JP4075454B2

JP4075454B2 - Laser oscillator

Info

Publication number: JP4075454B2
Application number: JP2002144521A
Authority: JP
Inventors: 和郎杉原; 聡西田; 東英田村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2022-05-20
Also published as: JP2003338647A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直交励起型炭酸ガスレーザ発振器において光共振器を構成する内部ミラーの調整に用いる鏡の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来の代表的な３軸直交型のレーザ発振器の一例を示す上面図、図１２はその側面図、図１３はその縦断面図である。
図において、１は放電電極であり、図に示されるように２対で相対する配置となっている。
２は例えばガスレーザの場合はレーザガスよりなるレーザ媒質、３はレーザ媒質２を封入する筺体、４はレーザ媒質２を循環させるブロア、５はレーザ媒質２を冷却する熱交換器である。
６は部分反射鏡、７，８，９は全反射鏡で、それぞれ筺体３の長手方向に配置され、共振器ミラーを構成している。ここで、共振器ミラーを構成しているミラーを総じて内部ミラーと呼ぶ。
なお、全反射鏡８はわずかに下向きに傾斜し、全反射鏡７はわずかに上向きに傾斜しており、共振光路はＺ字を形成する。
１０は部分反射鏡６及び全反射鏡８を含む第１のレーザビーム反射手段、１１は全反射鏡７及び全反射鏡９を含む第２のレーザビーム反射手段、１２はレーザビーム、１３は放電電極１と放電電極１間を通過したレーザ媒質２を熱交換器５に戻すダクト、１４はそれぞれの反射鏡前部に配置され、ビームモードの形状を決定させたり、レーザ光増幅のガイド軸的役割を果たすアパーチャー、１５ａ、１５ｂは筺体側面に設けられた内部確認用の窓、１６は円柱状の電極支持部材、１７は放電電極１とアパーチャーとの間を塞ぎ、ガスの流れを整流するためのダクト、１８は筺体中央部分の対で形成される放電電極１間を塞ぎガスの流れを整流するためのダクト、１９ａはダクト１７に鏡２０ａを取り付けるためのミラー取付金具、１９ｂはダクト１８に鏡２０ｂを取り付けるためのミラー取付金具である。
【０００３】
次に，上記のように構成したレーザ発振器の作用を説明する。
まず、放電電極１に高電圧が投入され、放電電極１間に放電が発生する。
この放電によりレーザ媒質２が励起され、これにより発生した光は共振器ミラーにより共振される。
全反射鏡９で反射されたレーザビームは全反射鏡８に到達する。
全反射鏡８はわずかに下方に傾斜しているので、レーザビームは先の光軸よりわずかに下方に傾いて全反射鏡７に達する。
全反射鏡７はわずかに上方に傾斜しているので、レーザビームは最初の光軸と平行になって部分反射鏡６に到達する。
部分反射鏡６に達したレーザビームの１部はそのままレーザビーム１２となって外部に出力され、残りのレーザビームは先に述べたルートと逆のルートを通って全反射鏡９まで戻る。
上記のプロセスが繰り返され、レーザビームは放電部Ａの空間を往復する間に増幅されて、部分反射鏡６から外部に出力する。
【０００４】
励起後のレーザ媒質２は、放電電極１の間から熱交換器５方向に循環し、ここで冷却された後、ブロア４を通って矢印方向に循環が、図のように放電電極を２対装着し、その２対の放電電極間を流れるガスの流れが対向するように各部材を配置することにより、放電空間を通過するガス流方向に温度分布ができることで発生する屈折率の分布をキャンセルし、レーザビームの光軸が曲がるのを改善している。
【０００５】
また、レーザ発振を行うためには全反射鏡７、８、９、部分反射鏡６のミラーの角度が適切でなければならない。
すなわち、全反射鏡９で反射されたビームは全反射鏡８に、全反射鏡８で反射されたビームは全反射鏡７に、全反射鏡７で反射されたビームは部分反射鏡６に到達しなくてはならない。
【０００６】
このミラーの角度を調節するためには様々な方法があるが、その一例として可視光レーザを使用した調整方法について説明する。
発散角をもった可視光レーザを発振器外部に設置し、そのレーザ光を可視光レーザの光は透過する部分反射鏡６の中心を通り、全反射鏡７の中央を通るように設置する。
その後、全反射鏡７の角度を調整するねじ等を用い、全反射鏡７で反射した可視光レーザの光が全反射鏡８の中心になるようにあわせる。
同様に全反射鏡８のミラーを調整し、全反射鏡８で反射した可視光レーザの光が全反射鏡９の中心にくるようにする。
その後、全反射鏡９を調整し、可視光レーザの光が出射された可視光レーザ装置の出射部に戻るように調整する。
【０００７】
これら調整の際に、可視光レーザの光が全反射鏡、部分反射鏡のそれぞれ中心にいるかどうかを確認するためには可視光レーザの光がミラーの中心にあることを識別する必要があり、この識別にアパーチャー１４を内部ミラー調整用の治具として用いる。
つまり、アパーチャー１４の開口部の中心に図１４に示すように、アパーチャー１４の開口部よりも大きく発散させた可視光レーザの光２１が同心円となるように全反射鏡、部分反射鏡を調整することにより、発振器に設置されているアパーチャー１４を用いて内部ミラーの調整を行うことができるので、内部ミラー調整時に内部ミラー調整用の治具等を挿入する必要はなくなる。
