JP4779917B2 - Gas laser oscillator - Google Patents
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Description
本発明はガスレーザ発振装置に関するものである。 The present invention relates to a gas laser oscillation device.
一般にガスレーザ発振装置では、レーザガスを内部に有する放電管両端に部分反射鏡からなる出力鏡と反射鏡からなる終段鏡を配置する構成で、これら出力鏡と終段鏡を夫々出力鏡ホルダと終段鏡ホルダで保持し、出力鏡ホルダと終段鏡ホルダの平行度を保つための位置規制手段と、放電管の位置を保つための位置規制手段を夫々設けていた。(例えば、特許文献1参照)
以下、従来のレーザ発振装置について図3を用いて説明する。
In general, in a gas laser oscillation apparatus, an output mirror composed of a partial reflecting mirror and a final mirror composed of a reflecting mirror are arranged at both ends of a discharge tube having laser gas inside, and these output mirror and final mirror are respectively connected to an output mirror holder and a final mirror. Position restricting means for holding the stage mirror holder and maintaining the parallelism of the output mirror holder and the final stage mirror holder and position restricting means for maintaining the position of the discharge tube are provided. (For example, see Patent Document 1)
A conventional laser oscillation apparatus will be described below with reference to FIG.
101は放電管、102、103は放電管101内部のレーザガスにエネルギーを与えるための電極、104は電極102、103に接続した電源部、105は放電管101内の放電空間、106は放電管101からのレーザ光軸上に配置した100%に近い反射率を有する終段鏡、107は放電管101からのレーザ光軸上に配置した部分反射鏡からなる出力鏡、110は放電管101へ接続したレーザガス流路、111、112はレーザガスを冷却する熱交換器、113はレーザガスを循環させる送風機で、送風機113、熱交換器112、レーザガス流路110、放電管101、熱交換器111、送風機113へとレーザガスを循環させるように構成していた。
101 is a discharge tube, 102 and 103 are electrodes for applying energy to the laser gas inside the
そして、出力鏡107は出力鏡ホルダ115aで保持し、終段鏡106は終段鏡ホルダ115bで保持し、これら出力鏡ホルダ115aと終段鏡ホルダ115bは、複数のミラーホルダ連結棒114によって、互いに平行になるように支持し、また、放電管101は放電管ホルダ116を介して放電管ホルダベース117で支持していた。
The output mirror 107 is held by an
ここで、放電管と終段鏡、出力鏡の支持関係について説明する。 Here, the support relationship between the discharge tube, the final stage mirror, and the output mirror will be described.
回転支持部200は、出力鏡ホルダ115aを放電管ホルダベース117に支持するための連結フランジ117aに接続されている。出力鏡ホルダ115aがレーザ光軸に対して垂直になるように支持するための支持部120aが、出力鏡ホルダ115aの下部に配置されている。連結フランジ117aには、回転軸支持部120bが配置されている。
The
上記の支持部120aと回転軸支持部120bには、回転軸119を挿入するための穴が開いている。回転軸119は、上記の支持部120aと回転軸支持部120bに挿入することにより、連結フランジ117aを介して出力鏡ホルダ115aと放電管ホルダベース117が組み合せられる。上記のように、回転軸119、上記支持部120aと回転軸支持部120bは、出力鏡ホルダ115aを放電管ホルダベース117に支持するために回転支持部200を構成している。この回転支持部200は、図に示す矢印202の回転方向に自由度を持つ。
The support portion 120a and the rotation shaft support portion 120b have holes for inserting the
一方、終段鏡ホルダ115bの下部には、支持棒121が取付けられている。放電管ホルダベース117側の連結フランジ117bには、回転体122と前記回転体122を支持している回転体支持部123が、上記支持棒121を支持するために構成されている。これらによって、光軸方向に摺動自在なスライダー構造220が形成されている。このスライダー構造220は、図に示す矢印222の光軸方向に自由度を持つ。
On the other hand, a
この構成によって、出力鏡ホルダ115aと放電管ホルダベース117は、レーザ光軸方向と垂直方向に対して、固定される。しかし、出力鏡ホルダ115aと放電管ホルダベース117は、レーザ光軸方向を含む平面内において、回転方向にのみ自由度を持っている。これによって、出力鏡側のミラーホルダ115aと放電管ホルダベース117は、光軸のズレ無く結合することができる。
With this configuration, the
一方、終段側ミラーホルダ115bと放電管ホルダベース117とは、レーザ光軸方向と垂直方向に対して、固定される(ただし厳密には、上方向に対しては、フリーである)。すなわち、ミラーホルダ115bの持つ重量(自重)により、終段側ミラーホルダ115bと放電管ホルダベース117は、固定されたものと考えられる。勿論、この構成は、光軸方向の摺動方向ならびに光軸方向を含む平面内の回転方向に、フリーである。これにより終段鏡側のミラーホルダと放電管支持部も、出力鏡側と同様に光軸のズレ無く結合される。
On the other hand, the final stage
なお、各部の支持のベースとなる放電管ホルダベース117は剛性の面などから中空状の金属パイプを用い、放電管ホルダ116と溶接して接続していた。
しかしながら、上記従来の放電管ホルダベース及び放電管ホルダの構造では、溶接のひずみを緩和するために焼鈍し、塗装やメッキなどの防錆処理を行ってから機械加工を行うなど非常に時間のかかる工程で高価なものとなっていた。 However, in the structure of the conventional discharge tube holder base and the discharge tube holder described above, it takes a very long time, such as annealing to reduce welding distortion, and performing machining after performing rust prevention treatment such as painting and plating. The process was expensive.
