JPH02231779A - レーザミラーヘッド - Google Patents

レーザミラーヘッド

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JPH02231779A
JPH02231779A JP1345038A JP34503889A JPH02231779A JP H02231779 A JPH02231779 A JP H02231779A JP 1345038 A JP1345038 A JP 1345038A JP 34503889 A JP34503889 A JP 34503889A JP H02231779 A JPH02231779 A JP H02231779A
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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】 ［産業上の利用分野］ 発明は、反射前面と後面とを有する金属鏡と、この鏡外
周部の前面用第一押つけ面と、鏡外周部の後面用第二押
つけ面と、鏡から離れたレーザヘッド領域の流体伝導装
置と、を備えた大出力レーザのミラーヘッド、及びこの
ミラーヘッドを用いたレーザに関する。
［従来の技術コ 大出力レーザでは、以前からＴＥＭｏｏモードが求めら
れている。これを妨げる原因すなわちビームが歪む原因
として鏡の変形が挙げられる。鏡の表面は特にそれが加
熱されることによって変形する。
こうした鏡の変形の防止は、従来は鏡を冷やすことによ
によって行っていた。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の如き鏡の冷却は理想的とはなり得
ない。また、多数の鏡を使用したレーザにあっては、各
鏡において冷却が異なり、各鏡が単に変形するだけでな
く様々に変形してしまうこともある。さらに、鏡を冷却
するための冷却液をレーザガスから分離するための設計
措置には膨大な費用が必要である。
発明は、レーザ光の形状が望ましくない形で変化したと
きそれを最適化することができるレーザミラーヘッドを
提供することを目的としている。
これはレーザの運転中においても可能でなければならな
い。
発明はまた、上記レーザミラーヘッドを備えたレーザを
提供することを目的としている。
［課題を解決するための手段］ 発明によるレーザミラーヘッドは、上記目的を達成する
ために、 ａ）鏡が、その拘束を受けていない部分の直径との比に
おいて薄い円板であり、 ｂ）ミラーヘッド内に、鏡裏面に位置する空洞が設けら
れ、 Ｃ）この空洞が流体伝導装置と連通していることを特徴
とするものである。
発明によるレーザは、１つもしくは少なくとも１つの反
射鏡を上記レーザミラーヘッドで構成した、複数の反射
鏡を持つレーザであることを特徴としている。
［作　用］ 上記構成のレーザミラーヘッドによれば、正圧力によっ
て凸面鏡が、また負圧力によって凹面鏡が形成される。
また、上記構成のレーザによれば、歪みの無いレーザ光
が得られる。
［実施例］ 第１図はミラーヘッドの径方向断面と回路の概要を示す
図である。
この第１図にその要部のみが示されたフランジ１２の壁
に、幾何学的長手軸１３と同軸に通孔１４が穿設されて
いる。この通孔１４にミラーヘッド１６が配置されてい
る。ケーシング１７は、長手軸１３を中心とする円筒形
であり、通孔１４内に気密に嵌大してある。ケーシング
１７には、同軸で径方向の左側正面１８に取付用リング
１９がねじ２１で螺着してある。
取付用リング１９は外向きの斜角面２２を備えている。
鏡２３は銅合金製であって前面２４と裏面２６を備えて
いる。前面２４は研磨されている。また、鏡２３の周辺
領域２７は、取付用リング１９によって覆われていない
直径５ｃｍを除いた部分であり、直径においてこれを超
える１．５ｃｍの領域はこの鏡２３を確実に保持するた
めのものである。幾何学的長手軸１３と同軸に走るレー
ザ光は直径が３０ｍｍであり、覆われていない前面２４
の７５％がレーザ光を受けるだけで、鏡２３の周辺特性
