JP2003318470A - ガスレーザ発振器のアライメント方法、アライメント治具およびガスレーザ発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アパーチャの中心と光軸とを高精度にアライ
メントし、折り返し共振器構造を持つ３軸直行型ガスレ
ーザ発振器において、出力されるレーザビームの発振モ
ードを軸対称にし、設計通りの発振モードを得ること。 【解決手段】 各アパーチャ１１，２１，２０に対し装
脱自在であって可視光レーザ光１６のビーム径より小さ
な治具開口を有するアライメント治具２２，２３，２４
を各アパーチャ１１，２１，２０に装着し、可視光レー
ザ光１６がアライメント治具の開口の中心を通るように
アライメントを実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガス流方向と光
軸がほぼ直交し、折り返し光路を含む光共振器構造を持
ち、各ミラーの前面にアパーチャを配設したガスレーザ
発振器に関し、特にアライメント治具を用いてアパーチ
ャの中心と光軸とを精度良くアライメントすることがで
きるガスレーザ発振器のアライメント方法、アライメン
ト治具およびガスレーザ発振器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】折り返し光路を含む光共振器構造を持
ち、各ミラーの前面にアパーチャが配設された３軸直交
型ガスレーザの従来構成を図７に示す。図７は、特開平
６−６９５６５号公報に記載のガスレーザ装置を示す断
面構成図であり、（ａ）は横断面構成図を、（ｂ）は縦
断面構成図を示すものである。

【０００３】図７（ａ）（ｂ）において、１，２は相対
向する誘電体被覆放電電極、３はガス流方向、４は無声
放電空間、５は高周波電源、６，７，８は全反射鏡、９
は部分反射鏡、１０，１１，２０，２１はアパーチャ、
１２は全反射鏡６および全反射鏡７間の光軸、１３は全
反射鏡７および全反射鏡８間の光軸、１４は全反射鏡８
および部分反射鏡９間の光軸、１５は外部に取り出され
るレーザ光である。このガスレーザ装置は放電方向とガ
ス流方向と光軸がほぼ直交している、いわゆる三軸直交
型レーザである。また、共振器構造は、発振効率を上
げ、大出力を得るために、光軸がガス流と非平行な面内
に折り返される折り返し光路を含んでいる。

【０００４】次に動作について説明する。高周波電源５
から放電電極１，２に高電圧が印加され、両電極間には
無声放電が発生する。この放電によって、放電空間に流
入しているレーザガスが励起され、レーザ媒質を生じ
る。ガス流方向の利得は、放電電極１，２で挟まれた放
電空間におけるガス流下流部付近で最大となるため、図
７（ａ）に示すように、この付近に光共振器を設置して
いる。光共振器は全反射鏡６と部分反射鏡９とで構成さ
れ、内部で全反射鏡７，８により２回折り返されてい
る。また、各ミラーの前面にはアパーチャ１０，１１，
２０，２１が挿入され、これらのアパーチャ１０，１
１，２０，２１によってレーザ光の横モードを選択して
いる。複数のアパーチャを挿入することで、高次モード
の損失を大きくし、所定の横モードが得られるよう工夫
されている。

【０００５】図８は、従来のアパーチャの断面図であ
る。この従来のアパーチャは、その内側がテーパ状に鏡
面加工された開口部３３を備え、このテーパ部３２によ
って遮ったレーザ光を吸収体３４に向けて反射してお
り、ノイズ光を吸収可能な構造を呈している。

【０００６】図９および図１０は、従来のアライメント
方法を説明するための図である。図１０は、図９の折り
返し光路をミラー８を中心に展開した図である。なお、
図９および図１０中の記号の意味は以下の通りである。