本発明は、上記従来の課題に鑑み、安くて精度の高い光学ベンチを持つガスレーザ発振装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a gas laser oscillation apparatus having an optical bench that is inexpensive and highly accurate in view of the above-described conventional problems.
上記目的を達成するために、本発明のガスレーザ発振装置は、エネルギーを与えて内部に配置したレーザガスを励起する放電管と、前記放電管で励起されたレーザガスから放出されるレーザ光の光軸上に配置した第1のミラーと、第2のミラーと、前記第1のミラーと、第2のミラーをそれぞれ保持する第1のミラーホルダと、第2のミラーホルダと、前記第1のミラーホルダと第2のミラーホルダ間を連結する複数のミラーホルダ連結部材と、前記放電管を保持する複数の放電管ホルダと、前記放電管ホルダを介して前記放電管を支持する放電管支持部と、前記第1のミラーホルダを放電管支持部に対してレーザ光軸方向およびレーザ光軸と垂直方向に固定し、且つレーザ光軸方向を含む平面内においては回転方向に自由度を持つ第1の固定部と、前記第2のミラーホルダを放電管支持部に対してレーザ光軸と垂直方向に固定し、レーザ光軸方向に摺動自在な第2の固定部とを有するレーザ発振装置であって、前記放電管支持部は、断面がコの字状の2つの板状金属部材の夫々のコの字状開口部分を突き合わせる配置で前記2つの板状金属部材が夫々接触する部分を接合して中空状の四角柱となし、前記四角柱内部空間でかつ2つの接合部分間に配置したスペーサとこれを通るボルトとナットによる接続具と、前記四角柱の外周に配置され前記放電管ホルダを介して前記放電管を支持する高さを調整可能にねじ止めされる複数のフランジからなるものである。 In order to achieve the above object, a gas laser oscillation apparatus of the present invention includes an electric discharge tube for energizing a laser gas disposed therein, and an optical axis of laser light emitted from the laser gas excited by the discharge tube. The first mirror, the second mirror, the first mirror, the first mirror holder for holding the second mirror, the second mirror holder, and the first mirror holder And a plurality of mirror holder connecting members that connect between the second mirror holder, a plurality of discharge tube holders that hold the discharge tube, a discharge tube support part that supports the discharge tube via the discharge tube holder , The first mirror holder is fixed in the laser beam axis direction and in the direction perpendicular to the laser beam axis with respect to the discharge tube support, and the first mirror holder has a degree of freedom in the rotation direction within a plane including the laser beam axis direction. Solid And a second fixing part that fixes the second mirror holder to the discharge tube support part in a direction perpendicular to the laser optical axis and is slidable in the laser optical axis direction. The discharge tube support portion joins the portions where the two plate-shaped metal members are in contact with each other so as to abut each of the U-shaped opening portions of the two plate-shaped metal members having a U-shaped cross section. A hollow rectangular column, a spacer disposed in the space inside the rectangular column and between two joints, a connecting tool using bolts and nuts passing through the spacer, and a discharge tube holder disposed on the outer periphery of the rectangular column. And a plurality of flanges screwed to adjust the height for supporting the discharge tube .
なお、より好ましくは、コの字状の2つの板状金属部材の接触する部分を接着剤などの有機溶剤と前記パイプの中を通るボルトにて固定し、またコの字状の2つの板状金属部材はあらかじめ機械加工で開けておいた小穴にリベットなどの位置決め手段で精度よく組み合わされる構造とする。 More preferably, the contact portions of the two U-shaped metal plates are fixed with an organic solvent such as an adhesive and a bolt passing through the pipe, and the two U-shaped plates are fixed. The metal member is structured to be accurately combined with a small hole that has been previously machined by a positioning means such as a rivet.
