JP2017143107A - レーザ媒質循環管を備えるレーザ発振装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】レーザ媒質循環管の膨張は、共振器部の構成部品を変位させる虞があるので、抑制することが望まれる。【解決手段】レーザ発振装置10は、導入口34および排出口36を有し、レーザ光を生成する共振器部12と、一端が導入口34に接続され、他端が排出口36に接続されるレーザ媒質循環管14と、レーザ媒質を導入口34から共振器部12へ導入し、共振器部12に導入されたレーザ媒質を排出口36から排出するようにレーザ媒質を流動させる送風機16と、レーザ媒質循環管14の内部に設けられ、該レーザ媒質循環管14を流動するレーザ媒質とレーザ媒質循環管14との間の熱伝導を遮断する断熱機構50とを備える。【選択図】図1

Description

本発明は、レーザ媒質循環管を備えるレーザ発振装置に関する。
レーザ光を生成する共振器部に供給されるレーザ媒質を循環させるために、レーザ媒質循環管および送風機を備えるレーザ発振装置が知られている(例えば、特許文献1)。
特開平7−231129号公報
放電が行われている共振器部から排出されるレーザ媒質は、高温となる。このように高温となったレーザ媒質によって、レーザ媒質循環管が加熱され、これにより、レーザ媒質循環管が熱膨張し得る。このようなレーザ媒質循環管の膨張は、共振器部の構成部品を変位させる虞があるので、抑制することが望まれる。
本発明の一態様において、レーザ発振装置は、レーザ媒質が導入される導入口、およびレーザ媒質が排出される排出口を有し、レーザ光を生成する共振器部と、一端が導入口に接続され、他端が排出口に接続されるレーザ媒質循環管とを備える。
また、レーザ発振装置は、レーザ媒質循環管に設置される送風機であって、レーザ媒質を導入口から共振器部へ導入し、共振器部に導入されたレーザ媒質を排出口から排出するように、該レーザ媒質を流動させる送風機と、レーザ媒質循環管の内部に設けられ、該レーザ媒質循環管を流動するレーザ媒質とレーザ媒質循環管との間の熱伝導を遮断する断熱機構とを備える。
断熱機構は、他端と、該他端よりも下流側のレーザ媒質循環管の位置との間の区間に亘って設けられてもよい。断熱機構は、レーザ媒質循環管の内面に取り付けられた断熱材を有してもよい。
断熱機構は、レーザ媒質循環管の内面から内方へ離隔して配置され、レーザ媒質循環管に沿って延在する断熱管を有してもよい。この場合、排出口から排出されたレーザ媒質は、断熱管に流入する一方で、レーザ媒質循環管と断熱管との間の隙間には流入しない。
断熱管は、その上流側の端部または下流側の端部でレーザ媒質循環管に支持されてもよい。断熱機構は、レーザ媒質循環管を流動するレーザ媒質の流れを整流する整流機構を有してもよい。
整流機構は、レーザ媒質循環管の内部の、レーザ媒質循環管の長さ方向と交差する平面に沿った断面領域を複数の区域に仕切る仕切り壁を有してもよい。整流機構は、レーザ媒質循環管の内面から突出するように形成された凸部を有してもよい。
レーザ媒質循環管は、継ぎ目なく滑らかに湾曲して延在する曲り部を有してもよい。レーザ媒質循環管は、他端から下流側へ真直ぐ延在する直管部を有してもよい。直管部は、該直管部の相当直径の3倍以上の長さを有してもよい。
レーザ媒質循環管は、他端に隣接するように設けられた蛇腹部を有してもよい。レーザ発振装置は、送風機と排出口との間に配置され、レーザ媒質循環管を流動するレーザ媒質から熱を除去する熱交換器をさらに備えてもよい。断熱機構は、他端と熱交換器との間の区間に亘って設けられてもよい。
一実施形態に係るレーザ発振装置の図である。 図1に示す断熱機構の一例を示す図であって、レーザ媒質循環管の第1の管を断面で示している。 図1に示す断熱機構の他の例を示す図であって、レーザ媒質循環管の第1の管を断面で示している。 図1に示す断熱機構のさらに他の例を示す図であって、レーザ媒質循環管の第1の管を断面で示している。 他の実施形態に係るレーザ発振装置の図である。 図5に示す整流機構を、図5の矢印Aの方向(すなわち、レーザ媒質の流動方向)から見た図であって、該整流機構の一部を拡大した拡大図である。 さらに他の実施形態に係るレーザ発振装置の図である。 図7に示すレーザ媒質循環管の第1の管を図7中のB−Bに沿って切断し、その一部を拡大した拡大断面図である。 さらに他の実施形態に係るレーザ発振装置の図である。 図9に示すレーザ媒質循環管の第1の管を図9中のB−Bに沿って切断し、その一部を拡大した拡大断面図である。 図1に示す第1の管の一変形例を示す図であって、該第1の管を断面で示している。 図1に示す第1の管の他の変形例を示す図であって、該第1の管を断面で示している。 図1に示す第1の管のさらに他の変形例を示す図であって、該第1の管を断面で示している。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、既述の実施形態と同様の要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態に係るレーザ発振装置10について説明する。レーザ発振装置10は、共振器部12、レーザ媒質循環管14、送風機16、熱交換器18および20を備える。
