JP5599277B2 - レーザ装置およびレーザ加工装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、連続的なパルス発振によってレーザ媒質の利得が低下してしまい、その結果、高繰り返しかつ再現性の高いパルス群を供給できないという問題がある。
第1方向に移動するレーザ媒質と、
レーザ媒質中にパルスレーザ光を発振する発振領域を備えた光共振器と、
第1方向と交差する第2方向に沿った光軸を有し、レーザ媒質中に、光共振器からのパルスレーザ光を増幅する増幅領域を備えた光増幅器と、
第1方向および第2方向に交差する第3方向に沿った放電によってレーザ媒質を励起する放電領域を形成するための一対の放電電極と、
光共振器のQ値を周期的に変化させるためのQスイッチ素子と、
光増幅器の増幅動作を所定の周期で所定の時間幅だけ停止させるための制御部とを備え、
前記発振領域は、レーザ媒質の移動方向に関して前記放電領域の上流側に配置され、
前記増幅領域は、レーザ媒質の移動方向に関して前記放電領域の下流側に配置され、
前記増幅領域の第1方向に沿った寸法は、前記放電領域の第1方向に沿った寸法よりも小さく設定され、
前記所定の時間幅は、レーザ媒質が増幅領域を横切る時間以上で、放電領域内に存在するガスが全て入れ替わる時間よりも短く設定されることを特徴とする。
図1は、本発明の実施の形態1を示す構成図である。レーザ装置は、放電電極1,2と、レーザ媒質Gと、ミラー11,12を含む光共振器と、伝送ミラー51、52と、ミラー53,54,55,56を含む光増幅器と、Qスイッチ素子21と、Qスイッチ素子21を駆動する駆動回路31と、駆動回路31を制御する制御回路32と、光増幅器の増幅動作を制御する制御部33などで構成される。ここで理解容易のため、光共振器および光増幅器の光軸方向をX方向、レーザ媒質Gを励起する放電の方向をY方向、レーザ媒質Gを供給する方向と平行な方向をZ方向とする。
図6は、本発明の実施の形態2を示す構成図である。レーザ装置は、放電電極1,2と、レーザ媒質Gと、ミラー11,12を含む光共振器と、可動ミラー81と、伝送ミラー52と、ミラー53,54,55,56を含む光増幅器と、Qスイッチ素子21と、Qスイッチ素子21を駆動する駆動回路31と、駆動回路31を制御する制御回路32と、光増幅器の増幅動作を制御する制御部33などで構成される。
図7は、本発明の実施の形態3を示す構成図である。レーザ装置は、放電電極1,2と、レーザ媒質Gと、ミラー11,12を含む光共振器と、伝送ミラー51,52と、音響光学素子83と、ミラー53,54,55,56を含む光増幅器と、Qスイッチ素子21と、Qスイッチ素子21を駆動する駆動回路31と、駆動回路31を制御する制御回路32と、光増幅器の増幅動作を制御する制御部33などで構成される。
図8は、本発明の実施の形態4を示す構成図である。レーザ装置は、放電電極1,2と、レーザ媒質Gと、ミラー11,12を含む光共振器と、伝送ミラー51,52と、電気光学素子84と、薄膜ポラライザ92と、ミラー53,54,55,56を含む光増幅器と、Qスイッチ素子21と、Qスイッチ素子21を駆動する駆動回路31と、駆動回路31を制御する制御回路32と、光増幅器の増幅動作を制御する制御部33などで構成される。
図9は、本発明の実施の形態5を示す構成図である。本実施形態では、上述したレーザ装置を用いてレーザ加工装置を構成した例を説明する。なお図9では、実施の形態1の構成を例示しているが、実施の形態2〜4の構成も同様に適用可能である。
11,12,53,54,55,56 ミラー、 21 Qスイッチ素子、
31 駆動回路、 32 制御回路、 33 制御部、 41 レーザ光、
51,52 伝送ミラー、 61 伝送光学系、 71 ガルバノミラー、
72 駆動装置、 81 可動ミラー、 82 ダンパ、 83 音響光学素子、
84 電気光学素子、 92 薄膜ポラライザ、 G レーザ媒質。
Claims (7)
- 第1方向に移動するレーザ媒質と、
レーザ媒質中にパルスレーザ光を発振する発振領域を備えた光共振器と、
第1方向と交差する第2方向に沿った光軸を有し、レーザ媒質中に、光共振器からのパルスレーザ光を増幅する増幅領域を備えた光増幅器と、
第1方向および第2方向に交差する第3方向に沿った放電によってレーザ媒質を励起する放電領域を形成するための一対の放電電極と、
光共振器のQ値を周期的に変化させるためのQスイッチ素子と、
光増幅器の増幅動作を所定の周期で所定の時間幅だけ停止させるための制御部とを備え、
前記発振領域は、レーザ媒質の移動方向に関して前記放電領域の上流側に配置され、
前記増幅領域は、レーザ媒質の移動方向に関して前記放電領域の下流側に配置され、
前記増幅領域の第1方向に沿った寸法は、前記放電領域の第1方向に沿った寸法よりも小さく設定され、
前記所定の時間幅は、レーザ媒質が増幅領域を横切る時間以上で、放電領域内に存在するガスが全て入れ替わる時間よりも短く設定されることを特徴とするレーザ装置。 - 前記所定の時間幅は、レーザ媒質が増幅領域を横切る時間と等しく設定されることを特徴とする請求項1記載のレーザ装置。
- 前記増幅領域には、第3方向に沿って配列した複数の折り返し光軸が設けられ、
前記増幅領域の光軸に垂直な断面形状は、第1方向の寸法が第3方向の寸法よりも短いことを特徴とする請求項1記載のレーザ装置。 - 光共振器から光増幅器への光伝送を制御するための光スイッチ素子をさらに備え、
制御部は、Qスイッチ素子の動作を制御して光共振器においてCWレーザ光を発生させ、光スイッチ素子の動作を制御して光増幅器において増幅されたパルスレーザ光を発生することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレーザ装置。 - 光スイッチ素子は、可動ミラー、音響光学素子または電気光学素子であることを特徴とする請求項4記載のレーザ装置。
- 光スイッチ素子は電気光学素子であり、その偏光制御を3値以上のデジタル制御で行うことを特徴とする請求項5記載のレーザ装置。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のレーザ装置から出力されるレーザ光を用いて、切断、マーキング、穴あけ、溶接、溶着または表面改質を行うことを特徴とするレーザ加工装置。
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