特開 2025-40133 レーザ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025040133

(43)【公開日】2025-03-24

(54)【発明の名称】レーザ装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/042 20060101AFI20250314BHJP

【ＦＩ】

H01S3/042

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023146857

(22)【出願日】2023-09-11

(71)【出願人】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124811

【弁理士】

【氏名又は名称】馬場 資博

(74)【代理人】

【識別番号】100088959

【弁理士】

【氏名又は名称】境 廣巳

(74)【代理人】

【識別番号】100097157

【弁理士】

【氏名又は名称】桂木 雄二

(74)【代理人】

【識別番号】100187724

【弁理士】

【氏名又は名称】唐鎌 睦

(72)【発明者】

【氏名】樫根 久佳

(72)【発明者】

【氏名】中島 雅浩

【テーマコード（参考）】

5F172

【Ｆターム（参考）】

5F172AE03

5F172AL01

5F172NN06

5F172WW20

(57)【要約】

【課題】レーザ装置におけるレーザロッドから出力されるレーザ光の質が低下してしまうこと。
【解決手段】本開示のレーザ装置は、レーザ発振器１と、レーザ発振器１が配置される光学ベンチ２と、を備え、レーザ発振器１は、光学ベンチに設置されるベース１３と、ベースに連結されるブロック１２と、ブロック１２に支持されるレーザロッド１１と、を備え、ブロック１２は、レーザロッド１１をレーザロッド１１の長手方向に沿って離間して位置する２箇所で支持すると共に、レーザロッド１１の支持側とは反対側においてベース１３に１箇所で連結するよう構成されている。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ発振器と、前記レーザ発振器が配置される光学ベンチと、
を備え、
前記レーザ発振器は、
前記光学ベンチに設置されるベースと、前記ベースに連結されるブロックと、前記ブロックに支持されるレーザロッドと、を備え、
前記ブロックは、前記レーザロッドを当該レーザロッドの長手方向に沿って離間して位置する２箇所で支持すると共に、当該レーザロッドの支持側とは反対側において前記ベースに１箇所で連結するよう構成されている、
レーザ装置。

【請求項2】

請求項１に記載のレーザ装置であって、
前記ブロックは、前記レーザロッドの長手方向における中央から各端部側にそれぞれ位置する２箇所で当該レーザロッドを支持するよう構成されている、
レーザ装置。

【請求項3】

請求項１に記載のレーザ装置であって、
前記ブロックは、前記レーザロッドの長手方向における当該レーザロッドを支持する２箇所の間の位置に対応する前記ベース側の位置で、当該ベースに連結するよう構成されている、
レーザ装置。

【請求項4】

請求項１に記載のレーザ装置であって、
前記ブロックは、前記ベースに１箇所で連結されている連結部から二股に分岐して前記レーザロッドをそれぞれ支持する２つの支持部を有する、
レーザ装置。

【請求項5】

請求項４に記載のレーザ装置であって、
前記ブロックは、前記レーザロッドの長手方向に沿った２つの前記支持部の間の中央箇所に対応する前記ベース側の位置で、当該ベースに前記連結部が連結するよう構成されている、
レーザ装置。

【請求項6】

請求項４に記載のレーザ装置であって、
前記ブロックは、所定の長さを有する略板形状のブロック本体と、前記ブロック本体の長手方向の各端部にそれぞれ位置しており当該ブロック本体の一方の面から突出して形成された前記支持部と、前記ブロック本体の他方の面の長手方向における中央箇所に形成された前記連結部と、を有して構成されている、
レーザ装置。

【請求項7】

光学ベンチに配置されるレーザ発振器を構成するレーザロッドを支持するブロックであって、
前記レーザロッドを当該レーザロッドの長手方向に沿って離間して位置する２箇所で支持すると共に、当該レーザロッドの支持側とは反対側において前記光学ベンチに設置されるベースに１箇所で連結するよう構成されている、
ブロック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）などのレーザ高度計として利用されるレーザ装置は、レーザ発振器と、レーザ発振器等の部品を配置する光学ベンチと、を備えて構成される。レーザ発振器は、レーザロッドと、レーザロッドを支持するベースと、を備えている。そして、レーザ発振器では、レーザロッドの結晶に外からレーザダイオードの光を照射してレーザロッド内部を励起させ、レーザ光を軸方向に何往復もさせることで光エネルギーをレーザロッド内部で増幅し、強力なレーザ光として最終的に出力する原理となっている。

