JP2006324321A - 高調波レーザ装置及びレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 チラーユニットに格別の負担をかけることなく高調波レーザ光の出力を安定化させること。
【解決手段】 チラーユニット１６からのオン・オフ制御により温度が周期的に変動する冷却水は第２保持体４２の手前でタンク５２に入る。タンク５２内では冷却水同士の熱交換が連続的に行われることにより、冷却水がタンク５２に滞留している間に水温が平均化される。その結果、タンク５２より第２保持体４２に供給される冷却水の温度変動は非常に小さくなっている。これにより、第２保持体４２に保持されている波長変換結晶３０の温度が瞬時的にも基準値付近に安定に保たれ、このＹＡＧ高調波レーザ発振器１０より生成されるＹＡＧ第２高調波レーザ光ＳＨＧの出力も設定値ＰＳ付近に安定に保たれる。

【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ加工等に用いる高調波のレーザビームを生成する高調波レーザ装置に係り、特にチラーユニットによる冷却機能を備えた高調波レーザ装置およびレーザ加工装置に関する。

近年、レーザは、製造業、特に溶接、切断および表面処理の分野で利用されている。実際、レーザ加工技術は、高精度および高速の加工を実現できること、被加工物に与える熱歪が小さいこと、高度の自動化が可能であることから、ますますその重要性を高めている。現在、レーザ加工に最も多く使用されている固体レーザは、波長約１μｍの光ビームを発生するＹＡＧレーザである。ＹＡＧレーザは、母材としてのＹＡＧ（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂）結晶に希土類活性イオン（Nd³⁺，Yb³⁺等）をドープしたものであり、代表的なＮd：ＹＡＧレーザの基本波長は１０６４ｎｍである。ＹＡＧレーザは、連続発振やＱスイッチによるジャイアントパルス発振が可能であるほか、１００μｓ以上（典型的には１〜１０ｍｓ）のパルス幅を有するロングパルス（long pulse）のレーザ光を発生することができる。

ところで、レーザ加工においては、被加工材とレーザ光の光学的な結合性が重要である。光学的な結合性がよくないと、反射率が高くて、レーザエネルギーの吸収効率が低く、良好な加工品質を得るのが難しい。この点、１０６４ｎｍの波長を有するＹＡＧ基本波のレーザ光は、銅や金に対しては光学的結合性がよくない。これらの金属に対しては、むしろ第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）のＹＡＧ高調波レーザ光が高い光学的結合性を有することが知られている。

一般に、高調波レーザ光を生成する高調波レーザ装置は、ＹＡＧ基本波（１０６４ｎｍ）の光を共振させる光共振器の内部または外部で波長変換結晶にＹＡＧ基本波（１０６４ｎｍ）のレーザ光を光学的に結合させ、その非線形光学効果により高調波のレーザ光を生成するようにしている（たとえば特許文献１，２）。ここで、波長変換結晶は温度に敏感であり、結晶温度のわずかな変動によって高調波出力が大きく変動する。このため、波長変換結晶を一定の温度に保つ必要がある。一方、ＹＡＧ基本波の出力を安定化するうえでＹＡＧ結晶や励起部（一般に半導体レーザまたはランプ）も一定の温度に保つ必要がある。そこで、波長変換結晶、ＹＡＧ結晶および励起部等の感温性部品または発熱性部品を保持する保持体を熱伝導率の高い部材たとえば銅で構成し、水冷式のチラーユニットより一定温度に管理された冷却水を各保持体に循環供給して、各部品の温度を設定温度に維持するようにしている。
特開２００２−２８７９５号公報 特開２００４−２１４６７４号公報

しかしながら、従来の高調波レーザ装置においては、上記のような温調機能を備えていてもＹＡＧ高調波出力に周期的な変動が生じるという問題があり、本発明者が究明したところ、原因はチラーユニットの動作にあることがわかった。すなわち、この種のチラーユニットは、冷却水の温度が基準値を中心として上限値と下限値との間を交互に行き来するようにオン・オフ方式のフィードバック制御で温調を行う。このため、冷却水温度の平均値または積分値が基準値に保たれても、瞬時値は上限値と下限値との間で周期的に変動する。そのような冷却水温度の周期的な変動に波長変換結晶が感応して、ＹＡＧ高調波出力にも周期的な変動またはリップルが生じる。