ここで、上記調整時に発振器筺体３の外部よりアパーチャー１４を目視する必要があるが、ダクト１７には、図１５に示すように、レーザビーム１２がアパーチャー１４で切られた時に発生する散乱光１２ａを吸収するための吸収体２２があり、この吸収体２２はアパーチャー１４でカットされた散乱光１２ａを吸収するという構造上その内径をあまり大きくできず、また、ある程度の長さが必要となる。
そのため、筺体正面のどの位置に窓を設けてもアパーチャー１４を直接目視することはできない。
また、筺体側面からアパーチャー１４を目視しようとしてもレーザビーム反射手段１０、１１があるため、筺体側面の中央付近には窓を設置することができず、筺体側面の両端付近に窓を設けた場合はダクト１３が視界を遮りアパーチャー１４を目視することができない。
【０００８】
そこで、ダクト１８にミラー取付金具１９ｂを介して取り付けられた鏡２０ｂを用いて、鏡２０ｂに反射したアパーチャー１４の像を筺体側面に設けられた窓１５ａから目視で確認し、内部ミラーの調整を実施する。
このとき、調整すべき内部ミラー（７、９）の位置とその内部ミラー調整時に確認すべきアパーチャー１４を目視するための窓１５ａが筺体長手方向の反対側に位置するため、二人で作業し、一人が内部ミラーを調整するためのネジを動かし、もう一人が窓からアパーチャー１４を見て確認するか、一人で作業をする場合は内部ミラーを調整するためのネジを動かしたあと、筺体の逆側に移動し窓１５ａからアパーチャー１４を確認するといった行動を繰り返して実施する。
また、ダクト２５にミラー取付金具１９ａを介して取り付けられた鏡２０ａを用いて、鏡２０ａに反射したアパーチャー１４の像を筺体正面に設けられた窓１５ｂから目視で確認し、内部ミラーの調整を実施する。
この時は、調整すべき内部ミラー（６、８）の位置とその内部ミラー調整時に確認すべきアパーチャー１４を目視するための窓１５ｂは筺体長手方向の同じ側に存在するが、調整すべき内部ミラーの位置は筺体側面にあり、その内部ミラー調整時に確認すべきアパーチャー１４を目視するための窓１５ｂが筺体正面に位置し、筺体の奥行きが約６００ｍｍ、筺体の端から窓までが約３００ｍｍ程度あり、窓の位置と内部ミラー調整用のネジの位置が離れているため、窓１５ｂからアパーチャー１４を確認した後、内部ミラー調整用のネジを動かすといった行動を繰り返して行う。
【０００９】
なお、この内部ミラーの調整を筺体内部を大気にした状態で調整を行うと、実際のレーザ発振時は筺体内部を発振時の圧力すなわち大気圧の約１／１０となることから、ミラー保持部、筺体が変形し、ミラーの調整がずれる。
このため、内部ミラー調整時はレーザ発振器の筺体内の圧力をレーザ発振時と同じ圧力にしておくのがよく、筺体の真空を保持したままで内部ミラーの調整が行えるような構造にしなくてはならない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来、発振器内部ミラー調整時にアパーチャーを目視するための鏡２０は、図１１に示すように、放電電極と放電電極との間にあるダクト１６、または放電電極とアパーチャー１４の間にあるダクト１７に取り付けられていたがこの部品はコスト抑えるため薄い板材を曲げた構造となっており、角度の精度がよくない場合があり、鏡の角度調整が困難であった。
また、調整すべき内部ミラーの位置とその内部ミラー調整時に確認すべきアパーチャーを目視するための窓が離れているため、二人で作業を行うか、又は一人で作業をする場合はアパーチャーの確認と内部ミラーの調整が同時にできず、正確に内部ミラーの調整をする場合には時間がかかるといった課題があった。
【００１１】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、発振器内部の全反射鏡、部分反射鏡の調整が、精度よく簡便に行えるレーザ発振器を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレーザ発振器は、レーザ媒質ガスを放電電極間で励起させレーザ光を発生させるとともに、放電により高温化した上記レーザ媒質ガスをダクトを介して熱交換器に導き冷却し、再度上記放電電極間に循環させるレーザ発振部を、上記レーザ媒質ガスの流れが対向するように相対して２対筐体内部に配置したレーザ発振器において、筐体側面に設けられた窓と、この窓から、レーザ光のガイドを果たすアパーチャー部分を観察すべく、上記ダクトに設けられた第１の鏡と、を備え、発振器内部ミラー調整用の可視光レーザの光がアパーチャーの中心にいるかどうかを確認するものである。
【００１３】
また、第１の鏡は、ダクトの側面に対し窓と平行、かつ、窓の中心軸とアパーチャーの中心軸との距離の等しい軸線上に配置するとともに、第１の鏡、窓、ダクトは同一高さとするものである。
【００１４】
また、アパーチャーの像を反射して第１の鏡に導く第２の鏡を設け、筺体側面の窓からアパーチャーを確認するものである。
【００１５】
また、少なくともひとつの鏡を凸面鏡で構成したものである。
【００１６】
さらに、窓に拡大レンズを設けたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に図を参照して、この発明にかかる直交励起型レーザ発振器の内部ミラー調整用鏡について説明する。
図１はこの発明による直交励起型レーザ発振器の内部ミラー調整用鏡の実施の形態１を示す上面図、図２は正面図、図３は側面図である。
図において、１は対で相対して配置されている放電電極、２は例えばガスレーザの場合はレーザガスよりなるレーザ媒質、３はレーザ媒質２を封入する筺体、４はレーザ媒質２を循環させるブロア、５はレーザ媒質２を冷却する熱交換器、６は部分反射鏡、７，８，９は全反射鏡で、それぞれ筺体３の長手方向に配置され、共振器ミラーを構成している。
なお、共振器ミラーの機能は従来技術の項目で説明したものと同様であり、説明は省略する。
【００１８】
