JPH0467798B2 - - Google Patents
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- JPH0467798B2 JPH0467798B2 JP60078502A JP7850285A JPH0467798B2 JP H0467798 B2 JPH0467798 B2 JP H0467798B2 JP 60078502 A JP60078502 A JP 60078502A JP 7850285 A JP7850285 A JP 7850285A JP H0467798 B2 JPH0467798 B2 JP H0467798B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 25
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/034—Optical devices within, or forming part of, the tube, e.g. windows, mirrors
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、例えば加工・計測などに用いられ
るレーザ装置、特にそのレーザビームの光軸の安
定化に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a laser device used for example in processing and measurement, and particularly to stabilization of the optical axis of the laser beam.
第２図は従来のレーザ装置を示す断面図であ
る。図において、１は発振器筐体、２はレーザ媒
質を放電励起させる電極、３，４は放電励起部を
はさんで発振器筐体に取り付けられた全反射鏡お
よび部分反射鏡、５は部分反射鏡４から取り出さ
れたレーザビームである。
FIG. 2 is a sectional view showing a conventional laser device. In the figure, 1 is an oscillator housing, 2 is an electrode that excites the laser medium by discharge, 3 and 4 are total reflection mirrors and partial reflection mirrors attached to the oscillator housing across the discharge excitation part, and 5 is a partial reflection mirror. This is the laser beam taken out from 4.
上記のように構成された従来のレーザ装置にお
いては、電極２間に電圧を印加することによつ
て、電極２にはさまれた空間のレーザ媒質は放電
励起されて反転分布する。この反転分布したレー
ザ媒質から誘導放出された光（レーザビーム）は
全反射鏡３と部分反射鏡４によつて反射を繰り返
しながら増幅され、部分反射鏡４から取り出され
る。この取り出されたレーザビーム５の光軸は、
全反射鏡３の曲率中心と部分反射鏡４の曲率中心
とを結ぶ線上に位置する。即ち、レーザビーム５
の光軸は、発振器筐体１に取り付けられた全反射
鏡３および部分反射鏡４の設定角度に依存する。
レーザ出力として取り出されるエネルギーは、レ
ーザ媒質に投入された放電エネルギーの10％程度
（ただしCO2レーザの場合）で、残りの放電エネ
ルギーは熱エネルギーに変換され、レーザ媒質の
温度が上昇する。発振器筐体１の温度分布はレー
ザ媒質の温度分布に依存するので、放電入力の変
化によつて発振器筐体の温度分布が変化して熱変
形する。この結果、全反射鏡３および部分反射鏡
４の設定角度が変化し、この変化の影響によつて
レーザビーム５の光軸が変化する。また、この光
軸の変化はレーザ発振開始後レーザ発振器が熱平
衡状態に達するまでが特に著しい。 In the conventional laser device configured as described above, by applying a voltage between the electrodes 2, the laser medium in the space between the electrodes 2 is excited by discharge and undergoes population inversion. The light (laser beam) stimulated and emitted from this population-inverted laser medium is amplified while being repeatedly reflected by the total reflection mirror 3 and the partial reflection mirror 4, and is taken out from the partial reflection mirror 4. The optical axis of this extracted laser beam 5 is
It is located on a line connecting the center of curvature of the total reflection mirror 3 and the center of curvature of the partial reflection mirror 4. That is, the laser beam 5
The optical axis of depends on the set angles of the total reflection mirror 3 and the partial reflection mirror 4 attached to the oscillator housing 1.
The energy extracted as laser output is about 10% of the discharge energy input into the laser medium (in the case of CO2 lasers), and the remaining discharge energy is converted into thermal energy, increasing the temperature of the laser medium. Since the temperature distribution of the oscillator housing 1 depends on the temperature distribution of the laser medium, the temperature distribution of the oscillator housing changes and thermal deformation occurs due to a change in the discharge input. As a result, the set angles of the total reflection mirror 3 and the partial reflection mirror 4 change, and the optical axis of the laser beam 5 changes due to the influence of this change. Furthermore, this change in the optical axis is particularly significant after the start of laser oscillation until the laser oscillator reaches a thermal equilibrium state.
従来のレーザ装置は以上のように構成されてい
るので、レーザ発振開始後レーザ装置が熱平衡状
態に達するまでレーザビームの光軸がくずれると
いう問題があつた。また、放電入力即ち発振出力
によつて、レーザビームの光軸が変化するという
問題があつた。
Since the conventional laser device is constructed as described above, there is a problem in that the optical axis of the laser beam is distorted after the start of laser oscillation until the laser device reaches a thermal equilibrium state. Further, there was a problem in that the optical axis of the laser beam changed depending on the discharge input, that is, the oscillation output.
