JP2013074180A - Solid-state laser oscillator, laser chamber used therefor, and device using laser - Google Patents
Solid-state laser oscillator, laser chamber used therefor, and device using laser Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013074180A JP2013074180A JP2011212999A JP2011212999A JP2013074180A JP 2013074180 A JP2013074180 A JP 2013074180A JP 2011212999 A JP2011212999 A JP 2011212999A JP 2011212999 A JP2011212999 A JP 2011212999A JP 2013074180 A JP2013074180 A JP 2013074180A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- ellipse
- excitation lamp
- solid
- laser rod
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ランプ励起による固体レーザ発振器およびそれに用いられるレーザチャンバ並びにレーザを利用した装置に関するものである。 The present invention relates to a solid-state laser oscillator using lamp excitation, a laser chamber used therefor, and an apparatus using a laser.
従来、ランプ励起による固体レーザ発振器において、楕円型のレーザチャンバおよび拡散型のレーザチャンバが知られている。 Conventionally, an elliptical laser chamber and a diffusion type laser chamber are known in lamp-excited solid-state laser oscillators.
楕円型のレーザチャンバは、例えば図10のような構造を有する(特許文献1)。具体的には、このレーザチャンバ8は、図10に示されるように、ロッド状に加工したレーザロッド81およびこのレーザロッド81を励起する励起ランプ82のそれぞれの位置を焦点として内包する楕円筒形状の集光器83である。そして、その集光器83の内壁面83aは反射面を構成し、一方の焦点にある励起ランプ82から出たすべての励起光が他方の焦点にあるレーザロッド81に集光されるよう構成されている。例えばこのレーザロッド81や励起ランプ82が出す熱を除去するように、例えばレーザチャンバ8内に水が流される。
The elliptical laser chamber has a structure as shown in FIG. 10, for example (Patent Document 1). Specifically, as shown in FIG. 10, the laser chamber 8 has an elliptical cylindrical shape that includes the positions of a
一方、拡散型のレーザチャンバは、例えば図11のような構造を有する(特許文献2)。具体的には、このレーザチャンバ9は、図11に示されるように、レーザロッドを内蔵するための挿通孔92および励起ランプを内蔵するための挿通孔93が形成された透明なガラス部材91と、このガラス部材91の周囲を覆い内壁面が拡散面を構成する長円筒形状の拡散部材94とを備えるものである。
On the other hand, the diffusion type laser chamber has a structure as shown in FIG. 11, for example (Patent Document 2). Specifically, as shown in FIG. 11, the
そして一般的に、楕円型のレーザチャンバを使用した固体レーザ発振器はエネルギー変換効率が高く、拡散型のレーザチャンバを使用した固体レーザ発振器は小型軽量化が可能であるという利点を有しているとされている。 In general, solid laser oscillators using elliptical laser chambers have high energy conversion efficiency, and solid laser oscillators using diffusion laser chambers have the advantage that they can be reduced in size and weight. Has been.
しかしながら、一般的に、前者の固体レーザ発振器は小型軽量化に向かず、後者の固体レーザ発振器はエネルギー変換効率が低いという問題がある。そこで、それぞれの特性のみに特化せず、両方の特性を総合的に勘案してバランスのとれた固体レーザ発振器もあれば望ましい。 However, in general, the former solid-state laser oscillator is not suitable for reduction in size and weight, and the latter solid-state laser oscillator has a problem of low energy conversion efficiency. Therefore, it would be desirable to have a solid-state laser oscillator that is well-balanced by comprehensively taking into account both characteristics without specializing only in the respective characteristics.
本発明は上記要望に応えてなされたものであり、固体レーザ発振器において、エネルギー変換効率および小型軽量化の観点からバランスのとれた固体レーザ発振器およびそれに用いられるレーザチャンバを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in response to the above-described demand, and an object of the present invention is to provide a solid-state laser oscillator that is well-balanced from the viewpoint of energy conversion efficiency and reduction in size and weight, and a laser chamber used therefor. Is.
また、本発明は、レーザを利用した装置において、エネルギー変換効率および小型軽量化の観点からバランスのとれた装置を提供することを目的とするものである。 Another object of the present invention is to provide an apparatus using a laser that is balanced from the viewpoint of energy conversion efficiency and reduction in size and weight.
上記課題を解決するために、本発明に係る固体レーザ発振器は、
レーザロッドと、レーザロッドを励起する励起ランプと、レーザロッドおよび励起ランプを内包する筒形状のレーザチャンバとを備える固体レーザ発振器において、
レーザチャンバの内壁面のレーザロッドに垂直な断面における断面形状が、レーザロッドおよび励起ランプのそれぞれの位置を焦点とする楕円を基本とした形状であって、この楕円の長軸上の少なくとも1つの頂点を含む楕円の一部が減縮した形状であり、
内壁面のうち上記楕円の減縮した部分に対応する部分が拡散面を構成するものであり、
内壁面のうち上記減縮した部分に対応する部分以外の部分が反射面を構成するものであることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, a solid-state laser oscillator according to the present invention is:
In a solid-state laser oscillator comprising a laser rod, an excitation lamp for exciting the laser rod, and a cylindrical laser chamber containing the laser rod and the excitation lamp,
The cross-sectional shape in a cross section perpendicular to the laser rod on the inner wall surface of the laser chamber is a shape based on an ellipse with the respective positions of the laser rod and the excitation lamp as a focus, and at least one on the major axis of the ellipse A part of the ellipse including the vertex is a reduced shape,
Of the inner wall surface, the portion corresponding to the reduced portion of the ellipse constitutes the diffusion surface,
Of the inner wall surface, a portion other than the portion corresponding to the reduced portion constitutes a reflecting surface.
