JPH0418474B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、溶接、切断、熱処理等に用いられる
炭酸ガスレーザに使用されるレーザ光の透過窓、
あるいは集光レンズなど、レーザ光が内部を通過
する炭酸ガスレーザ用透明光学部品に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点 第１図に一般的な炭酸ガスレーザ装置に於ける
光学部品の配置例を示す。１はレーザ発振管であ
つて、炭酸ガス、ヘリウム、窒素などのガスが内
部に封入または供給されている。２は透過窓であ
つて、炭酸ガスレーザの10.6μｍの波長の光を透
過する塩化カリウムの材料を鏡面研磨し、発振管
内部側に、レーザ光の一部を反射させ、一部を通
過させる部分反射膜が蒸着されている。透過窓２
と対向して、金属等の表面を鏡面研磨し、高反射
率の物質（たとえば金）を蒸着した全反射鏡３が
設置されている。いま発振管１の内部のガスに高
電圧を印加（電極は図に省略）すれば全反射鏡３
と透過窓２を結ぶ光路にレーザ共振が発生し、透
過窓２よりレーザ光４が取り出される。レーザ光
４は同様に塩化カリウムのレーザ光透過材料より
作られる集光レンズ５によつて集光され、加工物
６に照射され目的の加工が実施される。以上述べ
た透過窓２、レンズ５は炭酸ガスレーザが内部を
通過し、同レーザに対し透明な部品であるので、
透明光学部品と称される。

しかしながら、透明光学部品といえども完全な
透明ではあり得ず、レーザ光が内部を通過する際
に何等かの吸収を生じる。吸収には大別して二つ
があり、バルク材料自身の性質に基づく吸収と、
部品表面に加工が施されたことによつて、加工変
質層、汚染などを発し、それによつてレーザ光の
通過が妨げられるために発生する表面吸収とがあ
る。いずれも小さいことが望ましいのはいう迄も
ない。

従来これらの透明光学部品は機械的な研磨によ
つて表面を仕上げるため、第２図断面図に示すよ
うに、内部のバルク７の状態と異なつた加工変質
層８が表面に存在していた。加工変質層８は加工
歪のある部分、マイクロクラツクの発生部分、非
晶質化した部分、また加工時の砥粒、加工液、ポ
リツシヤの物質による汚染層などから成つてい
る。このような加工変質層８の除去は、化学的作
用によるエツチングが考えられるが、エツチング
は必らずしも一様に進行しないため、光学部品の
ような高精度で表面形状を維持する必要のある場
合には用いることはできない。このため、化学的
作用と物理的な機械研磨作用を同時に加工機構に
保持せしめ、化学的作用によつて表層が除去され
るが、ポリツシヤおよび砥粒による研磨作用によ
つて表層の反応を均一に進行せしめ、また反応生
成物を精度正しく除去する、いわゆるメカノケミ
カルポリシングが用いられる。

発明の目的 本発明は炭酸ガスレーザの光学部品としての塩
化カリウムのメカノケミカルポリシグに関するも
ので、表面の吸収を大きく低減せしめ、レーザ光
の通過に伴う発熱およびパワーのロスを低下さ
せ、損傷が少なく、信頼性の高い炭酸ガスレーザ
用透明光学部品を提供することを目的としてい
る。

発明の構成 本発明は上記目的を達成するもので、ポリツヤ
としてピツチと蜜ロウの混合材を用い、ダイヤモ
ンド細粒又はアルミナ細粒を、エタノール溶液に
懸濁させたものを加工液として用いポリシングを
行う工程により塩化カリウム製レーザ透過面を仕
上げたことを特徴とする炭酸ガスレーザ用透明光
学部品を提供するものである。

実施例の説明 以下に本発明の実施例について説明する。

塩化カリウムは軟質であると同時に脆性を有
し、かつ潮解性を有するため、非常に加工の困難
な材料である。塩化カリウムの加工に於て、化学
的作用と物理的作用を有するメカノケミカルポリ
シングを実施する場合、化学的作用が著しいとエ
ツチングが過渡に進行し、表面の凹凸が大きくな
る。一方、物理的な砥粒による研磨作用が著しい
と表面の引かき傷が大となり、良好な鏡面が得ら
れない。また、仕上面あらさの向上に重点を置く
と、化学的作用による表面の軟化流動によつて面
を平滑化させる結果となり、塑性流動層が大きく
なり、加工変質層は増す。

従つて、適宜な化学作用を物理作用のバランス
を選択し、かつ炭酸ガスレーザ用光学部品として
性能に影響ない限りの仕上面あらさを設定し、表
面の吸収を可能な限り小さくすることを主眼に加
工条件を設定する必要がある。

化学加工液として実験の結果、グリセリンはエ
ツチング速度がやゝ過大であり、トリメチレング
リコールは粘性の低い点洗浄がやり易いが、やは
りエツチングレートが高く、表面を軟化し、流動
させる欠点がある。また、水分を含有するような
液では潮解を促進し、仕上面が白濁する。実験を
通じ、ピツチと蜜ロウを混合したポリシヤを用
い、ダイヤモンド細粒（例えば0.5μｍ）またはア
ルミナ細粒（例えば0.06μｍ）を、エタノール溶
液に懸濁させたものを加工液としてポリシングを
行つたものが、湿度30〜40％の条件下において最
も良好であることを見出した。

すなわち初期においては、砥粒による機械研磨
によつて目標形状に近い面積を得てその後エタノ
ール溶液を加工液としたメカノケミカルポリシン
グすることにより機械研磨作用と化学的作用の組
み合わせにより表面吸収が小さく、面粗さとし
て、Ra100〓以下の鏡面が得られる。

上記条件による本実施例の加工面の炭酸ガスレ
ーザ光の吸収率を測定した結果を、機械研磨面及
び従来の加工液による研磨面と対比して第３図に
示す。本実施例であるピツチポリシヤ＋ダイヤモ
ンド又はアルミナ細粒＋エタノール溶液を使用し
て研磨した光学部品は、従来の機械研磨のものに
比べて約1/40、プレピレングリコールを加工液と
して用いた従来のメカノケミカルポリシングによ
るものに比べて1/5程度の吸収率とすることがで
きた。

発明の効果 以上要するに本発明は、ダイヤモンド又はアル
ミナ細粒の機械的作用と、エタノール溶液の化学
的作用の組み合せにより行うメカノケミカルポリ
シングを行うことにより塩化カリウム製レーザ透
過面を研磨したもので炭酸ガスレーザ用透明光学
部品の表面吸収を大きく低下することができた。
特に10〜20KWの大出力レーザに於ては吸収に基
づく発熱が著しくなるので、実用上非常に大きい
効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な炭酸ガスレーザ装置における
レーザ光学部品の配置図、第２図は従来のレーザ
光学部品の断面形状図、第３図は本発明のレーザ
光学部品と従来例との反射率の比較図である。 １……レーザ発振管、２……透過窓、３……全
反射鏡、４……レーザ光、５……集光レンズ、６
……加工物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポリツシヤとしてピツチと蜜ロウを混合した
   ものを用い、ダイヤモンド細粒またはアルミナ細
   粒を、エタノール溶液に懸濁せしめたものを加工
   液として用いポリシングを行う工程により塩化カ
   リウム製レーザ透過面を仕上げたことを特徴とす
   る炭酸ガスレーザ用透明光学部品。