JP2003080390A - 高強度レーザビーム用光吸収装置 - Google Patents
高強度レーザビーム用光吸収装置Info
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- JP2003080390A JP2003080390A JP2001274413A JP2001274413A JP2003080390A JP 2003080390 A JP2003080390 A JP 2003080390A JP 2001274413 A JP2001274413 A JP 2001274413A JP 2001274413 A JP2001274413 A JP 2001274413A JP 2003080390 A JP2003080390 A JP 2003080390A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高出力超短パルスレーザなど高強度のレーザ
ビームであっても効果的に光吸収して、破損やデブリの
発生が問題にならないような光吸収装置を提供する。 【解決手段】 レーザビームの入射口３と、入射口の奥
に設けてレーザビームを受け入れる対向反射面４，５
と、対向反射面の他端にある漏出開口１２の先に設けた
光吸収体１４を備えて、入射口３から入射するレーザビ
ーム２が対向反射面４に対して大きな入射角θを持って
入射して反射し、対向するもう一方の反射面５に入射す
ることを複数回繰り返して進行し、レーザビーム２が対
向反射面４，５で反射する度に光エネルギの一部を吸収
して、最後に漏出開口１２から光吸収体１４に入射して
ほぼ全エネルギを吸収されえ消滅するようになってい
る。
ビームであっても効果的に光吸収して、破損やデブリの
発生が問題にならないような光吸収装置を提供する。 【解決手段】 レーザビームの入射口３と、入射口の奥
に設けてレーザビームを受け入れる対向反射面４，５
と、対向反射面の他端にある漏出開口１２の先に設けた
光吸収体１４を備えて、入射口３から入射するレーザビ
ーム２が対向反射面４に対して大きな入射角θを持って
入射して反射し、対向するもう一方の反射面５に入射す
ることを複数回繰り返して進行し、レーザビーム２が対
向反射面４，５で反射する度に光エネルギの一部を吸収
して、最後に漏出開口１２から光吸収体１４に入射して
ほぼ全エネルギを吸収されえ消滅するようになってい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度レーザビー
ム用吸収装置に関し、特に高出力超短パルスレーザに有
効な吸収装置に関する。
ム用吸収装置に関し、特に高出力超短パルスレーザに有
効な吸収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、不要なレーザ光を廃棄するとき
は、レーザ光吸収率の高い物質にレーザビームを入射さ
せてレーザエネルギの大部分を吸収させ、光吸収体物質
の後ろに密着して設けた冷却機構で冷却するようにした
レーザビーム吸収装置が使用されてきた。
は、レーザ光吸収率の高い物質にレーザビームを入射さ
せてレーザエネルギの大部分を吸収させ、光吸収体物質
の後ろに密着して設けた冷却機構で冷却するようにした
レーザビーム吸収装置が使用されてきた。
【０００３】特開平１１−３４２４８７には、強いレー
ザ光を安全に吸収する装置が開示されている。開示方法
は、銅やアルミニウムなどの熱の良導体からなるレーザ
吸収体を用い、レーザ吸収体に球面状の底を持った穴を
設け、穴のレーザ受光口に凹レンズを設けたものであ
る。穴に入射するレーザ光は凹レンズにより拡散し、穴
内部の側壁と球面上の底部に広く分散するので、レーザ
光の吸収される位置におけるエネルギ密度が小さくな
り、容易にレーザエネルギを吸収することができる。特
にエネルギ密度が大きい光軸付近のレーザ光部分が効率
的に拡大されるので、光吸収体全体の耐光強度が向上す
る。また、光吸収体の内部に冷却水路を設けて冷却を促
進することができる。
ザ光を安全に吸収する装置が開示されている。開示方法
は、銅やアルミニウムなどの熱の良導体からなるレーザ
吸収体を用い、レーザ吸収体に球面状の底を持った穴を
設け、穴のレーザ受光口に凹レンズを設けたものであ
る。穴に入射するレーザ光は凹レンズにより拡散し、穴
内部の側壁と球面上の底部に広く分散するので、レーザ
光の吸収される位置におけるエネルギ密度が小さくな
り、容易にレーザエネルギを吸収することができる。特
にエネルギ密度が大きい光軸付近のレーザ光部分が効率
的に拡大されるので、光吸収体全体の耐光強度が向上す
る。また、光吸収体の内部に冷却水路を設けて冷却を促
進することができる。
【０００４】しかし、上記装置は、照射したレーザ光の
大部分のエネルギを１回の照射で光吸収体に吸収させ、
蓄積された熱エネルギを外部に搬出するものであるの
で、高強度のレーザに適用すると、熱伝達による冷却で
は時間が掛かりすぎて冷却体表面にエネルギが蓄積して
装置を破損するおそれがあった。また、光吸収体表面か
らデブリ（微粉体）が飛散して装置内部を汚染する問題
があった。特に、Ｔキューブレーザのような１０ＴＷ級
の高出力超短パルスレーザでは、空気中を伝播させると
強電界のため放電してブレークダウンするので真空容器
内で扱う必要があり、デブリで真空容器内部が汚染され
ると後の処理が大変であった。
大部分のエネルギを１回の照射で光吸収体に吸収させ、
蓄積された熱エネルギを外部に搬出するものであるの
で、高強度のレーザに適用すると、熱伝達による冷却で
は時間が掛かりすぎて冷却体表面にエネルギが蓄積して
