JPH0617261U

JPH0617261U - ハンディレーザー装置

Info

Publication number: JPH0617261U
Application number: JP6105292U
Authority: JP
Inventors: 勉高橋; 一哲高橋; 閲夫藤原
Original assignee: 勉高橋; 一哲高橋; 閲夫藤原
Priority date: 1992-08-05
Filing date: 1992-08-05
Publication date: 1994-03-04

Abstract

(57)【要約】【目的】任意に移動、転用等でき、手軽に使用できるハ
ンディタイプのレーザー装置を提供するにある。【構成】第１は、半導体レーザー（ＬＤ）励起固体レー
ザー１と励起用高出力ＬＤ２とＬＤドライバー３とで移
動自在なレーザー装置本体４を構成し、その固体レーザ
ー１からのレーザー光を光ファイバー５及び光学系ハン
ディレーザーヘッド６を介して出力させた。第２は、Ｌ
Ｄ励起固体レーザー１と励起用高出力ＬＤ２とでレーザ
ー光を出力するハンディ固体レーザーヘッド７を形成
し、その高出力ＬＤ２を電気ケーブル８で可搬性ＬＤド
ライバー３に接続した。第３は、ＬＤ励起固体レーザー
１にてハンディ固体レーザーシンプルヘッド16を、高出
力ＬＤ２とＬＤドライバー３とで可搬性レーザー励起装
置17を構成し、高出力ＬＤの出力を光ファイバー18にて
固体レーザー１へ供給した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体レーザー励起固体レーザーを用いたハンディレーザー装置に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】

図７に示すように、従来、ＹＡＧ(Y3Al5O12)結晶等の固体レーザーを用いるレーザー装置21では、その固体レーザー22に対し、主としてフラッシュランプ23による強力なランプ光を照射して励起させている。この場合、フラッシュランプ23 自体が大きいだけで無く、大掛かりなフラッシュランプ電源24及び冷却ポンプ25 を要し、したがって、固定設備とせざるを得ないところがあった。そこで、使用上の自在性を得るために、固体レーザー22からのレーザー光を光ファイバー26及び光学系レーザーヘッド27を介して出力させるようにしており、該光学系レーザーヘッド27を、例えば、図８又は図９に示すように、ＸＹテーブル28,29 の可動側又は固定側に装備させるようにしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、かかるＸＹテーブル28,29 によるときは、被加工物をＸＹテーブルに固定させて加工するため、被加工物に形状等の制約があり、加工が甚だしく制限される上に、そのように大掛かりな固定設備のレーザー装置では、任意な移動、転用ができず、手軽に使用できない不便がある。その一方、近年、高出力半導体レーザーの出現により、固体レーザーの分野では、ランプ光に代えて半導体レーザー（以下、ＬＤという）で固体レーザーを励起させる方向に移行しつつある。そこで、本考案は、ＬＤ励起方式を採用し、任意に移動、転用等でき、手軽に使用できるハンディタイプのレーザー装置を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請求項１の考案は、ＬＤ励起固体レーザー１と該固体レーザーを励起させる高出力ＬＤ２と該高出力ＬＤを働かせるＬＤドライバー３とで移動自在なレーザー装置本体４を構成し、該レーザー装置本体にその固体レーザー１からのレーザー光を導出する光ファイバー５を末端部にて光学的機械的に接続し、該光ファイバーの先端部にそのレーザー光を出力させる光学系ハンディレーザーヘッド６を光学的機械的に接続したことを特徴とする。請求項２の考案は、ＬＤ励起固体レーザー１と該固体レーザーを励起させる高出力ＬＤ２とでレーザー光を出力するハンディ固体レーザーヘッド７を形成し、その高出力ＬＤ２を可撓性電気ケーブル８を介して可搬性ＬＤドライバー３に電気的に接続したことを特徴とする。また、請求項３の考案は、ＬＤ励起固体レーザー１にてレーザー光を出力するハンディ固体レーザーシンプルヘッド16を形成し、その固体レーザー１を励起させる高出力ＬＤ２と該高出力ＬＤを働かせるＬＤドライバー３とで移動自在なレーザー励起装置17を構成し、該レーザー励起装置にその高出力ＬＤ２からの励起レーザー光を導出する光ファイバー18を末端部にて光学的機械的に接続し、該光ファイバーの先端部を前記ハンディ固体レーザーシンプルヘッド16の固体レーザー１に光学的機械的に接続したことを特徴とする。

