JP2009117881A - Aperture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光を絞るアパーチャに関するものである。 The present invention relates to an aperture for focusing laser light.
図5に示す如く、一般的な固体レーザ発振器においては、キャビティ1と呼ばれるハウジング内にレーザロッド2(例えばNd:YAGレーザロッドなどの固体レーザ媒質)と励起ランプ3(クリプトンランプなどの励起光源)とを収容し、光学定盤上にキャビティ1を位置決めして据え付け、該キャビティ1の前後位置に光共振器を成す透過鏡4(部分反射ミラー)と反射鏡5(全反射ミラー)とを配置し、キャビティ1内で励起ランプ3の点灯によりレーザロッド2を励起状態として光を出射させ、その光を透過鏡4及び反射鏡5の相互間を往復させて前記レーザロッド2に対し入出射を繰り返させることにより光共振を起こして光のエネルギーを増幅し、透過鏡4を介しレーザ光Rを発振し得るようにしてある。
As shown in FIG. 5, in a general solid-state laser oscillator, a laser rod 2 (for example, a solid-state laser medium such as an Nd: YAG laser rod) and an excitation lamp 3 (an excitation light source such as a krypton lamp) are provided in a housing called a cavity 1. The cavity 1 is positioned and installed on the optical surface plate, and the transmission mirror 4 (partial reflection mirror) and the reflection mirror 5 (total reflection mirror) that form an optical resonator are arranged at the front and rear positions of the cavity 1. Then, light is emitted with the
この種のレーザ発振器にあっては、キャビティ1と、その前後位置にある透過鏡4及び反射鏡5の夫々との間に、図6、図7に示すごとく、開口6を中央部分に穿設した金属製で薄板状のアパーチャ7を配置し、縁部8を厚さ方向で楔状にした開口6を通すことで所要のビーム拡がり角を持つ余分な外側部分のレーザ光Raを制限してビーム径を絞り、これにより指向性の高い良好なビーム品質を保ち得るようにしてある。
In this type of laser oscillator, an
しかしながら、金属製のアパーチャ7により制限された余分なレーザ光Raは反射、散乱してアパーチャ7の周囲に位置する部材に当たり、該周囲の部材を加熱するという問題があった。
However, there is a problem in that the excess laser light Ra limited by the
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、レーザ光の反射、散乱を低減し、周囲の部材の加熱を防止することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to reduce reflection and scattering of laser light and prevent heating of surrounding members.
請求項1に記載の発明は、レーザロッドの軸心方向端部から出射されるレーザ光に対し、レーザ光のビーム径を開口に通して絞るアパーチャであって、レーザ光を透過する材質より成り、且つ余分なレーザ光を制限しビーム径を絞る縁部の両面が開口に向け楔状を成し、一方の入射面より内部に入射したレーザ光が反対側の入射面で所定内部に向け反射されるよう形成したことを特徴とするアパーチャ、に係るものである。 The invention according to claim 1 is an aperture for narrowing the beam diameter of the laser beam through the opening with respect to the laser beam emitted from the axial end of the laser rod, and is made of a material that transmits the laser beam. In addition, both sides of the edge that restricts excess laser light and narrows the beam diameter form a wedge shape toward the opening, and the laser light incident on the inside from one incident surface is reflected toward the predetermined inside by the incident surface on the opposite side. The aperture is characterized by being formed as described above.
請求項1に記載の発明において、好ましくは、制限されたレーザ光の熱を吸収する吸収材を備えてもよく、又、吸収材の加熱を防止する冷却器を備えてもよい。 In the first aspect of the present invention, preferably, an absorbing material that absorbs heat of the limited laser beam may be provided, or a cooler that prevents heating of the absorbing material may be provided.
請求項1に記載の発明によると、レーザ光をアパーチャの開口に通してビーム径を絞る際には、制限される余分なレーザ光は楔状の一方の入射面よりアパーチャの内部に入射すると共に、楔状の反対側の入射面により反射されて透過する材質の所定内部を進行し、アパーチャの所定位置より外部へ導かれる。 According to the first aspect of the present invention, when the laser beam is passed through the aperture of the aperture and the beam diameter is narrowed, the limited excess laser beam is incident on the inside of the aperture from one wedge-shaped incident surface, It travels through a predetermined interior of the material that is reflected and transmitted by the opposite entrance surface of the wedge shape, and is guided to the outside from a predetermined position of the aperture.