【０００７】Ｌn：ミラーとアパーチャ間の距離 θn：折り返し角度（上方向を正とする） δn：アパーチャによる蹴られ量 Δn：元の光軸とすり替わった光軸との距離（元の光軸
に対して上を正とする） Ｄn：アパーチャ径 ｄn：有効アパーチャ径 ｎ：部分反射ミラー９側から数えたミラーの番号 このアライメント処理においては、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等
の可視光レーザ発振装置（調整用レーザ発振器）１７か
ら発生される可視レーザ光を用いる。ビームエキスパン
ダ等でそのビーム径が拡げられることで、可視光レーザ
発振装置１７からは、部分反射ミラー９のアパーチャ１
１の径よりも大きな可視光平行ビーム１６が出力され
る。まず、その可視光平行ビーム１６を、部分反射ミラ
ー９側から発振器筐体内に入射させる。一般的に、各ア
パーチャ１１，２１，２０，１０の直径は、部分反射ミ
ラー９側からカウントされるｎが増加するに伴って順次
小さくなっているので、各アパーチャ１１，２１，２
０，１０の開口部の周縁にはドーナツ状の光輝部（以
下、単にドーナツという）が形成される。そして、アラ
イメント処理では、各アパーチャにおいて、ドーナツの
幅が均等になるように、ミラー８，７の角度を調整す
る。

【０００８】具体的には、まず、部分反射ミラー９のア
パーチャ１１を透過して、アパーチャ２１上で光るドー
ナツの幅が均等になるように、調整用レーザ発振器１７
の位置、姿勢を調整し、光軸１８がアパーチャ１１の中
心２５とアパーチャ２１の中心を通るように調整する。
次に、アパーチャ２０のドーナツの幅が均等になるよう
に、ミラー８の角度を調整する。図９，図１０では、１
回折り返し光路まで図示しているが、複数折り返しの場
合は、同じことを繰り返す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】折り返し光路では、折
り返したビームの片側がアパーチャで遮られる。その量
δnは、折り返し角度θnとミラー〜アパーチャ間の距離
Ｌnによって決まり、δn＝Ｌn×sinθnとなる。この結
果、折り返し後の光軸は−δn／２だけオフセットした
位置にすり替わる。この結果、アパーチャ２０は、元の
光軸から−δn／２だけオフセットした位置にアライメ
ントされてしまう。複数回折り返す場合は、このずれが
累積され、さらに大きなずれになる。

【００１０】また、前述したように、折り返し光路で
は、折り返したビームの片側がアパーチャで遮られるの
で、実際にレーザを発振させた際、有効なアパーチャ径
ｄnが元のアパーチャ径Ｄnよりも小さくなって、ｄn＝
Ｄn−δnとなり、設計通りのアパーチャ径が得られない
問題がある。また、折り返し方向と直交する方向のアパ
ーチャの有効径は折り返し前後で変化がないので、有効
アパーチャ形状が楕円となり、ビームの対称性が悪化す
る。さらに、有効アパーチャの中心についても、−δn
／２だけオフセットされるので、片側だけ蹴られ、折り
返し方向の対称性が悪い横モードになる。

【００１１】放電空間におけるレーザ媒質のガス温度
は、投入電力に応じてガス流方向に高くなる勾配を有
し、この温度勾配により光の屈折率もガス流方向に高く
なる勾配を有する。このような共振器内を光が往復する
とき屈折率の勾配により光軸が屈折率の高い方に湾曲す
るため、レーザ光がアパーチャの中心を通らなくなり、
共振器から出力されるレーザビームの形が軸対称になら
ずに歪んだ形になるという問題がある。

【００１２】また、従来のアパーチャは、図８に示した
ように、テーパ状に鏡面加工されているので、ドーナツ
状の光輝部の反射光強度が弱く、見る方向によってドー
ナツ状の光輝部に光強度の偏りが生じる。このため、従
来技術では、ドーナツ状の光輝部の視認性が悪く、アラ
イメントの再現性が悪い問題がある。

【００１３】以上のように、従来技術においては、アパ
ーチャの中心と光軸とを精度良くアライメントできない
ため、共振器から出力されるレーザビームの形が軸対称
にならずに歪んだ形になる問題がある。すなわちＴＥＭ
０１モードのように軸対称でないモードで発振したり、
ＴＥＭ００モードやＴＥＭ０１＊モードといった軸対称
モードで発振しても、出力されるビームが一部切り取ら
れ、歪んだ形状になっていた。