【０００５】

【作用】

如上の構成であり、上記高出力ＬＤ２及びＬＤドライバー３は、フラッシュランプの場合と比べて高効率なため、かなり小さなものとなり、冷却水の純度を保つ必要がなく、装置の小型軽量化をもたらす。したがって、請求項１のレーザー装置にあっては、光学系ハンディレーザーヘッド６に自由な手持ち操作が可能なだけでなく、高出力ＬＤ２とＬＤドライバー３とによるレーザー装置本体４の自由な移動が可能となり、また、請求項２及び請求項３のレーザー装置にあっては、ハンディ固体レーザーヘッド７、ハンディ固体レーザーシンプルヘッド16に自由な手持ち操作が可能となるとともに、固体レーザー１からの出力レーザー光はレンズでの直接の集光により小さい直径にまで絞り込むことが可能となり、そして、ＬＤドライバー３、レーザー励起装置17に可搬性をもたせることが可能となる。更に、請求項３のレーザー装置にあっては、レーザー励起装置17において、高出力ＬＤ２に対する容易な温度制御が可能となる。

【０００６】

【実施例】

図１は、請求項１のハンディレーザー装置に係る実施例を示している。図において、１は、ＹＡＧ(Y3Al5O12)結晶によるＬＤ励起固体レーザー、２は、該固体レーザーを励起させる高出力ＬＤ、３は、該高出力ＬＤを働かせるＬＤドライバー、４は、それらのＬＤ励起固体レーザー、高出力ＬＤ、ＬＤドライバーから成る移動自在なレーザー装置本体、５は、該レーザー装置本体にその固体レーザーからのレーザー光を導出すべく末端部にて光学的機械的に接続した光ファイバー、６は、該光ファイバーの先端部にそのレーザー光を出力させるべく光学的機械的に接続した光学系ハンディレーザーヘッドである。固体レーザー１のＹＡＧ結晶は、ネオジウム（Ｎｄ）又は他の希土類をドーピングしたものであるが、その他にも、石英を含めてガラス質のものや結晶であるＹＬＦ、ＹＯＳ、ＹＡＰ等から選択することができる。Ｎｄ：ＹＡＧ以外では、特に、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＯＳが適切である。ＬＤドライバー３は、レーザー装置の用途に応じ、ＣＷ(Continue Wave) 励起用、パルス励起用の何れでもよい。また、ＬＤドライバー３には、図２に示すように、冷却用チラー10を付帯させ、該冷却用チラーにて固体レーザー１及び高出力ＬＤ２を冷却させる（詳細は後述する。）。ただし、何れにせよＡＣ電源は必要である。レーザー装置本体４は、ＬＤドライバー３が小出力のものでは、肩に掛けるか手持ちで移動できるようにし、大出力のものでは、車輪、把手を装備させて、手押しで移動できるようにする。光ファイバー５は、損失が少ないため、１００ｍ以上に長くしてもよいが、余りに長いと却って使用の不便を来すので、レーザー装置の用途から適宜な長さに選べばよい。光学系ハンディレーザーヘッド６は、片手で持てて自由に操作できる程度のものとする。ただし、光学的に絞られたレーザー光を出力するため、このレーザー光を人体、特に目に向けて照射した場合には大変危険であり、使用者は十分な注意を必要とする。したがって、使用者は、保護具を身に着け、周囲への危害を防ぐために囲い等を設ける必要がある。

