JPH09153655A - レ−ザ装置 - Google Patents
レ−ザ装置Info
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- JPH09153655A JPH09153655A JP13582296A JP13582296A JPH09153655A JP H09153655 A JPH09153655 A JP H09153655A JP 13582296 A JP13582296 A JP 13582296A JP 13582296 A JP13582296 A JP 13582296A JP H09153655 A JPH09153655 A JP H09153655A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大型の冷却システムを要することなく、安価
で容易に製造できるレ−ザ装置を提供する。 【解決手段】 固体レ−ザ媒質に励起光源からの励起光
を照射してレ−ザ光を発振させるレ−ザ装置において、
前記励起光源として発光ダイオ−ド１０を用いる。各Ｌ
ＥＤ１０を出射した励起光は、第１及び第２シリンダレ
ンズ１１、１２を介し、固体レ−ザロッド１の中心に向
かって線集光して照射され、光吸収特性に応じて吸収さ
れてロッドを励起する。吸収されずにロッドを通過した
一部の励起光は、ロッドの半周側面に施されたミラ−コ
−ティング１ａにより反射され、再びロッドに吸収され
る。これにより、各ＬＥＤ１０を発した励起光のロッド
の吸収特性に一致した波長の大部分の光が、レ−ザロッ
ド１に吸収されることになり、高効率で励起を行う。
で容易に製造できるレ−ザ装置を提供する。 【解決手段】 固体レ−ザ媒質に励起光源からの励起光
を照射してレ−ザ光を発振させるレ−ザ装置において、
前記励起光源として発光ダイオ−ド１０を用いる。各Ｌ
ＥＤ１０を出射した励起光は、第１及び第２シリンダレ
ンズ１１、１２を介し、固体レ−ザロッド１の中心に向
かって線集光して照射され、光吸収特性に応じて吸収さ
れてロッドを励起する。吸収されずにロッドを通過した
一部の励起光は、ロッドの半周側面に施されたミラ−コ
−ティング１ａにより反射され、再びロッドに吸収され
る。これにより、各ＬＥＤ１０を発した励起光のロッド
の吸収特性に一致した波長の大部分の光が、レ−ザロッ
ド１に吸収されることになり、高効率で励起を行う。
Description
【０００１】
【０００１】
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明はレ−ザ装置に係り、
さらに詳しくは、固体レ−ザ媒質に励起光を照射してレ
−ザ光を得るレ−ザ励起機構に関する。
さらに詳しくは、固体レ−ザ媒質に励起光を照射してレ
−ザ光を得るレ−ザ励起機構に関する。
【０００３】
【０００２】
【０００４】
【従来の技術】従来より、Ｎｄ：ＹＡＧレ−ザに代表さ
れる固体レ−ザ媒質に励起光源からの励起光を照射して
レ−ザ光を発振させ、発振したレ−ザ光を加工や治療に
利用するレ−ザ装置が知られている。この種の装置にお
ける励起光源としては、クリプトンやクセノン等のフラ
ッシュランプが用いられるのが普通であり、近年では半
導体レ−ザを用いることも提案されている。
れる固体レ−ザ媒質に励起光源からの励起光を照射して
レ−ザ光を発振させ、発振したレ−ザ光を加工や治療に
利用するレ−ザ装置が知られている。この種の装置にお
ける励起光源としては、クリプトンやクセノン等のフラ
ッシュランプが用いられるのが普通であり、近年では半
導体レ−ザを用いることも提案されている。
【０００５】
【０００３】
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、フラッシュラ
ンプや半導体レ−ザによる励起法には次のような欠点が
あった。
ンプや半導体レ−ザによる励起法には次のような欠点が
あった。
【０００７】すなわち、フラッシュランプによる励起は
ランプの発光スペクトルが固体レ−ザ媒質が持つ吸収ス
ペクトル特性より広範囲すぎ、励起エネルギに対するレ
−ザ発振出力の効率が悪い。また、フラッシュランプは
ランプ自体が発熱により高熱になることに加え、固体レ
−ザ媒質も吸収されない励起光により熱を帯びるため、
大型の冷却システムが必要である。
ランプの発光スペクトルが固体レ−ザ媒質が持つ吸収ス
ペクトル特性より広範囲すぎ、励起エネルギに対するレ
−ザ発振出力の効率が悪い。また、フラッシュランプは
ランプ自体が発熱により高熱になることに加え、固体レ
−ザ媒質も吸収されない励起光により熱を帯びるため、
大型の冷却システムが必要である。
【０００８】一方、半導体レ−ザによる励起は、半導体
レ−ザの発振スペクトルを固体レ−ザ媒質の吸収スペク
トル帯に合うものを選ぶことにより比較的効率良くレ−
ザが得られるが、現在のところ高出力の半導体レ−ザは
かなり高価である。また、半導体レ−ザの素子は非常に
デリケ−トであり、人間の持つ静電気でも簡単にショ−
トしてしまう等、装置製造時における取扱いの難しさが
ある。
レ−ザの発振スペクトルを固体レ−ザ媒質の吸収スペク
トル帯に合うものを選ぶことにより比較的効率良くレ−
ザが得られるが、現在のところ高出力の半導体レ−ザは
かなり高価である。また、半導体レ−ザの素子は非常に
デリケ−トであり、人間の持つ静電気でも簡単にショ−
トしてしまう等、装置製造時における取扱いの難しさが
ある。
【０００９】本発明は、上記従来技術の欠点に鑑み、大
型の冷却システムを要することなく、安価で容易に製造
できるレ−ザ装置を提供することを技術課題とする。