【００１４】この発明は上記に鑑みてなされたもので、
折り返し共振器構造を持つ３軸直行型ガスレーザ発振器
において、アパーチャの中心と光軸とを高精度にアライ
メントし、出力されるレーザビームの発振モードを軸対
称にし、設計通りの発振モードを実現できるガスレーザ
発振器のアライメント方法、アライメント治具およびガ
スレーザ発振器を得ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明にかかるガスレーザ発振器のアライメント
方法は、ガス流方向と光軸がほぼ直交し、折り返し光路
を含む光共振器構造を持ち、各ミラーの前面にアパーチ
ャを配設したガスレーザ発振器における出力ミラー側か
ら可視光レーザ光を入射した状態で、各ミラーの角度を
調整するアライメントを実行するガスレーザ発振器のア
ライメント方法において、各アパーチャに対し装脱自在
であって前記可視光レーザ光のビーム径より小さな治具
開口を有するアライメント治具を各アパーチャに装着
し、前記可視光レーザ光がアライメント治具の開口の中
心を通るように前記アライメントを実行するようにした
ことを特徴とする。

【００１６】この発明によれば、アライメント治具を用
いて可視光レーザ光がアライメント治具の開口の中心を
通るようにアライメントを行うようにしているので、ア
ライメント治具に対するアパーチャ位置を任意に設定す
ることで、アパーチャを光軸に対する任意の位置にアラ
イメントすることができるようになる。

【００１７】つぎの発明にかかるガスレーザ発振器のア
ライメント方法は、上記の発明において、前記アライメ
ント治具として、折り返し光路によって光軸がすり替わ
る量だけアパーチャの開口に対し治具開口がオフセット
されているものを用いることを特徴とする。

【００１８】この発明によれば、光軸ずれを考慮し、ア
ライメント治具として、折り返し光路によって光軸がす
り替わる量だけアパーチャの開口に対し治具開口がオフ
セットされているものを用いるようにしており、これに
よりアパーチャを光軸上に一直線上にアライメントする
ことができる。

【００１９】つぎの発明にかかるガスレーザ発振器のア
ライメント方法は、上記の発明において、前記アライメ
ント治具として、折り返し光路によって有効アパーチャ
中心がオフセットする量だけアパーチャの開口に対し治
具開口がオフセットされているものを用いることを特徴
とする。

【００２０】この発明によれば、有効アパーチャの中心
ずれを考慮し、アライメント治具として、折り返し光路
によって有効アパーチャ中心がオフセットする量だけア
パーチャの開口に対し治具開口がオフセットされている
ものを用いるようにしており、これにより有効アパーチ
ャ中心を一直線上にアライメントでき、折り返し方向に
対称なビームを生成できる。

【００２１】つぎの発明にかかるガスレーザ発振器のア
ライメント方法は、上記の発明において、折り返し光路
によって有効アパーチャ径が小さくなる量δだけその開
口径を折り返し方向に長くしたアパーチャを用いること
を特徴とする。

【００２２】この発明によれば、有効アパーチャ径の減
少分を考慮し、折り返し光路によって有効アパーチャ径
が小さくなる量δだけその開口径を折り返し方向に長く
したアパーチャを用いるようにしており、これにより設
計値通りの有効アパーチャ径が得られるため、対称性の
良いビームが得られる。

【００２３】つぎの発明にかかるガスレーザ発振器のア
ライメント方法は、上記の発明において、前記アライメ
ント治具として、レーザガスの温度勾配による屈折率分
布に起因する光軸の移動量βだけアパーチャの開口に対
し治具開口がオフセットされているものを用いることを
特徴とする。

【００２４】この発明によれば、ガスプリズム現象によ
る光軸湾曲を考慮し、アライメント治具として、レーザ
ガスの温度勾配による屈折率分布に起因する光軸の移動
量βだけアパーチャの開口に対し治具開口がオフセット
されているものを用いるようにしており、これによりガ
スプリ現象で湾曲した光軸上にアパーチャをアライメン
トできるため、レーザガスの温度勾配が発生したときも
対称性の良いビームが得られる。

【００２５】つぎの発明にかかるアライメント治具は、
ガス流方向と光軸がほぼ直交し、折り返し光路を含む光
共振器構造を持ち、各ミラーの前面にアパーチャを配設
したガスレーザ発振器における出力ミラー側から可視光
レーザ光を入射した状態で、各ミラーの角度を調整する
アライメントに使用されるアライメント治具であって、
各アパーチャに対し装脱自在であって前記可視光レーザ
光のビーム径より小さな治具開口を有し、前記可視光レ
ーザ光がその開口の中心を通るようにして前記アライメ
ントが実行されるようにしている。

