キーワード：高出力レーザー，液体金属，熱光学効果 ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■レーザー加工にとって必須である。高出力化は、加工のスループットを向上させるに留まらず、難加工材料への応用も可能にする。レーザーの出力向上では、レーザー媒質の冷却技術が主要な開発課題であり、実際にファイバーレーザー等の高出力化は冷却能力の向上と合わせて出力が向上してきた。レーザー動作における光（励起光）から光（レーザー光）の変換過程では、■■■■の変換効率が得られない。変換されない部分は熱となりレーザー性能を劣化させるため、レーザーの高出力化には冷却技術が必須となるのである｢■■■｣。今回、報告者は、固体レーザー媒質の冷却媒体に常温で液体となる「液体金属」を用いた冷却方法を採用し■■■■■、冷却性能の格段の向上によるレーザーの高出力化に着目した。これは、冷却媒体そのものを高熱伝導率化（水に比べて■■倍程度の熱伝導率が見込める）することで、様々なレーザー装置の高出力化が可能となる広範に応用可能な技術である。レーザー高出力化技術のブレークスルーを実現し、レーザー加工の応用範囲拡大を目指す。■■本報告では、液体金属による固体レーザー媒質の冷却効率を調査するために、①数値シミュレーションによる検討、②実験による比較を行った結果を報告する。■ ２．液体金属による冷却効果の検討■液体金属を用いた冷却性能向上について、数値計算による性能比較を行った。液体金属として、ガリウム系材料である■■■■■■■■■を想定した。この材料はガリウム、インジウム、スズの共晶合金で、融点が摂氏マイナス■■度と低く、常温で液体である。熱伝導率は水と比較して ■■■■■■■■■と極めて高い。報告者のグループで近年積極的に研究に取り組んでいる中赤外固体レーザー、特に波長 ■■µ■で連続波発振する半導体レーザー励起■■■■■■レーザー■■■■■■■を題材に計算を試みた。用いた■■■■■■結晶は、■■添加濃度■■■■で、結晶サイズは、 ■■■■■ ■■■■■■ ■■■の角柱で、■ ■■■■の方向が光軸と仮定した。表１にその他計算に用いたパラメータ群を示す。■励起パワーは■■■、投入パワーの■割が熱になるとして計算を行った。計算モデルでは、結晶のレーザー入出力面以外の■面はすべて流体と接しているとした。また流量は■■ ■■■と固定した。結晶中の励起分布を計算するための数値として吸収係数■■■■■■■■■とした。これらの条件を基に作動流体を水として計算した結果を図１に示す。ff■■が１．研究の目的と背景 ■レーザーの高出力化は、熱的、非熱的な手法を問わず、自然科学研究機構■核融合科学研究所■（ ■■■年度■一般研究開発助成■■■■ ■■■ ■■■■） 教授■安原■亮■横方向から温度分布を可視化した結果、ff■■が上方向から温度分布を可視化した結果である。■熱伝導率■熱容量■密度■熱伝導率■熱容量■密度■熱伝導率■熱容量■密度■図１■冷却用流体に水を使った場合の数値計算結果■表１■計算に用いたパラメータ■■■■結晶■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■（■）横方向から■ff■■上方向から■水■− 263 −高熱伝導率流体冷却による固体レーザーの高出力化
元のページ ../index.html#265