JP2895014B2

JP2895014B2 - イオンレーザ装置

Info

Publication number: JP2895014B2
Application number: JP9010430A
Authority: JP
Inventors: 壽威進士; 康夫太田; 弘一中村
Original assignee: Nidek Co Ltd; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd; NEC Corp
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1997-01-23
Publication date: 1999-05-24
Anticipated expiration: 2017-01-23
Also published as: US6058130A; JPH10209529A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はイオンレーザ装置の
発振波長の選択に関し、特にクリプトンイオンレーザや
アルゴンイオンレーザなどの複数の波長領域の光を発振
するイオンレーザ装置の波長選択機構に属する。

【０００２】

【従来の技術】一般にレーザ装置は単一波長ないしはご
く近い波長を有する多波長の同時発振を行うものが多
い。イオンレーザ装置ではイオンレーザ管に封入された
ガス媒質には放電により励起される多数のエネルギー準
位があり、その多数のエネルギー準位に対応し、増幅す
ることによって発振可能となる多数の波長の光が存在す
る。その増幅はイオンレーザ管をはさんで対向するよう
に設置された一対の光共振用ミラーを用いて行われ、発
振させようとする波長領域の光を一対の光共振用ミラー
の間で反射、共振させるのである。

【０００３】発振光が２つ以上の波長領域を有するイオ
ンレーザ装置において、一対の光共振用ミラーの反射特
性を調節することにより、イオンレーザ装置からある特
定の波長領域の光を取り出すこともできれば、広い波長
領域に渡る多数の波長の光を同時に取り出すこともでき
る。

【０００４】また、それぞれ異なる波長領域に対応した
複数の光共振用ミラーを切換えることにより、同一のイ
オンレーザ装置から異なる波長領域の光を選択して取り
出すことができる。

【０００５】医療の用途、もしくは感光材や蛍光材を使
用する場合などの波長感度を有する事例において異なっ
た波長の光を一台のレーザによりその場合に応じて選択
して供給することは非常に有用なことである。

【０００６】発振光が２つ以上の波長領域を有するレー
ザにおいてミラーを切換えることにより、波長領域を選
択するという考え方は以前より存在した。

【０００７】図８は、そのような一例として米国特許第
５，４２６，６６２号公報（従来技術１）に記載されて
いる波長切換手段の構成を示した概略的構成図である。

【０００８】イオンレーザ管２０１は複数のロッド棒２
０９とプレート２１０やプレート２１１を含む複数のプ
レートより構成される共振器２０８に固定されている。
共振器２０８の一番外側のプレート２１０に可動プレー
ト２１４が複数の調整ネジ２１７を介して接続されてお
り、調整ネジ２１７を調整することにより可動プレート
２１４のレーザ光軸に対する角度を調整することができ
る。

【０００９】一方、イオンレーザ管２０１は内部ミラー
型でありベローズ２４０を介してミラー支持体２４１が
接続されており、ミラー支持体２４１には第一の波長領
域に適合する反射特性を有する第一の波長領域用全反射
ミラー２０５と、第一の波長領域とは異なる第二の波長
領域に適合する反射特性を有する第二の波長領域用全反
射ミラー２２０が設置されている。

【００１０】共振器２０８の他端には図示されていない
が、第一の波長領域及び第二の波長領域の両方に適合す
る反射特性を有する出力ミラーがあり、出力ミラーと第
一の波長領域用全反射ミラー２０５または第二の波長領
域用全反射ミラー２２０との間に光共振器系を構成す
る。

【００１１】ミラー支持体２４１は揺りかご状支持体２
４２に接続され、揺りかご状支持体２４２は可動プレー
ト２１４に設置された受けネジ２２５または受けネジ２
２７を介して可動プレート２１４に接続されている。揺
りかご状支持体２４２は受けネジ２２５または受けネジ
２２７のどちらかと接触することにより２つの位置に設
定することができる。その位置の調整はそれぞれ受けネ
ジ２２５と受けネジ２２７とを調整することにより行わ
れる。

【００１２】また、揺りかご状支持体２４２は接続軸２
４３を介して図示されていないがパルスモータに接続さ
れている。揺りかご状支持体２４２はレーザの光軸と直
交する回転軸２２３を有している。パルスモータの回転
は接続軸２４３を介して揺りかご状支持体２４２の回転
軸２２３を中心とした回転に変換され、揺りかご状支持
体２４２は２つの位置のうちのいずれか一方を選択する
ことができる。二つの位置について第一の位置において
は、出力ミラーと第一の波長領域用全反射ミラー２０５
が光共振器系を構成し、第一の波長領域の光を発振す
る。第二の位置においては出力ミラーと第二の波長領域
用全反射ミラー２２０が光共振器系を構成し、第二の波
長領域の光を発振する。

【００１３】そして、パルスモータを外部制御により駆
動させることにより、揺りかご状支持体２４２の２つの
位置のうちの一方を選択し、第一の波長領域の光と第二
の波長領域の光のうちの一方を選択してレーザ光として
取り出すことができる。

【００１４】従来技術１に記載されているレーザ装置の
特長としては内部ミラータイプのレーザ管を想定し、レ
ーザ管自体に変形させやすいベローズを介して２種類の
全反射ミラーを設置し、２種類の全反射ミラーを保持し
ている揺りかご状支持体２４２に２種類の位置設定を行
うことにより、２種類のミラーのうちから一方を選択し
て使用できるようにしていることにあり、揺りかご状支
持体２４２について２種類の位置を精度よく設定してミ
ラーの選択ができるよう工夫されている。

