JP2681319B2 - レーザ発振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光の位置精度
（ポインテイング）が常に安定したレーザ発振器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は例えば特開昭６０ー２５４６８４
号公報に開示された従来のレーザ発振器の一例を示す斜
視図、図８は図７で示したレーザ発振器の共振光路の一
例を示す模式図である。図において、１は内部に媒質ガ
スを封入した筐体、２，２はレーザ媒質ガスを励起する
ための対向配置された一対の放電電極、３はレーザ媒質
ガスを循環させるブロア、４はレーザ媒質ガスを冷却す
る熱交換器である。５は部分反射鏡、６，７及び８は全
反射鏡で、全反射鏡７はわずかに下に傾き、全反射鏡８
はわずかに上に傾いており、それぞれが筐体１の長手方
向に配置されて共振器光路を決定する共振器ミラーを構
成している。９は部分反射鏡５と全反射鏡７を含む第１
のレーザ光反射手段、１０は全反射鏡８と全反射鏡６を
含む第２のレーザ光反射手段である。１１はレーザ光、
１２，１３及び１４はそれぞれ第１の光軸、第２の光軸
及び第３の光軸である。

【０００３】図９は図７、図８に示したレーザ光反射手
段９の縦断面図である。１５，１６３それぞれ部分反射
鏡５および全反射鏡７の直前に設けられたアパーチャー
である。１７は第１のレーザ光反射手段９を保持する第
１の光学基台であり、１８は第１の光学基台１７と第２
のレーザ光反射手段１０を保持する第２の光学基台（図
示せず）とを連結する連結棒、１９は筐体１と第１の光
学基台１７とを真空気密に保持するように取付けたベロ
ーズであり、筐体１と第１の光学基台１７及びベローズ
１９がレーザ媒質を封入される容器部の第１のレーザ光
反射手段側の部分である。２０は第１の光学基台１７に
取付けられた光学基板である。２１，２２はそれぞれ部
分反射鏡５、全反射鏡７を取付けた調整板で、各反射鏡
５、７の角度を調整する。

【０００４】図１０、図１１は図９の要部を拡大した断
面図及びその正面図である。２３は鉄製の調整ネジで、
調整板２２の角度を調整するため光学基板２０の対角線
方向に２本取り付けられている。２４は調整ネジ２３が
螺合されるネジ部である。２５は光学基板２０と調整ネ
ジ２３の間を真空シールするＯリングで、調整ネジ２３
はＯリングで真空にされたままで回転する。２６は調整
板２２に取り付けられた鉄製の支点である。２７は支点
２６が螺合されるネジ部である。２８は調整板２２に設
けられた受け部で、調整ネジ２３の先端部２３ａが接し
ている。２９は光学基板２０に設けられた受け部で、支
点２６の先端部２６ａが接している。３０は調整板２２
を光学基板２０方向に引き付ける２本のバネである。な
お、３１は調整板２２内に流れる冷却水である。

【０００５】次に、図７〜図９に示した従来のレーザ発
振器の作用を説明する。まず、放電電極２，２の間に電
源から電圧を印加すると、放電電極２，２の間に放電が
発生する。この放電により放電電極２，２間にあるレー
ザ媒質ガスが励起され、レーザ光が発生する。このレー
ザ光は部分反射鏡５、全反射鏡６，７及び８の間でＺ字
を描く３本の共振光路となって共振され、レーザ光１１
となってレーザ発振器の外部に取り出される。すなわ
ち、全反射鏡６で反射されたレーザ光は第１の光軸１２
を通って全反射鏡７に達する。全反射鏡７はわずかに下
に傾いているので、レーザ光は第１の光軸１２より第２
の光軸１３を通って全反射鏡８に達する。そして全反射
鏡８はわずかに上に傾いているので、レーザ光は第１の
光軸１２と平行な第３の光軸１４を通って部分反射鏡５
に達する。部分反射鏡５に達したレーザ光の一部はその
まま外部に出力され、残りは上記と逆のルートを通って
全反射鏡６までもどり、上記のプロセスが繰り返され
る。レーザ光は励起領域を反復通過するあいだに増幅さ
れて、部分反射鏡５から外部に出力される。

【０００６】一方、放電電極２，２の間で励起されたレ
ーザ媒質ガスはブロア３により放電電極２，２の間から
熱交換器４方向に運ばれ、ここで冷却されたのちさらに
Ａ方向に循環されて放電電極２，２の間で再び励起され
る。

