JPH0195579A - 気体レーザ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ光取出用の窓もしくは、出力ミラーを
短時間かつ容易に交換可能とした大出力の気体レーザ装
置に関する。

（従来の技術） 従来の気体レーザ装置の一例として、大出力の炭酸ガス
レーザ装置（以下Ｃ０２レーザ装置と称する）の不安定
形共振器におけるレーザ光取出窓（以下窓と称する）を
説明する。第２図に不安定形共振器の概略構成の一例を
示す、凸面ミラー１１と凹面ミラー１３によりレーザ発
振・増幅された光りは、４５＠ミラー１２により方向を
９０１変え、窓２から外部へ取出される。大出力Ｃ０３
レーザ装置においては、レーザガス圧が３０〜１００Ｔ
ｏｒｒ前後の低圧に保たれているため、不安定形共振器
により発振した光を外部へ取出すためには、　　ＣＯ，
レーザ光の波長１０．６．に対する透過性の優れた窓２
が必要となる。

出力１ｋｖ〜１０ｋｗクラスの大出力ＣＯ２レーザ装置
用窓材には、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）が最もよく使わ
れているａ　Ｚｎ５ａｌｌの窓は１両面に無反射コーテ
ィングを施すことにより、Ｃ０３レーザ光を初期値とし
て９９％以上透過させることができる。

しかし、大出力になると、１％以下の吸収でもかなりの
発熱源となり、温度上昇を来すため、窓が熱劣化により
、徐々に耐光性がおとろえてくるため、所定の期間ごと
に交換する必要がある。

従来の窓２の取付構造の一例を第４図に示す。

窓２は、窓用マウント５に取付けられており、窓用マウ
ントごと発振器本体３に取付けられている。

外部とのシールは、窓２が０リング１５により周辺端で
密閉されており、窓用マウント５はＯリング６によりシ
ールされている。従って窓２を交換する場合には、発振
器本体３を大気開放した後に、窓用マウント５を取外す
必要があった。なお、安定形共振器の場合は、概略構造
を第３図に示すが、出力ミラー１４を部分透過性ミラー
とすることにより、共振器内部でレーザ発振・増幅され
た光の一°部を出力ミラー１４から取出す、この場合も
、大出力用出力ミラーには、共振器内側面に部分反射コ
ーティング（もしくは、コーティングなし）、外側の面
に無反射コーティングを施したＺｎ５ｅが最も良く使わ
れている。出力ミラー１４の取付構造も。

窓２の取付構造と同様であり、第４図において、窓２の
代わりに出力ミラー１４を設けた構造となっている。

（発明が解決しようとする問題点） ＺｎＳｅ製の窓は、ｃｏ、レーザ光（ｘ　＝　１０．６
ｕｍ）に対する透過性に優れており、初期値としては１
両面に無反射コーティングを施すことにより、窓吸収率
を０．２％程度に押えることができる。しかし、使用時
間が増すにつれて、表面の劣化及び汚れにより総吸収率
が増大してくるａ　Ｚｎ５ａのような半導体は、吸収係
数が温度上昇とともに急激に増加するフリーキ苺リア吸
収が支配的であり、吸収係数の温度依存性が正で、室温
以上での熱伝導度の温度依存性が負なために、わずかな
湿度上昇によって加速度的に温度が上昇する可能性（熱
暴走効果）がある。Ｚｎ５ｅはこの臨界温度が３００〜
４００℃の範囲にある。

また、上記熱的破壊の問題の他に、レーザ光通過により
生じる窓の不均一分布は、光路長に変化を生じ、ちと平
板であった窓はレンズになり、レーザ光のモードを乱す
原因となる。この光学的ひずみは一般に熱的破壊よりも
低いパワーレベル、すなわちより低い総吸収率において
起こる。（昭和６０年２月、レーザー研究、第゛１３巻
、第２号。

Ｐ１４３参照）ところが、総吸収率の経時変化は、窓の
使用環境や使用頻度、透過出力パワーによって異なり、
また、許容される光路差の大きさも窓材の使用目的によ
って異なるので、レーザー出力の臨界値及び窓の清掃も
しくは交換時期を一義的には定義できなかった。

いずれにしても、所定の期間ごとに窓の清掃もしくは交
換が必要で、この際、発振器本体を大気開放するため１
発振器本体内に水分や不純ガスが混入するため、再立上
げの時には、真空引き及び発振器内のベーキングが必要
で、保守にかなりの時間を要していた。

なお、安定形共振器における出力ミラーについてもまっ
たく同様の問題をかかえていた。

本発明は、上記に鑑み成されたもので、窓や出力ミラー
の保守を短時間かつ容易にできる気体レーザ装置を提供
することを目的とする。

Ｃ発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は窓もしくは出力ミ
ラーとレーザ発振器との間にゲートを配し、かつ窓とゲ
ートの間の空間に、バイパス弁及び大気開放弁を設けた
ことを特徴とする。