【００２６】この発明によれば、各アパーチャに対し装
脱自在であって前記可視光レーザ光のビーム径より小さ
な治具開口を有するアライメント治具を用いてアライメ
ント治具に対するアパーチャ位置を任意に設定すること
で、アパーチャを光軸に対する任意の位置にアライメン
トすることができるようになる。

【００２７】つぎの発明にかかるガスレーザ発振器は、
ガス流方向と光軸がほぼ直交し、折り返し光路を含む光
共振器構造を持ち、各ミラーの前面にアパーチャを配設
したガスレーザ発振器において、折り返し光路によって
有効アパーチャ径が小さくなる量δだけその開口径を折
り返し方向に長くしたアパーチャを用いることを特徴と
する。

【００２８】この発明によれば、有効アパーチャ径の減
少分を考慮し、折り返し光路によって有効アパーチャ径
が小さくなる量δだけその開口径を折り返し方向に長く
したアパーチャを用いるようにしており、これにより設
計値通りの有効アパーチャ径が得られるため、対称性の
良いビームが得られる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかるガスレーザ発振器のアライメント方法及び
アライメント治具の好適な実施の形態を詳細に説明す
る。

【００３０】実施の形態１．図１および図２を用いてこ
の発明の実施の形態１を説明する。図１は、実施の形態
１および実施の形態２〜４で使用するアライメント治具
を例示するものである。図２は、先の図７に示した３軸
直交型ガスレーザの共振器構造の折り返し光路を含む一
部をアライメントする際の構成を示すものである。図９
および図１０に示すものと同じ構成要素に関しては同じ
符号を付している。

【００３１】図２において、１７はＨｅ−Ｎｅレーザ等
の可視光レーザ発振装置（調整用レーザ発振器）、１６
は可視光平行ビーム、９は部分反射鏡、１１はアパーチ
ャ、２１はアパーチャ、８は全反射鏡、７は全反射鏡、
２０はアパーチャである。

【００３２】ここで、各アパーチャ１１，２１，２０に
は、アライメント治具２２，２３，２４が夫々取り付け
られている。図１は、出力ミラーとしての部分反射ミラ
ー９用のアパーチャ１１に取り付けられるアライメント
治具２２を例示するものである。他のアパーチャ２１，
２０に取り付けられるアライメント治具２３，２４も図
１に示すアライメント治具２２と同様の構成を有してい
る。

【００３３】アパーチャ１１の対角する２つの角部に
は、位置決めピン２７を突出させている。アライメント
治具２２は、アパーチャ１１の開口径よりも小さな径の
開口４０を有しており、また、対角する２つの角部に
は、位置決めピン２７を嵌合させるためのピン孔４１が
形成されている。このようにアライメント治具２２はア
パーチャ１１に対し装脱可能であり、位置決めピン２７
によってアパーチャ１１に対する相対位置を再現可能と
なっている。

【００３４】このようなアライメント治具２２，２３，
２４をアパーチャ１１，２１，２０に取り付けて、光軸
調整を行う。光軸調整後は、アライメント治具２２，２
３，２４を取り外して、レーザ発振を行う。

【００３５】つぎに、実施の形態１のアライメント手法
について説明する。なお、図２中の記号の意味は以下の
通りである。 Ｌjn：ミラーとアライメント治具間の距離 δjn：アライメント治具による蹴られ量 Δｊn：元の光軸とすり替わった光軸との距離（元の光
軸に対して上を正とする） Ｏn：アパーチャの開口中心とアライメント治具の開口
中心とのオフセット距離（アパーチャに対して上を正と
する） ｎ：部分反射ミラー９側から数えたミラーの番号

【００３６】ここで、この実施の形態１においては、ア
ライメント治具２２は、その開口４０の中心２６が、ア
パーチャ１１の開口部の中心２５に一致するようにアパ
ーチャ１１に取り付ける。アライメント治具２３も同様
に、その開口４０の中心５１が、アパーチャ２１の開口
部の中心５０に一致するようにアパーチャ２１に取り付
ける。アライメント治具２４は、その開口４０の中心５
２が、アパーチャ２０の開口部の中心５３から所定長Ｏ
2（＝Δｊ2）だけオフセットされるようにアパーチャ２
０に取り付ける。