【０００７】図３は、請求項２のハンディレーザー装置に係る実施例を示している。図において、７は、前述のようなＬＤ励起固体レーザー１と該固体レーザーを励起させる高出力ＬＤ２とでレーザー光を出力すべく形成したハンディ固体レーザーヘッド、８は、その高出力ＬＤを可搬性ＬＤドライバー３に電気的に接続した可撓性電気ケーブルである。ハンディ固体レーザーヘッド７は、前例の光学系ハンディレーザーヘッド６と同様に、片手で持てて自由に操作できる程度のものとする。また、危険性排除の処置を要することも前例と同じである。可搬性ＬＤドライバー３は、前例と同様に、レーザー装置の用途に応じ、ＣＷ (Continue Wave) 励起用、パルス励起用の何れでもよいが、固体レーザー１が比較的小出力のものにあっては、図４に示すように、温度制御ユニット11を付帯させ、一方、前記高出力ＬＤ２にペルチエ素子12を付設して、温度制御ユニット11 からそのペルチエ素子12への適宜通電により高出力ＬＤ２を冷却させる。而して、可搬性ＬＤドライバー３は、前例のレーザー装置本体４と同様に、小出力のものでは、肩に掛けるか手持ちで移動できるようにし、大出力のものでは、車輪、把手を装備させて、手押しで移動できるようにする。ただし、ＡＣ電源を要する。なお、可撓性電気ケーブル８は、可搬性ＬＤドライバー３と高出力ＬＤ２だけでなく、温度制御ユニット11とペルチエ素子12をも電気的に接続するが、損失が比較的多いために１０ｍ程度までがよいと考えられる。

【０００８】固体レーザー１が比較的大出力のものにあっては、ペルチエ素子12による冷却手段によると冷却能力が低く、効率も悪いため、多くのスペースを要することとなるので、冷却に関しては、チラーを使った図２及び図５に示す水冷方式を採用する。水冷方式は、従来も、フラッシュランプを用いる場合に利用されているが、この冷却系には、水循環ポンプ、冷却器及び冷却水の純度を保ためのフィルターやイオン交換樹脂が必要であった。そして、この場合、固体レーザーの棒状結晶は、側面全体が水冷され、その外側に置かれたフラッシュランプからの光は冷却水を透過して固体レーザーを励起させていた。したがって、冷却水の純度が悪くなると、励起効率に悪影響を及ぼし、レーザー出力の低下につながっていた。そのため、フィルターやイオン交換樹脂は定期的な交換が必要であり、イオン交換樹脂の寿命計測器や保守の手間が必要であった。図２及び図５に示すチラーを使った水冷方式は、高出力ＬＤ２による集光性の良い利点を活かして、従来のような不都合を無くしたものである。すなわち、固体レーザー１の結晶の端面或いは側面の一部に直接ＬＤ光をあてて、固体レーザー１を励起させ、これにより、固体レーザー１には、ＬＤ光の直接当たらない部分（勿論、固体レーザー光も当たってはならない。）をつくり、この部分に固体レーザー１内で発生する熱を外部へ逃がすための冷却ジャケット 13を取り付ける。また、この冷却ジャケット13に流通させる冷却水を高出力ＬＤ２の冷却にも使用するようにする。そして、その冷却ジャケットの冷却水は、可撓性冷却パイプ14を介して可搬性ＬＤドライバー３に付設した還流手段を有する冷却用チラー10に循環させ、スペース的に余裕のある該チラーにおいて、冷媒を圧縮・蒸発させる機械的冷却手段又はペルチエ素子等による電気的冷却手段で冷却し、再び冷却ジャケット13へ供給して、固体レーザー１及び高出力ＬＤ２を水冷するよう構成して成る。この方法を用いた場合、冷却水の純度を保つためのフィルターやイオン交換樹脂が不要であり、固体レーザー１が比較的大出力のものであっても、装置の小型化と省力化が図れる。

【０００９】図６は、請求項３のハンディレーザー装置に係る実施例を示している。図において、16は、レーザー光を出力すべくＬＤ励起固体レーザー１にて形成したハンディ固体レーザーシンプルヘッド、17は、その固体レーザー１を励起させる高出力ＬＤ２と該高出力ＬＤを働かせるＬＤドライバー３とで構成した移動自在なレーザー励起装置、18は、該レーザー励起装置に末端部にて光学的機械的に接続してその高出力ＬＤ２からの励起レーザー光を導出し、かつ、先端部を前記ハンディ固体レーザーシンプルヘッド16の固体レーザー１に光学的機械的に接続して固体レーザー１に供給して、該固体レーザーを励起させる光ファイバー、 10は、高出力ＬＤ２を冷却する冷却用チラーである。ハンディ固体レーザーシンプルヘッド16は、請求項１の場合の光学系ハンディレーザーヘッド６及び請求項２の場合のハンディ固体レーザーヘッド７と同様に、片手で持てて自由に操作できる程度のものとする。また、危険性排除の処置を要することもそれらと同じである。

