JPH0456181A

JPH0456181A - 直交形ガスレーザ発振装置

Info

Publication number: JPH0456181A
Application number: JP16258090A
Authority: JP
Inventors: Naoki Miki; 直樹三木
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1990-06-22
Filing date: 1990-06-22
Publication date: 1992-02-24

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）この発明は直交形ガスレーザ発振装置に関する。

（従来の技術）ガスレーザ特に炭酸ガスレーザは出力が大きく、効率が
高いので、材料の切断、溶接、熱処理等に広く利用され
ている。一般に、薄板の切断には集光性の大きい単一横
モード（ＴＥＭ。。、以下シングルモードという）の比
較的出力の小さな発振装置が使用され、厚板の切断、溶
接、焼入れ等には多重横モード（ＴＥＭ、、、、以下マ
ルチモードという）の集光性は小さいが、出力の大きい
発振装置が使用されている。即ち加工材料や加工目的に
対応して、出力やモードを異にする専用の発振装置が使
用されている。

（発明が解決しようとする課題）前記のように、従来のガスレーザ例えば炭酸ガスレーザ
発振装置は、その加工材料や加工目的に対応して、出力
やモードの異なった発振装置が使用されており、したが
って、加工範囲が広い場合には、複数の発振装置を備え
る必要があった。

最近、面積の異なる２個のアパーチャ（絞り）を交換使
用して、同一の発振装置でシングルモード及びマルチモ
ードのレーザ光を発生させるものが開発されている。し
かし、シングルモードを得るためのアパーチャの径ｄは
、レーザ光の波長をλ、共振器長を丈とすると、ｄ”＝（λｌ）１．′２になるので髪か小さいとｄか小
さ（なり、レーザ出力を充分大きくてきないという問題
があった。

この発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、シ
ングルモードの場合でも出力が大きく、１台で複数の加
工目的に適合した直交形ガスレーザ発振装置を提供する
ことを目的とするものである。　　［発明の構成］（課題を解決するための手段）前記の目的を達成するために、この発明の直交形ガスレ
ーザ発振装置は、ガス流方向へ所定の間隔をもうけて配
設した１個の出力ミラーと１個以上の折返しミラーと、
これらの出力ミラーと１個以上の折返しミラーにそれぞ
れガス流を挟んで対峙配設した複数のリアミラーと、こ
れらのリアミラー（最終のものを除く）の直前にそれぞ
れ移動自在に配設した複数の折返しミラーとからなるも
のである。

（作用）次に、この発明の作用について第１図にょって説明する
。図示のようにカス流Ｇは利得空間Ｚを左から右へ流れ
、光軸は上下方向でガス流にほぼ直交している。レーザ
媒質の励起は図示しない紙面に垂直方向の放電によって
行なわれる。出力ミラーＭＯ及び折返しミラーＭ、、、
Ｍ、□１Ｍ（３枚に限らない。他も同様）はガス流Ｇ方
向へ所定の間隔をもうけて配設されている。リアミラー
Ｍｔ、、　Ｍ、２．　Ｍ、３．　Ｍ、４はガス流Ｇを挟
んで、それぞれ出力ミラーＭ、折返しミラーＭ１１゜Ｍ
、２．　Ｍ、３と対峙して配設されている。また、それ
ぞれのリアミラー（最終のリアミラーを除く）の直前に
は移動自在な折返しミラーＭ□Ｉ＋　Ｍ、、□。

Ｍ、３が配設されている。

このように構成されているので出力ミラーＭＯとリアミ
ラーＭ、１の間隔をＬとすれば、移動自在な折返しミラ
ーＭ　ｑ　１．　Ｍ　、ｆｉ□２Ｍ、３を適宜移動する
ことにより、出力ミラーＭＯとリアミラーＭ、１〜Ｍ、
４の間隔をほぼり、３Ｌ、５Ｌ、７Ｌへ変更することが
できる。一般に、シングルモードのビームの径は、出力
ミラーとリアミラーの間隔の平方根にほぼ比例するので
、このように出力ミラーとリアミラーの間隔を長くすれ
ば、モードは低次となり、ビーム径も比較的大きくなる
のてレーザ出力も増大する。

（実施例）次に、この発明の実施例について図面（第２図〜第６図
）に基づいて説明する。このレーザ発信装置は利得空間
Ｚ、出力ミラーＭｏ　、折返しミラーＭ　ｌｒ　＋　移
動自在な可動形折返しミラーＭ１１゜リアミラーＭ　ｇ
　Ｈ、Ｍ　、　２、アパーチャＡ、、Ａ２等からなり、
レーザガスは矢印Ｇのように光軸にほぼ直交して流れる
。可動形折返しミラーＭ１１がａの位置にあるときは、
共振器長Ｍｏ、ＭｆＩ間はしてあるが、可動形折返しミ
ラーＭ、１がｂの位置にくると、ビームはこれと折返し
ミラーＭＩＩにより全反射され、共振器長ＭＱ　、　Ｍ
、２はほぼ３Ｌになる。