【００３７】まず、可視光レーザ発振装置１７から、部
分反射ミラー９のアパーチャ１１の径よりも大きな可視
光平行ビーム１６が出力される。アライメント治具２
２，２３，２４をアパーチャ１１，２１，２０に取り付
けた状態で、可視光平行ビーム１６を、部分反射ミラー
９側から発振器筐体内に入射させる。アライメント治具
の開口径は、調整用レーザがアパーチャで蹴られないよ
うに、自身が取り付けられるアパーチャの径より小さく
してある。また、部分反射鏡９側から順番に、アライメ
ント治具２２，２３，２４の開口径が小さくなるように
しているので、アライメント治具２２を透過したビーム
は、アライメント治具２３の開口４０の周縁にドーナツ
状の光輝部（以下、単にドーナツという）を形成する。

【００３８】このアライメント治具２３上のドーナツの
幅が均等になるように、調整用レーザ発振器１７の位
置、姿勢を調整する。これにより、アライメント治具２
２の中心２６およびアライメント治具２３の中心５１を
可視光平行ビーム１６の光軸１８が通る。

【００３９】次に、アライメント治具２４で光るドーナ
ツの幅が均等になるように、ミラー８の角度を調整す
る。このとき、折り返したビームは、アライメント治具
２３によってδj1＝Ｌj1×sin(θj1)だけ蹴られ、元の
光軸１８から−δj1／２だけオフセットした光軸２８に
光軸がすり替わる。アライメント治具２４は、この光軸
２８上にアライメントされるため、元の光軸１８からΔ
j2=−δj1/2だけオフセットした位置に調整される。

【００４０】さらに、折り返しがある場合は、これを繰
り返すことになる。折り返し毎にδjn／２の光軸のすり
替えが起こり、このδjn／２が累積されていくので、ｎ
番目のアパーチャの光軸オフセット距離Δｊnは、式
（１）のようになる。

【数１】

【００４１】ここで、ｎ＝２のアパーチャ２０に取り付
けられるアライメント治具２４に関しては、前述したよ
うに、その開口４０の中心５２を、アパーチャ２０の開
口部の中心５３から所定長Ｏ2（＝Δｊ2）だけオフセッ
トしている。すなわち、上述した光軸のすり替え分Δｊ
nを考慮して、このすり替え分Δｊnだけアライメント治
具２４の開口をアパーチャに対してずらせている。した
がって、アパーチャ２０の開口部の中心５３を、すり替
えが起こる前の光軸１８上にアライメントすることがで
きる。

【００４２】上記式（１）から得られる光軸オフセット
距離Δｊnに基づき各アライメント治具のアパーチャに
対するオフセット量を求め、該求めたオフセット量だけ
アパーチャに対してオフセットしたアライメント治具を
用意し、これらのアライメント治具をアパーチャに取り
付けてアライメント処理を行うようにすれば、すべての
アパーチャをすり替わる前の光軸１８上に調整でき、各
アパーチャを一直線上にアライメントすることができ
る。

【００４３】このように、アパーチャに対して装着自在
のアライメント治具を用いて共振器を構成する各ミラー
のアライメントを行うようにしているので、アパーチャ
に対するアライメント治具のオフセットを適宜設定する
ことで、光軸に対しアパーチャを任意の位置にアライメ
ントすることができるようになる。また、アライメント
治具の開口４０を上記（１）式によって得られる光軸オ
フセット距離Δｊnだけ逆方向にずらせた位置に設定す
れば、各アパーチャをすり替えが起こる前の光軸１８上
に一直線にアライメントすることができる。また、各ア
ライメント治具の中心は、光軸１８上に一直線上に並ん
でいるとは限らないが、各アライメント治具の位置関係
は一意に決まる。

【００４４】また、従来のアライメント処理では、図８
に示したように、アパーチャがテーパ形状であるため、
ドーナツ状の光が非常に見にくかったが、図１に示した
アライメント治具の開口４０は、テーパ状にしていない
ので、ドーナツ状の光の視認性がよく、アライメント調
整の再現性が良い。