型の冷却システムを要することなく、安価で容易に製造
できるレ−ザ装置を提供することを技術課題とする。
【００１０】
【０００４】
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のような構成を有することを特徴とす
る。 （１） 固体レ−ザ媒質に励起光源からの励起光を照射
してレ−ザ光を発振させるレ−ザ装置において、前記励
起光源として発光ダイオ−ドを用いたことを特徴とす
る。
に、本発明は次のような構成を有することを特徴とす
る。 （１） 固体レ−ザ媒質に励起光源からの励起光を照射
してレ−ザ光を発振させるレ−ザ装置において、前記励
起光源として発光ダイオ−ドを用いたことを特徴とす
る。
【００１２】
【０００５】（２） （１）のレ−ザ装置は、前記発光
ダイオ−ドからの励起光を前記固体レ−ザ媒質の横側面
から照射する側面照射手段を有することを特徴とする。
ダイオ−ドからの励起光を前記固体レ−ザ媒質の横側面
から照射する側面照射手段を有することを特徴とする。
【００１３】
【０００６】（３） （２）の側面照射手段は、前記固
体レ−ザ媒質の軸方向に一致した母線軸を持つシリンダ
レンズを前記発光ダイオ−ドの前面に配置したことを特
徴とする。
体レ−ザ媒質の軸方向に一致した母線軸を持つシリンダ
レンズを前記発光ダイオ−ドの前面に配置したことを特
徴とする。
【００１４】
【０００７】（４） （２）の側面照射手段は、前記発
光ダイオ−ドからの励起光を光ファイバにより導光する
ことを特徴とする。
光ダイオ−ドからの励起光を光ファイバにより導光する
ことを特徴とする。
【００１５】
【０００８】（５） （３）又は（４）のレ−ザ装置
は、前記側面照射手段により照射され、前記固体レ−ザ
媒質を通過した励起光を反射する透過励起光反射手段を
備えることを特徴とする。
は、前記側面照射手段により照射され、前記固体レ−ザ
媒質を通過した励起光を反射する透過励起光反射手段を
備えることを特徴とする。
【００１６】
【０００９】（６） （１）のレ−ザ装置は、前記発光
ダイオ−ドからの励起光を前記固体レ−ザ媒質の軸方向
端面に照射する端面照射手段を有することを特徴とす
る。
ダイオ−ドからの励起光を前記固体レ−ザ媒質の軸方向
端面に照射する端面照射手段を有することを特徴とす
る。
【００１７】
【００１０】（７） （６）の前記端面照射手段は、前
記発光ダイオ−ドからの励起光をファイバを介して前記
固体レ−ザ媒質の端面に導く導光手段を備えることを特
徴とする。
記発光ダイオ−ドからの励起光をファイバを介して前記
固体レ−ザ媒質の端面に導く導光手段を備えることを特
徴とする。
【００１８】
【００１１】（８） （１）のレ−ザ装置は、前記発光
ダイオ−ドからの励起光を前記固体レ−ザ媒質の軸に対
して傾斜して導く照射手段と、前記固体レ−ザ媒質と平
行に置かれた反射手段とを備え、励起光を反射して多段
階的な励起を行うことを特徴とする。
ダイオ−ドからの励起光を前記固体レ−ザ媒質の軸に対
して傾斜して導く照射手段と、前記固体レ−ザ媒質と平
行に置かれた反射手段とを備え、励起光を反射して多段
階的な励起を行うことを特徴とする。
【００１９】
【００１２】（９） （８）の照射手段は、前記発光ダ
イオ−ドからの励起光を光ファイバを介して照射するこ
とを特徴とする。
イオ−ドからの励起光を光ファイバを介して照射するこ
とを特徴とする。
【００２０】
【００１３】（１０） （１）の発光ダイオ−ドは複数
個であることを特徴とする。
個であることを特徴とする。
【００２１】
【００１４】
【００２２】
【実施例１】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。
説明する。
【００２３】図１は本実施例のレ−ザ装置の構成を説明
する図であり、（ａ）は装置の要部側面断面図、（ｂ）
はそのＡ−Ａ断面図である。
する図であり、（ａ）は装置の要部側面断面図、（ｂ）
はそのＡ−Ａ断面図である。
【００２４】１は固体レ−ザロッドであり、実施例では
主波長1064nmの光を発振するＮｄ：ＹＡＧを使用してい
る。固体レ−ザロッド１の図上上側の半周側面（後述す
る励起光源としてのＬＥＤに対向する側）には、鏡面研
磨を行った後にミラ−コ−ティング１ａが施されてい
る。このミラ−コ−ティング１ａは、図上の下側から照
射され（照射については後述する）、ロッドに吸収され
きらずに通過した励起光を内側に反射して、さらに励起
効率を高める。なお、ロッド自体にミラ−コ−ティング
を施す代わりに、集光型の反射ミラ−をレ−ザロッド１
の半周側面側に配置しても良い。
主波長1064nmの光を発振するＮｄ：ＹＡＧを使用してい
る。固体レ−ザロッド１の図上上側の半周側面（後述す
る励起光源としてのＬＥＤに対向する側）には、鏡面研
磨を行った後にミラ−コ−ティング１ａが施されてい
る。このミラ−コ−ティング１ａは、図上の下側から照
射され（照射については後述する）、ロッドに吸収され
きらずに通過した励起光を内側に反射して、さらに励起
効率を高める。なお、ロッド自体にミラ−コ−ティング
を施す代わりに、集光型の反射ミラ−をレ−ザロッド１
の半周側面側に配置しても良い。
【００２５】
【００１５】固体レ−ザロッド１はＯリング２を介して
ロッドハウジング３に保持されており、Ｏリング２はロ
ッドハウジング３内に形成された冷却水循環室内４の密
閉性を確保する。５、６は図示なき冷却水循環路からの
冷却水を循環室内４で循環させるための冷却水口であ
る。
ロッドハウジング３に保持されており、Ｏリング２はロ
ッドハウジング３内に形成された冷却水循環室内４の密
