JP2003060274A - 炭酸ガスレーザの出力増加方法及び光遅延装置 - Google Patents
炭酸ガスレーザの出力増加方法及び光遅延装置Info
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- JP2003060274A JP2003060274A JP2001246847A JP2001246847A JP2003060274A JP 2003060274 A JP2003060274 A JP 2003060274A JP 2001246847 A JP2001246847 A JP 2001246847A JP 2001246847 A JP2001246847 A JP 2001246847A JP 2003060274 A JP2003060274 A JP 2003060274A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来困難であった炭酸ガスレーザの遅延を可
能として、パルスのピーク出力を増加できるようにす
る。 【解決手段】 炭酸ガスレーザの出力光をパルス内で時
分割し、分割したレーザ光の早い方をゲルマニウム単結
晶２０を用いた光遅延装置１４により時間的に遅延させ
て、遅い方と同軸上に再び重ね合わせることにより、パ
ルスのピーク出力を増加させる。
能として、パルスのピーク出力を増加できるようにす
る。 【解決手段】 炭酸ガスレーザの出力光をパルス内で時
分割し、分割したレーザ光の早い方をゲルマニウム単結
晶２０を用いた光遅延装置１４により時間的に遅延させ
て、遅い方と同軸上に再び重ね合わせることにより、パ
ルスのピーク出力を増加させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工などに
用いるのに好適な、高出力の炭酸ガスレーザの出力増加
方法及び装置、これに用いるのに好適な光遅延装置、該
光遅延装置を用いた炭酸ガスレーザの遅延方法に関す
る。
用いるのに好適な、高出力の炭酸ガスレーザの出力増加
方法及び装置、これに用いるのに好適な光遅延装置、該
光遅延装置を用いた炭酸ガスレーザの遅延方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光の出力を増加させるものとし
て、ＹＡＧレーザ等では、電気音響素子（ＥＯＭ）を用
いてレーザ光を分割し、分割したレーザ光を光ファイバ
で遅らせて、合成することが考えられている。
て、ＹＡＧレーザ等では、電気音響素子（ＥＯＭ）を用
いてレーザ光を分割し、分割したレーザ光を光ファイバ
で遅らせて、合成することが考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、波長９
〜１１μｍの遠赤外線領域のレーザ光を発生する炭酸ガ
スレーザは、ＹＡＧレーザ等と異なりガラスや水などに
吸収されやすく、一般的な光学素材は使用できなかった
ため、従来は、出力を増加させることが困難であった。
〜１１μｍの遠赤外線領域のレーザ光を発生する炭酸ガ
スレーザは、ＹＡＧレーザ等と異なりガラスや水などに
吸収されやすく、一般的な光学素材は使用できなかった
ため、従来は、出力を増加させることが困難であった。
【０００４】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、炭酸ガスレーザの出力光を増加する
ことを第１の課題とする。
くなされたもので、炭酸ガスレーザの出力光を増加する
ことを第１の課題とする。
【０００５】本発明は、又、炭酸ガスレーザの出力増加
に適した光遅延装置を提供することを第２の課題とする
に適した光遅延装置を提供することを第２の課題とする
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、炭酸ガスレー
ザの出力光をパルス内で時分割し、分割したレーザ光の
早い方を時間的に遅延させて、遅い方と同軸上に再び重
ね合わせることにより、パルスのピーク出力を増加させ
るようにして、前記第１の課題を解決したものである。
ザの出力光をパルス内で時分割し、分割したレーザ光の
早い方を時間的に遅延させて、遅い方と同軸上に再び重
ね合わせることにより、パルスのピーク出力を増加させ
るようにして、前記第１の課題を解決したものである。
【０００７】又、炭酸ガスレーザの出力増加装置を、炭
酸ガスレーザの出力光をパルス内で時分割するための時
分割手段と、該時分割手段により分割したレーザ光の早
い方を時間的に遅延させるための光遅延手段と、該光遅
延手段により遅延させたレーザ光を、遅い方のレーザ光
と同軸上に再び重ね合わせるための光合成手段とを用い
て構成することにより、同じく前記第１の課題を解決し
たものである。
酸ガスレーザの出力光をパルス内で時分割するための時
分割手段と、該時分割手段により分割したレーザ光の早
