JPH07211971A

JPH07211971A - レーザ装置

Info

Publication number: JPH07211971A
Application number: JP230694A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Fujiwara; 重徳藤原; Shinji Kobayashi; 伸次小林; Kiyohisa Terai; 清寿寺井; Takaaki Murata; 隆昭村田; Toru Tamagawa; 徹玉川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-01-14
Filing date: 1994-01-14
Publication date: 1995-08-11

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザ共振器内に平行平板電極からなる導波
路状のレーザ光の伝送路を持つレーザ装置から出力され
る直線偏向のレーザ光を複雑な光学系を必要とすること
なく、円偏光化された加工用レーザ光を得ることの出来
るレーザ装置を提供することにある。【構成】レーザ発振器２０内の平行平板電極は対地面
に対して４５度傾斜して設けられているため、ガスレー
ザ発振器２０から出力されるレーザ光は、対地面に対し
て４５度傾斜した直線偏光のレーザ光である。そのた
め、このレーザ光を直接円偏光ミラー２５に入射させる
ことで、加工目的に利用する円偏光化されたレーザ光を
得ることができる。よって、レーザ光を直線偏向から円
偏光に変換する際に特別な光学系を用いることなく直接
円偏向変換手段に入射するだけでよい予め対地面に対し
４５度傾斜した直線偏光のレーザ光を出力するレーザ装
置を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平行平板状の放電電極
間に高周波電圧を印加してレーザ光を発振するレーザ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に従来から用いられているこの種の
ガスレーザ装置の構成の一例を示す。図において、１対
の平行平板状の放電電極１が対向して配置されている。
そして電極間に２mmのレーザ光の導波路が形成される。
この導波路面はＣＯ₂ レーザ光が反射しやすいように鏡
面研磨されている。この導波路の後ろ側に後部側ミラー
３が設けられ、出力側には出力側ミラー２が設けられて
いる。これらの放電電極１，出力側ミラー２，後部側ミ
ラー３はチャンバー５に収められ、チャンバー５内はＣ
Ｏ₂ ガスを含むレーザ用ガスが充填されている。出力側
ミラー２の後ろにはチャンバー５にウィンドウ８が設け
てありレーザ光をチャンバー５内から外部に取り出すこ
とができる。

【０００３】以上のように構成されたガスレーザ装置の
斜視図を図５に示す。また、一対の放電電極１は図示し
ていない高周波電源に接続され、放電電極１間に高周波
電圧を印加してレーザ光を発振する。

【０００４】図６は電極間の導波路にレーザ光が反射し
て伝ぱする様子を模式的に示したものであり、このとき
の導波路面（金属反射面）での入射光の反射率を示した
グラフを図７に示した。この図において、縦軸は反射
率、横軸は入射角を示し、Ｒｓは入射面に垂直な偏光
（Ｓ偏光）の反射率を、Ｒｐは入射面に平行な偏光（Ｐ
偏光）の反射率を示している。

【０００５】図７から分かるように導波路面に対してＳ
偏光の光の方がほぼ全領域で反射率が高く、このためこ
のような導波路を用いたガスレーザ装置ではその導波路
の構成により直線偏光をしたレーサ光が得られることが
予想された。

【０００６】そこで、レーザ光の偏向特性を明らかにす
るために、図８に示したような測定光学系で図７に示す
ような導波路の構成により得られるレーサ光の偏光特性
を本発明者らは測定した。

【０００７】図８において、ガスレーザ装置１０からの
レーザ光をポラライザー（偏光面測定器）１１を通して
パワーメータ１２にて透過出力を測定した。このポララ
イザー１１はその設定角度の直線偏光成分のみを透過す
るものであり、回転することによりその角度成分の偏光
を測定できる。この測定器を用いてレーザ光を測定した
一例を図９に示した。図において、○は測定データ，△
は再現性データを示している。

【０００８】この例によれば角度９０度の時の透過率が
最大となっており、この測定は基準０度を地面に垂直の
時としたので、レーザ光の偏光面は地面に対して水平に
なっていることが分った。

【０００９】そのため、図４に示すようなレーザ共振器
内に平行平板状の放電電極１からなる導波路状のレーザ
光の伝送路を持つガスレーザ装置では、得られるレーザ
光はその導波路の特性から偏光面が固定された直線偏光
となる。この装置から得られるレーザ光を加工目的に利
用する場合には、加工方向に対する偏光面依存性を無く
するため、直線偏光を円偏光化する必要がある。