閉性を確保する。５、６は図示なき冷却水循環路からの
冷却水を循環室内４で循環させるための冷却水口であ
る。
【００２６】
【００１６】１０は固体レ−ザロッド１の励起光源とし
てのＬＥＤ（発光ダイオ−ド）であり、実施例では固体
レ−ザロッド１の片側側面から励起光を照射するよう
に、レ−ザロッド１の軸方向に沿ってロッドハウジング
３に４個埋め込み配置している。ＬＥＤ１０は、その発
光波長としてピ−ク波長880nm 、出力５０％以上のスペ
クトル帯を840 〜920nm 付近に持ち、６Ｗの出力が可能
な高出力ＬＥＤ（0PT0DIODE 社製：ＯＤ−６６９）を使
用している。したがって、このＬＥＤを４個使用すれば
２４Ｗの高出力の励起光源光が得られる。また、ＬＥＤ
１０のスペクトル帯は、図２に示すように、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇの主な励起光吸収スペクトル帯の一つ（860 〜900nm
付近）に合っており、Ｎｄ：ＹＡＧロッドを比較的効率
良く励起することができる。さらに、ＬＥＤはその製造
において中に含ませる薬品により発光波長帯の特性を変
えることができるので、Ｎｄ：ＹＡＧのより効率の良い
吸収スペクトル帯（750nm 付近、あるいは800nm 付近）
に合わせることもできるし、さらに種々の固体レ−ザ媒
質の吸収スペクトル帯に対応させることもできる。
てのＬＥＤ（発光ダイオ−ド）であり、実施例では固体
レ−ザロッド１の片側側面から励起光を照射するよう
に、レ−ザロッド１の軸方向に沿ってロッドハウジング
３に４個埋め込み配置している。ＬＥＤ１０は、その発
光波長としてピ−ク波長880nm 、出力５０％以上のスペ
クトル帯を840 〜920nm 付近に持ち、６Ｗの出力が可能
な高出力ＬＥＤ（0PT0DIODE 社製：ＯＤ−６６９）を使
用している。したがって、このＬＥＤを４個使用すれば
２４Ｗの高出力の励起光源光が得られる。また、ＬＥＤ
１０のスペクトル帯は、図２に示すように、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇの主な励起光吸収スペクトル帯の一つ（860 〜900nm
付近）に合っており、Ｎｄ：ＹＡＧロッドを比較的効率
良く励起することができる。さらに、ＬＥＤはその製造
において中に含ませる薬品により発光波長帯の特性を変
えることができるので、Ｎｄ：ＹＡＧのより効率の良い
吸収スペクトル帯（750nm 付近、あるいは800nm 付近）
に合わせることもできるし、さらに種々の固体レ−ザ媒
質の吸収スペクトル帯に対応させることもできる。
【００２７】
【００１７】なお、このＬＥＤ１０は発光チップ上に形
成されたエポキシレンズにより広い発散角を持つので、
発光面をできるだけ確保するようにロッドハウジング３
へ取り付けることが好ましい。例えば、発光中心光軸に
対して片側７０度以上の発散角を確保するように取り付
けると、出射光の内９５％以上の光を固体レ−ザロッド
１側に向かわせることができる。
成されたエポキシレンズにより広い発散角を持つので、
発光面をできるだけ確保するようにロッドハウジング３
へ取り付けることが好ましい。例えば、発光中心光軸に
対して片側７０度以上の発散角を確保するように取り付
けると、出射光の内９５％以上の光を固体レ−ザロッド
１側に向かわせることができる。
【００２８】また、ＬＥＤは一般的に電気的に非常に安
定した素子であるので、装置製造上の取扱も容易であ
り、価格も安価に入手できる。
定した素子であるので、装置製造上の取扱も容易であ
り、価格も安価に入手できる。
【００２９】
【００１８】１１は４個のＬＥＤ１０の前面に配置され
た第１シリンダレンズであり、固体レ−ザロッド１の軸
方向と一致した母線軸を持ち、ＬＥＤ１０から出射した
励起光の発散角を狭める。１２は第１シリンダレンズと
固体レ−ザロッド１の間に配置された第２シリンダレン
ズであり、第１シリンダレンズと同様に固体レ−ザロッ
ド１の軸方向と一致した母線軸を持つ。第２シリンダレ
ンズ１２は、第１シリンダレンズ１１により狭められた
励起光（ロッド軸に対しての垂直方向の励起光）を固体
レ−ザロッド１の中心に向けて線集光させる。なお、こ
れらシリンダレンズ１１、１２の焦点距離は、冷却水循
環室内４に満たす冷却水の屈折率や、ＬＥＤ１０から固
体レ−ザロッド１までの配置距離等により適切に設計す
る。
た第１シリンダレンズであり、固体レ−ザロッド１の軸
方向と一致した母線軸を持ち、ＬＥＤ１０から出射した
励起光の発散角を狭める。１２は第１シリンダレンズと
固体レ−ザロッド１の間に配置された第２シリンダレン
ズであり、第１シリンダレンズと同様に固体レ−ザロッ
ド１の軸方向と一致した母線軸を持つ。第２シリンダレ
ンズ１２は、第１シリンダレンズ１１により狭められた
励起光（ロッド軸に対しての垂直方向の励起光）を固体
レ−ザロッド１の中心に向けて線集光させる。なお、こ
れらシリンダレンズ１１、１２の焦点距離は、冷却水循
環室内４に満たす冷却水の屈折率や、ＬＥＤ１０から固
体レ−ザロッド１までの配置距離等により適切に設計す
る。
【００３０】
【００１９】１３はＬＥＤ１０のロッドハウジング３へ
の取り付けにおいて、冷却水循環室内４の密閉性を保持
するためのシ−リング部材である。
の取り付けにおいて、冷却水循環室内４の密閉性を保持
するためのシ−リング部材である。
【００３１】１５は固体レ−ザロッド１の後側に配置さ
れた共振用の全反射ミラ−であり、固体レ−ザロッド１
から放出される波長1064nmの光を全反射する。１６は前
側に配置された出力ミラ−であり、波長1064nmの光を略
