JP2009146989A - Qスイッチレーザ発振器 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】 QスイッチCOレーザ発振器1は、レーザガスGの充填された放電チャンバ2と、共振器を構成するリヤミラー4および出力鏡3と、レーザ光線を断続的に発振させるQスイッチ装置5とを備えており、
上記Qスイッチ装置5は、内部を清浄な状態に維持されたハウジング11と、ハウジング内部に設けられた回転チョッパ12と、上記ハウジングを移動させる移動手段14と、上記ハウジングに設けられてレーザ光線を透過させるレーザ光透過部材15とを備え、
上記移動手段により上記ハウジングを移動させることで、回転チョッパのスリットを上記レーザ光線の焦点部分を通過する位置に調整することができる。
【効果】 浮遊する塵等によるレーザ光線の出力低下を防ぐとともに、Qスイッチ装置のメンテナンスや位置調整を容易に行うことができる。
【選択図】 図1

Description

本発明はQスイッチレーザ発振器に関し、詳しくはレーザ光線を断続的に発振させるQスイッチ装置を備えたQスイッチレーザ発振器に関する。
従来一般に、Qスイッチ装置を使ってピーク値の高いパルスレーザ光線を発振させることが行われている。このようなQスイッチ装置として、スリットの形成された回転チョッパを回転させるものが知られている。
上記回転チョッパをリヤミラーと出力鏡との間で集光されるレーザ光線の焦点部分に位置させ、この状態で回転チョッパを回転させると、上記スリットが上記焦点部分を断続的に通過するので、レーザ光が出力鏡から断続的に発振されるようになっている(特許文献1〜3)。
このうち特許文献3に開示されるレーザ発振器では、上記Qスイッチ装置が放電チャンバを構成するハウジングの内部に設けられている。
特許第3298489号公報 特許第3391654号公報 特許第3766515号公報
しかしながら上記特許文献1、2の場合、上記焦点部分およびQスイッチ装置が大気中に露出していることから、浮遊する塵等がレーザ光線の光路に位置してしまうと、この塵によってレーザ光線の出力が低下してしまうこととなり、特に塵が焦点部分に位置すると影響が大きいこととなる。
また、特許文献3の場合、ハウジング内は大気圧より十分に低い圧力でレーザガスが充填されていることから、焦点部分およびQスイッチ装置の近傍は略真空状態となって塵等が浮遊しないようになっているが、Qスイッチ装置はレーザガスの充填されるハウジング内部に設けられているため、Qスイッチのメンテナンスが煩雑となり、またハウジング内にレーザガスを充填した後に上記回転チョッパを上記焦点部分に位置させる位置調整が困難であった。
このような問題に鑑み、本発明は浮遊する塵等によるレーザ光線の出力低下を防ぐとともに、Qスイッチ装置のメンテナンスや位置調整の容易なQスイッチレーザ発振器を提供するものである。
すなわち本発明にかかるQスイッチレーザ発振器は、レーザガスの充填された放電チャンバと、該放電チャンバを挟んで設けられるとともに共振器を構成するリヤミラーおよび出力鏡と、リヤミラーと出力鏡との間にレーザ光線を集光した焦点部分を形成する焦点形成手段と、スリットの形成された回転チョッパを回転させてレーザ光線を断続的に発振させるQスイッチ装置とを備えたQスイッチレーザ発振器において、
上記Qスイッチ装置は、内部を清浄な状態に維持して該内部に上記回転チョッパを収納したハウジングと、上記ハウジングを移動させる移動手段と、上記ハウジングに設けられてレーザ光線を透過させるレーザ光透過部材とを備え、
上記移動手段により上記ハウジングを移動させることで、回転チョッパのスリットを上記レーザ光線の焦点部分を通過する位置に調整可能としたことを特徴としている。
上記発明によれば、清浄な状態のハウジング内に回転チョッパが収納されているので、レーザ光線の焦点部分に塵が浮遊してレーザ光線の出力が低下するのを防止することができる。
また、移動手段により回転チョッパを収容したハウジングを移動させることが可能となっているので、上記回転チャンバのスリットの位置を容易にレーザ光線の焦点位置に調整することができる。
以下図示実施例について説明すると、図1はQスイッチCOレーザ発振器1を示し、このQスイッチCOレーザ発振器1はレーザガスGの充填された放電チャンバ2と、共振器を構成する出力鏡3およびリヤミラー4と、出力鏡3およびリヤミラー4の間に設けられたQスイッチ装置5とを備えている。
上記放電チャンバ2のリヤミラー4側にはテレスコープレンズ6が設けられるとともに、リヤミラー4の反射面は凹面鏡となっている。そして上記テレスコープレンズ6とリヤミラー4とによって焦点形成手段を構成し、これらの間でレーザ光線Lが集光されて焦点部分Fが形成されるようになっている。