【００１０】図１０に直線偏光を円偏光に変換する一手
段である反射ミラーとして、円偏光ミラー１３（９０度
位相遅延ミラ−）が用いられる。この円偏光ミラー１３
に入射される直線偏光のレザー光は、図に示したように
円偏光ミラー１３に対し直線偏光の傾きを４５度で入射
させ、９０度におり曲げて反射させる必要がある。そう
すると入射した直線偏光のレーザ光は円偏光に変換され
る。この直線偏光の傾きの角度が４５度からずれると正
確な円偏光が得られない。

【００１１】そのため水平な直線偏光のレーザ光が出射
された場合には、その直線偏光の角度を４５度傾けるた
めに図１１に示したように２枚のミラー１４，１５を用
いて変換の光学系を設ける。ここでは水平な直線偏光を
もつレーザ光を一度４５度斜め上方へ反射させその光を
もう一枚のミラー１５で再度反射させて、もとのレーザ
光の光軸と平行な方向へ変換する。こうすることにより
水平の直線偏光を持つレーザ光が４５度の傾きの直線偏
光を持つレーザ光に変換される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、図
４に示すようなレザー共振器内に平行平板状の放電電極
１からなる導波路状のレーザ光の伝送路を持つガスレー
ザ装置では、その導波路の特性から偏光面が固定され直
線偏光となる。この装置から得られるレーザ光を加工目
的に利用する場合には、加工方向に対する偏光面依存性
を無くするため、直線偏光を円偏光化する必要がある。
このためには円偏光ミラーに対し、直線偏光の傾きを４
５度、入射角を４５度に設定する必要がある。

【００１３】しかし、従来のガスレーザ装置は平行平板
状の放電電極を対地面に対し水平に置いており、従って
放電空間は地面に対し水平になるため、この導波路を通
過したレーザ光は水平に直線偏光化して出力される。こ
のレーザ光を円偏光ミラーに入射して円偏光化するため
には直線偏光の傾きを４５度にして入射する必要がある
ので、この場合直線偏光の傾きを修正する複雑な光学系
が必要となるという問題点が考えられる。

【００１４】そこで、本発明の目的は、レーザ共振器内
に平行平板状の放電電極からなる導波路状のレーザ光の
伝送路を持つレーザ装置から出力されるレーザ光を複雑
な光学系を必要とすることなく、円偏光化された加工用
レーザ光を得ることの出来るレーザ装置を提供すること
にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明においては、光学的導波路の役割を兼ねる
対面した平行平板状の放電電極対を持ち、前記放電電極
間で高周波放電によりレーザ励起を行いレーザ光を発生
するガスレーザ装置において、その放電空間を基準平面
に対して概略４５度の角度に傾斜させて配置した放電電
極と、前記放電電極の両端部に設けられ、前記放電電極
の放電領域からレーザ光を取出す共振器ミラーと、前記
共振器ミラーにより取出された直線偏光のレーザ光が入
射され、この入射された直線偏光のレーザ光を円偏光の
レーザ光に変換する円偏光化変換手段とを有することを
特徴とするものである。さらに、円偏光化変換手段は基
準平面に対して概略４５度の角度に傾斜させて配置した
反射型円偏光ミラーであることを特徴とするものであ
る。

【００１６】

【作用】放電電極は基準面に対して４５度傾斜して設け
られているため、放電電極の放電空間からレーザ共振器
ミラーにより取出されるレーザ光は、基準面に対して４
５度傾斜した直線偏光のレーザ光である。そのため、こ
のレーザ光を直接円偏光化変換手段に入射させること
で、加工目的に利用する円偏光化されたレーザ光とる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明による実施例であるガスレーザ装
置の構成の一例を示すもので、図２には図１に示すレー
ザ発振器２０の構成を示す。

【００１８】図２において、高周波電源に接続されてい
る平行平板電極２１が２枚対になって向き合って水平面
に対して４５度の角度を持って配置されている。この平
行平板電極２１の側面を支持部材により支持すること
で、平行平板電極２１の電極間隔を一定に保持してお
り、その電極間距離は２mmに設定されている。

【００１９】また、平行平板電極２１はレーザ共振器の
一部をなすために光学的損失がないようにその放電面は
鏡面研磨され、ＣＯ₂ ガスレーザの導波路として機能す
る。さらに、平行平板電極２１には定存波による放電の
不均一を防止するために、図示しない複数本のインダク
タが接続してある。

【００２０】このガスレーザ装置装置は、送風機を備え
ていない壁面冷却型のスラブレーザと言われるタイプの
レーザ装置である。図３には、このレーザ発振器２０の
斜視図が示してあり、２２は凸面ミラーである出力側ミ
ラーであり、レーザ発振器の出力側にミラーホルダーに
より支持される矩形状の共振器ミラーである。２３は凹
面ミラーである後部側ミラーであり、レーザ発振器２０
の後部側にミラーホルダーにより支持される矩形状の共
振器ミラーである。なお、出力側ミラー２２、後部側ミ
ラー２３共に金属製全反射ミラーである。

