JPH05198880A - レーザ発振器及びその放電管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ出力が減少せず、また放電入力を増大
させても出力飽和を生ずることのないレーザ発振器及び
その放電管の製造方法を得ること。 【構成】 レーザ共振器ミラーのうちレーザビーム５を
取出すミラー１６に対向して配置された他方のミラー１
５をキューブ偏光器としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光導波路共振器を利用
してレーザ発振をおこなうレーザ発振器及びこれに用い
る放電管の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の安定型レーザ共振器の一例
を示す構成図である。図において、１は励起空間、２は
出力ミラー、３は裏面ミラーで、出力ミラー２と裏面ミ
ラー３は励起空間１を挾んで対向配置されている。４は
励起空間１と裏面ミラー３の間に設けられ、光路を９０
°折曲げるための例えば金属を使用したベンドミラーで
ある。５はレーザビーム、６はリターダで、レーザビー
ム５はリターダ６に導かれて反射する。

【０００３】次に、上記のように構成した従来の安定型
レーザ共振器の作用を説明する。出力ミラー２と裏面ミ
ラー４間を光が往復すると、励起空間１内で光が増幅さ
れ、レーザビーム５となって発振する。このときベンド
ミラー４に金属ミラーを使用したので、紙面に垂直なＳ
成分偏光の反射率が紙面に平行なＰ成分偏光の反射率よ
りも少し高くなり、Ｓ成分偏光のみよりなる直線偏光の
レーザビームとなる。この直線偏光のレーザビーム５が
リターダ６に入射して円偏光レーザビームとなり、例え
ばワーク上に照射される。

【０００４】上記のような安定型レーザ共振器のほか、
光導波路共振器を利用してレーザ発振をおこなうレーザ
発振器がある。図７はこのような１次元不安定、光導波
路ハイブリッド共振器を有するレーザ発振器の一例を示
す要部斜視図、図８は図７のＡ−Ａ断面図である。図に
示すように、放電管７の内部には金属ベース８と誘電体
９とにより偏平なスラブ状の放電空間１０が形成され、
放電管７の両端部にはスペーサ１１が取付けられてい
る。放電空間１０はレーザ光軸方向に垂直な断面の縦と
横の寸法が異なり、例えば、ギャップ（横）２ｍｍ、幅
（縦）２４ｍｍ、長さ４３０ｍｍである。なお、金属ベ
ース８、スペーサ１１は例えばニッケル合金よりなり、
誘電体９はアルミナセラミックよりなる。

【０００５】放電管７の両端部には共振器ミラー（図示
せず）が配置され、こうして放電空間１０の断面におけ
る寸法の長い方の１次元について負ブランチの不安定型
共振器が構成され、放電空間１０の断面における寸法の
短い方の１次元については光導波路共振器が構成されて
いる。

【０００６】次に、上記のような光導波路共振器を利用
したレーザ発振器の作用を説明する。放電管７の放電空
間１０にレーザガスを流してマイクロ波放電を発生させ
ると、レーザガスが励起されて励起空間が形成される。
こうして、放電空間１０の断面における寸法の長い方の
一端部からレーザビームが取り出される。

【０００７】なお、放電管７は、金属ベース８、特に放
電空間部に金を蒸着又はメツキ処理により金被膜を形成
した後、金属ベース８に誘電体９をガラス融着して放電
空間１０を形成し、これらの両端部にスペーサ１１をガ
ラス融着して放電管７を形成する。この際、ガラス融着
は約６００℃の高温でおこなう。

【０００８】ここで、放電空間１０に金被膜を形成する
のは、マイクロ波放電によるＣＯ₂ ガスの解離を金の触
媒作用により妨げるためである。従来は、マイクロ波放
電入力の増加に伴なってＣＯ₂ ガスの解離量が増大する
ので、レーザガス流量を増加させないと放電入力が増加
するにつれて放電入力とレーザ出力との比例関係がなく
なり、放電入力が一定量以上になると出力飽和を生じて
大出力を得られなかった。放電空間１０に金被膜を形成
することにより、マイクロ波放電時における金の触媒作
用によりＣＯ₂ ガスの解離を妨げるため、小量のレーザ
ガスを流すことにより所望のレーザ出力を得ることがで
きるようになった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】安定型共振器では共振
器内にベンドミラーを挿入することで直線偏光ビームを
取り出すことができるが、上記のような光導波路共振器
を利用したレーザ発振器の場合は、共振器内にベンドミ
ラーを挿入すると損失が大きくなり、レーザ出力が著し
く減少したりレーザを取り出せない場合がある。実開昭
６３−１２１４６７号公報には、反射率が異なる反射膜
が反斜面と出射面にそれぞれコートされたスラブ型固体
レーザが開示されているが、このようにしても上記の問
題を充分に解決することはできなかった。