上記のようなＹＡＧ高調波出力のリップルを抑制するために、オン・オフ制御における上下限値の幅を狭めてリップルのピーク値を小さくする手法が考えられる。この手法は、オン・オフ制御の周期を短くする方法であり、具体的にはチラーユニットにおいて電磁弁のオン・オフ回数を増やす方法である。しかしながら、リップルをたとえば半分にするには、オン・オフ回数を約２倍に増やさなければならず、それによって電磁弁の寿命が半減するというトレードオフの問題がある。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、チラーユニットに格別の負担をかけることなく高調波レーザ光の出力を安定化できるようにした高調波レーザ装置を提供することを目的とする。

本発明の別の目的は、チラーユニットに格別の負担をかけることなく高調波レーザ光の出力を安定化してレーザ加工品質を向上させるレーザ加工装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の高調波レーザ装置は、基本周波数の基本波レーザ光を生成する固体レーザと、前記固体レーザを保持する熱伝導率の高い部材からなる第１の保持体と、前記基本波レーザ光を入力して、前記基本波レーザ光の波長に対して高調波の波長を有する高調波レーザ光を生成する波長変換結晶と、前記波長変換結晶を保持する熱伝導率の高い部材からなる第２の保持体と、前記第１および第２の保持体に温調用の冷却水を循環供給し、前記冷却水の温度を周期的なオン・オフ制御で基準値に保つチラーユニットと、前記冷却水の循環供給のために前記第１および第２の保持体を前記チラーユニットに対して並列に接続する配管と、前記チラーユニットからの冷却水を前記第２の保持体に送る経路で前記配管の途中に設けられ、前記冷却水を前記第２の保持体に供給する前に一時的に蓄えるタンクとを有する。

本発明の第２の高調波レーザ装置は、光学的に対向して配置された第１および第２の終端ミラーを有する光共振器と、前記光共振器の光路上に配置された活性媒体と、基本周波数の基本波レーザ光を生成するために前記活性媒体をポンピングする励起部と、前記活性媒体および前記励起部を保持する熱伝導率の高い部材からなる第１の保持体と、前記基本波レーザ光の波長に対して高調波の波長を有する高調波レーザ光を生成するために前記光共振器の光路上に配置された波長変換結晶と、前記高調波レーザ光を前記光共振器内に留めて前記高調波レーザ光を前記光共振器の外へ出力するために前記光共振器の光路上に配置された高調波分離出力ミラーと、前記波長変換結晶を保持する熱伝導率の高い部材からなる第２の保持体と、前記第１および第２の保持体に冷却水を循環供給し、前記冷却水の温度を周期的なオン・オフ制御で基準値に保つチラーユニットと、前記冷却水の循環供給のために前記第１および第２の保持体を前記チラーユニットに対して並列に接続する配管と、前記チラーユニットからの冷却水を前記第２の保持体に送る経路で前記配管の途中に設けられ、前記冷却水を前記第２の保持体に供給する前に一時的に蓄えるタンクとを有する。

上記の装置構成においては、チラーユニット内のオン・オフ制御により、チラーユニットより送出される冷却水の温度は、平均値または積分値としてみれば基準値に保たれても、瞬時値としては基準値より高い所定の上限値と基準値より低い所定の下限値との間で行き来して周期的に変動する。しかし、チラーユニットからの冷却水がタンクに入れられると、タンク内で冷却水同士の熱交換が連続的に行われることにより、冷却水がタンクに滞留している間に冷却水の温度が平均化される。その結果、タンクより第２の保持体に送られる冷却水の温度変動は非常に小さなものとなる。ここで、タンクの容積は、オン・オフ制御の一周期の期間中に第２の保持体に供給される冷却水の量にほぼ対応する容積であるのが最も好ましい。上記のような平均化によって周期的な温度変動を除去ないし低減させた冷却水（タンク冷却水）が第２の保持体の冷却水通路を流れることで、第２の保持体に保持されている波長変換結晶の温度が瞬時的にも基準値付近に安定に保たれ、ひいてはＹＡＧ第２高調波レーザ光ＳＨＧの出力も設定値付近に安定に保たれる。