本明細書において、楕円の部分が「減縮した」とは、内壁面の上記断面形状の面積が当該断面形状の基本となった楕円の面積よりも小さくなるように、楕円の当該部分を規定する線が当該楕円の範囲内で変形したことを意味する。 In this specification, the term “reduced” means that the portion of the ellipse is such that the area of the cross-sectional shape of the inner wall surface is smaller than the area of the ellipse that is the basis of the cross-sectional shape. It means that the line is deformed within the range of the ellipse.
そして、本発明に係る固体レーザ発振器において、上記減縮した部分は、少なくとも、レーザロッド側の領域であって励起ランプ側の焦点を通りレーザロッドに接する2つの接線に挟まれた領域にある部分をすべて含むものであることが好ましい。 In the solid-state laser oscillator according to the present invention, the reduced portion is at least a portion in a region sandwiched between two tangents that are in the region on the laser rod side and pass through the focal point on the excitation lamp side and contact the laser rod. It is preferable that all are included.
また、本発明に係る固体レーザ発振器において、上記減縮した部分は、少なくとも、励起ランプ側の領域であってレーザロッド側の焦点を通り励起ランプに接する2つの接線に挟まれた領域にある部分をすべて含むものであることが好ましい。 In the solid-state laser oscillator according to the present invention, the reduced portion is at least a portion in a region sandwiched between two tangents that are in the region on the excitation lamp side and pass through the focal point on the laser rod side and contact the pump lamp. It is preferable that all are included.
また、本発明に係る固体レーザ発振器において、楕円全体に対する上記減縮した部分の割合は50%以下であることが好ましい。 In the solid-state laser oscillator according to the present invention, the ratio of the reduced portion to the entire ellipse is preferably 50% or less.
また、本発明に係る固体レーザ発振器において、レーザロッドはアレキサンドライトであることが好ましい。 In the solid-state laser oscillator according to the present invention, the laser rod is preferably alexandrite.
本発明に係るレーザチャンバは、
固体レーザ発振器に用いられる、レーザロッドおよびレーザロッドを励起する励起ランプを内包する筒形状のレーザチャンバにおいて、
レーザチャンバの内壁面のレーザロッドに垂直な断面における断面形状が、レーザロッドおよび励起ランプのそれぞれの位置を焦点とする楕円を基本とした形状であって、この楕円の長軸上の少なくとも1つの頂点を含む楕円の一部が減縮した形状であり、
内壁面のうち上記楕円の減縮した部分に対応する部分が拡散面を構成するものであり、
内壁面のうち上記減縮した部分に対応する部分以外の部分が反射面を構成するものであることを特徴とするものである。
The laser chamber according to the present invention comprises:
In a cylindrical laser chamber containing a laser rod and an excitation lamp for exciting the laser rod used in a solid-state laser oscillator,
The cross-sectional shape in a cross section perpendicular to the laser rod on the inner wall surface of the laser chamber is a shape based on an ellipse with the respective positions of the laser rod and the excitation lamp as a focus, and at least one on the major axis of the ellipse A part of the ellipse including the vertex is a reduced shape,
Of the inner wall surface, the portion corresponding to the reduced portion of the ellipse constitutes the diffusion surface,
Of the inner wall surface, a portion other than the portion corresponding to the reduced portion constitutes a reflecting surface.
そして、本発明に係るレーザチャンバにおいて、上記減縮した部分は、少なくとも、レーザロッド側の領域であって励起ランプ側の焦点を通りレーザロッドに接する2つの接線に挟まれた領域にある部分をすべて含むものであることが好ましい。 In the laser chamber according to the present invention, the reduced portion is at least all of the portion in the region on the laser rod side and between the two tangents that pass through the focal point on the excitation lamp side and touch the laser rod. It is preferable that it is included.
また、本発明に係るレーザチャンバにおいて、上記減縮した部分は、少なくとも、励起ランプ側の領域であってレーザロッド側の焦点を通り励起ランプに接する2つの接線に挟まれた領域にある部分をすべて含むものであることが好ましい。 Further, in the laser chamber according to the present invention, the reduced portion is at least the portion in the region on the excitation lamp side and between the two tangent lines passing through the focal point on the laser rod side and in contact with the excitation lamp. It is preferable that it is included.
また、本発明に係るレーザチャンバにおいて、楕円全体に対する上記減縮した部分の割合は50%以下であることが好ましい。 In the laser chamber according to the present invention, the ratio of the reduced portion to the entire ellipse is preferably 50% or less.
本発明に係るレーザを利用した装置は、上記に記載の固体レーザ発振器をレーザ光源として備えることを特徴とするものである。 An apparatus using a laser according to the present invention includes the solid-state laser oscillator described above as a laser light source.
