JP6473926B2 - 急速出力制御を備えるco2レーザー、およびco2レーザーを備える材料加工装置 - Google Patents
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Description
a)CO2レーザーによって実現されていた従来の作業をさらに効率的に実施することができる。
b)これまで別の種類のレーザーに任されていた多数の用途(銅、アルミニウムの精密な穴あけもしくは切断、及び特殊なパルスパラメータで加工されるその他の金属(たとえばチタンが挙げられる)の精密な穴あけもしくは切断)、あるいはまったく新しい作業を、そのようなCO2レーザーで実施することができる。
c)現在の技術水準においてはさまざまな種類のレーザーで行われるであろう多種多様な課題を処理できると考えられるため、装置の柔軟性が非常に高まるであろう。ここでは、精密な穴、難しい切断形状などを備える複雑な構成部品の製造における全体の効率という点も、再度言及することができる。同様に、例えば金属からセラミックへの変更など、材料の迅速な変更が可能であることも重要である。
P0=Pp+Ps
が該当する。このとき、例えばTFP内の吸収による損失は無視されている。
まず、TFPについて考察する。任意に偏光されたビームは、共振器内部から、すなわち活性媒体の方向から出てTFP上に達すると仮定する。ここで、すでに説明したように、透過ビームと反射ビームとに分割が行われ、これらの2つのビームは、互いに直線偏光及び垂直偏光されている。原則的に、これらの2つのビームのいずれかがレーザービームとしてアウトカップリングされ、もう一方はフィードバックビームとして利用される。とくに、市販されているZnSeベースTFPの特性には、実施例の中でさらに詳しく論じられる強い波長依存性があることから、反射ビームをアウトカップリングし、透過ビームをフィードバックすることが有効であり、そのためこのオプションは以下の考察に基づいている。
本発明に基づくCO2レーザーの主な使用領域は、急速出力制御、具体的にはQスイッチを用いた特定の放射線パルスの生成が要求される用途である。このために必要なエレメントは、低い強度を特徴とするフィードバック部分に配置される。従来のCO2レーザーに比べ、ここでは、10μmの波長に使用可能な、通常のすべての変調バリエーションを利用することができ、これらは、とくに、高強度に対して比較的敏感であり、例えば高出力の共振器の中に直接配置した場合、ビーム品質を決定的に悪化させるか、又は破壊されてしまう。以下に、そのような出力制御の次の5つの変更形態を説明する:
電気光学変調器、音響光学変調器、干渉レーザービーム変調器、単純なチョッパーディスク、及び急速振動傾斜ミラー。
レーザー共振器内部の出力制御に一次電気光学効果(ポッケルス効果)を利用することは、とくに、サブns領域という極めて短い時間で達成可能な切替時間、すなわちレーザーのQスイッチに対する非常に良好な適合性、さらに立ち上がり時間又はパルス繰返し周波数などの切替パラメータに関する非常に高いフレキシビリティを特徴とする。可視近赤外線スペクトル領域においては、電気光学スイッチに非常に適した多数の結晶が存在する一方で、このオプションは、CO2レーザーの波長領域という点で、実質的に市販のCdTe変調器だけに限定されている。しかしながら、例えばZnSeに比べ明らかに不利な光学特性、具体的には比較的高い吸収作用により、この変調器は、強度が比較的低い場合しか使用できない。本発明に基づくレーザーは、この場合、通常のレーザー共振器に比べ、(レーザー出力は同じでも)強度がほぼ1等級低い特殊なフィードバック部分によって有利なオプションを提供する。新しい配置のもう1つの極めて有利な特異性は、EOMの変調作用のために従来の共振器内に追加的に取り付ける必要のある(アナライザの)偏光感受性エレメントが、本発明に基づく共振器ではTFPの形態ですでに内在していることである。しかし、CdTe-EOMの断面積は比較的小さく、とくに高出力CO2レーザーの一般的なビーム断面よりも小さいことから、多くの場合、例えば望遠鏡を用いてビーム径を調整する必要がある。
音響光学効果に基づく変調器は、CO2レーザーの場合、一般的にGe結晶から製造される。これらの変調器は、CdTeと同じく、例えばレーザー出力の変更など、負荷が変動する場合でも共振器内の光路は影響を受けず、一定でなければならないという要求から生じる許容負荷の点で、著しく制限されている。100W/cm2を超過してはならないであろう。この場合も、本発明に基づくレーザーの原理が解決方法を提供する。AOMは、EOMとまったく同じく、自由開口部の中に境界されているため、基本構造は、a)で説明した構造と類似しており、従って望遠鏡が使用され、EOMの位置にAOMがくる。自由なレーザー機能は、通常のケースでは、ゼロ電圧のAOMに対して生じる。レーザーの停止、すなわち限界値を下回るフィードバックの低下は、AOMの作動によって達成されるため、これを2回通過する場合、その都度多くの放射線がフィードバック部分から外へ偏向し、吸収体によって吸収されることにより、レーザー機能が停止する。実施例では、回折したビームがフィードバックに利用される第2の可能性も説明される。