共振器部12は、出力鏡22、リア鏡24、放電管26、放電管支持部28および30を有する。出力鏡22とリア鏡24とは、互いに対向して配置されている。出力鏡22は、部分反射鏡(いわゆるハーフミラー)から構成される一方、リア鏡24は、全反射鏡から構成される。
放電管26は、出力鏡22とリア鏡24との間に配置されている。放電管26は、その一端が放電管支持部28に支持され、その他端が放電管支持部30に支持されている。
放電管26は、互いに対向配置された放電電極(図示せず)を有し、これら放電電極に、レーザ電源(図示)から電圧が印加される。放電管26の内部には、炭酸ガス、窒素ガス、アルゴンガス等のレーザ媒質が供給される。
レーザ電源から放電電極に電圧が印加されると、放電電極間に発生する放電によってレーザ媒質が励起され、レーザ光が生成される。放電管26内で生成されたレーザ光は、出力鏡22とリア鏡24との間で光共振によって増幅され、出力鏡22を通して出力レーザ光Lとして外部へ出射される。
放電管支持部28は、中空部材であって、その内部にリア鏡24が設置されている。放電管支持部28の内部は、放電管26の内部と連通している。また、放電管支持部28は、レーザ媒質が導入される導入口34を有する。
放電管支持部30は、放電管支持部28と同様の中空部材であって、その内部に出力鏡22が設置されている。放電管支持部30の内部は、放電管26の内部と連通している。また、放電管支持部30は、レーザ媒質が排出される排出口36を有する。
レーザ媒質循環管14は、共振器部12に供給されるレーザ媒質の流路を画定する。本実施形態においては、レーザ媒質循環管14は、第1の管38、第2の管40、第3の管42、および第4の管44を有する。
第1の管38は、その一方の端部38aが放電管支持部30に形成された排出口36に接続され、他方の端部38bが熱交換器18に接続されている。第1の管38の内部は、排出口36を通して、放電管支持部30の内部と連通している。
第2の管40は、熱交換器18と送風機16との間で延在しており、該第2の管40の内部は、熱交換器18を通して、第1の管38の内部と連通している。
第3の管42は、送風機16と熱交換器20との間で延在しており、該第3の管42の内部は、送風機16を通して、第2の管40の内部と連通している。
第4の管44は、その一方の端部44aが放電管支持部28に形成された導入口34に接続され、他方の端部44bが熱交換器20に接続されている。第4の管44の内部は、導入口34を通して、放電管支持部28の内部と連通している一方、熱交換器20を通して、第3の管42の内部と連通している。
送風機16は、第2の管40および第3の管42の間に設けられ、レーザ媒質循環管14内のレーザ媒質に圧力変動を生じさせ、該レーザ媒質を、図1中の矢印Aに示す方向へ流動させる。
これにより、レーザ媒質は、第4の管44から導入口34を通して放電管支持部28に流入し、放電管26の内部を流動した後、排出口36から第1の管38内へ排出される。このように、レーザ媒質循環管14および共振器部12によって、レーザ媒質の循環流路が画定される。
熱交換器18は、送風機16の上流側に配置され、第1の管38内を流動してきたレーザ媒質から熱を除去する。一方、熱交換器20は、送風機16の下流側に配置され、第3の管42内を流動してきたレーザ媒質から熱を除去する。
ここで、レーザ発振装置10は、レーザ媒質循環管14の内部に設けられた断熱機構50をさらに備える。以下、図2を参照して、断熱機構50の一例について説明する。
図2に示す例においては、断熱機構50は、第1の管38の内面38cに取り付けられた断熱材52から構成されている。断熱材52は、第1の管38の上流側の端部38aと下流側の端部38bとの間の区間に亘って延在するように、第1の管38の内面38cの全域を覆うように、取り付けられている。
断熱材52は、第1の管38内を流動するレーザ媒質と該第1の管38との間の熱伝導を遮断する。本実施形態によれば、共振器部12がレーザ光を生成しているときに排出口36から排出された高温のレーザ媒質によって第1の管38が加熱され、これにより、第1の管38が、その長さ方向に熱膨張してしまうのを抑制することができる。
また、第1の管38は、排出口36と熱交換器18との間で延在しており、レーザ媒質循環管14の中で、排出口36から排出されたレーザ媒質によって最も加熱され易い部分となる。本実施形態においては、この第1の管38に断熱材52が設けられているので、レーザ媒質循環管14が熱によって膨張するのを、効果的に抑制できる。
次に、図3を参照して、断熱機構50の他の例について説明する。図3に示す例においては、断熱機構50は、断熱管54から構成されている。この断熱管54は、第1の管38の内面38cから内方へ離隔して配置されている。
