JPH0336774A

JPH0336774A - レーザ発振器

Info

Publication number: JPH0336774A
Application number: JP17228489A
Authority: JP
Inventors: Koichi Masuda; 浩一増田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-07-04
Filing date: 1989-07-04
Publication date: 1991-02-18

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）本発明は放電管が並列配置された構造のレーザ発振器に
関する。

（従来の技術）この種のレーザ発振器の一例を第３図乃至第５図に示す
。第３図は軸流形ガスレーザ発振器の概略構成を示して
いる。直列配置された第１．第２の放電管１，２内には
レーザガスが充填されており、そのレーザガスはガス循
環用送風装置３により循、環されるようになっている。

レーザガス循環路途中には熱交換器４，５が設けられ、
レーザガスがその熱交換器４，５を通過するときに冷却
されるようになっている。第１．第２の放電管１゜２の
両端側には出力ミラー６及び全反射ミラー７が対向配置
されて共振４を構成している。また、第１．第２の放電
管１，２の外周にはそれらを挟んだ形態の第１．第２の
放電電極８．９が配置されており、それらに対して高周
波電源１０から交流電圧が印加されるようになっている
。制御部１１は高周波電源１０からの出力電力を調整す
るもので、その調整により放電電極８．９の放電出力が
決定される。この場合、高周波電源１０の出力インピー
ダンスは通常５０Ωに設定されているのに対して、放電
電極８，９間のインピーダンスは５０Ωに設定すること
が困難であるので、高周波電源１０及び放電電極８間に
マツチングボックス１２を介在させて両者のインピーダ
ンスを整合させるようにしている。ここで、出力された
レーザ光の断面形状が円形となるように、放電管の断面
形状は第５図に示すように筒状に決定されている。

また、放電管１．２内のレーザガスが効率良く放電する
ように、各放電電極８．９は放電管１，２の外周面に沿
った湾曲状に形成されている。この場合、各放電電極８
，９は、所定寸法間隙の空間部若しくは誘電体を介して
放電管１．２に対向配置されている。

そして、高周波電源１０から各放電電極８，９間に交流
電力が印加されてレーザガスが放電すると、放ｍ電極８
．９間に放電空間部が形成されることにより放電管１，
２内のレーザガスが放電し、以て第１．第２の放電管１
．２からの光が出力ミラー６及び全反射ミラー７間で共
振することにより、出力ミラー６からレーザ光が出力さ
れる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来構成のものの場合、湾曲に形成
された放電電極８．９間に交流電力が印加されて放電空
間部が形成されたときは、その放電空間部の中心部位か
ら端部へ進むにつれてその放電強度が大きくなるという
実情がある。これは、放電空間部の中心部位に対応する
放電電極間寸法は大きく、端部となるに従ってその寸法
が小さくなることに起因するもので、放電電極間寸法が
小さいほどその放電電力出力が大きくなるからである。

このため、放電管１，２内に形成される放電空間部にお
いては、その中心部位は放電電力密度が低いことにより
その光増幅度は低いのに対して、端部となるに従って放
電電力密度が大きくなることによりその光増幅度は高く
なる。この結果、レーザ発振器から出力されるレーザ光
モード（電磁界の強度分布）も放電電力密度の不均一に
対応して不均一となり、例えばレーザ光による切断時に
その切断方向によっては安定な加工を行なえない虞があ
る。

そこで、第１．第２の放電管１．２に設けられた第１．
第２の放電電極８：　９を、第６図に示すようにその電
圧印加方向が直交するように配置することが行なわれて
いる。つまり、第１の放電管１において放電電力密度が
高い部位から発生されたレーザ光は、第２の放電管２に
おいては放電電力密度が低い部位を通過することになる
から、全体としては均一なモードのレーザ光を得ること
ができる。しかし、このような構成では、各放電電極８
，９の配置方向が直交してしまうことによりその支持構
造や電気配線が複雑となってしまう欠点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、強度分布が均一なレーザ光を構成が複雑となることな
く得ることができるレーザ発振器を提供するにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、並列配置されると共に内部にレーザガスが充
填され軸方向、と直交した所定方向への放電電圧印加に
より軸方向に沿った方向にレーザ光を出射する少なくと
も一対の第１及び第２の放電管を設け、前記第１の放電
管から出射されたレーザ光をその出射方向とは逆方向に
折返し、前記第２の放電管内へ入射させるレーザ光折返
手段を設け、前記第１の放電管への電圧印加方向と前記
第２の放電管への電圧印加直交方向とは互いに鏡面対称
となるように前記折返された前記レーザ光軸面に対して
、所定傾斜角度をもって設置された放電電極を設けたも
のである。