【００１５】一方、図９は実開昭６３−７１５６３号公
報（従来技術２）に記載されているエキシマレーザ発振
器の波長切換手段の構成を示した概略的構成図である。
レーザ管３０１にはブロア３５０により循環されるレー
ザ発振を行うガス媒質が封入されており、充電キャパシ
タ３５１、この充電キャパシタ３５１に接続された予備
放電ギャップ（図示せず）、ピーキングキャパシタ（図
示せず）、主放電ギャップ３０２、スイッチング素子３
５２、高電圧発生装置（図示せず）が放電回路を形成し
ている。レーザ管３０１の一端は、矢印で図示したレー
ザ光３０７の光軸上に設置された出力ミラー３０６であ
り、光軸上のレーザ管のもう一方の端にはレーザ光３０
７が透過する窓３５３が設置されている。レーザ管３０
１の窓３５３の外側には回転円盤３４１が設置され、こ
の回転円盤３４１には出力ミラー３０６に選択的に対向
される互いに異なる発振波長に適合する複数の部分透過
ミラー３０５ａおよび３０５ｂが設置されている。ま
た、部分透過ミラー３０５ａ，３０５ｂの背後にはレー
ザ光出力をモニタするために凹面鏡３５４およびジュー
ルメータ３５５が設置されている。そして、回転円盤３
４１を回転させることにより、部分透過ミラー３０５
ａ，３０５ｂのうちの一つをレーザの光軸上に設置し、
発振波長を選択するようになっている。

【００１６】従来技術２に記載されているエキシマレー
ザ発振器は、波長選択するための複数のミラーを外部ミ
ラータイプとしている。ミラーマウントの形状や回転軸
の設定方法は異なるが、複数のミラーを一つのミラーマ
ウントに装着し、ミラーマウントを動かすことによりミ
ラーを選択するという点では従来技術１と同一の側面を
有している。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術１に
記載されている技術では以下に示すように３つの問題が
ある。

【００１８】第一の問題は、ミラー支持体２４１が大き
く複雑な構造を取り、レーザ装置自体が大きく重量のあ
る構造となってしまうことである。ベローズ２４０はイ
オンレーザ管２０１が真空系を構成するために金属でで
きている。そのためベローズ２４０は曲げる角度が制限
されており、狭い角度範囲で第一の波長領域用全反射ミ
ラー２０５と第二の波長領域用全反射ミラー２２０の２
枚のミラーを設定しなければならず、ミラー支持体２４
１は光軸方向の長さを十分に取る必要がある。

【００１９】また、レーザにおいてミラーの角度はμｒ
ａｄの精度を要求される。一つのミラーホルダにおいて
複数のミラーを同時にμｒａｄの精度で配置することは
通常の機械的な公差では不可能なことである。したがっ
て、各ミラーに対して微小な位置調整ができる構造をミ
ラー支持体２４１本体に有することが必要である。その
ためミラー支持体２４１の構造は複雑かつ重くなる。

【００２０】このようにして可動部であるミラー支持体
２４１は大きく重くなり、ミラー支持体２４１を支える
揺りかご状支持体２４２や共振器２０８自体も大きくな
る。

【００２１】第二の問題は立ち上がり特性や温度特性、
対振動衝撃等の環境特性に対して弱いことである。ミラ
ー支持体２４１が大きくなり重量が増大することによ
り、共振器２０８を構成するロッド棒２０９にかかる負
担は大きくなり対環境的影響を受けやすくなる。また、
ミラー支持体２４１の構造が複雑になることは各部品の
位置精度などの不安定要因を増大させ、環境等の影響を
受けやすくし、レーザの安定動作に悪影響を与えるもの
である。

【００２２】第三の問題は揺りかご状支持体２４２の位
置設定機構が何らかの故障を起こした場合に、二種類の
波長領域の光の発振が同時に止まってしまう危険性があ
ることである。

【００２３】即ち、揺りかご状支持体２４２の位置を設
定する接続軸２４３が異常を起こした場合には揺りかご
状支持体２４２の位置の設定はできなくなるが、第一の
波長領域用全反射ミラー２０５と第二の波長領域用全反
射ミラー２２０は共に揺りかご状支持体２４２に設置さ
れているため、第一及び第二の波長の波長位置設定が同
時にできなくなってしまうことになる。

【００２４】ミラーの切換機構部は頻繁に動作させ、か
つ構造も複雑であるため故障する危険性は他の部分に比
べて高いと考えられるが、特に医療用途等の緊急を要す
る場合においては２種類の波長の光が同時に使用できな
くなることは望ましくない。

【００２５】また、上述した従来技術２においては以下
のような２つの問題があった。第一の問題はその構造が
複雑かつ重いものになることである。

【００２６】従来技術２においては、回転円盤３４１は
簡略して描かれているが、従来技術１の場合と同様に一
つの回転円盤３４１に複数のミラーを同時に保持してい
るため、各ミラー間の相互の角度を調整する微調整機構
が必要であり、可動部である回転円盤３４１自体の構造
は複雑かつ重くなり、対環境的影響を受けやすくなり、
レーザの安定動作に関しても問題があった。

【００２７】第二の問題は回転円盤３４１の位置設定機
構が故障を起こした場合に発振が止まってしまう危険性
があることである。これは一つのミラーホルダに全ての
ミラーが搭載されていることから起こるもので、前述し
た従来技術１の場合と同じである。

【００２８】それ故に、本発明においては複数のミラー
を切換えることにより、複数の波長領域よりその一つを
選択することのできるイオンレーザ装置においてミラー
切換機構の小型、軽量化を図る。

【００２９】また、ミラー切換機構の小型、軽量化によ
りイオンレーザ装置の温度特性や対衝撃特性等の対環境
特性の向上を実現し、安定したイオンレーザ装置の供給
を目指す。

