DE112007003374B4

DE112007003374B4 - Laseroszillator mit Oszillatorgehäuse

Info

Publication number: DE112007003374B4
Application number: DE112007003374T
Authority: DE
Inventors: Koji Funaoka; Masahiko Hasegawa; Yasunari Matsumoto; Motoaki Tamaya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2027-04-21
Also published as: CN101606285B; US7876804B2; CN101606285A; JPWO2008136073A1; US20100135343A1; DE112007003374T5; JP4958973B2; WO2008136073A1

Abstract

Ein Paar von optischen Basen, die eine erste optische Basis (21), an der ein Spiegel mit hohem Reflexionsvermögen angeordnet ist, und eine zweite optische Basis (22) aufweist, an der ein Teilreflexionsspiegel (23) angeordnet ist, sind an beiden Seiten des Oszillatorgehäuses (10) angeordnet und parallel zueinander durch drei Stützstäbe (24, 25, 26) verbunden, die sich entlang einer optischen Achse eines optischen Resonators erstrecken, der aus dem Spiegel mit hohem Reflexionsvermögen und dem Teilreflexionsspiegel (23) besteht. Ein Paar von Balgen verbindet Zwischenräume zwischen den optischen Basen und dem Oszillatorgehäuse (10). Eine Blattfeder (31) hält jede von den optischen Basen an dem Oszillatorgehäuse (10) hängend. Eine Führungslichtquelle (27) strahlt ein Führungslicht ab zum Ausfluchten von optischen Komponenten in einem Strahlengang von dem Teilreflexionsspiegel, von dem ein Laserstrahl zu einem Bearbeitungskopf abgestrahlt wird, der ein Zielobjekt mit dem Laserlicht beleuchtet, und zum Justieren einer Bearbeitungsstelle an dem Zielobjekt. Eine Stützeinheit (40) für optische Komponenten weist optische Komponenten auf, die das Laserlicht in einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse führen. Die Führungslichtquelle (27) ist an der zweiten optischen Basis (22) angeordnet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laseroszillator, der beispielsweise in einer Laserbearbeitungsvorrichtung verwendet wird.
STAND DER TECHNIK
Ein Laseroszillator weist typischerweise auf: ein Gehäuse, in dem ein Paar von Entladungselektroden angeordnet ist und in das ein Lasermediumgas gefüllt ist, und einen optischen Resonator, der an beiden Seiten parallel zu der Entladungsoberfläche des Gehäuses angeordnet ist. Das Gehäuse weist auf: die Entladungselektroden als ein Paar von plattenartigen Elektrodenmaterialien, die um eine vorbestimmte Distanz voneinander beabstandet angeordnet sind, ein Gebläse, welches das Lasermediumgas im Inneren des Gehäuses umwälzt, und eine Kühleinheit, die das Lasermediumgas kühlt, das aufgrund der elektrischen Entladung von den Entladungselektroden eine hohe Temperatur erreicht hat. Die Zwischenräume zwischen den Entladungselektroden und der Kühleinheit sind durch einen Kanal miteinander verbunden.
In dem optischen Resonator sind eine erste optische Basis und eine zweite optische Basis parallel zueinander beispielsweise durch drei Stützstäbe, zwei im oberen Teil und einer im unteren Teil, über beide Seiten parallel zu der Entladungsoberfläche des Gehäuses angeordnet. Ein Totalreflexionsspiegel ist an der ersten optischen Basis befestigt. Ein Teilreflexionsspiegel ist an der zweiten optischen Basis befestigt und dem Totalreflexionsspiegel zugewandt. Die Richtung, in welcher der optische Resonator ein Laserlicht zur Resonanz bringt, wird nachstehend als eine optische Achse bezeichnet. Der Zwischenraum innerhalb eines Laserlichtdurchtrittsbereichs zwischen dem Gehäuse und jeder optischen Basis des optischen Resonators ist durch einen Balgen verbunden.
Nachstehend wird die Arbeitsweise eines solchen Laseroszillators umrissen. Wenn an die Entladungselektroden eine hohe Spannung angelegt wird, findet zwischen den Entladungselektroden eine elektrische Entladung statt, so dass eine Anregung des Lasermediumgases zwischen den Entladungselektroden bewirkt wird. Ein aufgrund der Anregung des Lasermediumgases erzeugtes Licht wird durch Resonanzspiegel zur Resonanz gebracht. Das an dem Totalreflexionsspiegel, der an der ersten optischen Basis abgestützt ist, reflektierte Laserlicht erreicht den Teilreflexionsspiegel, der an der zweiten optischen Basis abgestützt ist. Anschließend wird ein gewisser Anteil des Laserlichts so, wie es ist, zur Außenseite des Laseroszillators ausgegeben, und der restliche Anteil des Laserlichts wird zu dem an der ersten optischen Basis abgestützten Totalreflexionsspiegel hin reflektiert. Dabei tritt das angeregte Lasermediumgas zwischen den Entladungselektroden durch den Kanal hindurch und zirkuliert in der Kühleinheit. Nach dem Kühlen des angeregten Lasermediumgases durch die Kühleinheit führt das Gebläse das gekühlte Lasermediumgas zu den Entladungselektroden zurück.
Im Fall eines Laseroszillators, der für eine Bearbeitung mit einer hohen Ausgangsleistung verwendet wird, ist die erzeugte Wärmemenge groß, und in dem zirkulierenden Lasermediumgas tritt eine lokale Temperaturdifferenz auf, was eine thermische Formänderung des Gehäuses bewirkt. Außerdem erfahren die Stützstäbe des optischen Resonators ebenfalls eine thermische Formänderung, die derjenigen des Gehäuses folgt. Dadurch wird die Neigung der optischen Basen in Bezug auf die Stützstäbe (Lagebeziehung zwischen dem Paar von optischen Basen) gegenüber dem Zustand zum Zeitpunkt der Installation geändert. Dies bewirkt eine Schwankung der zeitlichen Stabilität in Bezug auf die Ausgaberichtung der Laserlichtposition. Zur Lösung eines solchen Problems wird herkömmlich eine Konfiguration vorgeschlagen, bei der die zentralen Bereiche in der Achsrichtung von zwei der Stützstäbe eines optischen Oszillators, die in dem oberen Teil eines Gehäuses angeordnet sind, an der oberen Oberfläche des Gehäuses angebracht sind, wobei ein Stützstab an einer Seite mit geringerer thermischer Formänderung an dem Gehäuse fest angebracht ist, und der andere Stützstab bewegbar angebracht ist, wobei nur die Bewegung in Achsrichtung und Höhenrichtung begrenzt ist (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
Nach dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren ist es möglich, eine Änderung der Lagebeziehung zwischen dem Paar von optischen Basen zu unterdrücken, wenn eine lokale Temperaturdifferenz in dem Lasermediumgas auftritt, das in dem Gehäuse zirkuliert. Da jedoch die thermische Formänderung des Gehäuses eine Änderung der Lage oder des Winkels beider Endflächen bewirkt, ändern sich die Positionen der an beiden Seiten angeordneten Balgen in Bezug auf eine optische Achsrichtung des Gehäuses. Die aufgrund der Positionsänderung der Balgen erzeugte Gegenkraft beeinflusst die Lagebeziehung zwischen den zwei optischen Basen. Zur Lösung eines solchen Problems wird herkömmlich eine Konfiguration vorgeschlagen, bei welcher der Seitenrandbereich des Gehäuses und die optischen Basen mit einer Blattfeder gekoppelt sind, so dass das Gehäuse und die optischen Basen daran gehindert sind, eine Kurvenbewegung in einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse und eine Drehbewegung um die Achse herum auszuführen, aber eine Kurvenbewegung entlang der Achsrichtung und eine Drehbewegung um die Achse herum in einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse ausführen können (siehe beispielsweise Patentliteratur 2). Mit einer solchen Konfiguration wird die Ausfluchtungsänderung des optischen Resonators auf das Minimum unterdrückt.