そして、本発明に係るレーザを利用した装置は、
レーザ光源からのレーザ光を測定光として被検体に照射する光照射部と、
光照射部が測定光を照射することにより被検体内で発生した光音響波を検出する電気音響変換部と、
電気音響変換部により検出された光音響波に基づいて光音響画像を生成する画像生成部と、
画像生成部により生成された光音響画像を表示する表示部とを備えることを特徴とするものとすることができる。
And the apparatus using the laser according to the present invention is:
A light irradiation unit that irradiates a subject with laser light from a laser light source as measurement light;
An electroacoustic conversion unit that detects a photoacoustic wave generated in the subject by irradiating the measurement light by the light irradiation unit;
An image generation unit that generates a photoacoustic image based on the photoacoustic wave detected by the electroacoustic conversion unit;
And a display unit that displays a photoacoustic image generated by the image generation unit.
本発明に係る固体レーザ発振器およびレーザチャンバは、レーザチャンバの内壁面のレーザロッドに垂直な断面における断面形状が、レーザロッドおよび励起ランプのそれぞれの位置を焦点とする楕円を基本とした形状であって、この楕円の長軸上の少なくとも1つの頂点を含む楕円の一部が減縮した形状であり、内壁面のうち上記楕円の減縮した部分に対応する部分が拡散面を構成するものであり、内壁面のうち上記減縮した部分に対応する部分以外の部分が反射面を構成するものであることを特徴とする。このような構成の下では、従来の楕円型のレーザチャンバが減縮した分、従来のレーザチャンバに比べてレーザチャンバが占有する空間を削減することができる。一方、内壁面のうち上記楕円の減縮した部分に対応する部分が反射面のままでは、光路がずれるため当該部分で反射した励起ランプからの光がレーザロッドに集光されにくくなる場合があり得る。しかし本発明では、当該部分を拡散面で構成することにより、多少光路がずれても光がレーザロッドに当たることになる。この結果、固体レーザ発振器において、エネルギー変換効率および小型軽量化の観点からバランスをとることが可能となる。 In the solid-state laser oscillator and the laser chamber according to the present invention, the cross-sectional shape in the cross section perpendicular to the laser rod on the inner wall surface of the laser chamber is a shape based on an ellipse focusing on the respective positions of the laser rod and the excitation lamp. In addition, a part of the ellipse including at least one vertex on the major axis of the ellipse is a reduced shape, and a part corresponding to the reduced part of the ellipse among the inner wall surfaces constitutes a diffusion surface, A portion of the inner wall surface other than the portion corresponding to the reduced portion constitutes a reflecting surface. Under such a configuration, the space occupied by the laser chamber can be reduced as compared with the conventional laser chamber because the conventional elliptical laser chamber is reduced. On the other hand, if the portion of the inner wall surface corresponding to the reduced portion of the ellipse remains a reflection surface, the optical path may be shifted, so that light from the excitation lamp reflected by the portion may not be collected on the laser rod. . However, in the present invention, the portion is constituted by a diffusing surface, so that the light hits the laser rod even if the optical path is slightly deviated. As a result, a solid laser oscillator can be balanced from the viewpoint of energy conversion efficiency and reduction in size and weight.
また、本発明に係るレーザを利用した装置は、本発明の固体レーザ発振器を備えたものであるから、エネルギー変換効率および小型軽量化の観点からバランスをとることが可能となる。 In addition, since the apparatus using the laser according to the present invention includes the solid-state laser oscillator according to the present invention, it is possible to achieve a balance from the viewpoint of energy conversion efficiency and reduction in size and weight.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限られるものではない。なお、視認しやすくするため、図面中の各構成要素の縮尺等は実際のものとは適宜異ならせてある。 Hereinafter, although an embodiment of the present invention is described using a drawing, the present invention is not limited to this. In order to facilitate visual recognition, the scale of each component in the drawings is appropriately changed from the actual one.
「固体レーザ発振器およびレーザチャンバの実施形態」
図1は、実施形態の固体レーザ発振器内部の構成を概略的に示す平面図である。図2は、実施形態のレーザロッド、励起ランプおよびレーザチャンバを概略的に示す斜視図である。図3は、実施形態のレーザロッド、励起ランプおよびレーザチャンバの1つの例を概略的に示す、レーザロッドの長さ方向に垂直なA−A断面における断面図である。図3aは当該断面の全体図であり、図3bは図3aにおけるレーザロッド近傍領域Bの拡大図である。なお、図3では、レーザチャンバに関しては内壁面のみが抽出されて示されている。
“Embodiments of Solid State Laser Oscillator and Laser Chamber”
FIG. 1 is a plan view schematically showing an internal configuration of the solid-state laser oscillator according to the embodiment. FIG. 2 is a perspective view schematically showing a laser rod, an excitation lamp, and a laser chamber of the embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a line AA perpendicular to the length direction of the laser rod, schematically showing one example of the laser rod, the excitation lamp, and the laser chamber of the embodiment. 3a is an overall view of the cross section, and FIG. 3b is an enlarged view of a laser rod vicinity region B in FIG. 3a. In FIG. 3, only the inner wall surface of the laser chamber is extracted and shown.