い方を時間的に遅延させるための光遅延手段と、該光遅
延手段により遅延させたレーザ光を、遅い方のレーザ光
と同軸上に再び重ね合わせるための光合成手段とを用い
て構成することにより、同じく前記第１の課題を解決し
たものである。
【０００８】又、前記光遅延手段が複数の光遅延装置を
含むようにして、長時間の遅延を可能としたものであ
る。
含むようにして、長時間の遅延を可能としたものであ
る。
【０００９】又、前記光合成手段が、分割したレーザ光
の偏光状態を元に戻すための偏光手段を含むようにし
て、偏光状態が変化しないようにしたものである。
の偏光状態を元に戻すための偏光手段を含むようにし
て、偏光状態が変化しないようにしたものである。
【００１０】本発明は、又、光遅延装置を、対向する両
端面が、相対する曲面の中心位置に焦点位置を有する曲
面形状に成形されてなる反射用曲面部、前記両端面の対
角線上の端部が平面状に成形されてなる入力用平面部及
び出力用平面部を有する板状のゲルマニウム単結晶と、
前記反射用曲面上に形成された全反射膜と、前記入力用
平面及び出力用平面上に形成された反射防止膜とを用い
て構成し、前記入力用平面部から単結晶に入射された光
を、前記反射用曲面部により該単結晶内で多重反射させ
て遅延させ、前記出力用平面部から取り出すようにし
て、前記第２の課題を解決したものである。
端面が、相対する曲面の中心位置に焦点位置を有する曲
面形状に成形されてなる反射用曲面部、前記両端面の対
角線上の端部が平面状に成形されてなる入力用平面部及
び出力用平面部を有する板状のゲルマニウム単結晶と、
前記反射用曲面上に形成された全反射膜と、前記入力用
平面及び出力用平面上に形成された反射防止膜とを用い
て構成し、前記入力用平面部から単結晶に入射された光
を、前記反射用曲面部により該単結晶内で多重反射させ
て遅延させ、前記出力用平面部から取り出すようにし
て、前記第２の課題を解決したものである。
【００１１】又、該光遅延装置を用いて、炭酸ガスレー
ザの出力光を遅延させるようにしたものである。
ザの出力光を遅延させるようにしたものである。
【００１２】炭酸ガスレーザの出力光を時間的に遅延さ
せるためには、光路長を長く取る必要がある。光の速度
は約３０万ｋｍ／秒とされているため、１μ秒遅延させ
るためには約３００ｍの光路長が必要になるが現実的で
はない。そこで、発明者は、ゲルマニウム単結晶を使用
した遅延光学系を考案した。ゲルマニウムは、屈折率が
４であるため、ゲルマニウム内で光が進む速度は、空気
中の4分の１に減少する。つまり、１μ秒遅延させるた
めに必要な光路長は、３００ｍの4分の１＝７５ｍとな
り、多重反射により実現可能な数値となる。
せるためには、光路長を長く取る必要がある。光の速度
は約３０万ｋｍ／秒とされているため、１μ秒遅延させ
るためには約３００ｍの光路長が必要になるが現実的で
はない。そこで、発明者は、ゲルマニウム単結晶を使用
した遅延光学系を考案した。ゲルマニウムは、屈折率が
４であるため、ゲルマニウム内で光が進む速度は、空気
中の4分の１に減少する。つまり、１μ秒遅延させるた
めに必要な光路長は、３００ｍの4分の１＝７５ｍとな
り、多重反射により実現可能な数値となる。
【００１３】本発明は、このような知見に基づいてなさ
れたものである。
れたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
施形態を詳細に説明する。
【００１５】本発明に係る炭酸ガスの出力増加装置の実
施形態は、図１に示す如く、炭酸ガス（ＣＯ2）レーザ
１０の出力をパルスの前半部を１次回折光（以下、１次
光と称する）に、後半部を０次回折光（以下、０次光と
称する）に時分割するための音響変調素子（ＡＯＭ）１
２と、該ＡＯＭ１２により分割したレーザ光の早い方
（１次光）を時間的に遅延させるための光遅延装置１４
と、該光遅延装置１４により遅延させた１次光の偏光状
態を０次光に合わせて、０次光の同軸上に再び重ね合わ
せるための１／２波長偏光ミラー１６及び分光器（ポラ
ライザ）１８とを含んで構成されている。
施形態は、図１に示す如く、炭酸ガス（ＣＯ2）レーザ
１０の出力をパルスの前半部を１次回折光（以下、１次
光と称する）に、後半部を０次回折光（以下、０次光と
称する）に時分割するための音響変調素子（ＡＯＭ）１
２と、該ＡＯＭ１２により分割したレーザ光の早い方
（１次光）を時間的に遅延させるための光遅延装置１４
と、該光遅延装置１４により遅延させた１次光の偏光状
態を０次光に合わせて、０次光の同軸上に再び重ね合わ
せるための１／２波長偏光ミラー１６及び分光器（ポラ
ライザ）１８とを含んで構成されている。
【００１６】前記ＡＯＭ１２は、所定の周波数で印加電
流をオンオフすることにより、回折格子の屈折角が変わ
る原理を利用して、レーザ光のパルスの切り出しを行
う。
流をオンオフすることにより、回折格子の屈折角が変わ
