JP2733768B2 - レーザー装置 - Google Patents
レーザー装置Info
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- JP2733768B2 JP2733768B2 JP63040852A JP4085288A JP2733768B2 JP 2733768 B2 JP2733768 B2 JP 2733768B2 JP 63040852 A JP63040852 A JP 63040852A JP 4085288 A JP4085288 A JP 4085288A JP 2733768 B2 JP2733768 B2 JP 2733768B2
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- laser medium
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、微細加工、建築物の位置決めその他に使
用されるレーザー装置、特にエネルギーが小さい断面積
に集中した光ビームを出力するレーザー装置に関するも
のである。
用されるレーザー装置、特にエネルギーが小さい断面積
に集中した光ビームを出力するレーザー装置に関するも
のである。
［従来技術とその問題点］ レーザー装置において、小さい断面積を持つレーザー
光を得ることは、微細加工、建築物の位置決め等の場合
に特に必要である。
光を得ることは、微細加工、建築物の位置決め等の場合
に特に必要である。
そこで、従来は、出力されたレーザー光をレンズまた
は球面鏡によりそれらの焦点に集光して使用するように
している。しかしながら、このような技術にあっては、
焦点面では、断面積が小さくエネルギーの集中したレー
ザー光を得られるものの、焦点面から離れるにしたがっ
てレーザー光の断面積は急激に拡大してしまう。
は球面鏡によりそれらの焦点に集光して使用するように
している。しかしながら、このような技術にあっては、
焦点面では、断面積が小さくエネルギーの集中したレー
ザー光を得られるものの、焦点面から離れるにしたがっ
てレーザー光の断面積は急激に拡大してしまう。
このため、このようなレーザー装置によって作業をな
す場合、被加工物等を前記焦点面にセットする必要があ
り、操作性が悪くなり、作業効率も低下するという問題
点がある。
す場合、被加工物等を前記焦点面にセットする必要があ
り、操作性が悪くなり、作業効率も低下するという問題
点がある。
そこで、最近では、レーザー光を細い円環スリット
と、これから定位置に設置されたレンズに通すことによ
り、エネルギーのかなりの部分が小さい断面積に集中し
た光ビームを発生させる技術が提案されている。（Durn
in,Physical Review Letters 1987） 第４図は、Durninらによって提案されたレーザー装置
の要部説明図である。
と、これから定位置に設置されたレンズに通すことによ
り、エネルギーのかなりの部分が小さい断面積に集中し
た光ビームを発生させる技術が提案されている。（Durn
in,Physical Review Letters 1987） 第４図は、Durninらによって提案されたレーザー装置
の要部説明図である。
図において、１は、図外のレーザー共振器から出力さ
れるレーザー光、２は、環状スリット2aを有する円環ス
リット板、３は円環スリット板２に対向設置される凸レ
ンズで、円環スリット板２とは焦点距離ｆの距離を有し
ている。円環スリット板２に到達した光は、環状スリッ
ト2a上の各点でそれぞれ一つの点光源として働き、凸レ
ンズ３を通ったのち、光軸と一定の角度をなす一連の光
束となる。この一連の光束は、一定の点Ｆまでは重なっ
ている。そして、レンズ３の中心ＣとＦとの間にエネル
ギーのかなりの部分が小さい断面積に集中した光ビーム
が発生する。
れるレーザー光、２は、環状スリット2aを有する円環ス
リット板、３は円環スリット板２に対向設置される凸レ
ンズで、円環スリット板２とは焦点距離ｆの距離を有し
ている。円環スリット板２に到達した光は、環状スリッ
ト2a上の各点でそれぞれ一つの点光源として働き、凸レ
ンズ３を通ったのち、光軸と一定の角度をなす一連の光
束となる。この一連の光束は、一定の点Ｆまでは重なっ
ている。そして、レンズ３の中心ＣとＦとの間にエネル
ギーのかなりの部分が小さい断面積に集中した光ビーム
が発生する。