実施形態の固体レーザ発振器1は、レーザロッド10、励起ランプ12、レーザチャンバ14、出力ミラー16、全反射ミラー18、Qスイッチ20およびこれらを収容する筐体28並びに筐体外部からレーザチャンバ14へ接続された冷却機器30を備えるものである。
The solid-state laser oscillator 1 according to the embodiment includes a
(レーザロッド)
レーザロッド10は、活性固体媒体を含む固体素子であり、例えば、活性媒体であるNd3−が添加されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG:Y3Al5O12)結晶から構成されたYAGロッドである。レーザロッド10は棒状に形成されている。レーザロッド10は、励起ランプ12からの光エネルギーを受け取って、特定の波長の光を増幅するレーザ媒質として機能する。このレーザロッド10から誘導放出された光L1は、出力ミラー16および全反射ミラー18から構成される共振器内で共振しながら増幅され、その後レーザL2として出力される(図1)。なお、レーザロッド10はアレキサンドライトであることが好ましい。
(Laser rod)
The
(励起ランプ)
励起ランプ12は、レーザロッド10が誘導放出するためのエネルギーを供給する光源である。励起ランプ12は、例えば、Xeガスが封入された棒状のフラッシュランプを採用することができる。励起ランプ12は、図示しない筐体28の外部に配置された電源に接続されている。
(Excitation lamp)
The
(レーザチャンバ)
レーザチャンバ14は、レーザロッド10および励起ランプ12を包含し、励起ランプ12から放射された光をレーザロッド10へ集光するための部材である。レーザチャンバ14は、レーザロッド10および励起ランプ12の長さ方向に伸びた筒形状を有する(図2)。レーザチャンバ14は、例えば金属板や、内壁が金属コーティングされたセラミックから構成される。
(Laser chamber)
The
さらに、レーザチャンバ14の内壁面14aのレーザロッド10に垂直な断面における断面形状50は、レーザロッド10および励起ランプ12のそれぞれの位置(例えば棒状の中心軸の位置)を焦点F1およびF2とする楕円58を基本とした形状であって、この楕円58の長軸x上の少なくとも1つの頂点(つまり、頂点a1および頂点a2の少なくともいずれか)を含む楕円58の一部が減縮した形状を有する(図3)。
Furthermore, the
「楕円を基本とした形状」とは、レーザチャンバ14の断面形状50が、当該楕円の50%以上の部分を残しつつ、その他の部分が変形した形状であることを意味する。そして、楕円の部分が「減縮した」とは、内壁面14aの上記断面形状50の面積が当該断面形状50の基本となった楕円58の面積よりも小さくなるように、楕円58の当該部分を規定する線56が当該楕円58の範囲内で変形したことを意味する。
The “shape based on an ellipse” means that the
さらに、レーザチャンバ14の内壁面14aには、反射面および拡散面が形成されている。具体的には、レーザチャンバ14の内壁面14aのうち上記楕円58の減縮した部分56に対応する部分54が拡散面を構成するものであり、内壁面14aのうち上記減縮した部分56に対応する部分54以外の部分52が反射面を構成するものである。拡散面は、例えば、BaSO4で構成したり金属の表面を酸で荒らしたり等することにより実現される。
Further, a reflection surface and a diffusion surface are formed on the
「減縮した部分」とは、内壁面14aの断面形状50の基本となった楕円58のうち減縮する対象となった部分を意味し、「減縮した部分に対応する部分」とは、内壁面14aの断面形状50のうち減縮した結果得られる部分を意味する。また、「減縮した部分に対応する部分以外の部分」とは、上記2つの定義に基づいて、減縮する対象とならなかった部分52、すなわち内壁面14aの断面形状50とその基本となった楕円58との共有部分であると言える。
The “reduced portion” means the portion of the
このような構成の下では、従来の楕円型のレーザチャンバが減縮した分、従来のレーザチャンバに比べてレーザチャンバ14が占有する空間を削減することができる。一方、内壁面14aのうち上記楕円58の減縮した部分56に対応する部分54が反射面のままでは、光路がずれるため当該部分54で反射した励起ランプ12からの光がレーザロッド10に集光されにくくなる場合があり得る。しかし本発明では、当該部分54を拡散面で構成することにより、多少光路がずれても光がレーザロッドに当たることになる。
Under such a configuration, the space occupied by the
本発明に係る固体レーザ発振器1およびレーザチャンバ14において、上記減縮した部分56は、少なくとも、レーザロッド10側の領域R1であって励起ランプ12側の焦点F2を通りレーザロッド10に接する2つの接線T1に挟まれた領域にある部分をすべて含むものであることが好ましい(図3)。この場合において例えば、減縮した部分に対応する部分は、図3における符号54の太線部分の全体となる。なお、「レーザロッド側の領域」とは、頂点a1を通り長軸xに垂直な直線mと短軸yとの間の領域を意味する。
In the solid-state laser oscillator 1 and the
当該部分は、励起ランプ12から放射された光が当該部分で反射せずともレーザロッドに吸収されることがあるため、レーザロッド10の励起に寄与する程度が比較的低い。そのため、当該部分においてレーザチャンバの断面形状が従来の楕円から減縮しても、エネルギー変換効率に与える悪影響は比較的少なくて済むと考えられる。
In this portion, the light emitted from the
しかしながら、本発明の固体レーザ発振器1およびレーザチャンバ14は、図3に示される態様に限定されない。
However, the solid-state laser oscillator 1 and the
例えば、内壁面14aの断面形状50は、図4に示されるように、減縮した部分に対応する部分54が、レーザロッド10および頂点a1の間の長軸x上の任意の点を通り長軸xに垂直な線n1と楕円58との交点i1およびi2を結ぶ線となるように、楕円58が減縮した形状とすることもできる。例えば図4では、交点i1およびi2を結ぶ線は直線(図4における符号54の太線部分)で構成されている。このような構成により、従来のレーザチャンバに比べてレーザチャンバ14が占有する空間をより削減することができる。
For example, as shown in FIG. 4, the
