JPH01189974A - レーザ発振装置 - Google Patents
レーザ発振装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本願は加工用Ｃｏ２レーザなどの高出力レーザに関し、
詳細には小型軽量化し、発振特性、信頼性、保守性を改
良したＣＯ２レーザ発振装置に関する。
詳細には小型軽量化し、発振特性、信頼性、保守性を改
良したＣＯ２レーザ発振装置に関する。
第２図に従来技術によるＣＯ，レーザのレーザ発振装置
の構成を示す。図において、放電管１の両端には出力結
合鏡２と全反射鏡３が設置されている。又放電管１の外
側には２枚の金属電極４および５が取り付けられており
、その間に高周波電圧が高周波型ａ６によって印加され
、放電管１内に高周波グロー放電が発生してレーザ励起
が行われる。放電管１内のレーザビーム光軸を１３で、
また出力結合鏡２から外部に取り出されるレーザビーム
光軸を１４でそれぞれ示す。
の構成を示す。図において、放電管１の両端には出力結
合鏡２と全反射鏡３が設置されている。又放電管１の外
側には２枚の金属電極４および５が取り付けられており
、その間に高周波電圧が高周波型ａ６によって印加され
、放電管１内に高周波グロー放電が発生してレーザ励起
が行われる。放電管１内のレーザビーム光軸を１３で、
また出力結合鏡２から外部に取り出されるレーザビーム
光軸を１４でそれぞれ示す。
レーザ発振装置起動時には先ず最初に真空ポンプ１２に
よって装置内部全体が排気される。ついでパルプ１１が
開放になり所定流量のレーザガスがボンベ１０から導か
れ装置内のガス圧は規定値に達し、その後は真空ポンプ
１２の排気と補給ガス導入が続き、ガス圧は規定値に保
たれたまま、レーザガスの一部は継続して新鮮ガスに置
換されることになりガス汚染を防止する。
よって装置内部全体が排気される。ついでパルプ１１が
開放になり所定流量のレーザガスがボンベ１０から導か
れ装置内のガス圧は規定値に達し、その後は真空ポンプ
１２の排気と補給ガス導入が続き、ガス圧は規定値に保
たれたまま、レーザガスの一部は継続して新鮮ガスに置
換されることになりガス汚染を防止する。
さらに第２図ではルーツブロワ９によってレーザガスを
装置内で循環している。この目的はレーザガスの冷却に
ある。ＣＯ□レーザでは注入電気エネルギーの約２０％
がレーザ光に変換され、他はガス加熱に消費される。所
が理論によればレーザ発振利得は絶対温度Ｔの−＜３／
２）乗に比例するので発振効率を上昇させるためにレー
ザガスの強制冷却が必要である。レーザガスは約１００
ｍ／ｓｅａの流速で放電管内を通過し矢印で示す方向に
流れ冷却器８に導かれる。ここでは主として放電による
加熱エネルギーが除去される。ルーツ部プロワ９では圧
縮熱が発生するのでガスは放電管１に再度導かれる前に
冷却器７を通過する。
装置内で循環している。この目的はレーザガスの冷却に
ある。ＣＯ□レーザでは注入電気エネルギーの約２０％
がレーザ光に変換され、他はガス加熱に消費される。所
が理論によればレーザ発振利得は絶対温度Ｔの−＜３／
２）乗に比例するので発振効率を上昇させるためにレー
ザガスの強制冷却が必要である。レーザガスは約１００
ｍ／ｓｅａの流速で放電管内を通過し矢印で示す方向に
流れ冷却器８に導かれる。ここでは主として放電による
加熱エネルギーが除去される。ルーツ部プロワ９では圧
縮熱が発生するのでガスは放電管１に再度導かれる前に
冷却器７を通過する。
これらの冷却器７及び８は周知であるので詳細な説明は
省略する。
省略する。
第２図に示す従来のレーザ発振装置では以下のような問
題点がある。
題点がある。
第一はルーツブロワが低速回転の容積型送風機であるの
で大きさ、重量ともに過大なものであり、レーザ発振器
そのものを過大なものにしてしまう。
で大きさ、重量ともに過大なものであり、レーザ発振器
そのものを過大なものにしてしまう。
第二には同じく送風に脈流がありレーザ出力がその影響
を受ける。
を受ける。
第三にはルーツブローワ９からは、相当量の振動が発生
し、レーザビームのポインテングスタビリテーに悪影響
を及ぼす。
し、レーザビームのポインテングスタビリテーに悪影響
を及ぼす。
第四にはルーツブローワ９には転がり軸受を使用してい
るので潤滑油成分がレーザガス中に混入して光学部品を
汚染し、出力低下やモード変形をもたらすことである。
るので潤滑油成分がレーザガス中に混入して光学部品を
汚染し、出力低下やモード変形をもたらすことである。
このため高出力ＣＯ□レーザでは常時レーザガスの置換
をおこなっており運転経費のかなりの部分を占める。そ
れを行っても定期的に光学部品を交換したりクリーニン
グしたりする必要があり、メンテナンスに多大な労力を
必要としている。また、注油の必要があることもメンテ
ナンス上の問題点である。
をおこなっており運転経費のかなりの部分を占める。そ
れを行っても定期的に光学部品を交換したりクリーニン
グしたりする必要があり、メンテナンスに多大な労力を
必要としている。また、注油の必要があることもメンテ
ナンス上の問題点である。
