JP2005140964A - 光ビームアブゾーバ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】先すぼまりの空洞3Aの内壁面に光吸収膜11A,13Aが設けられた受光部材3と、外部から入射された光を空洞3Aの開口部で反射し空洞3Aの内部へ導入する反射部材2とを備えている。空洞3Aを先すぼまりにすることにより、空洞の開口部から先端に進むにしたがって、光吸収膜11A,13Aでの1回の反射に要する距離が短くなる。また、空洞3Aの開口部と先端との間の往復で、光吸収膜11A,13Aでの反射が行われる。よって、空洞を先すぼまりにしない場合と比較して、光の反射回数を増やすことができる。
【選択図】 図1
Description
COLLIER N.SMITH, "LASER MEASUREMENT SERVICE AT NBS" Laser Focus, August 1983
また、従来の光ビームアブゾーバでは、金属製円筒111の入口114から入射されたレーザー光Lが反射板113の中心付近に当たると、その後に光吸収膜112に照射されることなく、そのまま入口114から出力される。このようにして出力されるレーザー光Lは全く減衰していないので危険である。
本発明の目的は、さらに、光ビームアブゾーバに入射された光が全く減衰せずに出力されないようにすることにある。
また、空洞は、曲面状の内壁面を有していてもよいし、平面状の内壁面を有していてもよい。また、空洞は、開口部の近傍が円筒形状に形成されてもよい。
ここで、冷却手段は、液冷または空冷により冷却するようにしてもよい。
さらに、空洞の開口部から導入された光が空洞の先端に達した時点で、または光の反射角度が0°より小さくなった時点で光が空洞の開口部に向かって逆進を開始し、光吸収膜間で反射を繰り返す。すなわち、光が空洞の開口部から先端に向かって進むときだけでなく、開口部に向かって逆進するときにも、光吸収膜の間で反射が行われる。
このように、空洞を先すぼまりにすることにより、光吸収膜間の1回の反射に要する距離が短くなり、かつ、空洞の開口部と先端との間の往復で反射が行われる。よって、空洞の開口部から先端までの長さと同じ長さの金属製円筒111と比較して、光の反射回数が増える。したがって、光ビームアブゾーバを大型化することなく、従来より高エネルギーを吸収可能にすることができる。また、同一のエネルギーの光を吸収可能な光ビームアブゾーバを小型化することができる。
これに対し、反射部材の反射面を平面状にすることにより、反射部材の形成が容易になる。
これに対し、空洞の内壁面を平面状にすることにより、受光部材の形成が容易になる。
また、空洞の開口部近傍を円筒形状に形成することにより、受光部材の形成が容易になる。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光ビームアブゾーバの一構成例を示す断面図である。この図において、(a)は横断面図、(b)は(a)におけるIb−Ib′線方向の縦断面図である。なお、(a)には、(b)におけるIa−Ia′線方向の横断面が示されている。
ここで、入射口1は、第1の側壁部材11に形成された円形の貫通孔からなる。入射されるレーザー光Lの光路がぶれても、レーザー光Lが入射口1の内壁面に接触しないように、入射口1は十分大きい直径を有している。
第2の側壁部材12は、熱伝導性に優れた金属により形成されている。この側壁部材12および上板14、底板15には、反射板2の背後を縦方向に貫く配管21が形成されている。配管21には冷却水を流す。反射板2の反射面でレーザー光Lの一部が変換した熱エネルギーは、側壁部材12を通って冷却水に伝達され、放熱される。これにより、反射板2が冷却される。
図1(a)に示すように、入射口1の軸線に平行に入射されたレーザー光Lは、反射板2の反射面で上記軸線に対して直交する方向に反射される。その結果、受光部材3の空洞3Aに導入されたレーザー光Lは、光吸収膜11Aに平行に直進し、光吸収膜11Aに対して傾斜する光吸収膜13Aに照射される。光吸収膜13Aに照射されたレーザー光Lの一部は、熱エネルギーに変換されて吸収される。吸収されずに残ったレーザー光Lは、光吸収膜13Aの表面で反射され、光吸収膜11Aに照射される。このように、レーザー光Lは、光吸収膜11Aと13Aとの間で反射を繰り返しながら吸収されていく。