しかしながら、このDurninらの技術は、レーザー光
を、幅10ミクロン程度の細い環状スリットに通すため、
レーザー共振器から出力されるレーザー光の極く一部し
か使えないので、かなり小さい断面積にエネルギーが集
中しても、得られる光ビームの強度は極めて弱いという
欠点がある。
を、幅10ミクロン程度の細い環状スリットに通すため、
レーザー共振器から出力されるレーザー光の極く一部し
か使えないので、かなり小さい断面積にエネルギーが集
中しても、得られる光ビームの強度は極めて弱いという
欠点がある。
［問題点を解決するための手段］ この発明は、レーザー装置を、レーザー媒質から放射
される光のうち、光軸に対して一定角度をなす光束群の
みを共振させる光学構成とレーザー媒質とから構成する
ことにより上記従来の問題点を解決しようとするもので
ある。
される光のうち、光軸に対して一定角度をなす光束群の
みを共振させる光学構成とレーザー媒質とから構成する
ことにより上記従来の問題点を解決しようとするもので
ある。
すなわち、この発明において、レーザー光は共振器か
ら出力されたのちに集束されるのではなく、共振過程に
おいて集束され、共振器からの出力時にすでにエネルギ
ーのかなりの部分が小さい断面積に集中したレーザー光
を得る構成となっている。
ら出力されたのちに集束されるのではなく、共振過程に
おいて集束され、共振器からの出力時にすでにエネルギ
ーのかなりの部分が小さい断面積に集中したレーザー光
を得る構成となっている。
［作 用］ この発明において、レーザー媒質から出力される光軸
と一定角度（θ）をなす平行光束のみが、所定の光学構
成によって反復反射を繰り返して増幅され、エネルギー
のかなりの部分が小さい断面積に集中したレーザー光が
レーザー共振器から出力される。
と一定角度（θ）をなす平行光束のみが、所定の光学構
成によって反復反射を繰り返して増幅され、エネルギー
のかなりの部分が小さい断面積に集中したレーザー光が
レーザー共振器から出力される。
［発明の実施例］ 図面にもとづいて、この発明の実施例を説明する。
第１図は、この発明の一実施例を示す図である。
図において、５は、アルゴンガスを充填した長さ約80
cmのレーザー放電管である。
cmのレーザー放電管である。
３は焦点距離ｆ＝120cmの凸レンズで、レーザー媒質
５の一端面に対向設置されている。
５の一端面に対向設置されている。
8a、8aは、レーザー媒質５から放射される光のうち、
光軸７に対して一定角度θをなして平行に放射される平
行光束である。
光軸７に対して一定角度θをなして平行に放射される平
行光束である。
４は、凸レンズ３から約120cmの距離に設置され、前
記平行光束8aのみを反射するための反射鏡であり、この
実施例において反射鏡４は半径約2mmの環状の反射鏡か
らなり、凸レンズ３と対向する面に環状反射面を具えて
いる。
記平行光束8aのみを反射するための反射鏡であり、この
実施例において反射鏡４は半径約2mmの環状の反射鏡か
らなり、凸レンズ３と対向する面に環状反射面を具えて
いる。
そして、この反射鏡４の環状反射面は、平行光束8aが
凸レンズ３を通過してレンズ焦点面に形成した環状の光
束に対応するように、凸レンズ３の焦点距離ｆと光軸７
と平行光束8aとのなす角度θの正接値との積を半径とす
る円よりもやや小さい内径と、前記半径よりやや大きい
外径とを有する帯状の円で構成されている。
凸レンズ３を通過してレンズ焦点面に形成した環状の光
束に対応するように、凸レンズ３の焦点距離ｆと光軸７
と平行光束8aとのなす角度θの正接値との積を半径とす
る円よりもやや小さい内径と、前記半径よりやや大きい
外径とを有する帯状の円で構成されている。
一方、６は、レーザー媒質５の他の端面、すなわち、
凸レンズ３とは反対側の位置に対向設置される半透過性
反射鏡としての反射率約50％の平面鏡である。
凸レンズ３とは反対側の位置に対向設置される半透過性
反射鏡としての反射率約50％の平面鏡である。
凸レンズ３、反射鏡４、平面鏡６によって、この発明
に係る光学構成すなわちレーザー共振器が構成されてい
る。
に係る光学構成すなわちレーザー共振器が構成されてい
る。
以上の構成の下に作用を説明する。
焦点距離ｆ＝120cmの凸レンズ３に光軸７と一定角度
θをなして右方のレーザー媒質５から入射する平行なレ
ーザー光束8a,8aは凸レンズ３の焦点面上で光軸７からf
tan θだけ離れた点、すなわち、反射４の環状反射面