この種の変調器は、ファブリー・ペロ干渉計(FPI)の原理に基づいており、通常、光学的に有効なエレメントとして2つのZnSeプレートが装備される。ZnSeの非常に有利な特性とCO2レーザー技術における幅広い使用範囲とにより、ILMは、一方で、問題なく共振器内のビーム径に適合できるため、とくに追加の望遠鏡は不要であり、他方では、放射線負荷容量がCdTe及びGeの場合よりも明らかに高いという利点を提供する。これにより、そのような変調器によって、本発明に基づく構造のマルチkWレーザーにも切り替えることができる。
本発明に基づくレーザーのQスイッチには、単純な機械式スイッチ、具体的には回転するピンホールもしくはスリット開口又は急速振動傾斜ミラーも有利に使用することができる。例えば、フィードバック部分には、精度の高い中間焦点を備えるケプラー望遠鏡を置くことができ、この焦点の位置で、急速回転ピンホールもしくはスリットディスクを用いて、μs領域の短い時間で切替えを行うことができる。ディスク上の自由開口部の数及び配置に応じて、また、ディスクの回転速度に応じて、非常に効率的に、使用可能な平均レーザー出力を、最大数十kHzのパルス繰返し周波数で大幅に出力が上昇する、μs領域の一般的なパルス持続時間を有するパルスに変換することができる。ここでも、フィードバック部分における低い放射線強度が有利に作用する:すなわち、出力の強いパルスを生成する場合、回転ディスクの切替エッジは高い強度に晒され、従来型レーザーでは、このことが鋭い切替エッジのアブレーションを発生させ、比較的急な切替エッジの破損につながるおそれがあるが、一方、本発明に基づくレーザーでは、そのことが回避される。
実施例においては、急速振動傾斜ミラーを備えるシステムの変更形態も説明される。
すでに上記に示したように、本発明に基づくレーザーは、その特殊な供振器構造に基づいて、非常に特殊な作動モード、すなわち自励発振を示す。この新しい効果を、以下に詳細に説明する。自励発振を発生させるには、説明したレーザーに特徴的な2つのエレメント、すなわち共振器の一方の端部のλ/4移相器と他方の端部のTFPとを精密に設定することが基本であり、必要に応じて波長選択エレメントを使用し、移相器及びTFPの仕様に対応した、正確に規定された波長でレーザーが作動するようにしなければならない。「精密な設定」とは、この場合、λ/4移相器(一般的なPRSを想定する場合)の入射レベル及びTFPがちょうど45°互いに回転していることを意味している。共振器の2つの100%エンドミラーは、同様に、一般的なやり方で正確に調整しなければならない。
fimp=c/4L
により、パルス繰返し周波数fimpが生じる。このとき、cは光速度である。数メートルの長さの通常の共振器では、パルス繰返し周波数は大きさにして10MHzで発生する。ここでの前提条件は、放射線ビームの4回の通過によって活性媒体内では反転分布が縮小するが、サイクルを新たに開始するために、それぞれのレーザーのポンプ速度によって異なる一定の「ポンプ時間」が必要となるほどには強く削減されないことである。反転分布が大きく縮小した場合は、もちろんパルス繰返し周波数も低下する。
急速出力変調の前述した可能性から、本発明に基づくCO2レーザーは、材料加工システムで実際に使用される場合、もう1つの有利なメリットを提供する。
多数のレーザー材料加工作業では、加工プロセス中にレーザー出力を変更する必要がある。ほとんどの場合、これは、レーザープロセス自体への介入によって、とくにポンプへのエネルギー供給を変更することによって行われる。しかし、これによってビーム品質に影響が及び、すなわち取り出された出力によってK値が変化し、結果的に加工品質が低下する。この場合、ビーム品質を維持しながら、工作物に適用される出力を広い範囲で変更する外部の変調器が解決方法を提供する。
図12は、薄膜偏光子17及びフィードバック部分14のエレメントを備えるレーザーエンドに対してこのことを示している。アウトカップリングするビーム7は、透光性材料、好ましくはZnSeから成る窓32を介してレーザーを離れる。同様に、共振器のもう一方の端部に取り付けられているエレメント、すなわちλ/4移相リターダミラー16及びエンドミラー3も、ハウジング内に含まれなければならない。
2 λ/4移相器