【００３０】さらに、ミラー切換機構が故障を起こした
場合でも、少なくとも一つの波長領域については発振を
確保できる特長を有するイオンレーザ装置の供給を目的
とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、イオン
レーザ管と、該イオンレーザ管をはさんで対向するよう
に設置された一対の光共振用ミラーとを有し、発振光が
２つ以上の波長領域を有するイオンレーザ装置におい
て、前記一対の光共振用ミラーのうち一方は第一の波長
領域に適合する反射特性を有し、前記光共振用ミラーの
もう一方のミラーとの間に第一の光共振器系を構成し、
前記第一の波長領域の光を発振する事が可能な固定され
た第一の波長領域用ミラーと、前記第一の波長領域とは
異なる第二の波長領域に適合する反射特性を有し、前記
光共振用ミラーのもう一方のミラーとの間に、第二の光
共振器系を構成し、前記第二の波長領域の光を発振する
事が可能な第二の波長領域用ミラーより構成され、前記
第二の波長領域用ミラーは第一の位置と前記第一の位置
とは異なる第二の位置を取ることができ、前記第一の位
置では前記第二の波長領域用ミラーは前記第一の光共振
器系の外側に配置され、前記第一の光共振器系が機能
し、前記第一の波長領域の光を発振し、前記第二の位置
では前記第二の波長領域用ミラーは前記第一の光共振器
系の内側に配置され、前記光共振用ミラーのもう一方の
ミラーと前記第二の光共振器系を構成し、前記第二の波
長領域の光を発振する事を特徴とするイオンレーザ装置
が得られる。

【００３２】また、本発明によれば、前記第二の波長領
域用ミラーを保持する可動ミラーマウントを具備し、該
可動ミラーマウントは回転軸を有しており、該回転軸は
レーザの光軸と直交しており、前記回転軸を回転するこ
とにより前記可動な第二のミラーを前記第一の位置およ
び前記第二の位置に切換えることができることを特徴と
するイオンレーザ装置が得られる。

【００３３】また、本発明によれば、可動な前記回転軸
がパルスモータに接続され、外部制御により該パスルモ
ータを動作させることにより、可動な前記第二のミラー
を前記第一の位置および前記第二の位置に切換えること
ができることを特徴とするイオンレーザ装置が得られ
る。

【００３４】さらに、本発明によれば、固定された前記
第一のミラーを保持する固定ミラーマウントを有し、該
固定ミラーマウントはスリットと該スリットの幅を調整
できる調整ネジとを有し、前記スリットはその幅を調整
することにより固定された前記第一のミラーの角度を調
整することができることを特徴とするイオンレーザ装置
が得られる。

【００３５】

【作用】イオンレーザ装置の第一の波長領域用ミラーを
固定ミラーマウントに設置し、第二の波長領域用ミラー
を可動ミラーマウントに設置して、第一の波長領域用ミ
ラーと光共振用ミラーのもう一方とで構成する光共振器
系の内側で第二の波長領域用ミラーを光軸内へ挿入、抜
出することにより、ミラーを選択し、発振する波長領域
の選択を行うことができる。また、第一の波長領域用ミ
ラーが固定ミラーマウントに装着されていることによ
り、可動ミラーマウント等のミラー切換機構とは独立し
て位置を固定することができ、可動ミラーマウントの保
持機構等ミラー切換機構が故障した場合でも、第一の波
長領域用ミラーにより設定される光共振器系は確保さ
れ、発振が止まることはない。

【００３６】また、固定ミラーマウントの調整ネジを調
整することにより第一の波長領域用全反射ミラーの第二
の波長領域用ミラーに対する角度を微調整することがで
きる。そのため調整ネジを調整することにより、ミラー
を切り換えた場合でも可動プレートの角度を調整する調
整ネジの設定を変更することなくそれぞれの波長領域で
光が発振した状況で使用することができる。

【００３７】さらに第一の波長領域用ミラーと第二の波
長領域用ミラーとは個別のミラーマウントに保持されて
いるために、固定ミラーマウントの調整ネジは可動ミラ
ーマウントの外部に設けることができ、可動ミラーマウ
ントは小型、軽量となり対環境特性が向上し、イオンレ
ーザ装置の安定性が向上する。なお可動プレートの角度
を調整する調整ネジにパルスモータを接続し、イオンレ
ーザ装置の運転初期に第一の波長領域用ミラーおよび第
二の波長領域用ミラーのそれぞれについて可動プレート
の角度を調整する調整ネジの最適位置を求め、可動プレ
ートの角度を調整する調整ネジのそれぞれの最適位置に
対応するパルスモータの設定値をＣＰＵに記憶させるこ
とにより、イオンレーザ装置の運転中にミラーを切換え
ても自動的に第一の波長領域用ミラー及び第二の波長領
域用ミラーをそれぞれ最適な角度に設定することもでき
る。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のイオンレーザ装
置の一実施の形態例における構成を図１乃至図４を参照
しながら説明する。

【００３９】ここでは説明の簡略化のために、出力ミラ
ーを共通とし、全反射ミラーについて２枚のミラーを使
用する場合について説明する。なお、出力の効率は落ち
るが全反射ミラーが１枚で出力ミラーを２枚使用する場
合も考えられ同様の説明となる。

【００４０】図１に示したイオンレーザ装置は外部ミラ
ー型とし、イオンレーザ管１と、このイオンレーザ管１
をはさんで対向するように設置された一対の光共振用ミ
ラー（第一の波長領域用全反射ミラー５、出力ミラー
６）がそれぞれ独立して配置されている。第一の波長領
域用全反射ミラー５は、図２に示す固定ミラーマウント
２２を介して可動プレート１４に接続されており、第一
の波長領域に適合した反射特性を有する。