１０は部分反射鏡６及び全反射鏡８を含む第１のレーザビーム反射手段、１１は全反射鏡７及び全反射鏡９を含む第２のレーザビーム反射手段、１２はレーザビーム、１３は放電電極１と放電電極１間を通過したレーザ媒質２を熱交換器５に戻すガス整流ダクト、１４はそれぞれの反射鏡前部に配置され、ビームモードの形状を決定させたり、レーザ光増幅のガイド軸的役割を果たすアパーチャー、１５は筺体側面に設けられた内部確認用の窓、１７は放電電極１とアパーチャーとの間を塞ぎ、ガスの流れを整流するためのダクト、２０Ｂ窓１５の中心軸とアパーチャー１４の中心軸と距離の等しい軸線上であって、ガス整流ダクト１３の側面に取り付けられた鏡である。
【００１９】
従来技術で説明したごとく、発振器の内部ミラーのアライメントを実施する際、発振器筺体内部はレーザ発振時の圧力即ち、大気の約１／１０の圧力を維持したまま、発散角をもった可視光レーザを発振器外部に設置し、そのレーザ光を可視光レーザの光は透過する部分反射鏡６の中心を通り、全反射鏡７の直前に設置しているアパーチャー１４の開口部中央を通るように設置する。
その際、図１４に示すようにアパーチャー１４の開口部よりも大きく発散させた可視光レーザの光がアパーチャー１４の開口部と同心円となるように可視光レーザを調整する。
その後、全反射鏡７の角度を調整するねじ等を用い、全反射鏡７で反射した可視光レーザの光が全反射鏡８直前に設置されたアパーチャー１４の開口の中心になるようにあわせる。
同様に、全反射鏡８のミラーを調整し、全反射鏡８で反射した可視光レーザの光が全反射鏡９の直前に設置されたアパーチャー１４の開口の中心にくるようにする。
その後全反射鏡９を調整し、可視光レーザの光が出射された可視光レーザ装置の出射部に戻るように調整する。
【００２０】
このため、本実施の形態では、発振器内部に設けられたガス整流ダクト１３の側面に鏡２０Ｂを設置し、筺体３の側面に発振器外部から鏡２０Ｂを目視できる窓１５を設置する。
それらの設置場所は、窓１５と鏡２０Ｂとアパーチャー１４が同一高さになるように設置され、図４に示すように、ガス整流ダクト１３の側面は窓１５と平行となるように配置されており、アパーチャー１４は筺体３の側面付近に取り付けられている。
この様に、アパーチャー１４、窓１５、鏡２０Ｂを配置することにより、ガス整流ダクト１３に取り付けられた鏡２０Ｂに反射したアパーチャー１４の像を窓１５から目視で確認することができる。
なお、ガス整流ダクト１３に直接鏡２０Ｂを取り付けることで、鏡２０Ｂの角度の調整が不要であり、かつ、ガス整流ダクト１３に直接取り付けることで構成する部品の点数も減るため安価にすることができる。
この時、図５に示すように、鏡２０Ｂはガス整流ダクト１３上に伸縮性の高い、例えばシリコン樹脂系の接着剤２３で固定することによって、放電で高温となったレーザガスで温度が上がり、熱膨張したガス整流ダクト１３と、温度の低いレーザガスの雰囲気にある鏡の熱膨張量の差をシリコン樹脂系の接着剤２３が吸収するため、鏡２０Ｂには応力がかからず破損に至る事が無い。
また、図６のようにゴムシート２５を介して固定部材２４を用いて鏡２０Ｂを固定してもよく、この場合熱によって膨張したガス整流ダクト１３に固定された固定部材２４も伸びるが、ゴムシート２５と固定部材２４との間とゴムシート２５と鏡２０Ｂとの間にはすべりが起きるため、鏡２０Ｂに応力がかからず破損に至る事が無い。
【００２１】
このように、ガス整流ダクト１３に鏡２０Ｂを取り付けた結果、発振器内部ミラー調整用の可視光レーザの光がアパーチャー１４の開口部の中心にくるように全反射鏡７、８、９を窓１５より目視で確認しながら調整することができ、発振器の内部ミラーの調整を精度よく行うことができる。
また、鏡２０Ｂを直接ダクト１３に取り付けることにより、対向する２対の放電電極１間の間隔を狭くすることができ、その場合非励起空間が少なくなるため、レーザ発振器をよりコンパクト、高効率にすることができる。
さらに、従来、鏡２０ｂを放電電極１間のダクト１８に取り付けていたためこのダクトは平面部があることが望ましかったが、ダクト１３に直接取り付けることにより、対向する２対の放電電極１間のダクト１８は例えば円筒形でもよく、ダクト形状の自由度が増す。
【００２２】
実施の形態２．
実施の形態１で述べた構成においては、調整すべき内部ミラーの位置とその内部ミラー調整時に確認すべきアパーチャー１４を目視するための窓１５とが発振器長手方向の反対側に位置しているため、二人で作業を行うか、又は一人で作業をする場合はアパーチャー１４の確認と内部ミラーの調整を交互に実施する必要があるが、本実施の形態は、該調整作業を一人で可能とするものである。
【００２３】
図７は、本実施の形態による直交励起型レーザ発振器の内部ミラー調整用鏡の上面図、図８は正面図である。
本実施の形態では、調整すべき内部ミラーの位置とその時に確認すべきアパーチャーを目視できる窓とを近づけ、内部ミラーの調整とアパーチャーの確認を一人で同時に行うために、実施の形態１に示した構成にミラー２０Ａを追加したものである。
この鏡２０Ａの取付位置は、発振器筺体３の側面に設けられた窓１５より、鏡２０Ｂ及び鏡２０Ａを介してアパーチャー１４の像が目視で確認することができる位置に取り付けられている。
その取付方法は、例えば放電電極１の間隔を保持している電極支持部材１６に取り付けられており、図９に示すように、鏡取り付け板２７と固定板２６が棒状の電極支持部材１６を挟み込むように取り付けられている。
この様に取り付けることで、鏡取り付け板２７と固定板２６の固定を緩めると、円柱状の電極支持部材１６の軸を中心に回転することができるため、鏡２０Ａの角度の調整が容易である。