【0003】

この時、レーザロッドへ外的な力が掛かると、レーザロッド内部で往復している光の経路が変わってしまい、レーザロッドから出力されるレーザ光の性質に著しく影響を与えてしまう。そのため、図１に示すように、レーザロッド１０１の中央を保持し、レーザロッドへ掛かる外的な力を低減させることが行われていた。

【0004】

一方で、レーザロッドの長さが長くなるとレーザロッド自身の固有値が低くなってしまい、振動環境に耐えられない場合は破損してしまうおそれがあることから、レーザロッドを複数箇所保持する必要がある。このため、図２に示すように、ベースにてレーザロッド１０１を２箇所で保持することも行われている。また、例えば、特許文献１にもレーザロッドを２箇所で支持体にて支持することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１０／０９００１５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述したようにレーザロッドを２箇所の支持体にて支持する方法では、光学ベンチ１０３やベース１０２の変形の影響を、レーザロッドが受けることとなってしまう。具体的には、図３の矢印に示すように、レーザロッド１０１を支持している光学ベンチ１０３の熱変形やこれに伴うベース１０２の変形により、レーザロッド１０１が弓型に変形してしまう。すると、レーザロッド内部における光の経路が変化してしまい、レーザロッドから出力されるレーザ光の質が低下する、という問題が生じる。

【0007】

このため、本開示の目的は、上述した課題である、レーザ装置におけるレーザロッドから出力されるレーザ光の質が低下する、ことを解決することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一形態であるレーザ装置は、
レーザ発振器と、前記レーザ発振器が配置される光学ベンチと、
を備え、
前記レーザ発振器は、
前記光学ベンチに設置されるベースと、前記ベースに連結されるブロックと、前記ブロックに支持されるレーザロッドと、を備え、
前記ブロックは、前記レーザロッドを当該レーザロッドの長手方向に沿って離間して位置する２箇所で支持すると共に、当該レーザロッドの支持側とは反対側において前記ベースに１箇所で連結するよう構成されている、
という構成をとる。
また、本開示の一形態であるブロックは、
光学ベンチに配置されるレーザ発振器を構成するレーザロッドを支持するブロックであって、
前記レーザロッドを当該レーザロッドの長手方向に沿って離間して位置する２箇所で支持すると共に、当該レーザロッドの支持側とは反対側において前記光学ベンチに設置されるベースに１箇所で連結するよう構成されている、
という構成をとる。

【発明の効果】

【0009】

本開示は、以上のように構成されることにより、レーザ装置におけるレーザロッドから出力されるレーザ光の質が低下することを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示に関連するレーザ発振器の構成を示す図である。

【図2】本開示に関連するレーザ発振器の構成を示す図である。

【図3】本開示に関連するレーザ発振器の構成を示す図である。

【図4】本開示にかかるレーザ発振器を備えたレーザ装置の構成の概略を示す図である。

【図5】本開示にかかるレーザ発振器の構成の概略を示す図である。

【図6】本開示にかかるレーザ発振器の構成の概略を示す図である。

【図7】本開示にかかるレーザ発振器の構成の概略を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜実施形態１＞
本開示の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面はいずれの実施形態においても関連しうる。

