JPH05327133A - レーザー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＭＯＰＡ方式の気体レーザー装置において、
高品質高出力の安定したレーザービームを得る。 【構成】 増幅器筐体６にはそのレーザービーム導入導
出のための開口を構成する入射口１０ａおよび出射口１
０ｂを形成しておく。そして、レーザー発振器１の共振
器ミラー５ｂと次段増幅器筐体６の入射口１０ａとの
間、および隣接する増幅器筐体６の出射口１０ｂと入射
口１０ａとの間を気密に結合する連通管１１ａ、１１
ｂ、１１ｃを設ける。最終段の増幅器筐体６の出射口１
０ｂに空気力学窓１２を設け、この部分よりレーザービ
ーム９ｈを取り出す。 【効果】 レーザービーム９はレーザーガス中のみを伝
搬して増幅されるので、品質低下を伴うことなく出力が
増幅される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、発振器と増幅器とで
構成されるＭＯＰＡ方式を採用し、レーザー加工や同位
体分離などに用いる気体レーザー装置やＴＥＡレーザー
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＭＯＰＡ（Master oscillator / power
amplifier）方式はレーザー発振器からのレーザービー
ムを更に１または２以上の増幅器を通過させることによ
って高出力のレーザービームを得ようとするもので、図
３はこの種従来のＭＯＰＡ方式気体レーザー装置を示す
構成図である。この例では１台のレーザー発振器１に対
して３台の増幅器２Ａ、２Ｂ、２Ｃを備えている。図に
おいて、３はレーザーガスとともに放電電極４を内部に
収容した発振器筐体、５ａ、５ｂは放電電極４間の放電
励起部を挟むように発振器筐体３に取り付けられた一対
の共振器ミラー、６はレーザーガスとともに放電電極７
を内部に収容した増幅器筐体、８ａおよび８ｂは放電電
極７間の放電励起部を挟むように各増幅器筐体６に取り
付けられた一対のレーザービーム透過光学窓、９ａ〜９
ｄはレーザービームである。

【０００３】次に動作について説明する。発振器筐体３
内に封入されたレーザーガスが放電電極４間に形成され
る放電励起部で励起されレーザー光が誘導放出される。
この誘導放出されたレーザー光は一対の共振器ミラー５
ａ、５ｂ間を往復することによって位相が揃った高品質
のレーザービームに整えられて共振器ミラー５ｂから取
り出される。このようにしてレーザー発振器１から出射
されたレーザービーム９ａは増幅器２Ａのレーザービー
ム透過光学窓８ａを透過してその増幅器筐体６内に導入
され放電電極７間に形成される放電励起部を通過すると
き増幅される。この増幅されたレーザービームは増幅器
２Ａのレーザービーム透過光学窓８ｂを透過して増幅器
筐体６の外に取り出される。このようにして、増幅器２
Ａから出射されたレーザービーム９ｂは、次段増幅器２
Ｂのレーザービーム透過光学窓８ａを透過してその増幅
器筐体６内に導入され放電電極７間に形成される放電励
起部を通過するとき増幅され、レーザービーム透過光学
窓８ｂを透過して増幅器筐体６の外に取り出される（レ
ーザービーム９ｃ）。同様にこのレーザービーム９ｃは
最終段増幅器２Ｃで更に増幅されレーザービーム９ｄと
して取り出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のＭＯＰＡ方式気
体レーザー装置は以上のように構成されているので、レ
ーザービーム９が増幅器筐体６のレーザービーム透過光
学窓８を透過することによりレーザービーム透過光学窓
８はレーザー光の一部を吸収して加熱され熱歪を発生す
る。そしてこの熱歪のために熱レンズ作用が発生し、こ
のレーザービーム透過光学窓８を透過したレーザービー
ム９の品質が低下する。更に、レーザービーム９のパワ
ーが高くなると上記の熱歪の発生量が大きくなるととも
にこれにレーザービームの強い電界作用が加わってレー
ザービーム透過光学窓８が損傷する場合もあり、所望の
高品質高出力のレーザービームが得られないという問題
点があった。

【０００５】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、高品質高出力のレーザービーム
を安定して出力することができる気体レーザー装置を得
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る気体レーザー装置は、各増幅器をそれぞれレーザービ
ーム導入導出のための開口を構成する入射口および出射
口を形成した筐体に収容し、発振器の出射部と次段増幅
器の筐体の入射口との間および隣接する増幅器の筐体の
出射口と入射口との間を気密の連通管で結合し、最終段
の増幅器の筐体の出射口に空気力学窓を設け、この空気
力学窓を介してレーザービームを取り出すようにしたも
のである。