そして、もう一枚の鏡２９Ｂは、実施の形態１と同様にダクト１３に直接取り付けられているため、鏡２０Ｂの角度の調整が不要であり、２枚の鏡を用いるが鏡の角度の調整は鏡２０Ａのみでよいため作業性がよい。
【００２４】
また、図１０に示されるように、鏡２０Ｂは窓１５の中心軸と鏡２０Ａの中心軸と距離の等しい軸線上に取り付けられており、鏡２０Ａ及びアパーチャー１４が筺体の側面に近く、かつ、アパーチャー１４の中心軸から鏡２０Ａの中心軸との距離と、鏡２０Ａの中心軸から窓１５の中心軸との距離が等しくなるように各部品を設置すると鏡２０Ａの角度は窓１５と平行となり角度の調整が容易である。
また、鏡２０Ａと鏡２０Ｂ、アパーチャー１４、窓１５はそれぞれ同一高さとなるように設置されている。
【００２５】
本実施の形態によれば、内部ミラーの調整を行う場合は調整すべき内部ミラーの位置とその時に確認すべきアパーチャーを目視できる窓とが十分に近く、すなわち窓に目を近づけた状態で調整すべき内部ミラーの調整用ネジに工具を保持した手が届き、一人でアパーチャーを確認しながら内部ミラーの調整が同時に行えるので、正確かつ短時間に作業を実施することができる。
【００２６】
実施の形態３．
実施の形態１、２において用いた内部ミラー調整用の鏡を凸面鏡にしてもよく、この場合鏡に反射したアパーチャーが大きく見えるため、より正確に発振器内部ミラーの調整を行うことが可能である。
【００２７】
実施の形態４．
実施の形態１、２において窓１５の部分に、レンズを設置してもよく、この場合窓１５から鏡を見た場合、鏡が大きく見えるもしくは近くに見えるため、より正確に発振器内部ミラーの調整を行うことが可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、発振器の内部ミラーの調整が精度よく簡便に行うことができる。
【００２９】
また、作業者が一人で発振器の内部ミラーの調整が精度よく簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における直交励起型レーザ発振器内部を示す上面図である。
【図２】実施の形態１における直交励起型レーザ発振器内部を示す正面図である。
【図３】実施の形態１における直交励起型レーザ発振器内部を示す側面図である。
【図４】内部ミラー調整用鏡の配置を示す構造図である。
【図５】内部ミラー調整用鏡の鏡取り付け部の構造図である。
【図６】内部ミラー調整用鏡の鏡取り付け部の構造図である。
【図７】実施の形態２における直交励起型レーザ発振器内部を示す上面図である。
【図８】実施の形態２における直交励起型レーザ発振器内部を示す正面図である。
【図９】内部ミラー調整用鏡の鏡取り付け部の構造図である。
【図１０】内部ミラー調整用鏡の配置を示す構造図である。
【図１１】従来の直交励起型レーザ発振器を示す上面図である。
【図１２】従来の直交励起型レーザ発振器を示す正面図である。
【図１３】従来の直交励起型レーザ発振器を示す側面図である。
【図１４】可視光レーザの調整方法を示す図である。
【図１５】直交励起型レーザ発振器のアパーチャー部分の詳細図である。
【符号の説明】
１放電電極、２レーザ媒質、３筺体、４ブロア、５熱交換器、６部分反射鏡、７全反射鏡、８全反射鏡、９全反射鏡、１２レーザビーム、１３ダクト、１４アパーチャー、１５窓、２０鏡、１９ゴムシート、２０鏡。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mirror structure used for adjusting an internal mirror constituting an optical resonator in an orthogonal excitation type carbon dioxide laser oscillator.
[0002]
[Prior art]
11 is a top view showing an example of a conventional typical three-axis orthogonal laser oscillator, FIG. 12 is a side view thereof, and FIG. 13 is a longitudinal sectional view thereof.
In the figure, reference numeral 1 denotes a discharge electrode, which is arranged in two pairs as shown in the figure.
For example, in the case of a gas laser, 2 is a laser medium made of laser gas, 3 is a housing that encloses the laser medium 2, 4 is a blower that circulates the laser medium 2, and 5 is a heat exchanger that cools the laser medium 2.
Reference numeral 6 denotes a partial reflection mirror, and 7, 8 and 9 denote total reflection mirrors, which are arranged in the longitudinal direction of the housing 3 and constitute a resonator mirror. Here, the mirrors constituting the resonator mirror are collectively referred to as an internal mirror.
