JPH05275778A - 直交形ガスレーザの共振器 - Google Patents
直交形ガスレーザの共振器Info
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- JPH05275778A JPH05275778A JP7152292A JP7152292A JPH05275778A JP H05275778 A JPH05275778 A JP H05275778A JP 7152292 A JP7152292 A JP 7152292A JP 7152292 A JP7152292 A JP 7152292A JP H05275778 A JPH05275778 A JP H05275778A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数の折返し光路を備えた直交形ガスレーザ
において、ＴＥＭ00又はＴＥＭ01＊モードを出力する共
振器を提供する。 【構成】 第一の発明は複数の折返し光路を備えた直交
形ガスレーザにおいて、図１（ａ）のように、レーザビ
ームを、光軸を中心に所定の角度（実施例９０゜）光学
的に回転させるビーム回転部（実施例ＢＲ1 ）を、少な
くとも一個、光路の折返し部に設ける。第二の発明は図
１（ｂ）のように、折返し光路のレーザビームを光軸を
中心に光学的に回転させるビーム回転部（実施例ＢＲ2
，ＢＲ3 ，ＢＲ4 ）を、光路の折返し部にＮ個（実施
例３）設け、夫々のビーム回転部の回転角を１８０゜／
（Ｎ＋１）にする（実施例４５゜）。
において、ＴＥＭ00又はＴＥＭ01＊モードを出力する共
振器を提供する。 【構成】 第一の発明は複数の折返し光路を備えた直交
形ガスレーザにおいて、図１（ａ）のように、レーザビ
ームを、光軸を中心に所定の角度（実施例９０゜）光学
的に回転させるビーム回転部（実施例ＢＲ1 ）を、少な
くとも一個、光路の折返し部に設ける。第二の発明は図
１（ｂ）のように、折返し光路のレーザビームを光軸を
中心に光学的に回転させるビーム回転部（実施例ＢＲ2
，ＢＲ3 ，ＢＲ4 ）を、光路の折返し部にＮ個（実施
例３）設け、夫々のビーム回転部の回転角を１８０゜／
（Ｎ＋１）にする（実施例４５゜）。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガス流に対して、ほ
ぼ直交する複数の折返し光路を備えた直交形ガスレーザ
における共振器の改良に関する。
ぼ直交する複数の折返し光路を備えた直交形ガスレーザ
における共振器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、レーザによる金属の切断加工に
必要な条件は、加工速度が大きいこと、切断幅が小さい
こと、切断の方向性がないこと、切断面の粗度が良好な
こと等である。このような加工条件を満たすレーザに
は、出力が大きく、又中心強度が大きく集光性のよいＴ
ＥＭ00の単一モードを出力するものが好ましい。ガスレ
ーザの代表的なものとしての炭酸ガスレーザは、発振効
率が気体レーザの中で最も高く、又出力も大きいので金
属の加工等に多用されている。
必要な条件は、加工速度が大きいこと、切断幅が小さい
こと、切断の方向性がないこと、切断面の粗度が良好な
こと等である。このような加工条件を満たすレーザに
は、出力が大きく、又中心強度が大きく集光性のよいＴ
ＥＭ00の単一モードを出力するものが好ましい。ガスレ
ーザの代表的なものとしての炭酸ガスレーザは、発振効
率が気体レーザの中で最も高く、又出力も大きいので金
属の加工等に多用されている。
【０００３】炭酸ガスレーザの共振器には、ガス流の方
向が光軸と平行した軸流形と、ほぼ直交した直交形があ
り、更に放電方向がこれらに直交した三軸直交形等があ
る。軸流形共振器は比較的ＴＥＭ00の単一モードが出易
く、金属の切断加工に適しているが、出力が小さいので
共振器を長くする必要があり、大形になる。直交形共振
器は横モードのＴＥＭ01、ＴＥＭ10及び比率の異なるＴ
ＥＭ01＊等が出易く、金属の切断加工において切断幅が
方向によって異なり、又切断幅が比較的広くなるという
問題がある。しかし、折返し光路を容易に作れるため共
振器が実質的に長くなり出力が大きく、又放電ギャップ
が狭いので放電が安定し、切断面の粗度がよい。
向が光軸と平行した軸流形と、ほぼ直交した直交形があ
り、更に放電方向がこれらに直交した三軸直交形等があ
る。軸流形共振器は比較的ＴＥＭ00の単一モードが出易
く、金属の切断加工に適しているが、出力が小さいので
共振器を長くする必要があり、大形になる。直交形共振
器は横モードのＴＥＭ01、ＴＥＭ10及び比率の異なるＴ
ＥＭ01＊等が出易く、金属の切断加工において切断幅が
方向によって異なり、又切断幅が比較的広くなるという
問題がある。しかし、折返し光路を容易に作れるため共
振器が実質的に長くなり出力が大きく、又放電ギャップ
