JP3879953B2

JP3879953B2 - Laser oscillator

Info

Publication number: JP3879953B2
Application number: JP34779597A
Authority: JP
Inventors: 明夫宮田
Original assignee: Toshiba Corp; Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2017-12-17
Also published as: JPH11186636A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はレ−ザ光の強度などを制御して発振出力するレ−ザ発振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、固体レ−ザ媒質を用いたＹＡＧレ−ザにおいて、高出力のレ−ザ光を得るためには、一般的に図３に示すように上記固体レ−ザ媒質５１およびこの固体レ−ザ媒質５１を励起する複数の励起ランプ５２とを有する複数の励起ヘッド５３を、高反射ミラ−５４と出力ミラ−５５とからなる光共振器５６内に直列に配置する。
【０００３】
各励起ヘッド５３の励起ランプ５２にはそれぞれれ電源５７が接続され、これら電源５７によって上記励起ランプ５２を発光させて固体レ−ザ媒質５１を光励起することで、レ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 を出力させる。そしてこれらレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 を合成して上記出力ミラ−５５から発振出力させることで、高出力のレ−ザ光Ｌ3 を得るようにしている。
【０００４】
このような構成によれば、１つの励起ヘッド５３から出力されるレ−ザ光Ｌ1 あるいはＬ2 の強度に比べ励起ヘッド５３の数に応じた強度の高いレ−ザ光Ｌ3 を得ることができるため、高強度のレ−ザ光Ｌ3 を得るためには非常に有効な手段として多用されている。
【０００５】
しかしながら、たとえばレ−ザ光をレ−ザ加工に用いる場合、高強度のレ−ザ光Ｌ3 が要求されるだけでなく、強度的には１つの励起ヘッド５３から出力される強度のレ−ザ光Ｌ1 またはＬ2 で複数の箇所を同時に加工したい場合や複数の異なるパルス波形のレ−ザ光で加工したい場合などがある。
【０００６】
被加工物の複数の箇所を同時に加工したい場合、光共振器５６の出力ミラ−５５から発振出力されたレ−ザ光Ｌ3 をハ−フミラ−５８で２つのレ−ザ光Ｌ3a、Ｌ3bに分割し、それぞれ所望する部位に導くということが行われる。しかしながら、出力ミラ−５５から出力されたレ−ザ光Ｌ3 をハ−フミラ−５８で分割するようにしたのでは、分割されたそれぞれのレ−ザ光Ｌ3a、Ｌ3bのパルス波形が同じであるから、複数の加工点を異なるパルス波形のレ−ザ光で加工することができないということがある。
【０００７】
複数の加工点を異なる波形のレ−ザ光で加工する場合、図４に示すようにそれぞれ高反射ミラ−５４と出力ミラ−５５とからなる複数の光共振器６１、６２内にそれぞれ励起ヘッド６３、６４を配置し、各励起ヘッド６３、６４からレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 を並列に取り出すことで、異なるパルス波形のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 を得るようにしている。つまり、異なるパルス波形のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 を発振出力することができる複数のレ−ザ発振装置を用いるようにしている。
【０００８】
しかしながら、複数のレ−ザ発振装置を並列に用いたのでは、異なるパルス波形のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 を得ることはできても、複数の励起ヘッド６３、６４からのレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 の出力を合成して高出力のレ−ザ光Ｌ3 を得ることが容易でないということがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、レ−ザ発振器においては、１つの箇所を高出力のレ−ザ光で照射したいことがあったり、複数の箇所を別々のレ−ザ光で照射したいことなどがあるものの、従来はこれら両方のことを容易に行うことができるレ−ザ発振装置が開発されていなかった。
【００１０】
この発明は、１つの箇所を高出力のレ−ザ光で照射したり、複数の箇所を別々のレ−ザ光で照射することができるようにしたレ−ザ発振装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、レ−ザ光の出力を制御するレ−ザ発振装置において、
第１の高反射ミラ−と第１の出力ミラ−とを有しこれらミラ−を所定間隔で離間対向させて配置した第１の光共振器と、
レ−ザ媒質およびこのレ−ザ媒質を励起してレ−ザ光を出力させる励起手段を有し、それぞれのレ−ザ媒質の軸線を一致させて上記第１の光共振器内に直列に配置された複数の励起ヘッドと、
隣り合う一対の励起ヘッドの間に所定の傾斜角度で設けられ各励起ヘッドから出力されるレ−ザ光の光路に対して進退駆動されその光路に侵入したときには一対の励起ヘッドからのレ−ザ光をそれぞれ所定方向に反射させる両面反射ミラ−と、
この両面反射ミラ−の一方の面で反射するレ−ザ光の光路に設けられこの一方の面で反射したレ−ザ光の一部を発振出力する第２の出力ミラ−と、