【０００７】また、請求項２に係るＴＥＡレーザー装置
は、同じく各筐体間を気密の連通管で結合するととも
に、最終段の増幅器の筐体の出射口に連通して取り付け
られ、内部に集光光学系を収容し集光したレーザービー
ムの取り出し部に排気用のノズルを形成したレーザーガ
ス排出器と、上記増幅器の筐体と連通管とで形成される
気密空間内にレーザーガスを供給しその圧力を所定の値
に保持するレーザーガス供給器とを備えたものである。

【０００８】

【作用】この発明に係る気体レーザー装置においては、
発振器から出射されたレーザービームはレーザービーム
透過光学窓を経ることなくレーザーガス中のみを伝搬し
増幅励起される。そして、最終段に空気力学窓を設けて
いるので、各筐体内のレーザーガスを大気圧より低い値
に保持しつつレーザービームの取り出しが可能となる。

【０００９】またこの発明に係るＴＥＡレーザー装置に
おいては、同じくレーザービームはレーザーガス中のみ
を伝搬し、最終段に設けられたレーザーガス排出器内の
集光光学系で集光されそのノズルを経て外部に取り出さ
れる。

【００１０】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の実施例１によるＭＯＰＡ方
式気体レーザー装置を示す構成図である。図において、
従来と同一または相当する部分には同一符号を付して説
明を省略する。ここでは、各増幅器筐体６におけるレー
ザービームの導入導出部分にはレーザービーム透過光学
窓を設けず開口としてそれぞれ入射口１０ａおよび出射
口１０ｂが形成されている。１１ａは発振器筐体３の出
射部である共振器ミラー５ｂと増幅器２Ａの増幅器筐体
６の入射口１０ａとの間を気密に結合する連通管、１１
ｂ、１１ｃは隣接する増幅器筐体６の出射口１０ｂと入
射口１０ａとの間を気密に結合する連通管である。１２
は最終段の増幅器２Ｃの増幅器筐体６の出射口１０ｂに
設けられた空気力学窓である。なお、この空気力学窓１
２は詳しい説明は省略するが、例えば特開昭４９−８８
４９７号公報に示されたように、排気用ポンプを備える
ことにより、レーザー室内を大気圧より低いレーザーガ
ス圧力に保持しつつレーザービームをレーザー室から外
部へ取り出すことを可能とするものである。

【００１１】次に動作について説明する。レーザー発振
器１から出射されたレーザービーム９ａは連通管１１ａ
内を伝搬し入射口１０ａから増幅器２Ａの増幅器筐体６
内に導入されその放電電極７間に形成される放電励起部
を通過するとき増幅される。この増幅されたレーザービ
ームは増幅器２Ａの増幅器筐体６の出射口１０ｂを通り
レーザービーム９ｅとなって連通管１１ｂ内を伝搬す
る。同様に、このレーザービーム９ｅは増幅器２Ｂの増
幅器筐体６の入射口１０ａおよび出射口１０ｂを経て増
幅されレーザービーム９ｆとなって連通管１１ｃ内を伝
搬する。更に、このレーザービーム９ｆは増幅器２Ｃの
増幅器筐体６の入射口１０ａおよび出射口１０ｂを経て
増幅されレーザービーム９ｇとなる。そして、このレー
ザービーム９ｇは空気力学窓１２を経てレーザービーム
９ｈとして大気中に取り出される。

【００１２】以上のように、この実施例では、増幅器筐
体６のレーザービーム導入導出部分にレーザービーム透
過光学窓を設けず単なる開口として、レーザー発振器１
から出射されたレーザービーム９ａはレーザーガス中の
みを伝搬し増幅されていくので、光学窓の透過に起因し
て発生する光学窓の熱歪によるビーム品質の低下や光学
窓自体の損傷等の弊害は解消され、高品質高出力のレー
ザービームを安定して得ることができる。

