JPH05226732A - スラブレーザ装置とその熱レンズ効果抑制方法及びレーザ加工装置 - Google Patents
スラブレーザ装置とその熱レンズ効果抑制方法及びレーザ加工装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スラブ内でレーザ光がジグザグに進まない横
方向に関しても、熱レンズ効果などの熱的影響が発生し
ないようにし、レーザ動作開始後、常にモードパターン
や偏光特性あるいはビーム拡がり角などが変化しないよ
うにする。 【構成】 スラブレーザ装置１００では、スラブ１０１
の両側面部に細長い板状のヒータ１０６ａ，１０６ｂを
密着して設け、スラブ１０１をその側面部から加熱でき
るようにする。スラブ１０１を両側から加熱すると、横
方向の温度分布をほとんど一定にでき、それによって、
光軸がジグザグに進まない横方向に関しても、熱レンズ
効果などの熱的影響を回避することができる。
方向に関しても、熱レンズ効果などの熱的影響が発生し
ないようにし、レーザ動作開始後、常にモードパターン
や偏光特性あるいはビーム拡がり角などが変化しないよ
うにする。 【構成】 スラブレーザ装置１００では、スラブ１０１
の両側面部に細長い板状のヒータ１０６ａ，１０６ｂを
密着して設け、スラブ１０１をその側面部から加熱でき
るようにする。スラブ１０１を両側から加熱すると、横
方向の温度分布をほとんど一定にでき、それによって、
光軸がジグザグに進まない横方向に関しても、熱レンズ
効果などの熱的影響を回避することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体レーザ装置に係り、
特に、固体レーザの一種であるスラブレーザ装置に関す
る。
特に、固体レーザの一種であるスラブレーザ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＹＡＧレーザ等に代表される一般の固体
レーザ装置は、レーザ媒質をフラッシュランプ等の光で
励起させ、レーザ動作を行わせる。この際、フラッシュ
ランプからの励起光の数パーセントが、レーザ媒質とし
て一般的に用いられるロッドに吸収される。この結果、
ロッドが温度上昇し、ロッド内部に不均一な温度分布が
生じる。つまり、ロッドの中心軸上が最も高い温度とな
り、周囲に行くほど温度が低くなるような分布となる。
斯かる温度分布が生じると、熱レンズ効果や複屈折効果
などが発生し、発振するレーザ光のモードパターンが変
化したり、偏光特性が乱れたりすることがある。
レーザ装置は、レーザ媒質をフラッシュランプ等の光で
励起させ、レーザ動作を行わせる。この際、フラッシュ
ランプからの励起光の数パーセントが、レーザ媒質とし
て一般的に用いられるロッドに吸収される。この結果、
ロッドが温度上昇し、ロッド内部に不均一な温度分布が
生じる。つまり、ロッドの中心軸上が最も高い温度とな
り、周囲に行くほど温度が低くなるような分布となる。
斯かる温度分布が生じると、熱レンズ効果や複屈折効果
などが発生し、発振するレーザ光のモードパターンが変
化したり、偏光特性が乱れたりすることがある。
【０００３】これらの熱レンズ効果や複屈折効果などの
熱的影響を抑制するために、レーザ媒質にスラブ状のも
のを用いたスラブレーザと呼ばれる固体レーザが注目さ
れている。このスラブレーザでは、レーザ媒質であるス
ラブの内部で、光軸がスラブの上面と下面とで全反射を
繰り返してジグザグに進むため、スラブの内部で不均一
な温度分布が生じても、それによる影響がキャンセルさ
れる。これを図面を用いて説明する。
熱的影響を抑制するために、レーザ媒質にスラブ状のも
のを用いたスラブレーザと呼ばれる固体レーザが注目さ
れている。このスラブレーザでは、レーザ媒質であるス
ラブの内部で、光軸がスラブの上面と下面とで全反射を
繰り返してジグザグに進むため、スラブの内部で不均一
な温度分布が生じても、それによる影響がキャンセルさ
れる。これを図面を用いて説明する。
【０００４】図３は、従来のスラブレーザ装置３００の
構成図である。スラブレーザ装置３００は、レーザ媒質
として、幅Ｗ，厚みｔのスラブ３０１が、共振器を構成
する出力鏡３０３と全反射鏡３０２との間に置かれ、太
線で示された光軸３０４が、図示する様に、スラブ３０
１の上面３０１ａと下面３０１ｂとの間でジクザクに全
反射を繰り返す構成となっている。フラッシュランプ等
からの励起光は、上面３０１ａの上方向からのみ、ある
いは上面３０１ａの上方向及び下面３０１ｂの下方向か
らの両方向から照射される。共振器内部では、発振する
レーザ光３０５ａ，３０５ｂのビーム断面形状は、スラ
ブ３０１の断面形状（長方形）に近くなり、出力鏡３０
３から長方形断面のレーザ光３０５ｃが取り出される。
構成図である。スラブレーザ装置３００は、レーザ媒質
として、幅Ｗ，厚みｔのスラブ３０１が、共振器を構成
する出力鏡３０３と全反射鏡３０２との間に置かれ、太
線で示された光軸３０４が、図示する様に、スラブ３０
１の上面３０１ａと下面３０１ｂとの間でジクザクに全
反射を繰り返す構成となっている。フラッシュランプ等
からの励起光は、上面３０１ａの上方向からのみ、ある
いは上面３０１ａの上方向及び下面３０１ｂの下方向か
らの両方向から照射される。共振器内部では、発振する
レーザ光３０５ａ，３０５ｂのビーム断面形状は、スラ