が狭いので放電が安定し、切断面の粗度がよい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般にガスレーザの横
モードは、共振器長、反射鏡の曲率、アパーチャ（絞
り）の半径等で決定される共振器条件と、励起されるガ
ス流のエネルギー分布状態と通過するレーザビームの位
置関係等によつて、種々の形状のものになる。炭酸ガス
レーザの軸流形共振器と折返しのある直交形共振器にお
いて、共振器条件を同一にしても夫々のモードに相違が
あるのは、ガス流のエネルギー分布状態と通過するレー
ザビームの位置関係の相違に起因するものと思われる。
モードは、共振器長、反射鏡の曲率、アパーチャ（絞
り）の半径等で決定される共振器条件と、励起されるガ
ス流のエネルギー分布状態と通過するレーザビームの位
置関係等によつて、種々の形状のものになる。炭酸ガス
レーザの軸流形共振器と折返しのある直交形共振器にお
いて、共振器条件を同一にしても夫々のモードに相違が
あるのは、ガス流のエネルギー分布状態と通過するレー
ザビームの位置関係の相違に起因するものと思われる。
【０００５】軸流形共振器ではレーザビームの中心が励
起エネルギー分布の最も大きいガス流の中心と一致して
進行するため、ＴＥＭ00モードが出易いことが容易に理
解される。直交形共振器については、例えば図２に示し
た三軸直交形共振器の場合、ガス流の励起エネルギー分
布は、同図（ａ）のように放電空間の壁の付近を除いて
ほぼ一様である。このガス流の間を通過するビーム１
７，１８，１９の断面の厚さδの部分の幅は、ビームの
中央部では同図（ｂ），（ｃ）のようにビームの直径と
等しく、上部及び下部では同図（ｄ），（ｅ）のように
中央部より小さい。即ち、同一の励起エネルギーに対し
て通過するビームの量が上部及び下部では中央部より少
ない。逆に言うと、ビーム断面の上部及び下部では、ビ
ームの単位量に対するガス流の励起エネルギーの割合
が、中央部より多いということになる。このため、直交
形共振器ではＴＥＭ00モードが出難いものと思われる。
起エネルギー分布の最も大きいガス流の中心と一致して
進行するため、ＴＥＭ00モードが出易いことが容易に理
解される。直交形共振器については、例えば図２に示し
た三軸直交形共振器の場合、ガス流の励起エネルギー分
布は、同図（ａ）のように放電空間の壁の付近を除いて
ほぼ一様である。このガス流の間を通過するビーム１
７，１８，１９の断面の厚さδの部分の幅は、ビームの
中央部では同図（ｂ），（ｃ）のようにビームの直径と
等しく、上部及び下部では同図（ｄ），（ｅ）のように
中央部より小さい。即ち、同一の励起エネルギーに対し
て通過するビームの量が上部及び下部では中央部より少
ない。逆に言うと、ビーム断面の上部及び下部では、ビ
ームの単位量に対するガス流の励起エネルギーの割合
が、中央部より多いということになる。このため、直交
形共振器ではＴＥＭ00モードが出難いものと思われる。
【０００６】この発明は、このような考察に基づいて創
案されたもので、例えば図３のように折返し光路が２個
ある直交形共振器において、光路の折返し部に全反射ミ
ラＭ15，Ｍ16，Ｍ17からなるビーム回転部ＢＲ5 を設
け、光路２０のビームに対して光路２３のビームを光学
的に９０゜回転させれば、ビームはより均一に励起ガス
流中を通過することになり、ＴＥＭ00又はＴＥＭ01＊モ
ードの発生が期待できるわけである。この発明は、この
ようなビーム回転部を折返し部に備えた直交形ガスレー
ザの共振器を提供することを目的とするものである。
案されたもので、例えば図３のように折返し光路が２個
ある直交形共振器において、光路の折返し部に全反射ミ
ラＭ15，Ｍ16，Ｍ17からなるビーム回転部ＢＲ5 を設
け、光路２０のビームに対して光路２３のビームを光学
的に９０゜回転させれば、ビームはより均一に励起ガス
流中を通過することになり、ＴＥＭ00又はＴＥＭ01＊モ
ードの発生が期待できるわけである。この発明は、この
ようなビーム回転部を折返し部に備えた直交形ガスレー
ザの共振器を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに第一の発明は、ガス流に対して、ほぼ直交する複数
の折返し光路を備えた直交形ガスレーザにおいて、折返
し光路のレーザビームを、光軸を中心に所定の角度だけ
光学的に回転させるビーム回転部を、少なくとも一個、
光路の折返し部に設けたものである。又第二の発明は、
ガス流に対して、ほぼ直交する複数の折返し光路を備え
た直交形ガスレーザにおいて、折返し光路のレーザビー
ムを光軸を中心に光学的に回転させるビーム回転部を、
光路の折返し部にＮ個設け、夫々のビーム回転部の回転
角を１８０゜／（Ｎ＋１）にしたものである。
めに第一の発明は、ガス流に対して、ほぼ直交する複数
の折返し光路を備えた直交形ガスレーザにおいて、折返
し光路のレーザビームを、光軸を中心に所定の角度だけ
