JP4639531B2 - Sealed gas laser device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用や産業用に使用される封止型気体レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、封止型気体レーザ装置はガスボンベの交換が不要で小型軽量なため、レーザメスのような医療用治療装置や部材へのレーザマーキングのような産業用製造装置などにも幅広く利用されてきている。
【0003】
以下に従来の封止型気体レーザ装置について説明する。
【0004】
図7は従来例の封止型気体レーザ装置の部分断面図を示すものである。図7において、1は反射鏡であるレーザ用光学部品であり、金属フランジ2aと一体となるように結合されている。金属フランジ2bは真空リークを防止するガスケット5を咬み込ませて金属フランジ2aと結合(結合用ボルトは図示せず)している。3a、3bは一体となった金属フランジ2を微動させる調整ネジである。4はバネであり、調整ネジ3bと金属フランジ2の間に挿入されている。調整ネジ3aの先端は固定フランジ7に接しており、固定フランジ7はベローズ6を介して金属フランジ2に連結されている。8a、8bはレーザ管である。なお、気体レーザ装置に当然備わっているべき電極などは図7では省略してある。
【0005】
以上のように構成された封止型気体レーザ装置について、以下その動作について説明する。周知のように、レーザ発振させるには一対の反射鏡の相対角度を数mrad(ミリラジアン)の精密調整が必要となる。レーザ用光学部品1はこの反射鏡の一つである。精密なピッチを持つ調整ネジ3aを締め付けると、先端は固定フランジ7に当たって動かないため金属フランジ2に上向きの力が加わる。
金属フランジ2は固定フランジ7とベローズ6で接合されているため容易に動く。同時に、反対側の調整ネジ3bと金属フランジ2間に挿入したバネ4の弾性により、金属フランジ2が不均一に歪むことは少ない。このため、レーザ用光学部品1も機械的歪みの少ない微少角度の調整が可能となる。この場合、封止型気体レーザ装置の特性は気密性能により左右され、特にレーザ用光学部品1と金属フランジ2とは溶接が不可能なため、この封着性能に大きく依存する。従来の封着方法としては、レーザ管端面及びレーザ用光学部品の表面にあらかじめ金を付着した後、接着面及びインジウムを加熱融着する方法が知られている。また、金属フランジ2a、2bに加工された山形状突起で真空用のガスケット5を咬み込ませて気密性を得ることが多い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、レーザ用光学部品1と金属フランジ2との封着性の安定性や、ガスケット5の不均一締め付けに起因する金属フランジの熱的安定性が損なわれる場合があり、レーザ管の寿命が短くなりがちであるという問題点を有していた。
【0007】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、気密性が向上し、熱的安定性にも優れた長寿命な封止型気体レーザ装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の封止型気体レーザ装置は、接合境界部でフィレットが形成するようにレーザ用光学部品をインジウム合金シールで融着した金属フランジと、この金属フランジを微動する調整ネジと、金属フランジに溶接したベローズと、微動による歪みを吸収するバネを設けた構成を有している。
【0009】
【発明の実施の形態】
(実施例1)
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0010】
図1において、1はレーザ用光学部品であり、金属フランジ2と一体となるようにインジウム合金シールで封着されている。3a、3bは金属フランジ2を微動させる調整ネジである。4はバネであり、調整ネジ3bと金属フランジ2の間に挿入されている。調整ネジ3aの先端は固定フランジ7に接しており、固定フランジ7はベローズ6を介して金属フランジ2に連結されている。8a、8bはレーザ管である。以上は図7に示す従来構成と同様なものである。図7に示す従来例と異なるのは、レーザ用光学部品1と金属フランジ2とのインジウム合金シールによる封着部がその境界でろう付継手フィレットを形成するようにした点である。また、金属フランジ2は1枚としてガスケット5をなくしている。
【0011】