Dabei wird in einer Laserbearbeitungsvorrichtung das von einem Laseroszillator ausgehende Laserlicht durch eine Vielzahl von Ablenkspiegeln zu einer Bearbeitungsstelle geführt. Typischerweise weist das von einem Laseroszillator ausgehende Laserlicht eine linear polarisierte optische Komponente auf. Die Absorptionsrate des Laserlichts in Bezug auf ein Zielobjekt ist in Abhängigkeit von der Bearbeitungsrichtung aufgrund der linear polarisierten optischen Komponente verschieden. Dies bewirkt eine Anisotropie der Bearbeitungsgüte. Um die Anisotropie der Bearbeitungsgüte zu verhindern, hat eine herkömmliche Technologie gewöhnlich eine Konfiguration, bei der ein zirkular polarisierender Spiegel zwischen dem Laseroszillator und den Ablenkspiegeln angeordnet ist, um das von dem Laseroszillator abgestrahlte Laserlicht in ein zirkular polarisiertes Licht umzuwandeln (siehe beispielsweise Patentliteratur 3).
Um das von dem Laseroszillator ausgehende linear polarisierte Laserlicht in ein zirkular polarisiertes Licht umzuwandeln, kann ein Spiegel so angeordnet sein, dass in Bezug auf eine Reflexionsoberfläche des Spiegels mit einem Einfallswinkel von 45° und bei einer Einfallsanordnung, bei der eine Polarisationsebene des linear polarisierten Laserlichts einen Winkel von 45° (Orientierungswinkel von 45°) mit einer S-polarisierten optischen Achse (oder einer P-polarisierten optischen Achse) bildet, eine Phasendifferenz von 90° (λ/4) zwischen einer S-polarisierten Komponente und einer P-polarisierten Komponente des reflektierten Laserlichts auftritt. Es ist also ein dielektrischer Mehrfachschichtspiegel mit optischer Schichtausbildung, der die Phasendifferenz von 90° (λ/4) zwischen der S-polarisierten Komponente und der P-polarisierten Komponente des reflektierten Laserlichts bewirken soll, als der zirkular polarisierende Spiegel bekannt. Die S-polarisierte Komponente ist eine Komponente mit einer Polarisationsebene senkrecht zu einer Einfallsebene, und die P-polarisierte Komponente ist eine Komponente mit einer Polarisationsebene senkrecht zu der Polarisationsebene der S-polarisierten Komponente, d. h. parallel zu der Einfallsebene.
Außerdem ist hinsichtlich einer Laserbearbeitungsvorrichtung auch eine herkömmliche Konfiguration bekannt, bei der optische Komponenten zum Ausführen einer Prüfung der Bearbeitungsstellen oder eines Ausfluchtens des Strahlengangs im Inneren eines Laseroszillators angeordnet sind. Bei dieser Konfiguration weist der Laseroszillator ferner auf: eine Führungslichtquelle, die ein Führungslicht abstrahlt, eine optische Blende, die das im Inneren eines optischen Resonators abgestrahlte Laserlicht blockiert, wenn Flecken auf einem Resonanzspiegel oder einem externen Ablenkspiegel oder eine Fehlausfluchtung derselben bestimmt werden, und einen optischen Dämpfer, der das an der optischen Blende reflektierte Laserlicht absorbiert. Da es erforderlich ist, den optischen Dämpfer oder die Spiegel zu kühlen, hat eine Austrittsstrahlengangeinheit, die aus der optischen Blende oder dem zirkular polarisierenden Spiegel besteht, ferner eine schwere Konstruktion und ist an einem Gehäuse oder einer Halterung unter dem Gehäuse befestigt (siehe beispielsweise Patentliteratur 4). Ferner ist eine Führungslichterzeugungseinheit, die aus einer Führungslichtquelle und einem Ablenkspiegel besteht, an der Außenseite eines Stützrahmens befestigt, in dem ein Oszillatorgehäuse, das einen optischen Resonator aufweist, befestigt ist (siehe beispielsweise Patentliteratur 5).

Patentliteratur 1: JP 2000183425 A
Patentliteratur 2: JP 2003304015 A
Patentliteratur 3: JP 2002316291 A
Patentliteratur 4: JP 09271968 A
Patentliteratur 5: JP 09023034 A

Die DE 41 40 182 A1 beschreibt eine Laserschweißanlage, bei der ein Bearbeitungslaser einen Bearbeitungslaserstrahl erzeugt, der mittels einer Einkoppeloptik in eine Lichtleitfaser eingeleitet wird. Ein Justierstrahl gelangt von einem Justierlaser über einen Umlenkspiegel auf einen Spiegel und von dort über die Einkoppeloptik in die Lichtleitfaser. Der Bearbeitungslaserstrahl und der Justierstrahl sind kollinear; beide Laserstrahlen werden so eingestellt, dass sie exakt auf die laserseitige Einkoppelfläche der Lichtleitfaser auftreffen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Wenn beispielsweise Laseroszillatoren, die in der Patentliteratur 2 bis 5 beschrieben sind, kombiniert werden, führt eine thermische Formänderung des Gehäuses zu einer thermischen Formänderung einer Halterung oder eines Stützrahmens, der dazu dient, das Gehäuse zu befestigen. Infolgedessen ändert sich die Position der Führungslichtquelle oder des Ablenkspiegels und bewirkt eine Änderung der optischen Achse des Führungslichts.
Das Laserlicht und das Führungslicht, die über eine Vielzahl von Spiegeln bis zu einem Bearbeitungskopf geführt werden, treten durch eine feine Spiitze des Bearbeitungskopfes und fallen auf ein Zielobjekt. Wenn dabei die optische Achse des Führungslichts aufgrund der Formänderung der Halterung oder der Stützbasis eine erhebliche Änderung erfährt, wird das Laserlicht oder das Führungslicht an der Spitze blockiert, und das für die Prüfung der Bearbeitungsstellen genutzte Führungslicht ist nicht mehr sichtbar.