上記両面反射ミラ−の他方の面で反射するレ−ザ光の光路に設けられこの他方の面で反射したレ−ザ光を元の光路へ戻す第２の高反射ミラ−と
を具備したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、レ−ザ光の出力を制御するレ−ザ発振装置において、
第１の高反射ミラ−と第１の出力ミラ−とを有しこれらミラ−を所定間隔で離間対向させて配置した第１の光共振器と、
レ−ザ媒質およびこのレ−ザ媒質を励起してレ−ザ光を出力させる励起手段を有し、それぞれのレ−ザ媒質の軸線を一致させて上記第１の光共振器内に直列に配置された一対の励起ヘッドと、
一対の励起ヘッドの間に所定の傾斜角度で設けられ各励起ヘッドから出力されるレ−ザ光の光路に対して進退駆動されその光路に侵入したときには一対の励起ヘッドからのレ−ザ光をそれぞれ所定方向に反射させる両面反射ミラ−と、
この両面反射ミラ−の一方の面で反射するレ−ザ光の光路に設けられ上記第１の高反射ミラ−とで第２の光共振器を形成する第２の出力ミラ−と、
上記両面反射ミラ−の他方の面で反射するレ−ザ光の光路に設けられ上記第１の出力ミラ−とで第３の光共振器を形成する第２の高反射ミラ−と
を具備したことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、それぞれの励起ヘッドからは異なるパルス波形のレ−ザ光が出力されることを特徴とする。
請求項１と請求項２の発明によれば、両面反射ミラ−をレ−ザ光の光路から後退させれば、複数の励起ヘッドからのレ−ザ光が合成されて発振出力されるから、レ−ザ光の強度を高めることができ、上記両面反射ミラ−をレ−ザ光の光路に侵入させれば、各励起ヘッドからのレ−ザ光を別々に発振出力させることができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、上記の作用に加えてさらに各励起ヘッドからレーザ光を別々に発振出力させる場合に、異なるパルス波形のレーザ光を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図１を参照して説明する。
図１に示すこの発明のレ−ザ発振装置は第１の光共振器１を備えている。この第１の光共振器１は第１の高反射ミラ−２と第１の出力ミラ−３とが互いの反射面を所定間隔で平行に対向させて配置されてなる。この第１の光共振器１内には第１の励起ヘッド４と第２の励起ヘッド５とが直列に配置されている。
【００１６】
各励起ヘッド４、５はＹＡＧロッドからなる固体レ−ザ媒質６ａ、６ｂを有する。この固体レ−ザ媒質６ａ、６ｂの周囲にはそれぞれ一対の励起ランプ７ａ、７ｂが周方向に１８０度間隔で配置されている。
【００１７】
各励起ヘッド４、５の励起ランプ７ａ、７ｂはそれぞれ電源８ａ、８ｂに接続されている。各電源８ａ、８ｂから各励起ランプ７ａ、７ｂにはパルス信号が給電される。それによって、各励起ランプ７ａ、７ｂはパルス発光して固体レ−ザ媒質６ａ、６ｂを光励起するから、これら固体レ−ザ媒質６ａ、６ｂからは第１、第２のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 がそれぞれ出力される。
【００１８】
各励起ヘッド４、５は、これらの固体レ−ザ媒質６ａ、６ｂから出力される第１、第２のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 の光軸が一致するよう、それぞれの固体レ−ザ媒質６ａ、６ｂの軸線を一致させて配置されている。
【００１９】
各励起ヘッド４、５から発生する第１、第２のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 の強度とパルス波形とは各電源８ａ、８ｂによってそれぞれ設定できるようになっている。この実施の形態では、第１の励起ヘッド４からは出力Ｐ1 で、パルス波形Ｗ1 の第１のレ−ザ光Ｌ1 が出力されるようになっており、第２の励起ヘッド５からは出力Ｐ2 で、パルス波形Ｗ2 の第２のレ−ザ光Ｌ2 が出力されるようになっている。
【００２０】
上記第１の励起ヘッド４と第２の励起ヘッド５との間には、駆動源１０によって上記第１、第２のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 の光路に対して進退する方向に駆動される駆動手段としての駆動テ−ブル１１が配設され、この駆動テ−ブル１１には両面反射ミラ−１２が上記第１、第２のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 の光路に対して所定の傾斜角度、たとえば４５の角度で傾斜して配置されている。つまり、この両面反射ミラ−１２は第１の反射面１２ａを第１の励起ヘッド４側に向け、第２の反射面１２ｂを第２の励起ヘッド５側に向けている。
【００２１】
上記両面反射ミラ−１２が図１に実線で示すように第１、第２のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 の光路から退避した状態にあるとき、第１の励起ヘッド４と第２の励起ヘッド５から出力された第１、第２のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 は合成されて第３のレ−ザ光Ｌ3 となって第１の出力ミラ−３から発振出力される。このときの第３のレ−ザ光Ｌ3 の出力は第１のレ−ザ光Ｌ1 の出力Ｐ1 と第２のレ−ザ光Ｌ2 の出力Ｐ2 との和であるＰ3 となり、波形Ｗ3 は同じく第１、第２のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 の波形Ｗ1 、Ｗ2 が合成された形状となる。
【００２２】