ブ３０１の断面形状（長方形）に近くなり、出力鏡３０
３から長方形断面のレーザ光３０５ｃが取り出される。
【０００５】スラブの上下方向（座標３１０で示される
Ｙ軸方向）に関するスラブ３０１の温度分布は、図４に
示す様に、中央部で高く、スラブ３０１の上下面に近づ
く程低くなり、温度Ｔ0に近づく。この温度Ｔ0は、スラ
ブ３０１の上下面に接するように流される冷却水の温度
である。この図４に示す様に、スラブ３０１の温度分布
は不均一な温度分布となるが、光軸３０４はＸ軸方向に
関して上下に行き来するため、取り出されるレーザ光３
０５ｃの上下方向については、熱レンズ効果などの熱的
影響はほとんどない。
Ｙ軸方向）に関するスラブ３０１の温度分布は、図４に
示す様に、中央部で高く、スラブ３０１の上下面に近づ
く程低くなり、温度Ｔ0に近づく。この温度Ｔ0は、スラ
ブ３０１の上下面に接するように流される冷却水の温度
である。この図４に示す様に、スラブ３０１の温度分布
は不均一な温度分布となるが、光軸３０４はＸ軸方向に
関して上下に行き来するため、取り出されるレーザ光３
０５ｃの上下方向については、熱レンズ効果などの熱的
影響はほとんどない。
【０００６】尚、スラブレーザ及びそのモード特性に関
して、例えば、電子情報通信学会、ＯＱＥ８７−６１、
１９８７年、第１０１頁から第１０５頁において説明さ
れている。
して、例えば、電子情報通信学会、ＯＱＥ８７−６１、
１９８７年、第１０１頁から第１０５頁において説明さ
れている。
【０００７】ところで、従来、一般の固体レーザでは、
レーザ動作を開始すると、固体レーザ媒質が励起光を多
少吸収するため、加熱されて温度上昇する。この温度上
昇が止まり、ほぼ一定の温度分布となる定常状態に落ち
着くまでに、例えばＹＡＧレーザなどでは、通常１５秒
から３０秒程度かかることがある。この定常状態に落ち
着くまでの間では、発振するレーザ光のモードパターン
や偏光特性、あるいはビーム拡がり角などが変化してい
くことがある。このため、例えば、定常状態に落ち着い
た状態で取り出されるレーザ光を利用するようにレーザ
加工装置全体を運転する必要がある場合、レーザ加工装
置を起動してから定常状態に落ち着くまで、レーザ光を
利用せずに空運転する必要があり、装置の稼働率を低下
させる要因となっている。
レーザ動作を開始すると、固体レーザ媒質が励起光を多
少吸収するため、加熱されて温度上昇する。この温度上
昇が止まり、ほぼ一定の温度分布となる定常状態に落ち
着くまでに、例えばＹＡＧレーザなどでは、通常１５秒
から３０秒程度かかることがある。この定常状態に落ち
着くまでの間では、発振するレーザ光のモードパターン
や偏光特性、あるいはビーム拡がり角などが変化してい
くことがある。このため、例えば、定常状態に落ち着い
た状態で取り出されるレーザ光を利用するようにレーザ
加工装置全体を運転する必要がある場合、レーザ加工装
置を起動してから定常状態に落ち着くまで、レーザ光を
利用せずに空運転する必要があり、装置の稼働率を低下
させる要因となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】スラブレーザでは、前
述したように、スラブ内でジグザグ状に全反射を繰り返
す上下方向には熱的影響を抑制できても、それとは直交
する横方向に関しては、ジグザグに進まないため、熱レ
ンズ効果などの熱的影響を受けることがある。例えば、
取り出されるレーザ光のモードパターンが熱的影響で横
方向に縮むなど、レーザ光の諸特性が変化することがあ
る。その理由を説明する。
述したように、スラブ内でジグザグ状に全反射を繰り返
す上下方向には熱的影響を抑制できても、それとは直交
する横方向に関しては、ジグザグに進まないため、熱レ
ンズ効果などの熱的影響を受けることがある。例えば、
取り出されるレーザ光のモードパターンが熱的影響で横
方向に縮むなど、レーザ光の諸特性が変化することがあ
る。その理由を説明する。
【０００９】図３において、スラブ３０１には、前述し
た様に、上方向から、あるいは上方向と下方向とから励
起光が照射される。励起光の吸収によってスラブ内に発
生した熱は、両側面から逃げる。従って、横方向（座標
３１０で示されるＸ軸方向）に関するスラブ３０１の温
度分布は、図５に示す様に、中央部が高く、両側面に近
づく程低くなることがある。その結果、横方向のみに関
して、熱レンズ効果などの熱的影響が生じる。これに対
し、横方向の温度分布をフラットに近付けるために、両
側面付近で発生する熱が放熱せずに蓄えられるように、
両側面に断熱材を取り付けることもある。しかしなが
ら、完全に断熱させることは、ほとんど不可能であり、
両側付近での温度低下が避けられず、横方向に熱レンズ
効果などが生じてしまう。
た様に、上方向から、あるいは上方向と下方向とから励
起光が照射される。励起光の吸収によってスラブ内に発
生した熱は、両側面から逃げる。従って、横方向（座標
３１０で示されるＸ軸方向）に関するスラブ３０１の温
度分布は、図５に示す様に、中央部が高く、両側面に近
づく程低くなることがある。その結果、横方向のみに関
して、熱レンズ効果などの熱的影響が生じる。これに対
し、横方向の温度分布をフラットに近付けるために、両
側面付近で発生する熱が放熱せずに蓄えられるように、
両側面に断熱材を取り付けることもある。しかしなが
ら、完全に断熱させることは、ほとんど不可能であり、
