JPH0537058A

JPH0537058A - レーザ発振器

Info

Publication number: JPH0537058A
Application number: JP3187997A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Shinonaga; 秀之篠永
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1993-02-12

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明は、レーザ光軸に対し、直交する方向
から放電励起を行い、誘電体であるガラス管の内部に放
電をつけるレーザ発振器において、前記ガラス管を支持
固定する金属性部位を設け、この金属性部位にモード選
択を行う開口部を配置した。【効果】本発明によれば、改めてモード選択機能を有
した開口を作ることなく、ガラス管を固定する部位によ
り代行することにより、コンパクトで経済性の高いレー
ザ発振器を提供することが可能であり、また、ガラス管
に突起部を設けることなく、冷却の容易な部位に設ける
ため、高速軸流形で、レーザ光軸に対して直交する方向
から放電励起するＣＯ₂レーザ発振器においても、放電
の集中がないうえ、モード選択を行う部位の破損がない
信頼性の高いレーザ発振器を提供することも可能であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光軸に対して直
交する方向からの放電励起を行うレーザ発振器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】レーザ発振器のうち炭酸ガスレーザは、
他のガスレーザと比較して、高い発振出力が得られるた
め、金属加工を中心とした産業用に、広く利用される。

【０００３】レーザ加工は、主にレーザ光を集光してレ
ンズで絞り、集光部付近の高いエネルギ密度の状態で、
被加工物に照射して切断や溶接など行う。このため、集
光部におけるスポット径が小さければ小さいほど、エネ
ルギ密度が高くなり、加工能力が向上する。集光部にお
けるスポット径は、レーザ光のモードがシングルモード
の時最も小さく、マルチモードになるとスポット径が大
きくなり、高エネルギ密度を必要とする加工の能力は、
低下する。したがって、レーザ発振器のモードを、シン
グル化することは重要である。

【０００４】このようなモードを選択する方法として利
用されるのが、レーザキャビティを限定とするリング状
の開口を挿入する構成である。代表的な挿入構成は、特
公昭４７−４４３１３号に示されたようなレーザキャビ
ティと共振器ミラーの間や、特公平１−２５２３６号に
示されたようなレーザキャビティを取り囲むガラス管を
利用する方法がある。前者は、リング状の開口を改めて
作り、挿入する構成、後者は、ガラス管で共用する構成
である。ここでは、後者について図３を使用し、詳しく
説明する。

【０００５】図３に示すように、出力ミラー１とリアミ
ラー２を対向配置し、レーザ光Ｌを発振させると、これ
らミラーの曲率とミラー間距離すなわち共振器長、およ
びモード選択を行う最小開口部により、その発振器の基
本モードが得られる。この基本モードをシングルモード
化するため、レーザキャビティ３を形成するガラス管４
にリング状の突起５を設け突起５の径の最適化により、
モード選択を行う構成である。この構成は、ガラス管で
共用するため、特別にモード選択のため開口部を作る必
要がなく、効率的である。また、挿入する数の選択にも
制限なく、図３のように基本モードに沿った構成で複数
個の挿入が可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで高速軸流形ガ
スレーザで、レーザ光軸に対して直交する方向からの放
電励起を行う方式のＣＯ₂レーザ発振器の場合、例え
ば、ＲＦ放電を利用した軸流形発振器においては、この
構成を採用できない。この方式では、レーザキャビティ
を制限するガラス管を誘電体電極とし、光軸方向に均一
な放電を形成する特徴がある。しかし誘電体電極である
ガラス管に、突起か存在すると、放電の集中化を招き、
均一な放電が得られないばかりか、局所的な加熱が生
じ、ガラス管を破損させることも考えられる。また加熱
を防止する目的でガラス管を冷却する構成を取った場
合、ＲＦ電力を注入する金属電極を、誘電体電極の近く
に形成できない問題がある。このため、ガラス管に突起
を設け、モード選択の行う開口部とする場合は、この領
域での放電を行わない構成を取る必要があった。

【０００７】そこで、本発明では、上記の事情に鑑みて
なされたもので、その目的は、高速軸流形ガスレーザ
で、レーザ光軸に対して直交する方向からの放電励起を
行う方式のＣＯ₂レーザ発振器において、複数個のモー
ド選択を行う開口部を設ける構成のレーザ発振器を提供
するにある。［発明の構成］

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ発振器
は、モード選択を開口部を、ガラス管を支持固定する金
属部に設け、改めて開口部を形成することなく、またレ
ーザキャビティを制限するガラス管に設けることなく、
対向する共振器ミラーとリアミラーの間に、複数個の開
口部を形成し、モード選択を行う構成を取ったことを特
徴とする。

【０００９】

【作用】本発明のレーザ発振器によれば、従来の発振器
において提案されたガラス管に複数個の突起を設け、モ
ード選択を行う構成とは異なり、次のような作用があ
る。

【００１０】ガラス管を支え固定する金属部は、ガラス
管１本あたり２個必要である。ガラス管の両サイドに配
置されることにより、共振器空間にはまんべくなく配置
され、基本モードのレーザ光の発振分布に沿って、開口
部の径を選択することで、モード選択を行う。このため
本発明の構成では、従来技術で示したモード選択に関す
る作用と同等のものがある。