この発明は、上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、レーザビームの光軸が変化
しないレーザ装置を得ることを目的とする。 The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain a laser device in which the optical axis of the laser beam does not change.
この発明に係るレーザ装置は、発振器筐体と電
極と共振器などから成るレーザ発振器と、このレ
ーザ発振器の近傍でレーザビーム路上に配設され
てレーザビームの角度を補正するビーム角度補正
機構と、このビーム角度補正機構から反射したレ
ーザビーム路上に配設されてレーザビームを分割
する光学系と、この光学系によつて分割されたレ
ーザビーム路上に配設されてレーザビームを集光
するレンズと、このレンズの集光面に配置されて
レーザビームの伝播角度を検出する位置検出器
と、この位置検出器の電気信号によつて上記ビー
ム角度補正機構を制御する信号処理・モータ駆動
回路とを備えたものである。
A laser device according to the present invention includes: a laser oscillator comprising an oscillator housing, an electrode, a resonator, etc.; a beam angle correction mechanism disposed on a laser beam path near the laser oscillator to correct the angle of the laser beam; an optical system disposed on the laser beam path reflected from the beam angle correction mechanism to split the laser beam; and a lens disposed on the laser beam path split by this optical system to condense the laser beam. , a position detector arranged on the converging surface of this lens to detect the propagation angle of the laser beam, and a signal processing/motor drive circuit that controls the beam angle correction mechanism based on the electrical signal of this position detector. It is prepared.
この発明においては、レーザ発振器から出射さ
れるレーザビームの光軸が変動すると、ビーム角
度補正機構で反射されるレーザビームの光軸、及
びこの反射レーザビームから光学系によつて分割
されたレーザビームの光軸も変動し、更にこの分
割レーザビームのレンズによる焦点位置が位置検
出器の面上で変位する。位置検出器はこの分割レ
ーザビームのレンズによる焦点位置の変位からレ
ーザビームの光軸の変動量を計測し、計測結果を
信号処理・モータ駆動回路に出力する。信号処
理・モータ駆動回路は位置検出器の計測結果に基
づいてビーム駆動補正機構を制御し、レーザビー
ムの光軸を所定の角度に補正する。
In this invention, when the optical axis of the laser beam emitted from the laser oscillator changes, the optical axis of the laser beam reflected by the beam angle correction mechanism and the laser beam split from this reflected laser beam by the optical system are changed. The optical axis of the split laser beam also changes, and the focal position of the split laser beam by the lens also shifts on the surface of the position detector. The position detector measures the amount of variation in the optical axis of the laser beam from the displacement of the focal position of the divided laser beam due to the lens, and outputs the measurement result to the signal processing/motor drive circuit. The signal processing/motor drive circuit controls the beam drive correction mechanism based on the measurement results of the position detector, and corrects the optical axis of the laser beam to a predetermined angle.
〔実施例〕
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であ
り、１〜４は従来例を示した第２図の同符号のも
のと同一部分である。１１は発振器筐体１の近傍
のレーザビーム路上に配設されたビーム角度補正
機構であり、角度制御用モータ１１ａとこれの駆
動を受けて回転する平面鏡１１ｂとで構成されて
いる。１２はこの平面鏡１１ｂで反射したレーザ
ビーム路上に配設された部分反射鏡、１３はこの
部分反射鏡１２によつて分割されたレーザビーム
路上に配設されたビーム角度検出器であり、部分
反射鏡１２によつて分割されたレーザビーム路上
に配設されてレーザビームを集光する凸レンズ１
３ａと、凸レンズ１３ａの集光面に配置されて、
凸レンズ１３ａによる焦点位置の変位からレーザ
ビームの伝播角度を検出する位置検出器１３ｂと
から構成されている。１４はビーム角度補正機構
１１とビーム角度検出器１３とに電気的に接続し
ている信号処理・モータ駆動回路である。[Embodiment] FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, and 1 to 4 are the same parts as those having the same reference numerals in FIG. 2 showing a conventional example. A beam angle correction mechanism 11 is disposed on the laser beam path near the oscillator housing 1, and is composed of an angle control motor 11a and a plane mirror 11b that rotates when driven by the angle control motor 11a. Reference numeral 12 denotes a partial reflection mirror disposed on the path of the laser beam reflected by the plane mirror 11b, and numeral 13 denotes a beam angle detector disposed on the path of the laser beam divided by the partial reflection mirror 12. A convex lens 1 is arranged on the laser beam path divided by the mirror 12 and condenses the laser beam.