装置を破損するおそれがあった。また、光吸収体表面か
らデブリ（微粉体）が飛散して装置内部を汚染する問題
があった。特に、Ｔキューブレーザのような１０ＴＷ級
の高出力超短パルスレーザでは、空気中を伝播させると
強電界のため放電してブレークダウンするので真空容器
内で扱う必要があり、デブリで真空容器内部が汚染され
ると後の処理が大変であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、高出力超短パルスレーザなど高強
度のレーザビームであっても効果的に光吸収して、装置
の破損やデブリの発生が問題にならないような光吸収装
置を提供することである。
しようとする課題は、高出力超短パルスレーザなど高強
度のレーザビームであっても効果的に光吸収して、装置
の破損やデブリの発生が問題にならないような光吸収装
置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の高強度レーザビーム用光吸収装置は、レー
ザビームの入射口と、入射口の奥に設けてレーザビーム
を受け入れる対向反射面と、対向反射面の他端にある漏
出開口の先に設けた光吸収体を備えた高強度レーザビー
ム用光吸収装置であって、入射口から入射するレーザビ
ームが対向反射面に対して大きな入射角を持って入射し
て反射し、対向するもう一方の反射面に入射することを
複数回繰り返して進行し、最後に漏出開口から光吸収体
に入射して吸収されるようになっていて、レーザビーム
が対向反射面で反射する度に光エネルギの一部を吸収す
ることを特徴とする。
め、本発明の高強度レーザビーム用光吸収装置は、レー
ザビームの入射口と、入射口の奥に設けてレーザビーム
を受け入れる対向反射面と、対向反射面の他端にある漏
出開口の先に設けた光吸収体を備えた高強度レーザビー
ム用光吸収装置であって、入射口から入射するレーザビ
ームが対向反射面に対して大きな入射角を持って入射し
て反射し、対向するもう一方の反射面に入射することを
複数回繰り返して進行し、最後に漏出開口から光吸収体
に入射して吸収されるようになっていて、レーザビーム
が対向反射面で反射する度に光エネルギの一部を吸収す
ることを特徴とする。
【０００７】本発明の光吸収装置では、入射口から入射
したレーザビームは、対向反射面に大きな入射角で入射
するので、照射面積が非常に大きくなってエネルギ密度
が低下する上、反射面では殆どのレーザエネルギが反射
して極く一部が吸収される。反射面で反射したレーザビ
ームは再び別の反射面に入射し、ここでも同様に多くが
反射して小さなエネルギ部分が吸収される。このように
反射を繰り返して、その度に少しずつ反射面にエネルギ
を吸収させるので、反射面におけるエネルギ投入は局所
に集中しないから、対向反射面を形成する物質を蒸発さ
せたり粒子化して飛散させて破損したり周囲を汚染した
りすることもなくなる。また、対向反射面におけるエネ
ルギ蓄積も急激でないので、通常の熱良導体の熱伝達能
力によって十分に熱放散をすることができる。
したレーザビームは、対向反射面に大きな入射角で入射
するので、照射面積が非常に大きくなってエネルギ密度
が低下する上、反射面では殆どのレーザエネルギが反射
して極く一部が吸収される。反射面で反射したレーザビ
ームは再び別の反射面に入射し、ここでも同様に多くが
反射して小さなエネルギ部分が吸収される。このように
反射を繰り返して、その度に少しずつ反射面にエネルギ
を吸収させるので、反射面におけるエネルギ投入は局所
に集中しないから、対向反射面を形成する物質を蒸発さ
せたり粒子化して飛散させて破損したり周囲を汚染した
りすることもなくなる。また、対向反射面におけるエネ
ルギ蓄積も急激でないので、通常の熱良導体の熱伝達能
力によって十分に熱放散をすることができる。
【０００８】対向反射面は、レーザビームの光に対して
透明な物質で形成された１対の平面板であってもよい。
透明平板の裏面に表面を黒化処理して熱を吸収し易くし
た熱伝導体を接合した構造を使用することが好ましい。
透明平板は、入射角が大きくなると反射率が大きくな
り、透過率が低下する。特に入射角が９０℃に近付けば
殆ど反射して透明平板中に屈折するレーザビームの量は
極く小さくなる。したがって、透明平板を透過しようと
するレーザビームを裏面に形成された黒化体で吸収して
熱伝導体に伝達すれば、特別の困難なくレーザエネルギ
を排出することができる。
透明な物質で形成された１対の平面板であってもよい。
透明平板の裏面に表面を黒化処理して熱を吸収し易くし
た熱伝導体を接合した構造を使用することが好ましい。
透明平板は、入射角が大きくなると反射率が大きくな
り、透過率が低下する。特に入射角が９０℃に近付けば
殆ど反射して透明平板中に屈折するレーザビームの量は
極く小さくなる。したがって、透明平板を透過しようと
するレーザビームを裏面に形成された黒化体で吸収して
熱伝導体に伝達すれば、特別の困難なくレーザエネルギ
を排出することができる。
【０００９】なお、透明平板は耐熱ガラスなど熱で破損
しにくい材料で形成することが好ましい。また、熱伝導
性の高い金属塊などの表面を黒化処理した熱伝導体を透
明平板裏側に密着させるようにすれば、透明平板表面で
反射しないで透明平板中に屈折したレーザビームのエネ
ルギは高い効率で熱伝導体中に移動し、容易に放熱した
り熱媒体で搬出したりすることができる。熱伝導体の内
部あるいは裏側に冷却水路などの適当な強制冷却機構を
設けて、熱の搬出を容易に行えるようにして冷却を促進
することができる。
しにくい材料で形成することが好ましい。また、熱伝導
性の高い金属塊などの表面を黒化処理した熱伝導体を透