また、内壁面14aの断面形状50は、図5に示されるように、減縮した部分に対応する部分54が、焦点F1を通り長軸xに垂直な直線n2と楕円58との交点i3およびi4を結ぶ線となるように、楕円58が減縮した形状とすることもできる。例えば図5では、交点i3およびi4を結ぶ線は曲線(図5における符号54の太線部分)で構成されている。このような構成により、従来のレーザチャンバに比べてレーザチャンバ14が占有する空間をより削減することができる。
In addition, as shown in FIG. 5, the
また、内壁面14aの断面形状50は、図6に示されるように、減縮した部分に対応する部分54が、楕円58の中心cおよびレーザロッド10の間の長軸x上の任意の点を通り長軸xに垂直な線n3と楕円58との交点i5およびi6を結ぶ線となるように、楕円58が減縮した形状とすることもできる。例えば図6では、交点i5およびi6を結ぶ線は複数の直線(図6における符号54の太線部分)で構成されている。このような構成により、従来のレーザチャンバに比べてレーザチャンバ14が占有する空間をより削減することができる。
Further, as shown in FIG. 6, the
本発明に係る固体レーザ発振器1およびレーザチャンバ14において、上記減縮した部分は、少なくとも、励起ランプ12側の領域R2であってレーザロッド10側の焦点F1を通り励起ランプ12に接する2つの接線T2に挟まれた領域にある部分をすべて含むものであることが好ましい(図7)。なお、「励起ランプ側の領域」とは、頂点a2を通り長軸xに垂直な直線oと短軸yとの間の領域を意味する。
In the solid-state laser oscillator 1 and the
当該部分は、励起ランプ12から放射された光が当該部分で反射しても励起ランプ12にその光路を阻害されることがあるため、レーザロッド10の励起に寄与する程度が比較的低い。そのため、当該部分においてレーザチャンバの断面形状が従来の楕円から減縮しても、エネルギー変換効率に与える悪影響は比較的少なくて済むと考えられる。
In this portion, even if the light emitted from the
さらに、断面形状が減縮したことおよびその内壁面14aが拡散面によって構成されたことにより、本来レーザロッド10に到達することができなかった光がレーザロッド10にまで到達することができるようになるため、むしろ光エネルギーの利用効率が向上する場合もありうる。したがって、このような観点からも、当該部分においてレーザチャンバの断面形状が従来の楕円から減縮しても、エネルギー変換効率に与える悪影響は比較的少なくて済むと考えられる。
Furthermore, since the cross-sectional shape is reduced and the
この場合において、減縮した部分に対応する部分は、図7における符号54の太線部分および符号60の太線部分の全体となる。このような構成により、従来のレーザチャンバに比べてレーザチャンバ14が占有する空間をより削減することができる。
In this case, the portion corresponding to the reduced portion is the entire
また、内壁面14aの断面形状は、図8に示されるように、断面形状のうち上記2つの接線T2に挟まれた領域にある部分60(つまり、励起ランプ12側の領域R2における上記減縮した部分62に対応する部分)が、励起ランプ12に向かって凸形状となるように、楕円が減縮した形状とすることもできる。このような構成にすれば、励起ランプ12から放射された光のうち当該部分で反射した光が励起ランプ12に戻ることを抑制することができるため、より光エネルギーの利用効率を向上させることができると考えられる。
Further, as shown in FIG. 8, the cross-sectional shape of the
本発明に係る固体レーザ発振器1およびレーザチャンバ14において、楕円全体に対する上記減縮した部分の割合は50%以下であることが好ましい。レーザロッド10までの距離が短い側の楕円部分を減縮する方が励起効率の観点から望ましく、さらに上記割合が50%を超えると著しくエネルギー変換効率が低下するためである。
In the solid-state laser oscillator 1 and the
(Qスイッチ)
Qスイッチ20は、誘導放出された光L1の光軸上であって、レーザロッド10と全反射ミラー18との間に配置されている。Qスイッチ20は、例えばλ/4板22、ポッケルスセル24およびポラライザ26から構成される。
(Q switch)
The
(筐体)
筐体28は、例えば直方体形状に形成されており、出力ミラー16に対向する部分の側壁にレーザL2を取り出すための開口28aを有する。
(Casing)
The
(冷却機器)
冷却機器30は、レーザロッド10および励起ランプ12を冷却するための機器である。冷却機器30は、例えば、純水等の冷却媒体を収容しこの冷却媒体の循環を制御す冷却制御部32、配管34aおよび配管34bを備え、冷却媒体の往路となる配管34aおよび冷却媒体の復路となる配管34bを介してレーザチャンバ14に接続されている。
(Cooling equipment)
The
例えば、配管34aを通って供給された冷却媒体は、レーザチャンバ14の内部を通りながらレーザロッド10および励起ランプ12の熱を奪い、その後配管34bを通って冷却制御部32に戻ってくる。そして、冷却制御部32で冷却された冷却媒体は、再度レーザチャンバ14および冷却制御部32の相互間で循環することになる。
For example, the cooling medium supplied through the
(作用効果)
以上のように、本発明に係る固体レーザ発振器およびレーザチャンバは、レーザチャンバの内壁面のレーザロッドに垂直な断面における断面形状が、レーザロッドおよび励起ランプのそれぞれの位置を焦点とする楕円を基本とした形状であって、この楕円の長軸上の少なくとも1つの頂点を含む楕円の一部が減縮した形状であり、内壁面のうち上記楕円の減縮した部分に対応する部分が拡散面を構成するものであり、内壁面のうち上記減縮した部分に対応する部分以外の部分が反射面を構成するものであることを特徴とする。このような構成の下では、従来の楕円型のレーザチャンバが減縮した分、従来のレーザチャンバに比べてレーザチャンバが占有する空間を削減することができる。一方、内壁面のうち上記楕円の減縮した部分に対応する部分が反射面のままでは、光路がずれるため当該部分で反射した励起ランプからの光がレーザロッドに集光されにくくなる場合があり得る。しかし本発明では、当該部分を拡散面で構成することにより、多少光路がずれても光がレーザロッドに当たることになる。この結果、固体レーザ発振器において、エネルギー変換効率および小型軽量化の観点からバランスをとることが可能となる。
(Function and effect)
