JP3399865B2 - 直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造 - Google Patents

直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、直交励起型レー
ザ発振器の光学基部支持構造に関し、特に、直交励起型
レーザ発振器において光共振器を構成する光学基部の支
持構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8〜図10は、従来型の直交励起型レ
ーザ発振器を示している。直交励起型レーザ発振器はC
2 ガス等のレーザ媒体ガスを封入された密閉構造の発
振器筺体1を有しており、発振器筺体1内に、レーザビ
ーム発生用の放電電極2a、2bとレーザ媒体ガスを冷
却する熱交換器3と、レーザ媒体ガスを循環させる送風
器4設置されている。
【0003】発振器筺体1内には放電電極2a、2b間
を通過したレーザ媒体ガスを熱交換器3に戻すダクト5
が設けられている。発振器筺体1の光軸方向の両側に
は、全反射鏡6を保持した後部光学基台7と、全反射鏡
6と同一光軸上に部分反射鏡8を保持した前部光学基台
9とが互いに平行に配置されており、全反射鏡6と部分
反射鏡8とが光共振器を構成している。
【0004】発振器筺体1と後部光学基台7および発振
器筺体1と前部光学基台9は、それぞれ、レーザビーム
通過部分をベローズ10、11によって接続されてい
る。後部光学基台7と前部光学基台9とは、上部2本、
下部1本の合計3本の支持棒12、13、14によって
互いに剛固に接続されている。支持棒12、13、14
は、発振器筺体1の両側の端板15、16を貫通してレ
ーザビーム進行方向(光軸方向)に延在している。
【0005】下側の支持棒12は、端板15、16を貫
通するだけで、発振器筺体1と連結されていないが、筺
体上側におけるガス流上流側の支持棒13は、端板1
5、16の部分、すなわち発振器筺体1の両側端部分に
て接続部材17によって軸線方向移動を拘束された状態
で、中心軸線周りに回転可能に接続され、筺体上側にお
けるガス流下流側の支持棒14は端板15、16の部
分、すなわち発振器筺体1の両側端部分にて球面継手式
の接続部材18により、全方向に傾斜可能に接続されて
いる。
【0006】上述のような光学基部支持構造による直交
励起型レーザ発振器は、特開昭60−81883号公報
や特開平7―307506号公報に開示されている。
【0007】また、後部光学基台と前部光学基台とを連
結する支持棒が、発振器筺体の両側端部分に加えて発振
器筺体の光軸方向中央部でも発振器筺体に固定接続され
た光学基部支持構造のものが、特開昭59−12568
3号公報に示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】直交励起型レーザ発振
器では、放電電極2a、2bによるレーザ発生部の放電
により高温となったレーザ媒質ガスは、ダクト5を通っ
て熱交換器3に至り、熱交換器3を通過することで冷却
されたレーザ媒質ガスは送風器4側に運ばれ、送風器4
より放電電極2a、2bによるレーザ発生部へ送られ
る。
【0009】このため、レーザ発生部通過前後で、筺体
上側におけるガス流上流側とガス流下流側とでレーザ媒
質ガス温度が異なり、ガス温度が発振器筺体1に伝導す
ることにより、発振器筺体1に温度分布が生じ、この温
度分布によって発振器筺体1は、図11に示されている
ように、湾曲状に熱変形を起こす。
【0010】発振器筺体1が熱変形を起こすと、支持棒
13、14と発振器筺体1との合計4箇所の接続位置が
変位し、これに応じて後部光学基台7と前部光学基台9
がレーザビームの光軸に対して傾き、レーザビームの進
行方向およびレーザビーム位置の経時安定性が変動す
る。
【0011】発振器筺体1の熱変形形状は、発振器筺体
1内におけるレーザ媒質ガスの循環状態によってほぼ決
められ、図11に示されているような熱変形を生じる場
合が多い。このこと対して、従来の直交励起型レーザ
発振器では、支持棒13、14は熱変形が大きい側端部
にて発振器筺体1と連結されているため、支持棒13、
14および光学基台7、9の傾きは増大する傾向にある
という問題がある。
【0012】レーザビームの出射方向の経時安定性を左
右する光学基台7、9の傾き(レーザ反射鏡の設定角
度)と発振器筺体1の傾き(レーザビームの進行方向)
との差異を決定するのは、支持棒13、14の支持固定
点における支持棒(レーザ進行方向)と発振器筺体(レ
ーザ目標到達方向)との傾き量の差異である。
【0013】従来の場合、上述のように、支持棒13、