明平板裏側に密着させるようにすれば、透明平板表面で
反射しないで透明平板中に屈折したレーザビームのエネ
ルギは高い効率で熱伝導体中に移動し、容易に放熱した
り熱媒体で搬出したりすることができる。熱伝導体の内
部あるいは裏側に冷却水路などの適当な強制冷却機構を
設けて、熱の搬出を容易に行えるようにして冷却を促進
することができる。
【００１０】また、対向反射面は、レーザ光に対して透
明な透明体でなく、レーザビームの光を表面でよく反射
する物質で形成してもよい。レーザ光を吸収する物質で
も入射角が大きいと表面の反射率が大きくなり、吸収さ
れるエネルギは減少する。したがって、本構成では、入
射エネルギのうち僅かな部分しか対向反射面中に吸収さ
れて熱に変わらないので局部的に高温になることがな
く、レーザビームが対向反射面を破損するおそれが少な
い。
明な透明体でなく、レーザビームの光を表面でよく反射
する物質で形成してもよい。レーザ光を吸収する物質で
も入射角が大きいと表面の反射率が大きくなり、吸収さ
れるエネルギは減少する。したがって、本構成では、入
射エネルギのうち僅かな部分しか対向反射面中に吸収さ
れて熱に変わらないので局部的に高温になることがな
く、レーザビームが対向反射面を破損するおそれが少な
い。
【００１１】また、いずれの場合も、対向反射面は平行
でなく互いに角度を持って徐々に間隔が狭くなるように
配置することがより好ましい。このような配置では、入
射したレーザビームは反射する度に次の反射面に対する
入射角が徐々に小さくなっていくので、反射率が低下し
吸収率が増加する。したがって、反射回数が少なくて強
度が大きいうちはレーザビームの吸収が少なくて、強度
が低下するにつれて吸収が大きくなるので、レーザ光の
吸収量がより平均化し、より容易に除熱することができ
る。
でなく互いに角度を持って徐々に間隔が狭くなるように
配置することがより好ましい。このような配置では、入
射したレーザビームは反射する度に次の反射面に対する
入射角が徐々に小さくなっていくので、反射率が低下し
吸収率が増加する。したがって、反射回数が少なくて強
度が大きいうちはレーザビームの吸収が少なくて、強度
が低下するにつれて吸収が大きくなるので、レーザ光の
吸収量がより平均化し、より容易に除熱することができ
る。
【００１２】なお、対向反射面は、１対の平面板である
代わりに、ロート状に形成した内側円錐面を使用しても
良い。ロートの内側面に大きな入射角で入射したレーザ
光は反射するたびに少しずつ熱吸収されてレーザエネル
ギを減少させ、反射の度に徐々に入射角を小さくして吸
収率を増加させて、場所による吸収熱量を平均化しなが
らロートの奥の方に進行する。
代わりに、ロート状に形成した内側円錐面を使用しても
良い。ロートの内側面に大きな入射角で入射したレーザ
光は反射するたびに少しずつ熱吸収されてレーザエネル
ギを減少させ、反射の度に徐々に入射角を小さくして吸
収率を増加させて、場所による吸収熱量を平均化しなが
らロートの奥の方に進行する。
【００１３】また、レーザビームが対向反射面に最初に
入射するときの入射角は、直角より小さく対向反射面の
ブルースター角より大きいことが好ましい。反射面の反
射率は入射角がブルースター角を超えて直角に近付くに
つれて急激に増加するので、高強度レーザビームが入射
するときに反射面が損傷しないような適当な割合でエネ
ルギを吸収するようにするためには、ブルースター角よ
り大きな角度で直角に近い適当な角度を選択するように
すればよい。
入射するときの入射角は、直角より小さく対向反射面の
ブルースター角より大きいことが好ましい。反射面の反
射率は入射角がブルースター角を超えて直角に近付くに
つれて急激に増加するので、高強度レーザビームが入射
するときに反射面が損傷しないような適当な割合でエネ
ルギを吸収するようにするためには、ブルースター角よ
り大きな角度で直角に近い適当な角度を選択するように
すればよい。
【００１４】さらに、反射面の最終端に設けた漏出開口
から漏れだしたレーザビームを受け入れて吸収する光吸
収体は、漏出開口におけるレーザビーム径より大きな入
射口を有し、一度入射した光が入射口から逆行しにくい
袋状の容器に収納して使用することが好ましい。光吸収
体としては、無数のガラスビーズや金属メッシュを詰め
た疑似黒体で、入射したビームが反射を繰り返して外に
出にくくしたものなどが使用できる。このような光吸収
体を容器に収納して、小さな穴からレーザ光を入射する
と、レーザ光は外に漏れ出さないので、レーザエネルギ
は光吸収体に吸収され尽くして終わる。
から漏れだしたレーザビームを受け入れて吸収する光吸
収体は、漏出開口におけるレーザビーム径より大きな入
射口を有し、一度入射した光が入射口から逆行しにくい
袋状の容器に収納して使用することが好ましい。光吸収
体としては、無数のガラスビーズや金属メッシュを詰め
た疑似黒体で、入射したビームが反射を繰り返して外に
出にくくしたものなどが使用できる。このような光吸収
体を容器に収納して、小さな穴からレーザ光を入射する
と、レーザ光は外に漏れ出さないので、レーザエネルギ
は光吸収体に吸収され尽くして終わる。
【００１５】なお、漏出開口と光吸収体の入射口の間に
レーザビームの光に透明な強化ガラスなどで仕切りを設
けることが好ましい。レーザビームの通路を高真空に保
持する必要がある場合に、透明仕切りで光吸収体の容器
と対向反射面の部分との通気を遮断することにより、光
吸収体から発生するガス成分が真空系に混入することを
防止するため真空化と真空の維持が容易になり、装置全
体の取扱が簡単になる。本発明の高強度レーザビーム用
光吸収装置は、広い対向反射面と光吸収体で分担してエ