【０００７】次に、図１０、図１１に示した全反射鏡７
の角度調整機構の作用について説明する。全反射鏡７の
傾きは調整板２２の角度を変えることで調整する。調整
板２２はバネ３０により光学基板２０方向に引き付けら
れるとともに、支点２６と２本の調整ネジ２３で逆方向
に押圧しているので、支点２６の長さと調整ネジ２３の
光学基板２０からの突出長さとの相対関係により調整板
２２の角度が決められる。従って、調整ネジ２３を回転
させて光学基板２０からの突出長さを変化させ、調整板
２２を上下左右に角度調整する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】全反射鏡７はレーザ光
に対して一定の吸収率を有しているため、レーザ光が当
ると発熱する。この全反射鏡７の発熱は冷却水３１で冷
却される。従って、調整板２２の温度は冷却水３１の温
度に依存し、光学基板２０の温度は外気温に依存する。
このため、調整板２２に取付けられた支点２６の温度と
光学基板２０に取付けられた調整ネジ２３の温度も、そ
れぞれ冷却水３１の温度と外気温に依存する。この冷却
水温と外気温に温度差ができると支点２６と調整ネジ２
３との間にも温度差ができ、熱膨脹による支点２６と調
整ネジ２３との膨脹量が異なり、調整板２２の角度が変
化する。調整板２２の角度が変化すると全反射鏡７，８
の角度が変化して共振器内のレーザ光の光軸が狂い、レ
ーザ光の位置が不安定になる。

【０００９】なお、光学基板に支点ピンを取り付け、振
動によるレーザビームモードの変化を少なくしたレーザ
発振器のミラー角度調整装置（実開昭６３−８９２７１
号公報）、およびミラーホルダーの反射ミラーの角度調
節を支持体側の２個のネジでおこなう反射ミラーの角度
調整機構（実開昭６０−１７２３５３号公報）などの発
明が従来例として開示されているが、これらの発明も上
記の問題点を十分解決するものではない。

【００１０】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、冷却水の温度と外気の温度に差が
あっても、また、温度が変化しても、レーザ光の位置精
度（ポインテイング）が安定したレーザ発振器を得るこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるレーザ発
振器は、レーザ媒質を封入し、光学基板を有する容器部
と、部分反射鏡及び全反射鏡からなる共振器ミラーのう
ち少なくとも一つはレーザ前記媒質中に配置し、レーザ
光を発振させる共振器と、前記光学基板の前記レーザ媒
質側に取付けられ、前記レーザ媒質中に配置された共振
器ミラーを取付け、前記共振ミラーの角度を調整する調
整板とを備え、前記調整板は、前記レーザ媒質中に配置
された共振器ミラーを冷却する構造を有するレーザ発振
器において、前記調整板は、前記光学基板にすべて取付
けられた支点と調整ネジにより、角度が調整されるもの
である。

【００１２】また、レーザ媒質を封入し、光学基板を有
する容器部と、部分反射鏡及び全反射鏡からなる共振器
ミラーのうち少なくとも一つはレーザ前記媒質中に配置
し、レーザ光を発振させる共振器と、前記光学基板の前
記レーザ媒質側に取付けられ、前記レーザ媒質中に配置
された共振器ミラーを取付け、前記共振ミラーの角度を
調整する調整板とを備え、前記調整板は、前記レーザ媒
質中に配置された共振器ミラーを冷却する構造を有する
レーザ発振器において、前記調整板は、前記調整板に取
付けられ、材質がインバーの支点と、前記光学基板に取
付けられ、材質がインバーの調整ネジにより、角度が調
整されるものである。

【００１３】また、レーザ媒質を封入し、光学基板を有
する容器部と、部分反射鏡及び全反射鏡からなる共振器
ミラーのうち少なくとも一つはレーザ前記媒質中に配置
し、レーザ光を発振させる共振器と、前記光学基板の前
記レーザ媒質側に取付けられ、前記レーザ媒質中に配置
された共振器ミラーを取付け、前記共振ミラーの角度を
調整する調整板とを備え、前記調整板は、前記レーザ媒
質中に配置された共振器ミラーを冷却する構造を有する
レーザ発振器において、前記調整板は、前記調整板に取
付けられ、炭素繊維を主成分とする材質の支点と、前記
光学基板に取付けられ、炭素繊維を主成分とする材質の
調整ネジにより、角度が調整されるものである。

【００１４】

【作用】光学基板に取付けられた調整板の支点と角度の
調整ネジは双方とも同一の外気温に依存し、調整板の支
点と調整ネジの間に温度差は生じない。従って、熱膨脹
による支点と調整ネジの膨脹量が近似となり調整板の角
度が変化しない。

【００１５】また、インバーで構成した調整板の支点と
角度の調整ネジは、温度が変化しても長さの変化が非常
に小さい。

【００１６】さらに炭素繊維を主成分とする材質で構成
した調整板の支点と角度の調整ネジは、温度が変化して
も長さの変化が非常に小さい。

【００１７】

【実施例】実施例１．図１、図２は本発明の第１の実施
例の要部を示す断面図及びその正面図である。なお、図
１０、図１１の従来例と同一または相当部分には同じ符
号を付し、説明を省略する。３２は光学基板２０に取付
けられた支点、３２ａは光学基板２０に支点３２を螺合
するネジ部であり、３３は調整板２２に設けられた受け
部で、支点３２の先端部３２ｂが接している。

