JP3614450B2 - Laser resonator - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は放電管内のレーザガスを励起してレーザ光を発生するレーザ共振器に関する。
【0002】
【従来の技術】
炭酸ガスレーザ等のガスレーザ装置は、高効率で高出力が得られ、ビーム特性も良いため、数値制御装置と結合されて複雑な形状を高速に加工することができ、広く使用されるようになった。
【0003】
図4は従来のガスレーザ装置の全体構成を示す図である。図において、ガスレーザ装置は、例えば炭酸ガスレーザであり、共振器100、ガス循環系200及びレーザ加工機300から構成される。
【0004】
共振器100は、直列に配置された2本の放電管210及び220を有し、その放電管210、220は放電管ホルダ610で連結されている。放電管210の一端側は、放電管ホルダ310を介してエンドプレート410に固定され、放電管220の他端側は、放電管ホルダ320を介してエンドプレート420に固定されている。また、放電管210及び220に並行してインバロッド710及び720が設けられ、その両端は、放電管210及び220と同様に、エンドプレート410及び420に固定されている。インバロッド710及び720は、熱膨張率の小さい材料で形成されている。このように、共振器100は、インバロッド710、720、及びエンドプレート410、420により、箱型に構成されている。
【0005】
さらに、放電管210及び220に並行してフレーム(パイプ)91が設けられ、その一端はエンドプレート410に固定され、他端はリニアベアリング421を介してエンドプレート420に支持されている。上記の放電管ホルダ610はクランプ620を介してこのフレーム91に固定され、放電管210、220をより安定させて保持している。放電管ホルダ610は、後述するように、レーザガスの出口側に位置するため、高温になったレーザガスによって加熱され、その熱がフレーム91まで伝わり、その結果フレーム91が熱変形する。上記のリニアベアリング421は、この熱変形を吸収するために設けられたものである。
【0006】
なお、この場合、放電管ホルダ610をインバロッド710または720側に固定することも考えられるが、放電管ホルダ610をインバロッド710または720側に固定すると、放電管ホルダ610の自重によってインバロッド710または720側が撓んでしまう。また、インバロッド710及び720はエンドプレート410及び420に固定されているため、低熱膨張率であっても放電管ホルダ610からの熱による変形を吸収することができない。このような理由から放電管ホルダ610をインバロッド710または720に固定することは行われていない。
【0007】
ガス循環系200のガス配管205が、放電管ホルダ610から延出して設けられ、そのガス配管205には、熱交換器201、送風機202及び熱交換器203が順に配列されている。放電管210及び220で加熱されたレーザガスは、図中矢印Aに示すように流れる。
【0008】
すなわち、ガス配管205を経由し熱変換器201を通って冷却された後、送風機202から吐出され、さらに熱交換器202において圧縮熱が取り去られて常に一定温度に管理される。その後、ガス配管204を経由して放電管ホルダ310及び320から放電管210及び220にそれぞれ入る。放電管210及び220に導入されたレーザガスは、レーザ用電源11及び12による高周波放電により加熱された後、放電管ホルダ610からガス配管205を経由して熱交換器201に入り、再び冷却される。
【0009】
放電管210及び220は、その両端に全反射鏡510と出力鏡520を持ち、ファブリベロー型共振器を構成しており、放電により発生したレーザ光を増幅して一部を外部に出力する。出力されたレーザ光は、ベンダミラー13で方向を変え、レーザ加工機300に入り、ワークを加工する。これら共振器100、ガス循環系200及びレーザ加工機300は、すべて数値制御装置10がメモリに記憶しているプログラムに従って制御している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、インバロッド710及び720は、熱膨張率の小さい材料で形成されているため、そのインバロッド710、720が固定されているエンドプレート410及び420の位置変化は起こらない。また、フレーム91は熱変形するが、その熱変形はリニアベアリング421によって吸収されるため、やはりエンドプレート410及び420側の位置変化は起こらない。ところが、放電管ホルダのクランプ620は、フレーム91に固定されているため、クランプ620の位置はフレーム91の熱変形の影響を受けてしまい変化する。例えば、フレーム91が長手方向に熱膨張すると、その影響を受けてクランプ620の位置が変化し、その結果放電管ホルダ610も位置変化を起こす。