断熱管54は、第1の管38の上流側の端部38aと、第1の管38の下流側の端部38bよりも僅かに上流側の位置との間の区間に亘って、該第1の管38に沿って延在している。断熱管54の上流側の端部54aには、該端部54aから外方へ突出するフランジ部56が形成されている。
フランジ部56は、第1の管38に固定されている。断熱管54は、フランジ部56を介して、第1の管38の内面38cから内方へ離隔するように、第1の管38に支持される。一方、断熱管54の下流側の端部54bは、自由端となっており、熱交換器18の上流側に離隔して配置されている。
第1の管38の内面38cと断熱管54の外面54dとの間には、隙間58が形成される。排出口36から排出されたレーザ媒質は、断熱管54内に流入し、断熱管54の内部を流動して、熱交換器18に導かれる。
本実施形態によれば、第1の管38と断熱管54との間の隙間58によって、断熱管54内を流動するレーザ媒質と第1の管38との間の熱伝導を遮断することができる。したがって、排出口36から排出された高温のレーザ媒質によって第1の管38が加熱され、これにより、第1の管38が、その長さ方向に熱膨張してしまうのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、排出口36から排出されたレーザ媒質によって最も加熱されやすい第1の管38に断熱管54が設けられているので、レーザ媒質循環管14の熱による膨張を、効果的に抑制できる。
また、本実施形態においては、断熱管54は、その上流側の端部54aにて、フランジ部56を介して第1の管38に支持される一方、その下流側の端部54bは自由端となっている。
この構成によれば、仮に断熱管54がレーザ媒質からの熱伝導によって加熱されたとしても、断熱管54は、その端部54bが熱交換器18へ接近するように、熱膨張できる。したがって、断熱管54の熱膨張によって共振器部12の構成部品を変位させてしまうのを、防止することができる。
次に、図4を参照して、断熱機構50のさらに他の例について説明する。図4に示す例においては、断熱機構50は、断熱材52、断熱管54、および該断熱管54の内面54cに取り付けられた第2の断熱材60を有する。
排出口36から排出されたレーザ媒質は、断熱管54内に流入する。第2の断熱材60は、断熱材52内を流動するレーザ媒質と該断熱材52との間の熱伝導を遮断する。本実施形態に係る断熱機構50によれば、断熱材52、断熱管54、および第2の断熱材60によって、レーザ媒質から第1の管38への熱伝導を、より効果的に遮断できる。このため、第1の管38が、その長さ方向に熱膨張してしまうのを、より効果的に抑制することができる。
次に、図5および図6を参照して、他の実施形態に係るレーザ発振装置70について説明する。レーザ発振装置70は、共振器部12、レーザ媒質循環管14、送風機16、熱交換器18、熱交換器20、断熱機構50を備える。本実施形態に係る断熱機構50は、断熱材52と、整流機構72とを有する。
整流機構72は、レーザ媒質循環管14のうち、断熱材52が設けられている区間、すなわち、第1の管38の内部に設けられている。図6に示すように整流機構72は、仕切り壁72aを有する。該仕切り壁72aは、第1の管38の内部空間の、該第1の管38の延在方向と直交する平面に沿った断面領域を、複数の区域に仕切る。
本実施形態に係る仕切り壁72aは、ハニカム構造を有し、第1の管38の内部空間の断面領域を、6角形の複数の区域に仕切る。この仕切り壁72aを通過することによって、第1の管38を流動するレーザ媒質の流れが、複数の層流に分流されることによって整流され、これにより、レーザ媒質に乱流が生じるのを防止する。
このようにレーザ媒質の流れが整流された場合、第1の管38を流動するレーザ媒質の温度分布は、第1の管38の中心軸線に近い領域において比較的高温となる一方、第1の管38の内面38cに近い領域では比較的低温となる。
換言すれば、整流機構72は、レーザ媒質の流れを整流することによって、レーザ媒質の温度を、第1の管38に近い領域において相対的に降下させ、これにより、レーザ媒質から第1の管38への熱伝導を遮断する機能を果たす。
本実施形態においては、断熱機構50を、断熱材52および整流機構72によって構成することによって、第1の管38がレーザ媒質からの熱によって熱膨張するのを、さらに効果的に抑制することができる。
次に、図7および図8を参照して、さらに他の実施形態に係るレーザ発振装置80について説明する。レーザ発振装置80は、共振器部12、レーザ媒質循環管14、送風機16、熱交換器18、熱交換器20、および断熱機構50を備える。断熱機構50は、断熱材52および整流機構82を有する。
整流機構82は、レーザ媒質循環管14のうち、断熱材52が設けられている区間、すなわち、第1の管38の内部に設けられている。図8に示すように、整流機構82は、第1の管38の内面に形成された複数の凸部82aを有する。