は無視することができる。
鏡２３は、覆われていない前面２４の直径との比におい
て薄い円板状であり、その比は例えば７．５：２±３０
％である。鏡２３は、全流体圧が加わると、中央が最低
１０ｕ＋領域だけ反る程度の弾性を有する。
ねじ２８を使ってケーシング１７の裏側正面２９に螺着
された実質的に同軸の蓋３１は、（取付用リング１９及
びケーシング１７と同様）的確な曲げ剛性を有している
。ケーシング１７内の鏡２３より右、蓋３１より左に、
横断面が鉢形の金属製加圧体３２がある。
この加圧体３２の外面３４はそれが鏡２３の裏面２６に
対向しているかぎりこの裏面２６から距離を有しており
、ここに約１ｍｍ厚、半径５ＣＩＩ１の空洞３３が生じ
る。
加圧体３２の外周領域が取付用リング１９に対向してい
る限り、外面３６は前記１鵬だけさらに左に張り出す。
加圧体３２は幾何学的長手軸１３を中心にしてなる回転
体であり、図示した通り幾何学的長手軸１３と同軸であ
る。この加圧体３２には、左側の外面３６に溝３７が形
設されそこにパッキンたるＯリング３８が入れてある。
加圧体３２がケーシング１７、鏡２３及び取付用リング
１９に対し相対的に左に押されると、０リング３８が液
密かつ気密に密封する。また、加圧体３２が左に押され
ると、外面３４と外面３６の段差により形成された角３
９と、取付用リング１９の右側正面と高さ約ｌｍの通孔
４２とにより形成された角４１との間で鏡２３が正確に
固定される。
加圧体３２は中央の同軸空洞４３の外面に雌ねじ４３を
有する。この雌ネジ４３にねじ４４の雄ねじ４６が螺合
されている。ねじ４４は中央の通孔４７と六角穴４８と
を有し、六角穴４８は蓋３１に中央孔４９があるので右
側からここに入り込むことができる。ねじ４４を螺進さ
せて雌ねじ４３から進出させるとこのねじ４４の右側正
面５１は蓋３１の左面５２を押圧し、これにより０リン
グ３８は外面３６、周辺領域２７とともに取付用リング
１９の右正面側に押圧される。加圧体３２は底部５３に
中央穴５４を有する。中央穴５４は右側領域に雌ねじ５
６を有し、これに中央管５７が雄ねじ５８で螺合されて
いる。中央管５７は通孔４７に接触することな《挿通さ
れている。中央孔５４の口部５９は空洞３３に連通して
いる。加圧体３２は外面３６より径方向において中央側
に外穴６１を有し、その日部６２はやはり空洞３３と連
通している。外穴６１が雌ねじ６３を有し、そこに外管
６４が雄ねじ６６で螺合してある。
外管６４は蓋３１の適合した通孔６７に挿通してあり、
外管６４はねじ４４を進出させるとき加圧体３２が回転
するのを妨げる。
通孔１４内に嵌合したユニット全体をそれ自身で調整で
きるようにするため、蓋３１はケーシング１７から張り
出した周辺に３個の等角配設した通孔６８を有し、これ
にねじ込まれたねじ６９はねじ山がねじ穴７１内にある
。頭部７２と蓋３１との間にばね座金７３がある。した
がって、３本の等角配設したねじ６９により、蓋３１す
なわちミラーヘッド１６全体が左に押圧される。やはり
等角に配設して蓋３１の周辺領域に３個のねじ付き通孔
７４が設けてあり、これにねじ込まれた調整ねじ７６の
ねじ先７７が、壁１１に固着した受け７８を押圧する。
３本の調整ねじ７６を回すことでミラーヘッド１６の幾
何学的長手軸工３を全体として調整することができる。
ホイール８０を使って圧力発生器７９内で圧力を８ｂａ
ｒまで調整することができる。圧力は焦点距離値に校正
して指示器８ｌで指示される。圧力発生器７９が導管８
２を介し冷却器８３に給水し、冷却器８３はこの水を導
管８４を介し中央管５７へと送る。水はこの中央管５７
の口部５９から空洞３３内に達する。この正力の場合、
鏡２３は８ｂａｒのとき３５ｕ＋だけそこから左に押さ
れ、そこで幾何学的長手軸１３が鏡２３を貫通する。水
は空洞３３内で円板状に外方に口部６２まで流れ、次に
外管６４及び導管８６を介し再び圧力発生器７９に戻る
。圧力発生器７９が発生する圧力が正圧であれば鏡は左
に押され、負圧であれば鏡は右に押される。圧力発生器
７９は正圧及び／又は負圧を発生するものの中から選択
することができる。指示器８１は圧力を鏡２３の中央領