【0011】
放電管ホルダ610の位置が変化すると、その位置変化は、全反射鏡510及び出力鏡520のアラインメント悪化を引き起こし、その結果出力ビームパワーの低下やビームモードが悪化してしまう。
【0012】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、共振器のアラインメントを常に良好に保つことができるレーザ共振器を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、放電管内のレーザガスを励起してレーザ光を発生するレーザ共振器において、前記放電管の両端に設けられ前記放電管を支持するエンドプレートと、前記放電管と並列に設けられて両端を前記エンドプレートによって支持され、熱膨張率の小さい材料から成るロッドと、前記ロッドに固定されて前記放電管を支持すると共に強制冷却されるアルミニウムから成る放電管ホルダと、を有することを特徴とするレーザ共振器が、提供される。
【0014】
【作用】
エンドプレートが放電管の両端に設けられ放電管を支持している。また、熱膨張率の小さい材料から成るロッドが放電管と並列に設けられ、そのロッドの両端もエンドプレートによって支持されている。そして、放電管を保持するためのアルミニウムから成る放電管ホルダがそのロッドに固定され、かつ強制冷却されている。
【0015】
放電管ホルダは強制冷却されるため、放電管ホルダをロッドに固定しても放電管ホルダからロッドへは熱が伝わらない。また、ロッドは熱膨張率の小さい材料で形成される。したがって、ロッドの熱変形はほとんど発生せず、アラインメントを良好に保持しておくことができる。
【0016】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図1は本発明のレーザ共振器の構成を示す図である。図において、共振器1は、直列に配置された2本の放電管21及び22を有し、その放電管21、22は放電管ホルダ61で連結されている。放電管21の一端側は、放電管ホルダ31を介してエンドプレート41に固定され、放電管22の他端側は、放電管ホルダ32を介してエンドプレート42に固定されている。また、放電管21及び22に並行してインバロッド71及び72が設けられ、その両端は、放電管21及び22と同様に、エンドプレート41及び42に固定されている。インバロッド71及び72は、熱膨張率の小さい材料で形成されている。このように、共振器1は、インバロッド71、72、及びエンドプレート41、42により、箱型に構成されている。
【0017】
上記の放電管ホルダ61は、放電管ホルダ61と一体に構成されたホルダクランプ62を介してインバロッド71に固定されている。このホルダクランプ62には、ここでは図示されていない冷却水路が設けられ、冷却水がその冷却水路を循環することによって強制冷却されている。 また、インバロッド71、72は、放電管ホルダ61の両側に設けられた2つのロッドクランプ81及び82で互いに連結されている。このロッドクランプ81及び82によって、インバロッド71に加わる放電管ホルダ61及びホルダクランプ62からの力がインバロッド72にも分散する。これによってインバロッド71及び72の支持力が強化される。
【0018】
また、放電管ホルダ61及びホルダクランプ62は、インバロッド71に加わる力を最小限度に抑えるために、できるだけ軽量化すべく、その材料に例えばアルミニウムを使用する。
【0019】
放電管21及び22は、その両端に全反射鏡51と出力鏡52を持ち、ファブリベロー型共振器を構成しており、放電により発生したレーザ光を増幅して一部を外部に出力する。
【0020】
このように、放電管ホルダ61を、強制冷却したホルダクランプ62を介してインバロッド71に固定するようにした。しかも、インバロッド71及び72は熱膨張率の小さい材料で形成される。したがって、インバロッド71及び72の熱変形はほとんど発生せず、アラインメントを常に良好に保持しておくことができる。
【0021】
また、インバロッド71及び72をロッドクランプ81及び82で連結するようにしたので、インバロッド71に加わる力は分散し、インバロッド71及び72は互いに補強し合ってその支持力を強化している。しかも、放電管ホルダ61及びホルダクランプ62を軽量化したので、インバロッド71及び72の撓みはほとんど発生しない。
【0022】
さらに、従来必要であったフレームが不要になるので、共振器1の構成が簡単になり、アラインメント作業そのものも容易に行えるようになる。