１０％透過し、略９０％を反射する特性のコ−ティング
が施されている。
れた共振用の全反射ミラ−であり、固体レ−ザロッド１
から放出される波長1064nmの光を全反射する。１６は前
側に配置された出力ミラ−であり、波長1064nmの光を略
１０％透過し、略９０％を反射する特性のコ−ティング
が施されている。
【００３２】ロッドハウジング３の出射側にはレ−ザ光
を被照射物に導くための導光光学系等が配置されるが、
導光光学系はレ−ザ光の利用目的により種々の周知のも
のが使用できるので、ここではその説明は省略する。
を被照射物に導くための導光光学系等が配置されるが、
導光光学系はレ−ザ光の利用目的により種々の周知のも
のが使用できるので、ここではその説明は省略する。
【００３３】
【００２０】図３は装置の制御系及び冷却機構の概略構
成を示す図である。
成を示す図である。
【００３４】２０はロッドハウジング３の冷却水口５、
６と接続した冷却水循環路を示し、循環路２０の途中に
は冷却水をロッドハウジング３内に送出するポンプ２
１、冷却水の温度を検出する温度センサ２２、フィルタ
２３及び熱交換器２４が配置されている。２５は熱交換
器２４に送風を行う冷却用ファンである。
６と接続した冷却水循環路を示し、循環路２０の途中に
は冷却水をロッドハウジング３内に送出するポンプ２
１、冷却水の温度を検出する温度センサ２２、フィルタ
２３及び熱交換器２４が配置されている。２５は熱交換
器２４に送風を行う冷却用ファンである。
【００３５】３０はＬＥＤ１０の電源部である。ＬＥＤ
は一般に供給される電流に対しての発光効率が極めて高
いため、実施例のように６Ｗの出力が可能なＬＥＤを４
個使用しても大容量の電流を必要とせず、電源部３０は
比較的小型にすることができる。
は一般に供給される電流に対しての発光効率が極めて高
いため、実施例のように６Ｗの出力が可能なＬＥＤを４
個使用しても大容量の電流を必要とせず、電源部３０は
比較的小型にすることができる。
【００３６】３１は装置のレ−ザ発振制御を行う制御部
であり、制御部３１には電源部３０、温度センサ２２が
接続され、また、駆動回路３２、３３を介してそれぞれ
ポンプ２１、冷却用ファン２５が接続される。さらにレ
−ザ光の照射条件等の設定を行うコントロ−ラ３４、照
射スイッチ３５が接続されている。
であり、制御部３１には電源部３０、温度センサ２２が
接続され、また、駆動回路３２、３３を介してそれぞれ
ポンプ２１、冷却用ファン２５が接続される。さらにレ
−ザ光の照射条件等の設定を行うコントロ−ラ３４、照
射スイッチ３５が接続されている。
【００３７】
【００２１】以上のような構成を持つ装置において、そ
の動作を説明する。
の動作を説明する。
【００３８】照射スイッチ３５からの信号が制御部３１
に入力されると、制御部３１はコントロ−ラ３４による
レ−ザ照射条件の信号に基づき、電源部３０を介して各
ＬＥＤ１０を発光駆動する。各ＬＥＤ１０を出射した励
起光は、第１及び第２シリンダレンズ１１、１２を介
し、固体レ−ザロッド１の中心に向かって線集光して照
射される。照射された励起光は固体レ−ザロッド１の光
吸収特性に応じて吸収され、ロッドを励起する。吸収さ
れずにロッドを通過した一部の励起光は、ロッドの半周
側面に施されたミラ−コ−ティング１ａにより反射さ
れ、再びロッドに吸収される。これにより、各ＬＥＤ１
０を発した励起光のロッドの吸収特性に一致した波長の
大部分の光が、レ−ザロッド１に吸収されることにな
り、高効率で励起を行う。
に入力されると、制御部３１はコントロ−ラ３４による
レ−ザ照射条件の信号に基づき、電源部３０を介して各
ＬＥＤ１０を発光駆動する。各ＬＥＤ１０を出射した励
起光は、第１及び第２シリンダレンズ１１、１２を介
し、固体レ−ザロッド１の中心に向かって線集光して照
射される。照射された励起光は固体レ−ザロッド１の光
吸収特性に応じて吸収され、ロッドを励起する。吸収さ
れずにロッドを通過した一部の励起光は、ロッドの半周
側面に施されたミラ−コ−ティング１ａにより反射さ
れ、再びロッドに吸収される。これにより、各ＬＥＤ１
０を発した励起光のロッドの吸収特性に一致した波長の
大部分の光が、レ−ザロッド１に吸収されることにな
り、高効率で励起を行う。
【００３９】励起光の照射により励起されたレ−ザロッ
ド１は光を放出し、放出された光のうち1064nmの波長の
光が全反射ミラ−１５及び出力ミラ−１６によって共振
増幅され、出力ミラ−１６側からレ−ザ出射される。出
射されたレ−ザ光は図示なき導光光学系等に導光され、
被照射物に照射される。
ド１は光を放出し、放出された光のうち1064nmの波長の
光が全反射ミラ−１５及び出力ミラ−１６によって共振
増幅され、出力ミラ−１６側からレ−ザ出射される。出
射されたレ−ザ光は図示なき導光光学系等に導光され、
被照射物に照射される。
【００４０】また、コントロ−ラ３４から装置の起動信
号が制御部３１に入力されると、制
号が制御部３１に入力されると、制
【００４１】
【００２２】御部３１はポンプ２１を作動させ、ロッド
ハウジング３内の冷却水を循環させる。冷却水の循環に
より冷却水循環室内４のレ−ザロッド１は冷却される。
一方、ＬＥＤ１０は冷却水の循環による直接の冷却効果
は少ないが、ロッドハウジング３を熱伝導効率の良いも
ので構成することにより、ロッドハウジング３自体が冷
却され、さらにその熱伝導によりＬＥＤ１０を構成する
金具が冷却されて、ＬＥＤ１０の発光部も冷却される。
冷却水の温度調整は、温度センサ２２による温度情報に
基づき、制御部３１が冷却ファン２５を回転制御し、熱
交換器２４から熱を除去して行う。
