JPH02130973A - レーザ発振装置 - 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、放電電界方向、レーザガス流方向及びレーザ
光軸方向が各々直交する、３軸直交力式のレーザ発振装
置に関するものである。

（従来の技術） 各種レーザ加工に使用される、放電電界方向、レーザガ
ス流方向及びレーザ光軸方向が各々直交する３軸直交力
式のレーザ発振装置の一例を第３図に示す。即ち、対向
して配設された一対の放電電極１ａ、　１ｂの内側に、
放電の均一化を計るために誘電体２ａ、　２ｂが設けら
れ、この誘電体２ａ、　２ｂ間をレーザガス流３が流れ
るように構成されている。

また、前記放電電極１ａ、　ｌｂの間には、発振周波数
がＩＭＨ２〜１００ＭＨ２の高周波電源４が接続されお
り、この高周波電源４の動作により、対向して配設され
た放電電極１ａ、　ｌｂ間の四角形状の領域５に、高周
波放電が点灯し、この高周波放電領域５内において、レ
ーザ励起が起こる。この様にして励起したエネルギーを
レーザ光７として外部に取り出すことができる。

なお、このとき、発振動作またはレーザ光７の取り出し
を行うために、レーザ光７の外径に等しいレーザガス流
方向長さを持つ放電電極１ａ、　１ｂを用いて、高周波
放電領域５の中心６と、円形のレーザ光７の中心８が一
致するように構成されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の様な構成を有する従来のレーザ発
振装置においては、以下に述べる様な解決すべき課題が
あった。

即ち、高周波放電領域５に放電入力投入することにより
、上記領域５内にレーザガスの密度勾配が起こり、放電
領域５内で屈折率分布ができる。

よって、放電入力により密度勾配、または屈折率分布が
変化するため、この構成を持ったレーザ発振装置ではレ
ーザ出力によりレーザ発振光軸が変化する。この現象は
、特に、パルス動作時に問題となり、パルスピーク時と
パルスの立ち上がりまたは立ち下がり時とではレーザ発
振光軸が異なる。

また、低レーザ出力でレーザ発振装置を動作させる場合
、放電領域５への放電入力が少なくなり、放電が空間的
に一様に点灯しなくなる。

そのため、この様なレーザ発振装置を用いてレーザ加工
を行うと、パルス動作時のレーザ発振光軸の変動や低出
力時のレーザ発振モードの変動により、精密な切断や溶
接が実現できなかった。

本発明は以上のような欠点を解消するために提案された
もので、その目的は、レーザ光軸の時間的変動が少なく
、かつ低出力時でも安定な動作をすることができるレー
ザ発振装置を提供することにある。

（発明の構成） （課題を解決するための手段） 本発明は、放電電界方向、レーザガス流方向及びレーザ
光軸方向が各々直交する、３軸直交力式のレーザ装置に
おいて、放電電極のレーザガス流方向の長さがレーザ光
の外径より短く、さらに、このｔｌｉ電電極電極心が、
レーザ光の中心に比べてレーザガス流の上流に位置する
ように設定したものである。

（作　用） 本発明のレーザ発振装置によれば、放電電極のレーザガ
ス流方向の長さがレーザ光の外径より短いため、単位体
積当りの放電入力が高くなるので、低レーザ出力時にお
いても、空間的に均一な放電が得られる。また、上記設
定に加えて放電領域の中心をレーザ光の中心に比べてレ
ーザガス流の上流にすることにより、レーザ光の通過す
る領域内にレーザガス密度の一定な領域をつくりだすこ
とができ、パルス動作時においてもレーザ光軸の変動の
少ないレーザ光を得ることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図（ａ）、　（ｂ）及び
第２図に基づいて具体的に説明する。なお、第３図に示
した従来型と同一部分は同一符号を付して、説明は省略
する。

本実施例においては、第１図（ａ）に示した様に、放電
電極１’ａ、１’ｂのレーザガス流方向の長さがレーザ
光７の外径より短くなっており、かつ高周波放電領域５
の中心６が、レーザ光７の中心８よりレーザガス流の上
流側に位置するように構成されている。第１図（ｂ）は
（ａ）に比べて放電電極１°ａ。