Um die Änderung der optischen Achse zu verringern, benötigt man ferner eine schwere Konstruktion für die Halterung oder die Stützbasis, so dass die Formänderung des Gehäuse die Halterung nicht beeinflusst. Eine solche Konfiguration resultiert jedoch in einer erheblichen Erhöhung der Fertigungskosten des Laseroszillators oder der Laserbearbeitungsvorrichtung.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme der herkömmlichen Technologie zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Laseroszillator bereitzustellen, der eine Optik zur Prüfung der Bearbeitungsstellen oder Ausfluchtung des Strahlengangs aufweist und der ohne Erhöhung der Fertigungskosten hergestellt werden kann, so dass die Formänderung des Gehäuse die optische Achse des Führungslichts nicht beeinflusst.
Um die Aufgabe zu lösen, weist ein Laseroszillator nach der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: ein Oszillatorgehäuse; ein Paar von optischen Basen, die an beiden Seiten des Oszillatorgehäuses angeordnet und parallel zueinander mit Hilfe von drei Stützstäben verbunden sind, die sich entlang einer optischen Achsrichtung erstrecken, und die optische Komponenten abstützen, die einen optischen Resonator bilden; ein Paar von Balgen, die Zwischenräume zwischen dem Paar von optischen Basen und dem Oszillatorgehäuse verbinden; eine Blattfeder, die das Paar von optischen Basen an dem Oszillatorgehäuse hängend hält; eine Führungslichtquelle, die ein Führungslicht abstrahlt, um optische Komponenten in einem Strahlengang von einem Teilreflexionsspiegel auszufluchten, der ein Laserlicht zu einem Bearbeitungskopf abstrahlt, der ein Zielobjekt mit dem Laserlicht beleuchtet, und um eine Bearbeitungsstelle zu justieren; und eine Stützeinheit für optische Komponenten, die optische Komponenten aufweist, die das Laserlicht in dem Strahlengang von dem Teilreflexionsspiegel zu dem Bearbeitungskopf in einer Richtung parallel zu einer seitlichen Oberfläche des Oszillatorgehäuses führen, an dem die optische Basis angeordnet ist. Die Führungslichtquelle ist an einer optischen Basis angeordnet, die den Teilreflexionsspiegel aufweist.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist selbst dann, wenn ein Gehäuse eine thermische Formänderung erfährt, die Lageänderung einer optischen Basis, die mit drei Stützstäben befestigt ist, gering. Infolgedessen ist die Änderung der Abstrahlungsrichtung eines von einer Führungslichtquelle, die an einer optischen Basis angeordnet ist, abgestrahlten Führungslichts nicht erheblich, so dass dadurch eine Änderung der optischen Achse des Führungslichts verhindert wird. Dadurch kann eine Bearbeitungsgenauigkeit unter der Verwendung eines von einem Laseroszillator abgestrahlten Laserlichts verbessert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht einer Konfiguration von wesentlichen Teilen eines Laseroszillators nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Befestigung einer Stützeinheit für optische Komponenten an einem Gehäuse mit einem Befestigungselement.
3 ist eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Befestigung – und zwar nicht gemäß der ersten Ausführungsform – einer Stützeinheit für optische Komponenten an einem Gehäuse mit einem Befestigungselement.
4 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Ausfluchtungsbeziehung eines Spiegels entsprechend einer thermischen Formänderung der Stützeinheit für optische Komponenten zeigt.
5 ist eine Perspektivansicht einer Konfiguration von wesentlichen Teilen des Laseroszillators nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Perspektivansicht einer Konfiguration von wesentlichen Teilen des Laseroszillators nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
ERLÄUTERUNG VON BUCHSTABEN ODER ZIFFERN
Bezugszeichenliste

1: Laseroszillator
10: Gehäuse
20: optischer Resonator
21: erste optische Basis
22: zweite optische Basis
23: Teilreflexionsspiegel
24, 25, 26: Stützstäbe
27: Führungslichtquelle
31: Koppelelement
40: Stützeinheit für optische Komponenten
41: Komponenteninstallationseinheit
12: Stützeinheit
51: zirkular polarisierender Spiegel
52, 54, 56: Ablenkblock
53: Ablenkspiegel
55: Führungslichtablenkspiegel
57: optischer Dämpfer
58: bewegbarer Tisch
59: Luftzylinder
60: Kolbenstange
61: Befestigungselement
62: Vorsprung
63: Befestigungsfläche
71: Halterung

Beispielhafte Ausführungsformen für einen Laseroszillator nach der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform.
1 ist eine Perspektivansicht einer Konfiguration von wesentlichen Teilen eines Laseroszillators nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Befestigung einer Stützeinheit für optische Komponenten an einem Gehäuse mit einem Befestigungselement. 3 ist eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Befestigung – und zwar nicht gemäß der ersten Ausführungsform – einer Stützeinheit für optische Komponenten an einem Gehäuse mit einem Befestigungselement. 4 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Ausfluchtungsbeziehung eines Spiegels entsprechend der thermischen Formänderung der Stützeinheit für optische Komponenten zeigt. Dabei wird in der nachstehenden Beschreibung angenommen, dass die Achsrichtung eines Laserlichts in einem optischen Resonator die Y-Achse ist, die Höhenrichtung senkrecht zu der Y-Achse die Z-Achse ist und die Richtung senkrecht zu der Y-Achse und der Z-Achse die X-Achse ist.
Ein Laseroszillator 1 weist auf: ein Gehäuse 10, in dem ein Paar von Entladungselektroden angeordnet ist und das mit einem Lasermediumgas gefüllt ist, und einen optischen Resonator 20, der über beiden Seiten parallel zu der Entladungsoberfläche des Gehäuses 10 angeordnet ist. Das Gehäuse 10 weist Folgendes auf, was allerdings nicht gezeigt ist: die Entladungselektroden als ein Paar von plattenartigen Elektrodenmaterialien, die um eine vorbestimmte Distanz voneinander beabstandet angeordnet sind, eine Kühleinheit, die das Lasermediumgas kühlt, das aufgrund der elektrischen Entladung von den Entladungselektroden eine hohe Temperatur erreicht hat, ein Gebläse, welches das Lasermediumgas im Inneren des Gehäuses umwälzt, einen Kanal, der die Entladungselektroden und die Kühleinheit miteinander verbindet, und ein Gebläse, welches das Lasermediumgas im Inneren des Gehäuses 10 umwälzt. Das Gehäuse 10 entspricht einem Oszillatorgehäuse in den Patentansprüchen.
