DE102015002763B4

DE102015002763B4 - Mit Entladungsröhre ausgestatteter Laseroszillator und Laserbearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE102015002763B4
Application number: DE102015002763.8A
Authority: DE
Inventors: c/o FANUC CORPORATION Chiba Tetsuya
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2035-03-06
Also published as: DE102015002763A1; JP5927218B2; CN104917038B; US20150263476A1; US10128629B2; CN104917038A; JP2015173220A

Abstract

Laseroszillator (20), Folgendes umfassend:einen Auskoppelspiegel (32) und einen hinteren Spiegel (34), die einander gegenüberliegend angeordnet sind; undeine Entladungsröhre (92), die zwischen dem Auskoppelspiegel (32) und dem hinteren Spiegel (34) angeordnet ist und ein erstes Endteil (106) umfasst, das in einer Axialrichtung zum Auskoppelspiegel (32) weist, und ein zweites Endteil (122) umfasst, das in der Axialrichtung zum hinteren Spiegel (34) weist,wobei der Innendurchmesser der Entladungsröhre (92) in axialer Richtung variiert, so dass:der Innendurchmesser schrittweise bei einer Bewegung von dem ersten Endteil (106) zu einem Abschnitt der Entladungsröhre (92) zunimmt, in dem der Innendurchmesser am größten ist, und dassder Innendurchmesser schrittweise bei einer Bewegung von dem zweiten Endteil (122) zu dem Abschnitt der Entladungsröhre (92) zunimmt,wobei die Entladungsröhre (92) umfasst:eine erste Entladungsröhre (94), die das erste Endteil (106) und einen ersten Innendurchmesser (R11) aufweist, der in der axialen Richtung konstant ist;eine zweite Entladungsröhre (96), die so angeordnet ist, dass sie an der dem Auskoppelspiegel (32) gegenüberliegenden Seite an der ersten Entladungsröhre (94) angrenzt, und die einen zweiten Innendurchmesser (R12) aufweist, der in der Axialrichtung konstant ist, wobei der zweite Innendurchmesser (R12) größer als der erste Innendurchmesser (R11) ist;eine dritte Entladungsröhre (98), die das zweite Endteil (122) umfasst und einen dritten Innendurchmesser (R13) aufweist, der in Axialrichtung konstant ist; undeine vierte Entladungsröhre (100), die zwischen der zweiten Entladungsröhre (96) und der dritten Entladungsröhre (98) so angeordnet ist, dass sie an der dem hinteren Spiegel (34) gegenüberliegenden Seite an der dritten Entladungsröhre (98) angrenzt, und die einen vierten Innendurchmesser (R14) aufweist, der in der Axialrichtung konstant ist, wobei der vierte Innendurchmesser (R14) größer als der dritte Innendurchmesser (R13) ist.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Laseroszillator, der mit einer Entladungsröhre versehen ist, sowie eine Laserbearbeitungsmaschine.
Beschreibung der verwandten Technik
Aus dem Stand der Technik ist ein Laseroszillator bekannt, in dem mehrere Komponenten zum Entfernen von in einem Laserstrahl enthaltenem Streulicht im Innern eines optischen Resonanzraumes angeordnet sind (beispielsweise japanische Patentschrift JP H11-54816A ).
In dem oben erwähnten derartigen Laseroszillator müssen die Elemente zum Entfernen des Streulichts genau im optischen Resonanzraum positioniert werden, um das Streulicht wirkungsvoll zu entfernen. Dies führte zu einem komplizierten Fertigungsprozess. Deshalb wurde nach einem Laseroszillator gesucht, der Streulicht wirksam durch eine einfachere Ausgestaltung entfernen kann.
Die Druckschrift US 4,910,742 A offenbart einen Gaslaser mit einer ringförmigen Anode und einer ringförmigen Kathode, die über einen als thermischer Leiter fungierenden Zylinder miteinander verbunden sind. Die Anode und die Kathode sind zwischen zwei sphärischen Spiegeln angeordnet.
Die Druckschrift US 4,876,690 A offenbart eine Laservorrichtung mit einer zylindrischen Entladungsröhre. Die Entladungsröhre umfasst eine Kernröhre, an deren Enden eine ringförmige Anode und eine ringförmige Kathode gebildet sind. Die Anode und die Kathode sind zwischen zwei reflektierenden Spiegeln angeordnet.
Die Druckschrift US 3,428,914 A offenbart einen Gaslaser, bei dem zum Zwecke einer Annäherung an eine konisch zulaufende Röhrenform, eine Mehrzahl von Röhrensegmenten aneinandergereiht wird, wobei der Durchmesser der jeweiligen Röhrensegmente schrittweise variiert wird.
Die Druckschrift JP S64-57694 A offenbart einen Gaslaseroszillator, der eine Vielzahl von Entladungsröhren umfasst, wobei die Entladungsröhren jeweils einen unterschiedlichen Innendurchmesser aufweisen und die Längen der Entladungsröhren entsprechend dem jeweiligen Innendurchmesser variabel gewählt sind.
Die Druckschrift DE 28 24 761 A1 offenbart eine Laservorrichtung mit einer zylindrischen Entladungsröhre, wobei an jedem Ende der Entladungsröhre konzentrisch angeordnete Elektroden vorgesehen sind.
Kurzdarstellung der Erfindung
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Laseroszillator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt. Eine bevorzugte Ausführungsform des Laseroszillators ist in Anspruch 2 genannt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Laserbearbeitungsmaschine bereitgestellt, die mit dem oben erwähnten Laseroszillator ausgestattet ist.
Figurenliste
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden mit Bezug auf die ausführliche Beschreibung von erläuternden Ausführungsformen der Erfindung, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, deutlicher werden, wobei

1 ein Blockdiagramm einer Laserbearbeitungsmaschine ist;
2 eine schematische Ansicht eines in 1 gezeigten Resonatorteils gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform ist, wobei nur eine Entladungsröhre im Querschnitt dargestellt ist;
3 eine vergrößerte Ansicht des Bereichs III in 2 ist;
4 eine Intensitätsverteilung eines Laserstrahls zeigt, der sich durch die Innenseite der in 2 gezeigten zweiten Entladungsröhre in Richtung auf den Auskoppelspiegel fortpflanzt;
5 eine Intensitätsverteilung eines Laserstrahls zeigt, der sich durch die Innenseite der in 2 gezeigten ersten Entladungsröhre in Richtung auf den Auskoppelspiegel fortpflanzt;
6 eine schematische Ansicht eines Resonatorteils gemäß einer weiteren, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform ist, wobei nur eine Entladungsröhre im Querschnitt dargestellt ist;
7 eine vergrößerte Ansicht des Bereichs VII in 6 ist;
8 eine schematische Ansicht eines Resonatorteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist, wobei nur eine Entladungsröhre im Querschnitt dargestellt ist;
9 eine schematische Ansicht eines Resonatorteils gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist, wobei nur eine Entladungsröhre im Querschnitt dargestellt ist;
10 eine schematische Ansicht eines Resonatorteils gemäß noch einer weiteren, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform ist, wobei nur eine Entladungsröhre im Querschnitt dargestellt ist;
11 eine schematische Ansicht eines Resonatorteils gemäß noch einer weiteren, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform ist, wobei nur eine Entladungsröhre im Querschnitt dargestellt ist.

Ausführliche Beschreibung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung ausführlich anhand der Zeichnungen erklärt. Zunächst wird mit Bezug auf 1 und 2 eine Laserbearbeitungsmaschine 10 erklärt. Es wird angemerkt, dass in der nachfolgenden Erklärung die Axialrichtung die Richtung entlang der optischen Achse O in 2 angibt, während die Linksrichtung in der Axialrichtung (axial nach links) der Linksrichtung in 2 entspricht. Des Weiteren gibt die radiale Richtung die radiale Richtung eines um die optische Achse O zentrierten Kreises an. Weiterhin gibt die Umfangsrichtung die Umfangsrichtung des um die optische Achse O zentrierten Kreises an.
