伝熱面に隣接して形成された吸熱空間に配置可能であって、前記吸熱空間から該吸熱空間で吸収した熱を放出するための放熱空間に移動可能に構成された吸熱部材と、
を備えたことを特徴とするレーザシステム。
【請求項２】
前記吸熱部材を前記吸熱空間から前記放熱空間に移動する移動機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項３】
前記吸熱部材を複数備え、
前記移動機構は、前記複数の吸熱部材のうち前記吸熱空間に位置していた吸熱部材を前記放熱空間に移動するとともに、前記複数の吸熱部材のうちの他の吸熱部材を前記吸熱空間に移動する、
ことを特徴とする請求項２に記載のレーザシステム。
【請求項４】
前記レーザ装置は、前記レーザ光を生成するレーザ素子を含み、
前記レーザ素子を平面視したときの前記レーザ素子の面積は、前記吸熱部材を平面視したときの前記吸熱部材の面積以下であり、
前記レーザ素子と前記吸熱空間に位置する前記吸熱部材とを平面視したとき、前記吸熱部材と前記レーザ素子とが一致するか又は前記吸熱部材の内部に前記レーザ素子が含まれる、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザシステム。
【請求項５】
前記レーザ素子を平面視したときの前記レーザ素子の面積は、前記吸熱部材を平面視したときの前記吸熱部材の面積よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載のレーザシステム。
【請求項６】
伝熱部材上に載置されたレーザ装置を冷却する方法であって、
前記レーザ装置から生じた熱が伝達される前記伝熱部材の伝熱面を介して前記レーザ装置からの熱を前記伝熱面に隣接して形成された吸熱空間に配置した吸熱部材に吸収させ、
前記レーザ装置からの前記レーザ光の出射を停止させた後、前記吸熱部材を前記吸熱空間から放熱空間に移動させ、
前記放熱空間で前記吸熱部材に吸収させた熱を放出させる、
ことを特徴とするレーザ装置の冷却方法。
【請求項７】
前記レーザ装置からの前記レーザ光の出射を停止させた後、任意の時間Ｔが経過したときに再度前記レーザ光を出射する場合において、
ｎ個（ｎは２以上の整数）の前記吸熱部材を用意し、
前記レーザ装置からの前記レーザ光の出射を停止させてから時間Ｔが経過する前に、前記熱を吸収させた前記吸熱部材を前記吸熱空間から前記放熱空間に移動するとともに、他の吸熱部材を前記伝熱面に接触するように前記吸熱空間に移動する、
ことを特徴とする請求項６に記載のレーザ装置の冷却方法。
【請求項８】
前記ｎ個の吸熱部材を順番に前記吸熱空間又は前記放熱空間に移動することを特徴とする請求項７に記載のレーザ装置の冷却方法。
【請求項９】
前記レーザ装置からの前記レーザ光の出射を停止させてから時間Ｔ／ｎが経過する以前に、前記ｎ個の吸熱部材のうち最初の吸熱部材を前記吸熱空間から前記放熱空間に移動することを特徴とする請求項８に記載のレーザ装置の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザシステムに係り、特にレーザシステム内でレーザ光を出射するレーザ装置の冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のレーザ装置の高出力化に伴い、レーザ光を出射するレーザ素子の発熱量も増加する傾向にある。一般的に、このようなレーザ素子から生じる熱を吸収するために水冷による冷却方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、内部に流路が形成されたヒートシンクをレーザ素子の近傍に設置し、ポンプを用いてヒートシンク内の流路に水を循環させる。ヒートシンク内の流路を流れる水は、レーザ素子から生じる熱を吸収する。レーザ素子からの熱を吸収して温度が上昇した水はタンクに導かれ、そこで熱交換器などによって冷却された後、再びヒートシンクに循環される。このとき用いられる熱交換器としては、ファンを用いた空冷式熱交換器や別個の水冷式熱交換器などがある。
【０００３】