In dem optischen Resonator 20 sind eine erste optische Basis 21 und eine zweite optische Basis 22 parallel zueinander beispielsweise mit Hilfe von drei Stützstäben 24 bis 26, zwei im oberen Teil und einer im unteren Teil, an beiden Seiten entlang der Entladungsoberfläche des Gehäuses 10 angeordnet. Ein Totalreflexionsspiegel, nicht gezeigt, ist abstützbar an der ersten optischen Basis 21 befestigt. Ein Teilreflexionsspiegel 23 ist abstützbar an der zweiten optischen Basis 22 befestigt und so angeordnet, dass er dem Totalreflexionsspiegel zugewandt ist. Die Richtung, in welcher der optische Resonator 20 ein Laserlicht zur Resonanz bringt, ist die optische Achse. Außerdem ist der Zwischenraum innerhalb eines Laserlichtdurchtrittsbereichs zwischen der ersten optischen Basis 21 des optischen Resonators 20 und dem Gehäuse 10 und zwischen der zweiten optischen Basis 22 des optischen Resonators 20 und dem Gehäuse 10 durch einen Balgen verbunden.
Nach der ersten Ausführungsform ist eine Führungslichtquelle 27, die ein Führungslicht abstrahlt, das zur Prüfung der Bearbeitungsstellen oder Ausfluchtung des Strahlengangs genutzt wird, unter dem Teilreflexionsspiegel 23 der zweiten optischen Basis 22 angeordnet. Die Führungslichtquelle 27 kann beispielsweise eine rote Laserdiode sein und strahlt ein Führungslicht in der Richtung parallel zu der optischen Achse des optischen Resonators 20 ab.
Ein Koppelelement 31 wie etwa eine Blattfeder dient dazu, das Ende des Gehäuses 10 an der Seite der ersten optischen Basis 21 mit der ersten optischen Basis 21 zu koppeln und das Ende des Gehäuses 10 an der Seite der zweiten optischen Basis 22 mit der zweiten optischen Basis 22 zu koppeln. Aufgrund des Koppelelements 31 wird der optische Resonator 20 an dem Gehäuse 10 hängend gehalten. Dabei begrenzen im Hinblick auf die Mittelpositionen des mit dem Gehäuse 10 verbundenen Balgens die Mittelpositionen des mit der ersten optischen Basis 21 und der zweiten optischen Basis 22 verbundenen Balgens den Freiheitsgrad in Richtung der X-Achse und in Richtung der Z-Achse sowie in der Rotationsrichtung um die Richtung der Y-Achse. Dagegen wird der Freiheitsgrad in Richtung der Y-Achse sowie in der Rotationsrichtung um die X-Achse und die Z-Achse bewegbar gehalten.
Da das Gehäuse 10 mit der ersten optischen Basis 21 und der zweiten optischen Basis 22 unter Verwendung des Koppelelements 31 gekoppelt ist, hat der optische Resonator 20 einerseits eine gegen eine Formänderung resistente Konstruktion in Bezug auf eine Krümmung in Richtung der X-Achse oder in Richtung der Z-Achse und hat eine hohe Steifigkeit in Bezug auf die Rotationsrichtung um die Y-Achse. Andererseits hat der optische Resonator 20 eine leicht verformbare Konstruktion in Bezug auf eine Krümmung in Richtung der Y-Achse und in Bezug auf die Rotationsrichtung um die X-Achse oder die Z-Achse.
Eine Stützeinheit 40 für optische Komponenten ist an der seitlichen Oberfläche des Gehäuses 10 an der Laserlichtausgangsseite (an der Seite des Teilreflexionsspiegels 23) angeordnet. Die Stützeinheit 40 für optische Komponenten führt das von dem Teilreflexionsspiegel 23 ausgegebene Laserlicht zu einem Bearbeitungskopf, nicht gezeigt, und ist mit optischen Komponenten versehen, die zur Prüfung der Bearbeitungsstellen oder Ausfluchtung des Strahlengangs dienen. Außerdem hat die Stützeinheit 40 für optische Komponenten eine L-förmige Querschnittskonstruktion und weist eine Komponenteninstallationseinheit 41 und eine Stützeinheit 42 auf. Die Komponenteninstallationseinheit 41 ist parallel zu der seitlichen Oberfläche des Gehäuses 10 an der Laserlichtausgangsseite, und optische Komponenten sind daran installiert. Die Stützeinheit 42 ist an dem unteren Ende der Komponenteninstallationseinheit 41 entlang der optischen Achse angebracht.
In der Komponenteninstallationseinheit 41 sind Ablenkblöcke 52 und 54 angeordnet, die einen zirkular polarisierenden Spiegel 51 bzw. einen Ablenkspiegel 53 aufweisen, die dazu dienen, das von dem optischen Resonator 20 ausgegebene Laserlicht zu dem Bearbeitungskopf zu führen. Der zirkular polarisierende Spiegel 51 ist angeordnet zur Umwandlung des von dem optischen Resonator 20 abgestrahlten linear polarisierten Laserlichts in ein zirkular polarisiertes Laserlicht und zur Reflexion des zirkular polarisierten Laserlichts nach unten in Richtung der Z-Achse. Der zirkular polarisierende Spiegel 51 ist an der Komponenteninstallationseinheit 41 mit dem Ablenkblock 52 befestigt. Ein Loch ist an der Installationsstelle des zirkular polarisierenden Spiegels 51 an der Komponenteninstallationseinheit 41 gebildet, so dass das von dem optischen Resonator 20 abgestrahlte Laserlicht auf den zirkular polarisierenden Spiegel 51 fällt. Der Ablenkspiegel 53 ist zur Reflexion des zirkular polarisierten Laserlichts von dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 in Richtung der Y-Achse angeordnet und ist durch den Ablenkblock 54 an der Komponenteninstallationseinheit 41 befestigt.
In einem Strahlengang A zwischen dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 und dem Ablenkspiegel 53 ist ein bewegbarer Tisch 58 angeordnet, an dem ein Führungslichtablenkspiegel 55 und ein optischer Dämpfer 57 befestigt sind. Der bewegbare Tisch 58 ist an dem Ende einer Kolbenstange 60 angebracht, die an einem Luftzylinder 59 befestigt ist. Der bewegbare Tisch 58 wird also über der Komponenteninstallationseinheit 41 bewegbar in Richtung der X-Achse gehalten. Der Führungslichtablenkspiegel 55 ist in dem Strahlengang A zwischen dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 und dem Ablenkspiegel 53 angeordnet, so dass das von der Führungslichtquelle 27, die an der zweiten optischen Basis 22 angeordnet ist, abgestrahlte Führungslicht nach unten in Richtung der Z-Achse reflektiert wird. Der Führungslichtablenkspiegel 55 ist an dem bewegbaren Tisch 58 mit einem Ablenkblock 56 befestigt. Ein Loch ist an der Installationsstelle des Führungslichtablenkspiegels 55 an jedem von der Komponenteninstallationseinheit 41 und dem bewegbaren Tisch 58 gebildet, so dass das von der Führungslichtquelle 27 abgestrahlte Führungslicht auf den Führungslichtablenkspiegel 55 fällt, wenn der Führungslichtablenkspiegel 55 in dem Strahlengang A zwischen dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 und dem Ablenkspiegel 53 angeordnet ist. Wenn ferner der Führungslichtablenkspiegel 55 in dem Strahlengang A zwischen dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 und dem Ablenkspiegel 53 angeordnet ist, absorbiert der optische Dämpfer 57 das von dem optischen Resonator 20 abgestrahlte Laserlicht und ist als eine optische AUF-ZU-Blende zur Laserausgabe wirksam. Wenn die optische AUF-ZU-Blende in einem geschlossenen Zustand ist, wird das von der Führungslichtquelle 27 abgestrahlte Führungslicht über den Führungslichtablenkspiegel 55 durch den Strahlengang A, welcher der gleiche Strahlengang für das von dem optischen Resonator 20 abgestrahlte Laserlicht ist, zu der Bearbeitungsstelle geführt.