これら凸部82aは、第1の管38の内面38cから内方へ突出するように設けられ、該内面38cの周方向へ並ぶように配置されている。各々の凸部82aは、第1の管38の長さ方向、すなわち、レーザ媒質の流動方向Aに沿って延在するように、設けられている。断熱材52は、内面38cおよび凸部82aを覆うように、第1の管38の内部に取り付けられている。
凸部82aは、第1の管38を流動するレーザ媒質の流れを、層流となるように整流し、レーザ媒質に乱流が生じるのを防止することによって、レーザ媒質の温度を、第1の管38に近い領域において相対的に降下させる。こうして、整流機構82は、レーザ媒質から第1の管38への熱伝導を遮断する機能を果たす。
本実施形態においては、断熱機構50を、断熱材52および整流機構82によって構成することによって、第1の管38がレーザ媒質からの熱によって熱膨張するのを、さらに効果的に抑制することができる。
次に、図9および図10を参照して、さらに他の実施形態に係るレーザ発振装置90について説明する。レーザ発振装置90は、共振器部12、レーザ媒質循環管14、送風機16、熱交換器18、熱交換器20、および断熱機構50を備える。断熱機構50は、断熱管54、整流機構92、および断熱材94を有する。
整流機構92は、断熱管54の内面54cに形成された複数の凸部92aを有する。これら凸部92aは、断熱管54の内面54cから内方へ突出するように設けられ、該内面54cの周方向へ並ぶように配置されている。
各々の凸部92aは、断熱管54の長さ方向、すなわち、レーザ媒質の流動方向Aに沿って延在するように、設けられている。断熱材94は、断熱管54の内面54cおよび凸部92aを覆うように取り付けられている。
凸部92aは、上述の凸部82aと同様に、第1の管38内を流動するレーザ媒質の流れを層流となるように整流し、レーザ媒質に乱流が生じるのを防止することによって、レーザ媒質の温度を、第1の管38に近い領域において相対的に降下させる。こうして、整流機構92は、レーザ媒質から第1の管38への熱伝導を遮断する機能を果たす。
本実施形態においては、断熱機構50を、断熱管54、整流機構92、および断熱材94によって構成することによって、第1の管38がレーザ媒質からの熱によって熱膨張するのを、さらに効果的に抑制することができる。
なお、図1に示す第1の管38には、様々な変形を加えることが可能である。以下、図11を参照して、一変形例に係る第1の管38’について説明する。
この実施形態に係るレーザ発振装置10’においては、第1の管38’は、継ぎ目なく滑らかに湾曲して延在する曲り部38d’を有する。この第1の管38’は、1本の真直ぐな直管を屈げ加工することによって、作製され得る。このように第1の管38’を作製することによって、溶接等によって2つの管を接合させたときに生じる継ぎ目が、曲り部38d’に形成されてしまうのを防止できる。
このような曲り部38d’を設けることによって、第1の管38’内を流動するレーザ媒質が該曲り部38d’を通過するとき、レーザ媒質の流れを層流とし、該レーザ媒質の流れに乱流が生じるのを防止できる。その結果、レーザ媒質の温度を、第1の管38’に近い領域において相対的に降下させることができ、これにより、第1の管38’が加熱されるのを抑制することができる。
なお、図11に示す断熱機構50として、図3に示す断熱管54を適用した場合、この断熱管54は、第1の管38’の曲り部38d’に相当する位置において、該曲り部38d’に沿って延在する曲り部(図示せず)を有することになる。この場合において、第1の管38’の曲り部38d’と、断熱管54の曲り部とは、互いに略同じ曲率を有してもよい。
次に、図12を参照して、他の変形例に係る第1の管38”について説明する。この実施形態に係るレーザ発振装置10”においては、第1の管38”は、排出口36に接続された端部38a”から下流側へ真直ぐ延在する直管部38d”を有する。ここで、直管部38d”の長さLは、該直管部38d”の内周面の相当直径Rの3倍以上となるように、設定される。
このような直管部38d”を流動するレーザ媒質の流れは、層流となり、これにより、レーザ媒質の流れに乱流が生じるのを防止できる。したがって、レーザ媒質の温度を、第1の管38”に近い領域において相対的に降下させ、これにより、第1の管38”が加熱されるのを抑制することができる。
次に、図13を参照して、さらに他の変形例に係る第1の管38’’’について説明する。この実施形態に係るレーザ発振装置10’’’においては、第1の管38’’’は、蛇腹部38d’’’を有する。
蛇腹部38d’’’は、第1の管38’’’の一方の端部38a’’’に隣接して設けられている。蛇腹部38d’’’は、仮に第1の管38’’’がレーザ媒質の熱によって長さ方向に熱膨張した場合においても、該熱膨張を吸収することができる。
