JP2008227379A5

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Publication number: JP2008227379A5
Application number: JP2007066800A
Authority: JP
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2009-11-12

Claims

レーザ光を発生させるためのレーザ共振部を含むレーザ制御部と、
前記レーザ制御部で発生されたレーザ光を後記レーザ出力部に伝達するための励起光伝達媒体と、
前記励起光伝達媒体で伝達されたレーザ光を走査させるためのレーザ光走査系を含むレーザ出力部と、
を備えるレーザ加工装置であって、
前記レーザ出力部が、
励起光を発生させる一の励起光源と、
一方向に延長され、２つの端面を有する結晶状の固体レーザ媒質であって、前記励起光源からの励起光を両端面から投入してレーザ発振を生じさせるものであり、且つ該端面として、
励起光の入射面を構成する第１端面と、
前記第１端面の反対側であって、励起光の入射面及び励起光の取り出し面を構成する第２端面と、
を備える固体レーザ媒質と、
前記励起光源から出力される励起光を、第１分岐経路及び第２分岐経路の２つの経路に分岐し、第１分岐経路から前記固体レーザ媒質の第１端面に励起光の第１励起成分を、第２分岐経路から第２端面に第２励起成分を、各々入射させるための分岐手段と、
前記分岐手段で分岐された第１励起成分又は第２励起成分を、略垂直に反射させる第１反射ミラーと、
前記第１反射ミラーで反射された反射光又は前記分岐手段で分岐された第２励起成分或いは第１励起成分を、さらに略垂直方向に反射させる第２反射ミラーと、
前記第２反射ミラーで反射された反射光を、略垂直に反射させる第３反射ミラーと、
前記第１端面に対向させて第１分岐経路上に配置され、励起光を透過し且つレーザ発振光を前記第１端面側に反射させる第１ダイクロイックミラーと、
前記第２端面に対向させて第２分岐経路上に配置され、励起光を透過し且つレーザ発振光を、後記出力ミラーに向かって反射させる第２ダイクロイックミラーと、
分岐経路と干渉しない位置であって、レーザ発振光と略直交する方向に配置され、前記第２ダイクロイックミラーからの反射光を出力するための出力ミラーと、
を備え、
前記固体レーザ媒質及び第１、第２ダイクロイックミラーでレーザ共振部が形成され、前記固体レーザ媒質の第１端面に励起光の第１励起成分が、第２端面に第２励起成分が、各々投入されて固体レーザ媒質が励起されるよう構成されると共に、
前記第１分岐経路及び第２分岐経路で構成される分岐経路は、前記分岐手段、第１反射ミラー、第２反射ミラー、第３反射ミラーによって矩形状に構成されており、且つ矩形状のいずれかの辺上に前記固体レーザ媒質及び第１、第２ダイクロイックミラーが配置され、尚且つ矩形状のいずれかの頂点であって、該頂点をなす矩形状のいずれかの辺の延長線上に、前記励起光源からの励起光が入射されるよう配置されてなることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
前記分岐手段が、前記励起光源からの励起光を進行方向に透過させた第１励起成分と、該第１励起成分の直進方向に対し略直角に反射させた第２励起成分とに分岐し、
前記第１反射ミラーが、前記分岐手段から直進される第１励起成分を略直角に反射させて、前記第１ダイクロイックミラーを透過させて固体レーザ媒質の第１端面に入射させ、
前記第２反射ミラーが、第２励起成分を、第１励起成分の直進方向と略平行な方向となるよう略直角に反射させ、
前記第３反射ミラーが、前記第２反射ミラーで反射された第２励起成分の反射光を略直角に反射させて、前記第２ダイクロイックミラーを透過させて前記固体レーザ媒質の第２端面に入射させ、
前記第１反射ミラーで反射された第１励起成分の反射光と、前記第３反射ミラーで反射された第２励起成分の反射光とが同一軸線上で対向するように調整されてなることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
前記分岐手段が、前記励起光源からの励起光を進行方向に透過させた第２励起成分と、該第２励起成分の直進方向に対し略直角に反射させた第１励起成分とに分岐し、
前記第１反射ミラーが、前記分岐手段で略直角に反射された第１励起成分を略直角に反射させて、前記第１ダイクロイックミラーを透過させて固体レーザ媒質の第１端面に入射させ、