Wenn der Führungslichtablenkspiegel 55 in dem Strahlengang A zwischen dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 und dem Ablenkspiegel 53 angeordnet ist, ermöglicht der bewegbare Tisch 58 die Aufrechterhaltung einer zueinander parallelen und kollinearen Lagebeziehung zwischen dem Führungslichtablenkspiegel 55, dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 und dem Ablenkspiegel 53. Dabei entspricht der zirkular polarisierende Spiegel 51 einem ersten Spiegel in den Patentansprüchen, der Ablenkspiegel 53 einem dritten Spiegel in den Patentansprüchen und der Führungslichtablenkspiegel 55 einem zweiten Spiegel in den Patentansprüchen.
Das Ende der Stützeinheit 42 an der gegenüberliegenden Seite der Komponenteninstallationseinheit 41 ist an der seitlichen Oberfläche des Gehäuses 10 an drei zueinander nicht-kollinearen Stellen abstützbar befestigt. Wie in 1 oder 2 gezeigt ist, hat die Stützeinheit 42 eine rechteckige Befestigungsfläche 61 an einem Ende, das an dem Gehäuse 10 befestigt ist. Drei zueinander nicht-kollineare Vorsprünge 62 sind an der Fläche der Stützeinheit 42 vorgesehen, die der rechteckigen Befestigungsfläche 61 gegenüberliegt. In dem in 1 oder 2 gezeigten Beispiel sind die Vorsprünge 62 an drei von vier Ecken der rechteckigen Befestigungsfläche 61 vorgesehen. Die Befestigungsfläche 61 ist unter Verwendung von Befestigungselementen 63 wie etwa Bolzen an dem Gehäuse 10 an den Stellen der Vorsprünge 62 befestigt.
Nachstehend folgt die Beschreibung der Arbeitsweise des Laseroszillators 1 mit der oben genannten Konfiguration. Um eine Bearbeitung auszuführen, wird der bewegbare Tisch 58 an der Komponenteninstallationseinheit 41 der Stützeinheit 40 für optische Komponenten bewegt, so dass der Führungslichtablenkspiegel 55 und der optische Dämpfer 57, die an dem bewegbaren Tisch 58 angeordnet sind, nicht in dem Strahlengang A liegen, der den zirkular polarisierenden Spiegel 51 und den Ablenkspiegel 53 verbindet. Das heißt, der bewegbare Tisch 58 wird bewegt, um die optische Blende offen zu halten und den Führungslichtablenkspiegel 55 und den optischen Dämpfer 57 zurückzuziehen. In diesem Zustand wird ein Teil des von dem optischen Resonator 20 abgestrahlten Laserlichts von dem Teilreflexionsspiegel 23 reflektiert, der an der zweiten optischen Basis 22 angeordnet ist, und fällt auf den zirkular polarisierenden Spiegel 51. Der zirkular polarisierende Spiegel 51 wandelt das linear polarisierte Laserlicht in ein zirkular polarisiertes Licht um und lenkt den Strahlengang um 90° nach unten ab (nach unten in Richtung der Z-Achse). Anschließend lenkt der Ablenkspiegel 53, der an dem unteren Ende der Komponenteninstallationseinheit 41 der Stützeinheit 40 für optische Komponenten angeordnet ist, den Strahlengang A wieder in Richtung der Y-Achse ab. Das Laserlicht wird dann zu dem Bearbeitungskopf, nicht gezeigt, geführt, und die Bearbeitung wird an einem Zielobjekt ausgeführt.
Um die Prüfung der Bearbeitungsstellen oder Ausfluchtung des Strahlengangs auszuführen, wird der bewegbare Tisch 58 bewegt, so dass der Führungslichtablenkspiegel 55 und der optische Dämpfer 57, die an dem bewegbaren Tisch 58 angeordnet sind, in dem Strahlengang A liegen, der den zirkular polarisierenden Spiegel 51 und den Ablenkspiegel 53 verbindet. Das heißt, der bewegbare Tisch 58 wird bewegt, um die optische Blende geschlossen zu halten. Dadurch wird das von dem optischen Resonator 20 abgestrahlte Laserlicht von dem Teilreflexionsspiegel 23 reflektiert und von dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 nach unten in Richtung der Z-Achse reflektiert, und zwar auf eine zum oben genannten Fall identische Weise, wird danach jedoch von dem optischen Dämpfer 57 absorbiert. Das von dem optischen Resonator 20 abgestrahlte Laserlicht erreicht also den Bearbeitungskopf nicht.
In diesem Zustand strahlt die Führungslichtquelle 27, die an der zweiten optischen Basis 22 angeordnet ist, das Führungslicht ab. Der Führungslichtablenkspiegel 55, der an dem bewegbaren Tisch 58 angeordnet ist, reflektiert das Führungslicht nach unten in Richtung der Z-Achse, und der Ablenkspiegel 53, der an dem unteren Ende der Komponenteninstallationseinheit 41 angeordnet ist, lenkt den Strahlengang wieder in Richtung der Y-Achse ab. Anschließend wird das Führungslicht zu dem Bearbeitungskopf, nicht gezeigt, geführt und zum Detektieren einer Bearbeitungsstellen-Fehlausfluchtung, von Flecken auf Ablenkspiegeln oder einer Fehlausfluchtung der optischen Achse genutzt. Verschiedene Justierungen werden auf der Basis des Detektierergebnisses ausgeführt.
Nachstehend folgt die Beschreibung von Arbeitsvorgängen in dem Laseroszillator 1 mit der oben genannten Konfiguration. Im Betrieb erfährt das Gehäuse 10 aufgrund des erwärmten Lasermediumgases eine Längung in Richtung der optischen Achse (Richtung der Y-Achse) und erfährt aufgrund der Temperaturverteilung des Lasermediumgases eine mit einer Krümmung einhergehende thermische Formänderung. Die thermische Formänderung des Gehäuses 10 bewirkt eine Änderung der Positionen der an beiden Seiten angeordneten Balgen in Bezug auf die Richtung der optischen Achse des Gehäuses 10. Die aufgrund der Änderung der Positionen der Balgen erzeugte Gegenkraft bewirkt eine Formänderung der Struktur des optischen Resonators 20, wodurch die Lagebeziehung zwischen der ersten optischen Basis 21 und der zweiten optischen Basis 22 beeinflusst wird.