上記両面反射ミラ−１２が図１に鎖線で示すように第１、第２のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 の光路に侵入していると、第１の励起ヘッド４から出力される第１のレ−ザ光Ｌ1 は上記両面反射ミラ−１２の第１の反射面１２ａで反射する。第１の反射面１２ａで反射した第１のレ−ザ光Ｌ1 の進行方向には上記第１の高反射ミラ−２とで第２の光共振器１３を形成する第２の出力ミラ−１４が配置されている。
【００２３】
したがって、第１の励起ヘッド４から出力された第１のレ−ザ光Ｌ1 は出力Ｐ1 、波形Ｗ1 で上記第２の光共振器１３の上記第２の出力ミラ−１４から発振出力される。
【００２４】
上記第２の励起ヘッド５から出力される第２のレ−ザ光Ｌ2 は上記両面反射ミラ−１２の第２の反射面１２ｂで反射する。第２のレ−ザ光Ｌ2 の反射方向には上記第１の出力ミラ−３とで第３の光共振器１５を形成する第２の高反射ミラ−１６が配置されている。
【００２５】
したがって、第２の励起ヘッド５から出力された第２のレ−ザ光Ｌ2 は出力Ｐ2 、波形Ｗ2 で上記第３の光共振器１５の上記第１の出力ミラ−３から発振出力される。
【００２６】
なお、各出力ミラ−３、１４から発振出力されるレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 は、図示しない光ファイバや光学ア−ムなどの導光手段によって目的部位へ導かれるようになっている。
【００２７】
つぎに、上記構成のレ−ザ発振装置を用いてたとえば図示しない被加工物にレ−ザ加工を行う場合について説明する。まず、上記被加工物を高出力の第３のレ−ザ光Ｌ3 で加工する場合には、駆動テ−ブル１１を作動させて両面反射ミラ−１２を第１、第２のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 の光路から退避させる。
【００２８】
ついで、電源８ａ、８ｂを作動させて第１の励起ヘッド４と第２の励起ヘッド５とに給電する。それによって、各励起ヘッド４、５の励起ランプ７ａ、７ｂにパルス信号が供給され、これら励起ランプ７ａ、７ｂが発光して各固体レ−ザ媒質６ａ、６ｂがそれぞれ光励起されるから、各励起ヘッド４、５からは第１のレ−ザ光Ｌ1 と第２のレ−ザ光Ｌ2 とがそれぞれ出力される。
【００２９】
各励起ヘッド４、５から出力されたレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 は第１の光共振器１の第１の高反射ミラ−２と第１の出力ミラ−３で反射を繰り返すことで合成されて増幅され、上記第１の出力ミラ−３から第３のレ−ザ光Ｌ3 となって発振出力される。
【００３０】
上記第３のレ−ザ光Ｌ3 は、第１のレ−ザ光Ｌ1 と第２のレ−ザ光Ｌ2 とが合成されることで、その出力Ｐ3 は第１のレ−ザ光Ｌ1 の出力Ｐ1 と第２のレ−ザ光Ｌ2 の出力Ｐ2 とが合成された高出力となる。したがって、被加工物を高出力の第３のレ−ザ光Ｌ3 によって照射加工することができる。
【００３１】
上記被加工物の二個所あるいは２つの被加工物を異なるパルス波形のレ−ザ光で照射加工したい場合には、駆動テ−ブ１１を作動させて両面反射ミラ−１２を第１、第２のレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 の光路に侵入させる。
【００３２】
それによって、第１の励起ヘッド４から出力された第１のレ−ザ光Ｌ1 は、上記両面反射ミラ−１２の第１の反射面１２ａで反射して光路が変更されるから、第１の高反射ミラ−２と第２の出力ミラ−１４とがなす第２の光共振器１３で増幅されて第２の出力ミラ−１４から発振出力されることになる。
【００３３】
一方、第２の励起ヘッド５から出力された第２のレ−ザ光Ｌ2 は、上記両面反射ミラ−１２の第２の反射面１２ｂで反射して光路が変更されるから、第１の出力ミラ−３と第２の高反射ミラ−１６とがなす第３の光発振器１５で増幅されて第１の出力ミラ−３から発振出力されることになる。
【００３４】
上記第１のレ−ザ光Ｌ1 は出力Ｐ1 、波形Ｗ1 で発振出力され、第２のレ−ザ光Ｌ2 は出力Ｐ2 、波形Ｗ2 で発振出力される。したがって、１つの被加工物の二個所あるいは２つの被加工物を異なるパルス波形の第１のレ−ザ光Ｌ1 と第２のレ−ザ光Ｌ2 とでレ−ザ加工することができる。
【００３５】
このように、この発明のレ−ザ発振装置によれば、両面反射ミラ−１２をレ−ザ光Ｌ1 、Ｌ2 の光路に対して進退駆動することで、高出力の第３のレ−ザ光Ｌ3 を第１の光共振器１から発振出力させたり、波形の異なる第１のレ−ザ光Ｌ1 と第２のレ−ザ光Ｌ2 とを第２の光共振器１３と第３の光共振器１５から別々に発振出力させることができるから、用途に応じて所望する形態で利用することができる。
【００３６】
図２はこの発明の他の実施の形態を示す。なお、この実施の形態において上記一実施の形態と同一部分には同一記号を付して説明を省略する。
つまり、この実施の形態のレ−ザ発振装置は、第１の光共振器１の内部に、それぞれ電源８ａ〜８ｃが接続された第１乃至第３の３つの励起ヘッド４、５、５Ａが直列に配置されている。隣り合う第１の励起ヘッド４と第２の励起ヘッド５および第２の励起ヘッド５と第３の励起ヘッド５Ａの間にはそれぞれ第１の両面反射ミラ−１２Ａと第２の両面反射ミラ−１２Ｂが図示せぬ駆動源によって光軸に対して進退駆動されるようになっている。
【００３７】
各励起ヘッド４、５、５Ａからはそれぞれ波形の異なる第１乃至第３のレ−ザ光Ｌ1 〜Ｌ3 が出力されるとともに、一対の両面反射ミラ−１２Ａ、１２Ｂが光路から退避したときには第１の出力ミラ−３から第４のレ−ザ光Ｌ4 が発振出力される。この第４のレ−ザ光Ｌ4 は第１乃至第３のレ−ザ光Ｌ1 〜Ｌ3 が合成された出力と波形となる。