【００４１】一方、第二の波長領域用全反射ミラー２０
は、可動プレート１４に対して位置を変えることのでき
る可動ミラーマウント１９に設置されており、第一の波
長領域とは異なる第二の波長領域に適合した反射特性を
有する。また光共振用ミラーのもう一方（出力ミラー
６）は第一の波長領域および第二の波長領域の両方に適
合した反射特性を有する。第二の波長領域用全反射ミラ
ー２０は２つの位置を取ることができ、第一の位置を取
る場合（図３を参照）は光共振用ミラーのもう一方６と
第一の波長領域用全反射ミラー５がなす光共振器系の外
側に設置され、光共振用ミラーのもう一方６と第一の波
長領域用全反射ミラー５の間で光共振器系を構成し、第
一の波長領域の光を発振する。また、第二の波長領域用
全反射ミラー２０が第二の位置をとる場合（図４を参
照）には、光共振用ミラーのもう一方（出力ミラー６）
と第一の波長領域用ミラー５がなす光共振器系の内側に
第二の波長領域用全反射ミラーが設定され、光共振用ミ
ラーのもう一方（出力ミラー６）と第二の波長領域用ミ
ラー２０の間で光共振器系が構成され、第二の波長領域
の光を発振する。第二の波長領域用全反射ミラー２０の
位置の選択は、図２に示すパルスモータ３２により行
う。

【００４２】また、図２に示すように、固定ミラーマウ
ント２２はスリット３６およびスリット３６の幅を調整
する調整ネジ３７を有する。固定ミラーマウント２２の
調整ネジ３７により第一の波長領域用全反射ミラー５の
可動プレート１４に対する角度の調整を行うことができ
る。

【００４３】さらに、本発明の実施の形態について図面
を参照しながら詳細に説明する。

【００４４】図１は本発明の第一の実施の形態における
イオンレーザ装置の構造を横方向から見たときの断面の
概略の構成図である。イオンレーザ装置はレーザ発振を
行うガス媒質が封入されているイオンレーザ管１とイオ
ンレーザ管１をはさんで対向するように設置された一対
の光共振用ミラー（第一の波長領域用全反射ミラー５、
出力ミラー６）を有する。

【００４５】イオンレーザ管１は内部に細い円筒状の真
直度の良い細管２があり、細管２をはさむようにして陽
極３、陰極４の二つの電極が設置されており、封入され
たガス媒質に電圧を与えることにより放電を行う。放電
時にはイオン化された原子は原子に特有の複数の波長を
もつ光を発生するが、イオンレーザ管１をはさんで対向
するように設置された光共振用ミラー５，６により特定
の波長領域の光を増幅する。光共振用ミラー（第一の波
長領域用全反射ミラー５、出力ミラー６）のうち一方の
ミラーは第一の波長領域の光をすべて反射する第一の波
長領域用全反射ミラー５であり、もう一方は第一の波長
領域及び第一の波長領域とは異なる第二の波長領域の光
の大部分を反射し、一部のみを透過する出力ミラー６で
ある。第一の波長領域用全反射ミラー５と出力ミラー６
の間で増幅された光の一部が出力ミラー６を通して外部
に出力されることによりレーザ光７が得られる。

【００４６】レーザ光を増幅させるためにはイオンレー
ザ管１の細管２に対して光共振用ミラー５，６がそれぞ
れ正確に垂直な位置をとることが要求され、イオンレー
ザ発振器においては以下のような共振器８が形成されて
いる。

【００４７】すなわち、共振器８はインバーやスーパー
インバー等の熱膨張率の小さい素材を使用した３本のロ
ッド棒９（図１では１本のロッド棒は描かれていない）
とロッド棒９を結合する複数のプレート１０，１１，１
２，１３とで構造体が形成されている。イオンレーザ管
１は２つのプレート１１，１２に保持されている。また
ロッド棒９の両端にはプ２つのレート１０，１３があ
り、プレート１０，１３それぞれに第一の波長領域用全
反射ミラー５、出力ミラー６を保持する２つの可動プレ
ート１４，１５が接続されている。可動プレート１４，
１５は２つのプレート１０，１３とは複数のバネ１６を
介して接続されている。また、２つの可動プレート１
４，１５にはそれぞれ３本の調整ネジ１７（図では１本
ずつ調整ネジが描かれていない）が接続され，調整ネジ
１７により２つの可動プレート１４，１５と２つのプレ
ート１０，１３との間隔および角度を調整できるように
なっている。

【００４８】また可動プレート１４にはレーザ光７に直
交した軸を持つ回転軸１８を中心にして回転することの
出来る可動ミラーマウント１９が設けられている。可動
ミラーマウント１９には第二の波長領域の光のすべてを
反射する第二の波長領域用全反射ミラー２０が設置され
ている。また、第一の波長領域用全反射ミラー５と第二
の波長領域用全反射ミラー２０との周囲には、可動プレ
ート１４に接続されて外部の塵埃の侵入を防止するカバ
ー２１が設置されている。

【００４９】図２は図１のイオンレーザ装置の全反射側
ミラーの近傍部を上方よりながめた概略の構成図で全反
射ミラー近傍部をより詳しく表している。また、カバー
２１は内部の構造が分かるように断面（斜線部）で切っ
てある。

【００５０】図２に示されている符号１〜２１は図１に
示された要素部品と同一のものを表す。

【００５１】可動プレート１４には固定ミラーマウント
２２と第二の波長領域用全反射ミラー２０が設置された
可動ミラーマウント１９が接続されている。固定ミラー
マウント２２には第一の波長領域用全反射ミラー５が設
置されており、カバー２１は固定ミラーマウント２２と
可動ミラーマウント１９を外部と遮断している。

【００５２】可動ミラーマウント１９にはレーザ光７に
直交した中心軸１８を中心にして回転する回転軸２３が
設置され、回転軸２３の一端には回転腕２４が設置され
ている。可動プレート１４に保持されている受けネジ２
５と可動プレート１４に支持体２６（図５に示した）を
介して保持されている受けネジ２７（図５に示した）が
あり、回転腕２４は受けネジ２５と受けネジ２７のいず
れかと接触することにより２つの位置に設定することが
できる。二つの位置のそれぞれの位置での固定は回転腕
２４に設置されているバネ支持体２８と可動プレート１
４に設置されているバネ支持体２９により保持されてい
るコイルバネ３０によって行われる。