この構成によれば、コの字状の2つの板状金属部材はプレス成形などの比較的安価な機械加工とブレーキなどの汎用性の高い工作機械のみで製作することができ、また組み立て性も容易なことから、従来の構造に比べて安価に製作することができる。 According to this configuration, the two U-shaped plate-shaped metal members can be manufactured only by relatively inexpensive machining such as press molding and a highly versatile machine tool such as a brake, and also can be assembled. Since it is easy, it can be manufactured at a lower cost than the conventional structure.
また本来の機能である剛性も内部に複数のスペーサを入れることで向上する。また、母材はメッキ鋼板などあらかじめ表面処理を施した材料を使用することで、塗装などの後処理を省くことができる。 In addition, rigidity, which is an original function, can be improved by inserting a plurality of spacers inside. Moreover, the post-treatment such as painting can be omitted by using a pre-surface treated material such as a plated steel plate as the base material.
以上のように本発明によると、高剛性で精度のよい安価な光学ベンチをもったガスレーザ発振装置を提供することができる。 According to the present invention as described above, it is possible to provide a gas laser oscillation device having a good inexpensive optical bench precision at high rigidity.
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態1について、図1を用いて説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
図1において、1は放電管、2、3は放電管1内部のレーザガスにエネルギーを与えるための電極、4は電極2、3に接続した電源部、5は放電管1内の放電空間、6は放電管1からのレーザ光軸上に配置した100%に近い反射率を有する終段鏡、7は放電管1からのレーザ光軸上に配置した部分反射鏡からなる出力鏡、10は放電管1へ接続したレーザガス流路、11、12はレーザガスを冷却する熱交換器、13はレーザガスを循環させる送風機で、送風機13、熱交換器12、レーザガス流路10、放電管1、熱交換器11、送風機13へとレーザガスを循環させるように構成している。
In FIG. 1, 1 is a discharge tube, 2 and 3 are electrodes for applying energy to the laser gas inside the discharge tube 1, 4 is a power supply connected to the
そして、出力鏡7は出力鏡ホルダ15aで保持し、終段鏡6は終段鏡ホルダ15bで保持し、これら出力鏡ホルダ15aと終段鏡ホルダ15bは、複数のミラーホルダ連結棒14によって、互いに平行になるように支持し、また、放電管1は放電管ホルダ16を介して放電管ホルダベース17で支持している。
The output mirror 7 is held by an
ここで、放電管と終段鏡、出力鏡の支持関係は前記従来同様のため省略するが、ガスレーザ発振装置において光軸のズレはレーザ出力性能や加工性能を大きく左右することから、高精度でかつ安定した放電管ホルダベースが必要となってくる。 Here, the support relationship between the discharge tube, the last stage mirror, and the output mirror is omitted because it is the same as the conventional one, but in the gas laser oscillation device, the deviation of the optical axis greatly affects the laser output performance and processing performance. In addition, a stable discharge tube holder base is required.
次に放電管ホルダベース17を図2(A)、(B)を用いて説明する。
Next, the discharge
放電管ホルダベース17は断面がコの字状の2つの板状金属部材17a、17bの互いの開口部分を突き合わせる形で中空状の四角柱となしており、前記2つの板状金属部材17a、17bが夫々接触する部分に有機溶剤などの接合剤18を塗布して接合するとともに、前記四角柱内部空間でかつ2つの接合部分間に配置したスペーサ19とこれを通るボルト20とナット21による接続具で固定しており、前記四角柱の外周にねじ止めした前記放電管1との位置調整用のフランジ22を複数個備えたものである。
The discharge
この前記2つの板状金属部材17a、17bは、あらかじめ開けておいた小穴23にリベット等の位置決め手段24で締結することにより精度よく組み合わせしており、前記ネジ止めした前記放電管1との位置調整用のフランジ22をレーザ光軸方向に対し精度よく配置できるようにしている。
The two plate-
この放電管ホルダベース17の組み立て順は、先ず、板状金属部材17bのコの字状空間にスペーサ19を粘着等で仮付けし、板状金属部材17bの外周の板状金属部材17aとの接触面に接合剤18を塗布する。次に、接合剤18が固まるまでに板状金属部材17aのコの字状内側に板状金属部材17bのコの字状開口部を突き合わす形で嵌め込み、板状金属部材17a、17bの小穴23の位置を合わせて、位置決め手段24で位置決め(例えばリベットで締結)する。その後でスペーサ19にボルト20を通してナット21で固定する。そして、位置調整用のフランジ22を、別途準備した組立治具にて高さ調整したあとにネジで前記2つの板状金属部材17a、17bに固定する。
The assembly order of the discharge
このように構成したので、前記接合部分間に配置したスペーサ19とこれを通るボルト20とナット21により放電管ホルダベース17の機械的剛性を高めれる。この剛性を高めるための手段として前記スペーサ19とこれを通るボルト20とナット21は多く配置するほうが望ましいが、コストの関係上本実施の形態においては200mmから300mm間隔で配置している。また前記2つの板状金属部材17a、17bはメッキ鋼鈑などの表面が防錆処理されたものを使用している。
Since it comprised in this way, the mechanical rigidity of the discharge
また、位置調整用のフランジ22を、高さ調整したあとに固定するため、レーザ光軸の垂直方向の精度高く配置できる。
Further, since the
本発明の放電管ホルダベースは精度よくかつ安価で構成することができ、ガスレーザ発振装置などに有用である。 The discharge tube holder base of the present invention can be constructed with high accuracy and at low cost, and is useful for a gas laser oscillation device or the like.
