JP2002252396A - Laser oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ発振装置に関
する。The present invention relates to a laser oscillation device.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5に従来の軸流型ガスレーザ発振装置
の概略構成の一例を示す。以下、図5を参照しながら従
来の軸流型ガスレーザ発振器を説明する。2. Description of the Related Art FIG. 5 shows an example of a schematic configuration of a conventional axial flow type gas laser oscillation device. Hereinafter, a conventional axial flow gas laser oscillator will be described with reference to FIG.
【0003】この図に於いて、1はガラスなどの誘電体
よりなる放電管であり、2、3は前記放電管周辺に設け
られた電極である。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a discharge tube made of a dielectric material such as glass, and reference numerals 2 and 3 denote electrodes provided around the discharge tube.
【0004】4は前記電極2、3に接続された電源であ
る。Reference numeral 4 denotes a power supply connected to the electrodes 2 and 3.
【0005】5は前記電極2、3間に挟まれた放電管1
内の放電空間である。[0005] 5 is a discharge tube 1 sandwiched between the electrodes 2 and 3
Inside the discharge space.
【0006】6はほぼ全反射である終段鏡、7は部分反
射である出力鏡であり、この終段鏡6、出力鏡7は前記
放電空間5の両端に固定配置され、光共振器を形成して
いる。Reference numeral 6 denotes a final mirror which is almost totally reflected, and 7 denotes an output mirror which is partially reflected. The final mirror 6 and the output mirror 7 are fixedly arranged at both ends of the discharge space 5, and have an optical resonator. Has formed.
【0007】8は前記出力鏡7より出力されるレーザビ
ームである。Reference numeral 8 denotes a laser beam output from the output mirror 7.
【0008】矢印9はレーザガスの流れる方向を示して
おり、100〜200Torr程度の圧力で、軸流型ガ
スレーザ発振器の中を循環している。The arrow 9 indicates the direction in which the laser gas flows, and circulates in the axial flow type gas laser oscillator at a pressure of about 100 to 200 Torr.
【0009】10はレーザガス流路であり、11および
12は放電空間5における放電と送風機の運転により温
度上昇したレーザガスの温度を下げるための熱交換機、
13はレーザガスを循環させるための送風機であり、こ
の送風機13により放電空間5にて約100m/sec
程度のガス流を得ている。Reference numeral 10 denotes a laser gas flow path, and reference numerals 11 and 12 denote heat exchangers for lowering the temperature of the laser gas whose temperature has increased due to the discharge in the discharge space 5 and the operation of the blower.
Reference numeral 13 denotes a blower for circulating a laser gas.
The gas flow of the degree is obtained.
【0010】レーザガス流路10と放電管1は、レーザ
ガス導入部14で接続されている。The laser gas flow path 10 and the discharge tube 1 are connected by a laser gas introduction section 14.
【0011】以上が従来のガスレーザ発振装置の構成で
あり、次にその動作について説明する。The above is the configuration of the conventional gas laser oscillation device, and its operation will now be described.
【0012】送風機13より送り出されたレーザガス
は、レーザガス流路10を通り、レーザガス導入部14
より放電管1内へ導入される。The laser gas sent from the blower 13 passes through the laser gas flow path 10 and passes through the laser gas introduction section 14.
It is more introduced into the discharge tube 1.
【0013】この状態で電源4に接続された電極2、3
から放電空間5に放電を発生させる。In this state, the electrodes 2, 3 connected to the power source 4
From the discharge space 5.
【0014】放電空間5内のレーザガスは、この放電エ
ネルギーを得て励起され、その励起されたレーザガスは
終段鏡6および出力鏡7により形成された光共振器で共
振状態となり、出力鏡7からレーザビーム8が出力され
る。The laser gas in the discharge space 5 is excited by obtaining the discharge energy, and the excited laser gas is resonated by the optical resonator formed by the last-stage mirror 6 and the output mirror 7, and the laser beam is output from the output mirror 7. A laser beam 8 is output.