【００５３】また回転腕２４にはアーム３１が設置され
ている。パルスモータ３２は回転軸３３が中心軸１８に
一致するように設定されており、回転軸３３には回転腕
３４が接続されている。回転腕３４には穴３５が設けら
れており、アーム３１が穴３５の中に挿入され、パルス
モータ３２が動くことにより回転腕３４を通じて回転腕
２４を動かし、回転腕２４は２つの位置より一方を選択
できる。穴３５の直径はアーム３１の軸径より大きくな
っており、回転腕３４の可動範囲を回転腕２４の可動範
囲よりも両端においてわずかに小さくすることにより、
回転腕２４が受けネジ２５または受けネジ２７と接触し
ているときに、回転腕３４はアーム３１と接触せず、パ
ルスモータ３２が回転腕２４からの力を受けないように
なっている。

【００５４】さらに、固定ミラーマウント２２にはスリ
ット３６が設置され、スリット部分に接続された調整ネ
ジ３７により第一の波長領域用全反射ミラー５の水平方
向の角度調整が出来るようになっている。これにより第
一の波長領域用全反射ミラー５の第二の波長領域用全反
射ミラー２０に対する水平方向の角度を調節し、ミラー
を切換えてもともに水平方向の角度が一致した状態に調
整することが出来る。

【００５５】可動ミラーマウント１９と回転腕２４の動
きについて図面を参照してさらに詳細に説明する。図３
は図１のイオンレーザ装置の可動ミラーマウント１９が
第一の位置にあるときの可動ミラーマウント１９近傍を
横から見た概略図でミラー切換機構部は断面で表してあ
る。図３の符号で表している構成要素は図１及び図２の
場合と共通である。また、可動ミラーマウント１９の位
置は図１及び図２での設定に対応している。

【００５６】可動ミラーマウント１９は垂直に交差する
ように貫通穴があり、一方の貫通穴には近接して第二の
波長領域用全反射ミラー２０が設置されており、もう一
方の貫通穴はそのまま素通しとなっている。

【００５７】図３において可動ミラーマウント１９は二
つの位置のうちの第１の位置に設定されており、第二の
波長領域用全反射ミラー２０はレーザ光７の光軸から外
れ、レーザ光７は可動ミラーマウント１９の貫通穴を通
して第一の波長領域用全反射ミラー５に到達する。レー
ザ光７は第一の波長領域用全反射ミラー５で反射され第
一の波長領域の光を増幅する。

【００５８】図４は図１のイオンレーザ装置において可
動ミラーマウント１９が二つの位置のうちの第二の位置
に設定されたときの図３に対応する概略図である。ミラ
ー切換機構部は断面（斜線）で表してある。図４の符号
で表している構成要素は図１〜図３の場合と共通であ
る。

【００５９】第二の波長領域用全反射ミラー２０はレー
ザ光７の光軸に垂直となるように設定されている。レー
ザ光７は第二の波長領域用全反射ミラー２０で反射され
第二の波長領域の光を増幅する。レーザ光７は第二の波
長領域用全反射ミラー２０の後面に位置するミラー抑え
用の支持体（図には示されていない）によって遮断され
て第一の波長領域用ミラー５に到達しないため、第一の
波長領域の光は発振しない。または、第二の波長領域用
全反射ミラー２０の反射面とは逆側の面に第二の波長領
域用全反射ミラー２０が第二の位置をとったときに光軸
に対して垂直とならない一定の角度を付けることによっ
て光軸をずらし、第一の波長領域用全反射ミラーでの共
振関係を崩し、第一の波長領域の光を発振させないこと
もできる。

【００６０】図５は図１のイオンレーザ装置で可動ミラ
ーマウント１９が第一の位置に設定されたときの回転腕
２４近傍を図２で示したＡ−Ａ′線の断面で横から見た
矢視の概略図である。可動ミラーマウント１９近傍は図
３の状態に対応している。図５の符号で表している構成
要素は図１〜図４の場合と共通である。

【００６１】可動ミラーマウント１９に接続されている
回転腕２４はＣＰＵより信号を受けたパルスモータ３２
により第一の位置が選択された状態で、受けネジ２５に
より固定位置が定められ、コイルバネ３０によって位置
が固定されている。受けネジ２５を調整することにより
回転腕２４の細かな位置調整をすることができる。

【００６２】図６は図１のイオンレーザ装置で可動ミラ
ーマウント１９が第二の位置に設定されたときの図５に
対応する矢視の概略図である。可動ミラーマウント１９
近傍は図４の状態に対応している。

【００６３】可動ミラーマウント１９に接続されている
回転腕２４はＣＰＵより信号を受けたパルスモータ３２
により第二の位置が選択された状態で、受けネジ２７に
より固定位置が定められ、コイルバネ３０によって位置
が固定されている。受けネジ２７を調整することにより
回転腕２４の細かな位置調整をすることができ、第一の
波長領域用全反射ミラー５に対する第二の波長領域用全
反射ミラー２０の垂直方向の角度調整をすることがで
き、ミラーを切換えてもともに垂直方向の角度が一致し
た状態に調整することができる。

【００６４】このようにして第一の波長領域用全反射ミ
ラー５と第二の波長領域用全反射ミラー２０の相互の角
度を水平方向は固定ミラーマウント２２の調整ネジ３７
により調整し、垂直方向は回転腕２４を受ける受けネジ
２７により調整することにより、それぞれを初期的にア
ライメントが取れた状態とし、ＣＰＵからミラーの切換
え信号をパルスモータ３２に伝達することにより、イオ
ンレーザ装置より第一の波長領域の光と第二の波長領域
の光を自由に選択して取り出すことができる。