As described above, in the solid-state laser oscillator and the laser chamber according to the present invention, the cross-sectional shape in the cross section perpendicular to the laser rod on the inner wall surface of the laser chamber is basically an ellipse that focuses on the positions of the laser rod and the excitation lamp. A shape of the ellipse including at least one vertex on the major axis of the ellipse is reduced, and a portion corresponding to the reduced portion of the ellipse on the inner wall surface constitutes a diffusion surface. A portion of the inner wall surface other than the portion corresponding to the reduced portion constitutes a reflecting surface. Under such a configuration, the space occupied by the laser chamber can be reduced as compared with the conventional laser chamber because the conventional elliptical laser chamber is reduced. On the other hand, if the portion of the inner wall surface corresponding to the reduced portion of the ellipse remains a reflection surface, the optical path may be shifted, so that light from the excitation lamp reflected by the portion may not be collected on the laser rod. . However, in the present invention, the portion is constituted by a diffusing surface, so that the light hits the laser rod even if the optical path is slightly deviated. As a result, a solid laser oscillator can be balanced from the viewpoint of energy conversion efficiency and reduction in size and weight.
「レーザを利用した装置の実施形態」
次に、レーザを利用した装置の実施形態について説明する。本実施形態では、レーザを利用した装置は、例えば、光が被検体に照射されることにより被検体内で発生した光音響波を検出して光音響画像を生成する光音響撮像装置である。図9は、実施形態におけるレーザを利用した装置(光音響撮像装置70)の構成を概略的に示す図である。
“Embodiment of apparatus using laser”
Next, an embodiment of an apparatus using a laser will be described. In the present embodiment, an apparatus using a laser is, for example, a photoacoustic imaging apparatus that generates a photoacoustic image by detecting a photoacoustic wave generated in a subject by irradiating the subject with light. FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a configuration of a device (photoacoustic imaging device 70) using a laser in the embodiment.
本実施形態の光音響撮像装置70は、図9に示されるように、システム制御部71、本発明の固体レーザ発振器を含むレーザ光源72、画像生成部73、表示部74、操作部75(ユーザインタフェース)および超音波探触子80を備えるものである。
As shown in FIG. 9, the
システム制御部71は、レーザ光源72、画像生成部73、表示部74および操作部75を制御するものである。システム制御部71は、例えばこれらが同期をとるためのトリガ信号を出力する。
The
レーザ光源72は、被検部位Mに照射すべきレーザ光Lを測定光として出力するものである。レーザ光源72は、例えば、血液の吸収ピークに含まれる波長のレーザ光を発生させる1以上の光源を有する。本発明においては、光源として、前述した本発明の固体レーザ発振器を備える。
The
レーザ光の波長は、撮像対象となる被検体M内の物質の光吸収特性に合わせて適宜決定される。例えば撮像対象が生体内のヘモグロビンである場合(つまり、生体内部の血管を撮像する場合)には、生体の光透過性が良く、かつ各種ヘモグロビンが光の吸収ピークを持つ600〜1000nm程度とすることが好ましい。 The wavelength of the laser light is appropriately determined according to the light absorption characteristics of the substance in the subject M to be imaged. For example, when the imaging target is hemoglobin in the living body (that is, when imaging blood vessels inside the living body), the light transmittance of the living body is good, and various hemoglobins have a light absorption peak of about 600 to 1000 nm. It is preferable.