【００４５】実施の形態２．つぎに、図３を用いてこの
発明の実施の形態２について説明する。先の図１０を用
いて説明したように、実際にレーザを発振させた場合、
折り返しミラー８の前面のアパーチャ２１では、アパー
チャによる蹴られによって有効なアパーチャ径ｄnが元
のアパーチャ径Ｄnよりも小さくなって、ｄn＝Ｄn−δn
となり、またその中心は−δn／２だけオフセットす
る。

【００４６】そこで、この実施の形態２においては、有
効アパーチャ径の中心位置がオフセットする分−δn／
２を考慮して、アパーチャに対して治具開口をδn／２
だけずらしたアライメント治具を用いて調整を行うよう
にしている。

【００４７】図３は、図２の折り返し光路をミラー８を
中心に展開した図である。但し、図３において、ｎ＝１
番目のアパーチャ２１に取り付けるアライメント治具２
３は、その中心位置５１がアパーチャ２１の中心５０に
対し、−δ１／２だけオフセットされている。すなわ
ち、Ｏ１＝−δ１／２である。これにより、有効アパー
チャ径の中心２９を、光軸１８上に一直線上にアライメ
ントすることができ、この結果、折り返し方向に偏りの
ないビームを出力できる。複数回の折り返し光路を採用
している共振器構造においては、ｎ番目のアパーチャに
おいて、アライメント治具との間のオフセットＯn＝−
δn／２とすればよい。

【００４８】実施の形態３．つぎに図４および図５を用
いてこの発明の実施の形態３について説明する。図４は
アパーチャの開口形状を説明する図であり、図５は実施
の形態３による共振器の縦断面の展開図である。

【００４９】前述したように、実際にレーザを発振させ
た場合、折り返しミラー８の前面のアパーチャ２１で
は、アパーチャによる蹴られによって有効なアパーチャ
径ｄnが元のアパーチャ径Ｄnよりも小さくなって、ｄn
＝Ｄn−δnとなる。

【００５０】そこで、この実施の形態３においては、図
４に示すように、折り返しの際にアパーチャで蹴られる
分δｎだけ、開口径を折り返し方向に長くしたアパーチ
ャを採用する。

【００５１】例えば、ｎ＝１のアパーチャ２１の場合
は、有効径がδ１だけ折り返し方向に小さくなるので、
図４に示すように、その開口径をδ１だけ折り返し方向
に大きくしている。アパーチャ２１の開口径をＤ１+δ
１にしているため、図５に示すように、アパーチャ２１
の有効アパーチャ径は設計値通りのＤ１となる。折り返
し方向と直交する方向の径は、折り返しで変化しないの
で、両方向とも設計値通りの径が得られる。

【００５２】また、図５においては、先の実施の形態２
のように、ｎ＝１番目のアパーチャ２１に取り付けるア
ライメント治具２３は、その中心位置５１がアパーチャ
２１の中心５０に対し、−δ１／２だけオフセットして
おり、有効アパーチャ径の中心２９を光軸１８上にアラ
イメントすることができる。

【００５３】このようにこの実施の形態３によれば、折
り返し光路が存在している場合でも、アパーチャの有効
径を設計値通りにすることができるとともに、アパーチ
ャの中心を光軸上に一直線上にアライメントすることが
できる、このため、対称性の良いビームが得られる。複
数回の折り返し光路を採用している共振器構造において
は、ｎ番目のアパーチャにおいて、その開口径をＤｎ＋
δｎにすればよい。

【００５４】実施の形態４．つぎに、図６を用いてこの
発明の実施の形態４について説明する。３軸直交型レー
ザ発振器では、ガス流方向に温度分布を持ち、レーザガ
スの屈折率に空間分布が生じる。すなわちガス上流側で
はガス温度が低く、密度が高いため屈折率が高くなる。
この結果、放電場を通過するレーザ光は、屈折率分布に
よるプリズム作用を受け、レーザ光はガス上流方向に湾
曲される。ガスプリズムによる光軸の移動量βは、文献
（“Beam Deflection in a Transverse-Flow Gas LASE
R”,IEEE J.Q.E,Vol.24,No8,1988）により定量的に示さ
れている。