【００１３】実施例２．図２はこの発明をＴＥＡ（Tran
sversely excited atmospheric pressure laser）レー
ザー装置に適用したものを示す構成図である。この種レ
ーザー装置ではレーザーガスの圧力は大気圧より高い値
に設定される。図において、図１に示す実施例と同一部
分には同一符号を付して説明を省略する。１３は最終段
の増幅器筐体６の出射口１０ｂに設けられ排気用のノズ
ル１４を備えたレーザーガス排出器で、その内部に集光
光学系１５を収容している。１６は各増幅器筐体６およ
び連通管１１ａ〜１１ｃで形成される気密空間内にレー
ザーガスを供給するレーザーガス供給器である。

【００１４】レーザー発振器１から出射されたレーザー
ビーム９ａがレーザーガス中のみを伝搬し各増幅器２
Ａ、２Ｂ、２Ｃにより順次レーザービーム９ｅ、９ｆ、
９ｇと高品質を保持しつつ増幅される点は既述実施例１
の場合と同様である。そして、増幅器２Ｃの増幅器筐体
６から取り出されたレーザービーム９ｇは、レーザーガ
ス排出器１３内の集光光学系１５によりノズル１４の位
置に集光される。一方、レーザーガス供給器１６から常
に供給されるレーザーガスは各増幅器筐体および連通管
を経てレーザーガス排出器１３のノズル１４から大気に
排出される。従って、上記で集光されたレーザービーム
はノズル１４内の高速レーザーガス流の中を通過しレー
ザービーム９ｈとして大気中に取り出される。

【００１５】以上のように、この実施例の場合も、レー
ザー発振器１から出射されたレーザービーム９ａはレー
ザーガス中のみを伝搬し増幅され更に大気中に取り出さ
れる構成となっているので、高品質、高出力のレーザー
ビームを安定して得ることができる。

【００１６】実施例３．なお、上記各実施例では、各連
通管１１内はレーザーガスを封入する以外に何も設けて
いないが、発振器筐体３と増幅器筐体６との間または増
幅器筐体６相互の間のビーム伝送部分に例えばレンズ等
の光学系を設ける必要がある場合には、連通管１１内に
これら光学系を収容するようにすればよい。

【００１７】

【発明の効果】この発明は以上のように、発振器と増幅
器との間および増幅器相互間を気密の連通管で結合して
発振器から出射されたレーザービームがレーザーガス中
のみを伝搬して増幅器により順次高出力となり大気に取
り出される構成としたので、高品質高出力の安定したレ
ーザービームを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による気体レーザー装置を
示す構成図である。

【図２】この発明の実施例２によるＴＥＡレーザー装置
を示す構成図である。

【図３】従来の気体レーザー装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１ レーザー発振器 ２Ａ等 増幅器 ５ｂ レーザー発振器の出射部としての共振器ミラー ６ 増幅器筐体 ９ａ等 レーザービーム １０ａ 入射口 １０ｂ 出射口 １１ａ等 連通管 １２ 空気力学窓 １３ レーザーガス排出器 １４ ノズル １５ 集光光学系 １６ レーザーガス供給器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発振器と１または２以上の増幅器とで構
   成されるＭＯＰＡ方式の気体レーザー装置において、 上記各増幅器をそれぞれレーザービーム導入導出のため
   の開口を構成する入射口および出射口を形成した筐体に
   収容し、上記発振器の出射部と次段増幅器の筐体の入射
   口との間および隣接する増幅器の筐体の出射口と入射口
   との間を気密の連通管で結合し、最終段の増幅器の筐体
   の出射口に空気力学窓を設け、この空気力学窓を介して
   レーザービームを取り出すようにしたことを特徴とする
   気体レーザー装置。
2. 【請求項２】 発振器と１または２以上の増幅器とで構
   成されるＭＯＰＡ方式のＴＥＡレーザー装置において、 上記各増幅器をそれぞれレーザービーム導入導出のため
   の開口を構成する入射口および出射口を形成した筐体に
   収容し、上記発振器の出射部と次段増幅器の筐体の入射
   口との間および隣接する増幅器の筐体の出射口と入射口
   との間を気密の連通管で結合するとともに、最終段の増
   幅器の筐体の出射口に連通して取り付けられ、内部に集
   光光学系を収容し集光したレーザービームの取り出し部
   に排気用のノズルを形成したレーザーガス排出器と、上
   記増幅器の筐体と連通管とで形成される気密空間内にレ
   ーザーガスを供給しその圧力を所定の値に保持するレー
   ザーガス供給器とを備えたことを特徴とするＴＥＡレー
   ザー装置。