以上のように構成された封止型気体レーザ装置について、その動作を説明する。レーザ発振させるには一対の反射鏡の相対角度を数mrad(ミリラジアン)の精密調整が必要となる。レーザ用光学部品1はこの反射鏡の一つである。精密なピッチを持つ調整ネジ3aを締め付けると、先端は固定フランジ7に当たって動かないため金属フランジ2が上向きに力が加わる。金属フランジ2は固定フランジ7とベローズ6で接合されているため容易に動く。同時に、反対側の調整ネジ3bと金属フランジ2間に挿入したバネ4の弾性により、金属フランジ2が不均一に歪むことは少ない。このため、レーザ用光学部品1も機械的歪みの少ない微少角度の調整が可能となる。以上は図7に示した従来の封止型気体レーザ装置と同様である。
【0012】
本実施例による封止型気体レーザ装置のインジウム合金シールと従来の封止型気体レーザ装置のインジウム合金シールの断面比較図を図2に示した。比較しやすいように、図中の左半分に本実施例を、右半部に従来例を示している。レーザ用光学部品1及び金属フランジ2の接合面に金11を予め付着して、インジウムAを挿入して加熱溶融させることは従来のものと同じである。従来と異なるのは、金属フランジ2に付着させる金21を接合面(水平面)だけでなく壁面(垂直面)にも付着させた点にある。このようにして加熱溶融すれば、インジウム合金シールに図2のごときフィレットBが全周均一に容易に形成される。この結果、インジウム合金シール部の気密性の信頼性が大幅に向上する点で優れた効果が期待できる。
【0013】
以上のように本実施例によれば、レーザ用光学部品1と金属フランジ2とのインジウム合金シールによる封着部境界にフィレットを設けることにより、レーザ管の気密性の信頼性が増し、レーザ管の長寿命化を図ることができる。
【0014】
(実施例2)
以下本発明の第2の実施例について図面を参照しながら説明する。
【0015】
図3におて、図1と同じ符号を付したものは図1の構成と同様なものであり説明を省略する。図1の構成と異なるのは、レーザ用光学部品1と金属フランジ2とをインジウム合金シールで封着したのち、その外側にさらに樹脂充填シールも併用した点である。
【0016】
以上のように構成された封止型気体レーザ装置について、その動作を説明する。レーザ発振させるには一対の反射鏡の相対角度を数mrad(ミリラジアン)の精密調整が必要となる。レーザ用光学部品1はこの反射鏡の一つである。精密なピッチを持つ調整ネジ3aを締め付けると、先端は固定フランジ7に当たって動かないため金属フランジ2が上向きに力が加わる。金属フランジ2は固定フランジ7とベローズ6で接合されているため容易に動く。同時に、反対側の調整ネジ3bと金属フランジ2間に挿入したバネ4の弾性により、金属フランジ2が不均一に歪むことは少ない。このため、レーザ用光学部品1も機械的歪みの少ない微少角度の調整が可能となる。以下は実施例1と同様である。
【0017】
本実施例2による封止型気体レーザ装置のレーザ用光学部品1と金属フランジ2との接合部の拡大断面図を図3に示した。実施例1のフィレットB付きインジウム合金シールに加えて、金属フランジ2の外周部に溝を設けて真空用樹脂で充填して樹脂充填シールCを形成する。本実施例2によれば、万一インジウム合金シールで微少な真空リークが生じる場合でも、外周部に補強した樹脂充填シールによって2重にシールされているためにより信頼性が向上する。この場合、レーザ管内部を真空状態にして樹脂充填シールを施せば、万一インジウム合金シールに微小欠陥があっても樹脂充填シールがその箇所に強く吸引されるために、気密性をより確実に確保できるようになる。
【0018】
以上のように本実施例2によれば、レーザ用光学部品1と金属フランジ2との封着を、インジウム合金シールだけでなく、樹脂充填シールも同時に設けることにより、レーザ管の気密性の信頼性が一層増し、レーザ管の長寿命化を図ることができる。
【0019】
(実施例3)
以下本発明の第3の実施例について図面を参照しながら説明する。
【0020】
図5において、図1と同じ符号を付したものは図1の構成と同様なものであり説明を省略する。図1の構成と異なるのは、金属フランジ2を2分割にし、金属フランジ2a、2bの少なくとも一方に設けた溝の中に真空用のメタルCリング35を挿入した点である。金属フランジ2を2分割にすることにより構造は少し複雑になるが、光学部品1が損傷した場合に部分交換が可能になる利点がある。
【0021】