両側付近での温度低下が避けられず、横方向に熱レンズ
効果などが生じてしまう。
【００１０】さらにまた、前記の様に両側面に断熱材を
取り付けても、レーザ動作を開始すると、スラブの温度
が上昇していくため、その断熱材の温度も上昇していく
が、それらの温度上昇が止まり、スラブと断熱材とがほ
とんど等しい温度に近づくまでの過渡状態では、断熱材
の温度はスラブの温度よりもかなり低いため、スラブ内
部の横方向の温度分布としては、不均一のままであり、
熱レンズ効果は避けられない。
取り付けても、レーザ動作を開始すると、スラブの温度
が上昇していくため、その断熱材の温度も上昇していく
が、それらの温度上昇が止まり、スラブと断熱材とがほ
とんど等しい温度に近づくまでの過渡状態では、断熱材
の温度はスラブの温度よりもかなり低いため、スラブ内
部の横方向の温度分布としては、不均一のままであり、
熱レンズ効果は避けられない。
【００１１】また、レーザ動作を開始して１〜２分程度
以内に一連の作業が終了するレーザ加工では、前記の１
５〜３０秒程度の間の過渡状態下でレーザ光を利用でき
ないため、作業時間に対する過渡状態の時間の占める割
合が高く、エネルギの利用効率が悪く、更に、フラッシ
ュランプの寿命を無駄に縮めてしまうという問題があ
る。
以内に一連の作業が終了するレーザ加工では、前記の１
５〜３０秒程度の間の過渡状態下でレーザ光を利用でき
ないため、作業時間に対する過渡状態の時間の占める割
合が高く、エネルギの利用効率が悪く、更に、フラッシ
ュランプの寿命を無駄に縮めてしまうという問題があ
る。
【００１２】本発明の第１の目的は、スラブ内でジグザ
グ状に進まない横方向に関しても、熱レンズ効果などの
熱的影響が発生せず、それによってレーザ動作開始直後
から、常にモードパターンや偏光特性、あるいはビーム
拡がり角などのレーザ光の緒特性が変化しないレーザ光
が取り出せるレーザ装置を提供することにある。
グ状に進まない横方向に関しても、熱レンズ効果などの
熱的影響が発生せず、それによってレーザ動作開始直後
から、常にモードパターンや偏光特性、あるいはビーム
拡がり角などのレーザ光の緒特性が変化しないレーザ光
が取り出せるレーザ装置を提供することにある。
【００１３】本発明の第２の目的は、レーザ動作を開始
して、１〜２分程度以内に一連の作業が終了するレーザ
加工において、エネルギの利用効率が向上し、励起光光
源の寿命が延ばすことのできるレーザ加工装置を提供す
ることにある。
して、１〜２分程度以内に一連の作業が終了するレーザ
加工において、エネルギの利用効率が向上し、励起光光
源の寿命が延ばすことのできるレーザ加工装置を提供す
ることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、スラ
ブレーザ装置において、スラブの両側面から該スラブを
加熱する手段と、加熱量を制御する手段を設けること
で、達成される。
ブレーザ装置において、スラブの両側面から該スラブを
加熱する手段と、加熱量を制御する手段を設けること
で、達成される。
【００１５】前記加熱する手段としては、前記スラブの
両側面に発熱可能な部材を取り付けたものを採用し、あ
るいは、加熱可能な液体を接するようにする。
両側面に発熱可能な部材を取り付けたものを採用し、あ
るいは、加熱可能な液体を接するようにする。
【００１６】尚、発熱可能な部材と前記スラブの両側面
との間にガラス等の断熱材を挟み込んでも良い。
との間にガラス等の断熱材を挟み込んでも良い。
【００１７】前記の加熱を制御する手段としては、発熱
可能な部材あるいは加熱可能な液体の温度を、スラブの
側面付近の温度がスラブの中央付近の温度とほぼ等しく
なるよう働くものとする。
可能な部材あるいは加熱可能な液体の温度を、スラブの
側面付近の温度がスラブの中央付近の温度とほぼ等しく
なるよう働くものとする。
【００１８】上記第２の目的は、第１の目的を達成する
スラブレーザ装置を用いることで、達成される。
スラブレーザ装置を用いることで、達成される。
【００１９】
【作用】横方向の熱的影響が生じる原因は、既に述べた
ように、スラブ内の横方向の温度分布が、図５に示した
Ｙ軸方向の温度分布のように、中央部で高く、両側面に
近づく程低くなるからである。そこでスラブの両側か
ら、強制的にスラブを加熱すれば、両側面付近の温度低
下を抑制でき、横方向にほぼ均一な温度分布にすること
ができる。その結果、横方向に関しても、熱レンズ効果
などの熱的影響が抑制される。
ように、スラブ内の横方向の温度分布が、図５に示した
Ｙ軸方向の温度分布のように、中央部で高く、両側面に
近づく程低くなるからである。そこでスラブの両側か
ら、強制的にスラブを加熱すれば、両側面付近の温度低
下を抑制でき、横方向にほぼ均一な温度分布にすること
ができる。その結果、横方向に関しても、熱レンズ効果
などの熱的影響が抑制される。
【００２０】また、レーザ動作開始後に取り出されるレ
ーザ光の特性が変化していく原因は、レーザ動作開始前
にほぼ均一であったスラブの温度分布が、レーザ動作開
始後、横方向で不均一になり始めるからである。従っ
て、スラブ両側面部に接する発熱可能な部材あるいは加
熱可能な液体の温度を、スラブの側面付近の温度とスラ
ブの中央付近の温度とが常に等しくなるように制御すれ
ば、横方向で均一な温度分布を常に保つことができ、常
に熱的影響を受けなくなる。