ハウジング３内の冷却水を循環させる。冷却水の循環に
より冷却水循環室内４のレ−ザロッド１は冷却される。
一方、ＬＥＤ１０は冷却水の循環による直接の冷却効果
は少ないが、ロッドハウジング３を熱伝導効率の良いも
ので構成することにより、ロッドハウジング３自体が冷
却され、さらにその熱伝導によりＬＥＤ１０を構成する
金具が冷却されて、ＬＥＤ１０の発光部も冷却される。
冷却水の温度調整は、温度センサ２２による温度情報に
基づき、制御部３１が冷却ファン２５を回転制御し、熱
交換器２４から熱を除去して行う。
【００４２】
【００２３】ところで、ＬＥＤ１０の励起光のスペクト
ル帯は、前述したようにＮｄ：ＹＡＧの主な励起光吸収
帯に合致しており、Ｎｄ：ＹＡＧロッドを比較的効率良
く励起することができるため、レ−ザロッド１自体が吸
収されない光により帯びる熱量は抑えられている。ま
た、ＬＥＤ１０も供給電流に対する発光効率が良いた
め、その発熱量もそれほど多くない。したがって、これ
らの熱を除去するための冷却機構は、フラッシュランプ
励起等の冷却機構のように大型のものを必要とせずにす
み、装置を安価に製造でき、装置の小型軽量化も図るこ
とができる。
ル帯は、前述したようにＮｄ：ＹＡＧの主な励起光吸収
帯に合致しており、Ｎｄ：ＹＡＧロッドを比較的効率良
く励起することができるため、レ−ザロッド１自体が吸
収されない光により帯びる熱量は抑えられている。ま
た、ＬＥＤ１０も供給電流に対する発光効率が良いた
め、その発熱量もそれほど多くない。したがって、これ
らの熱を除去するための冷却機構は、フラッシュランプ
励起等の冷却機構のように大型のものを必要とせずにす
み、装置を安価に製造でき、装置の小型軽量化も図るこ
とができる。
【００４３】
【００２４】以上、励起光源としてのＬＥＤをレ−ザロ
ッド１の側面に配置し、側面から励起光を照射する一例
を示したが、ＬＥＤの配置は実施例のようにレ−ザロッ
ドの片側側面に限らず、両側面に沿って配置しても良
い。この場合、レ−ザロッドを通過した励起光を再び利
用するためのミラ−コ−ティング等を施すことは難し
く、ＬＥＤ１個あたりの励起効率は落ちるが、配置する
ＬＥＤの数を増やすことができるので、ト−タルの励起
光量を上げることができ、高出力のレ−ザ出力がさらに
可能になる。
ッド１の側面に配置し、側面から励起光を照射する一例
を示したが、ＬＥＤの配置は実施例のようにレ−ザロッ
ドの片側側面に限らず、両側面に沿って配置しても良
い。この場合、レ−ザロッドを通過した励起光を再び利
用するためのミラ−コ−ティング等を施すことは難し
く、ＬＥＤ１個あたりの励起効率は落ちるが、配置する
ＬＥＤの数を増やすことができるので、ト−タルの励起
光量を上げることができ、高出力のレ−ザ出力がさらに
可能になる。
【００４４】また、ＬＥＤ１０を発した励起光のレ−ザ
ロッド１への照射は、装置のレ−ザ光軸に対する断面形
状が楕円型の集光ミラ−を利用しても良い。この場合、
レ−ザロッド１とＬＥＤ１０は、楕円集光ミラ−が持つ
２つの焦点位置に配置する。ＬＥＤ１０からの励起光は
直接照射と楕円集光ミラ−の反射により、レ−ザロッド
１の側面に効率良く照射される。
ロッド１への照射は、装置のレ−ザ光軸に対する断面形
状が楕円型の集光ミラ−を利用しても良い。この場合、
レ−ザロッド１とＬＥＤ１０は、楕円集光ミラ−が持つ
２つの焦点位置に配置する。ＬＥＤ１０からの励起光は
直接照射と楕円集光ミラ−の反射により、レ−ザロッド
１の側面に効率良く照射される。
【００４５】さらにまた、ＬＥＤ１０をロッドハウジン
グ３の外部に設け、各ＬＥＤ１０と光学的に接続された
ファイバにより共振器内に励起光を入射させ、レ−ザロ
ッド１側面にそれぞれ照射させるようにしても良い。
グ３の外部に設け、各ＬＥＤ１０と光学的に接続された
ファイバにより共振器内に励起光を入射させ、レ−ザロ
ッド１側面にそれぞれ照射させるようにしても良い。
【００４６】
【００２５】
【００４７】
【実施例２】実施例２はレ−ザロッドの端面からＬＥＤ
による励起光を照射する端面起型の例である。図４は実
施例２のレ−ザ装置の光学系を中心とした構成図を示す
図であり、実施例１と同様な部材には同一の符号を付
し、重複説明は省略する。
による励起光を照射する端面起型の例である。図４は実
施例２のレ−ザ装置の光学系を中心とした構成図を示す
図であり、実施例１と同様な部材には同一の符号を付
し、重複説明は省略する。
【００４８】５０は光源ハウジングであり、光源ハウジ
ング５０には複数個のＬＥＤ１０が配置され、各ＬＥＤ
１０の前には、発散出射するＬＥＤ励起光の発散角を狭
める第１集光レンズ５１、さらに光ファイバ５３に励起
光を入射させるための第２集光レンズ５２が配置されて
いる。光ファイバ５３の入射端面に入射する励起光は、
そのコア内で効率良く伝搬される集光角度とするよう
に、第１及び第２集光レンズ５１、５２の配置距離及び
その焦点距離等が設計設定される。
ング５０には複数個のＬＥＤ１０が配置され、各ＬＥＤ
１０の前には、発散出射するＬＥＤ励起光の発散角を狭
める第１集光レンズ５１、さらに光ファイバ５３に励起
光を入射させるための第２集光レンズ５２が配置されて
いる。光ファイバ５３の入射端面に入射する励起光は、
そのコア内で効率良く伝搬される集光角度とするよう
に、第１及び第２集光レンズ５１、５２の配置距離及び
その焦点距離等が設計設定される。
【００４９】
【００２６】各光ファイバ５３の出射端側はバンドル部
５４により束ねられ、レ−ザロッド１を持つロッドハウ
ジング３´に接続される。ロッドハウジング３´にはバ
ンドル部５４側から順に、コリメ−ティングレンズ５