3 エンドミラー1
4 エンドミラー2
5 偏光ビームスプリッタ
6 偏光ビームスプリッタ5又は17に当たるビーム
7 アウトカップリングするビーム
8 フィードバックするビーム
9 垂直偏光方向
10 水平偏光方向
11 共振器軸
12 λ/4移相器2の特徴軸
13 偏光ビームスプリッタ5の特徴軸
14 共振器のフィードバック部分
15 ビーム形成エレメント
16 λ/4移相リターダミラー(PRS)
17 薄膜偏光子(TFP)
18 電気光学変調器(EOM)
19 音響光学変調器(AOM)
20 干渉レーザービーム変調器(ILM)
21 チョッパーディスク
22 ガリレオ式望遠鏡
23 ケプラー式望遠鏡
24 駆動エレメント
25 反射回折格子
26 吸収体
27 ILM20の光学軸
28 EOM18から偏光方向に90°回転したビーム
29 AOM19から偏向したビーム
30 ILM20から反射したビーム
31 真空密閉されたハウジング
32 透光性材料から成る窓
33 工作物
34 外部λ/4移相器
35 レーザーの直線偏光放射線
36 工作物の方向に進む円偏光放射線
37 工作物からレーザーの方向に進む円偏光放射線
38 工作物からきて、λ/4移相器(34)によって直線偏光された放射線
39 偏向ミラー
40 加工ヘッド
41 PRS16の入射垂線
42 エンドミラー3の入射垂線
43 λ/4移相器2の方向に進むビーム
44 自然放射線のスタート地点
45 共振器軸11方向に進む、自然放出される弱いビーム
46 弱い楕円偏光
47 強い楕円偏光
48 非偏光放射線
49 円偏光
50 凹鏡面
51 凸鏡面
52 傾斜ミラー
53 特殊開口部
54 外部に配置されたILM
55 吸収体又は検出器(選択)
56 外部のビーム形成エレメント
57 外部AOM
58 排除される放射線部分
59 出力調整された放射線
c 光速度
d 縮小されたレーザービーム径
D レーザービーム径
fimp パルス繰返し周波数
L 共振器長さ
P0 分割前の放射線出力
Pp 平行偏光された放射線部分の出力
Ps 垂直偏光された放射線部分の出力
PA アウトカップリングするビームの出力
PR フィードバックするビームの出力
S1、S2 エンドミラー
AOM 音響光学変調器
ATFR薄膜反射吸収体
cw 連続波
EOM 電気光学変調器
FPI ファブリー・ペロ干渉計
ILM 干渉レーザービーム変調器
PRS λ/4移相リターダミラー
TFP 薄膜偏光子
αB ブリュースター角
β 共振器軸とPRSの入射垂線との間の角度
ε 共振器軸に対するILM軸の傾斜
λ 波長
ψ 偏光ビームスプリッタの特徴軸とλ/4移相器の特徴軸との間の角度
Claims (14)
- 活性媒体(1)を含む、第1および第2の共振器エンドミラー(3、4)によって両端部を閉じられた共振器と、ポンプエネルギー供給用電極とを備えるCO2レーザーであって、
前記共振器が、前記第1および第2の共振器エンドミラー(3、4)の間で前記共振器エンドミラー(3、4)に対して垂直な方向に延びる共振器軸(11)に沿って、高出力パワー部分と低出力パワーフィードバック部分(14)とに分けられており、
前記高出力パワー部分と前記低出力パワーフィードバック部分(14)とが、前記共振器内で発生するレーザービーム(7)の一部をアウトカップリングするための偏光ビームスプリッタ(5、17)によって互いに分離されており、
前記第1の共振器エンドミラー(3)と前記偏光ビームスプリッタ(5、17)との間の前記高出力パワー部分には、前記活性媒体(1)及びλ/4位相器(2)が配置されており、
前記第2の共振器エンドミラー(4)と前記偏光ビームスプリッタ(5、17)との間の前記低出力パワーフィードバック部分(14)には、前記低出力パワーフィードバック部分(14)を通過する光を変調することによりCO 2 レーザーを変調する出力パワー変調器(15)が配置されており、前記出力パワー変調器(15)は、電気光学変調器、音響光学変調器、干渉レーザービーム変調器、急速回転チョッパーディスクのいずれかであり、
前記λ/4位相器(2)と前記偏光ビームスプリッタ(5、17)とは、前記共振器軸(11)または前記共振器軸(11)に平行な回転軸に対して、互いに角度ψだけ回転可能であり、
前記共振器軸(11)は、まっすぐな直線状、又は前記偏光ビームスプリッタ(5、17)のところで折れ曲がった直線状のいずれかである、CO2レーザー。 - 前記共振器(14)内の前記活性媒体(1)が、0.2barよりも少ない圧力を有している、及び/又は前記λ/4位相器(2)が、前記活性媒体(1)と前記第1の共振器エンドミラー(3)との間に配置されている、請求項1に記載のCO2レーザー。