ネルギを吸収するため、高強度レーザビームに使用する
場合にも装置を破損することなく安全にレーザビームを
吸収して消去することができる。
レーザビームの光に透明な強化ガラスなどで仕切りを設
けることが好ましい。レーザビームの通路を高真空に保
持する必要がある場合に、透明仕切りで光吸収体の容器
と対向反射面の部分との通気を遮断することにより、光
吸収体から発生するガス成分が真空系に混入することを
防止するため真空化と真空の維持が容易になり、装置全
体の取扱が簡単になる。本発明の高強度レーザビーム用
光吸収装置は、広い対向反射面と光吸収体で分担してエ
ネルギを吸収するため、高強度レーザビームに使用する
場合にも装置を破損することなく安全にレーザビームを
吸収して消去することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下実施例を用いて本発明を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１７】
【実施例１】図１は本実施例の高強度レーザビーム用光
吸収装置の構成を示す概念図、図２は入射光の入射角と
吸収率の関係を説明する図面である。光吸収装置の筐体
１の一端にレーザビーム２を導入する入射口３が設けら
れている。入射口３の下に対向反射面４，５が配置され
ている。対向反射面４，５は、それぞれ透明平板６，７
に熱伝導体８，９が結合されたものである。透明平板
６，７は耐熱性ガラスなどレーザ光に対して透明な物質
から形成した平板で、熱伝導体８，９は銅などの熱良導
性金属から形成した塊である。
吸収装置の構成を示す概念図、図２は入射光の入射角と
吸収率の関係を説明する図面である。光吸収装置の筐体
１の一端にレーザビーム２を導入する入射口３が設けら
れている。入射口３の下に対向反射面４，５が配置され
ている。対向反射面４，５は、それぞれ透明平板６，７
に熱伝導体８，９が結合されたものである。透明平板
６，７は耐熱性ガラスなどレーザ光に対して透明な物質
から形成した平板で、熱伝導体８，９は銅などの熱良導
性金属から形成した塊である。
【００１８】熱伝導体８，９は、透明平板６，７に密着
する側の表面が黒化処理された黒色表面１０，１１にな
っていて、透明平板６，７に侵入した光を吸収して熱エ
ネルギに変換し熱伝導体８，９の内に取り込めるように
なっている。透明平板６，７は、小さな角度αをもって
互いに対向するように配置されていて、狭い方の端部に
は漏出開口１２が設けられている。漏出開口１２の先に
は導光路１３を介して光吸収体１４を収納した光吸収体
容器１５が設けられている。導光路１３には、中間に透
明仕切り１６が設けられている。光吸収体１４は、小さ
なガラスビーズを大量に詰めたものである。なお、金属
メッシュを詰めて光吸収体１４を形成してもよい。
する側の表面が黒化処理された黒色表面１０，１１にな
っていて、透明平板６，７に侵入した光を吸収して熱エ
ネルギに変換し熱伝導体８，９の内に取り込めるように
なっている。透明平板６，７は、小さな角度αをもって
互いに対向するように配置されていて、狭い方の端部に
は漏出開口１２が設けられている。漏出開口１２の先に
は導光路１３を介して光吸収体１４を収納した光吸収体
容器１５が設けられている。導光路１３には、中間に透
明仕切り１６が設けられている。光吸収体１４は、小さ
なガラスビーズを大量に詰めたものである。なお、金属
メッシュを詰めて光吸収体１４を形成してもよい。
【００１９】光吸収装置に導入されたレーザビーム２は
対向反射面の一方の透明平板６に入射角θで入射する。
レーザビーム２の透明平板６に対する照射面積は、レー
ザビーム２の断面積に対して１／cosθ倍になるので、
平均エネルギ密度は大幅に減少する。また、入射角が大
きいため透明平板６の表面で屈折して内側に侵入するレ
ーザエネルギの割合は極めて小さい。
対向反射面の一方の透明平板６に入射角θで入射する。
レーザビーム２の透明平板６に対する照射面積は、レー
ザビーム２の断面積に対して１／cosθ倍になるので、
平均エネルギ密度は大幅に減少する。また、入射角が大
きいため透明平板６の表面で屈折して内側に侵入するレ
ーザエネルギの割合は極めて小さい。
【００２０】図２は、屈折率の異なる透明体の境界にお
ける入射光の挙動を説明する図面で、横軸に入射角θを
とり、縦軸に反射率と透過率をとって表示したものであ
る。グラフＡは入射面に平行に偏光した光について示す
もので、グラフＢは入射面に垂直に偏光した光について
示すものである。平行偏光についてはブルースター角θ
Ｂで反射損失が存在しなくなること、いずれの偏光も９
０℃に近付くにつれて急激に反射率が上昇し反射損失が
減少することが分かる。
ける入射光の挙動を説明する図面で、横軸に入射角θを
とり、縦軸に反射率と透過率をとって表示したものであ
る。グラフＡは入射面に平行に偏光した光について示す
もので、グラフＢは入射面に垂直に偏光した光について
示すものである。平行偏光についてはブルースター角θ
Ｂで反射損失が存在しなくなること、いずれの偏光も９
０℃に近付くにつれて急激に反射率が上昇し反射損失が
減少することが分かる。
【００２１】したがって、透明平板６に高強度のレーザ
ビーム２が入射しても入射角が大きければ、面積当たり
の透過光量は十分小さくなり、透明平板６の表面が損傷
を受けることはない。また、透明平板６の裏面に貼り付
いた熱伝導体８に侵入して蓄積する熱量は、従来装置と
比較すると著しく低下し、放熱も容易である。さらに強
制冷却装置を付属すれば、極めて簡単に熱の除去が可能
である。
ビーム２が入射しても入射角が大きければ、面積当たり