【００１８】次に上記のように構成した本実施例の作用
を説明する。全反射鏡７の傾きは前述のように調整板２
２の角度を変えることで調整する。調整板２２はバネ３
０により光学基板２０に引き付けられるとともに、支点
３２と２本の調整ネジ２３で逆方向に押圧されているの
で、支点３２の長さと調整ネジ２３の光学基板２０から
の突出長さとの相対関係により調整板２２の角度が決め
られる。従って、調整ネジ２３を回転させて調整ネジ２
３の光学基板２０からの突出長さを変化させ、調整板２
２を上下左右に角度調整する。ところで、支点３２と調
整ネジ２３はいずれも光学基板２０に取付けられている
ため、ともに外気温に依存することになる。従って、冷
却水３１の温度と外気の温度に差ができても支点３２と
調整ネジ２３の間に温度差が生じることがなく、また熱
膨脹による支点３２と調整ネジ２３の膨脹量が近似なた
め、調整板２２の角度が変化しない。従って全反射鏡７
や８の角度が変化せず、共振器内のレーザ光の光軸も変
化しないので、レーザ光の位置が安定化する。

【００１９】実施例２．図３、図４は本発明の第２の実
施例の要部を示す断面図及びその正面図である。なお、
第１の実施例（図１、図２）と同一または相当部分には
同じ符号を付し、説明を省略する。３４は光学基板２０
に取付けられた支点、３５は光学基板２０に設けられ、
支点３４の後方の突起部３４ｂが嵌合する穴部である。
３６は調整板２２に設けられた受け部で、支点３４の先
端部３４ａが接している。

【００２０】上記のように構成した本実施例の作用は実
施例１で示した場合と同様なので、説明を省略する。

【００２１】実施例３．図５は本発明の第３の実施例の
要部を示す縦断面図である。なお、第１の実施例（図
１）と同一または相当部分には同じ符号を付し、説明を
省略する。２３０は調整ネジで、調整板２２の角度を調
整するため光学基板２０の対角線方向に２本取り付けら
れている。３７は調整板２２に取り付けられた支点、３
８は調整板２２に支点３７が螺合するネジ部である。３
９は光学基板２０に設けられた受け部で、支点３７の先
端部３７ａが接している。かかる支点３７及び調整ネジ
２３０の材質はインバーよりなる。インバーは鉄を主成
分とするニッケル（Ｎｉ）合金で、線膨脹係数は１．５
×１０^-5程度で非常に小さい。

【００２２】上記のように構成した本実施例によれば、
調整板２２は冷却水３１の温度に依存し、光学基板２０
は外気温に依存する。このため、調整板２２に取付けら
れた支点３７と光学基板２０に取付けられた調整ネジ２
３０もそれぞれ冷却水３１の温度と外気温に依存するこ
とになる。冷却水３１の温度と外気温との間に温度差が
できると、支点３７と調整ネジ２３０との間にも温度差
がつく。しかし、支点３７と調整ネジ２３０との間には
熱膨脹による膨脹量の差がほとんどなく、調整板２２の
角度は変化しない。

【００２３】実施例４．図６は本発明の第４の実施例の
要部を示す断面図である。なお、第３の実施例（図５）
と同一または相当部分には同じ符号を付し、説明を省略
する。２３１は調整ネジで、調整板２２の角度を調整す
るため光学基板２０の対角線方向に２本取り付けられて
いる。４０は調整板２２に取り付けられた支点、４１は
調整板２２に支点４０が螺合するネジ部である。４２は
光学基板２０に設けられた受け部で、支点４０の先端部
４０ａが接している。かかる支点４０及び調整ネジ２３
１の材質は炭素繊維を主成分としている。炭素繊維を主
成分とした材質は、混入する材料やその比率、繊維の編
み方等を変化させることにより、膨脹係数を非常に小さ
い値にすることができる。