【００１１】一方ガラス管には、突起がなくなり、突起
部を避けた放電の必要がなくなり、できるかぎり広範囲
にわたって誘電体電極として利用する構成をとることが
可能となる。また、開口部には、熱伝達性のよい金属を
使用し、外側より冷却したり、それ自体に冷却水を導く
ことにより、モード選択を実施するとにより生じた回折
損失を吸収し、加熱される開口部の内面を冷却するた
め、局部的な開口部内面の温度上昇を低減し、部品の長
寿命化につながる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図１及び
図２を参照して説明する。

【００１３】図１は、高速軸流形ガスレーザで、レーザ
光軸に対して直交する方向からの放電励起を行う方式の
ＣＯ₂レーザ発振器の代表例として、ＲＦ放電方式の共
振器構成の様式図である。出力ミラー６とリアミラー７
は、２枚の折返しミラー８を介して対向し、共振器を形
成している。８本のガラス管９は、それぞれ支え１０に
よりレーザガスを循環するマニホールド１１に支えられ
固定されている。ガラス管９の側面には、金属電極１２
が、それぞれ対向して配置され、ガラス管内部にＲＦ放
電を励起する構成である。

【００１４】レーザ光は、ＲＦ放電により励起されたレ
ーザガス中で対向したミラー間を共振することにより、
部分的に透過する出力ミラーを透過し、矢印１３の方向
に出射する。

【００１５】ガラス管を支える部分を拡大して示した断
面図が、図２である。金属電極１１によって挾まれたガ
ラス管９は、支え１０と押さえ１４とによって、Ｏリン
グ１５を介して支えられ、マニホールド１１に共に固定
されている。固定部は、密封構造であるため、Ｏリング
などを利用し、密封性を高めた構成が取られるが、ここ
では省略している。

【００１６】支え１０には冷却水１６が流れる構成で、
金属性の熱伝達率の高い物質で作られており、強制的に
冷却する構造である。支え１０の内径１７は、モード選
択に適合した径であり、内面はレーザ光の吸収を高める
目的で、例えばアルミ系の材料の場合では、黒色アルマ
イト処理などが施されている。

【００１７】この様な支え１０は、ガラス管の両端部す
べてにわたって取ることができ、必要とするレーザ光の
発振モードに応じて内径が異なると共に、共振器内部で
の位置に応じて選択する。

【００１８】ＲＦ放電は金属電極ではさまれたガラス管
内部に発生し、レーザガスを励起する。この時、ガラス
管内面には、従来技術で見られた突起がなく、一定距離
の放電空間を形成することになり、突起部を中心とした
部分的な放電は起こらず、金属電極ではさまれた領域全
域にわたって、均一な放電が形成される。

【００１９】モード選択は、支えの内面部で実施し、回
折ロスによる発熱は大部分支えに吸収され、冷却水で取
り除かれ、支え自体の温度上昇は微量で、ほとんど無視
できる値である。

【００２０】モード選択を行う支えは、ガラス管の両端
に配置されるため、１管当たり２個あり、実施例の場
合、合計１６個まで利用することが可能で、共振器全域
にわたってカバーし、モードにあった内径を選択するこ
とにより、従来例で示したモード選択作用を代行する。

【００２１】以上のことから、本実施例によれば、ガラ
ス管内面に突起部を設けることなく、モード選択が可能
で、ガラス管内部の放電の均一化を計ることができる。
また、金属製の熱伝達率の高い物質を利用し、水冷する
構造のため、回折ロスにより発生した熱量を速やかに取
り除くことが可能で、従来例で考えられた熱によるガラ
ス管の破損はもとより、支えの破損もなく、信頼性の高
いレーザ発振器を作ることなく、ガラス管を支え固定す
るために必要な部品を流用することにより、コンパクト
で経済性の高い共振器を有した発振器を提供することが
できる。

【００２２】なお、本実施例においては、ガラス管を支
え固定する支えにモード選択機能を持たせることで、本
発明の趣旨を示したが、図２で示したマニホールド部に
同じ、機能を持たせることによっても可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、改
めてモード選択機能を有した開口を作ることなく、ガラ
ス管を固定する部位により代行することにより、コンパ
クトで経済性の高いレーザ発振器を提供することが可能
である。

【００２４】また、ガラス管に突起部を設けることな
く、冷却の容易な部位に設けるため、高速軸流形で、レ
ーザ光軸に対して直交する方向から放電励起するＣＯ₂
レーザ発振器においても、放電の集中がないうえ、モー
ド選択を行う部位の破損がない信頼性の高いレーザ発振
器を提供することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す模式図。

【図２】本発明の一実施例を示す断面図。

【図３】従来のレーザ発振器を示す模式図。

【符号の説明】

９…ガラス管，１０…支え，１１…マニホールド，１４
…押さえ，１５…Ｏリング，Ｌ…レーザ光

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】レーザ光軸に対し、直交する方向から放
電励起を行い、誘電体であるガラス管の内部に放電をつ
けるレーザ発振器において、前記ガラス管を支持固定す
る金属性部位を設け、この金属性部位にモード選択を行
う開口部を配置したことを特徴とするレーザ発振器。