Die Laserbearbeitungsmaschine 10 beinhaltet einen Laseroszillator 20, einen reflektierenden Spiegel 12 und einen Kondensor 14. Der Laseroszillator 20 erzeugt in seinem Inneren einen Laserstrahl und strahlt einen Laserstrahl 16 zum reflektierenden Spiegel 12. Der reflektierende Spiegel 12 ist an einem Strahlengang des vom Laseroszillator 20 ausgestrahlten Laserstrahls 16 angeordnet. Der reflektierende Spiegel 12 reflektiert den Laserstrahl in Richtung auf den Kondensor 14. Der Kondensor 14 fokussiert den durch den reflektierenden Spiegel 12 reflektierten Laserstrahl 16 auf das Werkstück W. Die Laserbearbeitungsmaschine 10 strahlt den Laserstrahl 16 auf das Werkstück W und bearbeitet das Werkstück W durch die Laserbearbeitung.
Der Laseroszillator 20 beinhaltet ein Resonatorteil 30, die Wärmetauscher 24 und 26 und ein Gebläse 28. Das Resonatorteil 30, die Wärmetauscher 24 und 26 und das Gebläse 28 sind strömungstechnisch durch einen Fluidpfad 29 verbunden. Das Innere des Resonatorteils 30 ist mit einem Lasermedium gefüllt.
Wenn das Gebläse 28 betrieben wird, wird das Lasermedium durch den Fluidpfad 29 in die Wärmetauscher 24 und 26 eingeführt, wodurch das Lasermedium durch die Wärmetauscher 24 und 26 gekühlt wird. Das gekühlte Lasermedium wird wieder in das Resonatorteil 30 eingeführt. Auf diese Weise zirkuliert das Lasermedium um das Resonatorteil 30, den ersten Wärmetauscher 24, das Gebläse 28 und den zweiten Wärmetauscher 26 durch den Fluidpfad 29.
Wie in 2 anhand einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform gezeigt, beinhaltet das Resonatorteil 30 einen Auskoppelspiegel 32 und einen hinteren Spiegel 34, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, und eine Entladungsröhre 35, die zwischen dem Auskoppelspiegel 32 und dem hinteren Spiegel 34 angeordnet ist. Der Auskoppelspiegel 32 wird durch einen teilweise reflektierenden Spiegel (einen sogenannten Halbspiegel) gebildet und weist auf der dem hinteren Spiegel 34 zugewandten Seite eine konkave Oberfläche 32a auf.
Der Auskoppelspiegel 32 kann einen Teil des auf die konkave Oberfläche 32a einfallenden Laserstrahls durch die konkave Oberfläche durchlassen und strahlt diesen Teil als Laserstrahl 16 nach außen. Der hintere Spiegel 34 wird durch einen ganzen reflektierenden Spiegel gebildet und weist auf der dem Auskoppelspiegel 32 zugewandten Seite eine konkave Oberfläche 34a auf. Der hintere Spiegel 34 reflektiert im Wesentlichen den gesamten auf die konkave Oberfläche 34a einfallenden Laserstrahl. Ein optischer Resonanzraum S1 wird zwischen dem Auskoppelspiegel 32 und dem hinteren Spiegel 43 definiert.
Die Entladungsröhre 35 beinhaltet eine erste Entladungsröhre 36 und eine zweite Entladungsröhre 38, die miteinander über ein Verbindungsteil 39 verbunden sind. Die erste Entladungsröhre 36 ist ein rohrförmiges Teil, das aus einem Material gebildet ist, das einen Laserstrahl absorbieren kann, wie beispielsweise Quarz, und ist konzentrisch zur optischen Achse O angeordnet. Die erste Entladungsröhre 36 hat eine dem Auskopplungsspiegel 32 zugewandte linke Stirnfläche (erstes Endteil) 42, eine der linken Stirnfläche 42 gegenüberliegende rechte Stirnfläche 44, und eine innere Umfangsfläche 40, die sich von der linken Stirnfläche 42 zur rechten Stirnfläche 44 erstreckt. Die innere Umfangsfläche 40 hat einen Innendurchmesser R1, der in der Axialrichtung konstant ist.
Die äußere Umfangsfläche 46 der ersten Entladungsröhre 36 kann eine beliebig geformte Oberfläche sein, z.B. eine kreisförmige zylindrische Oberfläche oder eine vieleckige rohrförmige Oberfläche. Eine (nicht gezeigte) Elektrode ist an der äußeren Umfangsfläche 46 der ersten Entladungsröhre 36 angeordnet. Die Elektrode ist elektrisch mit einer an der Außenseite des Resonatorteils 30 installierten (nicht gezeigten) Stromquelle verbunden.
Die zweite Entladungsröhre 38 ist benachbart zur rechten Seite der Entladungsröhre 36 über das Verbindungsteil 39 angeordnet. Ähnlich wie die erste Entladungsröhre 36 ist die zweite Entladungsröhre 38 ein rohrförmiges Teil, das aus einem Material gebildet ist, das einen Laserstrahl absorbieren kann, wie beispielsweise Quarz, und konzentrisch zur optischen Achse O angeordnet ist. Die zweite Entladungsröhre 38 hat eine linke Stirnfläche 50, die der rechten Stirnfläche 44 der ersten Entladungsröhre 35 über das Verbindungsteil 39 zugewandt ist, eine rechte Stirnfläche 52, die dem hinteren Spiegel 34 zugewandt ist, und eine innere Umfangsfläche 48, die sich von der linken Stirnfläche 50 zur rechten Stirnfläche 52 erstreckt.
Die innere Umfangsfläche 48 weist einen Innendurchmesser R2 auf, der in der Axialrichtung konstant ist. Hierbei ist der Innendurchmesser R2 der zweiten Entladungsröhre 38 größer festgelegt als der Innendurchmesser R1 der ersten Entladungsröhre 36. Ähnlich wie die äußere Umfangsfläche 46 der ersten Entladungsröhre 36 kann die äußere Umfangsfläche 54 der zweiten Entladungsröhre 38 eine beliebig geformte Oberfläche sein. Eine (nicht gezeigte) Elektrode ist an der äußeren Umfangsfläche 54 der zweiten Entladungsröhre 38 angeordnet. Die Elektrode ist elektrisch mit der oben erwähnten Stromquelle verbunden.
Das Verbindungsteil 39 ist ein ringförmiges Teil, das aus einem Material gebildet ist, das einen Laserstrahl absorbieren kann, wie Metall, und ist zwischen der ersten Entladungsröhre 36 und der zweiten Entladungsröhre 38 angeordnet. Das Verbindungsteil 39 weist einen Innendurchmesser auf, der gleich oder größer als der Innendurchmesser R2 der zweiten Entladungsröhre 38 ist.
Die Entladungsröhre 35 wird durch ein (nicht gezeigtes) Befestigungsteil über O-Ringe abgestützt, die jeweils an der äußeren Umfangsfläche 46 der ersten Entladungsröhre 36 und der äußeren Umfangsfläche 54 der zweiten Entladungsröhre 38 angebracht sind, so dass die Entladungsröhre 35 zwischen dem Auskopplungsspiegel 32 und dem hinteren Spiegel 34 konzentrisch in Bezug auf die optische Achse O positioniert ist.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 1 und 2 der Betrieb der Laserbearbeitungsmaschine 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erklärt. Von der oben erwähnten Stromquelle wird eine elektrische Spannung an die an der ersten Entladungsröhre 36 vorgesehenen Elektrode und die an der zweiten Entladungsröhre 38 vorgesehenen Elektrode angelegt, wodurch eine elektrische Entladung im Innern der ersten Entladungsröhre 36 und der zweiten Entladungsröhre 38 erzeugt wird.
Dadurch wird das Lasermedium, das durch das Innere der ersten Entladungsröhre 36 und der zweiten Entladungsröhre 38 zirkuliert, erregt, wodurch ein Laserstrahl 56 mit der optischen Achse O in seiner Mitte im durch den Auskoppelspiegel 32 und den hinteren Spiegel 34 definierten optischen Resonanzraum S1 erzeugt wird. Dann wird ein Teil des im optischen Resonanzraum S1 erzeugten Laserstrahls 56 durch den Auskoppelspiegel 32 weitergeleitet und als Laserstrahl 16 ausgestrahlt.