本発明の好適な一態様によれば、固体レーザが、活性媒質と、この活性媒質をポンピングする励起部とを有する。好適な一態様によるＹＡＧ高調波レーザ装置においては、活性媒質がＮd：ＹＡＧ、Ｎd：ＹＬＦ、Ｎd：ＹＶＯ₄およびＮd：ＹＡＧからなる群より選ばれ、波長変換結晶がＬＢＯ（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶およびＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ₄）結晶からなる群より選ばれてよい。また、オン・オフ制御の一周期の長さに応じて配管を流れる冷却水の流量を可変制御することも可能である。

本発明のレーザ加工装置は、本発明の高調波レーザ装置と、この高調波レーザ装置より生成された高調波レーザ光を被加工物に照射して所望のレーザ加工を行う出射ヘッドとを有する。この装置構成においては、高調波レーザ装置より与えられる高調波レーザ光の出力が安定しているので、所期の加工結果を得ることができる。

本発明の高調波レーザ装置によれば、上記のような構成と作用により、チラーユニットに格別の負担をかけることなく高調波レーザ光の出力を安定化することができる。また、本発明のレーザ加工装置によれば、上記のような構成と作用により、レーザ加工品質を向上させることができる。

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるＹＡＧ高調波レーザ装置およびＹＡＧレーザ加工装置の構成を示す。

この実施形態のＹＡＧ高調波レーザ装置１０は、高調波レーザ発振器１２、レーザ電源１４およびチラーユニット１６からなる。ＹＡＧレーザ加工装置１８は、ＹＡＧ高調波レーザ装置１０に加えて、所望の加工場所に配置される出射ユニット（ヘッド）２０と、ＹＡＧ高調波レーザ装置１０より生成された高調波レーザ光ＳＨＧを出射ユニット２０まで伝送する光ファイバ２２とを有する。

高調波レーザ発振器１２は、支持台（図示せず）上に直線配列型で一対の終端ミラー２４，２６、固体レーザ活性媒質２８、波長変換結晶３０および高調波分離出力ミラー３２を配置し、活性媒質２８の隣または周囲にたとえば半導体レーザあるいは励起ランプからなる電気光学励起部３４を配置している。

両終端ミラー２４，２６は平行に向かい合って光共振器を構成している。一方の終端ミラー２４の反射面２４ａには、基本波長（１０６４ｎｍ）に対して反射性の膜がコーティングされている。他方の終端ミラー２６の反射面２６ａには、基本波長（１０６４ｎｍ）に対して反射性の膜がコーティングされるとともに、第２高調波（５３２ｎｍ）に対して反射性の膜がコーティングされている。

活性媒質２８は、たとえばＮｄ：ＹＡＧロッドからなり、両終端ミラー２４，２６の中間（好ましくはほぼ中心）の位置に配置される。電気光学励起部３４は、活性媒質２８に励起光を照射して、活性媒質２８を持続的にポンピングする。こうして活性媒質２８で生成される基本波長（１０６４ｎｍ）の光ビームＬＢは、終端ミラー２４，２６の間に閉じ込められて増幅される。

波長変換結晶３０は、たとえばＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ₄ ）結晶あるいはＬＢＯ（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶等の非線形光学結晶からなり、他方の終端ミラー２６寄りに配置され、この光共振器で励起された基本モードに光学的に結合され、基本波長との非線形光学作用により第２高調波（５３２ｎｍ）の光ビームＳＨＧを光共振器の光路上に生成する。

波長変換結晶３０より終端ミラー２６側に出た第２高調波の光ビームＳＨＧは、終端ミラー２６で戻されて、波長変換結晶３０を通り抜ける。波長変換結晶３０より終端ミラー２６の反対側に出た第２高調波の光ビームＳＨＧは、光共振器の光路または光軸に対して所定の角度（たとえば４５°）で斜めに配置されている高調波分離出力ミラー３２に入射し、このミラー３２で所定の方向つまり入射ユニット３６に向けて反射または分離出力されるようになっている。