【0012】

本実施形態におけるレーザ発振器１は、例えば、図４に示すようなレーザ高度計といったレーザ装置に搭載されるものである。レーザ高度計は、光学ベンチ２に、レーザ発振器１を搭載するとともに、エキスパンダ２１（送信系）と望遠鏡２２（受信系）とを搭載している。また、レーザ高度計は、光学ベンチ２を支持する筐体３内に、レーザ発振器１からのレーザ光を透過または反射させるミラー３１，３２や、送信または受信したレーザ光に関する処理を行う基板３３，３４を備えている。なお、図４の上図は、レーザ高度計を側方から見た構成の概略を示しており、図４の下図は、レーザ高度計を下方から見た構成の概略を示している。なお、本実施形態では、レーザ発振器１が搭載されるレーザ装置がレーザ高度計である場合を一例に説明するが、レーザ発振器１が搭載されるレーザ装置はレーザ高度計であることに限定されず、いかなる構成及び用途のレーザ装置であってもよい。このため、光学ベンチ２にはいかなる部品が搭載されていてもよい。

【0013】

上述したレーザ発振器１の構成の詳細について、レーザ発振器１が搭載される光学ベンチ２を含めて説明する。なお、図５は、組み立て前のレーザ発振器１の分解図を示し、図６は組み立て後のレーザ発振器１の構成を示す。また、図７は、レーザ発振器１の構成の概略と、その動作を示す。

【0014】

レーザ発振器１は、光学ベンチ２に設置されるベース１３と、ベース１３に連結されるブロック１２と、ブロック１２に支持されるレーザロッド１１と、を備えている。レーザ発振器１は、図４及び図５に示すように組み立てられて、ベース１３が光学ベンチ２に固定設置されることで、光学ベンチ２に搭載される。以下、各構成について詳述する。

【0015】

光学ベンチ２は、平坦な搭載面を有する略板状の部材である。光学ベンチ２は、例えば、アルミニウムといった所定の剛性を有する部材にて形成されているが、後述するように、熱歪みによって形状が変形しうる部材で構成されうる。但し、光学ベンチ２はいかなる部材で構成されていてもよい。

【0016】

ベース１３は、略板状の部材であり、一方の面（図４では下面、図５及び図６では上面）にブロック１２が連結され、他方の面（図４では上面、図５及び図６では下面）が光学ベンチ２の搭載面に固定設置される。このとき、ベース１３は、略矩形に形成されており、他方の面の四隅が光学ベンチ２に対して固定設置される。このため、後述するように光学ベンチ２の形状が変形した際に、かかる変形に応じてベース１３の形状も変形しうることとなる。なお、ベース１３自体も、熱歪みにより変形することもあり、また、他の理由により変形することもありうる。また、ベース１３の一方の面上には、その中央付近の箇所にブロック１２の連結部１２ｃが固定されて連結される。

【0017】

ブロック１２は、レーザロッド１１を支持する部材であり、特に、レーザロッド１１を、長手方向に沿って離間して位置する２箇所で支持するよう構成されている。例えば、ブロック１２は、ブロック１２の一方の面側（図５では上面側）においてレーザロッド１１を２箇所で支持し、レーザロッド１１の支持側とは反対側の面側（図５では下面側）においてベース１３に連結される。このとき、ブロック１２は、１箇所でベース１３に連結される。ブロック１２の構成については、後に詳しく説明する。

【0018】

レーザロッド１１は、例えば、ＹＡＧ結晶をレーザ媒質として棒状に形成されており、軸方向に所定の長さを有している。レーザロッド１１は、外部からレーザダイオードの光が照射されることでレーザロッド内部が励起され、レーザ光を軸方向に何往復もさせることで光エネルギーをレーザロッド内部で増幅し、強力なレーザ光を出力するよう構成されている。

【0019】

ここで、上述したブロック１２の構成についてさらに説明する。ブロック１２は、略板形状のブロック本体を有している。具体的に、ブロック本体は、略板形状における一方の面（図５では上面）が、ベース１３の面と略平行で平坦に形成されて略長方形に形成されており、レーザロッド１１の長手方向に沿った所定の長さと、レーザロッド１１の長手方向に対して略垂直方向に沿った所定の幅と、を有している。そして、ブロック本体は、一方の面からベース１３側に向かって所定の厚みを有して形成されている。

