JP2013187443A - レーザ発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】 光共振器ミラーの姿勢の安定度をより高めたレーザ発振器を提供する。
【解決手段】 一対のセラミックス電極が、放電空間を挟んで対向配置されている。一対のセラミックス電極の相互に対向する表面とは反対側の表面上に、それぞれ導電性電極が配置されている。一対のセラミックス電極の少なくとも一方のセラミックス電極に、一対の光共振器ミラーが配置されている。セラミックス電極及びレーザガスが、筐体に収容されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、無声放電によりレーザガスを励起してレーザ発振を生じさせるレーザ発振器に関する。

ガスレーザ発振器は、レーザガス、放電電極等を収容する発振器筐体と光共振器ミラーとを含む。光共振器ミラーは、発振器筐体の端部に取り付けられている。レーザガスの温度上昇に伴い、発振器筐体が熱変形を起こすと、光共振器ミラーの姿勢が変化してしまう。光共振器ミラーの相対的な姿勢が変化すると、レーザ出力が不安定になる。

特許文献１に開示されたレーザ発振器においては、光共振器ミラーのミラーホルダ同士を支持棒で互いに接続する。さらに、支持棒の中央部分において、支持棒がブラケットにより発振器筐体に接続されている。これにより、光共振器ミラーの姿勢の変化を抑制している。

特開２０００−１８３４２５号公報

本発明の目的は、光共振器ミラーの姿勢の安定度をより高めたレーザ発振器を提供することである。

本発明の一観点によると、
放電空間を挟んで対向配置された一対のセラミックス電極と、
一対の前記セラミックス電極の相互に対向する表面とは反対側の表面上にそれぞれ配置された導電性電極と、
一対の前記セラミックス電極の少なくとも一方のセラミックス電極に支持された一対の光共振器ミラーと、
前記セラミックス電極及びレーザガスを収容する筐体と
を有するレーザ発振器が提供される。

光共振器ミラーがセラミックス電極に支持されているため、光共振器ミラーの姿勢の安定度を高めることができる。

図１は、実施例１によるレーザ発振器の断面図である。 図２は、図１の一点鎖線２−２における断面図である。 図３は、実施例１によるレーザ発振器の放電電極及び光共振器の斜視図である。 図４は、実施例２によるレーザ発振器の放電電極及び光共振器の断面図である。

［実施例１］
図１に、実施例１によるレーザ発振器の断面図を示す。レーザ発振器の筐体１０の内部に、ブロワ３０、放電電極２０、及び熱交換器３１が収容されている。筐体１０内には、レーザガス、例えば炭酸ガスレーザとヘリウムガスと窒素ガスとの混合ガスが充填されている。筐体１０内に、ブロワ３０から、放電電極２０の間の放電空間２５、熱交換器３１を経由してブロワ３０に戻る循環経路が形成されている。

放電電極２０の各々は、セラミックス電極２１及び導電性電極２２を含む。セラミックス電極２１には、例えばアルミナ等のセラミックスが用いられる。導電性電極２２には、例えばアルミニウム、銅等の金属が用いられる。セラミックス電極２１は、放電空間２５を挟んで相互に対向する。セラミックス電極２１の相互に対向する表面（内側の表面）に、一方向（図１において紙面に垂直な方向）に長い凸部２３が形成されている。凸部２３同士が対向し、その間の放電空間２５で無声放電が発生する。

セラミックス電極２１の外側の表面に、凸部２３に対応した溝２４が形成されている。溝２４内に、導電性電極２２が収納されている。筐体１０に取り付けられた電流導入端子３３と、導電性電極２２とを、電源配線３４が接続する。

図２に、図１の一点鎖線２−２における断面図を示す。筐体１０内にセラミックス電極２１が支持されている。セラミックス電極２１の相互に対向する表面に凸部２３が形成されている。凸部２３は、図２の横方向に長い平面形状を有する。セラミックス電極２１の凸部２３が形成された表面とは反対側の表面に、溝２４が形成されている。溝２４内に導電性電極２２が収納されている。導電性電極２２が、電源配線３４により電流導入端子３３に接続されている。

凸部２３の長手方向に関してセラミックス電極２１の両端に、それぞれミラーホルダ４０、４２が取り付けられている。ミラーホルダ４０、４２に、それぞれ共振器ミラー４１、４３が装着されている。一方の光共振器ミラー４１には全反射鏡が用いられ、他方の光共振器ミラー４３には部分反射鏡が用いられる。一対の光共振器ミラー４１、４３により光共振器が構成される。光共振器内のレーザビームの経路上に放電空間２５が配置される。ブロワ３０で生成されたレーザガスの気流が、放電空間２５に流入する。