【００３８】
第１の励起ヘッド４からの第１のレ−ザ光Ｌ1 が第１の両面反射ミラ−１２Ａの一方の面１２ａで反射する方向には、第１の高反射ミラ−２とで第２の光共振器１３を形成する第２の出力ミラ−１４が配置され、第３の励起ヘッド５Ａからの第３のレ−ザ光Ｌ3 が第２の両面反射ミラ−１２Ｂの他方の面１２ｂで反射する方向には第１の出力ミラ−３とで第３の光共振器１５を形成する第２の高反射ミラ−１６が配置されている。
【００３９】
第２の励起ヘッド５からの第２のレ−ザ光Ｌ2 が第１の両面反射ミラ−１２Ａの他方の面１２ｂで反射する方向には第３の高反射ミラ−２１が配置され、第２の両面反射ミラ−１２Ｂの一方の面１２ａで反射する方向には第３の出力ミラ−２２が配置されている。
【００４０】
したがって、上記第３の高反射ミラ−２１と第３の出力ミラ−２２とで第４の光共振器２３を形成しており、第２の励起ヘッド５からの第２のレ−ザ光Ｌ2 を上記第３の出力ミラ−２２から発振出力させることができるようになっている。
【００４１】
このような構成によれば、第１の両面反射ミラ−１２Ａと第２の両面反射ミラ−１２Ｂとを光路から退避させれば、３つの励起ヘッド４、５、５Ａから出力された第１乃至第３のレ−ザ光Ｌ1 〜Ｌ3 を合成した出力と波形の第４のレ−ザ光Ｌ4 を第１の出力ミラ−３から発振出力させることができる。
【００４２】
第１の両面反射ミラ−１２Ａと第２の両面反射ミラ−１２Ｂとを光路に侵入させれば、第１の出力ミラ−３からは第３のレ−ザ光Ｌ3 が発振出力され、第２の出力ミラ−１４からは第１のレ−ザ光Ｌ1 が発振出力される。さらに第３の出力ミラ−２２からは第２のレ−ザ光Ｌ2 が発振出力される。
【００４３】
つまり、３つの励起ヘッド４、５、５Ａから出力される第１乃至第３のレ−ザ光Ｌ1 〜Ｌ3 を合成して発振出力したり、別々に発振出力することができる。
また、第１の両面反射ミラ−１２Ａあるいは第２の両面反射ミラ−１２Ｂのどちらか一方、たとえば第１の両面反射ミラ−１２Ａだけを光路に侵入させると、第１の励起ヘッド４からの第１のレ−ザ光Ｌ1 は単独で第２の出力ミラ−１４から発振出力される。
【００４４】
第２の励起ヘッド５から出力される第２のレ−ザ光Ｌ2 と第３の励起ヘッド５Ａから出力される第３のレ−ザ光Ｌ3 とは第１の出力ミラ−３と第３の高反射ミラ−２１とがなす光共振器で合成されて上記第１の出力ミラ−３から発振出力されることになる。
【００４５】
第１の両面反射ミラ−１２Ａに変わり、第２の両面反射ミラ−１２Ｂだけを光路に侵入させれば、第３の励起ヘッド５Ａからの第３のレ−ザ光Ｌ3 を単独で第１の出力ミラ−３から発振出力することができ、第１の励起ヘッド４と第２の励起ヘッド５からの第１のレ−ザ光Ｌ1 と第２のレ−ザ光Ｌ2 とを第１の高反射ミラ−２と第３の出力ミラ−２２とがなす光共振器で合成して上記第３の出力ミラ−２２から発振出力することができる。
【００４６】
すなわち、図２に示す実施の形態によれば、３つの励起ヘッド４、５Ａを直列に配置することで、各励起ヘッドからのレ−ザ光を単独で発振出力させたり、合成して発振出力させることができるだけでなく、単独のレ−ザ光と合成したレ−ザ光とを組み合わせて発振出力することもできる。
【００４７】
なお、レ−ザ発振装置に用いられる励起ヘッドのレ−ザ媒質は固体レ−ザ媒質に限定されず、気体レ−ザ媒質や他のレ−ザ媒質などであってもよく、要はレ−ザ光の用途に応じてその用途に適したレ−ザ媒質（励起ヘッド）を用いるようにすればよい。
また、直列に配置される励起ヘッドの数は２つまたは３つに限定されず、４つ以上であってもよく、要は複数であればよい。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１と請求項２の発明によれば、直列に配置された励起ヘッド間に両面反射ミラ−をレ−ザ光の光路に対して進退自在に設け、この両面反射ミラ−をレ−ザ光の光路から後退させることで、複数の励起ヘッドからのレ−ザ光が合成されて発振出力され、上記両面反射ミラ−をレ−ザ光の光路に侵入させれば、各励起ヘッドからのレ−ザ光を別々に発振出力させることができるようにした。
【００４９】
そのため、両面反射ミラ−をレ−ザ光の光路から後退させることで、複数の励起ヘッドからのレ−ザ光を合成して高出力のレ−ザ光を発振させることができ、上記両面反射ミラ−を光路に侵入させることで、複数の励起ヘッドからのレ−ザ光を別々に発振出力させることができる。
【００５０】
請求項３の発明によれば、両面反射ミラ−をレ−ザ光の光路に侵入させて各励起ヘッドからレ−ザ光を別々に発振出力させる場合に、各励起ヘッドから異なるパルス波形のレ−ザ光を出力させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態のレ−ザ発振装置を示す構成図。
【図２】この発明の他の実施の形態を示すレ−ザ発振装置の構成図。
【図３】同じく従来のレ−ザ発振装置を示す構成図。
【図４】同じく従来の他の構造のレ−ザ発振装置を示す構成図。
【符号の説明】
１…第１の光共振器
２…第１の高反射ミラ−
３…第１の出力ミラ−
４…第１の励起ヘッド
５…第２の励起ヘッド
６ａ、６ｂ…固体レ−ザ媒質
７ａ、７ｂ…励起ランプ（励起手段）
８ａ、８ｂ…電源
１２…両面反射ミラ−
１３…第２の光共振器
１４…第２の出力ミラ−
１５…第３の光共振器
１６…第２の高反射ミラ−[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser oscillation device that oscillates and outputs by controlling the intensity of laser light and the like.