【００６５】また、ミラー切換機構が故障した場合でも
固定ミラーマウント２２には影響がないため、第一の波
長領域の光の発振は確保され、第一の波長領域の光と第
二の波長領域の光が同時に発振しなくなることはない。

【００６６】さらに、調整ネジ１７のうち２本はそれぞ
れパルスモータ（図では示していない）に接続されそれ
ぞれ水平方向、垂直方向のアライメントを行なえるよう
になっている。ＣＰＵ（図に示されていない）がレーザ
光７の出力をモニタし、その最大値が実現されるように
パルスモータに信号を発生することにより、最適のアラ
イメント状態が取れるようになっている。

【００６７】パルスモータの設定は記憶させることがで
き、第一の波長領域用全反射ミラー５と第二の波長領域
用全反射ミラー２０がそれぞれの波長領域で光を発振さ
せた際に、第一の波長領域用全反射ミラー５の時と第二
の波長領域用全反射ミラー２０の時でそれぞれが最適に
アライメントされた状況となる調整ネジ１７の設定が異
なってくる場合においても、最初に第一の波長領域の光
および第二の波長領域の光についてそれぞれの最適な調
整ネジ１７の位置設定を行うパルスモータの設定値を記
憶させることにより、後はミラーを切換えてもその都
度、パルスモータにより各ミラーを自動的に最適な角度
状態に設定することができる。

【００６８】次に本発明の第二の実施の形態について図
面を参照しながら説明する。図７は本発明の第二の実施
の形態におけるイオンレーザ装置の全反射側ミラーの近
傍部を上方よりながめた概略の構成図である。

【００６９】図７に示されている符号１０１〜１２１は
図１に示された１〜２１の構成要素に１００を加えた符
号で対応する。可動プレート１１４には固定ミラーマウ
ント１２２と可動ミラーマウント１１９が接続されてい
る。固定ミラーマウント１２２には第一の波長領域用全
反射ミラー１０５が設置されており、可動ミラーマウン
ト１１９には第二の波長領域用全反射ミラー１２０が設
置されており、固定ミラーマウント１２２と可動ミラー
マウント１１９の外側には外部の塵埃の侵入を防止する
カバー１２１が設置されている。

【００７０】可動ミラーマウント１１９にはレーザ光１
０７に平行な軸を持つ中心軸１１８を中心にして回転す
る回転軸１２３が設置されている。また、可動ミラーマ
ウント１１９は回転腕を兼ねている。可動プレート１１
４に支持体１２６を介して保持されている受けネジ１２
５と可動プレート１１４に別の支持体（図には示されて
いない）を介して保持されている別の受けネジ（図には
示されていない）がある。可動ミラーマウント１１９は
受けネジ１２５と別の受けネジのいずれかと接触するこ
とにより２つの位置に設定することができる。二つの位
置のそれぞれの位置での固定は可動ミラーマウント１１
９に設置されているバネ支持体１２８と可動プレート１
１４に設置されているバネ支持体１２９により保持され
ているコイルバネ１３０によって行われる。

【００７１】可動ミラーマウント１１９にはアーム１３
１が設置されている。パルスモータ１３２は回転軸１３
３が中心軸１１８と一致するように設定されており、回
転軸１３３には回転腕１３４が接続されている。回転腕
１３４には穴１３５が設けられており、アーム１３１が
穴１３５の中に挿入され、パルスモータ１３２が動くこ
とにより回転腕１３４を通じて可動ミラーマウント１１
９を動かし、可動ミラーマウント１１９は２つの位置よ
り一方を選択できる。穴１３５の直径はアーム１３１の
軸径より大きくなっている。

【００７２】回転腕１３４の可動範囲を可動ミラーマウ
ント１１９の可動範囲よりも両端においてわずかに小さ
くすることにより、可動ミラーマウント１１９が受けネ
ジ１２５または別の受けネジに接触している時に、回転
腕１３４はアーム１３１と接触せず、パルスモータ１３
２が可動ミラーマウント１１９からの力を受けないよう
になっている。

【００７３】さらに固定ミラーマウント１２２にはスリ
ット１３６が設置され、スリット部分に接続された調整
ネジ１３７及び別の調整ネジ（図では示していない）に
より固定ミラーの水平方向及び垂直方向の角度調整がで
きるようになっている。これにより、第一の波長領域用
全反射ミラー１０５の第二の波長領域用全反射ミラー１
２０に対する角度を調節し、ミラーを切換えてもともに
二つの波長領域の光がそれぞれ発振する状態に調整する
ことが出来る。

【００７４】さらに、調整ネジ１１７のうち２本はそれ
ぞれパルスモータ（図では示していない）に接続されそ
れぞれ水平方向、垂直方向のアライメントを行なえるよ
うになっている。ＣＰＵ（図に示されていない）がレー
ザ光７の出力をモニタし、その最大値が実現されるよう
にパルスモータに信号を発生することにより、最適のア
ライメント状態が取れるようになっている。

【００７５】パルスモータの設定は記憶させることがで
き、第一の波長領域用全反射ミラー１０５と第二の波長
領域用全反射ミラー１２０とがそれぞれの波長領域で光
を発振させた際に、第一の波長領域用全反射ミラー１０
５の時と第二の波長領域用全反射ミラー１２０の時とで
それぞれが最適にアライメントされた状況となる。この
アライメントされた状況となる調整ネジ１１７の設定が
異なってくる場合においても、最初に第一の波長領域の
光および第二の波長領域の光についてそれぞれの最適な
調整ネジ１１７の位置設定を行うパルスモータの設定値
を記憶させることにより、後はミラーを切換えてもその
都度、パルスモータにより各ミラーが自動的に最適な角
度状態に設定することができる。