しかしながら、上述した水冷式ヒートシンクを用いた方法では、ヒートシンクの内部に流路を形成する必要があり、単純な金属製のブロックよりもコストがかかる。また、タンクや熱交換器、さらにこれらとヒートシンクとを接続する管路も必要となるため、さらにコストが上昇するとともに、必要とするスペースも大きくなる。さらに、流路や管路の目詰まりを防止するために、定期的に流路や管路をメンテナンスする必要もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３５７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、簡単かつ安価な構成によってレーザ装置から生じる熱を外部に放出することができるレーザシステム及びレーザ装置の冷却方法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】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、簡単かつ安価な構成によってレーザ装置から生じる熱を外部に放出することができるレーザシステムが提供される。このレーザシステムは、レーザ光を出射するレーザ装置と、上記レーザ装置が載置される伝熱部材とを備えている。この伝熱部材は、上記レーザ装置から生じた熱が伝達される伝熱面を有している。上記レーザシステムは、上記伝熱部材の上記伝熱面に接触した状態で該伝熱面に隣接して形成された吸熱空間に配置可能であって、上記吸熱空間から該吸熱空間で吸収した熱を放出するための放熱空間に移動可能に構成された吸熱部材を備える。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、レーザ装置から生じた熱を伝熱部材の伝熱面を介して吸熱空間に配置された吸熱部材に吸収させることができるとともに、加熱された吸熱部材を放熱空間に移動してそこで放熱させることができる。したがって、流路の形成されたヒートシンクやタンクや熱交換器などを必要とすることなく、単純な構成によってレーザ装置から生じる熱を外部に放出することができ、レーザシステム全体のコストを低減することができる。また、流体や流路を利用して冷却するものではないので、頻繁にメンテナンスをする必要もない。
【０００８】
上記レーザシステムは、上記吸熱部材を上記吸熱空間から上記放熱空間に移動する移動機構をさらに備えていてもよい。また、上記吸熱部材を複数備えていてもよい。この場合において、上記移動機構は、上記複数の吸熱部材のうち上記吸熱空間に位置していた吸熱部材を上記放熱空間に移動するとともに、上記複数の吸熱部材のうちの他の吸熱部材を上記吸熱空間に移動することが好ましい。このような構成とすることで、まだ加熱されていない吸熱部材を用いて連続的に吸熱することが可能となる。
【０００９】
上記レーザ装置は、上記レーザ光を生成するレーザ素子を含んでいてもよい。この場合において、上記レーザ素子を平面視したときの上記レーザ素子の面積は、上記吸熱部材を平面視したときの上記吸熱部材の面積以下であることが好ましく、上記レーザ素子と上記吸熱空間に位置する上記吸熱部材とを平面視したとき、上記吸熱部材と上記レーザ素子とが一致するか又は上記吸熱部材の内部に上記レーザ素子が含まれることが好ましい。さらに、上記レーザ素子を平面視したときの上記レーザ素子の面積は、上記吸熱部材を平面視したときの上記吸熱部材の面積よりも小さいことが好ましい。このような関係を維持することによって、レーザ素子で生じた熱をより確実に吸熱部材に伝達することが可能となる。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、簡単かつ安価な構成によってレーザ装置から生じる熱を外部に放出することができるレーザ装置の冷却方法が提供される。この方法では、伝熱部材上に載置されたレーザ装置を冷却する。上記レーザ装置から生じた熱が伝達される上記伝熱部材の伝熱面を介して上記レーザ装置からの熱を上記伝熱面に隣接して形成された吸熱空間に配置した上記吸熱部材に吸収させる。上記レーザ装置からの上記レーザ光の出射を停止させた後、上記吸熱部材を上記吸熱空間から放熱空間に移動させて、上記放熱空間で上記吸熱部材に吸収させた熱を放出させる。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、レーザ装置から生じた熱をレーザ装置に隣接する位置に形成された吸熱空間に配置された吸熱部材に吸収させることができるとともに、加熱された吸熱部材を放熱空間に移動してそこで放熱させることができる。したがって、流路の形成されたヒートシンクやタンクや熱交換器などを必要とすることなく、単純な構成によってレーザ装置から生じる熱を外部に放出することができ、レーザシステム全体のコストを低減することができる。また、流体や流路を利用して冷却するものではないので、頻繁にメンテナンスをする必要もない。