このように、縁部により制限されるレーザ光は、反射、散乱する代りにアパーチャの所定内部を進行してアパーチャの所定位置より外部へ導かれるので、制限されたレーザ光は反射、散乱によりアパーチャの周囲に位置する部材に当たることがなく、該周囲の部材の加熱を防止できる。又、アパーチャの縁部は楔状の簡単な形状で形成されるので容易に成型でき、製造コストを下げることができる。 In this way, the laser beam limited by the edge travels through a predetermined inside of the aperture instead of being reflected and scattered, and is guided to the outside from a predetermined position of the aperture. Therefore, the limited laser beam is reflected and scattered by the aperture. It is possible to prevent the surrounding members from being heated without hitting the members located around the periphery. Further, since the edge of the aperture is formed in a simple wedge shape, it can be easily molded, and the manufacturing cost can be reduced.
請求項2に記載の発明のごとく、制限されたレーザ光の熱を吸収する吸収材を備えると、アパーチャの内部に導かれたレーザ光は、吸収材により吸収されるので、レーザ光を制限する縁部の加熱を防止することができる。 As in the second aspect of the invention, when the absorbing material that absorbs the heat of the limited laser beam is provided, the laser beam guided to the inside of the aperture is absorbed by the absorbing material, so that the laser beam is limited. Edge heating can be prevented.
請求項3に記載の発明のごとく、吸収材の加熱を防止する冷却器を備えると、吸収材の加熱も防止し得るので、縁部及び吸収材の加熱を確実に防止できる。 If the cooler for preventing the absorbent material from being heated is provided as in the third aspect of the invention, the absorbent material can also be prevented from being heated, so that the edge and the absorbent material can be reliably prevented from being heated.
請求項1に記載の発明によると、縁部により制限されるレーザ光は、反射、散乱する代りにアパーチャの所定内部を進行してアパーチャの所定位置より外部へ導かれるので、制限されたレーザ光は反射、散乱によりアパーチャの周囲に位置する部材に当たることがなく、該周囲の部材の加熱を防止できる。又、アパーチャの縁部は楔状の簡単な形状であるので容易に成型でき、製造コストを下げることができる。 According to the first aspect of the present invention, the laser beam limited by the edge travels through the predetermined inside of the aperture instead of being reflected and scattered, and is guided to the outside from the predetermined position of the aperture. Does not hit a member located around the aperture due to reflection or scattering, and heating of the surrounding member can be prevented. Further, since the edge of the aperture has a simple wedge shape, it can be easily molded, and the manufacturing cost can be reduced.
請求項2に記載の発明のごとく、制限されたレーザ光の熱を吸収する吸収材を備えると、アパーチャの内部に導かれたレーザ光は、吸収材により吸収されるので、レーザ光を制限する縁部の加熱を防止することができる。 As in the second aspect of the invention, when the absorbing material that absorbs the heat of the limited laser beam is provided, the laser beam guided to the inside of the aperture is absorbed by the absorbing material, so that the laser beam is limited. Edge heating can be prevented.
請求項3に記載の発明のごとく、吸収材の加熱を防止する冷却器を備えると、吸収材の加熱も防止し得るので、縁部及び吸収材の加熱を確実に防止できる。 If the cooler for preventing the absorbent material from being heated is provided as in the third aspect of the invention, the absorbent material can also be prevented from being heated, so that the edge and the absorbent material can be reliably prevented from being heated.