ーザ光の特性が変化していく原因は、レーザ動作開始前
にほぼ均一であったスラブの温度分布が、レーザ動作開
始後、横方向で不均一になり始めるからである。従っ
て、スラブ両側面部に接する発熱可能な部材あるいは加
熱可能な液体の温度を、スラブの側面付近の温度とスラ
ブの中央付近の温度とが常に等しくなるように制御すれ
ば、横方向で均一な温度分布を常に保つことができ、常
に熱的影響を受けなくなる。
【００２１】また、１〜２分程度のレーザ加工時間に対
して、過渡状態である１５秒から３０秒の占める割合
は、およそ２５％前後にも達する。そこでこのレーザ加
工装置の光源に本発明のスラブレーザ装置を用いれば、
レーザ動作開始直後からレーザ光の特性が変化しないた
め、取り出されるレーザ光を過渡状態の間でも利用でき
る様になる。その結果、エネルギーの利用効率が向上し
たり、フラッシュランプの寿命が延びることになる。
して、過渡状態である１５秒から３０秒の占める割合
は、およそ２５％前後にも達する。そこでこのレーザ加
工装置の光源に本発明のスラブレーザ装置を用いれば、
レーザ動作開始直後からレーザ光の特性が変化しないた
め、取り出されるレーザ光を過渡状態の間でも利用でき
る様になる。その結果、エネルギーの利用効率が向上し
たり、フラッシュランプの寿命が延びることになる。
【００２２】更に、レーザ加工装置でマーキングを行う
場合、本発明のスラブレーザ装置を採用することで、熱
レンズ効果でレーザパターンが変形することがないの
で、スラブレーザの断面全面と同型のマスクを利用して
も、マーキングできない箇所が残るということがなく、
良好なマーキングが可能となる。
場合、本発明のスラブレーザ装置を採用することで、熱
レンズ効果でレーザパターンが変形することがないの
で、スラブレーザの断面全面と同型のマスクを利用して
も、マーキングできない箇所が残るということがなく、
良好なマーキングが可能となる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の第１実施例に係るスラブレー
ザ装置１００の構成図である。このスラブレーザ装置１
００は、固体レーザ媒質をスラブ１０１とする。本実施
例では、ＧＧＧ結晶を用いる。レーザの共振器は全反射
鏡１０２と出力鏡１０３とから成り、太線で示された光
軸１０４は、スラブ１０１の上面と下面とで全反射を繰
り返しながらジグザグに進む。共振器間でのレーザ光は
１０５ａ，１０５ｂに示す様になり、レーザ光１０５ｃ
のように共振器外部に取り出される。
明する。図１は、本発明の第１実施例に係るスラブレー
ザ装置１００の構成図である。このスラブレーザ装置１
００は、固体レーザ媒質をスラブ１０１とする。本実施
例では、ＧＧＧ結晶を用いる。レーザの共振器は全反射
鏡１０２と出力鏡１０３とから成り、太線で示された光
軸１０４は、スラブ１０１の上面と下面とで全反射を繰
り返しながらジグザグに進む。共振器間でのレーザ光は
１０５ａ，１０５ｂに示す様になり、レーザ光１０５ｃ
のように共振器外部に取り出される。
【００２４】このスラブ１０１の両側面部には細長い板
状のヒータ１０６ａ，１０６ｂが接触して設けられてお
り、ヒータ１０６ａ，１０６ｂの外側は、外部に熱が逃
げないように断熱材１０７ａ，１０７ｂで覆われてい
る。これらのヒータ１０６ａ，１０６ｂは表面が平にな
っており、スラブ１０１の側面に密着させることができ
る。また、さらに密着度を増すために、これらヒータ１
０６ａ，１０６ｂとスラブ１０１との間に、シリコング
リスを付着させたり、あるいは高熱伝導ゴムシートを挟
み込んでも良い。特に高熱伝導ゴムシートを挟み込め
ば、スラブ１０１が温度上昇により膨張しても、この膨
張を吸収することができるため、スラブ１０１に過度の
応力が加わらずに済むため有利である。
状のヒータ１０６ａ，１０６ｂが接触して設けられてお
り、ヒータ１０６ａ，１０６ｂの外側は、外部に熱が逃
げないように断熱材１０７ａ，１０７ｂで覆われてい
る。これらのヒータ１０６ａ，１０６ｂは表面が平にな
っており、スラブ１０１の側面に密着させることができ
る。また、さらに密着度を増すために、これらヒータ１
０６ａ，１０６ｂとスラブ１０１との間に、シリコング
リスを付着させたり、あるいは高熱伝導ゴムシートを挟
み込んでも良い。特に高熱伝導ゴムシートを挟み込め
ば、スラブ１０１が温度上昇により膨張しても、この膨
張を吸収することができるため、スラブ１０１に過度の
応力が加わらずに済むため有利である。
【００２５】レーザ動作中、スラブ１０１は、そのまま
では従来と同様に、図５に示してあるような横方向で不
均一な温度分布になってしまう。そこで、ヒータ１０６
ａ，１０６ｂでスラブ１０１を両側から加熱すると、横
方向（座標１１０で示されたＸ軸方向）の温度分布は、
図６に示す様に、図５で示された従来の場合に比べて、
ほとんど一定の温度分布が形成されることになる。それ
によって発振するレーザ光は、Ｘ軸方向に関しても、熱
的影響を受けなくなる。また、Ｙ軸方向に関しては、既
に説明したように、ジグザグな光軸となるため、熱的影
響はキャンセルされるため、どちらの方向に関しても熱
的影響を受けずに済む。
では従来と同様に、図５に示してあるような横方向で不
均一な温度分布になってしまう。そこで、ヒータ１０６
ａ，１０６ｂでスラブ１０１を両側から加熱すると、横
方向（座標１１０で示されたＸ軸方向）の温度分布は、