【0020】

また、ブロック１２つまりブロック本体の一方の面には、ブロック本体の長手方向の各端部の位置において、それぞれ一方の面からさらに突出する支持部１２ａ，１２ｂが形成されている。つまり、ブロック１２は、ベース１３側とは反対側の面である一方の面に、ベース１３側とは反対方向に突出する２つの支持部１２ａ，１２ｂを有している。支持部１２ａ，１２ｂは、図５及び図６に示すように、ブロック１２の一方の面と一体化された突出部位と、かかる突出部位と分離した分離部位と、を有しており、これらの間にレーザロッド１１を挟んで当該レーザロッド１１を支持することができるよう構成されている。このため、ブロック１２の支持部１２ａ，１２ｂは、レーザロッド１１の長手方向における中央から各端部側にそれぞれ位置する２箇所で、当該レーザロッド１１を支持するよう配置されている。なお、ブロック１２の支持部１２ａ，１２ｂは、図５等に示した構造であることに限定されず、いかなる構造でレーザロッド１１を支持するよう構成されていてもよい。

【0021】

また、ブロック１２つまりブロック本体の他方の面、つまり、レーザロッド１１の支持側とは反対側の面であるベース１３側の面（図５では下面）には、長手方向における中央箇所に、ベース１３と連結される連結部１２ｃが形成されている。つまり、連結部１２ｃは、ブロック１２に形成された２つの支持部１２ａ，１２ｂの間であり、ほぼ中央の位置に対応する他方の面側の位置に形成されている。但し、連結部１２ｃは、必ずしも２つの支持部１２ａ，１２ｂの間のほぼ中央に対応する位置に形成されていることに限定されず、２つの支持部１２ａ，１２ｂの間に対応する位置であればいかなる位置に形成されていてもよい。また、連結部１２ｃは、ブロック本体のベース１３側の面である他方の面であればいかなる位置に形成されていてもよい。

【0022】

ここで、図７の上図に、上述したレーザ装置を側方から見た図を示す。この図において、ブロック１２は、ベース１３に対して１箇所で連結されている連結部１２ｃから、二股に分岐して２つの支持部１２ａ，１２ｂが形成されている形状となっている。つまり、ブロック１２は、側方から見たときに略Ｙ字形状に形成されていると言える。

【0023】

図７の下図に、図７の上図に示すレーザ装置において、熱歪みにより光学ベンチ２が変形した場合を示す。まず、図７の矢印に示すように、光学ベンチ２に熱歪みがかかり、光学ベンチ２の形状が弓型に変形したとする。すると、光学ベンチ２に固定設置されているベース１３の形状も弓側に変形しうる。このとき、ブロック１２は、連結部１２ｃにて１箇所のみでベース１３に連結している。このため、ベース１３の変形はブロック１２には影響を及ぼさず、ブロック１２の形状は変形せずに維持される。すると、ブロック１２の２つの支持部１２ａ，１２ｂの位置関係は変化せず、かかる２つの支持部１２ａ，１２ｂによるレーザロッド１１の支持状態にも変化が生じない。このため、ブロック１２は、レーザロッド１１を２つの支持部１２ａ，１２ｂにて安定して支持することができ、レーザロッド１１に対する外力が印加されることも防止され、レーザロッド１１の変形を抑制することができる。その結果、レーザロッド１１内部における光の経路に変化は生じず、レーザロッド１１から出力されるレーザ光の質の低下を抑制することができる。

【0024】

なお、ベース１３が熱歪みにより変形した場合であっても、上述同様にブロック１２の変形を抑制できる。また、光学ベンチ２やベース１３が熱歪みに限らず他の理由により変形した場合であっても、上述同様にブロック１２の変形を抑制できる。その結果、何らかの事情により光学ベンチ２やベース１３が変形した場合であって、レーザロッド１１の変形を抑制することができ、レーザロッド１１から出力されるレーザ光の質が低下を抑制することができる。

【0025】

＜実施形態２＞
次に、本開示の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、上述した実施形態で説明したレーザ装置の構成の概略を示している。