Hierbei hat die Entladungsröhre 35 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Innendurchmesser, der im Verlauf von der dem Auskoppelspiegel 32 zugewandten Stirnfläche 42 zum hinteren Spiegel 34 hin stufenweise größer wird. Mit anderen Worten, der Innendurchmesser der Entladungsröhre 35 wird stufenweise kleiner, je weiter er sich dem Auskoppelspiegel 32 nähert. Aufgrund dieser Ausgestaltung können die Streulichtkomponenten des Laserstrahls 56 entfernt werden. Diese Funktion wird nachfolgend mit Bezug auf 2 bis 5 erklärt. Es wird angemerkt, dass vom Standpunkt eines besseren Verständnisses in 3 das Verbindungsteil 39 weggelassen wird.
Die Intensitätsverteilung des Laserstrahls 56a (3), der sich im Innern der zweiten Entladungsröhre 38 zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzt, entwickelt sich wie in 4 gezeigt. Wie in 4 gezeigt, enthält der Laserstrahl 56a Komponenten von Streulicht 56b am Außenrandbereich (entsprechend eines Bereichs in der Nähe der inneren Umfangsfläche 48 der zweiten Entladungsröhre 38), der von der optischen Achse O zur radialen Außenseite abgetrennt ist. Das Streulicht 56b trägt nicht zur Bearbeitung des Werkstücks W bei und bewirkt, dass das Werkstück W unnötigerweise erhitzt wird.
Wie in 3 gezeigt, pflanzt sich das im Laserstrahl 56a enthaltene Streulicht 56b in Linksrichtung in der Nähe der inneren Umfangsfläche 48 der zweiten Entladungsröhre 38 fort und tritt dann an der rechten Stirnfläche 44 der ersten Entladungsröhre 36 ein, wobei es durch die rechte Stirnfläche 44 absorbiert wird. Infolgedessen werden die Komponenten des Streulichts 56b in der Intensitätsverteilung des sich im Innern der Entladungsröhre 36 zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzenden Laserstrahls 56c entfernt, wie in 5 gezeigt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform nimmt somit der Innendurchmesser der Entladungsröhre 35 von R2 zu R1 stufenweise in Richtung vom hinteren Spiegel 34 zum Auskoppelspiegel 32 hin ab (d.h. in Linksrichtung). Dadurch ist es möglich, die im sich zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzenden Laserstrahl 56a enthaltenen Streulichtkomponenten zu entfernen, indem man sie an der rechten Stirnfläche 44 der ersten Entladungsröhre 36 eintreten lässt. Infolgedessen ist es möglich, einen Laserstrahl 16 nach außen abzustrahlen, der keine Komponenten des Streulichts 56b enthält und deshalb eine Intensitätsverteilung höherer Qualität aufweist. Demzufolge ist es möglich, das Werkstück W mit höherer Präzision zu bearbeiten.
Da weiterhin gemäß der vorliegenden Ausführungsform das oben erwähnte Streulicht 56b durch die erste Entladungsröhre 36 selbst absorbiert wird, besteht keine Notwendigkeit, ein weiteres Element zum Entfernen des Streulichts bereitzustellen. Daher ist es möglich, das Streulicht 56b wirksam mit einer einfacheren Ausgestaltung zu entfernen.
Alternativ zum in 2 gezeigten Resonatorteil 30 können verschiedene Arten von Resonatorteilen am Laseroszillator 20 angewendet werden, wie nachfolgend erklärt wird. Als Nächstes wird mit Bezug auf 6 bis 7 ein Resonatorteil 60 gemäß einer weiteren, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform erklärt. Es wird angemerkt, dass Elementen ähnlich denjenigen der oben erwähnten Ausführungsform dieselben Bezugsnummern zugeordnet werden und auf deren ausführliche Erklärungen verzichtet wird.
Das Resonatorteil 60 beinhaltet einen Auskoppelspiegel 32, einen hinteren Spiegel 34 und eine zwischen dem Auskoppelspiegel 32 und dem hinteren Spiegel 34 angeordnete Entladungsröhre 62. Die Entladungsröhre 62 ist, z.B. aus Quarz gebildet und beinhaltet einen Teil mit kleinerem Durchmesser 64 und einen Teil mit größerem Durchmesser 66, die in Axialrichtung einstückig miteinander verkoppelt sind. Der Teil mit kleinerem Durchmesser 64 und der Teil mit größerem Durchmesser 66 sind konzentrisch zur optischen Achse O angeordnet. Der Teil mit kleinerem Durchmesser 64 weist eine linke Stirnfläche (erste Stirnfläche) 68, die dem Auskoppelspiegel 32 zugewandt ist, und eine zylindrische innere Umfangsfläche 76 auf.
Die innere Umfangsfläche 76 erstreckt sich von der linken Stirnfläche 68 zur Innenstirnfläche 70, die am inneren Umfang der Verbindung zwischen dem Teil mit kleinerem Durchmesser 62 und dem Teil mit größerem Durchmesser 66 ausgebildet ist. Die innere Umfangsfläche 76 weist einen Innendurchmesser R1 auf, der in der Axialrichtung konstant ist. Ferner weist der Teil mit kleinerem Durchmesser 64 eine äußere Umfangsfläche 80 auf, die sich von der linken Stirnfläche 68 zur Außenstirnfläche 74, die am Außenumfang der Verbindung zwischen dem Teil mit kleinerem Durchmesser 64 und dem Teil mit größerem Durchmesser 66 ausgebildet ist.
Hingegen weist der Teil mit größerem Durchmesser 66 eine rechte Stirnfläche 72 auf, die dem hinteren Spiegel 34 zugewandt ist, sowie eine zylindrische innere Umfangsfläche 78, die sich von der rechten Stirnfläche 72 zur Innenstirnfläche 70 erstreckt. Die innere Umfangsfläche 78 weist einen Innendurchmesser R2 auf, der in der Axialrichtung konstant ist. Hierbei ist der Innendurchmesser R2 des Teils mit größerem Durchmesser 66 größer festgelegt als der Innendurchmesser R1 des Teils mit kleinerem Durchmesser 64. Der Teil mit größerem Durchmesser 66 weist eine äußere Umfangsfläche 82 auf, die sich von der rechten Stirnfläche 72 zur Außenstirnfläche 74 erstreckt. Die äußere Umfangsfläche 80 des Teils mit dem kleineren Durchmesser 64 und die äußere Umfangsfläche 82 des Teils mit dem größeren Durchmesser 66 können jeweils eine beliebige Oberfläche mit beliebiger Form aufweisen, wie beispielsweise eine kreisförmige zylindrische Oberfläche oder eine vieleckige rohrförmige Oberfläche.
Elektroden (nicht gezeigt) sind jeweils an der äußeren Umfangsfläche 80 des Teils mit kleinerem Durchmesser 64 und der äußerem Umfangsfläche 82 des Teils mit größerem Durchmesser 66 vorgesehen. Diese Elektroden sind mit einer (nicht gezeigten) Stromquelle verbunden, die außerhalb des Resonatorteils 60 vorgesehen ist.
Wie oben erklärt verringert sich in der vorliegenden Ausführungsform der Innendurchmesser der Entladungsröhre 62 schrittweise an der Innenstirnfläche 70 entlang der Richtung vom hinteren Spiegel 34 zum Auskoppelspiegel 32. Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Streulichtkomponenten des sich zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzenden Laserstrahls zu entfernen, wie bei der in 2 gezeigten Ausführungsform.