【0015】このレーザビーム8が切断・溶接に代表さ
れるレーザ加工等の用途に用いられる。The laser beam 8 is used for applications such as laser processing represented by cutting and welding.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】この様な従来のレーザ
発振装置の持つ課題について、図6を用いて説明する。Problems to be solved by such a conventional laser oscillation device will be described with reference to FIG.
【0017】図6に従来のレーザ発振装置における光共
振器部分の概略構成を示す。終段鏡6および出力鏡7に
よって形成された光共振器の光軸15上に沿って放電管
1が配置され、放電管1は放電管ホルダ16によって保
持されている。FIG. 6 shows a schematic configuration of an optical resonator portion in a conventional laser oscillation device. The discharge tube 1 is arranged along the optical axis 15 of the optical resonator formed by the last stage mirror 6 and the output mirror 7, and the discharge tube 1 is held by a discharge tube holder 16.
【0018】光共振器内でのレーザ光共振の際、光軸1
5に対して平行な光のみが増幅されてレーザビーム8と
して取り出される事が理想であるが、実際には反射や回
折によって、光軸15に対して平行でない散乱光17が
発生してしまう。At the time of laser light resonance in the optical resonator, the optical axis 1
Ideally, only the light parallel to 5 is amplified and extracted as a laser beam 8, but actually, scattered light 17 not parallel to the optical axis 15 is generated by reflection or diffraction.
【0019】前記散乱光17がレーザビーム8に混入す
る事により、レーザビーム8の質が低下し、例えばレー
ザ切断を行う際に、切断速度が低下するなどの問題があ
った。When the scattered light 17 is mixed into the laser beam 8, there is a problem that the quality of the laser beam 8 is deteriorated and, for example, the cutting speed is reduced when performing laser cutting.
【0020】この問題を解決する為の従来の取り組みと
して、終段鏡6および出力鏡7近傍には、アパーチャと
呼ばれる中空のスペーサ18を配置し、中空のスペーサ
18によって散乱光17を遮る事でレーザビーム8中に
散乱光17が混入する事を抑制する試みもなされてい
る。しかし中空のスペーサ18表面での乱反射により、
別の散乱光を発生させる結果となってしまい、大きな効
果は得られていない。As a conventional approach for solving this problem, a hollow spacer 18 called an aperture is arranged near the last-stage mirror 6 and the output mirror 7, and the scattered light 17 is blocked by the hollow spacer 18. Attempts have been made to suppress the scattered light 17 from being mixed into the laser beam 8. However, due to irregular reflection on the surface of the hollow spacer 18,
As a result, another scattered light is generated, and no great effect is obtained.
【0021】また特開平10−22550号のように、
中空のスペーサ18表面にショットブラスト加工などを
施し微少な凹凸(一辺の長さがレーザ光波長と同程度)
を表面に設け、その微少凹凸によって散乱光を分散さ
せ、減衰消滅させる試みもなされたが、大きな効果は得
られていない。As disclosed in JP-A-10-22550,
The surface of the hollow spacer 18 is subjected to shot blasting or the like to make minute irregularities (the length of one side is about the same as the laser beam wavelength)
Attempts have been made to disperse the scattered light by the minute unevenness on the surface to attenuate and vanish it, but no great effect has been obtained.
【0022】本発明は上述のごとき問題を鑑みてなされ
たものである。The present invention has been made in view of the above problems.
【0023】[0023]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、レーザ媒質を内部に配置した放電管
と、前記放電管で励起されたレーザ媒質から放出される
レーザ光の光軸上に配置した少なくとも一対のミラー
と、前記ミラー間に配置されたスペーサとを備え、前記
スペーサ表面に凹凸を設けた事を特徴とし、前記凹凸の
一辺の長さを放電管内径に対し、0.02倍以上、0.