また、反射板2の反射面を入射口1の軸線に対して45゜の角度をなすように配置する例を示したが、2つの光吸収膜11Aと13Aとのなす角度θと関連して、反射回数がより多くなるように反射板2の反射面が入射口1の軸線に対してなす角度に配置することが望ましい。また、反射面で反射された光が受光部材3の空洞3Aの先端に直接照射されないように反射面を配置することが望ましい。
また、反射板2を第2の側壁部材12に取り付ける例を示したが、第2の側壁部材の一部の表面を鏡面仕上げして反射面とし、この第2の側壁部材そのものを反射板2の代わりに反射部材として用いてもよい。
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る光ビームアブゾーバの一構成例を示す断面図である。この図において、(a)は横断面図、(b)は(a)におけるIIIb−IIIb′線方向の縦断面図である。なお、(a)には、(b)におけるIIIa−IIIa′線方向の横断面が示されている。図3において、図1に示した部材と同一部材に対しては、図1と同一符号で示している。
この図に示す光ビームアブゾーバは、反射面が曲面状をした反射板2Aを用いている。また、空洞3Aを形成する第1および第3の側壁部材11,13の対向面に光吸収膜11A,13Aを設けるだけでなく、上板14および底板15の対向面にも光吸収膜14A,15Aを設けている。
このようにして作成された反射板2Aを、第2の側壁部材12Aに取り付ける。この際、反射板2Aを切り出したときの円柱32の軸線Tを、入射口1の軸線に対して直交する方向に合わせる。これにより、反射板2Aの横断面は、図3(a)に示すように、入射口1の軸線に対し、角度αだけ傾斜した直線状になる。また、反射板2Aの縦断面は、図3(b)に示すような円弧状になる。また、入射口1の外側からみた反射板2Aの形状は円形になる。
また、本実施の形態でも、第1の実施の形態で説明した構成の変形例(例えば、受光部材3や、冷却装置の変形例)を適用できることは言うまでもない。
図5は、本発明の第3の実施の形態に係る光ビームアブゾーバの一構成例を示す断面図である。この図において、図1に示した部材と同一部材に対しては、図1と同一符号で示している。
図5に示す光ビームアブゾーバの受光部材3は、円筒(開口部側)と円錐(先端側)を含む空洞3Bを有している。なお、この図において、16は第3の側壁部材、24は配管、24Aおよび24Bはそれぞれ配管の入口および出口である。
また、第1〜第3の実施の形態では、レーザー光Lを吸収する光ビームアブゾーバについて説明したが、本発明は、レーザー光以外の光を対象とする光ビームアブゾーバにも適用できる。
Claims (8)
- 光吸収膜が形成された壁面を有する先すぼまりの空洞と、この空洞に光を導入する開口部とを有する受光部材と、
前記開口部に設けられ、外部から入射された光を反射し前記開口部を通して前記空洞の内部へ導入する反射部材と
を備えたことを特徴とする光ビームアブゾーバ。 - 請求項1に記載された光ビームアブゾーバにおいて、
前記反射部材は、曲面状の反射面を有することを特徴とする光ビームアブゾーバ。 - 請求項1に記載された光ビームアブゾーバにおいて、
前記反射部材は、平面状の反射面を有することを特徴とする光ビームアブゾーバ。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載された光ビームアブゾーバにおいて、
前記空洞は、曲面状の内壁面を有することを特徴とする光ビームアブゾーバ。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載された光ビームアブゾーバにおいて、
前記空洞は、平面状の内壁面を有することを特徴とする光ビームアブゾーバ。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載された光ビームアブゾーバにおいて、
前記空洞は、前記開口部の近傍が円筒形状に形成されていることを特徴とする光ビームアブゾーバ。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載された光ビームアブゾーバにおいて、
前記受光部材および前記反射部材の少なくとも1つを冷却する冷却手段を更に備えたことを特徴とする光ビームアブゾーバ。 - 請求項7に記載された光ビームアブゾーバにおいて、
前記冷却手段は、液冷または空冷により冷却することを特徴とする光ビームアブゾーバ。
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