【００１０】また、上記のような放電管の製造方法で
は、金被膜の形成後に高温下で金属ベースの両端部にス
ペーサをガラス融着するため、放電管の製造後に金の被
膜が劣化したり、金被膜自体がなくなってしまうという
問題があった。このため、放電入力を増大させると出力
飽和が生じて大出力を得られないか、または大出力を得
るためにはレーザガス流量の増大をはからなければなら
なかった。なお、放電管の組立後に放電管の金属部に金
の被膜を形成することも考えられるが、組立後の放電管
は、例えばギャップ２ｍｍ、幅２４ｍｍ、長さ４３０ｍ
ｍというスラブ形状の放電空間であるため、蒸着で被膜
を形成することは不可能である。

【００１１】特開平２−１８７０８５号公報にはガスレ
ーザ管内の金属部を金で被覆させたもの、特願昭６３−
１８５０８１号公報には固体レーザにおいて円筒内面に
金メッキが施されたもの、特開平２−１６６７７９号公
報には円筒内面に金を蒸着した被膜を保護するために別
の物質で被膜を形成させたものが開示されているが、上
記構造の金コート放電管を製造する際の方法としてはい
ずれも不十分であった。

【００１２】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、レーザ出力が減少せず、また放電入力を増
大させても出力飽和を生ずることなく大出力を得ること
ができるレーザ発振器及びその放電管の製造方法を得る
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ発振
器は、レーザ共振器ミラーのうちレーザビームを取り出
すミラーに対向して配置された他方のミラーをキューブ
偏光器としたものである。

【００１４】また、本発明にかかるレーザ発振器の放電
管の製造方法は、金属ベースと誘電体により放電管内に
スラブ状放電空間を形成し、この放電空間の組立後に放
電空間の金属部に無電解メッキ処理により金の被膜を形
成するようにしたものである。

【００１５】

【作用】共振器ミラー及び光導波路間を往復するあいだ
に、一方の共振器ミラーがキューブ偏光器を構成してい
るのでＳ偏光成分が反射され、Ｐ偏光成分がキューブ偏
光器を透過して偏光器の裏面に形成された全反射鏡にて
反射され、Ｐ偏光成分だけの直線偏光を持つレーザビー
ムが取り出される。

【００１６】組立後に放電管をメッキ液に浸漬すると金
属部分だけに金被膜が形成される。また、高温加熱する
必要がないので金被膜が変質することがなく、均一に形
成される。

【００１７】

【実施例】実施例１ 図１は本発明に係る１次元不安定、光導波路ハイブリッ
ド共振器を有するレーザ発振器の実施例を示す斜視図、
図２はその不安定共振器側の概要を示す構成図、図３は
図２の平面構成図、図４は図１に示す放電管の要部断面
図である。なお、図６、図７の従来例と同一部分には同
じ符号を付し、説明を省略する。図において、１２はマ
イクロ波を発生するマグネトロン、１３はマグネトロン
１２が側面に取付けられた導波管である。１４は導波管
１３の上部に取付けられた保持器で放電管７を保持して
いる。

【００１８】１５はキューブ偏光器を改良した裏面ミラ
ーで、対向ミラー側１５ａに無反射コーティングを、ま
た裏面側１５ｂには全反射コーティングを施した凸面鏡
である。１６は凹面鏡よりなる出力ミラーで、上端部が
切り欠かれ、ここからレーザビームが取り出される。こ
れらの裏面ミラー１５、出力ミラー１６により負ブラン
チの不安定型共振器が形成されている。１７は光導波路
を構成する放電管で、裏面ミラー１５及び出力ミラー１
６と放電管１７により光導波路共振器が形成されてい
る。１８は窓で、レーザガスを封入している部分と大気
とを遮断すると共に、レーザビームを取り出す機能を有
する。なお、１９は放電空間１０を形成する金属部分に
形成された金被膜である。

【００１９】次に、上記のように構成した本実施例の作
用を説明する。負ブランチの不安定型共振器の放電空間
１０内で光が増幅され、レーザビームとなる。このと
き、図２に示すように、放電空間１０の断面寸法の長い
方の一端部からのみ、すなわち、出力ミラー１６の切り
欠かれた端部からのみレーザビームが取り出される。ま
た、図３に示すように、光導波路共振器でも光が増幅さ
れ、このため上記２方向のレーザビームが合成されて３
次元ビームが形成される。このとき、裏面ミラー１５が
キューブ偏光器を形成しているのでＳ偏光成分が排除さ
れ、Ｐ偏光成分、すなわち図３において紙面と垂直方向
に直線偏光成分を持ったレーザビームだけが取り出され
る。