[0002]
[Prior art]
For example, in a YAG laser using a solid laser medium, in order to obtain a high-power laser beam, the solid laser medium 51 and the solid laser medium are generally shown in FIG. A plurality of pumping heads 53 each having a plurality of pumping lamps 52 for pumping the medium 51 are arranged in series in an optical resonator 56 composed of a high reflection mirror 54 and an output mirror 55.
[0003]
A power supply 57 is connected to each excitation lamp 52 of each excitation head 53. The excitation lamp 52 is caused to emit light by the power supply 57 to optically excite the solid laser medium 51, whereby the laser lights L1 and L2 are emitted. Output. The laser beams L1 and L2 are combined and oscillated and output from the output mirror 55 to obtain a high-power laser beam L3.
[0004]
According to such a configuration, it is possible to obtain laser light L3 having a higher intensity corresponding to the number of excitation heads 53 than the intensity of the laser light L1 or L2 output from one excitation head 53. In order to obtain high intensity laser beam L3, it is frequently used as a very effective means.
[0005]
However, for example, when laser light is used for laser processing, not only high-intensity laser light L3 is required, but also in terms of intensity, an intensity laser output from one excitation head 53 is used. There are cases where it is desired to simultaneously process a plurality of locations with the light L1 or L2, and cases where it is desired to process with a plurality of laser beams having different pulse waveforms.
[0006]
When it is desired to simultaneously process a plurality of portions of the workpiece, the laser beam L3 oscillated from the output mirror 55 of the optical resonator 56 is split by the half mirror 58 into two laser beams L3a and L3b. Then, each is guided to a desired site. However, if the laser beam L3 output from the output mirror 55 is divided by the half mirror 58, the pulse waveforms of the divided laser beams L3a and L3b are the same. In some cases, a plurality of machining points cannot be machined with laser beams having different pulse waveforms.
[0007]
When processing a plurality of processing points with laser light having different waveforms, as shown in FIG. 4, excitation heads are respectively provided in a plurality of optical resonators 61 and 62 each having a high reflection mirror 54 and an output mirror 55. The laser beams L1 and L2 having different pulse waveforms are obtained by arranging the laser beams L1 and L2 in parallel from the pump heads 63 and 64, respectively. That is, a plurality of laser oscillation devices capable of oscillating and outputting laser lights L1 and L2 having different pulse waveforms are used.
[0008]
However, if a plurality of laser oscillation devices are used in parallel, the laser beams L1 and L2 having different pulse waveforms can be obtained, but the laser beams L1 from the plurality of pump heads 63 and 64 can be obtained. , It may be difficult to obtain a high output laser beam L3 by combining the outputs of L2.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a laser oscillator, there is a case where it is desired to irradiate one place with high-power laser light, or it is desired to irradiate a plurality of places with different laser lights. Has not developed a laser oscillator that can easily do both of these.
[0010]
It is an object of the present invention to provide a laser oscillation apparatus that can irradiate one place with a high-power laser beam or irradiate a plurality of places with separate laser beams. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 is a laser oscillation device for controlling an output of a laser beam.
A first optical resonator having a first high reflection mirror and a first output mirror, the mirrors being disposed at a predetermined distance and facing each other;
A laser medium and pumping means for pumping the laser medium to output laser light, the axes of the respective laser media being aligned, and being connected in series in the first optical resonator; A plurality of arranged excitation heads;
Provided between a pair of adjacent pumping heads at a predetermined inclination angle, the laser beam from the pair of pumping heads is driven back and forth with respect to the optical path of the laser beam output from each pumping head and enters the optical path. A double-sided reflection mirror that reflects light in a predetermined direction,
A second output mirror provided in the optical path of the laser light reflected by one surface of the double-sided reflection mirror and oscillating and outputting a part of the laser light reflected by the one surface;
A second high-reflection mirror provided in the optical path of the laser light reflected by the other surface of the double-sided reflection mirror and returning the laser light reflected by the other surface to the original optical path; It is characterized by.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser oscillation device for controlling a laser light output.