の透過光量は十分小さくなり、透明平板６の表面が損傷
を受けることはない。また、透明平板６の裏面に貼り付
いた熱伝導体８に侵入して蓄積する熱量は、従来装置と
比較すると著しく低下し、放熱も容易である。さらに強
制冷却装置を付属すれば、極めて簡単に熱の除去が可能
である。
【００２２】透明平板６で反射したレーザビーム２は対
向する透明平板７に入射する。このときの入射角は初め
の入射角θより２つの透明平板６，７の挟角αだけ小さ
くなる。したがって、この透明平板７における反射率は
前の透明平板６の場合より大きく減少する。また、この
透明平板７における照射面積は装置に導入されたレーザ
ビーム２の断面積に対して１／cos（θ−α）倍にな
り、始めに入射した透明平板６における断面積より減少
する。初めの反射で吸収されてレーザビームの強度が低
下していることと、今回の反射における反射率の減少と
照射面積の減少とが相俟って、今回の透明平板７におい
ても、初めの透明平板６における単位面積当たりの光エ
ネルギの吸収量に対して均衡の取れた光エネルギの吸収
ができる。
向する透明平板７に入射する。このときの入射角は初め
の入射角θより２つの透明平板６，７の挟角αだけ小さ
くなる。したがって、この透明平板７における反射率は
前の透明平板６の場合より大きく減少する。また、この
透明平板７における照射面積は装置に導入されたレーザ
ビーム２の断面積に対して１／cos（θ−α）倍にな
り、始めに入射した透明平板６における断面積より減少
する。初めの反射で吸収されてレーザビームの強度が低
下していることと、今回の反射における反射率の減少と
照射面積の減少とが相俟って、今回の透明平板７におい
ても、初めの透明平板６における単位面積当たりの光エ
ネルギの吸収量に対して均衡の取れた光エネルギの吸収
ができる。
【００２３】レーザビーム２はさらに反射し、元の透明
平板６にさらに小さい入射角で入射して、レーザエネル
ギの一部を吸収される。このときの単位面積当たり熱吸
収もレーザビームの強度低下と入射角の減少により平均
化される。レーザビーム２は、適当回数反射を繰り返
し、反射ごとに少しずつエネルギを放出して、最後に漏
出開口１２から光吸収体１４に投入される。最終段で反
射するレーザビーム２が入射方向に戻らないように、透
明平板６，７の間の角度αを調整し、また反射回数を調
整する。漏洩開口１２から投入されたレーザビーム２
は、光吸収体１４の中で小さなガラスビーズに対し反射
と吸収を繰り返しているうちにほぼ完全にエネルギを失
って消滅する。
平板６にさらに小さい入射角で入射して、レーザエネル
ギの一部を吸収される。このときの単位面積当たり熱吸
収もレーザビームの強度低下と入射角の減少により平均
化される。レーザビーム２は、適当回数反射を繰り返
し、反射ごとに少しずつエネルギを放出して、最後に漏
出開口１２から光吸収体１４に投入される。最終段で反
射するレーザビーム２が入射方向に戻らないように、透
明平板６，７の間の角度αを調整し、また反射回数を調
整する。漏洩開口１２から投入されたレーザビーム２
は、光吸収体１４の中で小さなガラスビーズに対し反射
と吸収を繰り返しているうちにほぼ完全にエネルギを失
って消滅する。
【００２４】なお、レーザビーム２の通路などを真空に
維持する必要があるときには、光吸収体１４から放出さ
れるガスが真空を損なうおそれがあるが、光吸収体容器
１５の入口に透明仕切り１６を設けて系を遮断しておく
と、放出ガスの影響を排除するので、装置の扱いが簡単
になる。また、光吸収体容器１５にレーザビーム２を導
く角度を工夫することにより光吸収体１４の表面で反射
する光が逆行しないようにして、光吸収体１４に良く吸
収されるようにすることが好ましい。
維持する必要があるときには、光吸収体１４から放出さ
れるガスが真空を損なうおそれがあるが、光吸収体容器
１５の入口に透明仕切り１６を設けて系を遮断しておく
と、放出ガスの影響を排除するので、装置の扱いが簡単
になる。また、光吸収体容器１５にレーザビーム２を導
く角度を工夫することにより光吸収体１４の表面で反射
する光が逆行しないようにして、光吸収体１４に良く吸
収されるようにすることが好ましい。
【００２５】本実施例の高強度レーザビーム用光吸収装
置は、高強度レーザに用いても単位面積当たりのエネル
ギ密度を低下させて処理するので、装置の損傷や飛散粒
子による汚染の心配が無く、しかも単純な構造をした２
枚の平板を用いるので、経済的に構成することができ
る。なお、本実施例では対向反射面に熱伝導体で裏打ち
した透明平板を用いたが、鏡面仕上げなどで表面の反射
率を向上させた熱伝導体を入射角度が大きくなるように
配置しても、同様の効果が得られることはいうまでもな
い。
置は、高強度レーザに用いても単位面積当たりのエネル
ギ密度を低下させて処理するので、装置の損傷や飛散粒
子による汚染の心配が無く、しかも単純な構造をした２
枚の平板を用いるので、経済的に構成することができ
る。なお、本実施例では対向反射面に熱伝導体で裏打ち
した透明平板を用いたが、鏡面仕上げなどで表面の反射
率を向上させた熱伝導体を入射角度が大きくなるように
配置しても、同様の効果が得られることはいうまでもな
い。
【００２６】
【実施例２】図３は本発明第２の実施例の構成を示す概
念図である。本実施例は、対向反射面を２枚の平板で構
成する代わりにロート状に形成したところが第１の実施
例と異なるだけであるので、対向反射面について詳しく
説明し、他の要素については第１の実施例の説明による
ものとする。本実施例の高強度レーザビーム用光吸収装
置は、小さなテーパ角αを持った深い円錐形の穴を有す
るロート状の対向反射面２１を用いる。このような対向