１”ｂをさらにレーザガス流の上流に位置するように構
成されている。

この様な構成を有する本実施例のレーザ発振装置におい
ては、第１図（ａ）、　（ｂ）に示した様に、放電電極
のレーザガス流方向の長さがレーザ光の外径より短くな
るように構成することにより、単位体積当りの放電入力
を高めることができるため、低レーザ出力時でも空間的
に均一な放電を点灯できる。

放電領域とレーザ光の取り出し位置によるレーザガス密
度の空間分布を第２図に示した。

第２図は、横軸に位置Ｘを、縦軸にレーザガス密度ρを
表しており、ｘ＝ＱからＸ＝０．５がレーザ光の中心位
置で、Ｘ＝Ｑからｘ＝　１．０の範囲がレーザ光の取り
出し位置である。レーザガス流はＸが負の領域から正の
領域になるような方向に流れている。図中、Ａは第３図
の従来例の場合、Ｂは第１図（ａ）及びＣは第１図（ｂ
）の本実施例の場合のレーザガスの密度分布であり、条
件として３つの場合とも総て同一放電入力でおる。

Ａの場合、レーザ先取り出し位置全体にわたってレーザ
ガス密度が変化するため、レーザ装置がパルス動作をす
ると、レーザ光全体が光軸変動を起こす。

Ｂの場合、レーザ光取り出し位置の半分の領域のみで放
電が点灯しているので、この点灯領域のみレーザガス密
度が変化する。この結果、レーザ装置がパルス動作をす
ると、レーザ光のおよそ半分が光軸変動を起こす。

Ｃの場合は、レーザ先取り出し位置を含まないレーザガ
ス流上流で放電が点灯するため、レーザ先取り出し位置
でのレーザガス密度の変化はなく、一定である。この様
な配置にすれば、レーザ発振装置がパルス動作をしても
、レーザ光の光軸変動は生じない。

以上の様に、パルス動作でもっともレーザ光軸が安定な
のはＣの場合であるが、放電電極がレーザ光取り出し位
置より上流にあるため、放電により励起されたエネルギ
ーをレーザガス流によりレーザ光取り出し位置まで運ぶ
必要があるため、その必要な時間内で励起エネルギーの
緩和が起こる。

よって、レーザ出力パワーはＢの場合より小さくなるお
それがある。よって、放電電極のレーザガス流下流端は
レーザ先取り出し位置の最上流端より余りに上流にする
ことはレーザ発振効率の面から好ましくはない。

したがって、放電電極の下流端はレーザ光取り出し位置
の上流端近傍より下流とし、レーザ先取り出し位置の下
流端より上流にしなければならない。かつ、放電電極の
上流端は、レーザ光の上流の部分が取り出せなくならな
いように、レーザ光の取り出し位置の上流端より上流に
位置しなければならない。

本実施例により、低レーザ出力時でもレーザ発振モード
の変化が少なくなった。

また、パルス動作時にレーザ光軸変動の少ないレーザ出
力光が得ることができ、精密なレーザ切断及び溶接が可
能となった。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、放電電極のレーザ
ガス流方向の長さをレーザ光の外径より短くなるように
構成し、また、放電領域の中心をレーザ光の中心より上
流にするように設定することにより、低レーザ出力時で
も安定な動作をし、また、パルス動作時にレーザ光軸変
動の少ないレーザ出力光が得られるレーザ発振装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は（ａ）、　（ｂ）は夫々本発明のレーザ発振装
置の実施例を示す放電部の断面図、第２図は放電部の位
置とレーザガス密度の関係を示す特性図、第３図は従来
のレーザ発振装置の一例を示す断面図である。 １’ａ、１’ｂ、ｌ’ａ、Ｉ’ｂ　・・・放電電極２ａ
、　２ｂ・・・誘電体 ３・・・レーザガス流 ４・・・高周波電源 ５・・・高周波放電領域 ６・・・高周波放電領域の中心 ７・・・レーザ光 ８・・・レーデ光の中心 第１図（０Ｌ） 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　第子丸　　　健 第１図（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 放電電界方向、レーザガス流方向及びレーザ光軸方向が
   各々直交する、３軸直交式のレーザ発振装置において、 放電電極のレーザガス流方向の長さがレーザ光の外径よ
   り短かく放電電極の中心が、レーザ光の中心に比べてレ
   ーザガス流の上流に位置することを特徴とするレーザ発
   振装置。