（作　用） 窓や出力ミラーの保守の際に１発振器本体を大気開放す
る必要がなく、窓や出カミ）−を短時間かつ容易に取付
／取外しが可能となる。

（実施例′） 以下本発明の一実施例を第１図乃至第３図に基づいて説
明する。第１図には、窓の取付構造の概略を示しており
、第４図に示した同一または同等部分については、同一
記号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施例は、窓２と発振器本体３との間にゲート１を設
け、かつ窓２とゲート１の間の空間Ｓにバイパス弁８及
び大気開放弁９を設けたことを特徴とする。共振器の構
成は、第２図及び第３図に示す通りで詳細な説明は省略
する。

第１図に本発明の典型的な実施例を示した。窓用マウン
ト５と発振器本体３の間にアダプター４を設け、アダプ
ター４内には、発振器本体３側にゲート１を配し、この
ゲート１は、外部からレーザ光が通る光路及び光路外に
移動可能なように操作できるようになっている。ゲート
１が光路上に配された場合は、発振器本体３とゲート１
間には０リング６が設けられており、これにより気密が
保たれるようになっている。アダプター４には、２本の
配管１０が設けられており、１本はバイパス弁８を介し
て発振器本体３と空間Ｓとが連通するように接続されて
いる。他の１本は大気開放弁９を介して大気につながっ
ている。

通常運転時には、ゲート１は、光路外に移動させられて
おり、バイパス弁８及び大気開放弁９は閉じられている
。窓２を取外す際には、まずゲート１を光路上に移動し
た後に、大気開放弁９を開放する。これにより、空間Ｓ
は大気圧となり１発振器本体３内は３０〜１００Ｔｏｒ
ｒの低圧のため、この圧力差により、ゲート１が圧力差
により発振器本体３側に押しつけられ、０リング６をつ
ぶし、発振器の気密が保たれる。

空間Ｓが大気圧となったため、窓用マウント５は、容易
に取外すことが可能となり、窓２の清掃もしくは交換を
実施する。窓用マウント５を取付けた後、大気開放弁９
を閉じ、バイパス弁８を開放する。これにより、空間Ｓ
と発振器内が同圧となるため、ゲート１を光路外へ移動
することが可能となり、この作業により窓の保守が完了
する。

一般に人出゛力Ｃ０２レーザにおいては、発振器本体３
の容積が空間Ｓに比べ非常に大きく、かつ、レーザガス
をある程度づつ吹流して運転しているために、空間Ｓの
容積の大気が発振器内に混入しても、引き続き運転する
際に、ベーキング等は不要で、特に問題とならない、完
全を期するには、他の実施例として、バイパス弁８を介
した配管１０を真空ポンプに接続しておけば良い、こう
することにより、空間Ｓを真空にしてからゲート１を開
放すれば、大気が発振器本体内に混入することはない、
尚、不安定形共振器の場合、この方法によれば、共振器
ミラーをいっさい動かすことなく、かつ大気開放等によ
る圧力変動の影響を共振器に与えないですむために、窓
２の保守により、共振器のアライメントをやり直す必要
はない。

安定形共振器においても、窓２を出力ミラー１４に置き
換えれば不安定形共振器の場合と同様の効果が得られる
。

なお、本実施例は、大出力ＣＯ，レーザ装置を例にＺｎ
５ｅ製の窓及び出力ミラーについて述べたが、他の気体
レーザ及び窓材についても適用できることは言うまでも
ない。

（発明の効果〕 以上のように、本発明によれば、窓もしくは出力ミラー
と発振器本体間にゲートを設けることにより、窓もしく
は出力ミラーの保守を短時間かつ容易に行うことが可能
な気体レーザ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は、不
安定形共振器の概略構成図、第３図は安定形共振器の概
略構成図、第４図は従来の窓用マウントの断面図である
。 １・・・ゲート、　　　　２・・・窓 ３・・・発振器本体　　　４・・・アダプター５・・・
窓用マウント　　６・・・０リング７・・・０リング　
　　　８・・・バイパス弁９・・・大気開放弁　　　ｌ
Ｏ・・・配管１１・・・凸面ミラー　　　１２・・・４
５°ミラー１３・・・凹面ミラー　　　１４・・・出力
ミラー１５・・・０す゛ング 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　第子丸　　　健 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 共振器のレーザ光取出窓とレーザ発振器との間に共振器
   本体と気密を保つようにゲートを設け、前記レーザ光取
   出窓とゲートとの間の空間と共振器本体側とを弁を介し
   て連通すると共に前記空間に大気開放弁を設けたことを
   特徴とする気体レーザ装置。