Da jedoch, wie oben beschrieben, das Gehäuse 10 unter Verwendung des Koppelelements 31 an beiden Enden mit der ersten optischen Basis 21 und der zweiten optischen Basis 22 gekoppelt ist, ist es möglich, die Formänderung der ersten optischen Basis 21 und der zweiten optischen Basis 22 unter Kontrolle zu halten, die aufgrund der thermischen Formänderung des Gehäuses 10 auftritt, und die axiale Formänderung der ersten optischen Basis 21 und der zweiten optischen Basis 22, die aufgrund der Änderung der Positionen der Balgen auftritt, unter Kontrolle zu halten. Die Änderung der Position des optischen Resonators 20 ist also gering, so dass die Änderung der Abstrahlungsrichtung des Führungslichts, das von der an der zweiten optischen Basis 22 angeordneten Führungslichtquelle 27 abgestrahlt wird, geringer wird. Selbst wenn eine geringfügige Änderung der Position des optischen Resonators 20 erfolgt, ist die Differenz der Abstrahlungsrichtung des Laserlichts und des Führungslichts ferner nicht erheblich, da die optische Achse des optischen Resonators 20 und die optische Achse des Führungslichts sich in der gleichen Richtung bewegen.
Da die Stützeinheit 40 für optische Komponenten an dem Gehäuse 10 befestigt ist, ist dabei die Änderung der Position der Stützeinheit 40 für optische Komponenten aufgrund einer thermischen Formänderung des Gehäuses unvermeidbar. Selbst wenn sich die Position der Stützeinheit 40 für optische Komponenten ändert, wird jedoch, wie in 4 gezeigt ist, die Winkeländerung der optischen Achse, die an beiden Spiegeln von jedem von dem Führungslichtablenkspiegel 55, dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 und dem Ablenkspiegel 53 auftritt, die zueinander parallel und kollinear angeordnet sind, ausgeglichen, so dass der Winkel der optischen Ausgangsachse gleich bleibt. Obwohl die optische Achse dabei eine geringfügige Parallelverschiebung erfährt, ist es im Vergleich mit der Winkeländerung möglich, dies zu ignorieren, da die Distanz zu der Bearbeitungsstelle gleich 10 m oder mehr ist. Da jedes von dem Laserlicht und dem Führungslicht über einen parallelen Spiegel ausgegeben wird, ist also gemäß der ersten Ausführungsform die Änderung der optischen Achse beider Lichtstrahlen gering. Dadurch ist es möglich, bei Verwendung des Laserstrahls eine hochpräzise Bearbeitung auszuführen und bei Verwendung des Führungslichts eine hochpräzise Justierung vorzunehmen.
Wie oben beschrieben, besteht die Wirkung der parallelen Anordnung der Spiegel (des zirkular polarisierenden Spiegels 51, des Ablenkspiegels 53 und des Führungslichtablenkspiegels 55) an der Komponenteninstallationseinheit 41 der Stützeinheit 40 für optische Komponenten darin, dass es keine Winkeländerung der optischen Achse gibt, selbst wenn die relative Position dieser Spiegel, die an der Stützeinheit 40 für optische Komponenten befestigt sind, variiert. Aus diesem Grund besteht keine Notwendigkeit, die Spiegel an einer schweren Halterung oder Stützbasis zu befestigen. Wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, wird außerdem durch Befestigen der mit den Spiegeln versehenen Stützeinheit 40 für optische Komponenten direkt an dem Gehäuse 10 eine Halterung oder eine Stützbasis entweder nicht mehr benötigt oder vereinfacht. Dies trägt dazu bei, die Kosten niedrig zu halten, die erforderlich sind, um Änderungen der optischen Achse zu reduzieren.
Nachstehend folgt die Beschreibung bezüglich einer Drei-Punkt-Befestigungseinrichtung, die beim Befestigen der Stützeinheit 40 für optische Komponenten an dem Gehäuse 10 verwendet wird. Es sei angenommen, dass die Befestigungsfläche 61 aufgrund einer thermischen Formänderung des Gehäuses 10 ein Verziehen erfährt. Im Fall einer Vier-Punkt-Befestigungseinrichtung gemäß 3 wirken dann aufgrund der Tatsache, dass die Befestigungsfläche 61 übermäßig eingespannt ist, eine Biegegegenkraft und eine Torsionsgegenkraft auf die Stützeinheit 40 für optische Komponenten, wodurch ein Verziehen bewirkt wird. Dadurch ändert sich der relative Winkel des zirkular polarisierenden Spiegels 51 und des Ablenkspiegel 53 oder der relative Winkel des Führungslichtablenkspiegels 55 und des Ablenkspiegels 53. Wenn dabei mehr als vier Befestigungspunkte verwendet werden, um die Befestigungsfläche 61 der Stützeinheit 40 für optische Komponenten an dem Gehäuse 10 zu fixieren, wird die Befestigungsfläche 61 weiter übermäßig eingespannt, so dass eine Formänderung der Stützeinheit 40 für optische Komponenten zu einer komplizierten Gestalt bewirkt wird. Dadurch ändert sich auch der relative Winkel des zirkular polarisierenden Spiegels 51 und des Ablenkspiegels 53 oder der relative Winkel des Führungslichtablenkspiegels 55 und des Ablenkspiegels 53.
Im Gegensatz dazu sei der in 2 gezeigte Fall betrachtet, in dem eine Drei-Punkt-Befestigungseinrichtung verwendet wird, um die Stützeinheit 40 für optische Komponenten an dem Gehäuse 10 zu befestigen. Selbst wenn das Gehäuse 10 eine thermische Formänderung erfährt, wirkt in diesem Fall keine Biegegegenkraft oder Torsionsgegenkraft auf die Stützeinheit 40 für optische Komponenten. Dadurch ist es möglich, eine konstante Ebenheit für die Stützeinheit 40 für optische Komponenten aufrechtzuerhalten und einen konstanten relativen Winkel zwischen dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 und dem Ablenkspiegel 53 oder einen konstanten relativen Winkel zwischen dem Führungslichtablenkspiegel 55 und dem Ablenkspiegel 53 aufrechtzuerhalten.
Nach der ersten Ausführungsform weist der optische Resonator 20 die erste optische Basis 21 und die zweite optische Basis 22 auf, die mit den drei Stützstäben 24 bis 26 aneinander befestigt sind. Außerdem ist der optische Resonator 20 mit dem Gehäuse 10 unter Verwendung des Koppelelements 31 wie etwa einer Blattfeder gekoppelt. Selbst wenn also das Gehäuse 10 eine thermische Formänderung erfährt, ist die Änderung der Position der ersten optischen Basis 21 und der zweiten optischen Basis 22 gering. Infolgedessen ist die Änderung der Abstrahlungsrichtung des Führungslichts, des von der an der zweiten optischen Basis 22 angeordneten Führungslichtquelle 27 abgestrahlt wird, nicht erheblich, so dass eine Änderung der optischen Achse des Führungslichts verhindert wird. Dies ermöglicht es, die Bearbeitungsgenauigkeit unter Verwendung des von dem Laseroszillator 1 abgestrahlten Laserlichts zu verbessern.