断熱機構50としては、図2、図3、または図4に示す形態を適用できる。このように、本実施形態においては、断熱機構50によってレーザ媒質から第1の管38’’’への熱伝導を遮断するとともに、蛇腹部38d’’’によって第1の管38’’’の熱膨張を吸収する。
この構成によれば、第1の管38’’’の熱膨張によって共振器部12の構成要素を変位させてしまう虞を、さらに効果的に抑制できる。
なお、断熱機構50は、排出口36よりも下流側の、レーザ媒質循環管14の第1位置と、該第1位置よりも下流側の、レーザ媒質循環管14の第2位置との間の区間で延在するように、設けられてもよい。または、断熱機構50は、レーザ媒質循環管14の全域に亘って延在するように設けられてもよい。
また、断熱機構50は、整流機構72、82、または92のみを有してもよい。この場合においても、断熱機構50は、レーザ媒質の温度を、第1の管38に近い領域において相対的に降下させ、これにより、第1の管38とレーザ媒質との間の熱伝導を遮断することができる。
また、熱交換器18または20を省略してもよい。例えば、熱交換器18を省略した場合、第1の管38は、排出口36と送風機16との間で延在し、断熱機構50は、排出口36に接続された第1の管38の端部38aと、送風機16(または送風機16の上流側の位置)との間の区間で延在するように、設けられてもよい。
また、レーザ媒質循環管14は、円筒状であってもよいし、または、多角形の筒状部材であってもよい。
また、図5に示す実施形態において、整流機構72は、複数設けられてもよい。例えば、複数の整流機構72が、第1の管38に設けられてもよいし、または、第1の整流機構72が第1の管38に設けられる一方、第2の整流機構72が、第2の管40、第3の管42、または第4の管44に設けられてもよい。
また、整流機構72は、図6に示すハニカム構造に限らず、例えばレーザ媒質循環管14の内部空間の断面領域を2分割または4分割に仕切る仕切り壁を有するものであってもよい。また、仕切り壁によって画定される各区域は、図6に示す6角形に限らず、多角形、円形、または楕円形であってもよい。また、整流機構は、仕切り壁72aおよび凸部82aまたは92aを有するように構成してもよい。
また、図3に示す断熱管54において、該断熱管54の下流側の端部54bにフランジ部56を形成してもよい。この場合、断熱管54は、その下流側の端部にて、フランジ部56を介して第1の管38に支持される。
以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。
また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、工程、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」、「次いで」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
10,10’,10”,10’’’,70,80,90 レーザ発振装置
12 共振器部
14 レーザ媒質循環管
16 送風機
50 断熱機構
72,82,92 整流機構

Claims (12)

  1. レーザ媒質が導入される導入口、および前記レーザ媒質が排出される排出口を有し、レーザ光を生成する共振器部と、
    一端が前記導入口に接続され、他端が前記排出口に接続されるレーザ媒質循環管と、
    前記レーザ媒質循環管に設置される送風機であって、前記レーザ媒質を前記導入口から前記共振器部へ導入し、前記共振器部に導入された前記レーザ媒質を前記排出口から排出するように、該レーザ媒質を流動させる、送風機と、
    前記レーザ媒質循環管の内部に設けられ、該レーザ媒質循環管を流動する前記レーザ媒質と前記レーザ媒質循環管との間の熱伝導を遮断する断熱機構と、を備える、レーザ発振装置。
  2. 前記断熱機構は、前記他端と、該他端よりも下流側の前記レーザ媒質循環管の位置との間の区間に亘って設けられる、請求項1に記載のレーザ発振装置。
  3. 前記断熱機構は、前記レーザ媒質循環管の内面に取り付けられた断熱材を有する、請求項1または2に記載のレーザ発振装置。
  4. 前記断熱機構は、前記レーザ媒質循環管の内面から内方へ離隔して配置され、前記レーザ媒質循環管に沿って延在する断熱管を有し、
    前記排出口から排出された前記レーザ媒質は、前記断熱管に流入する一方で、前記レーザ媒質循環管と前記断熱管との間の隙間には流入しない、請求項1に記載のレーザ発振装置。
  5. 前記断熱管は、その上流側の端部または下流側の端部で前記レーザ媒質循環管に支持される、請求項4に記載のレーザ発振装置。
  6. 前記断熱機構は、前記レーザ媒質循環管を流動する前記レーザ媒質の流れを整流する整流機構を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のレーザ発振装置。
  7. 前記整流機構は、前記レーザ媒質循環管の内部の、前記レーザ媒質循環管の長さ方向と交差する平面に沿った断面領域を複数の区域に仕切る仕切り壁を有する、請求項6に記載のレーザ発振装置。