上に集光し、環状反射面によって再び凸レンズ３方向に
反射される。
θをなして右方のレーザー媒質５から入射する平行なレ
ーザー光束8a,8aは凸レンズ３の焦点面上で光軸７からf
tan θだけ離れた点、すなわち、反射４の環状反射面
上に集光し、環状反射面によって再び凸レンズ３方向に
反射される。
したがって、光軸７と角度θをなして入射する平行光
束のみが反射鏡４の環状反射面で反射されることにな
る。そして、反射された平行光束は再び凸レンズ３を通
ったのち平面鏡６で反射され、再び光軸７と角度θをな
す平行光束となる。
束のみが反射鏡４の環状反射面で反射されることにな
る。そして、反射された平行光束は再び凸レンズ３を通
ったのち平面鏡６で反射され、再び光軸７と角度θをな
す平行光束となる。
したがって、伝搬方向が光軸７と一定角度θをなす、
換言すれば、伝搬方向が頂角２θの円錘面上にある一連
の平行光束のみが２つの反射鏡、すなわち、反射鏡４と
平面鏡６とによって繰り返して反射される。
換言すれば、伝搬方向が頂角２θの円錘面上にある一連
の平行光束のみが２つの反射鏡、すなわち、反射鏡４と
平面鏡６とによって繰り返して反射される。
この結果、この発明に係る共振器は、所定の、すなわ
ち、光軸７に対して一定の角度を有する平行光束に対し
てのみ、いわゆる高いＱ値を有することとなる。
ち、光軸７に対して一定の角度を有する平行光束に対し
てのみ、いわゆる高いＱ値を有することとなる。
そして、平面鏡６を通して出力されるレーザー光８
は、光軸７と一定の角度θをなす一連の光束の重ね合わ
せとなる。
は、光軸７と一定の角度θをなす一連の光束の重ね合わ
せとなる。
このような一連の光束の重ね合わせによって生じるレ
ーザー光は、エネルギーのかなりの部分が小さい断面積
に集中した光ビームとなり、小さい断面積を保持したま
ま一定距離を伝搬する。
ーザー光は、エネルギーのかなりの部分が小さい断面積
に集中した光ビームとなり、小さい断面積を保持したま
ま一定距離を伝搬する。
しかも、この光ビームは、上記従来技術とは異なり、
レーザー装置から直接発生したものであるため、光ビー
ムの強度は、はるかに強いものとなる。
レーザー装置から直接発生したものであるため、光ビー
ムの強度は、はるかに強いものとなる。
なお、レーザー媒質に対する光学構成の具体的配列を
上述の実施例とは逆にしても同様の作用・効果を得るこ
とができる。
上述の実施例とは逆にしても同様の作用・効果を得るこ
とができる。
すなわち、その光学構成を、レーザー媒質と、レーザ
ー媒質の一端面に対向する凸レンズと、凸レンズのレー
ザー媒質と対向する面とは反対面に対向設置される半透
過性反射鏡と、レーザー媒質と他端面に対向設置され
て、光軸に対して一定角度をなして平行に放射される平
行光束のみと反射するための反射鏡と、を具えて構成
し、前記反射鏡には、レーザー媒質から放射される前記
平行光束に対応する環状反射面を形成すれば、前記実施
例と同様にレーザー媒質から放射される光のうち光軸に
対して一定角度をなして平行に放射される平行光束に対
してのみ高いＱ値を有する光学構成を得ることができ
る。
ー媒質の一端面に対向する凸レンズと、凸レンズのレー
ザー媒質と対向する面とは反対面に対向設置される半透
過性反射鏡と、レーザー媒質と他端面に対向設置され
て、光軸に対して一定角度をなして平行に放射される平
行光束のみと反射するための反射鏡と、を具えて構成
し、前記反射鏡には、レーザー媒質から放射される前記
平行光束に対応する環状反射面を形成すれば、前記実施
例と同様にレーザー媒質から放射される光のうち光軸に
対して一定角度をなして平行に放射される平行光束に対
してのみ高いＱ値を有する光学構成を得ることができ
る。
第２図は、この発明の他の実施例を示す図である。
この実施例において、光学構成すなわち、レーザー共
振器は、半透過性反射鏡としての平面鏡６と、円錘面鏡
９と、から構成されていて、円錘面鏡９は、レーザー媒
質５から放射される光のうち光軸に対して一定角度をな
して平行に放射される平行光束に対して直角となる反斜
面を有している。
振器は、半透過性反射鏡としての平面鏡６と、円錘面鏡
９と、から構成されていて、円錘面鏡９は、レーザー媒
質５から放射される光のうち光軸に対して一定角度をな
して平行に放射される平行光束に対して直角となる反斜
面を有している。
このレーザー装置は、レーザー媒質５から光軸に対し
て角度θをなして平行に放射される平行光束のみを、円