域における膨らみ値に校正するようにしていてもよい。
第２図に示すのは、１００％端鏡８７と一部透過性端鏡
８８と有する３重に折り畳んだレーザである。
３個のミラーヘッドは通常形状のものであり、本発明に
よるミラーヘッド１６が１個設けてある。この１個のみ
でレーザ光９１が修正される。
第３図に、前記鏡２３と代替えされ得る前面９３がやは
り平に研磨してある鏡９２が示されている。この鏡９２
の裏面はリム９４の領域がやはり前面と平行である。但
し、鏡が第１図における角３９．　４１より内側にある
部分では、鏡の裏面は凹面に成形してあり、その最も薄
い箇所が幾何学的長手軸１３上にある。
鏡２３．　９２のたわみはホイール８０で手動調整する
ことができる。だが、図示省略したフィードバック装置
を利用することもでき、この装置はレーザ光９１の品質
を検出し、レーザの運転中圧力発生器７９を制御し、必
要に応じて圧力で鏡２３．　９２を凹ませ又は膨らませ
る。
本発明によるレーザミラーヘッドは、既にレーザ共振器
を離れたレーザ光を修正することもできる。更にそれは
焦点距離を意識的に変更するのにも利用することができ
る。
［発明の効果］ 請求項１によれば、鏡を、正力によって凸面鏡に、また
負圧力によって凹面鏡にすることができるから、圧力を
調整することで、例えレーザを運転中であってもビーム
の歪みを正すことができる。
そのための追加支出はごく僅かである。
請求項２によれば、比較的容易に変形させることができ
る良熱伝導性鏡を得ることができる。例えば金層が蒸着
されていなければ、鏡が張力や圧力を受けることもない
。
請求項３によれば、十分に強い面を有する十分に薄い鏡
が得られ、たわみを生じさせるための圧力を技術的に容
易に制御することができる。
請求項４によれば、中間部材が省かれ、圧力は覆われて
いない裏面全体に直接加わる。したがって、物理学的に
鏡がどのように変形するかを予想することもできる。パ
ッキンは鏡の固定領域内にあり、鏡の挙動を妨げない。
この場合、パッキン支出はごく少ないものですむ。
請求項５によれば、鏡は膨らませたり凹ませたりするこ
とができるだけでなく、付加的になお冷やすこともでき
る。かかる流体は例えば水、油等いずれにしても大出力
レーザの分野にある。したがって、特別の流体貯槽が必
要でなく、付加的導管，別の種類の圧力発生器等も必要
でない。
請求項６によれば、鏡は最も熱くなる領域が最も良く冷
やされる。この場合、鏡中に留まってこれを加熱する損
失出力はレーザ出力の約１．５％程度と考えることがで
きる。
請求項７によれば、流体の流れの図式は見通し可能で規
則的なものであり、且つ作用を予測可能である。
請求項８によれば、流体は格別に単純且つ非圧縮性であ
るにもかかわらずミ親環境的である。
請求項９によれば、試験により鏡が優れた形で使用でき
ることが示された。
請求項１０によれば、圧力の発生、冷却、及び圧力の調
整を単一の方策で．行うことができる。
請求項１１によれば、鏡の膨らみ又は凹みを再現可能と
する指示を得ることができる。
請求項１２によれば、換算作業が省かれる。
請求項１３によれば、正又は負の膨らみについての代表
的尺度が得られる。
請求項１４によれば、光学機器に対応可能な尺度が得ら
れる。
請求項１５によれば、鏡を拡散鏡にも収束鏡にもするこ
とができる。「及び」の場合、両方の種類の間のあらゆ
る状態を段階なく形成することができる。
請求項１６によれば、圧力は技術的に容易に形成するこ
とができるものとなり、過度に高い支出が必要でなくな
る。
請求項１７によれば、鏡の変形形状を材料厚が一定であ
る鏡の場合に現れるものとは別のものとすることができ
る。
請求項１８によれば、レーザが有する複数の反射鏡のう
ちの一部を公知の構造方式にしたがって製造することが
できる。
請求項１９によれば、経費が一層低減し、そして場合に
よっては既存のレーザに対し、その他の点では構造を乱
すことなく請求項１〜１７のうちのいずれか１つのレー
ザミラーヘッドを食い込むことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は実寸大のミラーヘッドの径方向断面図と回路の
