JPH05291673A - ガス・レーザ管装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、レーザ出力およびレーザ・ビーム
の放射方向を高精度に安定化できるガス・レーザ管装置
を提供することを目的とする。 【構成】この発明は、ミラー12の傾きを調整をする傾き
調整装置22によりミラーを一定方向で且つ一定振幅で振
動させてレーザ出力を変調し、このレーザ出力の変調波
形を検出するとともにこの検出信号を電気的に演算処理
してミラーの傾きの方向及び傾き量を計測し、この計測
信号により上記傾き調整装置22を制御してミラーの光軸
を補正するように構成されてなるガス・レーザ管装置で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ガス・レーザ管装置
に係わり、とくにそのミラーの調整機構の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ガス・レーザ管装置は、放電路を備える
ガス・レーザ管と、このレーザ管の放電路を挾んで両側
に共振器ミラーを取付けた共振器枠と、電源装置とを備
えている。レーザ出力の安定化のために、出力レーザ光
の一部をビームスプリッタで分岐してセンサで受け、電
源装置にフィードバックする制御装置を備えるレーザ管
装置も知られている。

【０００３】図４は従来のガス・レーザ管装置の構成例
である。同図の符号11はガス・レーザ管、12は高反射ミ
ラー、13は出力ミラー、14はビームスプリッタ、15はパ
ルスモータからなるミラー傾き調整装置、16は太陽電池
のような光電変換素子、17は信号増幅器、18はＡ−Ｄコ
ンバータ、19は演算処理器、20はＤ−Ａコンバータ、21
はミラー傾き制御器をあらわしている。図５は各ミラー
の傾きすなわち光軸のＸ軸方向またはＹ軸方向への変化
量に対するレーザ出力Ｐの変化をあらわしている。レー
ザ装置の動作中、レーザ管から発生する熱により共振器
枠が伸縮したり、ミラー支持部が非軸対称的に変形す
る。それによって、両ミラーの光軸にずれが生じ、レー
ザ出力の低下、あるいはレーザ・ビーム放射方向のずれ
が生じる。本来あるべきミラー光軸Ｏからミラーが傾く
と、それに応じてレーザ出力が低下する。これを光電変
換素子16で検出し、演算処理してミラー傾き調整装置15
を駆動し、最大のレーザ出力が得られるようにミラー12
の傾きを制御する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のガス
・レーザ管装置によると、ミラーの傾きの方向及び傾き
量は予め把握できず、まずミラーをＸ軸またはＹ軸方向
のいずれかに傾けてみてその時のレーザ出力の増減傾向
を読取り、それによって矯正すべき傾きの方向を定め、
また、その量を何回か繰り返して次第に本来の光軸Ｏに
戻す手順を踏み、自動的に調整する構成である。そのた
め、レーザ出力及びビーム放射方向を調整するのに１０
数秒以上もの時間を要する不都合がある。なお、レーザ
出力をセンサで受けて電源装置を制御する方式もある
が、その場合はレーザ出力の安定化が一応可能ではある
が、ビーム放射方向の変動は補正できず、また効率の低
下も避けられない。

【０００５】この発明は、以上のような不都合を解消し
てレーザ出力およびレーザ・ビームの放射方向を高精度
に能率よく安定化できるガス・レーザ管装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、ミラーの傾
きを調整をする傾き調整装置によりミラーを一定振幅で
且つ所定方向に振動させてレーザ出力を変調し、このレ
ーザ出力の変調波形を検出するとともにこの検出信号を
電気的に演算処理してミラーの傾きの方向及び傾き量を
計測し、この計測信号により上記傾き調整装置を制御し
てミラーの光軸を補正するように構成されてなるガス・
レーザ管装置である。