図2は本発明の第2の実施例を示す図である。上記第1の実施例との相違点は、共振器1aを4本の放電管21a、22a、23a及び24aで構成し、それに合わせて3つの放電管ホルダ61a、62a及び63aを設け、その放電管ホルダ61a、62a及び63aをインバロッド71aに固定した点である。放電管ホルダ61aは、放電管22a、23a間を接続し、放電管ホルダ62aは、放電管21a、22a間を接続し、放電管ホルダ63aは、放電管23a、24a間を接続している。この放電管ホルダ61a、62a及び63aのインバロッド71aへの固定は、ホルダクランプ64a、65a及び66aを介して行われる。また、2本のインバロッド71a、72aは、放電管ホルダ62aの片側に設けられたロッドクランプ83a、放電管ホルダ61aの両側に設けられたロッドクランプ81a及び82a、並びに放電管ホルダ63aの片側に設けられたロッドクランプ84aで互いに連結されている。
【0023】
このように、共振器1aを直列の4本の放電管21a等で構成した場合でも、3つの放電管ホルダ62a等をインバロッド71aに固定することにより、共振器1a全体が熱の影響でアラインメントが悪化することを防止することができ、アラインメントを常に良好に保つことができる。
【0024】
図3は本発明の第3の実施例を示す図である。第1の実施例との相違点は、直列接続の放電管21b、23bと、同じく直列接続の放電管22b、24bとを互いに並列に構成し、それに合わせて放電管ホルダ61bを設け、その放電管ホルダ61bをインバロッド71bに固定した点である。放電管ホルダ61bは、直列接続の放電管21bと23bとの接続部分、及び直列接続の放電管22bと24bとの接続部分に設けられている。この放電管ホルダ61bのインバロッド71bへの固定は、ホルダクランプ62bを介して行われる。また、2本のインバロッド71b、72bは、放電管ホルダ61bの両側に設けられたロッドクランプ81b及び82bで互いに連結されている。
【0025】
このように、共振器1aを直列2本の放電管21b等を並列に配置して構成した場合でも、共通の放電管ホルダ61bをインバロッド71bに固定することにより、共振器1b全体が熱の影響でアラインメントが悪化することを防止することができ、アラインメントを常に良好に保つことができる。
【0026】
上記の説明では、ホルダクランプを強制冷却するようにしたが、本体側の放電管ホルダを強制冷却するように構成することもできる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、強制冷却した放電管ホルダを、熱膨張率の小さい材料で形成されるロッドに固定するようにした。したがって、ロッドの熱変形はほとんど発生せず、アラインメントを常に良好に保持しておくことができる。
【0028】
また、2本のロッドを互いに連結するようにしたので、ロッドに加わる力は分散し、ロッドは互いに補強し合ってその支持力を強化することができる。
さらに、従来必要であったフレームが不要になるので、共振器の構成が簡単になり、アラインメント作業そのものも容易に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザ共振器の構成を示す図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示す図である。
【図3】本発明の第3の実施例を示す図である。
【図4】従来のガスレーザ装置の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
1,1a,1b 共振器
21,21a,21b,22,22a,22b,23a,23b,24a,24b 放電管
61,61a,61b,62a,63a 放電管ホルダ
62,62b,64a,65a,66a ホルダクランプ
81,81a,81b,82,82a,82b,83a,84a ロッドクランプ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a laser resonator that generates laser light by exciting laser gas in a discharge tube.
[0002]
[Prior art]
Gas laser devices such as carbon dioxide lasers have high efficiency and high output, and have good beam characteristics, so they can be combined with numerical control devices to process complex shapes at high speed and are widely used. .