【００２１】また、レーザ光は出力側ミラー２２脇の電
極間の空隙が塞がれていないレーザ出力部２４から取り
出される。このように、１対の平行平板電極２１と出力
側ミラー２２と後部側ミラー２３により構成されるハイ
ブリッド（導波路モード＋不安定モード）共振器を構成
している。このときこの１対の平行平板電極２１は図中
に示したように水平面に対して４５度の角度を持って配
置されている。

【００２２】これにより４５度の傾斜した直線偏光のレ
ーザ光がレーザ出力部２４から取り出される。次にこの
４５度の傾斜した直線偏光のレーザ光を図１に示すよう
に４５度の傾斜した直線偏光を円偏光に変換する円偏光
ミラー（９０度位相遅延ミラー）２５を用いて、円偏光
化された加工用レーザ光を得る。

【００２３】この円偏光化された加工用レーザ光を集光
レンズ２６を介して被加工物に出射する。以上の本実施
例によれば、複雑な光学系を必要とすることなく、円偏
光化された加工用レーザ光を得ることができる。

【００２４】また、チャンバー５にはＣＯ₂ ガスを含む
レーザ用ガスを１／１０気圧程度に充満してあり、この
平行平板電極２１間に放電が生じると放電により加熱さ
れたガスはチャンバー５中で対流を生じ、チャンバー５
の上部に流れていく。そして電極間にはチャンバー５下
部から冷たいガスが供給されることになる。

【００２５】また図には示していないがチャンバー５に
ガスの冷却機構を持たせておけば、この平行平板電極２
１間には対流により常に冷たいガスが供給され電極間で
の極度の温度上昇をより一層避けることができる。

【００２６】このように、本実施例のレーザ発振器２０
はその平行平板電極２１は水平面に対して４５度傾斜し
て設けられているため、ガスの対流が効率よく生じ、電
極部での熱の拡散がスムーズに行われ、レーザガスの温
度が低減されるために発振効率の良いガスレーザ装置を
得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】平行平板状の放電電極は基準面に対して
４５度傾斜して設けられているため、放電電極により構
成される放電空間から共振器ミラーにより取出されるレ
ーザ光は、予め４５度傾斜した直線偏光のレーザ光であ
る。そのため、このレーザ光を直接円偏光化変換手段に
入射させることで、加工目的に利用することのできる円
偏光化されたレーザ光を得ることができので、円偏光の
レーザ光に変換する際に特別な光学系を用いることなく
直接円偏光化変換手段に入射するだけでよいレーザ光を
発生できるレーザ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例であるガスレーザ装置の構
成図である。

【図２】本発明による実施例であるガスレーザ装置のレ
ーザ発振器の構成図である。

【図３】図２の斜視図である。

【図４】従来のガスレーザ装置のレーザ発振器の断面図
である。

【図５】図４の斜視図である。

【図６】従来のガスレーザ装置のレーザ発振器の模式図
である。

【図７】金属ミラーに対する偏光による反射率の違いを
示すグラフである。

【図８】レーザ光の偏光特性を測定する測定装置の構成
を示す図である。

【図９】偏光特性の測定結果を示す円グラフである。

【図１０】直線偏光から円偏光へ変換する一例を示す図
である。

【図１１】従来のガスレーザ装置の構成図である。

【符号の説明】

１…放電電極，２…出力側ミラー，３…後部側
ミラー，５…チャンバー，８…ウィンドウ，１０
…レーザ発振器，１１…ポラライザー，１２…パワーメ
ータ，１３…円偏光ミラー，１４…ミラー，１５
…ミラー，２０…レーザ発振器，２１…放電電
極，２２…出力側ミラー，２３…後部側ミラー，２
４…レーザ出力部，２５…円偏光ミラー，２６…集光レ
ンズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村田隆昭神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者玉川徹神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学的導波路の役割を兼ねる対面した平
行平板状の放電電極対を持ち、前記放電電極間で高周波
放電によりレーザ励起を行いレーザ光を発生するガスレ
ーザ装置において、その放電空間を基準平面に対して概
略４５度の角度に傾斜させて配置した放電電極と、前記放電電極の両端部に設けられ、前記放電電極の放電
領域からレーザ光を取出す共振器ミラーと、前記共振器ミラーにより取出された直線偏光のレーザ光
が入射され、この入射された直線偏光のレーザ光を円偏
光のレーザ光に変換する円偏光化変換手段とを有するこ
とを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】請求項１記載のレーザ装置において、円
偏光化変換手段は基準平面に対して概略４５度の角度に
傾斜させて配置した反射型円偏光ミラーであることを特
徴とするレーザ装置。