14を支持する箇所の固定点を発振器筺体1の側端部の
4箇所のいずれかに設定しており、支持棒13、14と
光学基台7、9は、発振器筺体1の熱変形量の多い部分
の変形の影響を受けているため、支持棒13、14およ
び光学基台7、9と発振器筺体1の傾き量の差異が増加
し、レーザビーム位置の出射方向の経時安定性の変動が
大きい。
【0014】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、発振器筺体の熱変形に拘わら
ず、光共振器用の光学基台の傾き変動を抑制し、レーザ
ビームの出射方向の経時安定性を向上できる直交励起型
レーザ発振器の光学基部支持構造を得ることを目的とし
ている。
【0015】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明による直交励起型レーザ発振器の光学基
部支持構造は、発振器筺体の両側にそれぞれ光学基台が
設置され、その2個の光学基台が光軸方向に延在する少
なくとも3本以上の支持棒によって互いに平行接続され
た光共振器を構成する直交励起型レーザ発振器の光学基
部支持構造において、少なくとも3本のうちの2本の支
持棒は筺体上部を経由して光軸方向に延在しており、当
該2本の支持棒はそれぞれ軸線方向中央部を筺体上面の
光軸方向中央部分に接続されているものである。
【0016】つぎの発明による直交励起型レーザ発振器
の光学基部支持構造は、前記2本の支持棒のうちの筺体
上面で送風器側の熱変形が少ない側に位置する支持棒の
発振器筺体に対する中央部接続は固定接続とされ、他方
の支持棒の発振器筺体に対する中央部接続は軸線方向の
動きのみを拘束した可動接続とされているものである。
【0017】つぎの発明による直交励起型レーザ発振器
の光学基部支持構造は、前記2本の支持棒は、それぞれ
中央部に加えて、他の1箇所以上の位置にて筺体上面に
面内方向の自由度を有する形態で接続されているもので
ある。
【0018】つぎの発明による直交励起型レーザ発振器
の光学基部支持構造は、前記他の1箇所以上の位置での
接続は、球面継手と前後左右に変位可能な可動台との組
合せにより行われているものである。
【0019】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照して、この
発明にかかる直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構
造の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に説明す
るこの発明の実施の形態において上述の従来例と同一構
成の部分は、上述の従来例に付した符号と同一の符号を
付してその説明を省略する。
【0020】実施の形態1.図1〜図3は、この発明に
よる直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造の実施
の形態1を示している。筺体上部を経由して光軸方向に
延在する支持棒13、14は、それぞれ、軸線方向中央
部をブラケット20、21によって筺体上面の光軸方向
中央部分に接続されている。
【0021】2本の支持棒13、14のうちの筺体上面
で送風器4側の熱変形が少ない側に位置する支持棒13
の発振器筺体1に対する中央部接続は完全な固定接続と
され、他方、すなわち高温側の支持棒14の発振器筺体
1に対する中央部接続は軸線方向の動きのみを拘束した
可動接続とされている。このことを実現するために、支
持棒13のブラケット20は支持棒13と固定された状
態で筺体上面に図示されていないボルト等により締結固
定され、支持棒14のブラケット21は支持棒14と固
定された状態で、筺体上面に固定されたスライド台22
にスライド可能に係合している。このブラケット21の
スライド方向は、筺体上面に平行な面において光軸方向
と直交する方向(図2では上下方向)である。
【0022】なお、スライド台22のスライド構造は、
リニアボールベアリング等により、ブラケット21のス
ライドが低摩擦抵抗で行われるようなスライド構造が取
られていることが好ましい。
【0023】上述の構成によれば、支持棒の固定点、こ
の場合、支持棒13のブラケット20の位置が発振器筺
体1の変形量の少ない箇所に設定されるから、支持棒1
3や光学基台7、9の変位量が従来のものより減少し、
レーザビームの出射方向の経時安定性が向上する。
【0024】また、高温側の支持棒14のブラケット2
1は筺体上面に平行な面において光軸方向と直交する方
向にスライド可能であるから、図4に示されているよう
に、発振器筺体1の熱変形に支持棒14が追随すること