図６に示す様に、図５で示された従来の場合に比べて、
ほとんど一定の温度分布が形成されることになる。それ
によって発振するレーザ光は、Ｘ軸方向に関しても、熱
的影響を受けなくなる。また、Ｙ軸方向に関しては、既
に説明したように、ジグザグな光軸となるため、熱的影
響はキャンセルされるため、どちらの方向に関しても熱
的影響を受けずに済む。
【００２６】ところで、ヒータ１０６ａ，１０６ｂへの
入力電力は、スラブ１０１の中央部と両側面に近い部分
に取り付けられた熱電対１０８ａ，１０８ｂで測定され
た夫々の温度がほぼ等しくなるように、制御される。ス
ラブの加熱源であるフラッシュランプの入力電力と、ス
ラブの冷却水（スラブの上面と下面に沿って接触するよ
うに流される。）がスラブから奪う熱量や冷却水温度を
知れば、スラブの温度分布を均一にするためにヒータ１
０６ａ，１０６ｂからスラブ側面部に与える熱量は、装
置個々において一義的に定まってしまう。従って、例え
ば、その装置におけるスラブの形状，大きさやフラッシ
ュランプへの入力エネルギ，冷却水量等を勘案して、冷
却水温度毎にヒータ１０６ａ，１０６ｂへの通電電流値
を予めＲＯＭ等に格納しておき、冷却水温度を検出して
ヒータへの通電量をこのＲＯＭから読み出し制御するこ
とで、スラブの温度分布の均一化を図ることができる。
尚、熱電対１０８ａ，１０８ｂは、温度が均一になって
いるか否かをモニタするためのものである。その結果、
スラブ１０１は横方向にほぼ一定の温度分布を常に保て
るようになり、前述したように、レーザ動作開始後、常
に一定の特性のレーザ光１０５ｃが取り出される。
入力電力は、スラブ１０１の中央部と両側面に近い部分
に取り付けられた熱電対１０８ａ，１０８ｂで測定され
た夫々の温度がほぼ等しくなるように、制御される。ス
ラブの加熱源であるフラッシュランプの入力電力と、ス
ラブの冷却水（スラブの上面と下面に沿って接触するよ
うに流される。）がスラブから奪う熱量や冷却水温度を
知れば、スラブの温度分布を均一にするためにヒータ１
０６ａ，１０６ｂからスラブ側面部に与える熱量は、装
置個々において一義的に定まってしまう。従って、例え
ば、その装置におけるスラブの形状，大きさやフラッシ
ュランプへの入力エネルギ，冷却水量等を勘案して、冷
却水温度毎にヒータ１０６ａ，１０６ｂへの通電電流値
を予めＲＯＭ等に格納しておき、冷却水温度を検出して
ヒータへの通電量をこのＲＯＭから読み出し制御するこ
とで、スラブの温度分布の均一化を図ることができる。
尚、熱電対１０８ａ，１０８ｂは、温度が均一になって
いるか否かをモニタするためのものである。その結果、
スラブ１０１は横方向にほぼ一定の温度分布を常に保て
るようになり、前述したように、レーザ動作開始後、常
に一定の特性のレーザ光１０５ｃが取り出される。
【００２７】次に、本発明のレーザ加工装置の一つの応
用例として、電子部品のパッケージにマーキングをする
ためのレーザマーキング装置について説明する。図２は
レーザマーキング装置の概略図である。マーキングする
対象の電子部品２０１ａは５個で１セットとなり、１枚
の基板２０２ａ上に並べられている。図２では、基板２
０２ｂ上の電子部品２０１ｂに対してマーキングする瞬
間が示されている。
用例として、電子部品のパッケージにマーキングをする
ためのレーザマーキング装置について説明する。図２は
レーザマーキング装置の概略図である。マーキングする
対象の電子部品２０１ａは５個で１セットとなり、１枚
の基板２０２ａ上に並べられている。図２では、基板２
０２ｂ上の電子部品２０１ｂに対してマーキングする瞬
間が示されている。
【００２８】レーザマーキング装置２００の光源として
用いられているスラブレーザ装置１００’には、図１に
示すスラブレーザ装置１００と同様の装置が用いられて
いる。スラブレーザ装置１００’から取り出されるレー
ザ光２１０は、ミラー２１１ａ，２１１ｂとで折り返さ
れた後、マーキングする文字を設定してある液晶マスク
２１２を通る。その結果、結像レンズ２１３によってマ
スク２１２上の像が電子部品２０１ｂに投影され、マー
キングされる。また、基板２０２ａ，２０２ｂは、ベル
トコンベア２０３上に載せられてあり、矢印２０４の方
向に移動している。
用いられているスラブレーザ装置１００’には、図１に
示すスラブレーザ装置１００と同様の装置が用いられて
いる。スラブレーザ装置１００’から取り出されるレー
ザ光２１０は、ミラー２１１ａ，２１１ｂとで折り返さ
れた後、マーキングする文字を設定してある液晶マスク
２１２を通る。その結果、結像レンズ２１３によってマ
スク２１２上の像が電子部品２０１ｂに投影され、マー
キングされる。また、基板２０２ａ，２０２ｂは、ベル
トコンベア２０３上に載せられてあり、矢印２０４の方
向に移動している。
【００２９】図２に示すように、ここでは電子部品５個
が１セットとなっており、１つの基板上の電子部品に対
してマーキングするのに１秒程度かかり、合計５秒程度
しかかからない。ところが、次の基板が移動して来るま
で、レーザ動作を停止して初期状態に戻す必要がある。
従来の装置では、一々レーザ加工装置を起動，停止さ
せ、起動させから定常状態になるのをまってマーキング
していたのでは、装置の稼働率が低下してしまう。装置
の稼働率を高めるために、定常状態になる前につまり常
にレーザ加工装置を過渡状態で使用したのでは、熱レン