入射ユニット３６は集束レンズ３８を内蔵しており、高調波分離出力ミラー３２からのＹＡＧ第２高調波レーザ光ＳＨＧを集束レンズ３８により集束して光ファイバ２２の一端面（入射端面）に入射させる。光ファイバ２２は、たとえばＳＩ（ステップインデックス）形ファイバからなり、入射ユニット３６で入射したＹＡＧ第２高調波レーザ光ＳＨＧを出射ユニット２０まで伝送する。出射ユニット２０は、コリメートレンズや集束レンズ等の光学レンズ（図示せず）を内蔵しており、光ファイバ２２の終端面より出射されたＹＡＧ第２高調波レーザ光ＳＨＧを被加工物Ｗの加工ポイントに集光照射する。被加工物Ｗは任意の金属でよいが、好ましくは銅または金からなり、ＹＡＧ第２高調波レーザ光ＳＨＧを照射された加工ポイント付近の部分がレーザエネルギーを吸収して溶融または変質し、溶接、切断、表面改質等のレーザ加工が行われる。

高調波レーザ発振器１２において、活性媒質２８と電気光学励起部３４は熱伝導率の高い部材たとえば銅からなる第１保持体４０に保持されており、波長変換結晶３０も同様の材質からなる第２保持体４２に保持されている。各保持体４０，４２には、温調用の冷却水を通す通路または流路（図示せず）が設けられている。

チラーユニット１６は、各保持体４０，４２の冷却水通路に配管４４を介して温調用の冷却水を循環供給する機能を有しており、たとえば、冷却水を循環させるためのポンプ４６と、帰還した直後の冷却水を所定の基準温度まで戻すように冷却する冷却器４８と、ポンプ４６および冷却器４８の動作を制御する制御部５０とを備えている。

配管４４は、冷却水の循環供給のために第１および第２保持体４０，４２をチラーユニット１６に対して並列に接続する。詳細には、チラーユニット１６の送出口１６ａに、第１保持体４０の入口が供給管４４ａ，４４ｂを介して接続されるとともに、第２保持体４２の入口が供給管４４ａ，４４ｃを介して接続される。ここで、供給管４４ｃの途中に、後述するタンク５２が設けられている。また、チラーユニット１６の帰還口１６ｂに、第１保持体４０の出口が回収管４４ｄ，４４ｅを介して接続されるとともに、第２保持体４２の出口が回収管４４ｆ，４４ｅを介して接続される。

チラーユニット１６においては、送出口１６ａより送出する冷却水の温度を基準値に保つように制御部５０がオン・オフ方式のフィードバック制御（オン・オフ制御）で冷却器４８の動作を制御するようになっている。

図２に示すように、冷却器４８はたとえば水冷式の熱交換器（水−水熱交換器）５４からなり、その一次側水路は一次側配管５６を介して一次側冷却水Ｆ₁の供給源（図示せず）に接続されている。一次側冷却水Ｆ₁は、二次側冷却水（温調用の冷却水）Ｆ₂よりも低い水温を有しており、配管５６を通って熱交換器５４の一次側水路に導入され、熱交換器５４内で二次側冷却水Ｆ₂との熱交換に供された後、熱交換器５４の一次側水路より排出または回収される。

一次側配管５６の途中に電磁弁（開閉弁）５８が設けられている。この電磁弁５８が開いている間は、一次側冷却水Ｆ₁が熱交換器５４の一次側水路に供給され、熱交換器５４内で上記のような一次側と二次側との間の熱交換が行われ、二次側冷却水Ｆ₂が冷却される。電磁弁５８が閉じると、熱交換器５４への一次側冷却水Ｆ₁の供給が断たれ、熱交換器５４における熱交換または冷却動作は中断する。