Wie in insbesondere in 7 gezeigt, enthält der sich im Innern des Teils mit größerem Durchmesser 66 zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzende Laserstrahl 56a das Streulicht 56b im radial äußeren Randbereich des Laserstrahls 56a. Das Streulicht 56b pflanzt sich nahe der inneren Umfangsfläche 78 des Teils mit größerem Durchmesser 66 nach links fort und tritt dann an der Innenstirnfläche 70 ein. Infolgedessen werden die Komponenten des Streulichts 56b von der Intensitätsverteilung des sich im Innern des Teils mit kleinerem Durchmesser 64 zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzenden Laserstrahls 56c entfernt. Aufgrund dessen ist es möglich, einen Laserstrahl nach außen abzustrahlen, der keine Komponenten des Streulichts 56b enthält und deshalb eine Intensitätsverteilung höherer Qualität aufweist. Demzufolge ist es möglich, das Werkstück W genauer zu bearbeiten. Da das Streulicht 56b durch die Entladungsröhre 62 absorbiert wird, besteht weiterhin keine Notwendigkeit, ein weiteres Element zum Entfernen des Streulichts vorzusehen. Es ist deshalb möglich, das Streulicht 56b wirksam mit einer einfacheren Ausgestaltung zu entfernen.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 8 ein Resonatorteil 90 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erklärt. Es wird angemerkt, dass Elementen ähnlich denjenigen der oben erwähnten Ausführungsform dieselben Bezugsnummern zugeordnet werden und auf deren ausführliche Erklärungen verzichtet wird. Das Resonatorteil 90 beinhaltet einen Auskoppelspiegel 32, einen hinteren Spiegel 34 und eine zwischen dem Auskoppelspiegel 32 und dem hinteren Spiegel 34 angeordnete Entladungsröhre 92. Die Entladungsröhre 92 beinhaltet eine erste Entladungsröhre 94, die am Auskoppelspiegel 32 angrenzt, eine zweite Entladungsröhre 96, die an der rechten Seite der ersten Entladungsröhre 94 angrenzt; eine dritte Entladungsröhre 98, die am hinteren Spiegel 34 angrenzt, und eine vierte Entladungsröhre 100, die zwischen der zweiten Entladungsröhre 96 und der dritten Entladungsröhre 98 angeordnet ist.
Die erste Entladungsröhre 94 und die zweite Entladungsröhre 96 sind über ein Verbindungsteil 99 miteinander verbunden. Des Weiteren sind die dritte Entladungsröhre 98 und die vierte Entladungsröhre 100 über ein Verbindungsteil 102 miteinander verbunden. Des Weiteren sind die zweite Entladungsröhre 96 und die vierte Entladungsröhre 100 über ein Verbindungsteil 104 miteinander verbunden. Jede der ersten bis vierten Entladungsröhre 94, 96, 98 und 100 ist z.B. aus Quarz ausgebildet und beinhaltet eine (nicht gezeigte) Elektrode, die elektrisch mit einer externen Stromquelle verbunden ist.
Die erste Entladungsröhre 94 hat eine linke Stirnfläche (erstes Endteil) 106, die dem Auskoppelspiegel 32 zugewandt ist, eine rechte Stirnfläche 108, die der linken Stirnfläche 106 gegenüberliegt, und eine zylindrische innere Umfangsfläche 110, die sich von der linken Stirnfläche 106 zur rechten Stirnfläche 108 erstreckt. Die innere Umfangsfläche 110 weist einen Innendurchmesser R11 auf, der in der Axialrichtung konstant ist. Des Weiteren weist die erste Entladungsröhre 94 eine äußere Umfangsfläche 112 auf, die sich von der linken Stirnfläche 106 zur rechten Stirnfläche 108 erstreckt.
Die zweite Entladungsröhre 96 hat eine linke Stirnfläche 114, die der rechten Stirnfläche 108 der ersten Entladungsröhre 94 zugewandt ist, eine rechte Stirnfläche 116, die der linken Stirnfläche 114 gegenüberliegt, und eine zylindrische innere Umfangsfläche 118, die sich von der linken Stirnfläche 114 zur rechten Stirnfläche 116 erstreckt. Die innere Umfangsfläche 118 weist einen Innendurchmesser R12 auf, der in der Axialrichtung konstant ist. Des Weiteren weist die zweite Entladungsröhre 96 eine äußere Umfangsfläche 120 auf, die sich von der linken Stirnfläche 114 zur rechten Stirnfläche 116 erstreckt.
Die dritte Entladungsröhre 98 hat eine rechte Stirnfläche (zweites Endteil) 122, die dem hinteren Spiegel 34 zugewandt ist, eine linke Stirnfläche 124, die der rechten Stirnfläche 122 gegenüberliegt, und eine zylindrische innere Umfangsfläche 126, die sich von der rechten Stirnfläche 122 zur linken Stirnfläche 124 erstreckt. Die innere Umfangsfläche 126 weist einen Innendurchmesser R13 auf, der in Axialrichtung konstant ist. Des Weiteren weist die dritte Entladungsröhre 98 eine äußere Umfangsfläche 128 auf, die sich von der rechten Stirnfläche 122 zur linken Stirnfläche 124 erstreckt.
Die vierte Entladungsröhre 100 hat eine linke Stirnfläche 130, die der rechten Stirnfläche 116 der zweiten Entladungsröhre 96 zugewandt ist, eine rechte Stirnfläche 132, die der linken Stirnfläche 124 der dritten Entladungsröhre 98 zugewandt ist, und eine zylindrische innere Umfangsfläche 134, die sich von der linken Stirnfläche 130 zur rechten Stirnfläche 132 erstreckt. Die innere Umfangsfläche 134 weist einen Innendurchmesser R14 auf, der in der Axialrichtung konstant ist. Des Weiteren weist die vierte Entladungsröhre 100 eine äußere Umfangsfläche 136 auf, die sich von der linken Stirnfläche 130 zur rechten Stirnfläche 132 erstreckt.
Hierbei sind in der vorliegenden Ausführungsform die inneren Durchmesser R11 bis R14 so festgelegt, dass sie die in den folgenden Formeln 1 bis 4 gezeigten Beziehungen erfüllen. $R 11 < R 13 < R 12 < R 14$
$| R 11 - R 12 | < 100 μ m$
$| R 12 - R 14 | < 100 μ m$
$| R 14 - R 13 | < 100 μ m$
Spezifische Beispiele der Innendurchmesser R11 bis R14 sind R11=20,00 mm, R12=20,06 mm, R13=20,03 mm und R14=20,09 mm.
In der vorliegenden Ausführungsform vergrößert sich der Innendurchmesser der Entladungsröhre 92 im Verlauf von der dem Auskoppelspiegel 32 zugewandten Stirnfläche 106 zum hinteren Spiegel 34 hin über die erste Entladungsröhre 94, die zweite Entladungsröhre 96 und die vierte Entladungsröhre 100 in zwei Stufen. Somit bilden die erste Entladungsröhre 94, die zweite Entladungsröhre 96 und die vierte Entladungsröhre 100 einen ersten Teil der Entladungsröhre 92, dessen Innendurchmesser von der Stirnfläche 106 zum hinteren Spiegel 34 hin größer wird.
Hingegen vergrößert sich der Innendurchmesser der Entladungsröhre 92 im Verlauf von der dem hinteren Spiegel 34 zugewandten Stirnfläche 122 zum Auskoppelspiegel 32 hin über die dritte Entladungsröhre 98 und die vierte Entladungsröhre 100 in einer Stufe. Somit bilden die dritte Entladungsröhre 98 und die vierte Entladungsröhre 100 einen zweiten Teil der Entladungsröhre 92, dessen Innendurchmesser von der Stirnfläche 122 zum Auskoppelspiegel 32 hin größer wird.
In der vorliegenden Ausführungsform tritt das Streulicht 56e des sich im Innern der vierten Entladungsröhre 100 zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzenden Laserstrahls 56d an der rechten Stirnfläche 116 der zweiten Entladungsröhre 96 ein und wird dort absorbiert. Des Weiteren tritt das Streulicht 56g des sich im Innern der zweiten Entladungsröhre 96 zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzenden Laserstrahls 56f an der rechten Stirnfläche 108 der ersten Entladungsröhre 94 ein und wird dort absorbiert. Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, das Streulicht von dem sich zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzenden Laserstrahl in zwei Stufen an der rechten Stirnfläche 116 und der rechten Stirnfläche 108 zu entfernen.