【００１２】
ここで、上記レーザ装置からの前記レーザ光の出射を停止させた後、任意の時間Ｔが経過したときに再度上記レーザ光を出射する場合において、ｎ個（ｎは２以上の整数）の上記吸熱部材を用意し、上記レーザ装置からの上記レーザ光の出射を停止させてから時間Ｔが経過する前に、上記熱を吸収させた上記吸熱部材を上記吸熱空間から上記放熱空間に移動するとともに、他の吸熱部材を上記伝熱面に接触するように上記吸熱空間に移動することが好ましい。このようにすることで、連続的にレーザ装置を冷却することができる。
【００１３】
また、上記ｎ個の吸熱部材を順番に上記吸熱空間又は上記放熱空間に移動することとすれば冷却の効率が向上する。この場合において、上記レーザ装置からの上記レーザ光の出射を停止させてから時間Ｔ／ｎが経過する以前に、上記ｎ個の吸熱部材のうち最初の吸熱部材を上記吸熱空間から上記放熱空間に移動することとすれば、レーザ装置からの熱をｎ個の吸熱部材に効率的に分配することができ、放熱性が向上する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、レーザ装置から生じた熱を伝熱部材の伝熱面を介して吸熱空間に配置された吸熱部材に吸収させることができるとともに、加熱された吸熱部材を放熱空間に移動してそこで放熱させることができる。したがって、流路の形成されたヒートシンクやタンクや熱交換器などを必要とすることなく、単純な構成によってレーザ装置から生じる熱を外部に放出することができ、レーザシステム全体のコストを低減することができる。また、流体や流路を利用して冷却するものではないので、頻繁にメンテナンスをする必要もない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるレーザシステムを示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ'線断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ'線断面図である。
【図４】図１のレーザシステムにおいて吸熱部材を移動させた状態を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ'線断面に対応するものである。
【図５】図１のレーザシステムにおいて吸熱部材を移動させた状態を示す断面図であり、図１のＢ−Ｂ'線断面に対応するものである。
【図６】図１のレーザシステムにおいて一定の時間間隔でレーザ光を出射する場合のタイミングチャートである。
【図７】本発明の他の実施形態におけるレーザシステムを模式的に示す断面図であり、図１のＡ−Ａ'線断面に対応するものである。
【図８】図７のレーザシステムに使用される吸熱部材を模式的に示す斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施形態におけるレーザシステムの構成を模式的に示す断面図である。
【図１０】図９のＣ−Ｃ'線断面図である。
【図１１】図９の平面図である。
【図１２】図９のレーザシステムにおけるファイバレーザ装置を模式的に示す図である。