The total reflection mirror 8 is slightly inclined downward, the total reflection mirror 7 is slightly upwardly inclined, and the resonant optical path forms a Z-shape.
10 is a first laser beam reflecting means including a partial reflecting mirror 6 and a total reflecting mirror 8, 11 is a second laser beam reflecting means including a total reflecting mirror 7 and a total reflecting mirror 9, 12 is a laser beam, and 13 is a discharge. A duct 14 for returning the laser medium 2 that has passed between the electrode 1 and the discharge electrode 1 to the heat exchanger 5 is disposed in front of each reflecting mirror, and determines the shape of the beam mode or serves as a guide axis for laser light amplification. Apertures that play a role, windows 15a and 15b for internal confirmation provided on the side of the housing, 16 a cylindrical electrode support member, and 17 for closing the gap between the discharge electrode 1 and the aperture to rectify the gas flow. , 18 is a duct for rectifying the flow of gas by closing between the discharge electrodes 1 formed by a pair of the central part of the housing, 19a is a mirror mounting bracket for attaching the mirror 20a to the duct 17, and 19b is a dowel Doo 18 is a mirror mounting bracket for mounting the mirror 20b.
[0003]
Next, the operation of the laser oscillator configured as described above will be described.
First, a high voltage is applied to the discharge electrodes 1, and a discharge is generated between the discharge electrodes 1.
The laser medium 2 is excited by this discharge, and the light generated thereby is resonated by the resonator mirror.
The laser beam reflected by the total reflection mirror 9 reaches the total reflection mirror 8.
Since the total reflection mirror 8 is slightly inclined downward, the laser beam reaches the total reflection mirror 7 with a slight inclination below the previous optical axis.
Since the total reflection mirror 7 is slightly inclined upward, the laser beam reaches the partial reflection mirror 6 in parallel with the first optical axis.
A part of the laser beam reaching the partial reflection mirror 6 is directly output as a laser beam 12 to the outside, and the remaining laser beam returns to the total reflection mirror 9 through a route opposite to the previously described route.
The above process is repeated, the laser beam is amplified while reciprocating in the space of the discharge part A, and is output from the partial reflection mirror 6 to the outside.
[0004]
After excitation, the laser medium 2 circulates between the discharge electrodes 1 in the direction of the heat exchanger 5, and after cooling here, the laser medium 2 circulates in the direction of the arrow through the blower 4. By installing each member so that the gas flow between the two pairs of discharge electrodes is opposed to each other, the distribution of the refractive index generated by the temperature distribution in the direction of gas flow through the discharge space is canceled. In addition, the bending of the optical axis of the laser beam is improved.
[0005]
In order to perform laser oscillation, the angles of the total reflection mirrors 7, 8, 9 and the partial reflection mirror 6 must be appropriate.
That is, the beam reflected by the total reflection mirror 9 reaches the total reflection mirror 8, the beam reflected by the total reflection mirror 8 reaches the total reflection mirror 7, and the beam reflected by the total reflection mirror 7 reaches the partial reflection mirror 6. I have to do it.
[0006]
There are various methods for adjusting the angle of the mirror. As an example, an adjustment method using a visible light laser will be described.
A visible light laser having a divergence angle is installed outside the oscillator, and the laser light is installed so as to pass through the center of the partial reflection mirror 6 through which the light of the visible light laser passes and through the center of the total reflection mirror 7.
Thereafter, using a screw or the like for adjusting the angle of the total reflection mirror 7, the light of the visible light laser beam reflected by the total reflection mirror 7 is aligned with the center of the total reflection mirror 8.
Similarly, the mirror of the total reflection mirror 8 is adjusted so that the light of the visible light laser beam reflected by the total reflection mirror 8 comes to the center of the total reflection mirror 9.
Thereafter, the total reflection mirror 9 is adjusted and adjusted so as to return to the emission part of the visible light laser device from which the light of the visible light laser is emitted.
[0007]
During these adjustments, it is necessary to identify that the visible laser beam is at the center of the mirror in order to check whether the visible laser beam is at the center of the total reflection mirror and the partial reflection mirror. For this identification, the aperture 14 is used as a jig for adjusting the internal mirror.
That is, as shown in FIG. 14, the total reflection mirror and the partial reflection mirror are adjusted so that the light 21 of the visible light laser beam diverging larger than the opening of the aperture 14 becomes concentric as shown in FIG. 14 at the center of the opening of the aperture 14. As a result, the internal mirror can be adjusted using the aperture 14 installed in the oscillator, so that it is not necessary to insert a jig for adjusting the internal mirror when adjusting the internal mirror.
Here, it is necessary to visually check the aperture 14 from the outside of the oscillator housing 3 at the time of the adjustment. As shown in FIG. 15, the scattered light 12 a generated when the laser beam 12 is cut by the aperture 14 is provided in the duct 17. In the structure of absorbing the scattered light 12a cut by the aperture 14, the inner diameter of the absorber 22 cannot be increased so much, and a certain length is required.
For this reason, the aperture 14 cannot be directly visually observed no matter where the window is provided in front of the housing.
In addition, even if the aperture 14 is viewed from the side of the chassis, the laser beam reflecting means 10 and 11 are present, so that a window cannot be installed near the center of the chassis side, and windows are provided near both ends of the chassis side. In the case, the duct 13 blocks the view and the aperture 14 cannot be seen.