がなく、支持棒14は発振器筺体1の熱変形前の位置関
係を維持し易いので、支持棒14の変形量は従来のもの
に比べ減少する。このことによっても、光学基台7、9
の変位量が従来のものより減少し、レーザビームの出射
方向の経時安定性が向上し、レーザビーム位置の経時安
定性に対する変動量が減少する。
【0025】実施の形態2.図5〜図7は、この発明に
よる直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造の実施
の形態2を示している。なお、図5、図6において、図
1〜図3に示されているもの同等あるいは同一の構成要
件には、図1〜図3に付けた符号と同一の符号を付けて
その説明を省略する。
【0026】この実施の形態では、上側の2本の支持棒
13、14は、それぞれ、実施の形態1における中央部
での接続支持に加えて、他の1箇所以上の位置、図示例
では、筺体上面の両側端位置に対応する位置にて筺体上
面に面内方向の自由度を有する形態で接続されている。
【0027】この支持棒13、14の両側端位置での発
振器筺体1との接続は、球面継手23と、2重のスライ
ド台24、25による前後左右に変位可能な直交可動台
により行われている。この支持構造では、発振器筺体1
と支持棒13、14との接続支持強度が向上する。
【0028】支持棒13、14の端部近傍での発振器筺
体1との接続は、発振器筺体1の熱変形による支持棒1
3、14の変形に影響を及ぼすが、この接続は、筺体上
面に面内方向の自由度を有する形態で、すなわち、球面
継手23による球面継手運動により支持棒13、14が
筺体上面に対して全方向に傾斜変位可能で、2重のスラ
イド台24、25による前後左右に変位可能な直交可動
台によるスライド運動によって筺体上面に対して前後左
右に変位可能に行われているから、発振器筺体1の熱変
形に支持棒13、14が追随する度合いが少なく、支持
棒13、14は発振器筺体1の熱変形前の位置関係を維
持し易いので、変形量は従来のものに比べ減少する。
【0029】このため、支持棒13、14の軸方向と発
振器筺体1(レーザ目標到達方向)との傾き量の差異が
減少し、レーザビーム位置の経時安定性に対する変動量
が減少すること、発振器筺体1と支持棒13、14との
接続支持強度が向上することとが折衷的に両立する。
【0030】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造に
よれば、筺体上部を経由して光軸方向に延在する2本の
支持棒がそれぞれ軸線方向中央部を筺体上面の光軸方向
中央部分に接続されているから、発振器筺体の熱変形が
少なく、変形の影響を受け難い部位で、支持棒と発振器
筺体とが接続されることになり、発振器筺体が熱変形を
しても、支持棒の軸方向(レーザ進行方向)と発振器筺
体(レーザ目標到達方向)との位置関係(傾きの差異)
の誤差が従来のものより減少し、レーザビーム位置の経
時安定性が向上する。
【0031】つぎの発明による直交励起型レーザ発振器
の光学基部支持構造によれば、2本の支持棒のうちの筺
体上面で送風器側の熱変形が少ない側に位置する支持棒
の発振器筺体に対する中央部接続は固定接続とされ、他
方の支持棒の発振器筺体に対する中央部接続は軸線方向
の動きのみを拘束した可動接続とされているから、支持
棒の発振器筺体に対する固定点は、発振器筺体の熱変形
が少なく、変形の影響を受け難い部位になり、もう一つ
の支持棒の発振器筺体に対する接続部では、光軸方向と
直交する方向にスライドすることで、発振器筺体の熱変
形に支持棒が追随することがない。
【0032】発振器筺体中央部の支持点2箇所を結ぶ直
線を考えるとすると、発振器筺体が熱変形をしても、直
線は支持棒の軸方向に対して垂直および発振器筺体の長
辺方向を2分割する平面に対して平行な状態を維持でき
るから、支持棒の軸方向(レーザ進行方向)と、熱変形
状態の発振器筺体(レーザ目標到達方向)との位置関係
(傾きの差異)の誤差は、従来のものより減少し、レー
ザビーム位置の経時安定性が更に向上する。
【0033】つぎの発明による直交励起型レーザ発振器
の光学基部支持構造によれば、2本の支持棒は、それぞ
れ中央部に加えて、他の1箇所以上の位置にて筺体上面
に面内方向の自由度を有する形態で接続されているか
ら、各支持棒を中央部分の1点で支持する場合に比べ、
光学基台の支持力と安定性が増加し、しかも発振器筺体
の熱変形に支持棒が追随する度合いが少なく、レーザビ
ーム位置の経時安定性が確保される。
【0034】つぎの発明による直交励起型レーザ発振器
の光学基部支持構造によれば、2本の支持棒の他の1箇
所以上の位置での接続は、球面継手と前後左右に変位可