Hingegen tritt das Streulicht 56i des sich im Innern der vierten Entladungsröhre 100 zum hinteren Spiegel 34 hin fortpflanzenden Laserstrahls 56h an der linken Stirnfläche 124 der dritten Entladungsröhre 98 ein und wird dort absorbiert. Auf diese Weise ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, das Streulicht von dem sich zum hinteren Spiegel 34 hin fortpflanzenden Laserstrahl an der linken Stirnfläche 124 zu entfernen.
Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Streulichtkomponenten von einem Laserstrahl zu entfernen, der sich entweder zum Auskoppelspiegel 32 hin oder zum hinteren Spiegel 34 hin fortpflanzt. Somit ist es möglich, einen Laserstrahl 16 nach außen abzustrahlen, der eine Intensitätsverteilung höherer Qualität aufweist, wodurch das Werkstück W genauer bearbeitet werden kann. Da ferner das Streulicht durch die Entladungsröhre 92 absorbiert wird, besteht keine Notwendigkeit, ein weiteres Element zum Entfernen von Streulicht vorzusehen. Somit kann das Streulicht wirksam durch eine einfachere Ausgestaltung entfernt werden.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, selbst wenn die Innendurchmesser R11, R12, R13 und R14 der Entladungsröhren 94, 96, 98 und 100 Abweichungen aufgrund von Toleranzen aufweisen, ein Resonatorteil 90 zu bauen, das in der Lage ist, das Streulicht zu entfernen, indem die Anordnung der Entladungsröhren 94, 96, 98 und 100 auf Basis der tatsächlichen Abmessungen der Innendurchmesser der Entladungsröhren 94, 96, 98 und 100 entsprechend geändert wird. Somit ist es möglich, die Fertigungseffizienz für den Laseroszillator zu verbessern.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 9 ein Resonatorteil 140 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erklärt. Es wird angemerkt, dass Elementen ähnlich denjenigen der oben erwähnten Ausführungsform dieselben Bezugsnummern zugeordnet werden und auf deren ausführliche Erklärungen verzichtet wird. Das Resonatorteil 140 beinhaltet einen Auskoppelspiegel 32, einen hinteren Spiegel 34 und eine zwischen dem Auskoppelspiegel 32 und dem hinteren Spiegel 34 angeordnete Entladungsröhre 142.
Die Entladungsröhre 142 beinhaltet eine erste Entladungsröhre 144, die am Auskoppelspiegel 32 angrenzt, eine zweite Entladungsröhre 146, die an der rechten Seite der ersten Entladungsröhre 144 angrenzt; eine dritte Entladungsröhre 148, die am hinteren Spiegel 34 angrenzt, eine vierte Entladungsröhre 150, die an der linken Seite der dritten Entladungsröhre 148 angrenzt, und eine fünfte Entladungsröhre 152, die zwischen der zweiten Entladungsröhre 146 und der vierten Entladungsröhre 150 angeordnet ist.
Die erste Entladungsröhre 144 und die zweite Entladungsröhre 146, die zweite Entladungsröhre 146 und die fünfte Entladungsröhre 152, die fünfte Entladungsröhre 152 und die vierte Entladungsröhre 150, und die vierte Entladungsröhre 150 und die dritte Entladungsröhre 148 sind jeweils über Verbindungsteile (nicht gezeigt) miteinander verbunden. Des Weiteren ist jede der ersten bis fünften Entladungsröhren 144, 146, 148, 150 und 152 aus, z.B., Quarz ausgebildet und beinhaltet eine (nicht gezeigte) Elektrode, die elektrisch mit einer externen Stromquelle verbunden ist.
Die erste Entladungsröhre 144 hat eine linke Stirnfläche (erstes Endteil) 154, die dem Auskoppelspiegel 32 zugewandt ist, eine rechte Stirnfläche 156, die der linken Stirnfläche 154 gegenüberliegt, und eine zylindrische innere Umfangsfläche 158, die sich von der linken Stirnfläche 154 zur rechten Stirnfläche 156 erstreckt. Die innere Umfangsfläche 158 weist einen Innendurchmesser R21 auf, der in der Axialrichtung konstant ist.
Die zweite Entladungsröhre 146 hat eine linke Stirnfläche 160, die der rechten Stirnfläche 156 der ersten Entladungsröhre 144 zugewandt ist, eine rechte Stirnfläche 162, die der linken Stirnfläche 160 gegenüberliegt, und eine zylindrische innere Umfangsfläche 164, die sich von der linken Stirnfläche 160 zur rechten Stirnfläche 162 erstreckt. Die innere Umfangsfläche 164 weist einen Innendurchmesser R22 auf, der in der Axialrichtung konstant ist.
Die dritte Entladungsröhre 148 hat eine rechte Stirnfläche (zweites Endteil) 166, die dem hinteren Spiegel 34 zugewandt ist, eine linke Stirnfläche 168, die der rechten Stirnfläche 166 gegenüberliegt, und eine zylindrische innere Umfangsfläche 170, die sich von der rechten Stirnfläche 166 zur linken Stirnfläche 168 erstreckt. Die innere Umfangsfläche 170 weist einen Innendurchmesser R23 auf, der in Axialrichtung konstant ist.
Die vierte Entladungsröhre 150 hat eine rechte Stirnfläche 172, die der linken Stirnfläche 168 der dritten Entladungsröhre 148 zugewandt ist, eine linke Stirnfläche 174, die der rechten Stirnfläche 172 gegenüberliegt, und eine zylindrische innere Umfangsfläche 176, die sich von der rechten Stirnfläche 172 zur linken Stirnfläche 174 erstreckt. Die innere Umfangsfläche 176 weist einen Innendurchmesser R24 auf, der in der Axialrichtung konstant ist.
Die fünfte Entladungsröhre 152 hat eine linke Stirnfläche 178, die der rechten Stirnfläche 162 der zweiten Entladungsröhre 146 zugewandt ist, eine rechte Stirnfläche 180, die der linken Stirnfläche 174 der vierten Entladungsröhre 150 zugewandt ist, und eine zylindrische innere Umfangsfläche 182, die sich von der linken Stirnfläche 178 zur rechten Stirnfläche 180 erstreckt. Die innere Umfangsfläche 182 weist einen Innendurchmesser R25 auf, der in der Axialrichtung konstant ist.
Hierbei sind in der vorliegenden Ausführungsform die inneren Durchmesser R21 bis R25 so festgelegt, dass sie die in den folgenden Formeln 5 bis 9 gezeigten Beziehungen erfüllen. $R 21 < R 23 < R 22 < R 24 < R 25$
$| R 21 - R 22 | < 100 μ m$
$| R 22 - R 25 | < 100 μ m$
$| R 25 - R 24 | < 100 μ m$
$| R 24 - R 23 | < 100 μ m$
Spezifische Beispiele der Innendurchmesser R21 bis R25 sind R21=20,00 mm, R22=20,06 mm, R23=20,03 mm, R24=20,09 mm und R25=20,12 mm.
In der vorliegenden Ausführungsform vergrößert sich der Innendurchmesser der Entladungsröhre 142 im Verlauf von der dem Auskoppelspiegel 32 zugewandten Stirnfläche 154 zum hinteren Spiegel 34 hin über die erste Entladungsröhre 144, die zweite Entladungsröhre 146 und die fünften Entladungsröhre 152 in zwei Stufen. Somit bilden die erste Entladungsröhre 144, die zweite Entladungsröhre 146 und die fünfte Entladungsröhre 152 einen ersten Teil der Entladungsröhre 142, dessen Innendurchmesser von der Stirnfläche 154 zum hinteren Spiegel 34 hin größer wird.
