JP3156634B2 - レーザ発振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ発振器に関
し、特に固体レーザ素子からの直線偏光のレーザ出力を
リアルタイムでモニタする機能を有するレーザ発振器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザ出力は励起光源や光学素子の劣化
及び共振器のアラインメントのずれ等に起因して長期的
には低下することは避けられないものである。特に、ラ
ンプ励起型の固体レーザの場合には、ランプの長期に亘
る劣化を事前に検知してランプ破損前に交換時期を推測
することが、製造ラインに導入されたレーザ加工装置で
は重要な課題となっている。

【０００３】同様に、レーザ出力を常時モニタしてレー
ザ出力の低下を速やかに検知して対処することが、装置
の安定稼働を図る上で重要課題となっている。

【０００４】上記した第１の課題に対する従来の解決方
法では、例えば、連続励起レーザにて使用される励起ラ
ンプの場合、一定の点灯時間が経過すればランプの交換
を行うことで、管理することが多い。この場合、ランプ
そのものの性能のばらつきに起因するランプの劣化は管
理できないので、まだ使用可能な状態のランプでも交換
したり、逆に交換せずにランプ破損に至るまで使用する
場合もあり得る。

【０００５】上記した第２の課題であるレーザ発振出力
をリアルタイムでモニタする従来の方法としては、例え
ば、米国特許第５，３３９，３２３号公報に開示の如
く、出力レーザ光を一部ビームスプリッタで分岐して検
出する方法と、レーザ共振器の高反射側ミラーから漏れ
る光を検出する方法とがある。

【０００６】前者の方法では、出力レーザ光の一部を分
岐するものであるので、レーザ出力の一部がレーザ加工
に利用されず、レーザ利用効率が低下する。後者の方法
では、実際の出力光に損失はないが、ミラーに蒸着され
ている誘電体多層膜がレーザ光を吸収することにより加
熱され、その結果反射特性がわずかに変化する。そのた
めに、ミラーの漏れ光量も変化することになり、レーザ
出力が一定であっても、モニタ値が変化するという欠点
を有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた様に、従来
の方法では、温度変動などによってレーザ出力を正確に
モニタできず、またレーザ出力の低下を招来するという
欠点があり、更に、励起ランプの正確な管理を行えない
という欠点がある。

【０００８】そこで、本発明はかかる従来技術の欠点を
解決すべくなされたものであって、その目的とするとこ
ろは、温度変動の影響を受けにくく、長期間安定でレー
ザ使用効率の低下を招来することのないレーザ出力のリ
アルタイムモニタ機能を有するレーザ発振器を提供する
ことにある。

【０００９】本発明の他の目的は、励起光源固体差の影
響を受けにくい光源劣化度の計測を可能としたレーザ発
振器を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ
媒質と、このレーザ媒質に対する励起光源と、前記レー
ザ媒質のレーザ光に対する共振をなす共振手段と、共振
手段内の光軸上に配置された偏光手段とを含み、出力光
が偏光している連続励起Ｑスイッチ発振型レーザ発振器
であって、前記偏光手段による反射光を検出する検出手
段とを含むことを特徴とするレーザ発振器が得られる。

【００１１】そして、前記偏光手段は、レーザ出力光と
直交する偏向成分を反射するよう構成されており、ま
た、前記偏光手段は第１及び第２の偏光素子からなり、
前記第１の偏光素子はレーザ出力光と直交する偏向成分
を反射し、前記第２の偏光素子は前記励起光源の光を反
射するよう構成されており、更に、前記偏光手段は、前
記光軸に対してブリュースタ角で配置されていることを
特徴とする。

【００１２】また、前記検出手段は、前記第１及び第２
の偏光素子に夫々対応して設けられ対応偏光素子の反射
光を夫々検出するよう構成されていることを特徴とす
る。

【００１３】本発明の作用を述べる。偏光素子を共振器
内に設け、出力光が偏光しているレーザ光に対して共振
器内光軸上に挿入されている偏光素子からの反射光をレ
ーザ出力のモニタと、励起光源のモニタとに利用するも
のである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照しつつ本発明の
実施例につき説明する。

【００１５】図１は本発明の一実施例の構成を示す図で
ある。図１を参照すると、ＣＷ（連続）励起ＹＡＧレー
ザの例であり、励起ランプ２により励起されるＹＡＧロ
ッド１を挟んだ高反射ミラー３と出力ミラー４とにより
レーザ共振器が構成されている。この共振器の中におい
て、共振器内光軸上に、Ｑスイッチ素子５と偏光素子で
あるブリュースタ板６とが設置されている。このブリュ
ースタ板６からの反射光は検出器７で検出され、レーザ
出力光に比例した共振器内部のレーザパワーのモニタが
なされる。