A first optical resonator having a first high reflection mirror and a first output mirror, the mirrors being disposed at a predetermined distance and facing each other;
A laser medium and pumping means for pumping the laser medium to output laser light, the axes of the respective laser media being aligned, and being connected in series in the first optical resonator; A pair of arranged excitation heads;
A laser beam is provided between the pair of pumping heads at a predetermined inclination angle and is driven forward and backward with respect to the optical path of the laser beam output from each pumping head. A double-sided reflective mirror that reflects in a predetermined direction,
A second output mirror which is provided in the optical path of the laser beam reflected by one surface of the double-sided reflection mirror and forms a second optical resonator with the first high-reflection mirror;
A second high-reflection mirror that is provided in the optical path of the laser beam reflected by the other surface of the double-sided reflection mirror and forms a third optical resonator with the first output mirror; It is characterized by that.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, laser light having a different pulse waveform is output from each excitation head.
According to the first and second aspects of the invention, if the double-sided reflection mirror is retracted from the optical path of the laser beam, the laser beams from the plurality of excitation heads are combined and oscillated and output. The intensity of laser light can be increased, and laser light from each excitation head can be oscillated and output separately if the double-sided reflection mirror enters the optical path of the laser light.
[0014]
According to the third aspect of the present invention, in addition to the above-described operation, when laser light is oscillated and output separately from each excitation head, laser light having different pulse waveforms can be obtained.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The laser oscillation device of the present invention shown in FIG. 1 includes a first optical resonator 1. The first optical resonator 1 includes a first high-reflection mirror-2 and a first output mirror-3 that are arranged with their reflecting surfaces facing each other in parallel at a predetermined interval. In the first optical resonator 1, a first pumping head 4 and a second pumping head 5 are arranged in series.
[0016]
Each excitation head 4, 5 has a solid laser medium 6 a, 6 b made of a YAG rod. A pair of excitation lamps 7a and 7b are arranged around the solid-state laser mediums 6a and 6b at intervals of 180 degrees in the circumferential direction.
[0017]
Excitation lamps 7a and 7b of the excitation heads 4 and 5 are connected to power supplies 8a and 8b, respectively. Pulse signals are supplied from the power supplies 8a and 8b to the excitation lamps 7a and 7b. As a result, each of the excitation lamps 7a and 7b emits pulses to optically excite the solid laser media 6a and 6b, and the first and second laser lights L1 and L1 are emitted from the solid laser media 6a and 6b. L2 is output respectively.
[0018]
Each excitation head 4, 5 has a respective solid laser medium so that the optical axes of the first and second laser beams L 1, L 2 output from these solid laser media 6 a, 6 b coincide. The axes 6a and 6b are arranged so as to coincide with each other.
[0019]
The intensities and pulse waveforms of the first and second laser lights L1 and L2 generated from the respective excitation heads 4 and 5 can be set by the respective power supplies 8a and 8b. In this embodiment, the first pumping head 4 outputs the first laser beam L1 having the pulse waveform W1 with the output P1, and the second pumping head 5 outputs the output P2. Thus, the second laser beam L2 having the pulse waveform W2 is output.
[0020]
A drive source 10 drives between the first excitation head 4 and the second excitation head 5 in a direction that advances and retreats with respect to the optical paths of the first and second laser beams L1 and L2. A drive table 11 as drive means is disposed, and a double-sided reflection mirror 12 has a predetermined inclination with respect to the optical paths of the first and second laser beams L1 and L2 in the drive table 11. It is inclined and arranged at an angle, for example 45. That is, the double-sided reflection mirror 12 has the first reflecting surface 12a facing the first excitation head 4 and the second reflecting surface 12b facing the second excitation head 5.
[0021]
When the double-sided reflection mirror 12 is in the state of being retracted from the optical paths of the first and second laser beams L1 and L2 as shown by the solid line in FIG. 1, the first excitation head 4 and the second excitation head. The first and second laser lights L1 and L2 output from 5 are combined into a third laser light L3 and oscillated and output from the first output mirror-3. At this time, the output of the third laser beam L3 is P3, which is the sum of the output P1 of the first laser beam L1 and the output P2 of the second laser beam L2, and the waveform W3 is also the same. 1. Waveforms W1 and W2 of the first and second laser beams L1 and L2 are combined.
[0022]
When the double-sided reflection mirror 12 enters the optical paths of the first and second laser beams L1 and L2 as indicated by a chain line in FIG. 1, the first output from the first excitation head 4 is performed. The laser beam L1 is reflected by the first reflecting surface 12a of the double-sided reflective mirror 12. In the traveling direction of the first laser beam L1 reflected by the first reflecting surface 12a, a second output mirror 14 that forms a second optical resonator 13 with the first high-reflection mirror-2. Is arranged.
[0023]
Therefore, the first laser beam L1 outputted from the first pumping head 4 is oscillated and outputted from the second output mirror 14 of the second optical resonator 13 with the output P1 and the waveform W1.
[0024]
The second laser beam L2 output from the second excitation head 5 is reflected by the second reflecting surface 12b of the double-sided reflective mirror 12. A second high reflection mirror 16 that forms a third optical resonator 15 with the first output mirror 3 is disposed in the reflection direction of the second laser light L2.
[0025]
Therefore, the second laser light L2 outputted from the second pumping head 5 is oscillated and outputted from the first output mirror-3 of the third optical resonator 15 with the output P2 and the waveform W2.
[0026]
The laser beams L1, L2, and L3 oscillated and output from the output mirrors 3 and 14 are guided to a target site by a light guide means such as an optical fiber or an optical arm (not shown). .