光学的に回転させるビーム回転部を、少なくとも一個、
光路の折返し部に設けたものである。又第二の発明は、
ガス流に対して、ほぼ直交する複数の折返し光路を備え
た直交形ガスレーザにおいて、折返し光路のレーザビー
ムを光軸を中心に光学的に回転させるビーム回転部を、
光路の折返し部にＮ個設け、夫々のビーム回転部の回転
角を１８０゜／（Ｎ＋１）にしたものである。
【０００８】
【作用】このように構成されているので、第一の発明で
は、折返し光路のレーザビームが、光路の折返し部に設
けられた少なくとも一個のビーム回転部によって、所定
角度回転されるので、レーザビームはより均一に励起ガ
ス流中を通過するようになる。又、第二の発明では、光
路の折返し部に設けられたビーム回転部の数Ｎを、例え
ば３とするとビーム回転角は１８０゜／（３＋１）＝４
５゜になり、レーザビームは光軸を中心に光学的に対称
的に回転し、均一に励起ガス流中を通過するようにな
る。従って、共にＴＥＭ00又はＴＥＭ01＊モードのレー
ザビームを発生し易くなる。
は、折返し光路のレーザビームが、光路の折返し部に設
けられた少なくとも一個のビーム回転部によって、所定
角度回転されるので、レーザビームはより均一に励起ガ
ス流中を通過するようになる。又、第二の発明では、光
路の折返し部に設けられたビーム回転部の数Ｎを、例え
ば３とするとビーム回転角は１８０゜／（３＋１）＝４
５゜になり、レーザビームは光軸を中心に光学的に対称
的に回転し、均一に励起ガス流中を通過するようにな
る。従って、共にＴＥＭ00又はＴＥＭ01＊モードのレー
ザビームを発生し易くなる。
【０００９】
【実施例】次に、この発明の実施例について図面に基づ
いて説明する。図１（ａ）は折返し光路が１，２，５，
６の４個からなり、折返し部に１個のビーム回転部ＢＲ
1を設けたものである。ビーム回転部ＢＲ1 は全反射ミ
ラＭ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 からなり、ミラＭ2 及びＭ4 は水平
面（折返し光路を含む面、以下同じ）に対して４５゜傾
き、ミラＭ3 は水平面に平行で、ミラＭ2 ，Ｍ4 と等距
離のところにある。このように構成されているので、光
路２のビームの水平方向は矢印で示すように光軸を中心
にして９０゜光学的に回転し、光路５のように垂直方向
になる。この構成では光路５，６のビームが光路１，２
のビームに相対的に９０゜回転し、励起ガス流中を比較
的均一に通過する。
いて説明する。図１（ａ）は折返し光路が１，２，５，
６の４個からなり、折返し部に１個のビーム回転部ＢＲ
1を設けたものである。ビーム回転部ＢＲ1 は全反射ミ
ラＭ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 からなり、ミラＭ2 及びＭ4 は水平
面（折返し光路を含む面、以下同じ）に対して４５゜傾
き、ミラＭ3 は水平面に平行で、ミラＭ2 ，Ｍ4 と等距
離のところにある。このように構成されているので、光
路２のビームの水平方向は矢印で示すように光軸を中心
にして９０゜光学的に回転し、光路５のように垂直方向
になる。この構成では光路５，６のビームが光路１，２
のビームに相対的に９０゜回転し、励起ガス流中を比較
的均一に通過する。
【００１０】図１（ｂ）は折返し光路が７，１０，１
３，１６の４個からなり、折返し部に３個のビーム回転
部ＢＲ2 ，ＢＲ3 ，ＢＲ4 を設けたものである。１個の
ビーム回転部によるビーム回転角を第二の発明のように
１８０゜／（３＋１）即ち４５゜にしたものである。ビ
ーム回転部をＢＲ2 について説明すると、図示のように
３個の全反射ミラＭ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 からなり、ミラＭ7
はミラＭ6 の直上にあり、水平面に対して２２．５゜傾
いており、光路８と９のなす角は４５゜である。全反射
ミラＭ6 ，Ｍ8 は水平面に対して４５゜傾いている。こ
のように構成されているので、矢印で示すように光路７
のビームの水平方向は、光路１０では４５゜に、光路１
３では９０゜に、光路１６では１３５゜に夫々回転し、
ビームは励起ガス流中を均一に通過する。図（ａ）の構
成は図（ｂ）の構成より全反射ミラの数が少なく簡単で
あるが、ビームの光軸対称性は図１（ｂ）の方が勝る。
尚、この他にも折返し光路及びビーム回転部の数により
種々の構成のものが考えられる。
３，１６の４個からなり、折返し部に３個のビーム回転
部ＢＲ2 ，ＢＲ3 ，ＢＲ4 を設けたものである。１個の
ビーム回転部によるビーム回転角を第二の発明のように
１８０゜／（３＋１）即ち４５゜にしたものである。ビ
ーム回転部をＢＲ2 について説明すると、図示のように
３個の全反射ミラＭ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 からなり、ミラＭ7