そして放電チャンバ2内のレーザガスGを励起すると、出力鏡3とリヤミラー4との間でレーザ光線Lが反射を繰り返すようになり、該レーザ光線Lが所定の出力に達すると出力鏡3より出力されるようになっている。
そして上記Qスイッチ装置5はテレスコープレンズ6とリヤミラー4との間に設けられており、焦点部分Fのレーザ光線Lを断続的に遮断するようになっている。
上記Qスイッチ装置5は、共振器内のレーザ光線Lの光路上に設けられたハウジング11と、該ハウジング11内部に収容された回転チョッパ12と、該回転チョッパ12を回転させる駆動手段としてのモータ13と、上記ハウジング11を移動させる移動手段14とを備えている。
上記ハウジング11は密封されており、また図示しない吸引ポンプによってその内部を真空状態に維持可能となっている。またハウジング11には図示しない開閉扉が設けられており、ハウジング11内のメンテナンスを行うことができるようになっている。
ハウジング11の下部にはレーザ光線Lを透過させるジンクセレンZnSeやゲルマニウムGeなどのレーザ光透過部材15がレーザ光線Lの光軸方向に2枚設けられており、その表面には反射防止膜が形成されている。レーザ光線Lはこのレーザ光透過部材15を透過して、ハウジング11の内部に上記焦点部分Fを形成するようになっている。
さらに、図2に示すようにハウジング11には上記回転チョッパ12を回転しないように固定する固定手段16が設けられ、この固定手段16はハウジング11を貫通するように設けられるとともに、シールリング16aによって固定手段16を移動してもハウジング11の密封状態を保持するようになっている。
そしてこの固定手段16をハウジング11の内部に突出させると、固定手段16の先端が回転チョッパ12に形成された下記スリット17に嵌合し、これにより回転チョッパ12が回転しないように固定されるようになっている。
図2にはハウジング11および回転チョッパ12の一部を示しており、回転チョッパ12は円盤状に形成されるとともにその外周には等間隔に複数のスリット17が形成されている。
上記モータ13は真空状態においても使用可能なモータ13となっており、また回転軸13aはレーザ光線Lの光軸に対して斜め方向に設けられている。これにより回転チョッパ12はレーザ光線Lの光軸に対して斜めに配置されるようになり、回転チョッパ12によって遮断したレーザ光線Lは共振器の光路から外れるように反射するようになっている。
上記スリット17は回転チョッパ12の外周側に位置する幅広部17aと、この幅広部17aよりも回転チョッパ12の内周側に形成された楔状の狭小部17bとから構成され、上記狭小部17bには上記固定手段16の先端が嵌合するようになっている。
QスイッチCOレーザ発振器1の作動時において、レーザ光線Lの焦点部分Fはこの幅広部17aまたは狭小部17bのいずれかに位置するようになっており、これにより回転チョッパ12によってレーザ光線Lを発振遮断する期間を異ならせ、レーザ光線Lの出力等を調整することが可能となっている。
移動手段14はハウジング11を図2における図示左右方向となるX方向に移動させるX方向テーブル14aと、図示上下方向となるY方向に移動させるY方向テーブル14bとを備えており、これらX、Y方向テーブル14a,14bはそれぞれ図示しない移動機構によってその移動を微調整することができるようになっている。
そしてこの移動手段14によってハウジング11を移動させることで、上記回転チョッパ12のスリット17の位置を、レーザ光線Lの焦点部分Fに位置合わせすることができるようになっている。
尚、リヤミラー4はジンクセレンZnSeの表面に多層膜コーティングを施し、可視光を透過するように形成されている。
上記構成を有するQスイッチCOレーザ発振器1において、所定のQスイッチ発振を行うために図2(a)に示す位置合わせ前の位置から、図2(b)に示すような焦点部分Fが上記スリット17の狭小部17bに位置するようにハウジング11を移動させる際の操作について説明する。
最初に、ゆっくり回転チョッパ12を回転させるとともに、図2(a)に示すように上記固定手段16をハウジング11の内部に突出させ、該固定手段16の先端を回転チョッパ12のスリット17の狭小部17bに嵌合させる。これにより、回転チョッパ12は回転しないように固定される。
さらに、吸引ポンプを作動させてハウジング11内部を真空状態にする。このとき、ハウジング11内部の塵等もハウジング内から排出されるため、ハウジング11内部を清浄な状態とすることができる。
一方、図3に示すように上記リヤミラー4およびテレスコープレンズ6のそれぞれに透明な円盤状のターゲット18、19を装着する。
このターゲット18、19にはそれぞれ図2に示すように十字線18a,19aが設けられており、これらターゲット18、19をリヤミラー4、テレスコープレンズ6に装着すると、この十字線18a,19aの交点がそれぞれリヤミラー4およびテレスコープレンズ6におけるレーザ光線Lの光軸の位置を示すようになっている。