【００１０】

【考案の効果】

本考案によれば、小さくかつ強力な励起用高出力ＬＤ２を有し、該高出力ＬＤで励起される固体レーザー１を有し、かつ、該固体レーザーからのレーザー光を直接的に又は光学手段を通じて間接的に出力する手持ち操作できる光学系ハンディレーザーヘッド６、ハンディ固体レーザーヘッド７又はハンディ固体レーザーシンプルヘッド16を有し、その高出力ＬＤを小型で簡潔なＬＤドライバー３で発光させる構成とするので、装置全体を小型軽量化させることができ、任意に移動、転用等できて、被加工物の形状等に何らの制約を受けることもなく手軽に使用できる。したがって、例えば、板金ケース、自動車ボディ等の後加工、修正、鉄、アルミニウム等の溶接、切断、その他、手動機、半自動機として使用する後加工（溶接、切断）等に最適であり、また、例えば、ビル解体時の鉄筋等の切断、舗装道路の切断、その他、対象物が移動できないものに最適である。更に、請求項２の考案によれば、高出力ＬＤ２の出力で直接に固体レーザー１を励起させるため、高品質のレーザービームをつくることができ、しかも、パルス励起とするときは、小型でビームの強い高品質のレーザー出力を得ることができるので、顕微鏡、手動機等と併用して、繊細な穿孔、加工、修正等にも手軽に対応できる。よって、従来に無い優れたハンディタイプのレーザー装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の請求項１にかかる実施例を示す概念図
である。

【図２】同例の回路構成を示すブロック図である。

【図３】本考案の請求項１にかかる実施例を示す概念図
である。

【図４】同例の回路構成を示すブロック図である。

【図５】同例の他の回路構成を示すブロック図である。

【図６】本考案の請求項３にかかる実施例を示す概念図
である。

【図７】従来例を示すの回路構成ブロック図である。

【図８】従来のレーザー装置付きＸＹテーブルの一例を
示す概念図である。

【図９】従来のレーザー装置付きＸＹテーブルの他の例
を示す概念図である。

【符号の説明】

１固体レーザー２高出力ＬＤ３ＬＤドライバー４レーザー装置本体５光ファイバー６光学系ハンディレーザーヘッド７ハンディ固体レーザーヘッド８可撓性電気ケーブル 10 冷却用チラー 11 温度制御ユニット 12 ペルチエ素子 13 冷却ジャケット 14 可撓性冷却パイプ 16 ハンディ固体レーザーシンプルヘッド 17 レーザー励起装置 18 光ファイバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者高橋一哲広島県尾道市向東町甲752番地の４ (72)考案者藤原閲夫大阪府吹田市津雲台５−11 Ｄ41−504

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザー励起固体レーザー１と該
固体レーザーを励起させる高出力半導体レーザー２と該
高出力半導体レーザーを働かせる半導体レーザードライ
バー３とで移動自在なレーザー装置本体４を構成し、該
レーザー装置本体にその固体レーザー１からのレーザー
光を導出する光ファイバー５を末端部にて光学的機械的
に接続し、該光ファイバーの先端部にそのレーザー光を
出力させる光学系ハンディレーザーヘッド６を光学的機
械的に接続したことを特徴とするハンディレーザー装
置。
【請求項２】半導体レーザー励起固体レーザー１と該
固体レーザーを励起させる高出力半導体レーザー２とで
レーザー光を出力するハンディ固体レーザーヘッド７を
形成し、その高出力半導体レーザー２を可撓性電気ケー
ブル８を介して可搬性半導体レーザードライバー３に電
気的に接続したことを特徴とするハンディレーザー装
置。
【請求項３】半導体レーザー励起固体レーザー１にて
レーザー光を出力するハンディ固体レーザーシンプルヘ
ッド16を形成し、その固体レーザー１を励起させる高出
力半導体レーザー２と該高出力半導体レーザーを働かせ
る半導体レーザードライバー３とで移動自在なレーザー
励起装置17を構成し、該レーザー励起装置にその高出力
半導体レーザー２からの励起レーザー光を導出する光フ
ァイバー18を末端部にて光学的機械的に接続し、該光フ
ァイバーの先端部を前記ハンディ固体レーザーシンプル
ヘッド16の固体レーザー１に光学的機械的に接続したこ
とを特徴とするハンディレーザー装置。