[0003]
FIG. 4 is a diagram showing an overall configuration of a conventional gas laser apparatus. In the figure, the gas laser device is, for example, a carbon dioxide laser, and includes a
[0004]
The
[0005]
Further, a frame (pipe) 91 is provided in parallel with the
[0006]
In this case, it is conceivable to fix the
[0007]
A
[0008]
That is, after being cooled through the
[0009]
The
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, since the
[0011]
When the position of the
[0012]
The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a laser resonator capable of always maintaining good alignment of the resonator.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above problem, in a laser resonator that generates laser light by exciting a laser gas in a discharge tube, end plates that are provided at both ends of the discharge tube and support the discharge tube, and the discharge tube A rod made of a material having a small coefficient of thermal expansion, supported at both ends by the end plate, and a discharge tube holder made of aluminum that is fixed to the rod and supports the discharge tube and is forcedly cooled. A laser resonator is provided.
[0014]
[Action]
End plates are provided at both ends of the discharge tube to support the discharge tube. A rod made of a material having a low coefficient of thermal expansion is provided in parallel with the discharge tube, and both ends of the rod are supported by end plates. A discharge tube holder made of aluminum for holding the discharge tube is fixed to the rod and is forcibly cooled.
[0015]
Since the discharge tube holder is forcibly cooled, heat is not transferred from the discharge tube holder to the rod even if the discharge tube holder is fixed to the rod. The rod is made of a material having a small coefficient of thermal expansion. Therefore, thermal deformation of the rod hardly occurs, and the alignment can be maintained well.
[0016]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser resonator according to the present invention. In the figure, the resonator 1 has two
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
Each of the
[0020]
In this manner, the
[0021]
Further, since the
[0022]
Further, since the frame that has been conventionally required is not required, the configuration of the resonator 1 is simplified, and the alignment work itself can be easily performed.
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the resonator 1a is composed of four discharge tubes 21a, 22a, 23a and 24a, and three discharge tube holders 61a, 62a and 63a are provided in accordance with the discharge tubes 21a, 22a, 23a and 63a. The pipe holders 61a, 62a and 63a are fixed to the invar rod 71a. The discharge tube holder 61a connects between the discharge tubes 22a and 23a, the discharge tube holder 62a connects between the discharge tubes 21a and 22a, and the discharge tube holder 63a connects between the discharge tubes 23a and 24a. The discharge tube holders 61a, 62a and 63a are fixed to the invar rod 71a through
[0023]
As described above, even when the resonator 1a is constituted by four discharge tubes 21a in series, etc., by fixing the three discharge tube holders 62a and the like to the invar rod 71a, the entire resonator 1a is aligned due to the influence of heat. It can be prevented from deteriorating, and the alignment can always be kept good.
[0024]
FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the
[0025]
Thus, even when the resonator 1a is configured by arranging two discharge tubes 21b in series in parallel, the resonator 1b as a whole is affected by heat by fixing the common discharge tube holder 61b to the
[0026]
In the above description, the holder clamp is forcibly cooled. However, the discharge tube holder on the main body side may be forcibly cooled.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the forcibly cooled discharge tube holder is fixed to a rod formed of a material having a low coefficient of thermal expansion. Therefore, thermal deformation of the rod hardly occurs, and the alignment can be always kept good.
[0028]
Also, since the two rods are connected to each other, the force applied to the rods is dispersed, and the rods can reinforce each other and strengthen their supporting force.
Further, since the frame that has been necessary in the past is not necessary, the configuration of the resonator is simplified, and the alignment work itself can be easily performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser resonator according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an overall configuration of a conventional gas laser device.
[Explanation of symbols]
1, 1a,
Claims (4)
前記放電管の両端に設けられ前記放電管を支持するエンドプレートと、
前記放電管と並列に設けられて両端を前記エンドプレートによって支持され、熱膨張率の小さい材料から成るロッドと、
前記ロッドに固定されて前記放電管を支持すると共に強制冷却されるアルミニウムから成る放電管ホルダと、
を有することを特徴とするレーザ共振器。In the laser resonator that generates laser light by exciting the laser gas in the discharge tube,
End plates provided at both ends of the discharge tube to support the discharge tube;
A rod which is provided in parallel with the discharge tube and is supported at both ends by the end plate and made of a material having a low coefficient of thermal expansion;
A discharge tube holder made of aluminum fixed to the rod and supporting the discharge tube and forcibly cooled;
A laser resonator comprising:
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