以下、参考例及び本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, reference examples and embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
アパーチャの第一の参考例を図1、図2により説明すると、第一の参考例のアパーチャ9は、薄板に開口10を中央部分に穿設して形成したものである。
A first reference example of the aperture will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The
アパーチャ9の材質は、光学ガラスなどの透過するものを用いており、好ましくは、サファイヤ、YAGなどの高光透過性及び高熱伝導性を持つものが望ましい。
The
アパーチャ9の開口10の縁部11は、アパーチャ9の厚さ方向で、両面をレーザ光Rに対して垂直な入射面12に形成し且つ無反射コートを設けており、入射面12の先端部には、光を全反射する反射面13を備えるようV字状の切欠き14を形成している。
The
一方、アパーチャ9には、熱を吸収するよう、黒色に塗装した金属などの吸収材15を備えており、吸収材15には冷却器16を備えている。
On the other hand, the
以下、第一の参考例の作用を説明する。 Hereinafter, the operation of the first reference example will be described.
レーザ光Rをアパーチャ9の開口10に通してビーム径を絞る際には、制限された余分なレーザ光Raは縁部11の垂直な入射面12よりアパーチャ9の内部に入射し、切欠き14の反射面13により全反射されてアパーチャ9の所定内部を進行し、アパーチャ9の所定位置より外部の吸収材15へ導かれる。
When the beam diameter is narrowed by passing the laser beam R through the
吸収材15へ導かれたレーザ光Raは熱となって吸収材15を加熱するが、同時に冷却器16により吸収材15を冷却するので吸収材15の温度上昇を防ぐ。
The laser beam Ra guided to the
このように、アパーチャ9の縁部11により制限されるレーザ光Raは、反射、散乱する代りにアパーチャ9の所定内部を進行してアパーチャ9の所定位置より外部へ導かれるので、制限されたレーザ光Raは反射、散乱によりアパーチャ9の周囲に位置する部材に当たることがなく、該周囲の部材の加熱を防止できる。
In this way, the laser beam Ra limited by the
又、垂直な入射面12に、レーザ光Raが反射しない無反射コートを設けると、余分なレーザ光Raがアパーチャ9の縁部11に入射する際に、入射面12においてレーザ光Raが反射することがなく、レーザ光Raの反射、散乱を確実に防止することができる。
If a non-reflective coating that does not reflect the laser beam Ra is provided on the
更に、アパーチャ9に、制限されるレーザ光Raの熱を吸収する吸収材15を備えると、アパーチャ9の内部に導かれたレーザ光Raは吸収材15により吸収されるので、縁部11の加熱を防止することができる。
Furthermore, if the
更に又、吸収材15の加熱を防止する冷却器16を備えると、吸収材15の加熱も防止し得るので、縁部11及び吸収材15の加熱を確実に防止できる。
Furthermore, if the
アパーチャの第二の参考例を図3により説明すると、第二の参考例のアパーチャ17は、第一の参考例のアパーチャ9の縁部11を一方の入射面12より切欠き14の中間位置すなわち反射面13までの形状にしたものである。
A second reference example of the aperture will be described with reference to FIG. 3. The
具体的に説明すると、開口18の縁部19は、レーザ光Rの出射側の側面をレーザ光Rに対して垂直な入射面20に形成し且つ無反射コートを設けており、入射面20の反対側には、レーザ光Rを所定内部に向け全反射する反射面21を形成するよう斜面の切欠き22を形成している。
More specifically, the
又、アパーチャ17の材質は、第一の参考例のアパーチャ9と同様に、光学ガラスなどの透過するものを用いており、好ましくは、サファイヤ、YAGなどの高光透過性及び高熱伝導性を持つものが望ましい。
The
一方、アパーチャ17には、熱を吸収するよう、黒色に塗装した金属などの吸収材を備えており、吸収材には冷却器を備えている。
On the other hand, the
以下、第二の参考例の作用を説明する。 Hereinafter, the operation of the second reference example will be described.
伝送路、増幅器などを通過してレーザ光Rが一方向からのみであり、且つレーザ光Rをアパーチャ17の開口18に通してビーム径を絞る際には、制限された余分なレーザ光Raは縁部19の垂直な入射面20より透過する材質の所定内部に入射し、反対側の切欠き22の反射面21により全反射されてアパーチャ17の所定内部を進行し、アパーチャ17の所定位置より外部の吸収材へ導かれる。
When the laser beam R passes through the transmission line, the amplifier, and the like only from one direction and the laser beam R is passed through the
又、吸収材へ導かれたレーザ光Raは熱となって吸収材を加熱するが、同時に冷却器により吸収材を冷却するので吸収材の温度上昇を防ぐ。 Further, the laser light Ra guided to the absorber becomes heat and heats the absorber. At the same time, the absorber is cooled by a cooler, so that the temperature of the absorber is prevented from rising.
