励起チャンバ集積ランプ

专利摘要:
レーザーを励起する固体フラッシュランプのためのフラッシュランプ・エンベロープは、ガラスシールされたエンベロープと光連結器の両方の機能を発揮し、フラッシュランプから固体のレーザーロッドまで効率的に放射線を伝達するように構成された、押出し成形の光透過ハウジングである。
公开号:JP2011512035A
申请号:JP2010546009
申请日:2009-02-05
公开日:2011-04-14
发明作者:バティス，ロバート，ディー．
申请人:レーザー エナジェティックス，インコーポレイテッド；
IPC主号:H01S3-093

专利说明:

[0001] ［出願についてのクロス・リファレンス］
本件出願は、発明の名称「励起チャンバ集積ランプ」の、アール、バティスによる、２００７年２月５日出願の、米国仮特許出願６１／０２６，２８１号の利益を請求し、この内容は、参照され、ここに組み込まれる。]
[0002] ［技術分野］
本発明は、フラッシュランプ、より詳しくは、固体レーザーの励起に使用されるフラッシュランプに関する。]
背景技術

[0003] ［背景技術］
固体レーザーの分野では、一般に、レーザーを出力するエネルギを提供するフラッシュランプが使用されている。]
[0004] 図１は、固体レーザー１０を励起する代表的なフラッシュランプの概略平面図である。固体レーザー１０を励起する代表的なフラッシュランプは、フラッシュランプ１２、レーザー光連結器１６、レーザーロッド１８、高反射ミラー２０、光連結ミラー２４を有している。代表的な作用としては、フラッシュランプ１２が放射線１４を発し、この放射線がレーザー光連結器１６によってレーザーロッド１８上に送られるか、あるいはフォーカスされる。レーザー光連結器１６は、例えば、１つ焦点にフラッシュランプ１２を、他の楕円の焦点にレーザーロッド１８を有する楕円形状ミラーである。レーザー光連結器１６は、通常、外部放熱フィン、空冷、水冷またはこれらの組み合わせを用いて冷却される。] 図１
[0005] フラッシュランプ１２からの放射線１４は、通常広い帯域幅を有する。放射線１４は、充分な量でレーザーロッド１８に連結（Couple）されると、電子を、より低レベルからより高レベルが占める状態まで励起し、電子が低レベルに戻るとき、続いて自然発生的に光子を放出する。２つのミラー間にレーザーロッド１８を位置決めすることによって、レーザーロッド１８の軸線に沿って放出された、あらゆる自然発生的な光子が、ミラー間で前後に撥ね返され、同じ波長で誘導放出２２を生じさせる。励磁されたレーザーロッド１８を通る各パスが、ゲインと称される誘導放出２２の増幅の結果生じる。このゲインが、不完全なミラーや、あらゆる吸収または他のファクターによって、特定の損失を超えると、誘導放出２２の度合いが高まり、光の凝集ビームがつくられる。部分的に透明な光連結ミラー２４を作ることによって、制御された割合の誘導放出２２が、光２６の凝集ビームとして取り出される。]
[0006] 図２は、従来の代表的な固体光連結器３０の一部の概略側面図である。図２における従来の固体光連結器３０は、代表的な形態であり、２つのフラッシュランプ１２と１つのレーザーロッド１８を持つ構成とされている。従来の固体光連結器３０は、典型的には楕円形に近似した反射面３２を有している。また、従来の固体光連結器３０は、２つのフラッシュランプの大きさに合わせて形成された半円形溝３４と、１つのレーザーロッドの大きさに合わせて形成された半円形溝３６と、を有している。従来の固体光連結器３０の代表的なものとしては、限定されるものではないが、例えば、サファイヤやセリウムがドーピングされた水晶のような熱伝導材料でできている。] 図２
[0007] 図３は、従来の代表的なレーザーキャビティ４０の概略側面図である。従来のレーザーキャビティ４０は、２つの固体光連結器３０を有し、それら間で２つのフラッシュランプ１２とレーザーロッド１８を保持している。] 図３
[0008] レーザーキャビティ４０の効率、すなわちフラッシュランプ１２の出力に対する光２６の凝集ビームにおける出力の割合は、光連結器３０の光連結効率に依存する。]
[0009] 従来のレーザーキャビティ４０は、便利なメカニカルな構成であるが、キャビティの効率が光喪失によって制限されることである。ここに、光喪失とは、限定されるものではないが、例えば、放射線１４がフラッシュランプ１２を出発し、フラッシュランプの大きさに合わせて形成された半円形溝３４に入るときに光を失うことである。フラッシュランプ１２によって放射された放射線１４は、レーザーロッド１８に、できるだけ効率的に連結（couple）させることが非常に望ましい。]
発明が解決しようとする課題