Hingegen vergrößert sich der Innendurchmesser der Entladungsröhre 142 im Verlauf von der dem hinteren Spiegel 34 zugewandten Stirnfläche 166 zum Auskoppelspiegel 32 hin über die dritte Entladungsröhre 148, die vierte Entladungsröhre 150 und die fünfte Entladungsröhre 152 in zwei Stufen. Somit bilden die dritte Entladungsröhre 148, die vierte Entladungsröhre 150 und die fünfte Entladungsröhre 152 einen zweiten Teil der Entladungsröhre 142, dessen Innendurchmesser von der Stirnfläche 166 zum Auskoppelspiegel 32 hin größer wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform tritt das Streulicht des sich im Innern der Entladungsröhre 142 zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzenden Laserstrahls an der rechten Stirnfläche 162 der zweiten Entladungsröhre 146 und an der rechten Stirnfläche 156 der ersten Entladungsröhre 144 ein, bis es den Auskoppelspiegel 32 erreicht, und wird absorbiert. Es ist somit möglich, das Streulicht von dem sich zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzenden Laserstrahl in zwei Stufen an der rechten Stirnfläche 162 und der rechten Stirnfläche 156 zu entfernen.
Hingegen tritt das Streulicht des sich im Innern der Entladungsröhre 142 zum hinteren Spiegel 34 hin fortpflanzenden Laserstrahls an der linken Stirnfläche 174 der vierten Entladungsröhre 150 und der linken Stirnfläche 168 der dritten Entladungsröhre 148 ein und wird absorbiert. Es ist somit möglich, das Streulicht von dem sich zum hinteren Spiegel 34 hin fortpflanzenden Laserstrahl in zwei Stufen an der linken Stirnfläche 174 und der linken Stirnfläche 168 zu entfernen.
Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Streulichtkomponenten von einem Laserstrahl zu entfernen, der sich entweder zum Auskoppelspiegel 32 hin oder zum hinteren Spiegel 34 hin fortpflanzt. Somit ist es möglich, einen Laserstrahl 16 nach außen abzustrahlen, der eine Intensitätsverteilung höherer Qualität aufweist, wodurch das Werkstück W genauer bearbeitet werden kann. Da ferner das Streulicht durch die Entladungsröhre 142 absorbiert wird, besteht keine Notwendigkeit, ein weiteres Element zum Entfernen von Streulicht vorzusehen. Somit kann das Streulicht wirksam durch eine einfachere Ausgestaltung entfernt werden.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, selbst wenn die Innendurchmesser R21, R22, R23 und R25 der Entladungsröhren 144, 146, 148, 150 und 152 Abweichungen aufgrund von Toleranzen aufweisen, ein Resonatorteil 140 zu bauen, das in der Lage ist, das Streulicht zu entfernen, indem die Anordnung der Entladungsröhren auf Basis der tatsächlichen Abmessungen der Innendurchmesser der Entladungsröhren entsprechend geändert wird.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 10 ein Resonatorteil 190 gemäß noch einer weiteren, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform erklärt. Es wird angemerkt, dass Elementen ähnlich denjenigen der oben erwähnten Ausführungsform dieselben Bezugsnummern zugeordnet werden und auf deren ausführliche Erklärungen verzichtet wird. Das Resonatorteil 190 beinhaltet einen Auskoppelspiegel 32, einen hinteren Spiegel 34 und eine zwischen dem Auskoppelspiegel 32 und dem hinteren Spiegel 34 angeordnete Entladungsröhre 192.
Die Entladungsröhre 192 hat eine linke Stirnfläche (erstes Endteil) 194, die dem Auskoppelspiegel 32 zugewandt ist; eine rechte Stirnfläche 196, die dem hinteren Spiegel 34 zugewandt ist, und eine innere Umfangsfläche 198 und eine äußere Umfangsfläche 200, die sich von der linken Stirnfläche 194 zur rechten Stirnfläche 196 erstrecken. Die Entladungsröhre 192 besteht z.B. aus Quarz. Eine mit der externen Stromquelle verbundene Elektrode (nicht gezeigt) ist an der äußeren Umfangsfläche 200 der Entladungsröhre 192 angeordnet. Die äußere Umfangsfläche 200 der Entladungsröhre 192 kann eine Oberfläche beliebiger Form sein, wie beispielsweise eine kreisrunde zylindrische Oberfläche oder eine vieleckige rohrförmige Oberfläche.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Innendurchmesser der inneren Umfangsfläche 198 der Entladungsröhre 192 kontinuierlich größer, je weiter er sich von der linken Stirnseite 194 zur rechten Stirnseite 196 hin erstreckt. Insbesondere vergrößert sich der innere Durchmesser der inneren Umfangsfläche 198 kontinuierlich vom inneren Durchmesser R31 an der linken Stirnseite 194 zum Innendurchmesser R32 an der rechten Stirnseite 196 während sich die innere Umfangsfläche 198 zum hinteren Spiegel 34 hin erstreckt.
Mit anderen Worten, der Innendurchmesser der inneren Umfangsfläche 198 wird allmählich von der rechten Stirnseite 196 zur linken Stirnseite 194 der Entladungsröhre 192 verkleinert. Gemäß dieser Ausgestaltung tritt das in dem sich im Innern der Entladungsröhre 192 zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzenden Laserstrahls enthaltene Streulicht in die innere Umfangsfläche 198 ein und wird von ihr absorbiert, wobei sich der Innendurchmesser der inneren Umfangsfläche allmählich zum Auskoppelspiegel 32 hin verkleinert, während sich der Laserstrahl in der Entladungsröhre 192 zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzt. Infolgedessen können die Streulichtkomponenten in dem auf den Auskoppelspiegel 32 einfallenden Laserstrahl entfernt werden.
Somit kann der Auskoppelspiegel 32 einen Laserstrahl 16 ausstrahlen, der keine Streulichtkomponenten enthält und somit eine höhere Qualität der Intensitätsverteilung aufweist. Dadurch ist es möglich, das Werkstück W mit höherer Präzision zu bearbeiten. Des Weiteren wird das Streulicht durch die Entladungsröhre 192 absorbiert, sodass keine Notwendigkeit besteht, separat ein weiteres Element zum Entfernen des Streulichts vorzusehen. Somit kann Streulicht wirksam durch eine einfachere Ausgestaltung entfernt werden.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 11 ein Resonatorteil 210 gemäß noch einer weiteren, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform erklärt. Es wird angemerkt, dass Elementen ähnlich denjenigen der oben erwähnten Ausführungsform dieselben Bezugsnummern zugeordnet werden und auf deren ausführliche Erklärungen verzichtet wird. Das Resonatorteil 210 beinhaltet einen Auskoppelspiegel 32, einen hinteren Spiegel 34 und eine zwischen dem Auskoppelspiegel 32 und dem hinteren Spiegel 34 angeordnete Entladungsröhre 212. Die Entladungsröhre 212 beinhaltet eine erste Entladungsröhre 214, die am Auskoppelspiegel 32 angrenzt, eine zweite Entladungsröhre 216, die an einer rechten Seite der ersten Entladungsröhre 214 angrenzt; eine dritte Entladungsröhre 218, die am hinteren Spiegel 34 angrenzt, und eine vierte Entladungsröhre 220, die zwischen der zweiten Entladungsröhre 216 und der dritten Entladungsröhre 218 angeordnet ist.
Jede der ersten bis vierten Entladungsröhren 214, 216, 218 und 220 besteht aus z.B. Quarz und weist eine (nicht gezeigte) Elektrode auf, die mit der externen Stromquelle verbunden ist. Des Weiteren sind die erste Entladungsröhre 214 und die zweite Entladungsröhre 216, die zweite Entladungsröhre 216 und die vierte Entladungsröhre 220, sowie die vierte Entladungsröhre 220 und die dritte Entladungsröhre 218 jeweils über Verbindungsteile (nicht gezeigt) miteinander verbunden.