1 放電管
2、3 電極
4 電源部
5 放電空間
6 終段鏡
7 出力鏡
10 レーザガス流路
11、12 熱交換機
13 送風機
14 ミラーホルダ連結棒
15a 出力ミラーホルダ
15b 終段ミラーホルダ
16 放電管ホルダ
17 放電管ホルダベース
17a,17b 板金金属部材
18 接合剤
19 スペーサ
20 ボルト
21 ナット
22 フランジ
23 小穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記放電管で励起されたレーザガスから放出されるレーザ光の光軸上に配置した第1のミラーと、第2のミラーと、
前記第1のミラーと、第2のミラーをそれぞれ保持する第1のミラーホルダと、第2のミラーホルダと、
前記第1のミラーホルダと第2のミラーホルダ間を連結する複数のミラーホルダ連結部材と、
前記放電管を保持する複数の放電管ホルダと、
前記放電管ホルダを介して前記放電管を支持する放電管支持部と、
前記第1のミラーホルダを放電管支持部に対してレーザ光軸方向およびレーザ光軸と垂直方向に固定し、且つレーザ光軸方向を含む平面内においては回転方向に自由度を持つ第1の固定部と、
前記第2のミラーホルダを放電管支持部に対してレーザ光軸と垂直方向に固定し、レーザ光軸方向に摺動自在な第2の固定部とを有するレーザ発振装置であって、
前記放電管支持部は、断面がコの字状の2つの板状金属部材の夫々のコの字状開口部分を突き合わせる配置で前記2つの板状金属部材が夫々接触する部分を接合して中空状の四角柱となし、
前記四角柱内部空間でかつ2つの接合部分間に配置したスペーサとこれを通るボルトとナットによる接続具と、
前記四角柱の外周に配置され前記放電管ホルダを介して前記放電管を支持する高さを調整可能にねじ止めされる複数のフランジからなるレーザ発振装置。 A discharge tube that energizes and excites the laser gas placed inside;
A first mirror disposed on the optical axis of laser light emitted from the laser gas excited by the discharge tube, a second mirror,
A first mirror holder for holding the first mirror, a second mirror, and a second mirror holder;
A plurality of mirror holder connecting members for connecting the first mirror holder and the second mirror holder;
A plurality of discharge tube holders for holding the discharge tubes;
A discharge tube support for supporting the discharge tube via the discharge tube holder ;
The first mirror holder is fixed in the laser beam axis direction and in the direction perpendicular to the laser beam axis with respect to the discharge tube support, and the first mirror holder has a degree of freedom in the rotation direction within a plane including the laser beam axis direction. A fixed part;
A laser oscillation device having a second fixing portion that fixes the second mirror holder to the discharge tube support portion in a direction perpendicular to the laser optical axis and is slidable in the laser optical axis direction;
The discharge tube support part is configured to join the portions where the two plate-shaped metal members are in contact with each other in an arrangement in which the respective U-shaped opening portions of the two plate-shaped metal members having a U-shaped cross section are abutted. Without a hollow quadrangular prism,
A spacer disposed between the two joints in the interior space of the rectangular column, and a connecting tool using bolts and nuts passing through the spacer,
A laser oscillation device comprising a plurality of flanges arranged on an outer periphery of the rectangular column and screwed so as to be adjustable in height for supporting the discharge tube via the discharge tube holder .
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