JPH0273679A - ガスレーザ装置用共振器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数の矩形放電管とレーザ光を折り返す反射ユ
ニットを有するガスレーザ装置用共振器に関し、特に折
り返し鏡を小型化したガスレーザ装置用共振器に関する
。

〔従来の技術〕

金属の溶接あるいは表面処理加工には、加工精度を均一
化するために矩形のビームモードを発生するガスレーザ
装置が使用されている。このようなガスレーザ装置では
、複数の放電管を放電領域が互いに一致するように直列
に接続して大きなレーザ出力を得ているが、この場合、
折り返し鏡を用いてレーザ光軸を曲げることによって、
放電管をブロック単位に並列に配置し、全体をコンパク
トに構成している。

ところで、折り返し鏡面上のレーザビーム形状は、必然
的に放電管より出力されたレーザビーム形状よりも大き
くなる。

第３図（ａ）は放電管より出力されるレーザビームの形
状を示した図である。図において、３０はレーザビーム
形状であり、長袖をａ、短軸をｂとする矩形である。Ｚ
はレーザビーム形状３０の最大ビーム径を示しており、
矩形の対角線の長さに相当する。すなわち、 ｚ＝１１丁−「［１ である。また、ここでは矩形の対角線が折り返し鏡の入
射面に平行になるような位置に放電管を配置している。

第３図（ｂ）は折り返し鏡面上でのレーザビームの形状
を示した図である。図において、３１は折り返し鏡面上
のレーザビーム形状であり、３２は折り返し鏡の有効面
を示す、このように折り返し鏡面上のレーザビーム形状
３１は放電管より出力されたレーザビーム形状３０より
も拡大され、その割合は第３図（ａ）に示すように矩形
の対角線を入射面に平行に配置した場合が最も大きくな
る。

この場合の最大ビーム径Ｚ２は、入射角をｅとすれば、 Ｚ２＝ＺＸ　（１／Ｃ０３ｅ） ＝　、ｒｉ７−Ｆ１７Ｘ　（１／　ＣＯＳ　ｅ　）であ
る。

ここでは、入射角を４５°、ａ及びｂは２０ｍｍとして
おり、 ｚ２＝ｆ］７−「下””ｘ、ｒ７ ＝４０ｍｍ となる。

したがって、折り返し鏡は有効面の直径が４０ｍｍより
も大きなものが必要であり、ここでは外径２インチの折
り返し鏡を使用している。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来では上記したようにレーザビーム形状
が最大となる位置を想定して、この場合の最大ビーム径
よりも大きい有効面を有する折り返し鏡を使用していた
。

しかし、レーザ用の光学部品は一般に円形形状をしてお
り、直径によりコストが決定される。したがって、従来
のこのような共振器の構成では折り返し鏡がコスト高に
なっていた。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、折
り返し鏡面上でのレーザビーム形状が最小になるような
位置に放電管を配置することにより、折り返し鏡を小型
にしたガスレーザ装置用共振器を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では上記課題を解決するために、矩形レーザビー
ムを出力する複数の放電管と、レーザ共振器の出力鏡と
リア鏡との間に所定の入射角の折り返し鏡を有するガス
レーザ装置用共振器において、 前記矩形レーザビームの短軸が前記折り返し鏡の入射面
に平行に近い角度になるように構成したことを特徴とす
るガスレーザ装置用共振器が、提供される。

〔作用〕

矩形レーザビームの短軸が折り返し鏡の入射面に平行に
近い角度になるような位置に、放電管を配置する。この
結果、従来よりも折り返し鏡面上のレーザビーム形状が
小さ（なり、小型の折り返し鏡が使用できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例のガスレーザ装置用共振器の
構成図である。図において１ａ−１ｄは放電管であり、
外径２３ｍｍＸ２３ｍｍ、内径２０ｍｍＸ２０ｍｍの中
空の石英製のパイプである。

２ａ及び２ｂは上流側放電管ホルダー、３は下流側放電
管ホルダーであり、これらによって放電管１ａ〜１ｄを
、矩形レーザビームの短軸が折り返し鏡７ａ及び７ｂの
入射面１３に平行になるように保持している。４は出力
鏡であり、外径２５゜４ｍｍ（１インチ）φ、出力透過
率３５％の誘電体多層膜コートのＺｎ５ｅ　（ジンクセ
レン）製の鏡である。５はリア鏡であり、外径２５．４
ｍｍ（１インチ）φ、反射率９９．７％のＣｅ（ゲルマ
ニウム）製の鏡である。

６は共振器をコンパクトに構成するために設けられた、
入射角θを４５°に設定した折り返し鏡ブロックであり
、図に示す位置に反射率９９．８％のＡｕ（金）コート
のＳｉ（シリコン）製の折り返し鏡７ａ及び７ｂが設け
られている。なお、折り返し鏡７ａ及び７ｂの詳細の寸
法については後述する。

８ａは出力鏡４及びリア鏡５を保持する共振器ベース板
、８ｂは折り返し鏡７ａ及び７ｂを保持する共振器ベー
ス板であり、これらの共振器ベース板はさらにインバー
製の共振器支持棒９ａ及び９ｂによって支持され、機械
的振動、温度変化等の影響から保護されている。