電磁弁５８の開（オン）状態／閉（オフ）状態は、制御部５０によって制御される。配管４４（供給管４４ａ）に二次側冷却水Ｆ₂の温度を検出する温度センサ６０が設けられ、この温度センサ６０より二次側冷却水Ｆ₂の温度を表す電気信号（水温検出信号）ＥＣが出力される。制御部５０は、温度センサ６０からの水温検出信号ＥＣをフィードバック信号として受け取り、二次側冷却水Ｆ₂の温度を基準値Ｔ_Sに一致させるように電磁弁５８を開閉制御する。より詳細には、基準値Ｔ_Sより上下にそれぞれ所定値だけオフセットした上限値Ｔ_Uおよび下限値Ｔ_Lが設定され、二次側冷却水Ｆ₂の温度が上限値Ｔ_Uまで上昇した時点で電磁弁５８を開（オン）状態から閉（オフ）状態に切り換え、二次側冷却水Ｆ₂の温度が下限値Ｔ_Lまで下降した時点で電磁弁５８を閉（オフ）状態から開（オン）状態に切り換える。このようなチラーユニット１６内のオン・オフ制御により、二次側冷却水Ｆ₂の温度は平均値または積分値としてみれば基準値Ｔ_Sに保たれても、瞬時値としては上限値Ｔ_Uと下限値Ｔ_Lとの間で行き来して周期的に（たとえば約３０秒周期で）変動する。

上記のように、波長変換結晶３０を保持する第２保持体４２にはチラーユニット１６からの冷却水が供給管４４ａ，４４ｃを介して供給されるようになっており、供給管４４ｃの途中にタンク５２が設けられている。このタンク５２は、供給管４４ｃ内を送られてくる冷却水の温度の周期的変動を抑制ないし除去し、ひいてはＹＡＧ高調波レーザ光ＳＧＨの出力を安定化させるためのものであり、第２保持体４２の冷却水通路に供給される直前で冷却水を一時的に蓄える機能を有する。ここで、後述するようにタンク５２の容積は作用上重要であり、上記オン・オフ制御一周期（約３０秒）の期間中にチラーユニット１６より送られてくる冷却水の流量、つまり同期間中に第２保持体４２に供給される冷却水の流量にほぼ対応する大きさの容積に設定されている。

図３および図４に示すように、タンク５２は、たとえば樹脂性の密閉容器として構成され、容器上部に入口５２ａを設け、容器下部に出口５２ｂを設けている。容器内部は入口５２ａ付近から逆テーパ状に拡がっており、入口５２ａから導入された冷却水が容器全体に拡散するようになっている。図中、６２は入口５２ａ側のニップル、６４は出口５２ｂ側のニップル、６６はボルト、６８はシール部材たとえばＯリングである。

次に、図５の波形図について本実施形態の作用を説明する。上記のように、チラーユニット１６内のオン・オフ制御により、チラーユニット１６より供給管４４ａ，４４ｂを通って送られてくる冷却水（チラー冷却水）の温度は、基準値Ｔ_Sを中心に上限値Ｔ_Uと下限値Ｔ_Lとの間で行き来して周期的に（約３０秒周期で）変動する（図５の(A)，(B)）。このように温度が周期的に変動する冷却水（チラー冷却水）は第２保持体４２の手前でタンク５２に入る。

タンク５２に入った冷却水は、タンク内で暫く、つまりオン・オフ制御一周期（約３０秒）の期間ｔだけ滞留してから、第２保持体４２の冷却水通路に導入される。その際、タンク５２内では冷却水同士の熱交換が連続的に行われることにより、冷却水がタンク５２に滞留している間つまりオン・オフ制御一周期の期間ｔにわたって冷却水の温度が平均化される。その結果、タンク５２より第２保持体４２の冷却水通路に送られる冷却水（タンク冷却水）においては、その温度変動が非常に小さくなっている（図５の(C)）。

上記のような平均化によって周期的な温度変動を低減させた冷却水（タンク冷却水）が第２保持体４２の冷却水通路を流れることで、第２保持体４２に保持されている波長変換結晶３０の温度が瞬時的にも基準値付近に安定に保たれ、このＹＡＧ高調波レーザ発振器１０より生成されるＹＡＧ第２高調波レーザ光ＳＨＧの出力も設定値ＰＳ付近に安定に保たれる（図５の(D)）。

比較例として、タンク５２を設けず、チラーユニット１６からの冷却水（チラー冷却水）をそのまま第２保持体４２に供給すると、冷却水（チラー冷却水）の大きな温度変動が波長変換結晶３０における非線形光学効果に影響を与え、ＹＡＧ第２高調波レーザ光ＳＨＧの出力に大きなリップルが現れる（図５の(E)）。