反射面２１は、たとえば、金属ブロックに円錐状の穴を
穿って内壁を黒化処理し、その内側にテーパを持ったガ
ラス円筒を貼り付ける方法で形成することができる。な
お、内側円錐面は底に近い部分で径の変わらない円筒２
２に変化し、その先端は光吸収体容器１５に挿入されて
いる。
念図である。本実施例は、対向反射面を２枚の平板で構
成する代わりにロート状に形成したところが第１の実施
例と異なるだけであるので、対向反射面について詳しく
説明し、他の要素については第１の実施例の説明による
ものとする。本実施例の高強度レーザビーム用光吸収装
置は、小さなテーパ角αを持った深い円錐形の穴を有す
るロート状の対向反射面２１を用いる。このような対向
反射面２１は、たとえば、金属ブロックに円錐状の穴を
穿って内壁を黒化処理し、その内側にテーパを持ったガ
ラス円筒を貼り付ける方法で形成することができる。な
お、内側円錐面は底に近い部分で径の変わらない円筒２
２に変化し、その先端は光吸収体容器１５に挿入されて
いる。
【００２７】光吸収装置に導入されたレーザビーム２は
対向反射面２１の壁に入射角θで入射し、レーザビーム
２の断面積より大きな壁面積に照射し、一部の光エネル
ギを壁に吸収させて反射する。反射損失により少し強度
が落ちたレーザビーム２は対向する壁に対してより小さ
な入射角（θ−α）で入射する。ここではレーザビーム
の強度が低下しているが、入射角が低下するため反射率
が若干減少して反射損失が増加し、また入射面積が減少
するので、単位面積当たりの吸収エネルギは平均化され
る。レーザビーム２は、さらに、円錐面内で反射を繰り
返して少しずつエネルギを対向反射面２１に吸収させて
弱化し、最後に円筒状漏出開口２２から光吸収体容器１
５に投入され中の光吸収体に残りのエネルギのほぼ全量
を吸収させて消滅する。
対向反射面２１の壁に入射角θで入射し、レーザビーム
２の断面積より大きな壁面積に照射し、一部の光エネル
ギを壁に吸収させて反射する。反射損失により少し強度
が落ちたレーザビーム２は対向する壁に対してより小さ
な入射角（θ−α）で入射する。ここではレーザビーム
の強度が低下しているが、入射角が低下するため反射率
が若干減少して反射損失が増加し、また入射面積が減少
するので、単位面積当たりの吸収エネルギは平均化され
る。レーザビーム２は、さらに、円錐面内で反射を繰り
返して少しずつエネルギを対向反射面２１に吸収させて
弱化し、最後に円筒状漏出開口２２から光吸収体容器１
５に投入され中の光吸収体に残りのエネルギのほぼ全量
を吸収させて消滅する。
【００２８】なお、円筒状漏出開口２２内に透明仕切り
を設けると、真空処理を行うときに扱いが容易になる。
また、対向反射面２１には熱伝導体で裏打ちした透明板
を用いたが、銅などの熱伝導体に円錐状の穴を形成し内
側表面に鏡面仕上げなどを施して表面反射率を向上させ
たものを用いても良い。このような構成では、ロート形
状の対向反射面を簡単に構成することができ、経済性が
向上する。
を設けると、真空処理を行うときに扱いが容易になる。
また、対向反射面２１には熱伝導体で裏打ちした透明板
を用いたが、銅などの熱伝導体に円錐状の穴を形成し内
側表面に鏡面仕上げなどを施して表面反射率を向上させ
たものを用いても良い。このような構成では、ロート形
状の対向反射面を簡単に構成することができ、経済性が
向上する。
【００２９】
【発明の効果】本発明の高強度レーザビーム用光吸収装
置は、たとえば１０ＴＷ級以上のＴキューブレーザ（テ
ーブルトップ・テラワットレーザ）のような高出力超短
パルスレーザなど高強度のレーザビームに用いても、装
置の破損やデブリの発生のおそれが少なく、有効に光エ
ネルギを吸収することができる。
置は、たとえば１０ＴＷ級以上のＴキューブレーザ（テ
ーブルトップ・テラワットレーザ）のような高出力超短
パルスレーザなど高強度のレーザビームに用いても、装
置の破損やデブリの発生のおそれが少なく、有効に光エ
ネルギを吸収することができる。
【図１】本発明に係る第１実施例の高強度レーザビーム
用光吸収装置を示す概念構成図である。
用光吸収装置を示す概念構成図である。
【図２】入射光の入射角と吸収率の関係を説明する図面
である。
である。
【図３】本発明に係る第２実施例の高強度レーザビーム
用光吸収装置の一部を示す概念構成図である。
用光吸収装置の一部を示す概念構成図である。
１…光吸収装置筐体、２…レーザビーム、３…入射口、
４，５…対向反射面、６，７…透明平板、８，９…熱伝
導体、１０，１１…黒色表面、１２…漏出開口、１３…
導光路、１４光吸収体、１５…光吸収体容器、１６…透
明仕切り、２１…ロート状対向反射面、２２…円筒状漏
洩開口
４，５…対向反射面、６，７…透明平板、８，９…熱伝
導体、１０，１１…黒色表面、１２…漏出開口、１３…
導光路、１４光吸収体、１５…光吸収体容器、１６…透
明仕切り、２１…ロート状対向反射面、２２…円筒状漏
洩開口
フロントページの続き
(72)発明者 藤井 貞夫
千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業
株式会社野田工場内
(72)発明者 佐藤 栄治
千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業
株式会社野田工場内
(72)発明者 山川 考一
京都府相良郡木津町梅美台８丁目１番 日
本原子力研究所 関西研究所内
Ｆターム(参考） 4E068 CA01 CB06 CD10 CD11
5F072 KK05 KK30 MM01 MM20 SS08
YY06
Claims (10)
- 【請求項１】 レーザビームが入射する入射口と、対向