能な可動台との組合せにより行われているから、発振器
筺体の熱変形時に、発振器筺体の水平方向への変形によ
る影響を受けず、熱変形前の支持棒の位置関係を安定し
て維持することができ、支持棒の軸方向(レーザ進行方
向)と熱変形状態の発振器筺体(レーザ目標到達方向)
との位置関係(傾きの差異)の誤差が従来のものより減
少し、レーザビーム位置の経時安定性が向上すること
と、光学基台の支持力と安定性が増加することとが折衷
的に両立する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による直交励起型レーザ発振器の光
学基部支持構造の実施の形態1を示す斜視図である。
【図2】 この発明による直交励起型レーザ発振器の光
学基部支持構造の実施の形態1を示す平面図である。
【図3】 この発明による直交励起型レーザ発振器の光
学基部支持構造の実施の形態1を示す側面図である。
【図4】 この発明による直交励起型レーザ発振器の光
学基部支持構造における熱変形状態を示す平面図であ
る。
【図5】 この発明による直交励起型レーザ発振器の光
学基部支持構造の実施の形態2を示す斜視図である。
【図6】 この発明による直交励起型レーザ発振器の光
学基部支持構造の実施の形態2を示す平面図である。
【図7】 実施の形態2による光学基部支持構造で使用
される支持棒接続構造を示す断面図である。
【図8】 直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造
の従来例を示す側面図である。
【図9】 直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造
の従来例を示す平面図である。
【図10】 一般的な直交励起型レーザ発振器の内部構
造を示す斜視図である。
【図11】 従来例の光学基部支持構造における熱変形
状態を示す平面図である。
【符号の説明】
1 発振器筺体、2a、2b 放電電極、3 熱交換
器、4 送風器、5 ダクト、6 全反射鏡、7 後部
光学基台、8 部分反射鏡、9 前部光学基台、10、
11 ベローズ、12、13、14 支持棒、20、2
1 ブラケット、22 スライド台、23 球面継手、
24、25 スライド台。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−307506(JP,A) 特開 平6−53573(JP,A) 特開 平2−214179(JP,A) 特開 平7−111352(JP,A) 特開 昭61−199685(JP,A) 特開 昭60−81883(JP,A) 特開 平3−116983(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/00 - 3/30

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発振器筺体の両側にそれぞれ光学基台が
    設置され、その2個の光学基台が光軸方向に延在する少
    なくとも3本以上の支持棒によって互いに平行接続され
    た光共振器を構成する直交励起型レーザ発振器の光学基
    部支持構造において、 少なくとも3本のうちの2本の支持棒は筺体上部を経由
    して光軸方向に延在しており、当該2本の支持棒はそれ
    ぞれ軸線方向中央部を筺体上面の光軸方向中央部分に接
    続されていることを特徴とする直交励起型レーザ発振器
    の光学基部支持構造。
  2. 【請求項2】 前記2本の支持棒のうちの筺体上面で送
    風器側の熱変形が少ない側に位置する支持棒の発振器筺
    体に対する中央部接続は固定接続とされ、他方の支持棒
    の発振器筺体に対する中央部接続は軸線方向の動きのみ
    を拘束した可動接続とされていることを特徴とする請求
    項1に記載の直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構
    造。
  3. 【請求項3】 前記2本の支持棒は、それぞれ中央部に
    加えて、他の1箇所以上の位置にて筺体上面に面内方向
    の自由度を有する形態で接続されていることを特徴とす
    る請求項1または2に記載の直交励起型レーザ発振器の
    光学基部支持構造。
  4. 【請求項4】 前記他の1箇所以上の位置での接続は、
    球面継手と前後左右に変位可能な可動台との組合せに
    行われていることを特徴とする請求項3に記載の直交
    励起型レーザ発振器の光学基部支持構造。
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