[0010] [発明の開示]
本発明は、レーザーが励起される固体フラッシュランプのためのフラッシュランプ・エンベロープ(envelope)であり、このフラッシュランプ・エンベロープは、ガラスシールされたエンベロープと光連結器の両方の機能を発揮し、フラッシュランプから固体レーザーロッドまで効率的に放射線を伝達するように構成された、押し出し成形の光透過ハウジングである。]
[0011] [技術的問題]
本発明により対処される技術的な問題は、フラッシュランプからレーザーロッドまで放射線を有効に伝達し、信頼性が高い製造ができ、及び、レーザーキャビティに容易に組立てられる、レーザーを励起するフラッシュランプに対する光連結器の構成を有することである。]
課題を解決するための手段

[0012] [問題の解決]
本発明は、光連結器のフラッシュランプハウジング部分を効率的に作り、それによって、フラッシュランプからの放射線がレーザーロッドに達する前に邪魔する面の数を減らすによって問題を解決する。面の数を減らすことは、フラッシュランプハウジングの効率を改善することになる。]
発明の効果

[0013] [発明の有利な効果]
本発明の利点は、限定されるものではないが、本発明の励起チャンバ集積光連結器を使用して構成されたレーザーキャビティの効率を増大させることを含むものである。]
[0014] 本発明のこれら及び他の特徴は、以下の図面を参照することにより完全に理解されるであろう。]
図面の簡単な説明

[0015] [図面の簡単な説明]
図１は、固体レーザーを励起する代表的なフラッシュランプの概略平面図である。
図２は、従来の代表的な固体光連結器の一部の概略側面図である。
図３は、従来の代表的なレーザーキャビティ４０の概略側面図である。
図４は、本発明の代表的な励起チャンバ集積ランプ５０の概略側面図である。
図５は、２つのフラッシュランプと、１つのレーザーロッドのレーザー共振キャビティである。
図６は、４つのフラッシュランプと、１つのレーザーロッドの、４チャンバ集積ランプのレーザー共振キャビティの実施形態を示す断面図である。
図７は、４つのフラッシュランプと、１つのレーザーロッドの、２チャンバ集積ランプのレーザー共振キャビティの実施形態を示す断面図である。
図８は、２つのフラッシュランプと、１つレーザーロッドの、２チャンバ集積ランプのレーザー共振キャビティの実施形態を示す断面図である。
図９は、４つのフラッシュランプと、１つのレーザーロッドの、４チャンバ集積ランプのレーザー共振キャビティの実施形態を示す断面図である。
図１０は、２つのフラッシュランプと、１つのレーザーロッドと、連結部材とを有する２チャンバ集積ランプのレーザー共振キャビティの実施形態を示す断面図である。
図１１は、２つのフラッシュランプと、１つのレーザーロッドと、連結部材とを有する２チャンバ集積ランプのレーザー共振キャビティ８２の実施形態を示す断面図である。
図１２は、４つのフラッシュランプと、１つレーザーロッドと、連結部材とを有する４チャンバ集積ランプのレーザー共振キャビティの実施形態を示す断面図である。] 図１ 図１０ 図１１ 図１２ 図２ 図３ 図４ 図５ 図６ 図７
実施例