（作用）放電電極に電圧を印加すると、第１．第２の放電管内部
に充填されたレーザガスが励起されてレーザ光が出力亭
れる。そして、第１の放電管から出射されたレーザ光は
、レーザ光折返手段で折返されて第２の放電管に入射し
てここで増大されてから出射される。

さて、各放電管における放電電力密度は電圧印加直交方
向に応じてその強弱に差異を生じているから、第１の放
電管から出射されたレーザ光はその強度分布は均一では
ない。

しかして、第１の放電管への電圧印加方向と第２の放電
管への電圧印加直交方向とは互いに鏡面対称となるよう
に放電電極が所定角度をもって傾斜して設置されている
から、第１の放電管において例えば放電電力密度が大き
い部位から出射されたレーザ光は、第２の放電管におい
ては放電電力密度が小さい部位を通過することになり、
これにより第２の放電管から出射されたレーザ光全体で
はその強度分布は均一化されている。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照して
説明する。

要部の斜視図を示す第１図において、円筒状の第１の放
電管２１及び第２の放電管２２は並列配置されており、
それらの内部にはレーザガスが充填されていると共に、
図示しないガス循環送風装置により循環されるようにな
っている。各放電管２１．２２の周囲に第１．第２の放
電電極２３゜２４が対向配置されており、これらの放電
電極２３．２４に図示しない高周波電源より交流電力が
与えられるようになっている。第１の放電管２１におけ
るレーザ光軸２５上には、例えば反射率が５０％の出力
ミラー２６及びレーザ光折返手段たる折返しミラー２７
が対向配置されている。また、第２の放電管２２におけ
るレーザ光軸２８上には、全反射ミラー２９及びレーザ
光折返手段たる折返しミラー３０が対向配置されている
。尚、第１の放電管２１から出射されたレーザ光は、そ
の出射方向とは逆方向に折返され、第２の放電管２２へ
入射されるように折返しミラー２７．３０は配置されて
いる。

ここで、第２図を参照して第１．第２の放電管２１．２
２及び第１．第２の放電電極２３．２４の配置関係を詳
述する。上述した各折返しミラー２１．２２の配置関係
により、第１．第２の放電管２１．２２は対称軸（矢印
Ｘで示す）に対して鏡面対称となっている。つまり、第
１の放電管２１におけるＡポイントは、第２の放電管２
２においてはＨポイントに対応し、同様に第１の放電管
におけるＢ、Ｃ，Ｄポイントは、第２の放電管において
はＧ、Ｆ、Ｅポイントに対応する。また、第１．第２の
放電電極２３．２４の配設方向（矢印Ｙで示す）は、第
１．第２の放電管２１．２２の配設方向（矢印２で示す
）から４５度傾いて設定されている。以上の構成の結果
、第１の放電管２１への電圧印加方向（矢印Ｙで示す方
向）と第２の放電管への電圧印加直交方向（矢印Ｙ方向
と直交する方向）とは鏡面対称関係となっている。

次に上記構成の作用を説明する。

第１．第２の放電電極２３．２４に交流電力が供給され
ると、第１．第２の放電管２１．２２には矢印Ｙ方向へ
の放電電力が印加される。すると、各放電管２１．２２
内のレーザガスが励起状態となり、光子の誘導放出が起
こり、この光子がレーザ光として、第１．第２の放電管
２１．２２から放出される。そして、第１の放電管２１
から出射された光は、レーザ光軸２５を進行することに
より各折返しミラー２７．３０で反射し、以てレーザ光
軸２８を進行することにより第２の放電管２２へ入射さ
れる。そして、第２の放電管２２内でその入射光は増幅
され、その後第２の放電管２２から出射された光は、出
力ミラー２つに到達し、ここでその一部が外部に出力さ
れると共に、残りは反射されて上述の如く第２．第１の
放電管２２゜２１において増幅される。この結果、出力
ミラー２９から所定周波数のレーザ光が出力される。