画像生成部73は、超音波探触子80によって検出した音響信号から光音響画像を生成するものである。例えば、1ライン分の上記音響信号のデータにおける時間軸の位置を、断層画像における深さを表す変位軸の位置に変換して1フレーム分の画像データを構築する。さらに、必要に応じて、超音波探触子80の走査位置ごとに生成された1フレーム分の画像データに基づいて、1フレーム分の画像データを重畳させて仮想的な空間座標に並べたり、取得したデータの間を補間しながら三次元の光音響画像用のボリュームデータを構築したりする。
The
表示部74は、画像生成部73によって生成された画像データに基づく光音響画像を表示するものである。
The
操作部75は、ユーザが撮像に必要な情報を入力するためのものである。例えば、ユーザは、操作部75を用いて、光音響画像が表示される際の視点方向を指定したり、患者の情報や撮像条件についての情報を入力したりする。
The
超音波探触子80は、光照射部81およびアレイ振動子82から構成され、被検部位Mに対して測定光としてレーザ光Lを照射し、被検部位Mからの光音響波Uを検出するものである。アレイ振動子82が本発明における電気音響変換部に相当する。
The
光照射部81は、アレイ振動子82の近傍からレーザ光Lを被検部位Mに向けて照射する光学要素である。例えば、光照射部81は、アレイ振動子72の近傍に配置された光ファイバの先端部から、レーザ光源72から出力されたレーザ光Lをそのまま被検部位Mに照射する場合には、光照射部81は光ファイバの当該先端部となる。光照射部81は、例えばアレイ振動子82の周囲に沿って配列される。
The
アレイ振動子82は、被検部位M内で発生した光音響波Uを検出する検出素子である。アレイ振動子82は、例えば、1次元状に配列された複数の超音波振動子から構成される。超音波振動子は、例えば、圧電セラミクス、またはポリフッ化ビニリデン(PVDF)のような高分子フィルムから構成される圧電素子である。
The
以上のように、本実施形態に係るレーザを利用した装置は、本発明の固体レーザ発振器を備えたものであるから、エネルギー変換効率および小型軽量化の観点からバランスをとることが可能となる。 As described above, since the apparatus using the laser according to the present embodiment includes the solid-state laser oscillator of the present invention, it is possible to achieve a balance from the viewpoint of energy conversion efficiency and reduction in size and weight.
上記の実施形態では、本発明のレーザを利用した装置が光音響撮像装置である場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば本発明のレーザを利用した装置は、レーザを利用して材料の加工を行う加工装置、レーザを利用して試料の分析を行う分析装置等、その他の装置に適用することも可能である。 In the above embodiment, the case where the apparatus using the laser of the present invention is a photoacoustic imaging apparatus has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the apparatus using the laser of the present invention can be applied to other apparatuses such as a processing apparatus that processes a material using a laser and an analysis apparatus that analyzes a sample using a laser.
1 固体レーザ発振器
10 レーザロッド
12 励起ランプ
14 レーザチャンバ
14a 内壁面
16 出力ミラー
18 全反射ミラー
20 Qスイッチ
28 筐体
30 冷却機器
32 冷却制御部
34a、34b 配管
50 レーザチャンバの内壁面の断面形状
52 減縮した部分に対応する部分以外の部分
54 減縮した部分に対応する部分
56 減縮した部分
58 基本となった楕円
70 光音響撮像装置
71 システム制御部
72 レーザ光源
73 画像生成部
74 表示部
75 操作部
80 超音波探触子
a1、a2 楕円の頂点
c 楕円の中心
F1、F2 楕円の焦点
L1 誘導放出された光
L2 レーザ
x 楕円の長軸
y 楕円の短軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid
Claims (11)
前記レーザチャンバの内壁面の前記レーザロッドに垂直な断面における断面形状が、前記レーザロッドおよび前記励起ランプのそれぞれの位置を焦点とする楕円を基本とした形状であって、該楕円の長軸上の少なくとも1つの頂点を含む前記楕円の一部が減縮した形状であり、
前記内壁面のうち前記楕円の減縮した部分に対応する部分が拡散面を構成するものであり、
前記内壁面のうち前記減縮した部分に対応する部分以外の部分が反射面を構成するものであることを特徴とする固体レーザ発振器。 In a solid-state laser oscillator comprising a laser rod, an excitation lamp for exciting the laser rod, and a cylindrical laser chamber containing the laser rod and the excitation lamp,
The cross-sectional shape of the inner wall surface of the laser chamber in a cross section perpendicular to the laser rod is a shape based on an ellipse with the respective positions of the laser rod and the excitation lamp as a focal point, and on the long axis of the ellipse A part of the ellipse including at least one vertex of
Of the inner wall surface, the part corresponding to the reduced part of the ellipse constitutes the diffusion surface,
A portion of the inner wall surface other than the portion corresponding to the reduced portion constitutes a reflecting surface.
前記レーザチャンバの内壁面の前記レーザロッドに垂直な断面における断面形状が、前記レーザロッドおよび前記励起ランプのそれぞれの位置を焦点とする楕円を基本とした形状であって、該楕円の長軸上の少なくとも1つの頂点を含む前記楕円の一部が減縮した形状であり、
前記内壁面のうち前記楕円の減縮した部分に対応する部分が拡散面を構成するものであり、
前記内壁面のうち前記減縮した部分に対応する部分以外の部分が反射面を構成するものであることを特徴とするレーザチャンバ。 In a cylindrical laser chamber containing a laser rod and an excitation lamp for exciting the laser rod used in a solid-state laser oscillator,
The cross-sectional shape of the inner wall surface of the laser chamber in a cross section perpendicular to the laser rod is a shape based on an ellipse with the respective positions of the laser rod and the excitation lamp as a focal point, and on the long axis of the ellipse A part of the ellipse including at least one vertex of
Of the inner wall surface, the part corresponding to the reduced part of the ellipse constitutes the diffusion surface,
A portion of the inner wall surface other than the portion corresponding to the reduced portion constitutes a reflecting surface.