30倍以下とし、前記凹凸の光軸方向に対する傾斜角
は、15〜45degreeとし、スペーサ材質をアル
ミとし、スペーサ表面に膜厚10μm以上のアルマイト
処理を施した、あるいは前記スペーサ材質をステンレス
とした事を特徴としたものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a discharge tube having a laser medium disposed therein, and a laser light emitted from the laser medium excited by the discharge tube. At least one pair of mirrors arranged on the axis, and a spacer arranged between the mirrors, characterized in that irregularities are provided on the surface of the spacer, the length of one side of the irregularities with respect to the inner diameter of the discharge tube, 0.02 times or more, 0.
30 times or less, the inclination angle of the unevenness with respect to the optical axis direction is 15 to 45 degrees, the spacer material is aluminum, and the spacer surface is alumite-treated to a film thickness of 10 μm or more, or the spacer material is stainless steel. It is characterized by.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
によって説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0025】図1は本発明の実施の形態例に関するレー
ザ発振装置の光共振器部分の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical resonator portion of a laser oscillation device according to an embodiment of the present invention.
【0026】終段鏡6および出力鏡7によって形成され
た光共振器の光軸15上に沿って放電管1が配置され、
放電管1は放電管ホルダ16によって保持されている。The discharge tube 1 is arranged along the optical axis 15 of the optical resonator formed by the final mirror 6 and the output mirror 7,
The discharge tube 1 is held by a discharge tube holder 16.
【0027】放電管ホルダ16に隣接して中空のスペー
サ18が配置されている。A hollow spacer 18 is arranged adjacent to the discharge tube holder 16.
【0028】中空のスペーサ18の共振空間に面した面
19が設けられ、面19には凹凸20が設けられてい
る。A surface 19 of the hollow spacer 18 facing the resonance space is provided, and the surface 19 is provided with irregularities 20.
【0029】前記凹凸20の一辺の長さは、放電管内径
に対し、0.02倍以上、0.30倍以下となってい
る。The length of one side of the unevenness 20 is not less than 0.02 times and not more than 0.30 times the inner diameter of the discharge tube.
【0030】前記凹凸20の光軸方向に対する傾斜角
は、15〜45degreeとなっている。The inclination angle of the unevenness 20 with respect to the optical axis direction is 15 to 45 degrees.
【0031】またスペーサ材質をアルミとし、スペーサ
表面に膜厚10μm以上のアルマイト処理が施されてい
る。The spacer material is aluminum, and the surface of the spacer is anodized to a thickness of 10 μm or more.
【0032】前述したように、光共振器内でのレーザ光
共振の際、光軸15に対して平行な光のみが増幅されて
レーザビーム8として取り出される事が理想であるが、
実際には反射や回折によって、光軸15に対して平行で
ない散乱光17が発生してしまう。As described above, at the time of laser light resonance in the optical resonator, it is ideal that only light parallel to the optical axis 15 is amplified and extracted as the laser beam 8.
Actually, scattered light 17 that is not parallel to the optical axis 15 is generated by reflection or diffraction.
【0033】ここで散乱光17は中空のスペーサ18の
面19に当たった後、その面で反射される。Here, the scattered light 17 impinges on the surface 19 of the hollow spacer 18 and is reflected by that surface.
【0034】面19に設けられた凹凸により散乱光19
は複数回反射され、複数回の反射の度に面19に吸収さ
れ減衰する。The scattered light 19
Is reflected a plurality of times, and is absorbed and attenuated by the surface 19 for each of the plurality of reflections.
【0035】減衰した散乱光19は、その後光軸15か
ら全く外れた方向へ飛んで行き、放電管1の内壁にあた
り吸収され、消滅する。The attenuated scattered light 19 then flies in a direction completely off the optical axis 15, hits the inner wall of the discharge tube 1 and is absorbed and disappears.
【0036】その結果、散乱光19はレーザビーム8中
にほとんど混入する事無く、レーザビーム8の質は低下
する事はない。As a result, the scattered light 19 hardly mixes into the laser beam 8, and the quality of the laser beam 8 does not deteriorate.