ズ効果により、マスクの全面をレーザ光が透過せずに、
両側面外側部分にレーザ光が通らない箇所が生じてしま
う。しかし、本発明のスラブレーザ装置を使用すること
で、過渡状態であってもマスク全面を通るレーザ光を得
ることができるので、装置の稼働率も高く且つ良好なマ
ーキングもすることが可能となる。換言すると、装置の
稼働率を高めるために従来の装置で熱レンズ効果が生じ
ることを前提としてレーザ加工装置を設計する場合、ス
ラブ断面形状よりも小さなマスクパターンとしなければ
ならないが、本発明では、スラブの断面全面からレーザ
光が出射するので、大きなマスクパターンを使用するこ
とが可能となる。また、本発明のレーザマーキング装置
では１００％の利用効率があるため、ほぼ４倍も効率が
向上し、フラッシュランプの寿命もほぼ４倍延びる。
が１セットとなっており、１つの基板上の電子部品に対
してマーキングするのに１秒程度かかり、合計５秒程度
しかかからない。ところが、次の基板が移動して来るま
で、レーザ動作を停止して初期状態に戻す必要がある。
従来の装置では、一々レーザ加工装置を起動，停止さ
せ、起動させから定常状態になるのをまってマーキング
していたのでは、装置の稼働率が低下してしまう。装置
の稼働率を高めるために、定常状態になる前につまり常
にレーザ加工装置を過渡状態で使用したのでは、熱レン
ズ効果により、マスクの全面をレーザ光が透過せずに、
両側面外側部分にレーザ光が通らない箇所が生じてしま
う。しかし、本発明のスラブレーザ装置を使用すること
で、過渡状態であってもマスク全面を通るレーザ光を得
ることができるので、装置の稼働率も高く且つ良好なマ
ーキングもすることが可能となる。換言すると、装置の
稼働率を高めるために従来の装置で熱レンズ効果が生じ
ることを前提としてレーザ加工装置を設計する場合、ス
ラブ断面形状よりも小さなマスクパターンとしなければ
ならないが、本発明では、スラブの断面全面からレーザ
光が出射するので、大きなマスクパターンを使用するこ
とが可能となる。また、本発明のレーザマーキング装置
では１００％の利用効率があるため、ほぼ４倍も効率が
向上し、フラッシュランプの寿命もほぼ４倍延びる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、従来の固体レーザに不
可避であった熱レンズ効果などの熱的影響がほとんど発
生せず、さらに従来のスラブレーザと比べても、横方向
の熱的影響がほとんど発生しないため、常に一定した特
性のレーザ光が得られる。さらに本発明のスラブレーザ
装置をレーザ加工装置に用いれば、取り出されるレーザ
光を、レーザ動作開始直後から利用することができると
共に、スラブの断面形状と同型のレーザ光が得られ、マ
ーキング装置に使用する場合は大面積のマスクを使用す
ることが可能となる。
可避であった熱レンズ効果などの熱的影響がほとんど発
生せず、さらに従来のスラブレーザと比べても、横方向
の熱的影響がほとんど発生しないため、常に一定した特
性のレーザ光が得られる。さらに本発明のスラブレーザ
装置をレーザ加工装置に用いれば、取り出されるレーザ
光を、レーザ動作開始直後から利用することができると
共に、スラブの断面形状と同型のレーザ光が得られ、マ
ーキング装置に使用する場合は大面積のマスクを使用す
ることが可能となる。
【図１】本発明の一実施例に係るスラブレーザ装置の構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の一実施例に係るレーザマーキング装置
の概略構成図である。
の概略構成図である。
【図３】従来のスラブレーザ装置の構成図である。
【図４】スラブのＹ軸方向の温度分布を示すグラフであ
る。
る。
【図５】スラブのＸ軸方向の温度分布を示すグラフであ
る。
る。
【図６】スラブのＸ軸方向の温度分布を示すグラフであ
る。
る。
100,100'…スラブレーザ装置、101,301…スラブ、301a
…上面、301b…下面、102,302…全反射鏡、103,303…出
力鏡、104,304…光軸、105a,105b,105c,210,305a,305b,
305c…レーザ光、106a,106b…ヒータ、107a,107b…断熱
材、108a,108b…熱電対、110,310…座標、201a,201b…
電子部品、202a,202b…基板、203…ベルトコンベアー、
204…矢印、211a,211b…ミラー、212…マスク、213…結
像レンズ。
…上面、301b…下面、102,302…全反射鏡、103,303…出
力鏡、104,304…光軸、105a,105b,105c,210,305a,305b,
305c…レーザ光、106a,106b…ヒータ、107a,107b…断熱
材、108a,108b…熱電対、110,310…座標、201a,201b…
電子部品、202a,202b…基板、203…ベルトコンベアー、
204…矢印、211a,211b…ミラー、212…マスク、213…結
像レンズ。
Claims (10)
- 【請求項１】 スラブの上面方向および／または下面方
向から該スラブに励起光を照射し励起されたレーザ光を
該スラブの上面と下面との間で全反射させながら全反射
鏡と出力鏡との間でジグザクに進行させるスラブレーザ
装置において、スラブに励起光を照射してレーザ動作を
させているときはスラブの両側面から該スラブを加熱し