【図１３】本発明の他の実施形態におけるレーザシステムを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るレーザシステムの実施形態について図１から図１３を参照して詳細に説明する。なお、図１から図１３において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図１３においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態におけるレーザシステム１０１を模式的に示す断面図、図２は、図１のＡ−Ａ'線断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ'線断面図である。図１から図３に示すように、本実施形態におけるレーザシステム１０１は、レーザ光を出射するレーザ装置として半導体レーザモジュール１２０を備えている。半導体レーザモジュール１２０は、４つの側壁４１〜４４を有する枠体４０と、枠体４０の下方に配置された底板５０と、枠体４０の上方に配置された蓋体５１と、底板５０上に載置されたサブマウント５２と、サブマウント５２上に載置された半導体レーザ素子（半導体レーザダイオード）５４と、底板５０上に載置されたファイバマウント５６とを備えている。サブマウント５２及びファイバマウント５６は例えば半田によって底板５０上に固定される。
【００１８】
枠体４０にはＸ方向に延びる光ファイバ６０を挿通するためのファイバ孔（図示せず）が形成されており、ファイバ孔に挿通された光ファイバ６０の端部がファイバマウント５６上に例えば半田５８によって固定されている。このとき、光ファイバ６０は、半導体レーザ素子５４から出射されたレーザ光（励起光）が光ファイバ６０の先端部６０Ａに結合するように配置される。半導体レーザ素子５４から出射されたレーザ光は、光ファイバ６０の先端部６０Ａに入射して光ファイバ６０内を伝搬し、例えば増幅用光ファイバに導かれるようになっている。
【００１９】
図１から図３に示すように、レーザシステム１０１は、レーザ装置としての半導体レーザモジュール１２０が載置される伝熱部材８０と、上面に２つの吸熱部材７０Ａ，７０Ｂが載置された平板状のトレー７２とを備えている。例えば、吸熱部材７０Ａ，７０Ｂは、金属やセラミックからなる部材である。伝熱部材８０には、半導体レーザ素子５４及びサブマウント５２の下方にＹ方向に延びる貫通孔８３が形成されており、この貫通孔８３の内部にトレー７２の一部が挿入されている。
【００２０】
ここで、半導体レーザ素子５４から生じた熱は、サブマウント５２及び底板５０を介して伝熱部材８０に伝達されて貫通孔８３を形成する面８０Ａまで伝達される。このように、伝熱部材８０は、半導体レーザ素子５４から生じた熱が伝達される伝熱面８０Ａを有している。この面８０Ａに隣接した（貫通孔８３内の）空間は吸熱空間Ｅとなっている。なお、伝熱部材８０は、半導体レーザモジュール１２０から生じた熱が伝熱される伝熱面８０Ａを有しているのであれば、複数の部材から構成されていてもよい。
【００２１】
トレー７２は、図１及び図２に示すように、リニアコンベアやアクチュエータ、モータなどから構成される移動機構７４によりＹ方向に移動可能となっている。移動機構７４は、例えばＣＰＵを内蔵した制御部７６に接続されており、制御部７６が移動機構７４を制御することによって、半導体レーザ素子５４及びサブマウント５２の下方の吸熱空間Ｅに吸熱部材７０Ａと吸熱部材７０Ｂのいずれか一方を移動するようになっている。図１から図３は、吸熱部材７０Ａが半導体レーザ素子５４及びサブマウント５２の下方に位置し、吸熱部材７０Ｂが伝熱部材８０の外部に位置している状態を示している。
【００２２】
図１から図３に示す状態において、半導体レーザ素子５４からレーザ光が出射されると、半導体レーザ素子５４が発熱するが、この熱はサブマウント５２及び底板５０を介して伝熱部材８０に伝達されて伝熱部材８０の伝熱面８０Ａまで伝達される。吸熱空間Ｅにある吸熱部材７０Ａは、伝熱部材８０の伝熱面８０Ａに接触しており、半導体レーザ素子５４から生じた熱は伝熱面８０Ａを介して吸熱部材７０Ａに吸収される。このとき、半導体レーザ素子５４からの熱を吸熱部材７０Ａに伝達しやすくするために、吸熱部材７０Ａの上面と伝熱部材８０の伝熱面８０Ａとの間にグリース（図示せず）を塗布することが好ましい。
【００２３】
このようにして、半導体レーザ素子５４からレーザ光が出射されている間は、半導体レーザ素子５４から生じた熱が、サブマウント５２、底板５０、及び伝熱部材８０を介して吸熱空間Ｅに配置された吸熱部材７０Ａに吸収される。その後、半導体レーザ素子５４からのレーザ光の出射が停止されると、これを受けて制御部７６が移動機構７４を制御し、トレー７２を−Ｙ方向に移動して、図４及び図５に示すように、半導体レーザ素子５４の熱を吸収した吸熱部材７０Ａを伝熱部材８０の外部（放熱空間Ｒ）に移動するとともに、新しい吸熱部材７０Ｂを半導体レーザ素子５４及びサブマウント５２の下方の吸熱空間Ｅに移動する。