[0008]
Therefore, using the mirror 20b attached to the duct 18 via the mirror mounting bracket 19b, the image of the aperture 14 reflected on the mirror 20b is visually confirmed from the window 15a provided on the side of the housing, and the internal mirror is adjusted. carry out.
At this time, since the window 15a for viewing the position of the inner mirror (7, 9) to be adjusted and the aperture 14 to be confirmed at the time of adjusting the inner mirror is located on the opposite side of the longitudinal direction of the housing, two people work. , One person moves the screw for adjusting the inner mirror, and the other person looks at the aperture 14 through the window, or when working alone, after moving the screw for adjusting the inner mirror, The action of moving to the opposite side and checking the aperture 14 from the window 15a is repeated.
Further, using the mirror 20a attached to the duct 25 via the mirror mounting bracket 19a, the image of the aperture 14 reflected on the mirror 20a is visually confirmed from the window 15b provided in the front of the housing, and the internal mirror is adjusted. carry out.
At this time, the position of the internal mirror (6, 8) to be adjusted and the window 15b for viewing the aperture 14 to be confirmed at the time of adjusting the internal mirror are present on the same side in the longitudinal direction of the housing. The mirror is located on the side of the chassis, and a window 15b for viewing the aperture 14 to be confirmed when adjusting the internal mirror is located in front of the chassis. Yes, since the position of the window and the position of the screw for adjusting the internal mirror are separated, after confirming the aperture 14 from the window 15b, the action of moving the screw for adjusting the internal mirror is repeated.
[0009]
If this internal mirror is adjusted with the inside of the housing set to the atmosphere, the inside of the housing will be about 1/10 of the pressure at the time of oscillation, that is, atmospheric pressure, during actual laser oscillation. The housing is deformed and the mirror is not adjusted.
For this reason, when adjusting the internal mirror, the pressure inside the laser oscillator housing should be the same as that during laser oscillation, and the internal mirror must be adjusted while maintaining the vacuum of the housing. Don't be.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, a mirror 20 for visually observing an aperture when adjusting an internal mirror of an oscillator is provided in a duct 16 between a discharge electrode and a discharge electrode or a duct 17 between a discharge electrode and an aperture 14 as shown in FIG. Although attached, this part has a structure in which a thin plate material is bent in order to reduce the cost. In some cases, the angle accuracy is not good, and it is difficult to adjust the angle of the mirror.
Also, since the window for viewing the position of the internal mirror to be adjusted and the aperture to be checked when adjusting the internal mirror is far away, check the aperture when working with two people or working alone. And the internal mirror cannot be adjusted at the same time, and there is a problem that it takes time to adjust the internal mirror accurately.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a laser oscillator in which the adjustment of the total reflection mirror and the partial reflection mirror inside the oscillator can be easily performed with high accuracy.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The laser oscillator according to the present invention excites the laser medium gas between the discharge electrodes to generate laser light, guides the laser medium gas heated by the discharge to the heat exchanger through the duct, cools it, and discharges the discharge again. In the laser oscillator in which the laser oscillation unit that is circulated between the electrodes is disposed in two pairs inside the casing so that the flow of the laser medium gas faces each other, a window provided on the side of the casing, and from this window, A first mirror provided in the duct for observing an aperture portion that serves as a guide for laser light, and confirms whether the light of the visible light laser for adjusting the mirror inside the oscillator is at the center of the aperture It is.
[0013]
The first mirror is arranged on the axis parallel to the window with respect to the side surface of the duct and on the same distance between the central axis of the window and the central axis of the aperture, and the first mirror, the window, and the duct are the same. It is to be height.
[0014]
In addition, a second mirror that reflects the image of the aperture and guides it to the first mirror is provided, and the aperture is confirmed from the window on the side of the housing.
[0015]
Further, at least one mirror is constituted by a convex mirror.
[0016]
Furthermore, a magnifying lens is provided on the window.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, an internal mirror adjusting mirror of an orthogonal excitation type laser oscillator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a top view showing a first embodiment of an internal mirror adjusting mirror of an orthogonal excitation laser oscillator according to the present invention, FIG. 2 is a front view, and FIG. 3 is a side view.
In the figure, reference numeral 1 is a discharge electrode arranged in a pair, 2 is a laser medium made of a laser gas, for example in the case of a gas laser, 3 is a housing for enclosing the laser medium 2, 4 is a blower for circulating the laser medium 2, Reference numeral 5 denotes a heat exchanger that cools the laser medium 2, 6 denotes a partial reflection mirror, and 7, 8, and 9 denote total reflection mirrors, which are arranged in the longitudinal direction of the housing 3 and constitute a resonator mirror.
The function of the resonator mirror is the same as that described in the section of the prior art, and the description is omitted.
[0018]
10 is a first laser beam reflecting means including a partial reflecting mirror 6 and a total reflecting mirror 8, 11 is a second laser beam reflecting means including a total reflecting mirror 7 and a total reflecting mirror 9, 12 is a laser beam, and 13 is a discharge. A gas rectification duct 14 for returning the laser medium 2 that has passed between the electrode 1 and the discharge electrode 1 to the heat exchanger 5 is disposed in front of each reflector, and determines the shape of the beam mode or guides for laser light amplification. Aperture which plays an axial role, 15 is a window for internal confirmation provided on the side of the housing, 17 is a duct for closing the space between the discharge electrode 1 and the aperture and rectifying the flow of gas, and the central axis of the 20B window 15 And a mirror attached to the side surface of the gas rectifying duct 13 on the same axis as the center axis of the aperture 14.