放電管１ａ〜１ｄに、それぞれ高周波電源１０ａ〜１０
ｄより、図示されていない金属電穫を介して２ＭＨｚの
高周波電力が放電管内部を高速で通過するレーザガス流
１１に供給され、放電を生じると、レーザガスが励起し
て誘導放出によりレーザビームを出力する。そして、出
力鏡４及びリア鏡５を往復することにより、励起された
レーザガスからエネルギーを受けて増幅され、その一部
が出力鏡４からレーザビーム１２として出力される。な
お、１２ａはレーザビーム１２の光軸を示す。

第２図（ａ）は上記の構成のガスレーザ装置用共振器の
レーザビーム形状を示した図である。図において、２０
は放電管１ａ〜１ｄより出力されるレーザビーム形状で
あり、ａは短軸の長さ、ｂは長袖の長さを示す。Ｚは最
大ビーム径である。

第２図（ｂ）は折り返し鏡７ａにおけるレーザビーム形
状である。なお、折り返し鏡７ｂにおけるレーザビーム
形状も同様である。図において、２１はレーザビーム形
状であり、２２は折り返し鏡の有効面である。短軸の長
さａｌは、ａ　１　＝ａ　Ｘ　（１／ＣＯ３θ） であり、ここでは入射角θは４５°であるので、ａ　１
＝（”Ｚ　ｘ　ａ となる。また、長袖の長さｂｌは、 ｂ　ｔ＝ｂ であり、したがって、折り返し鏡７ｂにおける最大ビー
ム径Ｚ１は、 Ｚ１＝　　　　　ａｌ　　　　　＋　　ｂｌ＝　　（ｆ
ｌＸａ）”−ｚ、２ ””ａｒ下１ｚ− である。本実施例ではａ＝ｂ＝２０ｍｍであるので、 Ｚ１＝３４．６ｍｍ となって、折り返し鏡としては、従来よりも小型の外径
３８．１ｍｍ（１，５インチ）φの反射鏡を使用するこ
とができる。

なお、上記した折り返し鏡の寸法、レーザビーム形状の
短軸及び長袖の長さ等は一例であり、これらを別の値に
設定して適用することもできる。

この場合には、−設面には、レーザビームの形状は従来
の構成に比較して、 （ａ　　　　　　　　＋／（（丁１丁 ｂ”　Ｘ　（１／ＣＯ３８）） （ａ”十ｂ　　　　　　　　１７（（ ａ”　＋ｂ”　） く１ の比で小型化することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、矩形レーザビームの短
軸が折り返し鏡の入射面に平行に近い角度になるように
放電管を配置したので、折り返し鏡の有効径を最小に設
定できる。この結果、折り返し鏡の形状を小型化するこ
とができ、またこれを保持する機構部も小型化される。

したがって、コストも低減され、小型で安価なガスレー
ザ装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のガスレーザ装置用共振器の
構成図、 第２図（ａ）は本発明の一実施例における、放電管より
出力されるレーザビーム形状を示した図、第２図（ｂ）
は本発明の一実施例における、折り返し鏡面上のレーザ
ビーム形状を示した図、第３図（ａ）は従来のガスレー
ザ装置用共振器における、放電管より出力されるレーザ
ビーム形状を示した図、 第３図（ｂ）は従来のガスレーザ装置用共振器における
、折り返し鏡面上のレーザビーム形状を示した図である
。 １ａ〜１ｄ・−・・−・−・−・・放電管２ａ、２　ｂ
−−−−−・−・−・−・−上流側放電管ホルダー３−
・−・−・・・−・−・・下流側放電管ホルダー４・・
−・−・−・−・−・・・出力鏡５−・・　　　リア鏡 ６−・・−・−・−・−折り返しブロック７ａ、７ｂ−
・−・−・−・・・・・・−折り返し鏡１２−−一−−
・−・−・−・−レーザビーム１２　ａ−−−・−・−
・−・−・光軸１３・−・・・−・−・−−−−−一折
り返し鏡の入射面２０−・・・−・・−・−・・・−レ
ーザビーム形状ａ・−−−ｍ−・・−・・−・・短軸 ｂ・・・・・−・−一−−−・長軸 Ｚ−・−−−−−−−−−−−一最大ビーム径２１．３
１・・・〜−−−−−−−−−−−折り返し鏡面上のレ
ーザビーム形状 Ｚｌ、Ｚ２−・−・・〜・・・−・−最大ビーム径２２
．３２−・・−・・・−折り返し鏡の有効面第２図（０
） 第２図（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）矩形レーザビームを出力する複数の放電管と、レ
   ーザ共振器の出力鏡とリア鏡との間に所定の入射角の折
   り返し鏡を有するガスレーザ装置用共振器において、 前記矩形レーザビームの短軸が前記折り返し鏡の入射面
   に平行に近い角度になるように構成したことを特徴とす
   るガスレーザ装置用共振器。