【0026】

本実施形態におけるレーザ装置は、レーザ発振器と、レーザ発振器が配置される光学ベンチと、を備える。そして、レーザ発振器は、光学ベンチに設置されるベースと、ベースに連結されるブロックと、ブロックに支持されるレーザロッドと、を備え、上記ブロックは、レーザロッドを当該レーザロッドの長手方向に沿って離間して位置する２箇所で支持すると共に、当該レーザロッドの支持側とは反対側においてベースに１箇所で連結するよう構成されている。

【0027】

上記構成によると、ブロックはベースに対して１箇所で支持されているため、光学ベンチやベースに変形が生じたとしても、かかる変形の影響をブロックが受けることを抑制することができる。このため、ブロックによるレーザロッドの２箇所での支持状態に変化はなく、レーザロッドを安定して支持することができ、レーザロッドの変形を抑制し、レーザロッドから出力されるレーザ光の質が低下を抑制することができる。

【0028】

以上、上記実施形態等を参照して本開示を説明したが、本開示は、上述した実施形態に限定されるものではない。本開示の構成や詳細には、本開示の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。そして、上述した各実施形態は、適宜他の実施形態と組み合わせることができる。

【0029】

＜付記＞
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうる。以下、本開示におけるレーザ装置、ブロックの構成の概略を説明する。但し、本開示は、以下の構成に限定されない。
（付記１）
レーザ発振器と、前記レーザ発振器が配置される光学ベンチと、
を備え、
前記レーザ発振器は、
前記光学ベンチに設置されるベースと、前記ベースに連結されるブロックと、前記ブロックに支持されるレーザロッドと、を備え、
前記ブロックは、前記レーザロッドを当該レーザロッドの長手方向に沿って離間して位置する２箇所で支持すると共に、当該レーザロッドの支持側とは反対側において前記ベースに１箇所で連結するよう構成されている、
レーザ装置。
（付記２）
付記１に記載のレーザ装置であって、
前記ブロックは、前記レーザロッドの長手方向における中央から各端部側にそれぞれ位置する２箇所で当該レーザロッドを支持するよう構成されている、
レーザ装置。
（付記３）
付記１に記載のレーザ装置であって、
前記ブロックは、前記レーザロッドの長手方向における当該レーザロッドを支持する２箇所の間の位置に対応する前記ベース側の位置で、当該ベースに連結するよう構成されている、
レーザ装置。
（付記４）
付記１に記載のレーザ装置であって、
前記ブロックは、前記ベースに１箇所で連結されている連結部から二股に分岐して前記レーザロッドをそれぞれ支持する２つの支持部を有する、
レーザ装置。
（付記５）
付記４に記載のレーザ装置であって、
前記ブロックは、前記レーザロッドの長手方向に沿った２つの前記支持部の間の中央箇所に対応する前記ベース側の位置で、当該ベースに前記連結部が連結するよう構成されている、
レーザ装置。
（付記６）
付記４に記載のレーザ装置であって、
前記ブロックは、所定の長さを有する略板形状のブロック本体と、前記ブロック本体の長手方向の各端部にそれぞれ位置しており当該ブロック本体の一方の面から突出して形成された前記支持部と、前記ブロック本体の他方の面の長手方向における中央箇所に形成された前記連結部と、を有して構成されている、
レーザ装置。
（付記７）
光学ベンチに配置されるレーザ発振器を構成するレーザロッドを支持するブロックであって、
前記レーザロッドを当該レーザロッドの長手方向に沿って離間して位置する２箇所で支持すると共に、当該レーザロッドの支持側とは反対側において前記光学ベンチに設置されるベースに１箇所で連結するよう構成されている、
ブロック。

【符号の説明】

【0030】

１ レーザ発振器
１１ レーザロッド
１２ ブロック
１２ａ，１２ｂ 支持部
１２ｃ 連結部
１３ ベース
２ 光学ベンチ
２１ エキスパンダ
２２ 望遠鏡
３１，３２ ミラー
３３，３４ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】