概要を示す図、第２図はレーザ光の経路を示す概要図、
第３図は厚さが一定でない鏡の横断面図である。 ２３・・・鏡　　　　３３・・・空洞 ３９・・・角　　　　４１・・・角 ８２．　８４．　８６・・・導管 特許出願人　トルンプフ・レーゼルテヒニーク・ゲーエ
ムベーハー

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）反射前面と後面とを有する金属鏡と、この鏡外周
    部の前面用第一押つけ面と、 鏡外周部の後面用第二押つけ面と、 鏡から離れたレーザヘッド領域の流体伝導装置と、 を備えた大出力レーザのミラーヘッドであって、ａ）鏡
    が、その拘束を受けていない部分の直径との比において
    薄い円板であり、 ｂ）ミラーヘッド内に、鏡裏面に位置する空洞が設けら
    れ、 ｃ）この空洞が流体伝導装置と連通していることを特徴
    とするレーザミラーヘッド。
  2. （２）鏡が銅合金製であり、その反射前面が研磨してあ
    ることを特徴とする請求項１のレーザミラーヘッド。
  3. （３）前記比が７．５：２±３０％であることを特徴と
    する請求項１のレーザミラーヘッド。
  4. （４）裏面が直接空洞の境界壁を形成し、鏡の周辺領域
    にパッキンが設けられていることを特徴とする請求項１
    のレーザミラーヘッド。
  5. （５）少なくとも１つの流体送り装置と、少なくとも１
    つの流体排出装置とを備えることを特徴とする請求項１
    のレーザミラーヘッド。
  6. （６）流体送り装置が鏡の裏面中央領域に口部を有し、
    流体排出装置の口部が空洞の周辺領域にあることを特徴
    とする請求項５のレーザミラーヘッド。
  7. （７）複数の流体排出装置を設け、流体排出装置の口部
    を等角配設していることを特徴とする請求項５のレーザ
    ミラーヘッド。
  8. （８）流体が水であることを特徴とする請求項１のレー
    ザミラーヘッド。
  9. （９）鏡は、全流体圧が加わると、鏡の中央が最低１０
    μｍ領域だけ反る程度の弾性を有することを特徴とする
    請求項１のレーザミラーヘッド。
  10. （１０）流体送り装置を圧力発生器と冷却装置とに接続
    し、圧力調整装置を備えていることを特徴とする請求項
    ６のレーザミラーヘッド。
  11. （１１）指示装置を設けたことを特徴とする請求項１０
    のレーザミラーヘッド。
  12. （１２）指示装置が鏡変形状態値で校正されていること
    を特徴とする請求項１１のレーザミラーヘッド。
  13. （１３）前記変形状態値が鏡の中央領域における膨らみ
    であることを特徴とする請求項１２のレーザミラーヘッ
    ド。
  14. （１４）前記変形状態値が鏡の焦点距離であることを特
    徴とする請求項１２のレーザミラーヘッド。
  15. （１５）圧力発生器は負圧及び／又は正圧を発生するこ
    とを特徴とする請求項１０のレーザミラーヘッド。
  16. （１６）正圧がバール領域内であることを特徴とする請
    求項１５のレーザミラーヘッド。
  17. （１７）鏡厚が少なくとも中央領域では一定でないこと
    を特徴とする請求項１のレーザミラーヘッド。
  18. （１８）複数の反射鏡を有するレーザにおいて、少なく
    とも１つの反射鏡が、上記請求項１〜１７のうちのいず
    れか１つのレーザミラーヘッドにより構成されているこ
    とを特徴とするレーザ。
  19. （１９）複数の反射鏡を有するレーザにおいて、１つの
    反射鏡が、上記請求項１〜１７のうちのいずれか１つの
    レーザミラーヘッドにより構成されていることを特徴と
    するレーザ。
JP1345038A 1989-01-10 1989-12-29 レーザミラーヘッド Expired - Lifetime JP3072519B2 (ja)

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