【0037】凹凸20の一辺の長さは、放電管内径に対
し、0.02倍以上、0.30倍以下が最も効果があ
る。The most effective length of one side of the unevenness 20 is 0.02 times or more and 0.30 times or less with respect to the inner diameter of the discharge tube.
【0038】これをしめしたものが図2である。辺の長
さが放電管内径に対し0.02倍未満であると、辺の長
さがレーザ光波長に近づく事から、回折現象の影響が大
きくなり幾何光学的な反射が狙いどおりに起きず、効果
が低減しているものと推定される。FIG. 2 shows this. If the length of the side is less than 0.02 times the inner diameter of the discharge tube, the length of the side approaches the laser beam wavelength, so that the effect of the diffraction phenomenon increases and the geometrical optical reflection does not occur as intended. , The effect is estimated to be reduced.
【0039】一方、辺の長さが放電管内径の0.30倍
を超えた場合は、反射光がまた共振空間に戻ってしま
い、効果が低減してしまう。On the other hand, when the length of the side exceeds 0.30 times the inner diameter of the discharge tube, the reflected light returns to the resonance space again, and the effect is reduced.
【0040】前記凹凸20の光軸方向に対する傾斜角
は、15〜45degreeが最も効果がある。The most effective inclination angle of the unevenness 20 with respect to the optical axis direction is 15 to 45 degrees.
【0041】これを示したものが図3である。傾斜角が
15〜45degreeの場合が、最も効果的に反射が
行われるものと推定される。FIG. 3 shows this. It is estimated that the reflection is most effectively performed when the inclination angle is 15 to 45 degrees.
【0042】またスペーサ材質は、アルミとし、表面に
膜厚10μm以上のアルマイト処理を施すとより一層効
果的である。Further, it is more effective if the spacer material is aluminum and the surface is subjected to alumite treatment with a film thickness of 10 μm or more.
【0043】これはアルマイト処理を施した表面に存在
する無数の穴が散乱光の吸収を促進する事によるものと
推定される。This is presumed to be due to the fact that the innumerable holes existing on the surface subjected to the alumite treatment promote the absorption of the scattered light.
【0044】アルマイト膜厚が10μm未満であると、
回折現象により、効果が低減してしまうと考えられる。When the alumite film thickness is less than 10 μm,
It is considered that the effect is reduced due to the diffraction phenomenon.
【0045】スペーサ材質はステンレスでも効果的であ
る。It is effective that the spacer material is stainless steel.
【0046】これはステンレス自体がレーザ光の吸収率
が高い為、散乱光の吸収が効果的に行われるからである
と推定される。It is presumed that this is because the stainless steel itself has a high absorptivity of the laser light, and the scattered light is effectively absorbed.
【0047】図4は従来例と本発明の実施例での、被加
工材の板厚に対する切断速度の違いを示した図である。FIG. 4 is a diagram showing the difference in cutting speed with respect to the thickness of the workpiece between the conventional example and the embodiment of the present invention.
【0048】これに示すように、本発明の実施例におい
ては、レーザビームエネルギー分布における散乱光が減
少しており、その事により切断速度の著しい向上が見ら
れることがわかる。As shown, in the embodiment of the present invention, the scattered light in the energy distribution of the laser beam is reduced, which indicates that the cutting speed is remarkably improved.
【0049】[0049]
【発明の効果】本発明により、散乱光がレーザビーム中
に混入する事を抑制し、レーザビームの質を高める事が
出来るレーザ発振装置を提供することが出来る。According to the present invention, it is possible to provide a laser oscillation device capable of suppressing scattering light from being mixed into a laser beam and improving the quality of the laser beam.