一例として、チラー冷却水の温度変動が±０．４℃の場合、比較例ではＳＨＧ出力の安定度が約３％であるのに対して、この実施形態によればタンク５２により温度変動を±０．１℃まで低減し、ＳＨＧ出力の安定度を約０．５％まで向上できることが確認されている。

上記のように、この実施形態によれば、波長変換結晶３０を保持する第２保持体４２とチラーユニット１６とを結ぶ供給管４４ｃの途中に小型のタンク５２を設置するだけの簡易な構成によって、ＹＡＧ第２高調波レーザ光ＳＨＧの出力を大幅に安定化させることが可能であり、これによってレーザ加工の品質を向上させることができる。

なお、チラーユニット１６におけるオン・オフ制御において、温調用の上限値Ｔ_Uおよび下限値Ｔ_Lを必要に応じて、あるいは任意に変更することも可能である。その場合、オン・オフ制御の一周期は、上限値Ｔ_Uおよび下限値Ｔ_L間の幅を狭めるほど短くなり、上限値Ｔ_Uおよび下限値Ｔ_L間の幅を広げるほど長くなる。制御部５０は、オン・オフ制御の一周期の長さに関係なくオン・オフ制御の一周期分の冷却水がタンク５２に蓄えられるように、ポンプ４６を通じて冷却水の流量を制御すればよい。

この実施形態においては、タンク５２内に冷却水を滞留させている間に冷却水同士の熱交換による平均化を通じて冷却水の周期的な温度変動をキャンセルするものであり、この作用効果を最大限に発揮させるには、上記のようにタンク５２が温度変動の一周期つまりオン・オフ制御一周期分の流量に対応する容積を有するのが最も好ましい。タンク５２の容積がオン・オフ制御一周期分の流量よりも少ないと、平均化が不十分なものとなり、温度変動の低減効果が低下する。また、タンク５２の容積がオン・オフ制御一周期分の流量よりも大きすぎると、冷却水の周期的な温度変動をいったんは十分に低減できるものの、滞留時間が長くなることによって周囲温度、特に近くの発熱体からの熱影響を受けてしまい、タンク５２から第２保持体４２に送られる冷却水（タンク冷却水）の温度が不安定になりやすい。したがって、チラーユニット１６より送られてくる冷却水のオン・オフ制御一周期分の流量に対して、タンク５２の容積を少なくとも８０％〜１５０％の範囲内に設定するのが好ましい。

なお、この実施形態では、活性媒質２８および電気光学励起部３４を保持する第１保持体４０に対しては、チラーユニット１６からの冷却水（チラー冷却水）をそのまま供給するようにしている。したがって、活性媒質２８と電気光学励起部３４は、周期的な温度変動の大きいチラー冷却水によって温調されることになるが、それらの熱容量やＹＡＧ基本波の出力は冷却水温度のリップルを打ち消すほど大きいため、実用上の支障はない。

以上、本発明の好適な一実施形態を説明したが、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。特に、ＹＡＧ高調波レーザ発振器１２の方式、構造、レイアウトは任意に変形または置換可能である。たとえば、光共振器内にＱスイッチを配置して、ＱスイッチパルスのＹＡＧ高調波レーザ光を発振出力することも可能である。あるいは、上記実施形態におけるＹＡＧ高調波レーザ装置１０は波長変換結晶３０を光共振器内に配置する方式（共振器内部変換方式）に係るものであったが、波長変換結晶３０を光共振器の外に配置する方式（共振器外部変換方式）のＹＡＧ高調波レーザ装置にも本発明を適用することができる。また、チラーユニット１６の方式や構成も種々の変形が可能であり、たとえば水冷式の熱交換器（水−水熱交換器）５４に代えて冷凍式の熱交換器を使用してもよい。さらに、本発明は、ＹＡＧ第３高調波やＹＡＧ第４高調波等のＹＡＧ高調波レーザ光を生成するＹＡＧ高調波レーザ装置にも適用可能である。

本発明の一実施形態によるＹＡＧ高調波レーザ装置およびＹＡＧレーザ加工装置の構成を示す図である。 実施形態のＹＡＧ高調波レーザ装置で用いるチラーユニット内の冷却器の一構成例を示す図である。 実施形態のＹＡＧ高調波レーザ装置に設けられるタンクの一構成例を示す上面図である。 上記タンクの内部構造を示す縦断面図である。 実施形態における作用を説明するための各部の波形を示す波形図である。