- 前記共振器(14)内の前記活性媒体(1)が、0.1barよりも少ない圧力を有している、請求項2に記載のCO2レーザー。
- 前記第1および第2の共振器エンドミラー(3、4)が、95%より大きい反射率を有している、請求項1〜3のうちいずれか一項に記載のCO2レーザー。
- 前記第1および第2の共振器エンドミラー(3、4)が、99%より大きい反射率を有している、請求項4に記載のCO2レーザー。
- 前記λ/4位相器(2)がλ/4位相リターダミラー(16)である、請求項1〜5のうちいずれか一項に記載のCO2レーザー。
- 前記λ/4位相器(2)が高出力パワーのためのλ/4位相リターダミラー(16)である、請求項6に記載のCO2レーザー。
- 前記活性媒体(1)を通って前記偏光ビームスプリッタ(5、17)の方向に進む前記ビーム(6)及び前記λ/4位相器(2)の方向に進む前記ビーム(43)が、それぞれ直線偏光であり、互いに直交して偏光されているという条件のもとで角度ψを設定することができる、又は
前記活性媒体(1)を通って前記λ/4位相器(2)の方向に進む前記ビーム(43)が直線偏光であり、前記活性媒体(1)を通って前記偏光ビームスプリッタ(5、17)の方向に進む前記ビーム(6)が楕円偏光であり、前記楕円偏光の偏光状態がψによって特定されるという条件のもとで角度ψを設定することができる、請求項1〜7のうちいずれか一項に記載のCO2レーザー。 - 前記偏光ビームスプリッタ(5、17)によって反射するビームが、アウトカップリングするビーム(7)として利用され、前記偏光ビームスプリッタ(5、17)を透過するビームがフィードバックするビーム(8)として利用される、請求項8に記載のCO2レーザー。
- 前記偏光ビームスプリッタ(5、17)を透過するビームが、アウトカップリングするビーム(7)として利用され、前記偏光ビームスプリッタ(5、17)によって反射するビームがフィードバックするビーム(8)として利用される、請求項1〜8のうちいずれか一項に記載のCO2レーザー。
- 工作物用の工作物ホルダと、請求項1〜10のうちいずれか一項に記載のCO 2 レーザーとを備える材料加工装置であり、前記工作物が、前記工作物ホルダを用いることで前記レーザーのレーザー出口に対して位置決め可能であり、前記レーザー出口と前記工作物(33)との間の光路内に、λ/4位相器(34)が取り付けられて、前記レーザーから放出されるレーザービーム(35)である直線偏光ビームが円偏光ビーム(36)に変換され、前記工作物での反射又は拡散後、前記レーザーの方向に戻るビームの一部(37)が、前記λ/4位相器(34)を再度通過した後、再び直線偏光に、かつ放出されるレーザービーム(35)に対しては直交する方向に偏光され、偏光されたビームの一部(38)は、前記共振器内の前記活性媒体(1)に進入する前に、前記偏光ビームスプリッタ(5、17)によって前記レーザービームの方向から方向転換され、吸収体(26)によって消滅させられる、材料加工装置。
- 前記レーザー出口にλ/4位相器(34)が直接取り付けられる、請求項11に記載の材料加工装置。
- 工作物用の工作物ホルダと、請求項1〜10のうちいずれか一項に記載のCO2レーザー(35)とを備える材料加工装置であり、前記工作物が、前記工作物ホルダを用いることで前記レーザーのレーザー出口に対して位置決め可能であり、前記レーザー出口と前記工作物(33)との間の光路内に、第2の出力パワー変調器が組み込まれ、前記工作物(33)の方向に進むビーム(59)の出力パワーが、前記レーザー内の制御パラメータを変更することなく制御可能である、材料加工装置。
- 前記第2の出力パワー変調器は干渉レーザービーム変調器(54)又は音響光学変調器(57)である、請求項13に記載の材料加工装置。
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US5150370A (en) * | 1989-06-14 | 1992-09-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Narrow-band laser apparatus |
DE4438283C2 (de) * | 1994-10-26 | 1997-04-10 | Lambda Physik Gmbh | Laser zur Erzeugung schmalbandiger Strahlung |
DE19603637C1 (de) * | 1996-02-01 | 1997-07-31 | Lambda Physik Gmbh | Laser zur Erzeugung schmalbandiger Strahlung |
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