はミラＭ6 の直上にあり、水平面に対して２２．５゜傾
いており、光路８と９のなす角は４５゜である。全反射
ミラＭ6 ，Ｍ8 は水平面に対して４５゜傾いている。こ
のように構成されているので、矢印で示すように光路７
のビームの水平方向は、光路１０では４５゜に、光路１
３では９０゜に、光路１６では１３５゜に夫々回転し、
ビームは励起ガス流中を均一に通過する。図（ａ）の構
成は図（ｂ）の構成より全反射ミラの数が少なく簡単で
あるが、ビームの光軸対称性は図１（ｂ）の方が勝る。
尚、この他にも折返し光路及びビーム回転部の数により
種々の構成のものが考えられる。
【００１１】
【発明の効果】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、
ビームが均一に励起ガス流中を通過するようになり、折
返しのある直交形ガスレーザの共振器においても、ＴＥ
Ｍ00又はＴＥＭ01＊モードのレーザビームを容易に発生
する著しい効果を奏するものである。
発明は特許請求の範囲に記載の構成を備えているので、
ビームが均一に励起ガス流中を通過するようになり、折
返しのある直交形ガスレーザの共振器においても、ＴＥ
Ｍ00又はＴＥＭ01＊モードのレーザビームを容易に発生
する著しい効果を奏するものである。
【図１】図１（ａ）は直交形ガスレーザの共振器におい
て、折返し数が４個で、ビーム回転部が１個の場合の実
施例の説明図である。図１（ｂ）はビーム回転部の数Ｎ
が３個で、１個のビーム回転部の回転角を１８０゜／
（３＋１）即ち４５゜にした場合の実施例の説明図であ
る。
て、折返し数が４個で、ビーム回転部が１個の場合の実
施例の説明図である。図１（ｂ）はビーム回転部の数Ｎ
が３個で、１個のビーム回転部の回転角を１８０゜／
（３＋１）即ち４５゜にした場合の実施例の説明図であ
る。
【図２】３個の折返し光路１７，１８，１９を備えた三
軸直交形ガスレーザの共振器の説明図で、図（ａ）はガ
ス流の励起エネルギー分布曲線、図（ｂ），（ｃ）はビ
ームの中央部の厚さδの部分の夫々平面図、断面図であ
る。図（ｄ），（ｅ）は同様にビームの上部及び下部の
厚さδの部分の夫々平面図、断面図である。
軸直交形ガスレーザの共振器の説明図で、図（ａ）はガ
ス流の励起エネルギー分布曲線、図（ｂ），（ｃ）はビ
ームの中央部の厚さδの部分の夫々平面図、断面図であ
る。図（ｄ），（ｅ）は同様にビームの上部及び下部の
厚さδの部分の夫々平面図、断面図である。
【図３】ビーム回転部の説明図である。
１〜２３ レーザビームの光路 Ｇ ガス流 Ｍｒ 共振器のリヤーミラ Ｍｏ 共振器の出力ミラ Ｍ1 〜Ｍ17 全反射ミラ ＢＲ1 〜ＢＲ5 ビーム回転部
Claims (2)
- 【請求項１】 ガス流に対して、ほぼ直交する複数の折
返し光路を備えた直交形ガスレーザにおいて、折返し光
路のレーザビームを、光軸を中心に所定の角度だけ光学
的に回転させるビーム回転部を、少なくとも一個、光路
の折返し部に設けたことを特徴とする直交形ガスレーザ
の共振器。 - 【請求項２】 ガス流に対して、ほぼ直交する複数の折
返し光路を備えた直交形ガスレーザにおいて、折返し光
路のレーザビームを光軸を中心に光学的に回転させるビ
ーム回転部を、光路の折返し部にＮ個設け、夫々のビー
ム回転部の回転角を１８０゜／（Ｎ＋１）にしたことを
特徴とする直交形ガスレーザの共振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7152292A JPH05275778A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 直交形ガスレーザの共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7152292A JPH05275778A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 直交形ガスレーザの共振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05275778A true JPH05275778A (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=13463146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7152292A Pending JPH05275778A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 直交形ガスレーザの共振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05275778A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995020255A1 (fr) * | 1994-01-20 | 1995-07-27 | Fanuc Ltd | Oscillateur a laser |