[0019]
As described in the prior art, when performing alignment of the internal mirror of the oscillator, a visible light laser having a divergence angle while maintaining the pressure at the time of laser oscillation, that is, about 1/10 of the atmosphere inside the oscillator housing. Is placed outside the oscillator, and the laser beam passes through the center of the partial reflection mirror 6 through which the light of the visible light laser passes, and passes through the center of the opening of the aperture 14 installed immediately before the total reflection mirror 7. To do.
At this time, as shown in FIG. 14, the visible light laser is adjusted so that the light of the visible light laser diffused larger than the opening of the aperture 14 is concentric with the opening of the aperture 14.
Thereafter, using a screw or the like for adjusting the angle of the total reflection mirror 7, the light of the visible light laser beam reflected by the total reflection mirror 7 is adjusted to be the center of the opening of the aperture 14 installed immediately before the total reflection mirror 8.
Similarly, the mirror of the total reflection mirror 8 is adjusted so that the light of the visible light laser beam reflected by the total reflection mirror 8 comes to the center of the opening of the aperture 14 installed immediately before the total reflection mirror 9.
Thereafter, the total reflection mirror 9 is adjusted so as to return to the emission portion of the visible light laser device from which the visible laser beam is emitted.
[0020]
Therefore, in the present embodiment, the mirror 20B is installed on the side surface of the gas rectifying duct 13 provided inside the oscillator, and the window 15 through which the mirror 20B can be viewed from the outside of the oscillator is installed on the side surface of the housing 3.
The installation place is such that the window 15, the mirror 20 </ b> B, and the aperture 14 are at the same height, and the side surface of the gas rectifying duct 13 is arranged so as to be parallel to the window 15 as shown in FIG. 4. The aperture 14 is attached near the side surface of the housing 3.
As described above, by arranging the aperture 14, the window 15, and the mirror 20 </ b> B, the image of the aperture 14 reflected on the mirror 20 </ b> B attached to the gas rectifying duct 13 can be visually confirmed from the window 15.
It should be noted that by attaching the mirror 20B directly to the gas rectifying duct 13, it is not necessary to adjust the angle of the mirror 20B, and the number of components formed by directly attaching to the gas rectifying duct 13 is reduced, so that the cost can be reduced. it can.
At this time, as shown in FIG. 5, the mirror 20 </ b> B is fixed on the gas rectifying duct 13 with a highly stretchable, for example, silicon resin-based adhesive 23, so that the temperature rises with the laser gas that has become hot due to the discharge, Since the silicon resin adhesive 23 absorbs the difference in thermal expansion between the thermally expanded gas rectifying duct 13 and the mirror in the laser gas atmosphere at a low temperature, the mirror 20B is not stressed and is damaged. There is no.
Further, as shown in FIG. 6, the mirror 20B may be fixed using the fixing member 24 via the rubber sheet 25. In this case, the fixing member 24 fixed to the gas rectifying duct 13 expanded by heat also extends, but the rubber Since slip occurs between the sheet 25 and the fixing member 24 and between the rubber sheet 25 and the mirror 20B, no stress is applied to the mirror 20B, and damage does not occur.
[0021]
Thus, as a result of attaching the mirror 20B to the gas rectifying duct 13, the total reflection mirrors 7, 8, and 9 are opened to the window 15 so that the light of the visible light laser for adjusting the mirror inside the oscillator comes to the center of the opening of the aperture 14. Adjustment can be made while visually confirming, and the internal mirror of the oscillator can be adjusted accurately.
Further, by attaching the mirror 20B directly to the duct 13, the distance between the two pairs of discharge electrodes 1 facing each other can be narrowed. In this case, the non-excitation space is reduced, so that the laser oscillator is made more compact and efficient. can do.
In addition, since the mirror 20b is conventionally attached to the duct 18 between the discharge electrodes 1, it is desirable that this duct has a flat portion. However, by directly attaching the duct 20 to the duct 13, the gap between the two pairs of discharge electrodes 1 facing each other is desired. The duct 18 may be cylindrical, for example, and the degree of freedom of the duct shape is increased.
[0022]
Embodiment 2. FIG.
In the configuration described in the first embodiment, the position of the internal mirror to be adjusted and the window 15 for viewing the aperture 14 to be confirmed when adjusting the internal mirror are located on the opposite side of the longitudinal direction of the oscillator. When working with two people or working alone, it is necessary to alternately perform the confirmation of the aperture 14 and the adjustment of the internal mirror, but this embodiment allows the adjustment work to be performed alone. To do.
[0023]
FIG. 7 is a top view of an internal mirror adjusting mirror of the orthogonal excitation laser oscillator according to the present embodiment, and FIG. 8 is a front view.
In this embodiment, the position of the internal mirror to be adjusted and the window where the aperture to be confirmed at that time can be brought close to each other, and the adjustment of the internal mirror and the confirmation of the aperture are performed simultaneously by one person. The mirror 20A is added to the configuration.
The attachment position of the mirror 20A is attached to a position where the image of the aperture 14 can be visually confirmed through the mirror 20B and the mirror 20A from the window 15 provided on the side surface of the oscillator housing 3.
The mounting method is, for example, attached to the electrode support member 16 that holds the interval between the discharge electrodes 1, and the mirror mounting plate 27 and the fixing plate 26 sandwich the rod-shaped electrode support member 16 as shown in FIG. It is attached as follows.
By mounting in this way, when the fixing of the mirror mounting plate 27 and the fixing plate 26 is loosened, the mirror 20A can be rotated around the axis of the columnar electrode support member 16, and therefore the angle of the mirror 20A can be easily adjusted. .