また、各放電管２１．２２内の放電電力密度については
、第１の放電管２１において放電電力密度の小さなり　
（Ｄ）ポイントからレーザ光軸２５に沿って出射された
光は、折返しミラー２７により光軸が９０″曲げられ、
折返しミラー３０で再び９０″光軸が曲げられるので、
第２の放電管２２に入射したときは、折返しミラー２７
．３０の中心を通る線分の垂直二等分線を対称軸として
、その線対称位置、換言すると鏡面対称となる放電電力
密度の大きなＧ’（Ｅ　）ポイントを通過する。

同様に、第１の放電管２１において放電電力密度の大き
なＡ　（Ｃ）ポイントからレーザ光軸２５に沿って出射
された光も、各折返しミラー２７，３Ｏにより９０″ず
つ光軸が曲げられるので、Ａ（Ｃ）ポイントに対し鏡面
対称位置にある放電電力密度の小さなＨ（Ｆ）ポイント
を通過する。従って、第１の放電管２１から出射された
光が第２の放電管２２で増幅されて、出力ミラー２６か
ら出力されるレーザ光の強度分布は均一化されるから、
出力ミラー２６から出力されるレーザ光の強度分布は均
一化される。

要するに、第１の放電管２１における放電電力密度の強
弱と第２の放電管２２における放電電力密度の強弱とを
相殺するようにしたので、出力ミラー２６から出力され
るレーザ光の強度分布は均一化される。

また、第１．第２の放電電極２３．２４の配設方向は同
一であるから、その支持構造成は電気配線が複雑化して
しまうことはない。

尚、上記実施例では、一対の放電管２１．２２により構
成されるレーザ発振器に適用した例を示したが、放電管
が複数対用いられたレーザ発振器に適用するようにして
もよい。また、レーザ光折返手段として、２枚の折返し
ミラーを用いたが、プリズムをレーザ光折返し手段とし
て用いてもよい。

［発明の効果コ以上の説明から明らかなように、本発明のレーザ発振器
によれば、レーザ光を折返し、一対の放電管内での放電
電力密度の強弱を相殺するようレーザ光軸面に対し所定
角度傾斜するよう放電電極を設けたので、強度分布が均
一なレーザ光を得られ、安定したレーザ加工を実現でき
る。また、放電電極を同一方向（上下方向或は左右方向
）に揃えた構成としているので、放電電極の支持構造や
電気配線の簡素化が図れ、以て製造コストやメンテナン
スに極めて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は要部の斜視図、第２図は要部の縦断面図である。また、第３図乃至第７図は従来例を示すもので、第３図
は全体の模式図、第４図。第６図は第１図相当図、第５図は第２図相当図である。図中、２１は第１の放電管、２２は第２の放電管、２３
は第１の放電電極、２４は第２の放電電極、２６は出力
ミラー　２７は折返しミラー（レーザ光折返手段）、２
９は全反射ミラー　３０は折返しミラー（レーザ光折返
手段）である。

Claims

【特許請求の範囲】

１、並列配置されると共に内部にレーザガスが充填され
軸方向と直交した所定方向への放電電圧印加により軸方
向に沿った方向にレーザ光を出射する少なくとも一対の
第１及び第２の放電管と、前記第１の放電管から出射さ
れたレーザ光をその出射方向とは逆方向に折返し、前記
第２の放電管へ入射させるレーザ光折返手段と、前記第
１の放電管への電圧印加方向と前記第２の放電管への電
圧印加直交方向とは互いに鏡面対称となるように前記折
返されたレーザ光軸面に対して、所定傾斜角度をもって
設置された放電電極とを具備したことを特徴とするレー
ザ発振器。