このため、リヤミラー4およびテレスコープレンズ6に装着されたターゲット18、19をレーザ光線Lの光軸方向から見ると、2つのターゲット18、19の十字線18a,19aが図2(a)に示すように重なって見えることとなる。
次に、X方向テーブル14aおよびY方向テーブル14bにおける図示しない移動機構を操作し、図2(b)に示すようにターゲット18、19の十字線18a,19aの交点を上記回転チョッパ12のスリット17内の所定の位置に位置させる。
図2(b)では十字線18a,19aの交点を上記スリット17の狭小部17bに位置させている。
続いて、上記固定手段16を後退させて回転チョッパ12の固定を解放して回転可能にし、上記リヤミラー4およびテレスコープレンズ6からターゲット18、19を取り外すことで、QスイッチCOレーザ発振器1によって所要のQスイッチ発振が可能な状態となる。
このようにしてQスイッチCOレーザ発振器1を所要のQスイッチ発振が可能な状態としたら、モータ13を駆動して回転チョッパ12を回転させ、上記放電チャンバ2内のレーザガスGをCW放電により励起する。これにより出力鏡3とリヤミラー4との間にレーザ光線Lが発生し、出力鏡3からは所定出力に達したレーザ光線Lが出力されるようになる。
このレーザ光線Lは上記テレスコープレンズ6によって集光されるとともに、上記ハウジング11に設けられたレーザ光透過部材15を透過することで、ハウジング11内部に焦点部分Fを形成する。
このとき、ハウジング11の内部が真空にされているため、回転チョッパ12が空気との摩擦熱によって発熱することは無く、回転チョッパ12を空気中に設置する場合に比べて回転数を増すことが可能であり、より高ピークのレーザ光線Lを出力することが可能となる。
また、ハウジング11の内部を真空として清浄な状態とするので、レーザ光線Lの焦点部分Fに塵が浮遊することは無く、この塵によってレーザ光線Lの出力が低下してしまうことも無い。
また、本実施例のQスイッチCOレーザ発振器1ではハウジング11をQスイッチ装置5ごと移動させることが可能であり、Qスイッチ装置5のメンテナンスを行った後にレーザ光線の焦点部分Fが回転チョッパのスリットから外れていても、容易に位置合わせすることができる。
本実施例にかかるQスイッチCOレーザ発振器1を示す側面図。 ハウジング11を(a)位置合わせ前から(b)位置合わせ後の状態に移動させる際の説明図。 移動手段によるQスイッチ装置の位置調整時を示す側面図。
符号の説明
1 QスイッチCOレーザ発振器 2 放電チャンバ
3 出力鏡 4 リヤミラー
5 Qスイッチ装置 6 テレスコープレンズ
11 ハウジング 12 回転チョッパ
14 移動手段 15 レーザ光透過部材

Claims (4)

  1. レーザガスの充填された放電チャンバと、該放電チャンバを挟んで設けられるとともに共振器を構成するリヤミラーおよび出力鏡と、リヤミラーと出力鏡との間にレーザ光線を集光した焦点部分を形成する焦点形成手段と、スリットの形成された回転チョッパを回転させてレーザ光線を断続的に発振させるQスイッチ装置とを備えたQスイッチレーザ発振器において、
    上記Qスイッチ装置は、内部を清浄な状態に維持して該内部に上記回転チョッパを収納したハウジングと、上記ハウジングを移動させる移動手段と、上記ハウジングに設けられてレーザ光線を透過させるレーザ光透過部材とを備え、
    上記移動手段により上記ハウジングを移動させることで、回転チョッパのスリットを上記レーザ光線の焦点部分を通過する位置に調整可能としたことを特徴とするQスイッチレーザ発振器。
  2. 上記ハウジングは密封されてその内部が真空とされることを特徴とする請求項1に記載のQスイッチレーザ発振器。
  3. 上記焦点形成手段は、上記リヤミラーに形成された凹面鏡と、該リヤミラーと出力鏡との間に設けられたテレスコープレンズとからなり、リヤミラーの凹面鏡とテレスコープレンズとの間にレーザ光線の焦点部分が形成されるようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載のQスイッチレーザ発振器。
  4. 上記リヤミラーとテレスコープレンズとに、それぞれレーザ光線の光軸の位置を示すターゲットを着脱可能に設けるとともに、上記Qスイッチ装置は上記回転チョッパを固定する固定手段を備え、
    上記移動手段によってハウジングを移動させる際には、リヤミラーとテレスコープレンズとに装着した上記2つのターゲットを重ね合わせることによって示されるレーザ光線の光軸上に、固定手段によって固定された回転チョッパのスリットを位置させることを特徴とする請求項3に記載のQスイッチレーザ発振器。
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