錘面鏡９によって放射方向とは逆方向に反射することが
できる。
て角度θをなして平行に放射される平行光束のみを、円
錘面鏡９によって放射方向とは逆方向に反射することが
できる。
そして、円錘面鏡９によって反射された平行光束は平
面鏡６により反射され、再び光軸と角度θをなす平行光
束となる。すなわち、レーザー媒質５から放射される光
のうち、光軸に対して一定角度をなして平行に放射され
る平行光束のみが円錘面鏡９と、平面鏡６と、によって
共振させ、レーザーとして平面鏡６から放射される。
面鏡６により反射され、再び光軸と角度θをなす平行光
束となる。すなわち、レーザー媒質５から放射される光
のうち、光軸に対して一定角度をなして平行に放射され
る平行光束のみが円錘面鏡９と、平面鏡６と、によって
共振させ、レーザーとして平面鏡６から放射される。
上記の二つの実施例においては、レーザー媒質は、気
体を使用しているが、固体の場合には、レーザー媒質の
端面を反射鏡あるいはレンズとして利用し、前述の二つ
の実施例と同様の光学構成をもつ共振器を形成してもよ
いことは勿論である。
体を使用しているが、固体の場合には、レーザー媒質の
端面を反射鏡あるいはレンズとして利用し、前述の二つ
の実施例と同様の光学構成をもつ共振器を形成してもよ
いことは勿論である。
第３図は、第１図に示す実施例における光ビームの強
度分布を示すグラフである。このグラフに示す実験結果
からエネルギーが小さい断面積に集中していることが判
明する。
度分布を示すグラフである。このグラフに示す実験結果
からエネルギーが小さい断面積に集中していることが判
明する。
［発明の効果］ この発明は、以上述べた構成・作用により、レーザー
媒質から放射される光のうち、光軸に対して一定角度を
なして平行に放射される平行光束のみを共振させてレー
ザー出力することが可能であり、小さい断面積にエネル
ギーを集中させ、小さい断面積を一定の伝搬距離にわた
って保持する強い光ビームをレーザー装置から直接得る
ことができる。
媒質から放射される光のうち、光軸に対して一定角度を
なして平行に放射される平行光束のみを共振させてレー
ザー出力することが可能であり、小さい断面積にエネル
ギーを集中させ、小さい断面積を一定の伝搬距離にわた
って保持する強い光ビームをレーザー装置から直接得る
ことができる。
第１図は、この発明の第１実施例を示す一部断面側面
図、 第２図は、このこの発明の第２実施例を示す一部断面側
面図、 第３図は、第１実施例における光ビームの強度分布を示
すグラフ、 第４図は、従来例を示す側面図である。 図において、 ３……凸レンズ ４……反射鏡 ５……レーザー媒質、 ６……半透過性反射鏡（平面鏡） ９……円錘面鏡
図、 第２図は、このこの発明の第２実施例を示す一部断面側
面図、 第３図は、第１実施例における光ビームの強度分布を示
すグラフ、 第４図は、従来例を示す側面図である。 図において、 ３……凸レンズ ４……反射鏡 ５……レーザー媒質、 ６……半透過性反射鏡（平面鏡） ９……円錘面鏡
Claims (4)
- 【請求項１】レーザー媒質から放射される光のうち、光
軸に対して一定角度をなして平行に放射される平行光束
のみを共振させてレーザーを出力するレーザー装置であ
って、 このレーザー装置を、 レーザー媒質と、 レーザー媒質の一端面に対向する凸レンズと、 レーザー媒質の他端面に対向する半透過性反射鏡と、 前記凸レンズの焦点距離位置に凸レンズに対向設置され
て、光軸に対して一定角度をなして平行に放射される平
行光束のみを反射するための反射鏡と、 を具えて構成し、 前記反射鏡には、レーザー媒質から放射される前記平行
光束が凸レンズを通過してレンズ焦点面に形成した環状
の光束に対応する環状反射面を形成し、 レーザー媒質から放射される光のうち、光軸に対して一
定角度をなして平行に放射される平行光束のみを凸レン
ズを介し、半透過性反射鏡と、反射鏡と、によって共振
させてレーザーとして半透過性反射鏡から出力するよう
にしたことを特徴とするレーザー装置。 - 【請求項２】前記環状反射面は、 凸レンズの焦点距離ｆと光軸と平行光束とのなす角度θ
の正接値との積を半径とする円よりやや小さい内径と、
前記半径よりやや大きい外径とを有する帯状の円で構成
したことを特徴とする請求項１記載のレーザー装置。 - 【請求項３】レーザー媒質から放射される光のうち、光
軸に対して一定角度をなして平行に放射される平行光束
のみを共振させてレーザーを出力するレーザー装置であ