本発明では上記課題を解決するために、気体放電によっ
てレーザ励起をする放電管、レーザ発振を行わせる光共
振器、送風機および冷却器によってレーザガスを強制冷
却させるガス循環装置等を有する気体レーザ発振装置に
おいて、送風機がターボブロワであり、該送風機の軸受
が磁気軸受であることを特徴とするレーザ発振装置が、 提供される。
てレーザ励起をする放電管、レーザ発振を行わせる光共
振器、送風機および冷却器によってレーザガスを強制冷
却させるガス循環装置等を有する気体レーザ発振装置に
おいて、送風機がターボブロワであり、該送風機の軸受
が磁気軸受であることを特徴とするレーザ発振装置が、 提供される。
送風機がターボブロワであるので、形状及び重量が減少
し、送風機の脈流がない。
し、送風機の脈流がない。
また、軸受に磁気軸受を使用しているので、振動が少な
く、潤滑油による光学部品の汚染がなく、注油も不必要
である。
く、潤滑油による光学部品の汚染がなく、注油も不必要
である。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図に本発明のレーザ発振装置の一実施例の構成図を
示す。第２図と同一の構成要素には同一の符合が付して
あり、その詳細な説明は省略する。
示す。第２図と同一の構成要素には同一の符合が付して
あり、その詳細な説明は省略する。
放電管１の構造、ガス励起用高周波電源６、ガスボンベ
１０からの新鮮ガスの供給等は第２図の場合と同様であ
り、その説明は省略し、特徴的な部分のみ説明する。
１０からの新鮮ガスの供給等は第２図の場合と同様であ
り、その説明は省略し、特徴的な部分のみ説明する。
第２図のルーツブロワ９の代りに第１図ではターボブロ
ワ１５が用いられている。ここでは遠心翼１６が示され
ているが斜流翼であっても軸流翼であっても構わない。
ワ１５が用いられている。ここでは遠心翼１６が示され
ているが斜流翼であっても軸流翼であっても構わない。
遠心翼１６はシャフトに取り付けたモータを構成するロ
ータ１７、及びステータ１８によって敵方ＲＰＭの高速
回転で回転される。そのため低速のルーツブロワに比較
して回転数に逆比例して体積が小さくなり、重量も減少
する。
ータ１７、及びステータ１８によって敵方ＲＰＭの高速
回転で回転される。そのため低速のルーツブロワに比較
して回転数に逆比例して体積が小さくなり、重量も減少
する。
さらに、シャフト２４の支持に磁気軸受を使用している
。図では能動型磁気軸受を示すが、受動型磁気軸受、あ
るいは永久磁石と電磁石を有する複合型磁気軸受であっ
ても良い。図では電磁石１９．２０と軸センサー２１．
２２を示す。ここでは磁気軸受は周知であり、その詳細
な説明は省略する。また、センサー２１．２２からの信
号を受けて、シャフトの軸芯を制御する制御装置及び補
助ベアリングについては省略している。
。図では能動型磁気軸受を示すが、受動型磁気軸受、あ
るいは永久磁石と電磁石を有する複合型磁気軸受であっ
ても良い。図では電磁石１９．２０と軸センサー２１．
２２を示す。ここでは磁気軸受は周知であり、その詳細
な説明は省略する。また、センサー２１．２２からの信
号を受けて、シャフトの軸芯を制御する制御装置及び補
助ベアリングについては省略している。
軸受及び駆動モータ等は隔壁２３でレーザガスと遮断さ
れた気密容器のなかに設置されている。
れた気密容器のなかに設置されている。
なお、シャフト２４は、図示されていないラビリンスシ
ール等でシールされている。これら磁気軸受は完全にオ
イルフリーの構造である。
ール等でシールされている。これら磁気軸受は完全にオ
イルフリーの構造である。
ブロワの効率は、ルーツブローワをターボブロワ１６に
することにより、ルーツブロワの場合の約３５％から約
８０％に増大するので圧縮熱はそれだけ低下し、冷却器
７は従来の場合よりも小型のもので良い。さらに、質材
料をセラミックなど耐熱材料にすれば冷却器８は省略す
ることができ、冷却器７の代りに冷却器８の容量のもの
を設置すればよい。
することにより、ルーツブロワの場合の約３５％から約
８０％に増大するので圧縮熱はそれだけ低下し、冷却器
７は従来の場合よりも小型のもので良い。さらに、質材
料をセラミックなど耐熱材料にすれば冷却器８は省略す
ることができ、冷却器７の代りに冷却器８の容量のもの
を設置すればよい。
本発明は特に高周波放電励起Ｃｏｔ レーザに有用であ
る。直流放電励起の場合は一様放電を得るためにガス流
に乱流の発生を必要とするので送風機には高い圧縮比が
要求されルーツブロワが望ましい。しかし、高周波放電
励起では乱流は不必要であり、低圧縮比、大送風容量と
云うターボブロワが有効である。
る。直流放電励起の場合は一様放電を得るためにガス流
に乱流の発生を必要とするので送風機には高い圧縮比が
要求されルーツブロワが望ましい。しかし、高周波放電
励起では乱流は不必要であり、低圧縮比、大送風容量と
云うターボブロワが有効である。
磁気軸受には自動バランスと云う特徴があるので無振動
で高速回転が可能である。ただし、ターボブロワには周
速に音速上限値があるので翼直径に従って回転速度をき