前記第２反射ミラーが、前記分岐手段から直進される第２励起成分を略直角に反射させ、
前記第３反射ミラーが、前記第２反射ミラーで反射された第２励起成分の反射光を略直角に反射させて、前記第２ダイクロイックミラーを透過させて前記固体レーザ媒質の第２端面に入射させ、
前記第１反射ミラーで反射された第１励起成分の反射光と、前記第３反射ミラーで反射された第２励起成分の反射光とが同一軸線上で対向するように調整されてなることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
前記分岐手段が、前記励起光源からの励起光を進行方向に透過させた第１励起成分と、該第１励起成分の直進方向に対し略直角に反射させた第２励起成分とに分岐し、更に第１励起成分を前記第１ダイクロイックミラーを透過させて固体レーザ媒質の第１端面に入射させ、
前記第１反射ミラーが、前記分岐手段で略直角に反射された第２励起成分を略直角に反射させ、
前記第２反射ミラーが、前記第１反射ミラーで反射された第２励起成分の反射光を略直角に反射させ、
前記第３反射ミラーが、前記第２反射ミラーで反射された第２励起成分の反射光を略直角に反射させて、前記第２ダイクロイックミラーを透過させて前記固体レーザ媒質の第２端面に入射させ、
前記分岐手段で分岐された第１励起成分の透過光と、前記第３反射ミラーで反射された第２励起成分の反射光とが同一軸線上で対向するように調整されてなることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
前記分岐手段が、前記励起光源からの励起光を進行方向に透過させた第２励起成分と、該第２励起成分の直進方向に対し略直角に反射させた第１励起成分とに分岐し、更に第１励起成分を前記第１ダイクロイックミラーを透過させて固体レーザ媒質の第１端面に入射させ、
前記第１反射ミラーが、前記分岐手段で透過された第２励起成分を略直角に反射させ、
前記第２反射ミラーが、前記第１反射ミラーで反射された第２励起成分の反射光を略直角に反射させ、
前記第３反射ミラーが、前記第２反射ミラーで反射された第２励起成分の反射光を略直角に反射させて、前記第２ダイクロイックミラーを透過させて前記固体レーザ媒質の第２端面に入射させ、
前記分岐手段で分岐された第１励起成分と、前記第３反射ミラーで反射された第２励起成分の反射光とが同一軸線上で対向するように調整されてなることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
前記分岐手段が、前記励起光源からの励起光を進行方向に透過させた第１励起成分と、該第１励起成分の直進方向に対し略直角に反射させた第２励起成分とに分岐し、更に第２励起成分を前記第２ダイクロイックミラーを透過させて固体レーザ媒質の第２端面に入射させ、
前記第１反射ミラーが、前記分岐手段で透過された第１励起成分を略直角に反射させ、
前記第２反射ミラーが、前記第１反射ミラーで反射された第１励起成分の反射光を略直角に反射させ、
前記第３反射ミラーが、前記第２反射ミラーで反射された第１励起成分の反射光を略直角に反射させて、前記第１ダイクロイックミラーを透過させて前記固体レーザ媒質の第１端面に入射させ、
前記分岐手段で分岐された第２励起成分と、前記第３反射ミラーで反射された第１励起成分の反射光とが同一軸線上で対向するように調整されてなることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
前記分岐手段が、前記励起光源からの励起光を進行方向に透過させた第２励起成分と、該第２励起成分の直進方向に対し略直角に反射させた第１励起成分とに分岐し、更に第２励起成分を前記第２ダイクロイックミラーを透過させて固体レーザ媒質の第２端面に入射させ、
前記第１反射ミラーが、前記分岐手段で略直角に反射された第１励起成分を略直角に反射させ、
前記第２反射ミラーが、前記第１反射ミラーで反射された第１励起成分の反射光を略直角に反射させ、
前記第３反射ミラーが、前記第２反射ミラーで反射された第１励起成分の反射光を略直角に反射させて、前記第１ダイクロイックミラーを透過させて前記固体レーザ媒質の第１端面に入射させ、
前記分岐手段で分岐された第２励起成分と、前記第３反射ミラーで反射された第１励起成分の反射光とが同一軸線上で対向するように調整されてなることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
前記分岐手段が、前記励起光源からの励起光を進行方向に透過させた第１励起成分と、該第１励起成分の直進方向に対し略直角に反射させた第２励起成分とに分岐し、