Selbst wenn das Gehäuse 10 während des Laseroszillationsvorgangs eine thermische Formänderung erfährt, wirkt ferner keine Biegegegenkraft oder Torsionsgegenkraft auf die Stützeinheit 40 für optische Komponenten, die mit dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 zum Führen des von dem optischen Resonator 20 abgestrahlten Laserlichts oder dem Führungslichtablenkspiegel 55 und dem Ablenkspiegel 53 zum Führen des von der Führungslichtquelle 27 abgestrahlten Führungslichts zu dem Bearbeitungskopf versehen ist. Dadurch ist es ferner möglich, einen konstanten relativen Winkel zwischen dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 und dem Ablenkspiegel 53 oder einen konstanten relativen Winkel zwischen dem Führungslichtablenkspiegel 55 und dem Ablenkspiegel 53 aufrechtzuerhalten. Außerdem eliminiert dies die Notwendigkeit, die Stützeinheit 40 für optische Komponenten, die mit optischen Komponenten zur Prüfung der Bearbeitungsstellen oder Ausfluchtung des Strahlengangs versehen ist, an einer schweren Halterung oder Stützbasis zu befestigen, die keine Formänderung erfährt, selbst wenn das Gehäuse 10 eine Formänderung erfährt. Es ist also möglich, den Laseroszillator 1 ohne Erhöhung der Fertigungskosten auf eine solche Weise herzustellen, dass eine thermische Formänderung des Gehäuses 10 die optische Achse des Führungslichts nicht beeinflusst.
Zweite Ausführungsform.
5 ist eine Perspektivansicht einer Konfiguration von wesentlichen Teilen des Laseroszillators nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dem Laseroszillator 1 nach der zweiten Ausführungsform ist die Stützeinheit 40 für optische Komponenten nicht, wie in der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, an dem Gehäuse 10 befestigt. Stattdessen ist die Stützeinheit 40 für optische Komponenten an einer Halterung 71 befestigt, die das Gehäuse 10 von unten abstützt. Die Stützeinheit 40 für optische Komponenten hat eine flache plattenartige Gestalt und hat die Befestigungsfläche 61 an ihrem unteren Ende. Die drei zueinander nicht-kollinearen Vorsprünge 62 stehen von der Befestigungsfläche 61 nach unten vor. Die Stützeinheit 40 für optische Komponenten ist an der Halterung 71 durch Einspannen der Vorsprünge 62 unter Verwendung der Befestigungselemente 63 wie etwa Bolzen abstützbar befestigt. Dabei sind die Komponenten in der zweiten Ausführungsform, die mit den in der ersten Ausführungsform beschriebenen identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Wenn nach der zweiten Ausführungsform das Gehäuse 10 während des Laseroszillationsvorgangs eine thermische Formänderung erfährt, erfährt die Halterung 71 ebenfalls eine Formänderung, so dass eine Änderung der Position der Stützeinheit 40 für optische Komponenten bewirkt wird. Durch Verwendung einer Drei-Punkt-Befestigungseinrichtung zum Fixieren der Befestigungsfläche 61 der Stützeinheit 40 für optische Komponenten an der Halterung 71 wirkt jedoch keine Biegegegenkraft oder Torsionsgegenkraft auf die Stützeinheit 40 für optische Komponenten. Dadurch ist es möglich, einen konstanten relativen Winkel zwischen dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 und dem Ablenkspiegel 53 oder einen konstanten relativen Winkel zwischen dem Führungslichtablenkspiegel 55 und dem Ablenkspiegel 53 aufrechtzuerhalten. Dies eliminiert die Notwendigkeit einer schweren Konstruktion für die Halterung 71, um eine Formänderung aufgrund einer thermischen Formänderung des Gehäuses 10 zu verhindern. Im Vergleich mit einer schweren Konstruktion der Halterung 71, ist es also möglich, die Fertigungskosten des Laseroszillators 1 niedrig zu halten.
Dritte Ausführungsform.
6 ist eine Perspektivansicht einer Konfiguration von wesentlichen Teilen des Laseroszillators nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dem Laseroszillator 1 nach der dritten Ausführungsform ist die Position von Resonatorspiegeln (des Totalreflexionsspiegels und des Teilreflexionsspiegels 23) des optischen Resonators 20, der das Laserlicht für eine Bearbeitung abstrahlt, mit der Position der Führungslichtquelle 27, die das Führungslicht abstrahlt, vertauscht. Somit sind die Positionen der Anordnung der optischen Komponenten in der Stützeinheit 40 für optische Komponenten ebenfalls justiert.
Das heißt, in dem optischen Resonator 20 ist der Teilreflexionsspiegel 23, der das Laserlicht reflektiert, im Wesentlichen nahe der Mitte der Höhenrichtung (Richtung der Z-Achse) der zweiten optischen Basis 22 angeordnet. Die Führungslichtquelle 27 ist über dem Teilreflexionsspiegel 23 angeordnet. Der Totalreflexionsspiegel ist an der ersten optischen Basis 21 angeordnet und dem Teilreflexionsspiegel 23 an der zweiten optischen Basis 22 zugewandt.
Entsprechend der Position des Teilreflexionsspiegels 23 wird der zirkular polarisierende Spiegel 51 in eine Position an der Komponenteninstallationseinheit 41 der Stützeinheit 40 für optische Komponenten bewegt, die auf der optischen Achse des optischen Resonators 20 liegt. Außerdem ist der zirkular polarisierende Spiegel 51 an dem bewegbaren Tisch 58 angeordnet, der in Richtung der X-Achse bewegbar ist. Entlang der optischen Achse des optischen Resonators 20 und anschließend an den zirkular polarisierenden Spiegel 51 ist der optische Dämpfer 57 angeordnet, der das Laserlicht absorbiert, das von dem optischen Resonator 20 abgestrahlt wird, wenn der zirkular polarisierende Spiegel 51 durch Bewegen des bewegbaren Tischs 58 von der optischen Achse zurückgezogen wird. Der optische Dämpfer 57 ist an der Komponenteninstallationseinheit 41 mit einem Stützelement 64 für den optischen Dämpfer befestigt.
An der Komponenteninstallationseinheit 41 ist der Ablenkblock 56 befestigt, der mit dem Führungslichtablenkspiegel 55 versehen ist, um das Führungslicht, das von der an der zweiten optischen Basis 22 angeordneten Führungslichtquelle 27 abgestrahlt wird, zu dem Bearbeitungskopf zu führen. Der Führungslichtablenkspiegel 55 ist angeordnet, um das von der Führungslichtquelle 27 abgestrahlte Führungslicht nach unten in Richtung der Z-Achse über den Strahlengang A, welcher der Strahlengang zwischen dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 und dem Bearbeitungskopf ist, über den Ablenkspiegel 53 zu reflektieren, der unter dem zirkular polarisierenden Spiegel 51 angeordnet ist.