５、集光レンズ５６、ダイクロイックミラ−５７が配置
されている。ダイクロイックミラ−５７はＬＥＤ１０の
発する波長770 〜980nm の光を透過し、Ｎｄ：ＹＡＧで
あるレ−ザロッド１が発振する主波長1064nmの光を全反
射する特性を持ち、レ−ザロッド１の共振ミラ−として
の役目を果たす。
５４により束ねられ、レ−ザロッド１を持つロッドハウ
ジング３´に接続される。ロッドハウジング３´にはバ
ンドル部５４側から順に、コリメ−ティングレンズ５
５、集光レンズ５６、ダイクロイックミラ−５７が配置
されている。ダイクロイックミラ−５７はＬＥＤ１０の
発する波長770 〜980nm の光を透過し、Ｎｄ：ＹＡＧで
あるレ−ザロッド１が発振する主波長1064nmの光を全反
射する特性を持ち、レ−ザロッド１の共振ミラ−として
の役目を果たす。
【００５０】
【００２７】各ＬＥＤ１０から出射した励起光は、第１
及び第２集光レンズ５１、５２を介して、それぞれ各光
ファイバ５３に入射する。各光ファイバ５３により伝搬
された光はバンドル部５４から一つに束ねられて出射
し、コリメ−ティングレンズ５５により平行光束とされ
た後、集光レンズ５６によって集光しつつダイクロイッ
クミラ−５７を透過する。ダイクロイックミラ−５７を
透過した光は、レ−ザロッド１の端面の前で一旦集光
し、その後広がった光がレ−ザロッド１の端面に照射さ
れる。この端面への励起光は、照射損失を抑えるために
ほぼ全部の励起光が照射され、かつレ−ザロッド１の励
起部分をできるだけ確保するために端面全域にわたり照
射されるように、励起光の集光点とレ−ザロッド１との
間隔を調整配置することが好ましい。また、集光した後
にロッド端面へ入射する励起光の角度は、ロッド内で全
反射して伝搬する臨界角以下となるように、集光レンズ
５６の集光点を設計すると、効率良くレ−ザロッド１を
励起することができる。
及び第２集光レンズ５１、５２を介して、それぞれ各光
ファイバ５３に入射する。各光ファイバ５３により伝搬
された光はバンドル部５４から一つに束ねられて出射
し、コリメ−ティングレンズ５５により平行光束とされ
た後、集光レンズ５６によって集光しつつダイクロイッ
クミラ−５７を透過する。ダイクロイックミラ−５７を
透過した光は、レ−ザロッド１の端面の前で一旦集光
し、その後広がった光がレ−ザロッド１の端面に照射さ
れる。この端面への励起光は、照射損失を抑えるために
ほぼ全部の励起光が照射され、かつレ−ザロッド１の励
起部分をできるだけ確保するために端面全域にわたり照
射されるように、励起光の集光点とレ−ザロッド１との
間隔を調整配置することが好ましい。また、集光した後
にロッド端面へ入射する励起光の角度は、ロッド内で全
反射して伝搬する臨界角以下となるように、集光レンズ
５６の集光点を設計すると、効率良くレ−ザロッド１を
励起することができる。
【００５１】
【００２８】なお、この端面照射は、実施例のように励
起光を集光させて照射する他、端面領域とほぼ一致する
幅の平行光束で照射する光学系としても、同様に効率良
くロッドを励起することができる。
起光を集光させて照射する他、端面領域とほぼ一致する
幅の平行光束で照射する光学系としても、同様に効率良
くロッドを励起することができる。
【００５２】ロッド端面からの励起光の照射によりレ−
ザロッド１は励起される。励起により放出された光のう
ち波長1064nmの光が、ダイクロイックミラ−５７と出力
ミラ−１６の反射により共振増幅され、出力ミラ−１６
よりレ−ザ出射される。
ザロッド１は励起される。励起により放出された光のう
ち波長1064nmの光が、ダイクロイックミラ−５７と出力
ミラ−１６の反射により共振増幅され、出力ミラ−１６
よりレ−ザ出射される。
【００５３】このように固体レ−ザロッドの光軸方向の
端面に励起光を照射する端面励起（縦励起）の方式は、
照射領域の少ない励起光の場合でも、励起光をロッド全
体にいきわたせることができ、励起効率を向上させるこ
とができる。
端面に励起光を照射する端面励起（縦励起）の方式は、
照射領域の少ない励起光の場合でも、励起光をロッド全
体にいきわたせることができ、励起効率を向上させるこ
とができる。
【００５４】なお、励起光源のＬＥＤ１０はロッドハウ
ジング３´と分離させたため、その冷却機構を別途設け
る必要があるが、実施例１で示した冷却機構の冷却水循
環路２０をＬＥＤ１０側まで延ばし、発光素子が取り付
けられた金具を介して冷却するようにすると、構成を複
雑にせずにすむ。
ジング３´と分離させたため、その冷却機構を別途設け
る必要があるが、実施例１で示した冷却機構の冷却水循
環路２０をＬＥＤ１０側まで延ばし、発光素子が取り付
けられた金具を介して冷却するようにすると、構成を複
雑にせずにすむ。
【００５５】
【００２９】
【００５６】
【実施例３】実施例３は固体レ−ザロッドの軸方向に対
して斜めから励起光を照射する斜め入射励起型（スラブ
型）の例である。図５はその要部光学系を示し、実施例
１、２と同様な部材には同一の符号を付し、重複説明は
省略する。
して斜めから励起光を照射する斜め入射励起型（スラブ
型）の例である。図５はその要部光学系を示し、実施例
１、２と同様な部材には同一の符号を付し、重複説明は
省略する。
【００５７】６０はロッドハウジング３''の内部に設け
られた円筒型の集光反射鏡であり、その焦点付近にレ−
ザロッド１が配置されている。光源ハウジング５０に配
置された複数個のＬＥＤ１０からの励起光は、第１及び
第２集光レンズ５１、５２を介して、それぞれ各光ファ
イバ５３に入射する。各光ファイバ５３により伝搬され