一般に、直交形のレーザ発信装置の利得空間の利得分布
は、第３図又は第４図のようになる。通常、レーザ出力
、ビーム径及びビームモード等は、利得の大きさ、アパ
ーチャの径及び共振器長によって決められる。利得分布
か第３図のように狭い空間に偏っている場合に、可動形
折返しミラーＭｆｆｉ、かａ位置にあるとき（ビーム径
はアパーチャＡ１の内径に等しくなる。）　レーザ出力
をＰ　３ｓｓモードをＴＥＭ、、、とすると、可動形折
返しミラーＭ　ｑ　、がｂ位置の時のレーザ出力Ｐ３ｂ
は利得の増加が少ないのて殆んどＰ３ｍと変らない。ビ
ーム径はアパーチャＡ２の内径と等しくなり、モードは
共振器長が長くなるので、ＴＥＭ、、。

。−７のように低次になる。この場合は薄板の切断等に
適する。

利得分布が第４図のように均一な場合には、可動形折返
しミラーＭ１１がａ位置にあるとき（ビーム径はアパー
チャＡ、の内径に等しくなる）レーザの出力をＰ４いモ
ードをＴＥＭ、、、とすると、可動形折返しミラーＭイ
、がｂ位置の時のレーザ出力Ｐ４ｂは利得が大きいので
Ｐ４ｍより遥かに大きくなる。ビーム径はアパーチャＡ
２の内径に等しくなり、モードはＴ　Ｅ　Ｍ、−、、ａ
−ｙのように低次になる。この場合は厚板の切断等に適
する。

更に、折返しミラー、可動折返しミラー　リアミラー及
びアパーチャ等を増加すれば、種々の加工条件を満足す
るレーザ発信装置を提供することができる。

この可動形折返しミラーＭ□１の保持方法の一例を第５
図及び第６図に示しである。即ち、ミラ保持体１にはビ
ームの通過する穴３，５をもうけてあり、穴３の下方に
は、はぼ楕円形状に拡大された空間７をもうけである。

この空間７にはミラー押え９がコイルばね１１によって
常時上方へ押し上げられている。ミラー押え９及びバネ
受け１３には、レーザビームが通過する穴１５及び１７
をもうけである。

ミラー保持体１の左側には、折返しミラーＭ６゜の移動
用の案内穴１つをもうけてあり、折返しミラーＭ、１は
、この中を操作棒２１により左右方向へ自在に移動する
ことができる。前記のミラー押え９には、折返しミラー
Ｍ１１の位置決めのためのストッパー２３をもうけであ
る。このように構成されているので、操作棒２１を手動
又は機械的に操作することにより、折返しミラーＭ１１
を所要位置へ自在に移動させることができる。

［発明の効果コ以上の説明から理解されるように、この発明は特許請求
の範囲に記載の構成を備えているので、所要の出力及び
ビーム径のシングルモード又は、マルチモードのレーザ
光を発振することかできる。

したがって、１台の発振装置で厚さ等の異なる材料の切
断、溶接、焼入等の加工を高品質、高能率で行うことが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成と作用の説明図、第２図は実施
例の説明図、第３図及び第４図は利得空間における利得
分布の２つの例、第５図及び第６図は可動形折返しミラ
ーの保持方法の説明図で、それぞれ折返しミラーが光軸
へ移動する前及び移動時の位置関係を示す。また、両図
のそれぞれ（ａ）図のＶ−Ｖ、Ｖｌ−Ｖｌ断図面の主要な
部分を表わす符号の説ＭＯ・・・出カラーＭ　（１〜ＭＩ３・・・折返しミラーＭ、、１〜Ｍ、、・・・可動形折返しミラＭ　ｙ　１〜
Ｍｔ４・・・リアミラーＧ・・・ガス流Ｚ・・・利得空間Ｍｒ＋〜Ｍｒ４：す１ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

ガス流方向へ所定の間隔をもうけて配設した１個の出力
ミラーと１個以上の折返しミラーと、これらの出力ミラ
ーと１個以上の折返しミラーにそれぞれガス流を挟んで
対峙配設した複数のリアミラーと、これらのリアミラー
（最終のものを除く）の直前にそれぞれ移動自在に配設
した複数の折返しミラーとからなる直交形ガスレーザ発
振装置。