  8. 前記整流機構は、前記レーザ媒質循環管の内面から突出するように形成された凸部を有する請求項6に記載のレーザ発振装置。
  9. 前記レーザ媒質循環管は、継ぎ目なく滑らかに湾曲して延在する曲り部を有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載のレーザ発振装置。
  10. 前記レーザ媒質循環管は、前記他端から下流側へ真直ぐ延在する直管部を有し、
    前記直管部は、該直管部の相当直径の3倍以上の長さを有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載のレーザ発振装置。
  11. 前記レーザ媒質循環管は、前記他端に隣接するように設けられた蛇腹部を有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載のレーザ発振装置。
  12. 前記送風機と前記排出口との間に配置され、前記レーザ媒質循環管を流動する前記レーザ媒質から熱を除去する熱交換器をさらに備え、
    前記断熱機構は、前記他端と前記熱交換器との間の区間に亘って設けられる、請求項1〜11のいずれか1項に記載のレーザ発振装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11203076B2 (en) 2017-12-15 2021-12-21 Sodick Co., Ltd. Wire cut electric discharge machining apparatus

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108899746B (zh) * 2018-07-27 2019-11-01 台州市天启激光科技有限公司 一种风冷脉冲端泵激光器
JP7200087B2 (ja) 2019-12-26 2023-01-06 アンリツ株式会社 製品検査装置及び製品検査方法
JP7200159B2 (ja) 2020-03-11 2023-01-06 アンリツ株式会社 計量装置

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55121691A (en) * 1979-03-14 1980-09-18 Hitachi Ltd Gas laser device
US4242648A (en) * 1978-12-29 1980-12-30 Westinghouse Electric Corp. High power electrode and feedthrough assembly for high temperature lasers
JPS5629970U (ja) * 1979-08-16 1981-03-23
JPS5694068U (ja) * 1979-12-21 1981-07-25
JPS5694682A (en) * 1979-12-27 1981-07-31 Hitachi Ltd Laser oscillator
JPS57156690U (ja) * 1981-03-27 1982-10-01
JPS57162380A (en) * 1981-03-30 1982-10-06 Mitsubishi Electric Corp Gas circulation type laser device
JPS5914361U (ja) * 1982-07-16 1984-01-28 株式会社小松製作所 ガス循環形ガスレ−ザ装置
JPS62256486A (ja) * 1986-04-30 1987-11-09 Amada Co Ltd 気体レ−ザ発振器の電極装置
JPS63172481A (ja) * 1987-01-10 1988-07-16 Hitachi Ltd レ−ザ発生装置
JPH07231129A (ja) * 1994-02-21 1995-08-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd ガスレーザ発振装置
JP2000081192A (ja) * 1998-09-04 2000-03-21 Benkan Corp 断熱管
JP2002076489A (ja) * 2000-09-01 2002-03-15 Komatsu Ltd フッ素レーザ装置及びこれを用いた露光装置
JP2004207348A (ja) * 2002-12-24 2004-07-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ発振装置およびレーザ加工機

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE950520C (de) 1954-08-03 1956-10-11 Rosenthal Isolatoren G M B H Rohrleitung bzw. Rohrleitungsteil aus keramischen Werkstoffen oder Glas