【００７６】［実施例］本発明の実施例について図面を
参照しながら詳細に説明する。本発明の第一の実施例と
してＫｒイオンレーザの場合を取り上げ、第一の実施の
形態が適用されているものとする。Ｋｒイオンレーザは
赤色光（６４７．１ｎｍ）と黄色光（５６８．２ｎ
ｍ）、および緑色光（５３０．９ｎｍ、５２０．８ｎ
ｍ）の発振光を有する。出力ミラーは赤色光、黄色光、
緑色光のすべてに対応させ、第一の波長領域用全反射ミ
ラーを黄色および緑色光用とし、第二の波長領域用全反
射ミラーを赤色光用とし、２枚の全反射ミラーを切換え
るようにすれば赤色光と黄色および緑色光の２種類の波
長領域の光を選択的に取り出すことが出来る。

【００７７】特に眼科医療用の手術装置に関しては患者
の症状に応じて手術に使用する光の波長域が異なってく
るため１台の装置で波長を選択できることは非常に有用
な手術手段を提供することになる。たとえば網膜剥離の
眼底治療においては通常は緑色から黄色の波長の光が適
しているが、患者の目の中が出血している場合には緑色
の光はヘモグロビンにより吸収されやすいため、吸収さ
れにくい赤色光の方が適している。

【００７８】次に、図２を参照しながら詳細に説明す
る。発明の実施の形態に示されている第一の波長領域の
光は黄色及び緑色光に対応し、第二の波長領域の光は赤
色光に対応する。第一の波長領域用全反射ミラー５は黄
色及び緑色光の第一の波長領域用全反射ミラー５に第二
の波長領域用全反射ミラー２０は赤色光用全反射ミラー
２０に対応する。黄色及び緑色光の第一の波長領域用全
反射ミラー５は５２０ｎｍ〜５７０ｎｍの波長領域の光
に対して９９．５％以上の反射率を有している。

【００７９】赤色光の第二の波長領域用全反射ミラー２
０は６４０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長領域の光に対して９
９．５％以上の反射率を有する。また出力ミラー６は５
２０ｎｍ〜５７０ｎｍの波長領域の光及び６４０ｎｍ〜
６８０ｎｍの波長領域の光に対して１〜３％の透過率を
有する。可動ミラーマウント１９には赤色光の第二の波
長領域用全反射ミラー２０が設置されている。固定ミラ
ーマウント２２には黄色及び緑色光の第一の波長領域用
全反射ミラー５が設置されている。

【００８０】調整ネジ１７のうち二本はそれぞれパルス
モータ（図では示していない）に接続されており、最初
に赤色光、黄色および緑色光それぞれについての最適な
調整ネジ１７の位置を記憶させることにより、後はミラ
ーを切り換える度にそれぞれの全反射ミラーが自動的に
最適な角度状態に調整されるようになっている。

【００８１】図３においては可動ミラーマウント１９は
第一の位置に設定されている。赤色光の第一の波長領域
用全反射ミラー２０はレーザ光７の光軸から外れ、黄色
及び緑色光の第一の波長領域用全反射ミラー５により黄
色および緑色光が増幅される。

【００８２】図４においては可動ミラーマウント１９が
第二の位置に設定されており、赤色光の第二の波長領域
用全反射ミラー２０はレーザ光７の光軸に垂直となるよ
うに設定されている。レーザ光７は赤色光の第二の波長
領域用全反射ミラー２０で反射され赤色光を増幅する。
また、黄色及び緑色光は発振しない。

【００８３】また固定ミラーマウント２２に黄色及び緑
色光ミラー５が設置されていることにより、ミラー切換
機構が故障を起こした場合においても黄色及び緑色光の
発振は確保される。医療の現場においては故障に対して
強いことは重要であり、特に眼底治療においては黄色及
び緑色光の光さえでていれば、対応できる場合が多いた
め故障時の対応がとりやすい。

【００８４】次に本発明の第二の実施例について説明す
る。第二の実施例においてはＡｒイオンレーザを使用す
る。発明の実施の形態は第一の実施の形態でも第二の実
施の形態でもよい。Ａｒイオンレーザにおいては４８
８．０ｎｍ、５１４．５ｎｍに代表される可視光領域の
光と、３５１．１ｎｍ、３６３．８ｎｍに代表される紫
外光領域の光を発振する。出力ミラーは可視光、紫外光
のすべてに対応させ、第一の波長領域用全反射ミラー５
を可視光用とし、第二の波長領域用全反射ミラー２０を
紫外光用とし、２枚の全反射ミラーを切換えるようにす
れば可視光と紫外光の２種類の波長領域の光を選択的に
取り出すことが出来る。

【００８５】樹脂硬化などの紫外領域の光を使用する場
合、紫外光は目で見ることが出来ないため、光学系の設
定は可視光を利用した方が便利である。そのため本実施
例のように可視光と紫外光を選択して発振することがで
きれば、可視光を使用して光学系の調整を行い、紫外光
で実際の使用用途に応じたレーザ光照射を行うことが出
来る。

【００８６】

【発明の効果】以上、実施の形態例によって説明したよ
うに、本発明のイオンレーザ装置によると、従来の技術
においては切換える２つのミラーの相互の位置調整用と
して可動ミラーマウント部に調整機構を設け、全体とし
て大きな構造を必要としていたのに対し、本発明ではミ
ラーの一方を固定式とし、固定ミラー側にその調整機構
を設けることにより、可動ミラーマウント部を小型化す
るとともに全体としての構造を小さくすることができ、
ミラー切換機構の小型化、軽量化を図ることができる。

【００８７】また、本発明は従来技術に比べてミラー切
換え部が簡易な構造で小型化、軽量化されるために立ち
上がり特性や温度特性また対振動衝撃特性等の対環境特
性に優れており、レーザの安定性の向上を図ることがで
きる。