する反射面と、光吸収体を備えた高強度レーザビーム用
光吸収装置であって、前記対向する反射面が、前記入射
口の奥に設けられて一方の端部から前記レーザビームを
受入し、レーザビームの進行方向にあるもう一方の端部
に漏出開口を備えて、該漏出開口から漏れたレーザビー
ムが前記光吸収体に導かれるように構成され、前記入射
口から入射するレーザビームが前記反射面に対して大き
な入射角を持って入射して反射し、対向するもう一方の
反射面に入射することを複数回繰り返して、最後に前記
光吸収体に吸収されるようになっていて、該レーザビー
ムが前記反射面で反射する度に光エネルギの一部を吸収
することを特徴とする高強度レーザビーム用光吸収装
置。 - 【請求項２】 前記対向する反射面が、前記レーザビー
ムの光に対して透明な物質で形成された１対の平面板で
あって裏面に表面を黒化処理した熱伝導体を接合して該
透明平板を透過した光エネルギを吸収するようにしたこ
とを特徴とする請求項１記載の高強度レーザビーム用光
吸収装置。 - 【請求項３】 前記対向する反射面が、前記レーザビー
ムの光をよく反射する熱伝導率の高い物質で形成された
１対の平面板であることを特徴とする請求項１記載の高
強度レーザビーム用光吸収装置。 - 【請求項４】 前記対向する反射面が互いに角度を持っ
て対向し、入射したレーザビームが反射する度に次の反
射面に対する入射角が小さくなっていくことを特徴とす
る請求項１から３のいずれかに記載の高強度レーザビー
ム用光吸収装置。 - 【請求項５】 請求項２記載の高強度レーザビーム用光
吸収装置において、前記対向する反射面が、透明な１対
の平面板である代わりに、前記レーザビームの光に対し
て透明な物質で形成されたロートの内側円錐面であるこ
とを特徴とする高強度レーザビーム用光吸収装置。 - 【請求項６】 請求項３記載の高強度レーザビーム用光
吸収装置において、前記対向する反射面が、１対の平面
板である代わりに、前記レーザビームの光をよく反射す
る熱伝導率の高い物質で形成されたロートの内側円錐面
であることを特徴とする高強度レーザビーム用光吸収装
置。 - 【請求項７】 前記レーザビームが前記反射面に最初に
入射するときの入射角が該反射面のブルースター角より
大きく直角より小さいことを特徴とする請求項４記載の
高強度レーザビーム用光吸収装置。 - 【請求項８】 前記対向する反射面に冷媒を用いた強制
冷却装置を付帯することを特徴とする請求項１から７の
いずれかに記載の高強度レーザビーム用光吸収装置。 - 【請求項９】 前記光吸収体が、前記漏出開口における
レーザビーム径より大きな入射口を有し、一度入射した
光が該入射口から逆行しにくい袋状の容器に収納されて
いることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載
の高強度レーザビーム用光吸収装置。 - 【請求項１０】 前記漏出開口と前記光吸収体の入射口
の間に前記レーザビームの光に透明な仕切りを設けて、
前記光吸収体の容器と前記対向する反射面の部分との通
気を遮断したことを特徴とする請求項１から９のいずれ
かに記載の高強度レーザビーム用光吸収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001274413A JP3678686B2 (ja) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | 高強度レーザビーム用光吸収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001274413A JP3678686B2 (ja) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | 高強度レーザビーム用光吸収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003080390A true JP2003080390A (ja) | 2003-03-18 |
| JP3678686B2 JP3678686B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=19099443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001274413A Expired - Fee Related JP3678686B2 (ja) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | 高強度レーザビーム用光吸収装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3678686B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012044165A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-03-01 | Kla-Encor Corp | ファイバ伝送を伴う低迷光ビームダンプ |
| JP2013202685A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | レーザ加工装置 |
| CN104316985A (zh) * | 2014-08-27 | 2015-01-28 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 大口径高功率激光杂散光防护吸收装置及其构件强化方法 |