【００２０】こうして図１に示すように、窓１８を透過
してリターダ６により円偏光となり、例えばワークに照
射される。このように、レーザ発振器から取出されるレ
ーザビーム５を直線偏光とし、リターダ６で円偏光ビー
ムに変更してワークに照射するようにしたので、方向性
に偏りのないレーザビームが得られる。

【００２１】次に、放電管の製造方法について説明す
る。まず、放電空間１０に対応するコ字状の切除部を有
するニッケル合金製の金属ベース８に、アルミナセラミ
ック板からなる誘電体９をガラスペーストにより接着
し、ついでその両端部にニッケル合金製のスペーサ１１
をガラスペーストにより接着して、恒温炉により５５０
℃で約３０分間放置して固着させ、放電管７を形成す
る。次に、この放電管７を塩酸及び硫酸を混合した混酸
液に浸してガス抜きをする。次いで、図５に示すように
約９０℃のシアン化金溶液２０が入れられたメッキ槽２
１の中に放電管７を約１時間浸漬して無電解金メッキを
実施し、金属ベース８、特に放電空間１０の周壁に金被
膜１９を形成する。このようにして放電空間１０に安定
な金被膜を形成したので、金の触媒作用でＣＯ₂ ガスの
解離を防げることができ、また流し捨てるレーザガスの
流量を減らすことができ、レーザ出力の増大が可能にな
る。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、レーザ発振器から取出されるレーザビームを
光導波路共振器の偏光成分を強制して直線偏光とし、発
振器外部に設けられたリターダで円偏光ビームに変更す
るようにしたので、これをワークに照射すれば方向性に
偏りのない切断を行なうことができる。また、放電管内
面のスラブ状の空間の金属部分に放電空間の組立て後に
無電解メッキにより金被膜を形成するようにしたので、
金被膜が劣化せず金の触媒作用でＣＯ₂ ガスの解離を防
ぐことができ、このため、流し捨てるレーザガスの流量
を低減することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の斜視図である。

【図２】図１の側面要部を示す模式図である。

【図３】図１の平面要部を示す模式図である。

【図４】本発明の要部断面図である。

【図５】本発明に係る放電管の製造方法の説明図であ
る。

【図６】従来の安定型レーザ共振器の一例を示す要部構
成図である。

【図７】従来の光導波路共振器を利用したレーザ共振器
の一例の要部斜視図である。

【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

５ レーザビーム ６ リターダ ７ 放電管 ８ 金属ベース ９ 誘電体 １０ 放電空間 １５ 裏面ミラー １６ 出力ミラー １９ 金被膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電によりレーザ気体の励起をおこなう
   放電空間をレーザ光軸方向に垂直な断面の縦横方向の寸
   法が異なる偏平なスラブ状に形成し、前記放電空間の両
   端部にそれぞれレーザ共振器ミラーを配置して前記放電
   空間断面の寸法の長い方の１次元について負ブランチの
   不安定型共振器を構成するとともに、前記放電空間断面
   の寸法の短い方の１次元について光導波路共振器を構成
   し、前記放電空間断面における寸法の長い方の一端から
   レーザビームを取り出すレーザ発振器において、 前記レーザ共振器ミラーのうちレーザビームを取り出す
   ミラーに対向して配置された他方のミラーをキューブ偏
   光器としたことを特徴とするレーザ発振器。
2. 【請求項２】 放電によりレーザ気体の励起をおこなう
   放電空間をレーザ光軸方向に垂直な断面の縦横方向の寸
   法が異なる偏平なスラブ状に形成し、前記放電空間の両
   端部にそれぞれレーザ共振器ミラーを配置して前記放電
   空間断面の寸法の長い方の１次元について負ブランチの
   不安定型共振器を構成するとともに、前記放電空間断面
   の寸法の短い方の１次元について光導波路共振器を構成
   し、前記放電空間断面における寸法の長い方の一端から
   レーザビームを取り出すレーザ発振器の放電管におい
   て、 金属と誘電体により前記放電管内にスラブ状の放電空間
   を形成し、該放電空間の組立形成後に前記放電空間の金
   属部に無電解メッキ処理により金の被膜を形成すること
   を特徴とするレーザ発振器の放電管の製造方法。