【００２４】
その後、半導体レーザ素子５４から再びレーザ光が出射されると、半導体レーザ素子５４から生じた熱が、サブマウント５２及び伝熱部材８０の伝熱面８０Ａを介して伝熱面８０Ａに接触している吸熱部材７０Ｂに吸収される。このとき、先の工程で半導体レーザ素子５４の熱を吸収した吸熱部材７０Ａは、伝熱部材８０の外部（放熱空間Ｒ）で放熱されて冷却される。なお、伝熱部材８０の外部に移動させた吸熱部材７０Ａの冷却方法としては、自然冷却のほか、ファンなどを使って風を当てる風冷、水や氷などを吸熱部材７０Ａの表面に接触させることによる冷却などが考えられる。
【００２５】
半導体レーザ素子５４からのレーザ光の出射が再び停止されると、これを受けて制御部７６が移動機構７４を制御し、トレー７２を＋Ｙ方向に移動して、半導体レーザ素子５４の熱を吸収した吸熱部材７０Ｂを伝熱部材８０の外部（放熱空間Ｒ）に移動するとともに、冷却された吸熱部材７０Ａを半導体レーザ素子５４及びサブマウント５２の下方の吸熱空間Ｅに移動する（図２及び図３参照）。
【００２６】
その後、半導体レーザ素子５４から再びレーザ光が出射されると、半導体レーザ素子５４から生じた熱が、サブマウント５２及び伝熱部材８０の伝熱面８０Ａを介して伝熱面８０Ａに接触している吸熱部材７０Ａに吸収されるとともに、吸熱部材７０Ｂが伝熱部材８０の外部（放熱空間Ｒ）で放熱されて冷却される。
【００２７】
このように、本実施形態では、レーザ装置としての半導体レーザモジュール１２０から生じた熱を伝熱部材８０の内部（吸熱空間Ｅ）に配置された吸熱部材７０Ａ又は吸熱部材７０Ｂに吸収させることができるとともに、加熱された吸熱部材７０Ｂ又は吸熱部材７０Ａを伝熱部材８０の外部（放熱空間Ｒ）で放熱させることができる。したがって、流路の形成されたヒートシンクやタンクや熱交換器などを必要とすることなく、単純な構成によって半導体レーザ素子５４から生じる熱を放出することができ、レーザシステム１０１全体のコストを低減することができる。また、流体や流路を利用して冷却するものではないので、頻繁にメンテナンスをする必要もない。
【００２８】
ここで、半導体レーザ素子５４から吸熱部材７０Ａ，７０Ｂに効率的に熱を伝達するために、半導体レーザ素子５４を平面視したときの半導体レーザ素子５４の面積は、サブマウント５２を平面視したときのサブマウント５２の面積以下であり、サブマウント５２を平面視したときのサブマウント５２の面積は、吸熱部材７０Ａ，７０Ｂのそれぞれを平面視したときの吸熱部材７０Ａ，７０Ｂの面積以下であることが好ましい。このとき、半導体レーザ素子５４とサブマウント５２と吸熱空間Ｅに位置している吸熱部材７０Ａ，７０Ｂを平面視したとき、吸熱部材７０Ａ，７０Ｂの内部にサブマウント５２が含まれ、サブマウント５２の内部に半導体レーザ素子５４が含まれることが好ましい。あるいは、吸熱部材７０Ａ，７０Ｂがサブマウント５２に一致してもよいし、サブマウント５２が半導体レーザ素子５４に一致してもよい。このような関係を維持することによって、半導体レーザ素子５４で生じた熱がより確実に吸熱部材７０Ａ，７０Ｂに伝達される。
【００２９】
上述した実施形態においては、２つの吸熱部材７０Ａ，７０Ｂを設けた例を説明したが、使用する吸熱部材を３つ以上としてもよく、あるいは１つの吸熱部材のみを用いてもよい。また、上述した実施形態では、吸熱部材７０Ａ，７０Ｂを水平方向（Ｙ方向）に移動する例を説明したが、鉛直方向（Ｚ方向）又は他の方向への移動により吸熱部材７０Ａ，７０Ｂを吸熱空間及び放熱空間へ移動してもよい。また、水平方向（Ｙ方向）の移動と鉛直方向（Ｚ方向）の移動とを組み合わせて吸熱部材７０Ａ，７０Ｂを移動させてもよい。さらに、上述した実施形態では、吸熱部材７０Ａ，７０Ｂを平行移動する例を説明したが、吸熱部材７０Ａ，７０Ｂをある軸を中心として回転することによりこれらを吸熱空間及び放熱空間へ移動してもよい。また、吸熱部材７０Ａ，７０Ｂを伝熱面８０Ａに押し付けて接触させるように構成してもよい。