光共振器内のレーザビームの経路を、部分反射鏡である光共振器ミラー４３側に延長した仮想直線と筐体１０との交差箇所に、ウィンドウ３５が取り付けられている。部分反射鏡４３を通って光共振器外に放射されたレーザビームが、ウィンドウ３５を通って筐体１０の外部に導出される。

図３に、放電電極２０及び光共振器の斜視図を示す。一対のセラミックス電極２１が、凸部２３同士を対向させる姿勢で筐体１０（図１、図２）に支持されている。凸部２３は一方向に長い平面形状を有し、凸部２３同士が平行に配置される。セラミックス電極２１の外側の表面に溝２４が形成されている。溝２４内に導電性電極２２が収納されている。導電性電極２２の表面は、絶縁性のシリコーン等のコーティング部材で被覆される。

一方の（図３において左側の）セラミックス電極２１の凸部２３を長手方向に両方向に延長した位置に、ミラーホルダ４０、４２が取り付けられている。ミラーホルダ４０、４２の各々は、固定部と微調部とを含む。固定部は、例えばねじ止めまたは接着剤等によりセラミックス電極２１に固定されている。ミラーホルダ４０の微調部に全反射鏡４１が装着され、他方のミラーホルダ４２の微調部に部分反射鏡４３が装着されている。固定部に対して微調部の姿勢を変化させることにより、全反射鏡４１及び部分反射鏡４３の姿勢を微調整することができる。

上記実施例１においては、光共振器ミラーを発振器の筐体の外側に取り付ける構成と比べて、放電電極２０と、光共振器ミラー４１、４３との間に介在する部品点数が少ない。このため、光共振器の光軸と、放電電極２０との位置合わせを容易に行うことができる。さらに、セラミックス電極２１の材料は、金属等の筐体に比べて、熱膨張係数が小さい。このため、温度変化に伴う光共振器の光軸ずれを低減することができる。また、光共振器ミラー４１、４３を取り付けるための部品点数を削減することができるため、製造コスト削減を図ることができる。

［実施例２］
図４に、実施例２によるレーザ発振器の放電電極及び光共振器の断面図を示す。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例１では、図３に示したように、一対のセラミックス電極２１のうち一方のセラミックス電極２１にミラーホルダ４０、４２が取り付けられていた。

図４に示した実施例２では、ミラーホルダ４０、４２の各々が、両方のセラミックス電極２１に取り付けられている。ミラーホルダ４０、４２の各々の固定部が、セラミックス電極２１の長手方向の両端の端面に固定されている。ミラーホルダ４０、４２の微調部に、それぞれ共振器ミラー４１、４３が装着されている。セラミックス電極２１の外側の表面に形成された溝２４内に導電性電極２２が収納されている。導電性電極２２の表面が、シリコーン等の絶縁性のコーティング材料４５で被覆されている。

実施例２においても、実施例１と同様に、温度変化に伴う光共振器の光軸ずれを低減することができる。さらに、実施例２においては、一対のセラミックス電極２１の相対的な位置関係が、ミラーホルダ４０、４２の固定部によって固定される。ミラーホルダ４０、４２の固定部に、熱膨張係数の小さなセラミックス等を用いることにより、セラミックス電極２１の相対的な位置関係の安定性を高めることができる。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

１０ 筐体
２０ 放電電極
２１ セラミックス電極
２２ 導電性電極
２３ 凸部
２４ 溝
２５ 放電空間
３０ ブロワ
３１ 熱交換器
３３ 電流導入端子
３４ 電源配線
３５ ウィンドウ
４０ ミラーホルダ
４１ 共振器ミラー（全反射鏡）
４２ ミラーホルダ
４３ 共振器ミラー（部分反射鏡）
４５ コーティング材料

Claims (3)

1. 放電空間を挟んで対向配置された一対のセラミックス電極と、
   一対の前記セラミックス電極の相互に対向する表面とは反対側の表面上にそれぞれ配置された導電性電極と、
   一対の前記セラミックス電極の少なくとも一方のセラミックス電極に支持された一対の光共振器ミラーと、
   前記セラミックス電極及びレーザガスを収容する筐体と
   を有するレーザ発振器。
2. さらに、一対の前記光共振器ミラーで構成される光共振器から取り出されたレーザビームを透過させ前記筐体の外側まで導出するウィンドウを有する請求項１に記載のレーザ発振器。
3. さらに、前記光共振器ミラーを支持する前記セラミックス電極に固定された一対のミラーホルダを有し、
   前記光共振器ミラーは、前記ミラーホルダに装着されており、前記セラミックス電極に対する前記光共振器ミラーの姿勢を微調可能である請求項１または２に記載のレーザ発振器。

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