た光はバンドル部５４´で一体的にされ、ロッドハウジ
ング３''の共振器内に入射する。バンドル部５４´はレ
−ザロッド１の軸に対して斜めに向くように配置されて
おり、バンドル部５４´から出射した励起光はレ−ザロ
ッド１に斜め方向から照射される。励起光はレ−ザロッ
ド１の吸収特性により、その一部は吸収されずにロッド
内を通過する。吸収されずに通過した励起光は集光反射
鏡６０で反射されて再びレ−ザロッド１５に戻ってく
る。励起光は集光反射鏡６０によって反射が繰り返さ
れ、レ−ザロッド１を多段階的に励起する。実施例３の
装置では、この多段階励起により励起効率を上げること
ができる。
られた円筒型の集光反射鏡であり、その焦点付近にレ−
ザロッド１が配置されている。光源ハウジング５０に配
置された複数個のＬＥＤ１０からの励起光は、第１及び
第２集光レンズ５１、５２を介して、それぞれ各光ファ
イバ５３に入射する。各光ファイバ５３により伝搬され
た光はバンドル部５４´で一体的にされ、ロッドハウジ
ング３''の共振器内に入射する。バンドル部５４´はレ
−ザロッド１の軸に対して斜めに向くように配置されて
おり、バンドル部５４´から出射した励起光はレ−ザロ
ッド１に斜め方向から照射される。励起光はレ−ザロッ
ド１の吸収特性により、その一部は吸収されずにロッド
内を通過する。吸収されずに通過した励起光は集光反射
鏡６０で反射されて再びレ−ザロッド１５に戻ってく
る。励起光は集光反射鏡６０によって反射が繰り返さ
れ、レ−ザロッド１を多段階的に励起する。実施例３の
装置では、この多段階励起により励起効率を上げること
ができる。
【００５８】なお、励起光の反射は集光反射鏡６０を用
いる代わりに、レ−ザロッド１にミラ−蒸着を施して、
ロッド内で反射するようにするしても良い。
いる代わりに、レ−ザロッド１にミラ−蒸着を施して、
ロッド内で反射するようにするしても良い。
【００５９】
【００３０】以上の実施例１〜３では、固体レ−ザロッ
ド１としてＮｄ：ＹＡＧを例にとって説明した、固体レ
−ザロッドはＮｄ：ＹＡＧに限らず、Ｎｄ：ＫＧＷ（Po
tassium Gadolinium Tungstate）等の種々の固体レ−ザ
媒質が使用できる。例えば、Ｎｄ：ＫＧＷの場合、その
励起光吸収特性はＮｄ：ＹＡＧと近似しているため、実
施例のＬＥＤ１０をそのまま利用することができる。な
お、Ｎｄ：ＫＧＷは主波長1067nmの他、1351nm、911nm
の発振線を持つため、レ−ザ発振光路内にグレ−ティン
グ等の波長選択器、及び基本波長を第２高調波に変換す
るＫＴＰ等の非線形結晶を配置することにより、533nm
、675nm 及び455nm の緑発振、赤発振及び青発振を行
うことができる。したがって、固体レ−ザ媒質としてＮ
ｄ：ＫＧＷを使用したレ−ザ装置を光凝固治療装置に応
用した場合、被照射物（眼底等）の光吸収特性に合わせ
て効果的なレ−ザ治療を行うことができる。
ド１としてＮｄ：ＹＡＧを例にとって説明した、固体レ
−ザロッドはＮｄ：ＹＡＧに限らず、Ｎｄ：ＫＧＷ（Po
tassium Gadolinium Tungstate）等の種々の固体レ−ザ
媒質が使用できる。例えば、Ｎｄ：ＫＧＷの場合、その
励起光吸収特性はＮｄ：ＹＡＧと近似しているため、実
施例のＬＥＤ１０をそのまま利用することができる。な
お、Ｎｄ：ＫＧＷは主波長1067nmの他、1351nm、911nm
の発振線を持つため、レ−ザ発振光路内にグレ−ティン
グ等の波長選択器、及び基本波長を第２高調波に変換す
るＫＴＰ等の非線形結晶を配置することにより、533nm
、675nm 及び455nm の緑発振、赤発振及び青発振を行
うことができる。したがって、固体レ−ザ媒質としてＮ
ｄ：ＫＧＷを使用したレ−ザ装置を光凝固治療装置に応
用した場合、被照射物（眼底等）の光吸収特性に合わせ
て効果的なレ−ザ治療を行うことができる。
【００６０】また、レ−ザ発振は連続波に限らず、レ−
ザ発振光路内にＱスイッチを設けることにより、パルス
発振とすることもできる。
ザ発振光路内にＱスイッチを設けることにより、パルス
発振とすることもできる。
【００６１】
【００３１】
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
励起光源としてＬＥＤ（発光ダイオ−ド）を採用したこ
とにより、大型の冷却機構を要せず、また、装置製造上
の取扱も容易であるため、装置を安価に製造することが
できる。さらに、大型の冷却機構を構成しなくてすむの
で、装置の小型軽量化も図ることができる。
励起光源としてＬＥＤ（発光ダイオ−ド）を採用したこ
とにより、大型の冷却機構を要せず、また、装置製造上
の取扱も容易であるため、装置を安価に製造することが
できる。さらに、大型の冷却機構を構成しなくてすむの
で、装置の小型軽量化も図ることができる。
【図１】本実施例のレ−ザ装置の構成を説明する図であ
る。
る。
【図２】Ｎｄ：ＹＡＧの励起光吸収スペクトルを示す図
である。
である。
【図３】装置の制御系及び冷却機構の概略構成を示す図
である。
である。
【図４】実施例２の装置の光学系を中心とした構成図を
示す図である。
示す図である。
【図５】実施例３の装置の要部光学系を示す図である。
１ 固体レ−ザロッド ３ ロッドハウジング １０ ＬＥＤ １１ 第１シリンダレンズ １２ 第２シリンダレンズ ３０ 電源部 ３１ 制御部
Claims (10)
- 【請求項１】 固体レ−ザ媒質に励起光源からの励起光
を照射してレ−ザ光を発振させるレ−ザ装置において、
前記励起光源として発光ダイオ−ドを用いたことを特徴
とするレ−ザ装置。 - 【請求項２】 請求項１のレ−ザ装置は、前記発光ダイ