[0027]
Next, a case where laser processing is performed on a workpiece (not shown), for example, using the laser oscillation device having the above-described configuration will be described. First, when the workpiece is processed with the high-power third laser beam L3, the drive table 11 is operated to make the double-sided reflection mirror 12 the first and second laser beams. Retreat from the optical paths of L1 and L2.
[0028]
Next, the power supplies 8 a and 8 b are operated to supply power to the first excitation head 4 and the second excitation head 5. As a result, pulse signals are supplied to the excitation lamps 7a and 7b of the excitation heads 4 and 5, and these excitation lamps 7a and 7b emit light and the respective solid-state laser media 6a and 6b are optically excited. The first laser beam L1 and the second laser beam L2 are output from the heads 4 and 5, respectively.
[0029]
The laser beams L1 and L2 output from the pump heads 4 and 5 are synthesized by repeating reflection at the first high reflection mirror-2 and the first output mirror-3 of the first optical resonator 1. The first output mirror-3 oscillates and outputs the third laser light L3.
[0030]
The third laser beam L3 is a combination of the first laser beam L1 and the second laser beam L2, and its output P3 is the output of the first laser beam L1. A high output is obtained by combining P1 and the output P2 of the second laser beam L2. Therefore, the workpiece can be irradiated with the high-power third laser beam L3.
[0031]
When it is desired to irradiate the two workpieces or two workpieces with laser beams having different pulse waveforms, the drive table 11 is operated to make the double-sided reflection mirror 12 first and second. The laser beams L1 and L2 enter the optical path.
[0032]
As a result, the first laser beam L1 output from the first excitation head 4 is reflected by the first reflecting surface 12a of the double-sided reflection mirror 12, and the optical path is changed. It is amplified by the second optical resonator 13 formed by the high reflection mirror-2 and the second output mirror 14 and is oscillated and output from the second output mirror 14.
[0033]
On the other hand, the second laser beam L2 output from the second excitation head 5 is reflected by the second reflecting surface 12b of the double-sided reflection mirror 12, and the optical path is changed. It is amplified by the third optical oscillator 15 formed by the mirror-3 and the second high reflection mirror-16, and is oscillated and output from the first output mirror-3.
[0034]
The first laser beam L1 is oscillated and output with an output P1 and a waveform W1, and the second laser beam L2 is oscillated and output with an output P2 and a waveform W2. Accordingly, it is possible to laser process two or two workpieces in one workpiece with the first laser beam L1 and the second laser beam L2 having different pulse waveforms.
[0035]
As described above, according to the laser oscillation apparatus of the present invention, the double-sided reflection mirror 12 is driven forward and backward with respect to the optical paths of the laser beams L1 and L2, thereby providing a high-output third laser beam. L3 is oscillated and output from the first optical resonator 1, or the first laser light L1 and the second laser light L2 having different waveforms are converted into the second optical resonator 13 and the third optical resonance. Since the oscillator 15 can oscillate and output separately, it can be used in a desired form according to the application.
[0036]
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
That is, in the laser oscillation device of this embodiment, the first to third three excitation heads 4, 5, and 5A, to which the power supplies 8a to 8c are connected, are respectively provided in the first optical resonator 1. They are arranged in series. Between the adjacent first excitation head 4 and second excitation head 5 and between the second excitation head 5 and the third excitation head 5A, a first double-sided reflection mirror 12A and a second double-sided reflection mirror, respectively. 12B is driven forward and backward with respect to the optical axis by a drive source (not shown).
[0037]
The first to third laser beams L1 to L3 having different waveforms are output from the respective excitation heads 4, 5, and 5A, and the first when the pair of double-sided reflection mirrors 12A and 12B are retracted from the optical path. The fourth laser beam L4 is oscillated and output from the output mirror-3. The fourth laser beam L4 has a waveform and an output obtained by combining the first to third laser beams L1 to L3.
[0038]
In the direction in which the first laser light L1 from the first excitation head 4 is reflected by one surface 12a of the first double-sided reflective mirror 12A, the second high-reflection mirror-2 and the second laser A second output mirror 14 forming the optical resonator 13 is disposed, and the third laser light L3 from the third pumping head 5A is reflected by the other surface 12b of the second double-sided reflection mirror 12B. A second high-reflection mirror 16 that forms the third optical resonator 15 with the first output mirror-3 is arranged in the direction in which the first output mirror-3 is formed.
[0039]
In the direction in which the second laser light L2 from the second excitation head 5 is reflected by the other surface 12b of the first double-sided reflection mirror 12A, a third high-reflection mirror-21 is disposed, A third output mirror 22 is disposed in the direction of reflection on one surface 12a of the double-sided reflection mirror 12B.
[0040]
Therefore, the third high reflection mirror-21 and the third output mirror 22 form a fourth optical resonator 23, and the second laser light L2 from the second pumping head 5 is used. Can be oscillated and output from the third output mirror 22.
[0041]
According to such a configuration, if the first double-sided reflection mirror 12A and the second double-sided reflection mirror 12B are retracted from the optical path, the first to fourth output from the three excitation heads 4, 5, 5A are provided. The output obtained by synthesizing the third laser beams L1 to L3 and the fourth laser beam L4 having a waveform can be oscillated and output from the first output mirror-3.
[0042]
If the first double-sided reflection mirror 12A and the second double-sided reflection mirror 12B are caused to enter the optical path, the third laser light L3 is oscillated and output from the first output mirror-3. The first laser beam L1 is oscillated and output from the output mirror 14. Further, the second laser beam L2 is oscillated and output from the third output mirror 22.