めればよく通常敵方ＲＰＭで使用する。
で高速回転が可能である。ただし、ターボブロワには周
速に音速上限値があるので翼直径に従って回転速度をき
めればよく通常敵方ＲＰＭで使用する。
第１図ではガスボンベ１０等のガスの置換装置はそのま
ま残したが気密性等を向上させることにより、ガス封止
型動作で長時間運転を行うことも可能である。
ま残したが気密性等を向上させることにより、ガス封止
型動作で長時間運転を行うことも可能である。
以上説明したように本発明では、送風機をターボブロワ
としたので、送風機を小型化でき、重量も減少し、装置
全体が小型化できる。また、部品低減によってコストダ
ウンが実現できる。さらに、ブロワ効率が増大し運転費
が低減され、ガス置換量を低減させ運転費用を低減し、
ガスの脈流がなくなり、レーザ出力の変動がなくなる。
としたので、送風機を小型化でき、重量も減少し、装置
全体が小型化できる。また、部品低減によってコストダ
ウンが実現できる。さらに、ブロワ効率が増大し運転費
が低減され、ガス置換量を低減させ運転費用を低減し、
ガスの脈流がなくなり、レーザ出力の変動がなくなる。
また、軸受を磁気軸受としたので、潤滑油のオイル成分
による光学部品の汚染がなくなり、レーザ出力及びビー
ム特性の劣化が防止できる。さらに、振動がなくなりポ
インテングスタビリテーや出力高速安定性などのビーム
特性が改良される。
による光学部品の汚染がなくなり、レーザ出力及びビー
ム特性の劣化が防止できる。さらに、振動がなくなりポ
インテングスタビリテーや出力高速安定性などのビーム
特性が改良される。
そのうえ、ポンプの注油が不必要になりメンテナンスが
簡略化される。
簡略化される。
第１図は本発明の一実施例のレーザ発振装置の構成図、
第２図は従来のレーザ発振装置の構成図である。
１−・−・・−・−放電管
２−・・−・−一−−−−−・・・出力結合鏡３・・−
一一−−−−−−・−全反射鏡４．５−−−−−−−−
−・電極 ６−・−−−−−−・・−・・・・高周波電源７．８−
・・−一−−一冷却器 ９−・−・−−−−−−−−−ルーツブロワ１０−・−
・−・・−−−−−一一ガスボンベ１１−−−一−−−
−バルブ １２−・・−−−−−ｍ−−−・・−真空ポンプ１３−
−−−−−一一−−−−−−共振器内レーザビーム光軸
１４−−−−−−−−一同外レーザビーム光軸１５−・
−一−−−−−−−・・・−ターボプロワ１６−・−−
−−−−−−−一遠心翼 １７．１８− モータ １９．２〇−磁気軸受電磁石 ２１．２２−磁気センサー 特許出願人 ファナンク株式会社 代理人 弁理士 服部毅巖 第１図
一一−−−−−−・−全反射鏡４．５−−−−−−−−
−・電極 ６−・−−−−−−・・−・・・・高周波電源７．８−
・・−一−−一冷却器 ９−・−・−−−−−−−−−ルーツブロワ１０−・−
・−・・−−−−−一一ガスボンベ１１−−−一−−−
−バルブ １２−・・−−−−−ｍ−−−・・−真空ポンプ１３−
−−−−−一一−−−−−−共振器内レーザビーム光軸
１４−−−−−−−−一同外レーザビーム光軸１５−・
−一−−−−−−−・・・−ターボプロワ１６−・−−
−−−−−−−一遠心翼 １７．１８− モータ １９．２〇−磁気軸受電磁石 ２１．２２−磁気センサー 特許出願人 ファナンク株式会社 代理人 弁理士 服部毅巖 第１図
Claims (7)
- （１） 気体放電によってレーザ励起をする放電管、レ
ーザ発振を行わせる光共振器、送風機および冷却器によ
ってレーザガスを強制冷却させるガス循環装置等を有す
る気体レーザ発振装置において、送風機がターボブロワ
であり、該送風機の軸受が磁気軸受であることを特徴と
するレーザ発振装置。 - （２） 前記ターボブロワの翼が遠心翼であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ発振装置。 - （３） 前記ターボブロワの翼が斜流翼であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ発振装置。 - （４） 前記ターボブロワの翼が軸流翼であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ発振装置。 - （５） 前記磁気軸受が能動型磁気軸受であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ発振装置。 - （６） 前記磁気軸受が受動型磁気軸受であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ発振装置。 - （７） 前記磁気軸受が永久磁石と電磁石とを有する複