オ−ドからの励起光を前記固体レ−ザ媒質の横側面から
照射する側面照射手段を有することを特徴とするレ−ザ
装置。 - 【請求項３】 請求項２の側面照射手段は、前記固体レ
−ザ媒質の軸方向に一致した母線軸を持つシリンダレン
ズを前記発光ダイオ−ドの前面に配置したことを特徴と
するレ−ザ装置。 - 【請求項４】 請求項２の側面照射手段は、前記発光ダ
イオ−ドからの励起光を光ファイバにより導光すること
を特徴とするレ−ザ装置。 - 【請求項５】 請求項３又は４のレ−ザ装置は、前記側
面照射手段により照射され、前記固体レ−ザ媒質を通過
した励起光を反射する透過励起光反射手段を備えること
を特徴とするレ−ザ装置。 - 【請求項６】 請求項１のレ−ザ装置は、前記発光ダイ
オ−ドからの励起光を前記固体レ−ザ媒質の軸方向端面
に照射する端面照射手段を有することを特徴とするレ−
ザ装置。 - 【請求項７】 請求項６の前記端面照射手段は、前記発
光ダイオ−ドからの励起光をファイバを介して前記固体
レ−ザ媒質の端面に導く導光手段を備えることを特徴と
するレ−ザ装置。 - 【請求項８】 請求項１のレ−ザ装置は、前記発光ダイ
オ−ドからの励起光を前記固体レ−ザ媒質の軸に対して
傾斜して導く照射手段と、前記固体レ−ザ媒質と平行に
置かれた反射手段とを備え、励起光を反射して多段階的
な励起を行うことを特徴とするレ−ザ装置。 - 【請求項９】 請求項８の照射手段は、前記発光ダイオ
−ドからの励起光を光ファイバを介して照射することを
特徴とするレ−ザ装置。 - 【請求項１０】 請求項１の発光ダイオ−ドは複数個で
あることを特徴とするレ−ザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13582296A JPH09153655A (ja) | 1995-09-29 | 1996-05-01 | レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-276326 | 1995-09-29 | ||
| JP27632695 | 1995-09-29 | ||
| JP13582296A JPH09153655A (ja) | 1995-09-29 | 1996-05-01 | レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09153655A true JPH09153655A (ja) | 1997-06-10 |
Family
ID=26469580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13582296A Pending JPH09153655A (ja) | 1995-09-29 | 1996-05-01 | レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09153655A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000012933A (ja) * | 1998-06-23 | 2000-01-14 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ装置 |
| JP2003332657A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-21 | Megaopto Co Ltd | レーザーシステム |
| JP2004354780A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Keyence Corp | レーザ加工装置 |
| JP2007134522A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 光学装置およびレーザ増幅方法 |
| CN103579892A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-02-12 | 浙江大学 | 高效led泵浦的固体激光器 |
-
1996
- 1996-05-01 JP JP13582296A patent/JPH09153655A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000012933A (ja) * | 1998-06-23 | 2000-01-14 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ装置 |
| JP2003332657A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-21 | Megaopto Co Ltd | レーザーシステム |
| JP2004354780A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Keyence Corp | レーザ加工装置 |
| JP2007134522A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 光学装置およびレーザ増幅方法 |
| CN103579892A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-02-12 | 浙江大学 | 高效led泵浦的固体激光器 |
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