3a and the condensing surface of the convex lens 13a,
and a position detector 13b that detects the propagation angle of the laser beam from the displacement of the focal position by the convex lens 13a. 14 is a signal processing/motor drive circuit electrically connected to the beam angle correction mechanism 11 and the beam angle detector 13.
上記のように構成されたレーザ装置において、
発振器筐体１が熱変形し、この発振器筐体に取り
付けられた全反射鏡３および部分反射鏡４の設定
角度が変化してレーザビーム５ａの光軸が角度
Δθだけ変動したとき、凸レンズ１３ａの集光面
に配置された位置検出器１３ｂに集光されながら
入射するレーザビーム５ｃの位置がΔθLだけ変位
する。ただし、Ｌは凸レンズ１３ａと位置検出器
１３ｂとの距離である。このレーザビーム５ｃの
位置が変位すると、信号処理・モータ駆動回路１
４はこの変位に対応したビーム角度検出器１３か
らの電気信号を入力し、ビーム角度補正機構１１
の角度制御用モータ１１ａを駆動させて平面鏡１
１ｂを−Δθ／2L回転させ、全反射鏡３及び部分
反射鏡４の設定角度の変化によるレーザビーム５
ａの光軸の変動を補正するようになつている。 In the laser device configured as above,
When the oscillator housing 1 is thermally deformed and the setting angles of the total reflection mirror 3 and partial reflection mirror 4 attached to the oscillator housing change, and the optical axis of the laser beam 5a changes by an angle Δθ, the convex lens 13a changes. The position of the laser beam 5c, which is incident while being focused on the position detector 13b arranged on the focusing surface, is displaced by ΔθL. However, L is the distance between the convex lens 13a and the position detector 13b. When the position of this laser beam 5c is displaced, the signal processing/motor drive circuit 1
4 inputs the electrical signal from the beam angle detector 13 corresponding to this displacement, and the beam angle correction mechanism 11
The plane mirror 1 is rotated by driving the angle control motor 11a.
1b is rotated by -Δθ/2L, and the laser beam 5 is generated by changing the set angles of the total reflection mirror 3 and the partial reflection mirror 4.
It is designed to correct fluctuations in the optical axis of a.
なお、上記実施例ではビーム角度検出器１３に
位置検出器１３ｂを設けた場合を示したが、ビー
ム角度検出器に４象限検出器を設けてもよい。ま
た、上記実施例では全反射鏡３と部分反射鏡４か
らなる安定型共振器を用いたレーザ発振器の場合
について説明したが、不安定型共振器を用いたレ
ーザ発振器であつてもよく、上記実施例と同様の
効果を奏する。 In the above embodiment, the beam angle detector 13 is provided with the position detector 13b, but the beam angle detector may be provided with a four-quadrant detector. Further, in the above embodiment, the case of a laser oscillator using a stable resonator consisting of a total reflection mirror 3 and a partial reflection mirror 4 was explained, but a laser oscillator using an unstable resonator may also be used. It has the same effect as the example.
この発明は以上説明したとおり、発振器筐体と
電極と共振器などから成るレーザ発振器と、この
レーザ発振器の近傍でレーザビーム路上に配設さ
れてレーザビームの角度を補正するビーム角度補
正機構と、このビーム角度補正機構から反射した
レーザビーム路上に配設されてレーザビームを分
割する光学系と、この光学系によつて分割された
レーザビーム路上に配設されてレーザビームを集
光するレンズと、このレンズの集光面に配置され
てレーザビームの伝播角度を検出する位置検出器
と、この位置検出器の電気信号によつて上記ビー
ム角度補正機構を制御する信号処理・モータ駆動
回路とを備え、位置検出器が分割レーザビームの
レンズによる焦点位置の変位からレーザビームの
光軸の変動量を計測するように構成したので、集
光前のレーザビームのモードやビーム径が対称形
でない場合でも、レーザビーム光軸の位置を誤認
することがなく、検出精度が高く、かつ検出速度
が速く、信頼性を向上させることができる。
As described above, the present invention includes a laser oscillator comprising an oscillator housing, an electrode, a resonator, etc., a beam angle correction mechanism disposed on a laser beam path near the laser oscillator and correcting the angle of the laser beam; an optical system disposed on the laser beam path reflected from the beam angle correction mechanism to split the laser beam; and a lens disposed on the laser beam path split by this optical system to condense the laser beam. , a position detector arranged on the converging surface of this lens to detect the propagation angle of the laser beam, and a signal processing/motor drive circuit that controls the beam angle correction mechanism based on the electrical signal of this position detector. In preparation, the position detector is configured to measure the amount of variation in the optical axis of the laser beam from the displacement of the focal point position due to the lens of the split laser beam, so if the mode or beam diameter of the laser beam before convergence is not symmetrical. However, the position of the laser beam optical axis is not misidentified, the detection accuracy is high, the detection speed is fast, and reliability can be improved.