該光照射部が前記測定光を照射することにより前記被検体内で発生した光音響波を検出する電気音響変換部と、
該電気音響変換部により検出された前記光音響波に基づいて光音響画像を生成する画像生成部と、
該画像生成部により生成された前記光音響画像を表示する表示部とを備えることを特徴とする請求項10に記載のレーザを利用した装置。 A light irradiation unit for irradiating a subject with laser light from the laser light source as measurement light;
An electroacoustic conversion unit that detects a photoacoustic wave generated in the subject by the light irradiation unit irradiating the measurement light;
An image generation unit that generates a photoacoustic image based on the photoacoustic wave detected by the electroacoustic conversion unit;
The apparatus using a laser according to claim 10, further comprising a display unit that displays the photoacoustic image generated by the image generation unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011212999A JP2013074180A (en) | 2011-09-28 | 2011-09-28 | Solid-state laser oscillator, laser chamber used therefor, and device using laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011212999A JP2013074180A (en) | 2011-09-28 | 2011-09-28 | Solid-state laser oscillator, laser chamber used therefor, and device using laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013074180A true JP2013074180A (en) | 2013-04-22 |
Family
ID=48478404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011212999A Withdrawn JP2013074180A (en) | 2011-09-28 | 2011-09-28 | Solid-state laser oscillator, laser chamber used therefor, and device using laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013074180A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015040965A1 (en) * | 2013-09-17 | 2015-03-26 | 富士フイルム株式会社 | Laser chamber, solid-state laser device, and photoacoustic measurement device |
WO2015040933A1 (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-26 | 富士フイルム株式会社 | Solid-state laser device and photoacoustic measurement device |
WO2015064520A1 (en) | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 富士フイルム株式会社 | Laser device and photoacoustic measurement device |
JP2016152286A (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-22 | 株式会社アマダミヤチ | Laser device |
JP2017017353A (en) * | 2013-09-18 | 2017-01-19 | 富士フイルム株式会社 | Solid-state laser apparatus and photoacoustic measurement apparatus |
-
2011
- 2011-09-28 JP JP2011212999A patent/JP2013074180A/en not_active Withdrawn
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015040965A1 (en) * | 2013-09-17 | 2015-03-26 | 富士フイルム株式会社 | Laser chamber, solid-state laser device, and photoacoustic measurement device |
JP2015060856A (en) * | 2013-09-17 | 2015-03-30 | 富士フイルム株式会社 | Laser chamber, solid laser device, and opto-acoustic measurement device |
WO2015040933A1 (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-26 | 富士フイルム株式会社 | Solid-state laser device and photoacoustic measurement device |
JP2017017353A (en) * | 2013-09-18 | 2017-01-19 | 富士フイルム株式会社 | Solid-state laser apparatus and photoacoustic measurement apparatus |
US9899788B2 (en) | 2013-09-18 | 2018-02-20 | Fujifilm Corporation | Solid-state laser device and photoacoustic measurement device |
WO2015064520A1 (en) | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 富士フイルム株式会社 | Laser device and photoacoustic measurement device |
EP3065234A4 (en) * | 2013-10-31 | 2016-11-23 | Fujifilm Corp | Laser device and photoacoustic measurement device |
US10243317B2 (en) | 2013-10-31 | 2019-03-26 | Fujifilm Corporation | Laser device and photoacoustic measurement device |
JP2016152286A (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-22 | 株式会社アマダミヤチ | Laser device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sinibaldi et al. | Laser induced cavitation: Plasma generation and breakdown shockwave | |
US9226662B2 (en) | Photoacoustic apparatus | |
JP2013074180A (en) | Solid-state laser oscillator, laser chamber used therefor, and device using laser | |
JP4444228B2 (en) | Component concentration measuring device | |
JP6464165B2 (en) | Photoacoustic measuring device and probe for photoacoustic measurement | |
US10342435B2 (en) | Photoacoustic measurement apparatus and probe for photoacoustic measurement apparatus | |
CN110859601B (en) | Photoacoustic imaging probe and photoacoustic imaging system | |
CN101301201A (en) | Detecting device integrated with light sound ultrasonic excitation and sensor | |
JP2017070385A (en) | Subject information acquisition device and control method thereof | |
EP3138481B1 (en) | Object information acquiring apparatus and control method for object information acquiring apparatus | |
JP2013226335A (en) | Acoustic wave diagnosis device and image display method | |
WO2013183247A1 (en) | Acoustooptic imaging device | |
JP6026467B2 (en) | Solid-state laser device and photoacoustic measuring device | |
JP2012222207A (en) | Laser device and photo-acoustic device | |
CN201244025Y (en) | Detecting device integrated with light sound ultrasonic excitation and sensor | |
US10436706B2 (en) | Information processing apparatus, information processing method, and storage medium | |
JP5950538B2 (en) | Subject information acquisition device | |
JP2017060771A (en) | Photoacoustic apparatus, information processing method, and program | |
JP2012163526A (en) | Measuring apparatus | |
JP6408163B2 (en) | Photoacoustic measurement probe, probe unit including the same, and photoacoustic measurement apparatus | |
US20160003777A1 (en) | Recording device and recording method | |
JP2011120780A (en) | Photoacoustic imaging apparatus | |
Sapozhnikov et al. | Finding the dispersion relations for Lamb-type waves in a concave piezoelectric plate by optical visualization of the ultrasound field radiated into a fluid | |
JP2016007222A (en) | Object information acquisition apparatus | |
WO2018116594A1 (en) | Photoacoustic image generating device and method, and program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20141202 |