Since the other mirror 29B is directly attached to the duct 13 as in the first embodiment, it is not necessary to adjust the angle of the mirror 20B, and two mirrors are used, but the angle of the mirror is adjusted. Since only the mirror 20A is required, workability is good.
[0024]
Further, as shown in FIG. 10, the mirror 20B is mounted on an axis having the same distance as the central axis of the window 15 and the central axis of the mirror 20A, the mirror 20A and the aperture 14 are close to the side surface of the housing, and When each component is installed so that the distance from the center axis of the aperture 14 to the center axis of the mirror 20A is equal to the distance from the center axis of the mirror 20A to the center axis of the window 15, the angle of the mirror 20A becomes parallel to the window 15. Angle adjustment is easy.
Further, the mirror 20A and the mirror 20B, the aperture 14, and the window 15 are installed so as to have the same height.
[0025]
According to the present embodiment, when adjusting the internal mirror, the position of the internal mirror to be adjusted and the window through which the aperture to be confirmed can be viewed are sufficiently close, that is, adjusted with the eyes close to the window. Since the hand holding the tool reaches the adjustment screw of the inner mirror to be adjusted and the inner mirror can be adjusted simultaneously while checking the aperture alone, the work can be performed accurately and in a short time.
[0026]
Embodiment 3 FIG.
The mirror for adjusting the internal mirror used in the first and second embodiments may be a convex mirror. In this case, since the aperture reflected on the mirror looks large, it is possible to adjust the oscillator internal mirror more accurately.
[0027]
Embodiment 4 FIG.
In the first and second embodiments, a lens may be installed at the window 15. In this case, when the mirror is viewed from the window 15, the mirror looks larger or closer, so the adjustment of the internal mirror of the oscillator can be performed more accurately. Can be done.
[0028]
【The invention's effect】
According to the present invention, the adjustment of the internal mirror of the oscillator can be easily performed with high accuracy.
[0029]
Further, the adjustment of the internal mirror of the oscillator can be performed easily and accurately by one operator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view showing the inside of an orthogonal excitation type laser oscillator according to a first embodiment.
FIG. 2 is a front view showing the inside of an orthogonal excitation type laser oscillator in the first embodiment.
FIG. 3 is a side view showing the inside of the orthogonal excitation type laser oscillator in the first embodiment.
FIG. 4 is a structural diagram showing the arrangement of internal mirror adjustment mirrors.
FIG. 5 is a structural diagram of a mirror mounting portion of an internal mirror adjustment mirror.
FIG. 6 is a structural diagram of a mirror mounting portion of an internal mirror adjustment mirror.
7 is a top view showing the inside of a quadrature excitation laser oscillator in the second embodiment. FIG.
FIG. 8 is a front view showing the inside of an orthogonal excitation laser oscillator according to a second embodiment.
FIG. 9 is a structural diagram of a mirror mounting portion of an internal mirror adjustment mirror.
FIG. 10 is a structural diagram showing the arrangement of internal mirror adjustment mirrors.
FIG. 11 is a top view showing a conventional orthogonally pumped laser oscillator.
FIG. 12 is a front view showing a conventional orthogonal excitation type laser oscillator.
FIG. 13 is a side view showing a conventional orthogonally pumped laser oscillator.
FIG. 14 is a diagram showing a visible light laser adjustment method.
FIG. 15 is a detailed view of an aperture portion of an orthogonal excitation type laser oscillator.
[Explanation of symbols]
1 discharge electrode, 2 laser medium, 3 housing, 4 blower, 5 heat exchanger, 6 partial reflection mirror, 7 total reflection mirror, 8 total reflection mirror, 9 total reflection mirror, 12 laser beam, 13 duct, 14 aperture, 15 Windows, 20 mirrors, 19 rubber sheets, 20 mirrors.

Claims

A laser oscillation unit that excites a laser medium gas between discharge electrodes to generate laser light, and cools the laser medium gas heated to high temperature by discharge to a heat exchanger through a duct and circulates between the discharge electrodes again. In a laser oscillator in which two pairs of laser medium gases are opposed to each other so that the flow of the laser medium gas faces each other,
A window provided on the side of the housing;
From this window, a first mirror provided in the duct for observing an aperture portion that guides the laser beam;
The provided laser oscillator, wherein the visible light laser for adjusting the oscillator internal mirror or Oh Rukado the center of the aperture from the window through the first mirror is visible confirmation.

The first mirror is placed on the side of the duct so that the first mirror, the window, and the aperture are at the same height on an axis parallel to the window and on the same distance between the central axis of the window and the central axis of the aperture. The laser oscillator according to claim 1, wherein:

2. A second mirror that reflects an image of the aperture and guides it to the first mirror is provided, and the aperture can be visually confirmed through the first and second mirrors from a window on the side of the housing. The laser oscillator described in 1.

The second mirror is disposed on an axis having the same distance between the central axis of the window and the central axis of the aperture, and is arranged in parallel with the window. The first mirror is the center of the second mirror and the central axis of the window. 4. The apparatus according to claim 3, wherein the first mirror, the second mirror, the window, and the aperture are arranged at the same height on an axial line having the same distance from the shaft and parallel to the window. The laser oscillator described.

5. The laser oscillator according to claim 1, wherein at least one mirror is a convex mirror.

5. The laser oscillator according to claim 1, wherein a magnifying lens is provided on the window.