[0016] [発明を実施するための形態]
本発明の実施形態は、可能な限り添付図面を参照することにより詳述するが、同様の部材は同じ数により示されている。]
[0017] あらゆる合理的試みが、スケールに関して実施形態の種々の要素を表すために添付図面においてなされているが、二次元の紙面の限界で常にそうすることが可能でないこともある。したがって、示された実施形態相互間で種々の特徴の関係を適切に表し、かつ、合理的に簡略したやり方で本発明を適切に表すため、添付の図面に絶対的スケールから逸脱することは、時に必要となる。しかし、当業者は、開示された実施形態におけるあらゆるスケールの逸脱の可能性を制限しないことを認め及び承認するであろう。]
[0018] 図４は、本発明の代表的な励起チャンバ集積ランプ５０の側面図を示す。チャンバ集積ランプ５０は、中空で、押出し成形の、光透過ハウジング４８を有している。押出し成形は、典型的には、ある二次元形状が、当該二次元形状の平面に対して直交する第三次元に沿って伸延されたものとして定義される。チャンバ集積ランプ５０は、反射面５４、透過面５６、中空部５２及び、選択的であるが、透過レーザーロッドを成形した半円状部５８を有している。反射面５４は、チャンバ集積ランプ５０の中空部５２から発する光を反射するために構成されている。中空部５２は、一般には円筒形（cylinder）であり、フラッシュランプフィラメント、フラッシュランプガスまたは電極あるいはこれらの組み合わせが直接組み入れるように構成され、押出し成形された光透過ハウジング４８は、ガラスシールされたエンベロープと光連結器の両方の機能を発揮するようになっている。フラッシュランプ１２は、通常の円形ガラスシールされたエンベロープ内に交互に嵌め込まれるが、そのとき、中空部５２に嵌合あるいは埋設してもよい。反射面５４は、押出し成形された光透過ハウジング４８の表面上にコーティングされた金属あるいは誘電体を有しているが、密着型の金属あるいは他の箔であってもよい。押出し成形された光透過ハウジング４８は、例えば限定されるものではないが、セリウムを添加した石英またはサファイヤのような光透過、熱伝導材料で作られている。] 図４
[0019] ［例１］
本発明の使用例１は、図５に例示され、ここでは、２つのフラッシュランプ１２と、１つのレーザーロッド１８で、２チャンバ集積ランプ５０の形式のレーザー共振キャビティ６０が示されている。このような実施形態における反射面５４は、限定されるものではないが、例えば、中空部５２の中心と楕円の１つの焦点が一致する一方、レーザーロッド１８の中心が楕円の他の焦点と一致するような楕円である。] 図５
[0020] レーザー共振キャビティ６０は、２つのチャンバ集積ランプ５０を有し、各々が反射面５４、透過面５６、中空部５２、及び、半円５８に成形された透過的レーザーロッドを有している。反射面５４は、チャンバ集積ランプ５０の中空部５２内から発する光を半円５８に成形された透過的レーザーロッドの方へ反射するように構成されている。]
[0021] ［例２］
例２は、図６に例示され、ここでは、４つのフラッシュランプ１２と、１つのレーザーロッド１８で、４組のチャンバ集積ランプレーザー共振キャビティ７０を具現する断面が示されている。] 図６
[0022] ４組のレーザー共振キャビティ７０は、４つのチャンバ集積ランプ５０を有し、各々が反射面５４、透過面５６、中空部５２、及び、円７２の中の扇形に成形された透過的レーザーロッドを有している。反射面５４は、チャンバ集積ランプ５０の中空部５２内から発する光を円７２の中の扇形に成形された透過的レーザーロッドの方へ反射するように構成されている。]
[0023] ［例３］
例３は、図７に例示され、ここでは、４つのフラッシュランプ１２と、１つのレーザーロッド１８で、２つのレーザー共振キャビティ７４を具現する断面が示されている。] 図７
[0024] ２つのレーザー共振キャビティ７４は、２つのチャンバ集積ランプ５０を有し、各々が反射面５４、透過面５６、２つの中空部５２、及び、半円５２に成形された透過的レーザーロッドを有している。反射面５４は、チャンバ集積ランプ５０の中空部５２内から発する光を半円５８に成形された透過的レーザーロッドの方へ反射するように構成されている。]
[0025] ［例４］
例４は、図８に例示され、ここでは、２つのフラッシュランプ１２と、１つのレーザーロッド１８で、２チャンバ集積ランプレーザー共振キャビティ７６を具現する断面が示されている。] 図８
[0026] ２チャンバ集積ランプレーザー共振キャビティ７６は、２つのチャンバ集積ランプ５０を有し、各々が反射面５４、透過面５６、中空部５２、及び、円７２の中の扇形に成形された透過的レーザーロッドを有している。反射面５４は、チャンバ集積ランプ５０の中空部５２内から発する光を円７２の中の扇形に成形された透過的レーザーロッドの方へ反射するように構成されている。]
[0027] ［例５］
例５は、図９に例示され、ここでは、４つのフラッシュランプ１２と、１つのレーザーロッド１８で、４チャンバ集積ランプレーザー共振キャビティ７８を具現する断面が示されている。] 図９
[0028] ４チャンバ集積ランプレーザー共振キャビティ７８は、４つのチャンバ集積ランプ５０を有し、各々が反射面５４、透過面５６、中空部５２、及び、円７２の中の扇形に成形された透過的レーザーロッドを有している。反射面５４は、チャンバ集積ランプ５０の中空部５２内から発する光を円７２の中の扇形に成形された透過的レーザーロッドの方へ反射するように構成されている。]
[0029] ［例６］
例６は、図１０に例示され、ここでは、２つのフラッシュランプ１２と、１つのレーザーロッド１８と、複数の連結部材８０で、２チャンバ集積ランプレーザー共振キャビティ８２を具現する断面が示されている。] 図１０
[0030] ２チャンバ集積ランプレーザー共振キャビティ８２は、２つのチャンバ集積ランプ５０を有し、各々が反射面５４、透過面５６、中空部５２、及び、２つの連結部材８０を有している。両連結部材８０は、２つの透過面５６と、半円に成形された透過的レーザーロッドとを有している。]
[0031] この実施形態の利点は、各コンポーネントの相対的な単純化である。]
[0032] ［例７］
例７は、図１１に例示され、ここでは、２つのフラッシュランプ１２と、１つのレーザーロッド１８と、複数の連結部材８０で、２チャンバ集積ランプレーザー共振キャビティ８２を具現する断面が示されている。] 図１１
[0033] ２チャンバ集積ランプレーザー共振キャビティ８２は、２つのチャンバ集積ランプ５０を有し、各々が反射面５４、透過面５６、中空部５２、及び、２つの連結部材８０を有している。連結部材８０は、２つの透過面５６と、半円に成形された透過的レーザーロッドとを有している。]
[0034] この実施形態の利点は、各コンポーネントの相対的な単純化である。]
[0035] ［例８］
例８は、図１２に例示され、ここでは、４つのフラッシュランプ１２と、１つのレーザーロッド１８と、複数の連結部材８０で、４チャンバ集積ランプレーザー共振キャビティ８２を具現する断面が示されている。] 図１２
[0036] ４チャンバ集積ランプレーザー共振キャビティ８２は、４つのチャンバ集積ランプ５０を有し、各々が反射面５４、透過面５６、中空部５２、及び、２つの連結部材８０を有している。連結部材８０は、２つの透過面５６と、半円に成形された透過的レーザーロッドとを有している。]
[0037] この実施形態の利点は、各コンポーネントの相対的な単純化である。]
[0038] 本発明は、構造的特徴及び／又は方法論的作用のために特定の言語で記載したが、添付の請求の範囲において定義された本発明は、必ずしも記載された特定の特徴又は作用に限定される必要はないと理解されるべきである。むしろ、特定の特徴及び作用は、請求された発明を実現する代表的な形態として開示されている。種々の変更は、本発明の趣旨又は有効範囲から逸脱することなく、当業者によって容易に考え出すことが可能である。]
[0039] [産業上利用可能性]
固体レーザーの分野では、レーザーの効率を改良するために光連結部に対し重大な関心がある。]