って、 このレーザー装置を、 レーザー媒質と、 レーザー媒質の一端面に対向する凸レンズと、 凸レンズのレーザー媒質と対向する面とは反対面に対向
設置される半透過性反射鏡と、 レーザー媒質の他端面に対向設置されて、光軸に対して
一定角度をなして平行に放射される平行光束のみを反射
するための反射鏡と、 を具えて構成し、 前記反射鏡には、レーザー媒質から放射される前記平行
光束に対応する環状反射面を形成し、 レーザー媒質から放射される光のうち、光軸に対して一
定角度をなして平行に放射される平行光束のみを凸レン
ズを介し、半透過性反射鏡と、反射鏡と、によって共振
させてレーザーとして半透過性反射鏡から出力するよう
にしたことを特徴とするレーザー装置。 - 【請求項４】レーザー媒質から放射される光のうち、光
軸に対して一定角度をなして平行に放射される平行光束
のみを共振させてレーザーを出力するレーザー装置であ
って、 このレーザー装置を、 レーザー媒質と、 レーザー媒質の一端面に対向設置され、レーザー媒質か
ら放射される光のうち光軸に対して一定角度をなして平
行に放射される平行光束に対して直角となる反射面を有
した円錘面鏡と、 レーザー媒質の他端面に対向設置される半透過性反射鏡
と、 を具えて構成し、 レーザー媒質から放射される光のうち光軸に対して一定
角度をなして平行に放射される平行光束のみを、半透過
性反射鏡と、円錘面鏡と、により共振させレーザーとし
て半透過性反射鏡から出力するようにしたことを特徴と
するレーザー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63040852A JP2733768B2 (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | レーザー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63040852A JP2733768B2 (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | レーザー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01216585A JPH01216585A (ja) | 1989-08-30 |
| JP2733768B2 true JP2733768B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=12592099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63040852A Expired - Lifetime JP2733768B2 (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | レーザー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2733768B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5457991A (en) * | 1977-10-18 | 1979-05-10 | Mitsubishi Electric Corp | Laser unit |
| JPS61226985A (ja) * | 1985-04-01 | 1986-10-08 | Toshiba Corp | ガスレーザ発振装置 |
-
1988
- 1988-02-25 JP JP63040852A patent/JP2733768B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5457991A (en) * | 1977-10-18 | 1979-05-10 | Mitsubishi Electric Corp | Laser unit |
| JPS61226985A (ja) * | 1985-04-01 | 1986-10-08 | Toshiba Corp | ガスレーザ発振装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01216585A (ja) | 1989-08-30 |
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