て、スラブのレーザ光進行方向と直交する方向の温度分
布を均一にすることを特徴とするスラブレーザ装置の熱
レンズ効果抑制方法。 - 【請求項２】 スラブの上面方向および／または下面方
向から該スラブに励起光を照射し励起されたレーザ光を
該スラブの上面と下面との間で全反射させながら全反射
鏡と出力鏡との間でジグザクに進行させるスラブレーザ
装置において、スラブに励起光を照射してレーザ動作を
させるときはスラブの両側面から予め決められた熱量に
て該スラブを加熱し、スラブのレーザ光進行方向と直交
する方向の温度分布を均一にすることを特徴とするスラ
ブレーザ装置の熱レンズ効果抑制方法。 - 【請求項３】 スラブの上面方向および／または下面方
向から該スラブに励起光を照射し励起されたレーザ光を
該スラブの上面と下面との間で全反射させながら全反射
鏡と出力鏡との間でジグザクに進行させるスラブレーザ
装置において、スラブの両側面に配置した加熱手段と、
該加熱手段の加熱量を制御し前記スラブのレーザ光進行
方向と直交する方向の温度分布を均一にする手段とを備
えることを特徴とするスラブレーザ装置。 - 【請求項４】 請求項３において、前記加熱手段として
発熱可能な部材を用いることを特徴とするスラブレーザ
装置。 - 【請求項５】 請求項３において、前記加熱手段として
スラブの両側面に接する加熱可能な液体を用いることを
特徴とするスラブレーザ装置。 - 【請求項６】 スラブの上面方向および／または下面方
向から該スラブに励起光を照射し励起されたレーザ光を
該スラブの上面と下面との間で全反射させながら全反射
鏡と出力鏡との間でジグザクに進行させるスラブレーザ
装置において、スラブに励起光を照射してレーザ動作を
させるときにスラブの両側面から予め決められた熱量に
て該スラブを加熱しスラブのレーザ光進行方向と直交す
る方向の温度分布を均一にする手段を備えることを特徴
とするスラブレーザ装置。 - 【請求項７】 スラブの上面方向および／または下面方
向から該スラブに励起光を照射し始めてから該スラブの
温度分布が定常状態になるまでの間に出力されるレーザ
光の特性が変化するスラブレーザ装置において、スラブ
へ励起光を照射したときに該スラブの両側面部から該ス
ラブに熱を加えて前記レーザ光の特性変化を抑制する手
段を備えることを特徴とするスラブレーザ装置。 - 【請求項８】 レーザ動作を開始してから２分以内に一
連のレーザ加工作業を終了するレーザ加工装置におい
て、請求項３乃至請求項７のいずれかに記載のスラブレ
ーザ装置を用いることを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項９】 スラブの上面方向および／または下面方
向から該スラブに励起光を照射し始めてから該スラブの
温度分布が定常状態になるまでの間に出力されるレーザ
光の特性が変化するスラブレーザ装置を用いるレーザ加
工装置において、スラブへ励起光を照射してから前記定
常状態になるまでの間に該スラブの両側面部から該スラ
ブに熱を加えて該スラブの温度分布を均一化しレーザ加
工作業を終了してしまう手段を備えることを特徴とする
レーザ加工装置。 - 【請求項１０】 スラブレーザ装置から出力される断面
矩形のレーザ光を液晶のマスクパターンを通しマーキン
グ対象物表面に結像させマーキングを行うマーキング装
置において、請求項３乃至請求項７のいずれかに記載の
スラブレーザ装置と、該スラブレーザ装置のスラブの矩
形断面全面からレーザ光が出力されることを前提とした
マスクパターンを液晶マスクに描画させる手段とを備え
ることを特徴とするマーキング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2523192A JPH05226732A (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | スラブレーザ装置とその熱レンズ効果抑制方法及びレーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2523192A JPH05226732A (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | スラブレーザ装置とその熱レンズ効果抑制方法及びレーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05226732A true JPH05226732A (ja) | 1993-09-03 |
Family
ID=12160204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2523192A Pending JPH05226732A (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | スラブレーザ装置とその熱レンズ効果抑制方法及びレーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05226732A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11163452A (ja) * | 1997-11-27 | 1999-06-18 | Nec Corp | 固体レーザ装置 |