权利要求:

請求項1
中空で、押出し成形の、光透過ハウジングが、前記中空部内から発した光を、実質的に非反射面である第２の面の方へ反射するように構成された第１の面を有する、フラッシュランプのエンベロープ。
請求項2
前記光透過ハウジングの前記中空部は、実質的に円筒形である請求項１のエンベロープ。
請求項3
前記円筒形は、フィラメント、電極、蛍光性ガス、又はこれらの内のいくつかの組み合わせの１つを組み込むように構成された請求項２のエンベロープ。
請求項4
前記円筒形は、フラッシュランプ・エンベロープを組み込むように構成された請求項２のエンベロープ。
請求項5
実質的に同一のエンベロープと接触して配置されるとき、２つのフラッシュランプと、１つのレーザーロッドとからなる１つのレーザーキャビティが、形成される請求項１のエンベロープ。
請求項6
前記光透過ハウジングの前記中空部は、実質的に２つの円筒形を有し、かつ、前記エンベロープは、実質的に同一のエンベロープと接触して配置されるとき、４つのフラッシュランプと、１つのレーザーロッドとから成る１つのレーザーキャビティが形成される請求項１のエンベロープ。
請求項7
連結部材と接触して配置され、かつ、実質的に同一のエンベロープも連結部材と接触するように配置されるとき、２のフラッシュランプと、１つのレーザーロッドとから成る１つのレーザーキャビティが形成される請求項１のエンベロープ。
請求項8
前記結合部材は、第１の平らな透過的面と、レーザーロッドを嵌合する凹状半円形溝を備えた第２透過的面とを有する請求項７のエンベロープ。
請求項9
前記第１及び第２の透過的面は、相互に平行である請求項８のエンベロープ。
請求項10
前記第１及び第２の透過的面は、相互に隣接している請求項８のエンベロープ。
請求項11
実質的に同一に形成された４つのエンベロープが、２つの連結部材の少なくとも１つと接触して配置されるとき、４つのフラッシュランプと、１つのレーザーロッドとから成る１つのレーザーキャビティが形成されるように構成された、請求項１のエンベロープ。