このように、アパーチャ17の縁部19により制限されるレーザ光Raは、反射、散乱する代りにアパーチャ17の所定内部を進行してアパーチャ17の所定位置より外部へ導かれるので、第一の参考例と略同様な作用を得ることができる。
Thus, the laser light Ra that is limited by the
本発明の実施の形態におけるアパーチャの第一の例を図4により説明すると、第一の例のアパーチャ23は、第一の参考例のアパーチャ9において縁部11の形状を変形したものである。
To explain the first example of an aperture in the embodiment of the present invention with reference to FIG. 4, the
アパーチャ23の開口24の縁部25は、両面が開口に向け楔状に形成されており、楔状の具体的な形状は、両面を入射面26として、レーザ光Raが一方の入射面26よりアパーチャ23の内部に入射すると共に他方の反対側の入射面26で所定内部に向け反射される角度で形成されている。
The
ここで、アパーチャ23の材質は、第一の参考例のアパーチャ9と同様に光学ガラスなどの透過するものであり、好ましくは、サファイヤ、YAGなどの高光透過性及び高熱伝導性を持つものが望ましい。
Here, the material of the
又、アパーチャ23には、第一の参考例のアパーチャ9と同様に熱を吸収するよう、黒色に塗装した金属などの吸収材を備えており、吸収材には冷却器を備えている。
Further, the
以下、本発明の実施の形態の第一の例の作用を説明する。 The operation of the first example of the embodiment of the present invention will be described below.
レーザ光Rをアパーチャ23の開口24に通してビーム径を絞る際には、制限される余分なレーザ光Raは楔状の一方の入射面26よりアパーチャ23の内部に入射し、楔状の反対側の入射面26により反射されてアパーチャ23の所定内部を進行し、アパーチャ23の所定位置より外部へ導かれる。
When the beam diameter is narrowed by passing the laser beam R through the
ここで、第一の例のアパーチャ23は、入射面26においてレーザ光Rが約5%反射するが、アパーチャ23の周囲に位置する部材の加熱を十分に防止できた。
Here, although the
次に吸収材へ導かれたレーザ光Raは熱となって吸熱材を加熱するが、同時に冷却器により加熱材を冷却するので加熱材の温度上昇を防ぐ。 Next, the laser light Ra guided to the absorbing material becomes heat and heats the heat absorbing material, but at the same time the heating material is cooled by the cooler, thereby preventing the temperature of the heating material from rising.
このように、アパーチャ23の縁部25により制限されるレーザ光Raは、反射、散乱する代りにアパーチャ23の所定内部を進行してアパーチャ23の所定位置より外部へ導かれるので、制限されたレーザ光Raは反射、散乱によりアパーチャ23の周囲に位置する部材に当たることがなく、該周囲の部材の加熱を防止できる。又、アパーチャ23の縁部25は楔状の簡単な形状であるので容易に成型でき、製造コストを下げることができる。
In this way, the laser beam Ra limited by the
更に、本発明の実施の形態の第一の例の作用は、第一の参考例と同様な作用を得ることができる。 Furthermore, the action of the first example of the embodiment of the present invention can obtain the same action as the first reference example .
尚、本発明のアパーチャは、上述の実施の形態例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the aperture of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
2 レーザロッド
23 アパーチャ
24 開口
25 縁部
26 入射面
R レーザ光
Ra レーザ光
2
Claims (3)
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JP2009050268A JP2009117881A (en) | 2009-03-04 | 2009-03-04 | Aperture |
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JP26678599A Division JP4325036B2 (en) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | aperture |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2009-03-04 JP JP2009050268A patent/JP2009117881A/en active Pending
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