【００３０】
ここで、図６に示すように、レーザ光の出射が任意の時間間隔Ｔで行われる場合には、時間Ｔ内に吸熱部材７０Ａ，７０Ｂが上述した放熱空間Ｒにおいて環境温度程度まで冷却できないときに、レーザ光の出射が停止されてからＴ／２経過時に吸熱部材７０Ａ，７０Ｂを入れ替えることが好ましい。このようにレーザ光の出射が停止されてからＴ／２経過時に吸熱部材７０Ａ，７０Ｂを入れ替えることにより、半導体レーザ素子５４からの熱を吸熱部材７０Ａ，７０Ｂに均等に分配することができ、放熱性が向上する。
【００３１】
吸熱部材をｎ個（ｎは２以上の整数）設けた場合には、レーザ光の出射が停止されてから時間Ｔが経過する前、すなわち次にレーザ光が出射されるまでに、熱を吸収させた吸熱部材を吸熱空間Ｅから放熱空間Ｒに移動するとともに、他の吸熱部材を伝熱面８０Ａに接触するように吸熱空間Ｅに移動することが好ましい。この場合において、ｎ個の吸熱部材を順番に吸熱空間及び放熱空間へ移動することが好ましい。このようにすれば、半導体レーザ素子５４からの熱をｎ個の吸熱部材に分配することができ、放熱性が向上する。さらに、レーザ光の出射を停止させてから時間Ｔ／ｎが経過する以前に、ｎ個の吸熱部材のうち最初の吸熱部材を吸熱空間Ｅから放熱空間Ｒに移動することが好ましい。吸熱部材に伝達される熱量は温度差に依存するため、ｎ個の吸熱部材のうち最初の吸熱部材に伝達される熱量が最も多くなる。したがって、レーザ光の出射を停止させてから時間Ｔ／ｎが経過する以前に最初の吸熱部材を放熱空間Ｒに移動することにより、半導体レーザ素子５４からの熱をｎ個の吸熱部材により効率的に分配することが可能となり、放熱性が向上する。
【００３２】
上述した実施形態においては、移動機構７４を用いて吸熱部材７０Ａ，７０Ｂを移動し、制御部７６を用いて移動機構７４を制御したが、移動機構７４や制御部７６は必ずしも設ける必要はない。例えば、図７に示すように、半導体レーザ素子５４及びサブマウント５２の下方に位置する挿入孔１８３を伝熱部材５０に形成し、把手１７１が設けられた吸熱部材１７０（図８参照）をこの挿入孔１８３に手で押し込んでもよい。この場合においても、伝熱部材８０の挿入孔１８３の内部の吸熱空間Ｅに押し込まれた吸熱部材１７０は、伝熱部材８０の伝熱面８０Ａと接触しており、半導体レーザ素子５４からの熱はこの吸熱部材１７０に吸収される。半導体レーザ素子５４からのレーザ光の出射が停止された後、吸熱部材１７０の把手１７１を手で掴んで伝熱部材８０の挿入孔１８３から吸熱部材１７０を取り出し、伝熱部材８０の外部（放熱空間）で吸熱部材１７０を冷却することができる。このとき、吸熱部材１７０を例えば水中や海水などに漬けて冷却することもできる。
【００３３】
上述した実施形態においては、本発明に係る冷却構造を半導体レーザモジュール１２０に対して適用した例について説明したが、本発明に係る冷却構造は半導体レーザモジュールに限らず、レーザ光を出射する任意のレーザ装置に適用できるものである。例えば、本発明に係る冷却構造をファイバレーザ装置に適用することもできる。以下、発明に係る冷却構造をファイバレーザ装置に適用した例について説明する。
【００３４】
図９は、本発明の第２の実施形態におけるレーザシステム２０１の構成を模式的に示す断面図、図１０は、図９のＣ−Ｃ'線断面図、図１１は、図９の平面図である。図９から図１１に示すように、本実施形態におけるレーザシステム２０１は、レーザ光を出射するレーザ装置として、以下に述べるファイバレーザ装置１を有している。
【００３５】
図１２は、ファイバレーザ装置１を模式的に示す図である。図１２に示すように、本実施形態におけるファイバレーザ装置１は、例えばＹｂ（イッテルビウム）などの希土類元素が添加された増幅用光ファイバ１０と、増幅用光ファイバ１０の第１の端部１０Ａ側に接続された高反射ファイバブラッググレーティング（Fiber Bragg Grating（ＦＢＧ））１２と、増幅用光ファイバ１０の第２の端部１０Ｂ側に接続された低反射ＦＢＧ１４と、増幅用光ファイバ１０の第１の端部１０Ａから増幅用光ファイバ１０に励起光を導入する複数の励起光源ユニット２０Ａと、複数の励起光源ユニット２０Ａからの励起光を合波するコンバイナ２２Ａと、増幅用光ファイバ１０の第２の端部１０Ｂから増幅用光ファイバ１０に励起光を導入する複数の励起光源ユニット２０Ｂと、複数の励起光源ユニット２０Ｂからの励起光を合波するコンバイナ２２Ｂと、増幅用光ファイバ１０からの出力レーザ光（レーザ発振光）を例えば被加工物に向けて出射するレーザ出射部３０とを備えている。