前記第１反射ミラーが、前記分岐手段で略直角に反射された第１励起成分を略直角に反射させ、
前記第２反射ミラーが、前記第１反射ミラーで反射された第１励起成分の反射光を略直角に反射させて、前記第１ダイクロイックミラーを透過させて固体レーザ媒質の第１端面に入射させ、
前記第３反射ミラーが、前記分岐手段で分岐された第２励起成分を略直角に反射させて、前記第２ダイクロイックミラーを透過させて前記固体レーザ媒質の第２端面に入射させ、
前記第２反射ミラーで反射された第１励起成分の反射光と、前記第３反射ミラーで反射された第２励起成分の反射光とが同一軸線上で対向するように調整されてなることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１に記載のレーザ加工装置であって、
前記分岐手段が、前記励起光源からの励起光を進行方向に透過させた第２励起成分と、該第２励起成分の直進方向に対し略直角に反射させた第１励起成分とに分岐し、
前記第１反射ミラーが、前記分岐手段で略直角に反射された第１励起成分を略直角に反射させ、
前記第２反射ミラーが、前記第１反射ミラーで反射された第１励起成分の反射光を略直角に反射させて、前記第１ダイクロイックミラーを透過させて固体レーザ媒質の第１端面に入射させ、
前記第３反射ミラーが、前記分岐手段で分岐された第２励起成分を略直角に反射させて、前記第２ダイクロイックミラーを透過させて前記固体レーザ媒質の第２端面に入射させ、
前記第２反射ミラーで反射された第１励起成分の反射光と、前記第３反射ミラーで反射された第２励起成分の反射光とが同一軸線上で対向するように調整されてなることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１から９のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
前記分岐手段、第１反射ミラー、第２反射ミラー、第３反射ミラーが同一平面上に配置されてなることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１から１０のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
前記第１分岐経路及び第２分岐経路で構成される分岐経路が、長方形状に形成されてなり、
且つ前記固体レーザ媒質及び第１、第２ダイクロイックミラーが、長方形状の分岐経路のいずれかの長辺上に配置されてなることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１から１１のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
前記固体レーザ媒質がＮｄ：ＹＶＯ₄結晶であることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１２に記載のレーザ加工装置であって、
前記固体レーザ媒質のＮｄ濃度が１％以下であることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１から１３のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
前記分岐手段が、第１励起成分が第２励起成分よりも多くなるように分岐させることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１４に記載のレーザ加工装置であって、
前記分岐手段が、入射光を第１励起成分と第２励起成分に分岐させる比率を、略２：１に設定してなることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１から１５のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
前記出力ミラーの反射率が３０％〜７０％であることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１から１６のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
前記励起光源としての半導体レーザの平均出力が１０Ｗ以上であることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１から１７のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