以上のように構成された封止型気体レーザ装置について、その動作を説明する。レーザ発振させるには一対の反射鏡の相対角度を数mrad(ミリラジアン)の精密調整が必要となる。レーザ用光学部品1はこの反射鏡の一つである。精密なピッチを持つ調整ネジ3aを締め付けると、先端は固定フランジ7に当たって動かないため金属フランジ2a、2bに上向きの力が加わる。金属フランジ2は固定フランジ7とベローズ6で接合されているため容易に動く。同時に、反対側の調整ネジ3bと金属フランジ2a、2b間に挿入したバネ4の弾性により、金属フランジ2が不均一に歪むことは少ない。このため、レーザ用光学部品1も機械的歪みの少ない微少角度の調整が可能となる。以上は実施例1と同様である。
【0022】
本実施例3による封止型気体レーザ装置の金属フランジ部と従来封止型気体レーザ装置の金属フランジ部との断面比較を図6に示した。ここではレーザ用光学部品1と金属フランジ2a、2bおよび真空用シール材35以外は省略している。図6に示すように、従来は真空装置に常用されているガスケット5を金属フランジ2a、2bに加工された山形状突起で咬み込ませていた。この場合、強い力が必要で均一な締め付けが難しく、金属フランジ2a、2bに隙間なく均等加重を加えるのが困難であった。このため、金属フランジ2a、2bの間に隙間が生じやすかった。隙間や不均一な歪みがあると、振動や熱サイクルがかかった場合に金属フランジ2aに異常な傾斜が生じやすくなり、レーザ用光学部品1がズレてレーザ特性に悪影響を及ぼす。これに対し、本実施例3によれば、図6に示すように真空用シール材としてメタルCリング35を用いるために、金属フランジ2a、2bに設ける溝加工が簡単で、しかも比較的小さな力で隙間なく均一な締め付けが容易となる。これにより振動や熱サイクルがかかった場合にも、隙間や不均一な機械的歪みに起因する金属フランジ2aの異常な傾斜が生じにくくなり、レーザ用光学部品1がズレてレーザ特性に及ぼす影響が極めて少なくなる。
【0023】
以上のように本実施例3によれば、金属フランジを2分割してメタルCリング35を設けることにより、振動や熱的な外乱に対する安定性が高く光学部品1の交換が容易なレーザ管の長寿命化を図ることができる。
【0024】
なお、第3の実施例において真空用シール材はメタルCリング35としたが、メタルOリングとしてもよい。
【0025】
【発明の効果】
以上のように本発明は、接合境界部でフィレットが形成するようにレーザ用光学部品をインジウム合金シールで融着した金属フランジと、前記金属フランジを微動する調整ネジと、前記金属フランジに溶接したベローズと、前記微動による歪みを吸収するバネを設けることにより、レーザ管の気密性の信頼性が増し、レーザ管の長寿命化を達成することができる優れた封止型気体レーザ装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における封止型気体レーザ装置の構成図
【図2】第1の実施例および従来の封止型気体レーザ装置の加熱前のインジウム合金シール部の比較図
【図3】本発明の第2の実施例における封止型気体レーザ装置の構成図
【図4】本発明の第2の実施例における封止型気体レーザ装置の光学部品封着部の拡大図
【図5】本発明の第3の実施例における封止型気体レーザ装置の構成図
【図6】本発明の第3の実施例における封止型気体レーザ装置の金属フランジ部の概略構成図
【図7】従来の封止型気体レーザ装置の構成図
【符号の説明】
1 光学部品
2 金属フランジ
3a、3b 調整ネジ
35 Cリング
4 バネ
6 ベローズ
7 固定フランジ
8 レーザ管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sealed gas laser device used for medical and industrial purposes.
[0002]
[Prior art]
In recent years, sealed gas laser devices do not require replacement of gas cylinders and are small and light, so they have been widely used in medical treatment devices such as laser scalpels and industrial manufacturing devices such as laser marking on members. .
[0003]
A conventional sealed gas laser device will be described below.