DE3916007C1 (en) 1989-05-17 1990-11-08 Heraeus Holding Gmbh, 6450 Hanau, De Gas laser with electrodes extending transversely to gas stream - has stream rectifier in-front of discharge space closing cross=section of channel to form flow resistance
JP2725569B2 (ja) * 1992-11-18 1998-03-11 松下電器産業株式会社 レーザ発振器
JPH08139391A (ja) 1994-11-02 1996-05-31 Fanuc Ltd レーザ共振器
JP3746243B2 (ja) * 2002-03-25 2006-02-15 ファナック株式会社 レーザ発振器
DE102004015727B3 (de) * 2004-03-29 2005-12-15 Stockhausen Gmbh Destillationskolonne
WO2010134256A1 (ja) * 2009-05-21 2010-11-25 パナソニック株式会社 ガスレーザ発振装置およびガスレーザ加工機
JP6031064B2 (ja) * 2014-05-15 2016-11-24 ファナック株式会社 ガス循環式のレーザ発振装置
JP5832609B1 (ja) * 2014-08-25 2015-12-16 ファナック株式会社 レーザ媒質流路を備えたレーザ発振器
WO2022131111A1 (ja) 2020-12-15 2022-06-23 Dic株式会社 接着シート、並びに物品及び物品の製造方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4242648A (en) * 1978-12-29 1980-12-30 Westinghouse Electric Corp. High power electrode and feedthrough assembly for high temperature lasers
JPS55121691A (en) * 1979-03-14 1980-09-18 Hitachi Ltd Gas laser device
JPS5629970U (ja) * 1979-08-16 1981-03-23
JPS5694068U (ja) * 1979-12-21 1981-07-25
JPS5694682A (en) * 1979-12-27 1981-07-31 Hitachi Ltd Laser oscillator
JPS57156690U (ja) * 1981-03-27 1982-10-01
JPS57162380A (en) * 1981-03-30 1982-10-06 Mitsubishi Electric Corp Gas circulation type laser device
JPS5914361U (ja) * 1982-07-16 1984-01-28 株式会社小松製作所 ガス循環形ガスレ−ザ装置
JPS62256486A (ja) * 1986-04-30 1987-11-09 Amada Co Ltd 気体レ−ザ発振器の電極装置
JPS63172481A (ja) * 1987-01-10 1988-07-16 Hitachi Ltd レ−ザ発生装置
JPH07231129A (ja) * 1994-02-21 1995-08-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd ガスレーザ発振装置
JP2000081192A (ja) * 1998-09-04 2000-03-21 Benkan Corp 断熱管
JP2002076489A (ja) * 2000-09-01 2002-03-15 Komatsu Ltd フッ素レーザ装置及びこれを用いた露光装置
JP2004207348A (ja) * 2002-12-24 2004-07-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ発振装置およびレーザ加工機

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11203076B2 (en) 2017-12-15 2021-12-21 Sodick Co., Ltd. Wire cut electric discharge machining apparatus

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