Die Bestimmung, ob eine Bearbeitung oder Justierung auszuführen ist, hängt von der Position des an dem bewegbaren Tisch 58 angeordneten zirkular polarisierenden Spiegel 51 ab. Das heißt, wenn der zirkular polarisierende Spiegel 51 auf der optischen Achse des optischen Resonators 20 liegt, wird das von dem optischen Resonator 20 abgestrahlte Laserlicht zur Bearbeitung zu dem Bearbeitungskopf, nicht gezeigt, durch den zirkular polarisierenden Spiegel 51 und den Ablenkspiegel 53 geführt. Wenn dagegen der zirkular polarisierende Spiegel 51 von der optischen Achse zurückgezogen wird, wird das von dem optischen Resonator 20 abgestrahlte Laserlicht von dem anschließend auf der gleichen optischen Achse angeordneten optischen Dämpfer 57 absorbiert. Das Laserlicht wird also nicht zu dem Bearbeitungskopf geführt. Wenn in diesem Zustand die Führungslichtquelle 27 das Führungslicht abstrahlt, wird es über den Strahlengang in Richtung zu dem Bearbeitungskopf über den Ablenkspiegel 53 geführt.
Dabei ist es möglich, die Konfiguration nach der zweiten Ausführungsform bei dem Laseroszillator 1 mit der Konfiguration nach der dritten Ausführungsform zu implementieren. Außerdem sind die Komponenten in der dritten Ausführungsform, die mit den in der ersten Ausführungsform beschriebenen identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt. Da ferner die Arbeitsweise und Funktionen des Laseroszillators 1 nach der dritten Ausführungsform mit den in der ersten Ausführungsform beschriebenen identisch sind, wird die entsprechende Beschreibung nicht wiederholt. Außerdem ermöglicht es die dritte Ausführungsform, die Wirkung zu erzielen, die mit der durch die erste Ausführungsform erzielten identisch ist.
Dabei dienen die Anordnungen des zirkular polarisierenden Spiegels 51, des Ablenkspiegels 53 und des Führungslichtablenkspiegels 55 an der Stützeinheit 40 für optische Komponenten nach den drei Ausführungsformen als Beispiele und stellen keine Einschränkung dar.
Der zirkular polarisierende Spiegel 51 und der Ablenkspiegel 53 werden zwar in allen drei Ausführungsformen verwendet, es ist jedoch ferner auch möglich, den zirkular polarisierenden Spiegel 51 und den Ablenkspiegel 53 durch dichroitische Spiegel zu ersetzen und die Wirkung zu erzielen, die mit der durch jede der drei Ausführungsformen erzielten identisch ist.
Um das an der Bearbeitungsstelle reflektierte Licht zu absorbieren, können ferner der zirkular polarisierende Spiegel 51 und der Ablenkspiegel 53 durch polarisiertes Licht absorbierende Spiegel ersetzt werden, und es kann dennoch die Wirkung erzielt werden, die mit der durch jede der drei Ausführungsformen erzielten identisch ist.
GEWEBLICHE ANWENDBARKEIT
Wie oben beschrieben, ist ein Laseroszillator nach der vorliegenden Erfindung für eine Laserbearbeitungsvorrichtung geeignet, die eine Bearbeitung unter Verwendung eines Laserlichts ausführt, das von einem Laseroszillator vom orthogonalen Anregungstyp abgestrahlt wird.

Claims

Laseroszillator (1), der Folgendes aufweist: ein Oszillatorgehäuse (10); ein Paar von optischen Basen, die eine erste optische Basis (21), an der ein Spiegel mit hohem Reflexionsvermögen angeordnet ist, und eine zweite optische Basis (22) aufweist, an der ein Teilreflexionsspiegel (23) angeordnet ist, wobei die optischen Basen an beiden Seiten des Oszillatorgehäuses (10) angeordnet sind und parallel zueinander durch drei Stützstäbe (24, 25, 26) verbunden sind, die sich entlang einer optischen Achse eines optischen Resonators erstrecken, der aus dem Spiegel mit hohem Reflexionsvermögen und dem Teilreflexionsspiegel (23) besteht; ein Paar von Balgen, die Zwischenräume zwischen den optischen Basen und dem Oszillatorgehäuse (10) verbinden; eine Blattfeder (31), die jede von den optischen Basen an dem Oszillatorgehäuse (10) hängend hält; eine Führungslichtquelle (27), die ein Führungslicht abstrahlt zum Ausfluchten von optischen Komponenten in einem Strahlengang von dem Teilreflexionsspiegel, von dem ein Laserlicht zu einem Bearbeitungskopf abgestrahlt wird, der ein Zielobjekt mit dem Laserlicht beleuchtet, und zum Justieren einer Bearbeitungsstelle an dem Zielobjekt; und eine Stützeinheit (40) für optische Komponenten, die optische Komponenten aufweist, die das Laserlicht in einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse führen, wobei die Führungslichtquelle (27) an der zweiten optischen Basis (22) angeordnet ist.
Laseroszillator (1) nach Anspruch 1, wobei die Stützeinheit (40) für optische Komponenten Folgendes aufweist: einen ersten Spiegel (51), der das Laserlicht in einer ersten vorbestimmten Richtung reflektiert, einen zweiten Spiegel (55), der das Führungslicht in der ersten vorbestimmten Richtung reflektiert, und einen dritten Spiegel (53), der das an dem ersten Spiegel reflektierte Laserlicht oder das an dem zweiten Spiegel reflektierte Führungslicht in eine zweite vorbestimmte Richtung reflektiert, und wobei der erste Spiegel, der zweite Spiegel und der dritte Spiegel auf zueinander parallele und kollineare Weise angeordnet sind.
Laseroszillator (1) nach Anspruch 2, wobei einer von dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel, der in einer Mitte angeordnet ist, zwischen einer ersten Position in dem Strahlengang und einer aus dem Strahlgang zurückgezogenen zweiten Position bewegbar ist.
Laseroszillator (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Führungslichtquelle (27) niedriger als der optischen Resonator angeordnet ist und der zweite Spiegel in der Mitte angeordnet ist, und der Laseroszillator ferner einen optischen Dämpfer (57) aufweist, der zwischen dem ersten Spiegel und dem zweiten Spiegel angeordnet ist und das Laserlicht absorbiert, wenn der zweite Spiegel in der ersten Position ist.
Laseroszillator (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der optischen Resonator niedriger als die Führungslichtquelle (27) angeordnet ist und das erste Licht in der Mitte angeordnet ist, und der Laseroszillator einen optischen Dämpfer aufweist, der das Laserlicht absorbiert, wenn der erste Spiegel in der zweiten Position ist.
Laseroszillator (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Stützeinheit (40) für optische Komponenten mit drei nicht-kollinearen Befestigungselementen an dem Oszillatorgehäuse (10) befestigt ist.
Laseroszillator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der ferner eine Halterung aufweist, die das Oszillatorgehäuse (10) und die Stützeinheit (40) für optische Komponenten an ihren Unterseiten abstützt, wobei die Stützeinheit (40) für optische Komponenten mit drei nicht-kollinearen Befestigungselementen an der Halterung befestigt ist.