符号の説明

１０ ＹＡＧ高調波レーザ装置
１２ ＹＡＧ高調波レーザ発振器
１４ レーザ電源
１６ チラーユニット
１８ レーザ加工ユニット
２０ 出射ユニット
２２ 光ファイバ
２４，２６ 光共振器ミラー
２８ 活性媒質
３０ 波長変換結晶
３２ 高調波分離出力ミラー
３４ 電気光学励起部
４４ 配管
４４ｃ 供給管
４６ ポンプ
４８ 冷却器
５０ 制御部
５２ タンク
５８ 電磁弁（開閉弁）
６０ 温度センサ

Claims (8)

1. 基本周波数の基本波レーザ光を生成する固体レーザと、
   前記固体レーザを保持する熱伝導率の高い部材からなる第１の保持体と、
   前記基本波レーザ光を入力して、前記基本波レーザ光の波長に対して高調波の波長を有する高調波レーザ光を生成する波長変換結晶と、
   前記波長変換結晶を保持する熱伝導率の高い部材からなる第２の保持体と、
   前記第１および第２の保持体に温調用の冷却水を循環供給し、前記冷却水の温度を周期的なオン・オフ制御で基準値に保つチラーユニットと、
   前記冷却水の循環供給のために前記第１および第２の保持体を前記チラーユニットに対して並列に接続する配管と、
   前記チラーユニットからの冷却水を前記第２の保持体に送る経路で前記配管の途中に設けられ、前記冷却水を前記第２の保持体に供給する前に一時的に蓄えるタンクと
   を有する高調波レーザ装置。
2. 前記固体レーザが、活性媒質と、この活性媒質をポンピングする励起部とを有する請求項１に記載の高調波レーザ装置。
3. 光学的に対向して配置された第１および第２の終端ミラーを有する光共振器と、
   前記光共振器の光路上に配置された活性媒体と、
   基本周波数の基本波レーザ光を生成するために前記活性媒体をポンピングする励起部と、
   前記活性媒体および前記励起部を保持する熱伝導率の高い部材からなる第１の保持体と、
   前記基本波レーザ光の波長に対して高調波の波長を有する高調波レーザ光を生成するために前記光共振器の光路上に配置された波長変換結晶と、
   前記高調波レーザ光を前記光共振器内に留めて前記高調波レーザ光を前記光共振器の外へ出力するために前記光共振器の光路上に配置された高調波分離出力ミラーと、
   前記波長変換結晶を保持する熱伝導率の高い部材からなる第２の保持体と、
   前記第１および第２の保持体に冷却水を循環供給し、前記冷却水の温度を周期的なオン・オフ制御で基準値に保つチラーユニットと、
   前記冷却水の循環供給のために前記第１および第２の保持体を前記チラーユニットに対して並列に接続する配管と、
   前記チラーユニットからの冷却水を前記第２の保持体に送る経路で前記配管の途中に設けられ、前記冷却水を前記第２の保持体に供給する前に一時的に蓄えるタンクと
   を有する高調波レーザ装置。
4. 前記タンクが、前記オン・オフ制御の一周期の期間中に前記第２の保持体に供給される冷却水の量にほぼ対応する容積を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
5. 前記オン・オフ制御の一周期の長さに応じて前記配管を流れる冷却水の流量を可変制御する請求項１〜４のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
6. 前記活性媒質が、Ｎd：ＹＡＧ、Ｎd：ＹＬＦ、Ｎd：ＹＶＯ₄およびＮd：ＹＡＧからなる群より選ばれる請求項１〜５のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
7. 前記波長変換結晶が、ＬＢＯ（ＬｉＢ₃Ｏ₅）結晶およびＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ₄）結晶からなる群より選ばれる請求項１〜６のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載された高調波レーザ装置と、
   前記高調波レーザ装置より生成された前記高調波レーザ光を被加工物に照射して所望のレーザ加工を行うレーザ照射ヘッドと
   を有するレーザ加工装置。
   
   
   
   

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