【００８８】さらに、本発明においては第一の波長領域
用ミラーを定常的に共振器内で固定し、第二の波長領域
用ミラーを光軸内に挿入、抜出することにより、波長領
域の選択を行うため、ミラー切換機構が故障した場合で
も第一の波長領域用ミラーにより設定される光共振器系
は確保され、発振が止まることがなく、ミラー切換え用
制御系が故障しても発振を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態におけるイオンレー
ザ装置を横方向から見たときの概略構成図である。

【図２】図１のイオンレーザ装置の全反射側ミラーの近
傍部を上方よりながめた概略構成図である。

【図３】図１のイオンレーザ装置の可動ミラーマウント
が第一の位置にあるときの可動ミラーマウント近傍を横
から見た概略構成図である。

【図４】図１のイオンレーザ装置の可動ミラーマウント
が第二の位置にあるときの図３に対応する概略構成図で
ある。

【図５】図１のイオンレーザ装置の可動ミラーマウント
が第一の位置にあるときの回転腕の近傍を図２のＡ−
Ａ′線断面で横から見た矢視の概略構成図である。

【図６】図１のイオンレーザ装置の可動ミラーマウント
が第二の位置にあるときの図５に対応する矢視の概略構
成図である。

【図７】本発明の第二の実施の形態におけるイオンレー
ザ装置の全反射側ミラーの近傍部を上方よりながめた概
略構成図である。

【図８】従来技術１のイオンレーザ装置の概略構成図で
ある。

【図９】従来技術２のレーザ装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１，１０１，２０１イオンレーザ管２細管３陽極４陰極５，１０５，２０５第一の波長領域用全反射ミラー６，出力ミラー７，１０７，３０７レーザ光８，１０８，２０８共振器９，１０９，２０９ロッド棒１０，１１，１２．１３，１１０，２１０，２１１
プレート１４，１５，１１４，２１４可動プレート１６，１１６バネ１７，３７，１１７，１３７，２１７調整ネジ１８，１１８中心軸１９，１１９可動ミラーマウント２０，１２０，２２０第二の波長領域用全反射ミラ
ー２１，１２１カバー２２，１２２固定ミラーマウント２３，３３，１２３，２２３回転軸２４，３４，１３４回転腕２５，２７，１２５，２２５，２２７受けネジ２６，１２６支持体２８，２９，１２８，１２９バネ支持体３０，１３０コイルバネ３１，１３１アーム３２，１３２パルスモータ３５，１３５穴３６，１３６スリット２４０ベローズ２４１ミラー支持体２４２揺りかご状支持体２４３接続軸３０１レーザ管３０２主放電ギャップ３０５ａ部分透過ミラー３０５ｂ部分透過ミラー３０６出力ミラー３４１回転円盤３５０ブロア３５１充電キャパシタ３５２スイッチイング素子３５３窓３５４凹面鏡３５５ジュールメータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村弘一愛知県蒲郡市拾石町前浜34番地14 株式会社ニデック拾石工場内 (56)参考文献特開昭62−285481（ＪＰ，Ａ) 特開平１−152682（ＪＰ，Ａ) 特開平３−11778（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−19690（ＪＰ，Ａ) 特開平４−255283（ＪＰ，Ａ) 実開平４−63668（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01S 3/034 H01S 3/082 H01S 3/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】イオンレーザ管と、該イオンレーザ管を
はさんで対向するように設置された一対の光共振用ミラ
ーとを有し、発振光が２つ以上の波長領域を有するイオ
ンレーザ装置において、前記一対の光共振用ミラーのう
ち一方は第一の波長領域に適合する反射特性を有し、前
記光共振用ミラーのもう一方のミラーとの間に第一の光
共振器系を構成し、前記第一の波長領域の光を発振する
事が可能な固定された第一の波長領域用ミラーと、前記
第一の波長領域とは異なる第二の波長領域に適合する反
射特性を有し、前記光共振用ミラーのもう一方のミラー
との間に、第二の光共振器系を構成し、前記第二の波長
領域の光を発振する事が可能な第二の波長領域用ミラー
より構成され、前記第二の波長領域用ミラーは第一の位
置と前記第一の位置とは異なる第二の位置を取ることが
でき、前記第一の位置では前記第二の波長領域用ミラー
は前記第一の光共振器系の外側に配置され、前記第一の
光共振器系が機能し、前記第一の波長領域の光を発振
し、前記第二の位置では前記第二の波長領域用ミラーは
前記第一の光共振器系の内側に配置され、前記光共振用
ミラーのもう一方のミラーと前記第二の光共振器系を構
成し、前記第二の波長領域の光を発振する事を特徴とす
るイオンレーザ装置。
【請求項２】請求項１に記載のイオンレーザ装置にお
いて、前記第二の波長領域用ミラーを保持する可動ミラ
ーマウントを具備し、該可動ミラーマウントは回転軸を
有しており、該回転軸はレーザの光軸と直交しており、
前記回転軸を回転することにより前記可動な第二のミラ
ーを前記第一の位置および前記第二の位置に切換えるこ
とができることを特徴とするイオンレーザ装置。
【請求項３】請求項２に記載のイオンレーザ装置にお
いて、可動な前記回転軸がパルスモータに接続され、外
部制御により該パスルモータを動作させることにより、
可動な前記第二のミラーを前記第一の位置および前記第
二の位置の切換えることができることを特徴とするイオ
ンレーザ装置。
【請求項４】請求項２に記載のイオンレーザ装置にお
いて、固定された前記第一のミラーを保持する固定ミラ
ーマウントを有し、該固定ミラーマウントはスリットと
該スリットの幅を調整できる調整ネジとを有し、前記ス
リットはその幅を調整することにより固定された前記第
一のミラーの角度を調整することができることを特徴と
するイオンレーザ装置。