Die erste Entladungsröhre 214 hat eine linke Stirnfläche (erstes Endteil) 222, die dem Auskoppelspiegel 32 zugewandt ist, eine rechte Stirnfläche 224, die der linken Stirnfläche 222 gegenüberliegt, und eine zylindrische innere Umfangsfläche 226, die sich von der linken Stirnfläche 222 zur rechten Stirnfläche 224 erstreckt. Der Innendurchmesser der inneren Umfangsfläche 226 wird zum hinteren Spiegel 34 hin vom Innendurchmesser R41 an der linken Stirnfläche 222 zum Innendurchmesser R42 an der rechten Stirnfläche 224 kontinuierlich größer.
Die zweite Entladungsröhre 216 hat eine linke Stirnfläche 228, die der rechten Stirnfläche 224 der ersten Entladungsröhre 214 zugewandt ist, eine rechte Stirnfläche 230, die der linken Stirnfläche 228 gegenüberliegt und eine innere Umfangsfläche 232, die sich von der linken Stirnfläche 228 zur rechten Stirnfläche 230 erstreckt. Der Innendurchmesser der inneren Umfangsfläche 232 wird zum hinteren Spiegel 34 hin vom Innendurchmesser R43 an der linken Stirnfläche 228 zum Innendurchmesser R44 an der rechten Stirnfläche 230 kontinuierlich größer.
Die dritte Entladungsröhre 218 hat eine rechte Stirnfläche (zweites Endteil) 234, die dem hinteren Spiegel 34 zugewandt ist, eine linke Stirnfläche 236, die der rechten Stirnfläche 234 gegenüberliegt, und eine innere Umfangsfläche 238, die sich von der rechten Stirnfläche 234 zur linken Stirnfläche 236 erstreckt. Der Innendurchmesser der inneren Umfangsfläche 238 wird zum Auskoppelspiegel 32 hin vom Innendurchmesser R45 an der rechten Stirnfläche 234 zum Innendurchmesser R46 an der linken Stirnfläche 236 kontinuierlich größer.
Die vierte Entladungsröhre 220 hat eine linke Stirnfläche 240, die der rechten Stirnfläche 230 der zweiten Entladungsröhre 216 zugewandt ist, eine rechte Stirnfläche 242, die der linken Stirnfläche 236 der dritten Entladungsröhre 218 zugewandt ist und eine innere Umfangsfläche 244, die sich von der linken Stirnfläche 240 zur rechten Stirnfläche 242 erstreckt. Der Innendurchmesser der inneren Umfangsfläche 244 wird zum Auskoppelspiegel 32 hin vom Innendurchmesser R47 an der rechten Stirnfläche 242 zum Innendurchmesser R48 an der linken Stirnfläche 240 kontinuierlich größer.
Die oben erwähnten Innendurchmesser R41 bis R48 sind so festgelegt, dass sie die in den folgenden Formeln 10 bis 12 gezeigten Beziehungen erfüllen. $R 41 < R 42 \leq R 43 < R 44$
$R 45 < R 46 \leq R 47 < R 48$
$R 44 \approx R 48$
Spezifische Beispiele der Innendurchmesser R41 bis R48 sind R41=20,00 mm, R42=20,05 mm, R43=20,05 mm, R44=20,10 mm, R45=20,00 mm, R46=20,05 mm, R47=20,05 mm und R48=20,10 mm.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Innendurchmesser der Entladungsröhre 212 von der linken Stirnfläche 222 der ersten Entladungsröhre 214 zur rechten Stirnfläche 230 der zweiten Entladungsröhre 216 fortschreitend größer. Somit stellen die erste Entladungsröhre 214 und die zweite Entladungsröhre 216 einen ersten Teil der Entladungsröhre 212 dar, dessen Innendurchmesser von der Stirnfläche 222 zum hinteren Spiegel 34 hin größer wird.
Mit anderen Worten, der Innendurchmesser der Entladungsröhre 212 verkleinert sich allmählich von der rechten Stirnfläche 230 der zweiten Entladungsröhre 216 zur linken Stirnfläche 222 der ersten Entladungsröhre 214. Gemäß dieser Ausgestaltung wird das in dem sich zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzenden Laserstrahl enthaltene Streulicht durch die inneren Umfangsflächen 232 und 226, die sich allmählich im Durchmesser verkleinern, absorbiert, während sich der Laserstrahl in der zweiten Entladungsröhre 216 und der ersten Entladungsröhre 214 zum Auskoppelspiegel 32 hin fortpflanzt. Somit können die Streulichtkomponenten in dem auf den Auskoppelspiegel 32 einfallenden Laserstrahl entfernt werden.
Hingegen vergrößert sich der Innendurchmesser der Entladungsröhre 212 fortschreitend von der rechten Stirnfläche 234 der dritten Entladungsröhre 218 zur linken Stirnfläche 240 der vierten Entladungsröhre 220. Somit stellen die dritte Entladungsröhre 218 und die vierte Entladungsröhre 220 einen zweiten Teil der Entladungsröhre 212 dar, dessen Innendurchmesser von der Stirnfläche 234 zum Auskoppelspiegel 32 hin größer wird.
Mit anderen Worten, der Innendurchmesser der Entladungsröhre 212 verkleinert sich allmählich von der linken Stirnfläche 240 der vierten Entladungsröhre 220 zur rechten Stirnfläche 234 der dritten Entladungsröhre 218. Gemäß dieser Ausgestaltung wird das in dem sich zum hinteren Spiegel 34 hin fortpflanzenden Laserstrahl enthaltene Streulicht durch die inneren Umfangsflächen 244 und 238, die sich allmählich im Durchmesser verkleinern, absorbiert, während sich der Laserstrahl in der vierten Entladungsröhre 220 und der dritten Entladungsröhre 218 fortpflanzt. Somit können die Streulichtkomponenten in dem auf den hinteren Spiegel 34 einfallenden Laserstrahl entfernt werden.
Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Streulichtkomponenten wirksam von einem Laserstrahl zu entfernen, der sich entweder zum Auskoppelspiegel 32 hin oder zum hinteren Spiegel 34 hin fortpflanzt, wodurch es möglich ist, einen Laserstrahl 16 nach außen abzustrahlen, der eine Intensitätsverteilung höherer Qualität aufweist. Infolgedessen ist es möglich, das Werkstück W mit einer höheren Präzision zu bearbeiten. Da ferner das Streulicht in der Entladungsröhre 212 absorbiert wird, besteht keine Notwendigkeit, separat ein weiteres Element zum Entfernen des Streulichts vorzusehen. Somit wird es möglich, das Streulicht wirksam durch eine einfachere Ausgestaltung zu entfernen.
Es wird angemerkt, dass in obenstehenden Ausführungsformen der Fall beschrieben wurde, in dem die in Axialrichtung aneinander angrenzenden Entladungsröhren durch Verbindungsteile miteinander verkoppelt sind. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die aneinander angrenzenden Entladungsröhren können auch miteinander verkoppelt werden, so dass deren benachbarte Stirnflächen miteinander in Kontakt treten. Das heißt, in dieser Beschreibung beinhaltet „angrenzend“ (oder benachbart) den Zustand, in dem die einander zugewandten Röhren durch einen vorbestimmten Abstand voneinander getrennt sind, sowie den Zustand, in dem sie in Kontakt miteinander treten.
Ferner wurde in der in 9 gezeigten Ausführungsform der Fall erklärt, in dem die Entladungsröhre 143 mit insgesamt fünf Entladungsröhren 144, 146, 148, 150 und 152 versehen wurde. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Entladungsröhre 142 kann ebenfalls insgesamt eine Gesamtanzahl von „n“ („n“ ist eine beliebige Ganzzahl) Entladungsröhren umfassen.
Insbesondere beinhaltet die Entladungsröhre 142 eine Entladungsröhre DT₁, eine Entladungsröhre DT₂, ..., eine Entladungsröhre DT_n-1 und eine Entladungsröhre DT_n, wobei die Reihenfolge mit der dem Auskoppelspiegel 32 nächstliegenden Entladungsröhre beginnt. Diese Entladungsröhre DT₁, Entladungsröhre DT₂, ..., Entladungsröhre DT_n-1 und Entladungsröhre DT_n weisen die Innendurchmesser r₁, r₂, ..., r_n-1 beziehungsweise r_n auf, die in der Axialrichtung konstant sind.