【００１６】このブリュースタ板６を共振器内光軸に対
してブリュースタ角で配置することにより、レーザ出力
光と直交する偏光成分が選択的に反射されることになっ
て、レーザ出力光の低下をもたらすことはないのであ
る。また、ブリュースタ板には、誘電体多層膜のコーテ
ィングがなされてはいないので、ブリュースタ板の光学
素子の温度上昇に起因する測定誤差は発生しない。よっ
て、安定かつ正確なレーザ出力のリアルタイムモニタが
実現可能となる。

【００１７】図２は本発明の他の実施例の構成を示す図
であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。本
例において図１の例との相違は、ブリュースタ板を２枚
（６１，６２）挿入し、これ等各ブリュースタ板６１，
６２に夫々対応して検出器７１，７２を配置している点
である。

【００１８】ブリュースタ板を２枚設けることで、消光
比を向上させると共に、各ブリュースタ板６１，６２か
らの反射光を２種類の検知器７１，７２で検知すること
で、レーザ光のモニタのみならず、励起ランプ２のラン
プ光量をもモニタしている。

【００１９】すなわち、ブリュースタ板６１で励起ラン
プ２のレーザ発振光の光軸方向に進む光成分を反射させ
て検出器７１でこれを検出して、ランプ光量のモニタが
なされる。また、ブリュースタ板６２でレーザ出力光と
直交する偏光成分を反射させて検出器７２でこれを検出
して、共振器内部のレーザパワーがモニタされる。従っ
て、これ等各ブリュースタ板６１，６２の各々は共振器
内光軸に対してブルュースタ角で配置されることが必要
である。

【００２０】これ等２種類の検出信号はレーザ発振中は
制御部８へ供給されて常時モニタされる。この２種類の
検出信号の変化から、ランプ光量の低下とレーザ出力光
の低下が読み取られて、レーザ発振器の異常とランプ交
換の時期とが求められる。この場合、制御部８には、標
準的なランプ光量の経時変化のデータが予め格納されて
おり、このデータと比較することでランプ交換の時期を
適切に判定することが可能である。尚、制御部８はこれ
等検出信号による判定に従ってレーザ発振器の電源９の
制御を行うことも可能である。

【００２１】この様に、検出器７１にてランプ光量の変
化を直接モニタしているので、ランプ劣化を的確に判定
でき、また検出器７２にてレーザ出力のモニタを行って
いるので、レーザ出力発振器の構成部品の損傷や共振器
アラインメントずれから生じるレーザ出力低下を判断す
ることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、励起
光源個体差の影響を受けにくい光源劣化度の検出手段を
有し、また温度変化の影響を受けにくくかつ長期間安定
でレーザ利用率が高いレーザ出力光のリアルタイムモニ
タ手段を有するので、製造ライン等で長期間安定稼働が
必須であるレーザ加工装置を提供することが可能となる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。

【図２】本発明の他の実施例の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ ＹＡＧロッド ２ 励起ランプ ３ 高反射ミラー ４ 出力ミラー ５ Ｑスイッチ素子 ６，６１，６２ ブリュースタ板 ７，７１，７２ 検出器 ８ 制御部 ９ 電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 3/00,3/092

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ媒質と、このレーザ媒質に対する
   励起光源と、前記レーザ媒質のレーザ光に対する共振を
   なす共振手段と、共振手段内の光軸上に配置された偏光
   手段とを含み、出力光が偏光している連続励起Ｑスイッ
   チ発振型レーザ発振器であって、前記偏光手段による反
   射光を検出する検出手段とを含むことを特徴とするレー
   ザ発振器。
2. 【請求項２】 前記偏光手段は、レーザ出力光と直交す
   る偏向成分を反射するよう構成されていることを特徴と
   する請求項１記載のレーザ発振器。
3. 【請求項３】 前記偏光手段は第１及び第２の偏光素子
   からなり、前記第１の偏光素子はレーザ出力光と直交す
   る偏向成分を反射し、前記第２の偏光素子は前記励起光
   源の光を反射するよう構成されていることを特徴とする
   請求項１記載のレーザ発振器。
4. 【請求項４】 前記検出手段は、前記第１及び第２の偏
   光素子に夫々対応して設けられ対応偏光素子の反射光を
   夫々検出するよう構成されていることを特徴とする請求
   項３記載のレーザ発振器。
5. 【請求項５】 前記偏光手段は、前記光軸に対してブリ
   ュースタ角で配置されていることを特徴とする請求項１
   〜４いずれか記載のレーザ発振器。