【０００７】

【作用】この発明によれば、共振器ミラーの光学的平行
度を比較的短時間に高精度に最適状態に制御でき、した
がってレーザ出力およびレーザ・ビームの放射方向がき
わめて安定な動作特性が得られる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照してその実施例を説明す
る。なお、同一部分は同一符号であらわす。図１に示す
ガス・レーザ管装置は、ミラーの傾き調整装置22として
圧電素子を用い、それに加える電圧により伸縮させてミ
ラーの光軸を可変できるようになっている。そこで、発
振器23で所定の発振周波数Ｆo の信号を発生し、これを
混合制御器24を介して傾き調整装置22に加え、高反射ミ
ラー12を周波数Ｆo でＸ軸方向又はＹ軸方向に選択的に
振動させてレーザ出力光を変調するようになっている。
周波数Ｆo は、数１０Ｈｚ乃至数１００ｋＨｚの範囲の
一定周波数に設定する。この周波数の電圧を、Ｘ軸、Ｙ
軸方向にミラーを傾けることができるように配置した少
くとも２個の圧電素子に選択的に加えて一定振幅で振動
させる。レーザ出力光の一部は、ビームスプリッタ14で
分岐され、光電変換素子16で電気信号に変換される。こ
の信号は、増幅器17で増幅され、バンドパスフィルタ25
で周波数Ｆo の成分のみが混合制御器24に通過される。
この信号から、Ａ−Ｄコンバータ18、演算処理器19で信
号波形を読取り、ミラー12の傾きの方向と傾き量とを検
出する。そして、この検出信号を基準信号と比較し、高
反射ミラー12を矯正する信号を発生し、Ｄ−Ａコンバー
タ20を経て混合制御器24に加えられ、ミラー傾き制御信
号がミラー傾き調整装置22に加えられる。

【０００９】いま、高反射ミラー12の光軸が図２のＯの
位置、すなわち最適な位置にあるとする。ミラー傾き調
整装置22をＸ軸又はＹ軸方向に振幅ｓで振動させてレー
ザ光出力を変調する。すると、光電変換素子16により図
３の（ａ）に示す波形が検出される。この時の波形振幅
をＶａとする。また、もし高反射ミラー12の光軸が図２
のｂの位置にあるとすると、光電変換素子16により図３
の（ｂ）に示す波形が検出される。つまり、正の波形振
幅Ｖｂは小さく、負の波形振幅Ｖｃは上記の波形振幅を
Ｖａよりも大きくなる。また、高反射ミラー12の光軸が
図２のｃの位置にあるとすると、光電変換素子16により
図３の（ｃ）に示す波形が検出される。つまり、正の波
形振幅Ｖｄと負の波形振幅Ｖｅとはほぼ同等で、最も大
きい値となる。なお、対象となるレーザ管の図２に示す
特性は、予めわかっているので、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に
このようなミラー振動を行い、それぞれのレーザ光出力
の振動波形や位相を検出し、それらを比較演算処理する
ことにより、ミラー光軸が最適位置からどの方向にどの
程度のずれ量があるかが検知できる。そして、これを矯
正するためのミラー光軸の傾き方向、およびその量を算
出し、制御信号をミラー傾き調整装置22に与える。この
ような制御は、マイクロコンピュータにより、自動的に
高速度で行わせることができる。それにより、瞬時にミ
ラー光軸の矯正ができる。

【００１０】なお、ミラー傾き調整装置は、圧電素子な
どの電気信号を機械的変化に変換する素子に加えてパル
スモータを併用してもよい。それによって、比較的大き
なミラー傾き量はパルスモータで行い、小さい傾き変調
や矯正は圧電素子で行う構成にできる。

【００１１】こうして、ミラーの光軸を最適位置に矯正
することができ、レーザ出力およびレーザ・ビーム放射
方向を短時間で安定化することができる。それに要する
時間は、最近のコンピュータの数値計算、制御速度から
すると、数秒以内で可能である。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
レーザ出力およびレーザ・ビームの放射方向を自動的に
瞬時に矯正でき、常に安定な動作特性を有するガス・レ
ーザ管装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図である。

【図２】この発明のミラー傾き制御の原理を説明するた
めのグラフである。

【図３】同じくこの発明のミラー傾き制御の原理を説明
するためのグラフである。

【図４】従来の構成を示すブロック図である。

【図５】一般的なミラーの傾きとレーザ出力との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

11…ガス・レーザ管、12…高反射ミラー、13…出力ミラ
ー、22…ミラー傾き制御装置、23…発振器、24…混合制
御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス・レーザ管の放電路を挟んで一方に
   配置された高反射ミラー及び他方に配置された出力側ミ
   ラー、これらミラーのうちの一方のミラーの傾きを調整
   する傾き調整装置を備えるガス・レーザ管装置におい
   て、 上記傾き調整装置によりミラーを一定振幅で且つ所定方
   向に振動させてレーザ出力を変調し、このレーザ出力の
   変調波形を検出するとともにこの検出信号を電気的に演
   算処理してミラーの傾きの方向及び傾き量を計測し、こ
   の計測信号により上記傾き調整装置を制御してミラーの
   光軸を補正するように構成されてなることを特徴とする
   ガス・レーザ管装置