| JP2016109651A (ja) * | 2014-12-10 | 2016-06-20 | 株式会社リコー | 撮像装置、測色装置および画像形成装置 |
| DE102016002128A1 (de) | 2015-03-02 | 2016-09-08 | Fanuc Corporation | Einen Lichtstrahl absorbierender optischer Absorber |
| WO2016158741A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | ブラザー工業株式会社 | レーザ出射装置 |
| CN113916500A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-01-11 | 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 | 一种激光器拷机装置及测试方法 |
| WO2022102538A1 (ja) * | 2020-11-11 | 2022-05-19 | 株式会社日本製鋼所 | レーザ照射装置、及び半導体装置の製造方法 |
-
2001
- 2001-09-11 JP JP2001274413A patent/JP3678686B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9477041B2 (en) | 2010-07-30 | 2016-10-25 | Kla-Tencor Corporation | Low stray light beam dump with fiber delivery |
| JP2012044165A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-03-01 | Kla-Encor Corp | ファイバ伝送を伴う低迷光ビームダンプ |
| JP2013202685A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | レーザ加工装置 |
| CN104316985A (zh) * | 2014-08-27 | 2015-01-28 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 大口径高功率激光杂散光防护吸收装置及其构件强化方法 |
| JP2016109651A (ja) * | 2014-12-10 | 2016-06-20 | 株式会社リコー | 撮像装置、測色装置および画像形成装置 |
| US10126470B2 (en) | 2015-03-02 | 2018-11-13 | Fanuc Corporation | Optical absorber which absorbs light beam |
| CN105938209A (zh) * | 2015-03-02 | 2016-09-14 | 发那科株式会社 | 光吸收器 |
| DE102016002128A1 (de) | 2015-03-02 | 2016-09-08 | Fanuc Corporation | Einen Lichtstrahl absorbierender optischer Absorber |
| DE102016002128B4 (de) | 2015-03-02 | 2019-01-03 | Fanuc Corporation | Einen Lichtstrahl absorbierender optischer Absorber |
| WO2016158741A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | ブラザー工業株式会社 | レーザ出射装置 |
| JP2016195163A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-17 | ブラザー工業株式会社 | レーザ出射装置 |
| US10651620B2 (en) | 2015-03-31 | 2020-05-12 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Laser emitting device provided with shutter for interrupting laser beam |
| WO2022102538A1 (ja) * | 2020-11-11 | 2022-05-19 | 株式会社日本製鋼所 | レーザ照射装置、及び半導体装置の製造方法 |
| CN113916500A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-01-11 | 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 | 一种激光器拷机装置及测试方法 |
| CN113916500B (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-08 | 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 | 一种激光器拷机装置及测试方法 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3678686B2 (ja) | 2005-08-03 |
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