【００５５】図６は、ガス流３（図７参照）と直交する
方向から見た時の展開図である。この実施の形態４にお
いては、ガスプリズムで光軸が湾曲する分βを考慮し、
アパーチャ２１に対して治具開口を−βだけずらしたア
ライメント治具２３で調整するようにしたものである。

【００５６】この場合は、アパーチャ２１に取り付ける
アライメント治具２３の開口４０の中心位置５１をアパ
ーチャ２１の中心５０に対し−βだけオフセットしてい
る。このようなアライメント治具２３を用いてアライメ
ントを行えば、ガスプリズムで湾曲した光軸３０に沿っ
て各アパーチャをアライメントできるため、ガス流方向
に温度分布が発生しても、対称性の良いビームが得られ
る。

【００５７】なお、上記の各実施の形態では、放電方向
（上下方向）に折り返した共振器を例にして説明を行っ
たが、本発明はガス流方向や斜めに折り返した共振器を
用いた場合にも同様に適応することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、アライメント治具を用いて可視光レーザ光がアライ
メント治具の開口の中心を通るようにアライメントを行
うようにしているので、アライメント治具に対するアパ
ーチャ位置を任意に設定することで、アパーチャを光軸
に対する任意の位置にアライメントすることができるよ
うになる。

【００５９】つぎの発明によれば、光軸ずれを考慮し、
アライメント治具として、折り返し光路によって光軸が
すり替わる量だけアパーチャの開口に対し治具開口がオ
フセットされているものを用いるようにしているので、
アパーチャを光軸上に一直線上にアライメントすること
ができる。

【００６０】つぎの発明によれば、有効アパーチャの中
心ずれを考慮し、アライメント治具として、折り返し光
路によって有効アパーチャ中心がオフセットする量だけ
アパーチャの開口に対し治具開口がオフセットされてい
るものを用いるようにしているので、有効アパーチャ中
心を一直線上にアライメントでき、折り返し方向に対称
なビームを生成できる。

【００６１】つぎの発明によれば、有効アパーチャ径の
減少分を考慮し、折り返し光路によって有効アパーチャ
径が小さくなる量δだけその開口径を折り返し方向に長
くしたアパーチャを用いるようにしているので、設計値
通りの有効アパーチャ径が得られるため、対称性の良い
ビームが得られる。

【００６２】つぎの発明によれば、ガスプリズム現象に
よる光軸湾曲を考慮し、アライメント治具として、レー
ザガスの温度勾配による屈折率分布に起因する光軸の移
動量βだけアパーチャの開口に対し治具開口がオフセッ
トされているものを用いるようにしているので、ガスプ
リ現象で湾曲した光軸上にアパーチャをアライメントで
き、レーザガスの温度勾配が発生したときも対称性の良
いビームが得られる。

【００６３】つぎの発明によれば、各アパーチャに対し
装脱自在であって前記可視光レーザ光のビーム径より小
さな治具開口を有するアライメント治具を用いてアライ
メント治具に対するアパーチャ位置を任意に設定するこ
とで、アパーチャを光軸に対する任意の位置にアライメ
ントすることができるようになる。

【００６４】つぎの発明によれば、有効アパーチャ径の
減少分を考慮し、折り返し光路によって有効アパーチャ
径が小さくなる量δだけその開口径を折り返し方向に長
くしたアパーチャを用いるようにしているので、設計値
通りの有効アパーチャ径が得られるため、対称性の良い
ビームが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明にかかるアライメント治具を示す斜
視図である。