| WO1996005638A1 (fr) * | 1994-08-10 | 1996-02-22 | Fanuc Ltd | Oscillateur laser |
| US5878067A (en) * | 1994-08-10 | 1999-03-02 | Fanuc Ltd. | Laser oscillator |
| WO2001009994A1 (fr) * | 1999-07-30 | 2001-02-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif orthogonal de laser a gaz |
| JP2011155193A (ja) * | 2010-01-28 | 2011-08-11 | Mitsubishi Electric Corp | Ｃｏ２ガスレーザ装置 |
| DE112010003879T5 (de) | 2009-09-30 | 2013-01-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser-Oszillator und Laserverstärker |
| CN110380327A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-10-25 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种光束近场强度分布自匀化高能激光器 |
-
1992
- 1992-03-27 JP JP7152292A patent/JPH05275778A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995020255A1 (fr) * | 1994-01-20 | 1995-07-27 | Fanuc Ltd | Oscillateur a laser |
| US5596594A (en) * | 1994-01-20 | 1997-01-21 | Fanuc Ltd. | Laser oscillator |
| WO1996005638A1 (fr) * | 1994-08-10 | 1996-02-22 | Fanuc Ltd | Oscillateur laser |
| US5878067A (en) * | 1994-08-10 | 1999-03-02 | Fanuc Ltd. | Laser oscillator |
| WO2001009994A1 (fr) * | 1999-07-30 | 2001-02-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif orthogonal de laser a gaz |
| US6904075B1 (en) | 1999-07-30 | 2005-06-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Orthogonal gas laser device |
| DE112010003879T5 (de) | 2009-09-30 | 2013-01-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser-Oszillator und Laserverstärker |
| US8958453B2 (en) | 2009-09-30 | 2015-02-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Gas discharge laser oscillator and gas discharge laser amplifier providing linearly polarized light |
| JP2011155193A (ja) * | 2010-01-28 | 2011-08-11 | Mitsubishi Electric Corp | Ｃｏ２ガスレーザ装置 |
| CN110380327A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-10-25 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种光束近场强度分布自匀化高能激光器 |
| CN110380327B (zh) * | 2019-07-30 | 2024-05-28 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种光束近场强度分布自匀化高能激光器 |
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