前記出力ミラーと第２ダイクロイックミラーとの間にはＱスイッチが設けられていることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１から１８のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、前記レーザ出力部はさらに、
前記第１ダイクロイックミラーに対向させて第１分岐経路上に配置され、前記第１ダイクロイックミラーを透過した励起光の第１励起成分が前記第１端面に照射される際のスポット径を、前記固体レーザ媒質のＴＥＭ₀₀モードよりも小さくするように集光するための第１集光レンズと、
前記第２ダイクロイックミラーに対向させて第２分岐経路上に配置され、前記第２ダイクロイックミラーを透過した励起光の第２励起成分が前記第２端面に照射される際のスポット径を、前記固体レーザ媒質のＴＥＭ₀₀モードよりも小さくするように集光するための第２集光レンズと、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１から１９のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、前記レーザ出力部はさらに、
前記励起光伝達媒体を前記分岐手段と光学的に結合するための励起光結合手段と、
前記第２ダイクロイックミラーと出力ミラーとの間に配置され、レーザ発振光を整形するためのアパーチャと、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
請求項１から２０のいずれか一に記載のレーザ加工装置であって、
前記レーザ出力部のレーザ光走査系が、
入射レンズと出射レンズを備え、前記レーザ共振部から照射されるレーザ光の光軸に前記入射レンズ及び出射レンズの光軸を一致させた状態で、入射レンズと出射レンズ間の相対距離をこれらの光軸に沿って変化させてレーザ光の焦点距離を調整可能なＺ軸スキャナと、
前記Ｚ軸スキャナを透過するレーザ光を、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に走査させるためのＸ軸スキャナ又はＹ軸スキャナと、
前記Ｘ軸スキャナ又はＹ軸スキャナで走査されるレーザ光を、Ｙ軸方向又はＸ軸方向に走査させるためのＹ軸スキャナ又はＸ軸スキャナと、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
励起光を発生させる一の励起光源と、
一方向に延長され、２つの端面を有する結晶状の固体レーザ媒質であって、前記励起光源からの励起光を両端面から投入してレーザ発振を生じさせるものであり、且つ該端面として、
励起光の入射面を構成する第１端面と、
前記第１端面の反対側であって、励起光の入射面及び励起光の取り出し面を構成する第２端面と、
を備える固体レーザ媒質と、
前記励起光源から出力される励起光を、第１分岐経路及び第２分岐経路の２つの経路に分岐し、第１分岐経路から前記固体レーザ媒質の第１端面に励起光の第１励起成分を、第２分岐経路から第２端面に第２励起成分を、各々入射させるための分岐手段と、
前記分岐手段で分岐された第１励起成分又は第２励起成分を、略垂直に反射させる第１反射ミラーと、
前記第１反射ミラーで反射された反射光又は前記分岐手段で分岐された第２励起成分或いは第１励起成分を、さらに略垂直方向に反射させる第２反射ミラーと、
前記第２反射ミラーで反射された反射光を、略垂直に反射させる第３反射ミラーと、
前記第１端面に対向させて第１分岐経路上に配置され、励起光を透過し且つレーザ発振光を前記第１端面側に反射させる第１ダイクロイックミラーと、
前記第２端面に対向させて第２分岐経路上に配置され、励起光を透過し且つレーザ発振光を、後記出力ミラーに向かって反射させる第２ダイクロイックミラーと、
分岐経路と干渉しない位置であって、レーザ発振光と略直交する方向に配置され、前記第２ダイクロイックミラーからの反射光を出力するための出力ミラーと、
を備え、
前記固体レーザ媒質の第１端面に励起光の第１励起成分が、第２端面に第２励起成分が、各々投入されて固体レーザ媒質が励起されるよう構成されると共に、
前記第１分岐経路及び第２分岐経路で構成される分岐経路は、前記分岐手段、第１反射ミラー、第２反射ミラー、第３反射ミラーによって矩形状に構成されており、且つ矩形状のいずれかの辺上に前記固体レーザ媒質及び第１、第２ダイクロイックミラーが配置され、尚且つ矩形状のいずれかの頂点であって、該頂点をなす矩形状のいずれかの辺の延長線上に、前記励起光源からの励起光が入射されるよう配置されてなることを特徴とする固体レーザ共振器。