In diesem Fall sind die Innendurchmesser r₁ bis r_n so festgelegt, dass sie die durch die folgenden Formeln 13 bis 15 gezeigten Beziehungen erfüllen, d.h.: $r_{1} < r_{n} < r_{2} < r_{n - 1} < \dots < r_{n/2} (im Fall, in dem "n" eine gerade Zahl ist)$
$r_{1} < r_{n} < r_{2} < r_{n - 1} < \dots < r_{(n + 1) /2} (im Fall, in dem "n" eine ungerade Zahl ist)$
und $| r_{m} - r_{m - 1} | < 100 μ m ("m" ist eine Ganzzahl)$
Des Weiteren wurde in der in 11 gezeigten Ausführungsform ein Fall beschrieben, in dem die Entladungsröhre 212 insgesamt vier Entladungsröhren 214, 216, 218 und 220 aufweist. Derartige Ausführungsformen sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die Entladungsröhre 212 kann ebenfalls eine Gesamtanzahl von „m“ („m“ ist eine beliebige Ganzzahl) Entladungsröhren umfassen.
Beispielsweise beinhaltet die Entladungsröhre 212 eine Gesamtanzahl von 2n Entladungsröhren, d.h., eine Entladungsröhre DT₁, eine Entladungsröhre DT₂, ···, eine Entladungsröhre DT_n-1 und eine Entladungsröhre DT_n, wobei die Reihenfolge mit der dem Auskoppelspiegel 32 nächstliegenden Entladungsröhre beginnt. Zudem beinhaltet die Entladungsröhre 212 ferner eine Entladungsröhre DT₁', eine Entladungsröhre DT₂', ···, eine Entladungsröhre DT_n-1' und eine Entladungsröhre DT_n', wobei die Reihenfolge mit der dem hinteren Spiegel 34 nächstliegenden Entladungsröhre beginnt.
In diesem Fall stellen die Entladungsröhren DT₁ bis DT_n den ersten Teil der Entladungsröhre 212 dar. Das heißt, der Innendurchmesser der Entladungsröhre 212 wird von der Entladungsröhre DT₁ zur Entladungsröhre DT_n zum hinteren Spiegel 34 hin größer. Hingegen stellen die Entladungsröhren DT₁' bis DT_n' den zweiten Teil der Entladungsröhre 212 dar. Das heißt, der Innendurchmesser der Entladungsröhre 212 wird von der Entladungsröhre DT1' zur Entladungsröhre DT_n' zum Auskoppelspiegel 32 hin größer.
Unter den Entladungsröhren, die den ersten Teil darstellen, wird hierbei bezüglich der an der k-ten Stelle („k“ ist eine beliebige Ganzzahl) positionierten Entladungsröhre DT_k, von der dem Auskoppelspiegel 32 am nächsten befindlichen Entladungsröhre aus gesehen, und der an der rechten Seite der Entladungsröhre DT_k angrenzenden Entladungsröhre DT_k+1, der Innendurchmesser an der rechten Stirnfläche der Entladungsröhre DT_k kleiner festgelegt als der Innendurchmesser an der linken Stirnfläche der Entladungsröhre DT_k+1. In diesem Fall ist die Differenz zwischen dem Innendurchmesser an der rechten Stirnfläche der Entladungsröhre DT_k und dem Innendurchmesser an der linken Stirnfläche der Entladungsröhre DT_k+1 kleiner als 100 µm.
Unter den Entladungsröhren hingegen, die den zweiten Teil darstellen, wird hierbei bezüglich der an der k-ten Stelle positionierten Entladungsröhre DT_k', von der dem hinteren Spiegel 34 am nächsten befindlichen Entladungsröhre aus gesehen, und der an der linken Seite der Entladungsröhre DT_k' angrenzenden Entladungsröhre DT_k+1', der Innendurchmesser an der linken Stirnfläche der Entladungsröhre DT_k' kleiner festgelegt als der Innendurchmesser der rechten Stirnfläche der Entladungsröhre DT_k+1'. In diesem Fall ist die Differenz zwischen dem Innendurchmesser an der linken Stirnfläche der Entladungsröhre DT_k' und dem Innendurchmesser an der rechten Stirnfläche der Entladungsröhre DT_k+1' kleiner als 100 µm.
Des Weiteren kann der Innendurchmesser an der linken Stirnfläche der Entladungsröhre DT_k kleiner festgelegt werden als der Innendurchmesser an der rechten Stirnseite der Entladungsröhre DTk'.
Des Weiteren kann der Innendurchmesser an der rechten Stirnfläche der Entladungsröhre DT_k kleiner festgelegt werden als der Innendurchmesser an der linken Stirnseite der Entladungsröhre DTk'.
Obenstehend wurden Ausführungsformen dazu benutzt, die Erfindung zu erklären; die obenstehenden Ausführungsformen schränken jedoch die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht ein. Des Weiteren können Kombinationen der in den Ausführungsformen der Erfindung erklärten Merkmale ebenfalls im technischen Umfang der Erfindung enthalten sein. Jedoch sind nicht alle der Kombinationen dieser Merkmale unbedingt wesentlich für die Lösung der Erfindung. Des Weiteren wäre es für einen Fachmann klar, dass die obenstehenden Ausführungsformen auf verschiedene Weise geändert oder verbessert werden können.

Claims

Laseroszillator (20), Folgendes umfassend: einen Auskoppelspiegel (32) und einen hinteren Spiegel (34), die einander gegenüberliegend angeordnet sind; und eine Entladungsröhre (92), die zwischen dem Auskoppelspiegel (32) und dem hinteren Spiegel (34) angeordnet ist und ein erstes Endteil (106) umfasst, das in einer Axialrichtung zum Auskoppelspiegel (32) weist, und ein zweites Endteil (122) umfasst, das in der Axialrichtung zum hinteren Spiegel (34) weist, wobei der Innendurchmesser der Entladungsröhre (92) in axialer Richtung variiert, so dass: der Innendurchmesser schrittweise bei einer Bewegung von dem ersten Endteil (106) zu einem Abschnitt der Entladungsröhre (92) zunimmt, in dem der Innendurchmesser am größten ist, und dass der Innendurchmesser schrittweise bei einer Bewegung von dem zweiten Endteil (122) zu dem Abschnitt der Entladungsröhre (92) zunimmt, wobei die Entladungsröhre (92) umfasst: eine erste Entladungsröhre (94), die das erste Endteil (106) und einen ersten Innendurchmesser (R11) aufweist, der in der axialen Richtung konstant ist; eine zweite Entladungsröhre (96), die so angeordnet ist, dass sie an der dem Auskoppelspiegel (32) gegenüberliegenden Seite an der ersten Entladungsröhre (94) angrenzt, und die einen zweiten Innendurchmesser (R12) aufweist, der in der Axialrichtung konstant ist, wobei der zweite Innendurchmesser (R12) größer als der erste Innendurchmesser (R11) ist; eine dritte Entladungsröhre (98), die das zweite Endteil (122) umfasst und einen dritten Innendurchmesser (R13) aufweist, der in Axialrichtung konstant ist; und eine vierte Entladungsröhre (100), die zwischen der zweiten Entladungsröhre (96) und der dritten Entladungsröhre (98) so angeordnet ist, dass sie an der dem hinteren Spiegel (34) gegenüberliegenden Seite an der dritten Entladungsröhre (98) angrenzt, und die einen vierten Innendurchmesser (R14) aufweist, der in der Axialrichtung konstant ist, wobei der vierte Innendurchmesser (R14) größer als der dritte Innendurchmesser (R13) ist.
Laseroszillator nach Anspruch 1, wobei die Differenz zwischen dem ersten Innendurchmesser (R11) und dem zweiten Innendurchmesser (R12) kleiner als 100 µm ist.
Laserbearbeitungsmaschine (10), die einen Laseroszillator (20) nach Anspruch 1 oder 2 umfasst.