【図２】 この発明の実施の形態１によるアライメント
処理を説明するための共振器光路の一部を示す図であ
る。

【図３】 この発明の実施の形態２によるアライメント
処理を説明するための共振器光路の一部を示す展開図で
ある。

【図４】 この発明の実施の形態３に用いるアパーチャ
を示す平面図である。

【図５】 この発明の実施の形態３によるアライメント
処理を説明するための共振器光路の一部を示す展開図で
ある。

【図６】 この発明の実施の形態４によるアライメント
処理を説明するための共振器光路の一部を示す図であ
る。

【図７】 折り返し光路を有する一般的なガスレーザ発
振器を示す図である。

【図８】 従来のアパーチャを示す断面図である。

【図９】 従来のアライメント処理を説明するための共
振器光路の一部を示す図である。

【図１０】 従来のアライメント処理を説明するための
共振器光路の一部を示す展開図である。

【符号の説明】

１，２ 誘電体被覆放電電極、３ ガス流、４ 無声放
電空間、５ 高周波電源、６，７，８ 全反射鏡（ミラ
ー）、９ 部分反射鏡（部分反射ミラー）、１０，１
１，２１，２０ アパーチャ、１２，１３，１４ 光
軸、１５ レーザビーム、１６ 可視光レーザ光（可視
光平行ビーム）、１７ 可視光レーザ発振装置（調整用
レーザ発振器）、１８ （元の）光軸、１９ アパーチ
ャですり替わった光軸、２２，２３，２４ アライメン
ト治具、２５ アパーチャの中心、２６ アライメント
治具の中心、２７ 位置決めピン、２８ アライメント
治具ですり替わった光軸、２９ 有効アパーチャの中
心、３０ ガスプリズム現象で湾曲した光軸、３２ テ
ーパ部、３３ 開口部、３４ 吸収体、４０ 開口、４
１ ピン孔、５０ アパーチャの中心、５１ アライメ
ント治具の中心、５２アライメント治具の中心。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小原 隆雄 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 西田 聡 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F072 KK06 KK24 KK30 MM16 MM17

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス流方向と光軸がほぼ直交し、折り返
   し光路を含む光共振器構造を持ち、各ミラーの前面にア
   パーチャを配設したガスレーザ発振器における出力ミラ
   ー側から可視光レーザ光を入射した状態で、各ミラーの
   角度を調整するアライメントを実行するガスレーザ発振
   器のアライメント方法において、 各アパーチャに対し装脱自在であって前記可視光レーザ
   光のビーム径より小さな治具開口を有するアライメント
   治具を各アパーチャに装着し、前記可視光レーザ光がア
   ライメント治具の開口の中心を通るように前記アライメ
   ントを実行するようにしたことを特徴とするガスレーザ
   発振器のアライメント方法。
2. 【請求項２】 前記アライメント治具として、折り返し
   光路によって光軸がすり替わる量だけアパーチャの開口
   に対し治具開口がオフセットされているものを用いるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のガスレーザ発振器のア
   ライメント方法。
3. 【請求項３】 前記アライメント治具として、折り返し
   光路によって有効アパーチャ中心がオフセットする量だ
   けアパーチャの開口に対し治具開口がオフセットされて
   いるものを用いることを特徴とする請求項１に記載のガ
   スレーザ発振器のアライメント方法。
4. 【請求項４】 折り返し光路によって有効アパーチャ径
   が小さくなる量δだけその開口径を折り返し方向に長く
   したアパーチャを用いることを特徴とする請求項１に記
   載のガスレーザ発振器のアライメント方法。
5. 【請求項５】 前記アライメント治具として、レーザガ
   スの温度勾配による屈折率分布に起因する光軸の移動量
   βだけ装着するアパーチャの開口に対し治具開口がオフ
   セットされているものを用いることを特徴とする請求項
   １に記載のガスレーザ発振器のアライメント方法。
6. 【請求項６】 ガス流方向と光軸がほぼ直交し、折り返
   し光路を含む光共振器構造を持ち、各ミラーの前面にア
   パーチャを配設したガスレーザ発振器における出力ミラ
   ー側から可視光レーザ光を入射した状態で、各ミラーの
   角度を調整するアライメントに使用されるアライメント
   治具であって、 各アパーチャに対し装脱自在であって前記可視光レーザ
   光のビーム径より小さな治具開口を有し、前記可視光レ
   ーザ光がその開口の中心を通るようにして前記アライメ
   ントが実行されるアライメント治具。
7. 【請求項７】 ガス流方向と光軸がほぼ直交し、折り返
   し光路を含む光共振器構造を持ち、各ミラーの前面にア
   パーチャを配設したガスレーザ発振器において、 折り返し光路によって有効アパーチャ径が小さくなる量
   δだけその開口径を折り返し方向に長くしたアパーチャ
   を用いることを特徴とするガスレーザ発振器。