[0043]
That is, the first to third laser beams L1 to L3 output from the three pumping heads 4, 5, and 5A can be combined and oscillated and output separately.
Further, when only one of the first double-sided reflective mirror 12A and the second double-sided reflective mirror 12B, for example, the first double-sided reflective mirror 12A is allowed to enter the optical path, The single laser beam L1 is oscillated and output from the second output mirror 14 alone.
[0044]
The second laser beam L2 output from the second pumping head 5 and the third laser beam L3 output from the third pumping head 5A are the first output mirror-3 and the third laser beam L3. It is synthesized by the optical resonator formed by the high reflection mirror-21 and is oscillated and output from the first output mirror-3.
[0045]
If only the second double-sided reflection mirror 12B is inserted into the optical path instead of the first double-sided reflection mirror 12A, the third laser light L3 from the third excitation head 5A alone is used as the first double-sided reflection mirror 12A. The output mirror-3 can oscillate and output the first laser light L1 and the second laser light L2 from the first pumping head 4 and the second pumping head 5 to the first high level. The light can be oscillated and output from the third output mirror 22 by combining with an optical resonator formed by the reflection mirror-2 and the third output mirror-22.
[0046]
That is, according to the embodiment shown in FIG. 2, by arranging the three excitation heads 4 and 5A in series, the laser light from each excitation head is oscillated and output alone or synthesized and oscillated and output. In addition, it is possible to oscillate and output a combination of a single laser beam and a synthesized laser beam.
[0047]
The laser medium of the excitation head used in the laser oscillation device is not limited to a solid laser medium, and may be a gas laser medium or another laser medium. -A laser medium (excitation head) suitable for the use of the laser light may be used.
Further, the number of excitation heads arranged in series is not limited to two or three, and may be four or more.
[0048]
【The invention's effect】
According to the first and second aspects of the present invention, the double-sided reflection mirror is provided between the excitation heads arranged in series so as to be movable back and forth with respect to the optical path of the laser beam. By retreating from the optical path of the light, laser beams from a plurality of pump heads are combined and oscillated and output, and if the double-sided reflection mirror enters the optical path of the laser beam, Laser light can be oscillated and output separately.
[0049]
Therefore, by reversing the double-sided reflection mirror from the optical path of the laser light, the laser light from a plurality of excitation heads can be synthesized to oscillate high-power laser light, and the double-sided reflection Laser light from a plurality of excitation heads can be separately oscillated and output by allowing the mirror to enter the optical path.
[0050]
According to the invention of claim 3, when laser light is separately oscillated and output from each excitation head by causing a double-sided reflection mirror to enter the optical path of the laser light, laser pulses having different pulse waveforms from each excitation head are output. -The light can be output.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a laser oscillation device according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a configuration diagram of a laser oscillation device showing another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a conventional laser oscillation device.
FIG. 4 is a block diagram showing a laser oscillation device having another conventional structure.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st optical resonator 2 ... 1st high reflection mirror
3. First output mirror
4 ... 1st excitation head 5 ... 2nd excitation head 6a, 6b ... Solid laser medium 7a, 7b ... Excitation lamp (excitation means)
8a, 8b ... Power supply 12 ... Double-sided reflection mirror
13 ... second optical resonator 14 ... second output mirror
15 ... third optical resonator 16 ... second high reflection mirror

Claims

In a laser oscillation device that controls the output of a laser beam,
A first optical resonator having a first high reflection mirror and a first output mirror, the mirrors being disposed at a predetermined distance and facing each other;
A laser medium and pumping means for pumping the laser medium to output laser light, the axes of the respective laser media being aligned, and being connected in series in the first optical resonator; A plurality of arranged excitation heads;
Provided between a pair of adjacent pumping heads at a predetermined inclination angle, the laser beam from the pair of pumping heads is driven back and forth with respect to the optical path of the laser beam output from each pumping head and enters the optical path. A double-sided reflection mirror that reflects light in a predetermined direction,
A second output mirror provided in the optical path of the laser light reflected by one surface of the double-sided reflection mirror and oscillating and outputting a part of the laser light reflected by the one surface;
A second high-reflection mirror provided in the optical path of the laser light reflected by the other surface of the double-sided reflection mirror and returning the laser light reflected by the other surface to the original optical path; A laser oscillation device characterized by the above.

In a laser oscillation device that controls the output of a laser beam,
A first optical resonator having a first high reflection mirror and a first output mirror, the mirrors being disposed at a predetermined distance and facing each other;
A laser medium and pumping means for pumping the laser medium to output laser light, the axes of the respective laser media being aligned, and being connected in series in the first optical resonator; A pair of arranged excitation heads;
A laser beam is provided between the pair of pumping heads at a predetermined inclination angle and is driven forward and backward with respect to the optical path of the laser beam output from each pumping head. A double-sided reflective mirror that reflects in a predetermined direction,
A second output mirror which is provided in the optical path of the laser beam reflected by one surface of the double-sided reflection mirror and forms a second optical resonator with the first high-reflection mirror;
A second high-reflection mirror that is provided in the optical path of the laser beam reflected by the other surface of the double-sided reflection mirror and forms a third optical resonator with the first output mirror; A laser oscillation device characterized by the above.

3. The laser oscillation apparatus according to claim 1, wherein laser light having a different pulse waveform is output from each pump head.