また、レーザ発振器の出力が、位置検出器の耐
光強度以上であつても、分割により、任意に出力
を選択できるので、レーザ発振器出力による制約
をなくすることができる。 Further, even if the output of the laser oscillator is higher than the light resistance of the position detector, the output can be arbitrarily selected by dividing, so it is possible to eliminate restrictions caused by the output of the laser oscillator.
更に、分割されたレーザビームを集光後、位置
検出器に入射させることにより、もとのビーム径
の大きさによる制約をなくすることができる。 Furthermore, by condensing the divided laser beams and then making them incident on the position detector, it is possible to eliminate restrictions imposed by the size of the original beam diameter.
第１図はこの発明の一実施例によるレーザ装置
を示す断面図、第２図は従来のレーザ装置を示す
断面図である。１は発振器筐体、２は電極、３は
全反射鏡、４は部分反射鏡、５はレーザビーム、
１１はビーム角度補正機構、１２は部分反射鏡
（光学系）、１３ａは凸レンズ、１３ｂは位置検出
器、１４は信号処理・モータ駆動回路。なお、各
図中同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a sectional view showing a laser device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a conventional laser device. 1 is an oscillator housing, 2 is an electrode, 3 is a total reflection mirror, 4 is a partial reflection mirror, 5 is a laser beam,
11 is a beam angle correction mechanism, 12 is a partial reflecting mirror (optical system), 13a is a convex lens, 13b is a position detector, and 14 is a signal processing/motor drive circuit. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
ザ発振器と、 このレーザ発振器の近傍でレーザビーム路上に
配設されてレーザビームの角度を補正するビーム
角度補正機構と、 このビーム角度補正機構から反射したレーザビ
ーム路上に配設されてレーザビームを分割する光
学系と、 この光学系によつて分割されたレーザビーム路
上に配設されてレーザビームを集光するレンズ
と、 このレンズの集光面に配置されてレーザビーム
の伝播角度を検出する位置検出器と、 この位置検出器の電気信号によつて上記ビーム
角度補正機構を制御する信号処理・モータ駆動回
路とを備えたことを特徴とするレーザ装置。[Claims] 1. A laser oscillator consisting of an oscillator housing, an electrode, a resonator, etc., a beam angle correction mechanism disposed on a laser beam path near the laser oscillator to correct the angle of the laser beam, and an optical system disposed on the laser beam path reflected from the beam angle correction mechanism to split the laser beam; a lens disposed on the laser beam path split by the optical system to condense the laser beam; It includes a position detector placed on the condensing surface of this lens to detect the propagation angle of the laser beam, and a signal processing/motor drive circuit that controls the beam angle correction mechanism based on the electrical signal of this position detector. A laser device characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7850285A JPS61237487A (en) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | Laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7850285A JPS61237487A (en) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | Laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61237487A JPS61237487A (en) | 1986-10-22 |
| JPH0467798B2 true JPH0467798B2 (en) | 1992-10-29 |
Family
ID=13663730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7850285A Granted JPS61237487A (en) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | Laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61237487A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5244717A (en) * | 1975-10-07 | 1977-04-08 | Nippon Stainless Steel Co Ltd | Free cutting austenite stainless steel of excellent surface properties and corrosion resistance |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52127776U (en) * | 1976-03-25 | 1977-09-28 |
-
1985
- 1985-04-15 JP JP7850285A patent/JPS61237487A/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5244717A (en) * | 1975-10-07 | 1977-04-08 | Nippon Stainless Steel Co Ltd | Free cutting austenite stainless steel of excellent surface properties and corrosion resistance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61237487A (en) | 1986-10-22 |
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