る原理を利用して、レーザ光のパルスの切り出しを行
う。
【００１７】本実施形態においては、ＡＯＭ１２により
レーザ光が１次光と０次光に時分割され、早い方の１次
光が光遅延装置１４で所定時間遅延された後、１／２波
長偏光ミラー１６で偏光状態が元に戻され、更にポララ
イザ１８により０次光と合成される。従って、合成波形
は図１に示した如く、１次光と０次光が重なったものと
なり、元のレーザ光波形に比べてピークが増加される。
レーザ光が１次光と０次光に時分割され、早い方の１次
光が光遅延装置１４で所定時間遅延された後、１／２波
長偏光ミラー１６で偏光状態が元に戻され、更にポララ
イザ１８により０次光と合成される。従って、合成波形
は図１に示した如く、１次光と０次光が重なったものと
なり、元のレーザ光波形に比べてピークが増加される。
【００１８】前記光遅延装置１４としては、図２（斜視
図）、図３（正面図）及び図４（平面図）に詳細に示す
如く、対向する両端面が、図３に示す如く、相対する曲
面の中心位置２２Ａ、２４Ａに焦点位置を有する曲面形
状に成形されてなる反射用曲面部２２、２４、前記両端
面の対角線上の端部が、図４に示す如く、平面状に研磨
されてなる入力用平面部２６及び出力用平面部２８を有
する、板状のゲルマニウム（Ｇｅ）単結晶２０と、前記
反射用曲面２２、２４上に蒸着された、例えば金やアル
ミニウムからなる全反射膜と、前記入力用平面２６及び
出力用平面２８上に貼られた反射防止膜とを備えてい
る。
図）、図３（正面図）及び図４（平面図）に詳細に示す
如く、対向する両端面が、図３に示す如く、相対する曲
面の中心位置２２Ａ、２４Ａに焦点位置を有する曲面形
状に成形されてなる反射用曲面部２２、２４、前記両端
面の対角線上の端部が、図４に示す如く、平面状に研磨
されてなる入力用平面部２６及び出力用平面部２８を有
する、板状のゲルマニウム（Ｇｅ）単結晶２０と、前記
反射用曲面２２、２４上に蒸着された、例えば金やアル
ミニウムからなる全反射膜と、前記入力用平面２６及び
出力用平面２８上に貼られた反射防止膜とを備えてい
る。
【００１９】前記両曲面２２、２４は、各曲面の焦点位
置が相対する曲面の中心位置とされ、光学的閉鎖回路を
構成しており、図５に示す如く、入力用平面部２６か
ら、レーザ光３０を前後面に関して角度θだけ傾けて水
平に入射すると、両端面（２２、２４）で多重反射さ
れ、遅延されて、出力用平面部２８からレーザ光３２と
して出射される。この時、入射角θによって変化する多
重反射回数と、ゲルマニウム単結晶の幅Ｌ（図４）でレ
ーザ光の遅延時間が決まる。
置が相対する曲面の中心位置とされ、光学的閉鎖回路を
構成しており、図５に示す如く、入力用平面部２６か
ら、レーザ光３０を前後面に関して角度θだけ傾けて水
平に入射すると、両端面（２２、２４）で多重反射さ
れ、遅延されて、出力用平面部２８からレーザ光３２と
して出射される。この時、入射角θによって変化する多
重反射回数と、ゲルマニウム単結晶の幅Ｌ（図４）でレ
ーザ光の遅延時間が決まる。
【００２０】なお１台の光遅延装置１４で遅延時間が足
りない場合には、図１に破線で示した如く、光遅延装置
１４を複数個重ねることによって、更に遅延時間を大き
くすることができる。
りない場合には、図１に破線で示した如く、光遅延装置
１４を複数個重ねることによって、更に遅延時間を大き
くすることができる。
【００２１】前記実施形態においては、金やアルミニウ
ムからなる全反射膜が曲面部に蒸着され、反射防止膜が
平面部に貼着されていたが、膜の材質や形成方法は、こ
れらに限定されない。
ムからなる全反射膜が曲面部に蒸着され、反射防止膜が
平面部に貼着されていたが、膜の材質や形成方法は、こ
れらに限定されない。
【００２２】なお図２乃至図５に示した光遅延装置１４
は、特に波長９．２μｍ〜１０．６μｍの炭酸ガスレー
ザのレーザ光を時間的に遅延させる際に用いるのに好適
であるが、遅延対象は炭酸ガスレーザに限定されない。
は、特に波長９．２μｍ〜１０．６μｍの炭酸ガスレー
ザのレーザ光を時間的に遅延させる際に用いるのに好適
であるが、遅延対象は炭酸ガスレーザに限定されない。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、従来困難であった炭酸
ガスレーザの出力光を遅延させることが可能となり、パ
ルスのピーク出力を増加させることが可能となる。
ガスレーザの出力光を遅延させることが可能となり、パ
ルスのピーク出力を増加させることが可能となる。
【図１】本発明に係る炭酸ガスレーザの出力増加装置の
実施形態の構成を示す光路図
実施形態の構成を示す光路図
【図２】前記実施形態で用いられている光遅延装置の構
成を示す斜視図
成を示す斜視図
【図３】同じく正面図
【図４】同じく平面図
【図５】同じく光遅延装置内をレーザ光が通過している
状態を示す平面図
状態を示す平面図
１０…炭酸ガス（ＣＯ2）レーザ