【００３６】
励起光源ユニット２０Ａ，２０Ｂとしては、例えば、波長９１５ｎｍの高出力マルチモード半導体レーザ（ＬＤ）を用いることができ、このような励起光源ユニット２０Ａ，２０Ｂとして上述した第１の実施形態における半導体レーザモジュール１２０を用いることもできる。励起光源ユニット２０Ａからの励起光は、コンバイナ２２Ａにより合波され、高反射ＦＢＧ１２側から増幅用光ファイバ１０に導入される。同様に、励起光源ユニット２０Ｂからの励起光は、コンバイナ２２Ｂにより合波され、低反射ＦＢＧ１４側から増幅用光ファイバ１０に導入される。増幅用光ファイバ１０は、内部クラッドと、内部クラッドの屈折率よりも低い外部クラッドとを備えたダブルクラッド構造を有することが好ましい。コンバイナ２２Ｂには、レーザ出射部３０まで延びるシングルクラッドの光ファイバ（デリバリファイバ）３２が接続されている。
【００３７】
ここで、高反射ＦＢＧ１２及び低反射ＦＢＧ１４は、レーザ光の波長に対応した波長の光を反射するように構成されており、所定の共振条件を満たすように配置されており、増幅用光ファイバ１０、高反射ＦＢＧ１２、及び低反射ＦＢＧ１４により、増幅用光ファイバ１０に生じたレーザ光を発振させる光共振器１６が構成されている。高反射ＦＢＧ１２の反射率は９０％〜１００％であることが好ましく、低反射ＦＢＧ１４の反射率は３０％以下であることが好ましい。
【００３８】
このような構成において、励起光源ユニット２０Ａ，２０Ｂから例えば９１５ｎｍの波長の励起光を増幅用光ファイバ１０に導入すると、増幅用光ファイバ１０のＹｂが励起され、自然放出光（ＡＳＥ光）が放出される。このＡＳＥ光は、所定の共振条件を満たすように配置された高反射ＦＢＧ１２及び低反射ＦＢＧ１４で反射して増幅された波長（１０００ｎｍ帯の波長）でレーザ発振する。光共振器１６内で生じたレーザ光は、その一部が低反射ＦＢＧ１４で反射して増幅用光ファイバ１０に戻るが、低反射ＦＢＧ１４を透過して光ファイバ３２を通ってレーザ出射部３０から出力レーザ光として照射される。例えば、この出力レーザ光は被加工物を加工するために用いられる。
【００３９】
図９から図１１に戻って、本実施形態におけるレーザシステム２０１は、ファイバレーザ装置１が載置される伝熱部材２８０と、上面に２つの吸熱部材２７０Ａ，２７０Ｂが載置された平板状のトレー２７２とを備えている。例えば、吸熱部材２７０Ａ，２７０Ｂは、金属やセラミックからなる部材である。伝熱部材２８０には、ファイバレーザ装置１の下方にＹ方向に延びる貫通孔２８３が形成されており、この貫通孔２８３の内部にトレー２７２の一部が挿入されている。
【００４０】
ここで、ファイバレーザ装置１で生じた熱は伝熱部材５０に伝達されて貫通孔２８３を形成する面２８０Ａまで伝達される。このように、伝熱部材２８０は、ファイバレーザ装置１で生じた熱が伝達される伝熱面２８０Ａを有している。この面２８０Ａに隣接した（貫通孔２８３内の）空間は吸熱空間Ｅとなっている。なお、伝熱部材２８０は、ファイバレーザ装置１から生じた熱が伝熱される伝熱面２８０Ａを有しているのであれば、複数の部材から構成されていてもよい。
【００４１】
トレー２７２は、第１の実施形態のトレー７２と同様に移動機構２７４によりＹ方向に移動可能となっている。移動機構２７４は、例えばＣＰＵを内蔵した制御部２７６に接続されており、制御部２７６が移動機構２７４を制御することによって、吸熱空間Ｅに吸熱部材２７０Ａと吸熱部材２７０Ｂのいずれか一方を移動するようになっている。
【００４２】
ファイバレーザ装置１で生じた熱は伝熱部材２８０に伝達されて伝熱部材２８０の伝熱面２８０Ａまで伝達される。吸熱空間Ｅにある吸熱部材２７０Ａは、伝熱部材２８０の伝熱面２８０Ａに接触しており、ファイバレーザ装置１で生じた熱は伝熱面２８０Ａを介して吸熱部材２７０Ａに吸収される。このとき、ファイバレーザ装置１で生じた熱を吸熱部材２７０Ａに伝達しやすくするために、吸熱部材２７０Ａの上面と伝熱部材２８０の伝熱面２８０Ａとの間にグリース（図示せず）を塗布することが好ましい。