[0004]
FIG. 7 shows a partial sectional view of a conventional sealed gas laser apparatus. In FIG. 7, reference numeral 1 denotes a laser optical component which is a reflecting mirror, and is coupled so as to be integrated with the metal flange 2a. The
[0005]
The operation of the sealed gas laser device configured as described above will be described below. As is well known, precise adjustment of the relative angle of a pair of reflecting mirrors by several mrad (milliradian) is necessary for laser oscillation. The laser optical component 1 is one of the reflecting mirrors. When the adjustment screw 3a having a precise pitch is tightened, the tip does not move by hitting the
Since the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional configuration, the stability of the sealing property between the laser optical component 1 and the
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a long-life sealed gas laser device that has improved hermeticity and excellent thermal stability.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the sealed gas laser apparatus of the present invention has a metal flange in which a laser optical component is fused with an indium alloy seal so that a fillet is formed at a joint boundary, and finely moves the metal flange. It has a configuration in which an adjustment screw, a bellows welded to a metal flange, and a spring that absorbs distortion due to fine movement are provided.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Example 1
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0010]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a laser optical component, which is sealed with an indium alloy seal so as to be integrated with the
[0011]
The operation of the sealed gas laser device configured as described above will be described. In order to oscillate the laser, it is necessary to precisely adjust the relative angle of the pair of reflecting mirrors to several mrad (milliradian). The laser optical component 1 is one of the reflecting mirrors. When the adjustment screw 3a having a precise pitch is tightened, the
[0012]
FIG. 2 is a cross-sectional comparison view of the indium alloy seal of the sealed gas laser device according to this embodiment and the indium alloy seal of the conventional sealed gas laser device. For easy comparison, this embodiment is shown in the left half of the figure, and the conventional example is shown in the right half. It is the same as that of the prior art that gold 11 is attached in advance to the joint surface between the laser optical component 1 and the
[0013]
As described above, according to the present embodiment, by providing the fillet at the boundary between the laser optical component 1 and the
[0014]
(Example 2)
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same as those in FIG. 1 is that the laser optical component 1 and the
[0016]
The operation of the sealed gas laser device configured as described above will be described. In order to oscillate the laser, it is necessary to precisely adjust the relative angle of the pair of reflecting mirrors to several mrad (milliradian). The laser optical component 1 is one of the reflecting mirrors. When the adjustment screw 3a having a precise pitch is tightened, the
[0017]
FIG. 3 shows an enlarged cross-sectional view of a joint portion between the laser optical component 1 and the
[0018]
As described above, according to the second embodiment, the laser optical component 1 and the
[0019]
(Example 3)
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0020]
In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same as those in FIG. 1 is that the
[0021]
The operation of the sealed gas laser device configured as described above will be described. In order to oscillate the laser, it is necessary to precisely adjust the relative angle of the pair of reflecting mirrors to several mrad (milliradian). The laser optical component 1 is one of the reflecting mirrors. When the adjusting screw 3a having a precise pitch is tightened, the tip does not move by hitting the fixed
[0022]
FIG. 6 shows a cross-sectional comparison between the metal flange portion of the sealed gas laser device according to the third embodiment and the metal flange portion of the conventional sealed gas laser device. Here, components other than the laser optical component 1, the
[0023]
As described above, according to the third embodiment, by providing the
[0024]
In the third embodiment, the vacuum sealing material is the
[0025]
【The invention's effect】
As described above, the present invention is welded to a metal flange in which a laser optical component is fused with an indium alloy seal so that a fillet is formed at a joint boundary, an adjustment screw that finely moves the metal flange, and the metal flange. By providing the bellows and the spring that absorbs the distortion caused by the fine movement, the reliability of the hermeticity of the laser tube is increased, and an excellent sealed gas laser device that can achieve a long life of the laser tube can be realized. Is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a sealed gas laser device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a comparison of an indium alloy seal portion before heating between the first embodiment and a conventional sealed gas laser device. FIG. 3 is a block diagram of a sealed gas laser apparatus in a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is an enlarged view of an optical component sealing portion of the sealed gas laser apparatus in a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a configuration diagram of a sealed gas laser apparatus according to a third embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a metal flange portion of the sealed gas laser apparatus according to a third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a block diagram of a conventional sealed gas laser device.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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