【図1】本発明の実施の形態例に関するレーザ発振装置
の光共振器部分の概略構成図FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical resonator portion of a laser oscillation device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態例における凹凸の一辺の長
さと、レーザビーム中の散乱光の量との関係を示した図FIG. 2 is a diagram showing a relationship between the length of one side of unevenness and the amount of scattered light in a laser beam in the embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態例における凹凸の光軸方向
に対する傾斜角と、レーザビーム中の散乱光の量との関
係を示した図FIG. 3 is a diagram showing a relationship between the inclination angle of the unevenness with respect to the optical axis direction and the amount of scattered light in the laser beam in the embodiment of the present invention.
【図4】従来例と本発明の実施の形態例での、被加工材
の板厚に対する切断速度の違いを示した図FIG. 4 is a diagram showing a difference in cutting speed with respect to a thickness of a workpiece in a conventional example and an embodiment of the present invention.
【図5】従来の軸流型ガスレーザ発振器の概略構成図FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional axial-flow gas laser oscillator.
【図6】従来のレーザ発振装置における光共振器部分の
概略構成図FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an optical resonator portion in a conventional laser oscillation device.
1 放電管 2 電極 3 電極 4 電源 5 放電空間 6 終段鏡 7 出力鏡 8 レーザビーム 9 レーザガスの流れる方向 10 レーザガス流路 11 熱交換器 12 熱交換器 13 送風機 14 レーザガス導入部 15 光軸 16 放電管ホルダ 17 散乱光 18 中空のスペーサ 19 共振空間に面した面 20 凹凸 REFERENCE SIGNS LIST 1 discharge tube 2 electrode 3 electrode 4 power supply 5 discharge space 6 final mirror 7 output mirror 8 laser beam 9 laser gas flow direction 10 laser gas flow path 11 heat exchanger 12 heat exchanger 13 blower 14 laser gas introduction part 15 optical axis 16 discharge Tube holder 17 Scattered light 18 Hollow spacer 19 Surface facing resonance space 20 Roughness
Claims (5)
前記放電管で励起されたレーザ媒質から放出されるレー
ザ光の光軸上に配置した少なくとも一対のミラーと、前
記ミラー間に配置されたスペーサとを備え、前記スペー
サ表面に凹凸を設けたレーザ発振装置。A discharge tube having a laser medium disposed therein;
A laser oscillation comprising at least a pair of mirrors arranged on the optical axis of laser light emitted from a laser medium excited by the discharge tube, and a spacer arranged between the mirrors, wherein the spacer surface has irregularities apparatus.
し、0.02倍以上030倍以下とした請求項1記載の
レーザ発振装置。2. The laser oscillation device according to claim 1, wherein the length of one side of the irregularities is 0.02 to 030 times the inner diameter of the discharge tube.
15〜45degreeとした請求項1記載のレーザ発
振装置。3. An inclination angle of the unevenness with respect to an optical axis direction,
2. The laser oscillation device according to claim 1, wherein the laser oscillation is 15 to 45 degrees.
サ表面に膜厚10μm以上のアルマイト処理を施した請
求項1記載のレーザ発振装置。4. The laser oscillation device according to claim 1, wherein the spacer material is aluminum, and the spacer surface is subjected to an alumite treatment with a film thickness of 10 μm or more.
求項1記載のレーザ発振装置。5. The laser oscillation device according to claim 1, wherein said spacer material is stainless steel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001046061A JP2002252396A (en) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | Laser oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001046061A JP2002252396A (en) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | Laser oscillator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
ID=18907753
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001046061A Pending JP2002252396A (en) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | Laser oscillator |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002252396A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017017194A (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-19 | 三菱電機株式会社 | Carbon dioxide gas laser amplifier, carbon dioxide gas laser oscillator, and carbon dioxide gas laser oscillation-amplification system |
-
2001
- 2001-02-22 JP JP2001046061A patent/JP2002252396A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017017194A (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-19 | 三菱電機株式会社 | Carbon dioxide gas laser amplifier, carbon dioxide gas laser oscillator, and carbon dioxide gas laser oscillation-amplification system |
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