【００２４】上記のように構成した本実施例の作用は実
施例２で示した場合と同様なので、説明を省略する。

【００２５】なお、第１、第２の実施例（図１、図３）
では第３、第４の実施例（図５、図６）と異なり、レー
ザ媒質中に配置された調整板２２の支点３２，３４と調
整ネジ２３がともに光学基板２０に取付けられるように
構成したが、この状態であっても支点３２，３４と角度
の調整ネジ２３をインバーよりなる材質や炭素繊維を主
成分とした材質にしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明は、レーザ媒質を
封入し、光学基板を有する容器部と、部分反射鏡及び全
反射鏡からなる共振器ミラーのうち少なくとも一つはレ
ーザ前記媒質中に配置し、レーザ光を発振させる共振器
と、前記光学基板の前記レーザ媒質側に取付けられ、前
記レーザ媒質中に配置された共振器ミラーを取付け、前
記共振ミラーの角度を調整する調整板とを備え、前記調
整板は、前記レーザ媒質中に配置された共振器ミラーを
冷却する構造を有するレーザ発振器において、前記調整
板は、前記光学基板にすべて取付けられた支点と調整ネ
ジにより、角度が調整されるので、レーザ光の位置精度
が安定させることができる。また、前記調整板は、前記
調整板に取付けられ、材質がインバーの支点と、前記光
学基板に取付けられ、材質がインバーの調整ネジによ
り、角度が調整されるので、レーザ光の位置精度が安定
させることができる。また、前記調整板は、前記調整板
に取付けられ、炭素繊維を主成分とする材質の支点と、
前記光学基板に取付けられ、炭素繊維を主成分とする材
質の調整ネジにより、角度が調整されるので、レーザ光
の位置精度が安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す断面図である。

【図４】図３の正面図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示す断面図である。

【図６】本発明の第４の実施例を示す断面図である。

【図７】従来のレーザ発振器の一例を示す斜視図であ
る。

【図８】図７で示したレーザ発振器の共振光路の一例を
示す模式図である。

【図９】図８に示したレーザ光反射手段の断面図であ
る。

【図１０】図９の要部を拡大した断面図である。

【図１１】図１０の正面図である。

【符号の説明】

１ 筐体、２ 放電電極、３ ブロア、４ 熱交換器、
５ 部分反射鏡、６，７，８ 全反射鏡、９ 第１のレ
ーザ光反射手段、１０ 第２のレーザ光反射手段、１１
レーザ光、１２ 第１の光軸、１３ 第２の光軸、１
４ 第３の光軸、１５，１６ アパーチャー、１７ 第
１の光学基台、１８ 連結棒、１９ ベローズ、２０
光学基板、２２ 調整板、２３，２３０，２３１ 調整
ネジ、２４ ネジ部、２５ Ｏリング、２８，３３，３
６，３９，４２ 受け部、３０バネ、３１ 冷却水、３
２，３４，３７，４０ 支点、３５ 穴部。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ媒質を封入し、光学基板を有する
   容器部と、部分反射鏡及び全反射鏡からなる共振器ミラ
   ーのうち少なくとも一つはレーザ前記媒質中に配置し、
   レーザ光を発振させる共振器と、前記光学基板の前記レ
   ーザ媒質側に取付けられ、前記レーザ媒質中に配置され
   た共振器ミラーを取付け、前記共振ミラーの角度を調整
   する調整板とを備え、前記調整板は、前記レーザ媒質中
   に配置された共振器ミラーを冷却する構造を有するレー
   ザ発振器において、前記調整板は、前記光学基板にすべて取付けられた 支点
   と調整ネジにより、角度が調整されることを特徴とする
   レーザ発振器。
2. 【請求項２】 レーザ媒質を封入し、光学基板を有する
   容器部と、部分反射鏡及び全反射鏡からなる共振器ミラ
   ーのうち少なくとも一つはレーザ前記媒質中に配置し、
   レーザ光を発振させる共振器と、前記光学基板の前記レ
   ーザ媒質側に取付けられ、前記レーザ媒質中に配置され
   た共振器ミラーを取付け、前記共振ミラーの角度を調整
   する調整板とを備え、前記調整板は、前記レーザ媒質中
   に配置された共振器ミラーを冷却する構造を有するレー
   ザ発振器において、 前記調整板は、前記調整板に取付けられ 、材質がインバ
   ーの支点と、前記光学基板に取付けられ、材質がインバ
   ーの調整ネジにより、角度が調整されることを特徴とす
   るレーザ発振器。
3. 【請求項３】 レーザ媒質を封入し、光学基板を有する
   容器部と、部分反射鏡及び全反射鏡からなる共振器ミラ
   ーのうち少なくとも一つはレーザ前記媒質中に配置し、
   レーザ光を発振させる共振器と、前記光学基板の前記レ
   ーザ媒質側に取付けられ、前記レーザ媒質中に配置され
   た共振器ミラーを取付け、前記共振ミラーの角度を調整
   する調整板とを備え、前記調整板は、前記レーザ媒質中
   に配置された共振器ミラーを冷却する構造を有するレー
   ザ発振器において、 前記調整板は、前記調整板に取付けられ、 炭素繊維を主
   成分とする材質の支点と、前記光学基板に取付けられ、
   炭素繊維を主成分とする材質の調整ネジにより、角度が
   調整されることを特徴とするレーザ発振器。