１２…音響変調素子（ＡＯＭ）
１４…光遅延装置
１６…１／２波長偏光ミラー
１８…分光器（ポラライザ）
２０…ゲルマニウム（Ｇｅ）単結晶
２２、２４…反射用曲面部
２２Ａ、２４Ａ…中心位置
２６…入力用平面部
２８…出力用平面部
３０、３２…レーザ光
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０２Ｆ 1/33 Ｇ０２Ｆ 1/33
Ｈ０１Ｓ 3/22 Ｈ０１Ｓ 3/22 Ｚ
Ｆターム(参考） 2H042 DA02 DA05 DA12 DA22 DB00
DC11 DD08 DE07
2H079 AA04 AA12 BA01 CA24 EB22
KA20
2K002 AA04 AB07 BA12 HA10
5F071 AA05 JJ04
5F072 AA05 JJ04 KK11 KK30 SS06
Claims (6)
- 【請求項１】炭酸ガスレーザの出力光をパルス内で時分
割し、 分割したレーザ光の早い方を時間的に遅延させて、 遅い方と同軸上に再び重ね合わせることにより、パルス
のピーク出力を増加させることを特徴とする炭酸ガスレ
ーザの出力増加方法。 - 【請求項２】炭酸ガスレーザの出力光をパルス内で時分
割するための時分割手段と、 該時分割手段により分割したレーザ光の早い方を時間的
に遅延させるための光遅延手段と、 該光遅延手段により遅延させたレーザ光を、遅い方のレ
ーザ光と同軸上に再び重ね合わせるための光合成手段
と、 を備えたことを特徴とする炭酸ガスレーザの出力増加装
置。 - 【請求項３】前記光遅延手段が、複数の光遅延装置を含
むことを特徴とする請求項２に記載の炭酸ガスレーザの
出力増加装置。 - 【請求項４】前記光合成手段が、分割したレーザ光の偏
光状態を元に戻すための偏光手段を含むことを特徴とす
る請求項２に記載の炭酸ガスレーザの出力増加装置。 - 【請求項５】対向する両端面が、相対する曲面の中心位
置に焦点位置を有する曲面形状に成形されてなる反射用
曲面部、前記両端面の対角線上の端部が平面状に成形さ
れてなる入力用平面部及び出力用平面部を有する板状の
ゲルマニウム単結晶と、 前記反射用曲面上に形成された全反射膜と、 前記入力用平面及び出力用平面上に形成された反射防止
膜とを備え、 前記入力用平面部から単結晶に入射された光を、前記反
射用曲面部により該単結晶内で多重反射させて遅延さ
せ、前記出力用平面部から取り出すことを特徴とする光
遅延装置。 - 【請求項６】請求項５に記載の光遅延装置を用いて、炭
酸ガスレーザの出力光を遅延させることを特徴とする、
炭酸ガスレーザの遅延方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001246847A JP2003060274A (ja) | 2001-08-16 | 2001-08-16 | 炭酸ガスレーザの出力増加方法及び光遅延装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001246847A JP2003060274A (ja) | 2001-08-16 | 2001-08-16 | 炭酸ガスレーザの出力増加方法及び光遅延装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003060274A true JP2003060274A (ja) | 2003-02-28 |
Family
ID=19076304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001246847A Pending JP2003060274A (ja) | 2001-08-16 | 2001-08-16 | 炭酸ガスレーザの出力増加方法及び光遅延装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003060274A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014504744A (ja) * | 2010-12-29 | 2014-02-24 | サイマー インコーポレイテッド | マルチパス光学装置 |
-
2001
- 2001-08-16 JP JP2001246847A patent/JP2003060274A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014504744A (ja) * | 2010-12-29 | 2014-02-24 | サイマー インコーポレイテッド | マルチパス光学装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040427 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040907 |