【００４３】
このようにして、ファイバレーザ装置１で生じた熱が伝熱部材２８０を介して吸熱空間Ｅに配置された吸熱部材２７０Ａに吸収される。その後、ファイバレーザ装置１の動作が停止されると、これを受けて制御部２７６が移動機構２７４を制御し、トレー２７２を−Ｙ方向に移動して、ファイバレーザ装置１の熱を吸収した吸熱部材２７０Ａを伝熱部材２８０の外部（放熱空間Ｒ）に移動するとともに、新しい吸熱部材２７０Ｂをファイバレーザ装置１の下方の吸熱空間Ｅに移動する。
【００４４】
その後、ファイバレーザ装置１が駆動されると、ファイバレーザ装置１で生じた熱が伝熱部材２８０の伝熱面２８０Ａを介して伝熱面２８０Ａに接触している吸熱部材２７０Ｂに吸収される。このとき、先の工程でファイバレーザ装置１の熱を吸収した吸熱部材２７０Ａは、伝熱部材２８０の外部（放熱空間Ｒ）で放熱されて冷却される。
【００４５】
ファイバレーザ装置１の動作が再び停止されると、これを受けて制御部２７６が移動機構２７４を制御し、トレー２７２を＋Ｙ方向に移動して、ファイバレーザ装置１の熱を吸収した吸熱部材２７０Ｂを伝熱部材２８０の外部（放熱空間Ｒ）に移動するとともに、冷却された吸熱部材２７０Ａをファイバレーザ装置１の下方の吸熱空間Ｅに移動する。
【００４６】
その後、再びファイバレーザ装置１が駆動されると、ファイバレーザ装置１で生じた熱が伝熱部材２８０の伝熱面２８０Ａを介して伝熱面２８０Ａに接触している吸熱部材２７０Ａに吸収されるとともに、吸熱部材２７０Ｂが伝熱部材２８０の外部（放熱空間Ｒ）で放熱されて冷却される。
【００４７】
このように、ファイバレーザ装置１に対しても本発明に係る冷却構造を適用することができる。ファイバレーザ装置１に対して本発明に係る冷却構造を適用することにより、流路の形成されたヒートシンクやタンクや熱交換器などを必要とすることなく、単純な構成によってファイバレーザ装置１を冷却することができ、レーザシステム２０１全体のコストを低減することができる。
【００４８】
また、第１の実施形態の伝熱部材８０の上に第２の実施形態の励起光源ユニット２０Ａや励起光源ユニット２０Ｂ、増幅用光ファイバ１０を載置してレーザシステムを構成してもよい。あるいは、第１の実施形態の伝熱部材８０の上に複数の励起光源ユニット２０Ａ，２０Ｂを載置して複数の励起光源ユニット２０Ａ，２０Ｂを同時に冷却するように構成してもよい。例えば、図１３に示すレーザシステム３０１のように、複数の励起光源ユニット２０Ａ（２０Ｂ）を含むレーザ装置１を伝熱部材８０上に配置し、吸熱空間Ｅに位置する吸熱部材７０Ａ（又は７０Ｂ）がこれらの励起光源ユニット２０Ａ（２０Ｂ）に跨がるように構成してもよい。
【００４９】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５０】
１    ファイバレーザ装置
１０    増幅用光ファイバ
１２    高反射ＦＢＧ
１４    低反射ＦＢＧ
１６    光共振器
２０Ａ，２０Ｂ    励起光源ユニット
２２Ａ，２０Ｂ    コンバイナ
３０    レーザ出射部
３２    光ファイバ
４０    枠体
４１〜４４    側壁
５０    底板
５１    蓋体
５２    サブマウント
５４    半導体レーザ素子
５６    ファイバマウント
５８    半田
６０    光ファイバ
７０Ａ，７０Ｂ  吸熱部材
７２    トレー
７４    移動機構
７６    制御部
８０    伝熱部材
８０Ａ  伝熱面
８３    貫通孔
１０１    レーザシステム
１８３    挿入孔
１７０    吸熱部材
１７１    把手
２０１    レーザシステム
２８０    伝熱部材
２８０Ａ  伝熱面
２８３    貫通孔
３０１    レーザシステム
Ｅ    吸熱空間
Ｒ    放熱空間
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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