合型磁気軸受であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のレーザ発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1519588A JPH01189974A (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | レーザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1519588A JPH01189974A (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | レーザ発振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01189974A true JPH01189974A (ja) | 1989-07-31 |
Family
ID=11882078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1519588A Pending JPH01189974A (ja) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | レーザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01189974A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19623637A1 (de) * | 1995-06-14 | 1996-12-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gaslasereinrichtung mit einer Gaszirkulationsanordnung |
| EP0993692A1 (en) * | 1997-07-11 | 2000-04-19 | Cymer, Inc. | Excimer laser with magnetic bearings supporting fan |
| WO2000033431A1 (fr) * | 1998-11-30 | 2000-06-08 | Ebara Corporation | Laser excimere a excitation de decharge electrique |
| US6464472B1 (en) | 1998-02-18 | 2002-10-15 | Ebara Corporation | Circulation fan apparatus and circulation-fan driving motor |
-
1988
- 1988-01-26 JP JP1519588A patent/JPH01189974A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19623637A1 (de) * | 1995-06-14 | 1996-12-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gaslasereinrichtung mit einer Gaszirkulationsanordnung |
| US5727011A (en) * | 1995-06-14 | 1998-03-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Gas laser apparatus with gas circulation arrangement |
| DE19623637C2 (de) * | 1995-06-14 | 2003-12-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gaslasereinrichtung mit einer Gaszirkulationsanordnung |
| EP0993692A1 (en) * | 1997-07-11 | 2000-04-19 | Cymer, Inc. | Excimer laser with magnetic bearings supporting fan |
| EP0993692A4 (en) * | 1997-07-11 | 2004-05-19 | Cymer Inc | EXCIMER LASER WITH MAGNETICALLY BEARING FAN |
| US6464472B1 (en) | 1998-02-18 | 2002-10-15 | Ebara Corporation | Circulation fan apparatus and circulation-fan driving motor |
| WO2000033431A1 (fr) * | 1998-11-30 | 2000-06-08 | Ebara Corporation | Laser excimere a excitation de decharge electrique |
| US6539043B1 (en) | 1998-11-30 | 2003-03-25 | Ebara Corporation | Discharge-pumped excimer laser device |
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