| EP0936708A2 (en) * | 1998-02-17 | 1999-08-18 | TRW Inc. | Optical path difference control system for solid state lasers |
| JP2006196882A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-07-27 | Hamamatsu Photonics Kk | 光増幅器、レーザ発振器およびｍｏｐａレーザ装置 |
| JP2011176257A (ja) * | 2010-01-29 | 2011-09-08 | Mitsubishi Electric Corp | 平面導波路型レーザ装置 |
| FR3049122A1 (fr) * | 2016-03-21 | 2017-09-22 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif d'amplification laser a controle actif de la qualite de faisceau |
| WO2018147231A1 (ja) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ媒質ユニット、及び、レーザ装置 |
-
1992
- 1992-02-12 JP JP2523192A patent/JPH05226732A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11163452A (ja) * | 1997-11-27 | 1999-06-18 | Nec Corp | 固体レーザ装置 |
| EP0936708A2 (en) * | 1998-02-17 | 1999-08-18 | TRW Inc. | Optical path difference control system for solid state lasers |
| JPH11289123A (ja) * | 1998-02-17 | 1999-10-19 | Trw Inc | 固体相レ―ザ中の誘導放出媒質の熱光学的経路の差を最小にする方法及びその装置 |
| EP0936708A3 (en) * | 1998-02-17 | 2000-10-04 | TRW Inc. | Optical path difference control system for solid state lasers |
| JP2006196882A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-07-27 | Hamamatsu Photonics Kk | 光増幅器、レーザ発振器およびｍｏｐａレーザ装置 |
| JP2011176257A (ja) * | 2010-01-29 | 2011-09-08 | Mitsubishi Electric Corp | 平面導波路型レーザ装置 |
| FR3049122A1 (fr) * | 2016-03-21 | 2017-09-22 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif d'amplification laser a controle actif de la qualite de faisceau |
| WO2017162621A1 (fr) * | 2016-03-21 | 2017-09-28 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Dispositif d'amplification laser à contrôle actif de la qualité de faisceau |
| WO2018147231A1 (ja) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ媒質ユニット、及び、レーザ装置 |
| JP2018129391A (ja) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ媒質ユニット、及び、レーザ装置 |
| CN110291687A (zh) * | 2017-02-08 | 2019-09-27 | 浜松光子学株式会社 | 激光介质单元及激光装置 |
| US20190356105A1 (en) | 2017-02-08 | 2019-11-21 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser medium unit and laser device |
| US10862261B2 (en) | 2017-02-08 | 2020-12-08 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser medium unit and laser device |
| CN110291687B (zh) * | 2017-02-08 | 2021-06-11 | 浜松光子学株式会社 | 激光介质单元及激光装置 |
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