JPH073653Y2 - Ｃｏ▲下２▼レーザーのための装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、２つの端フランジ装置と、少なくとも１つの
中間フランジ装置と、両端部領域が端フランジ装置内に
受入れ固定され且つ中央領域に中間フランジ装置が固定
されている少なくとも１つの固定金属支持管と、端フラ
ンジ装置の間の領域にあり、支持管とは異なる熱膨張係
数を有し且つ熱膨張に従つてフランジ装置内で浮動し
て、その端部領域に受入れられる複数本のガス管と、少
なくとも一方の端フランジ装置にあり、ミラー用ソケツ
ト及びその内部に受入れられるミラーを支持する頑丈な
支持板を含む一部透明な少なくとも１つのミラー装置
と、基準位置と、２つの金属製のねじとを含み、基準位
置は座標の原点を形成し、２つのねじはＸ軸上又はＹ軸
上に位置し、少なくとも一方のねじを回すことによりミ
ラー平面を調整可能であるような調整ねじ装置とを有す
るモジュール形CO₂レーザーのための装置に関する。

〔従来の技術及び考案が解決しようとする問題点〕

レーザーにおいては、西ドイツ公開特許公報第3422525
号に記載されるように、ゼロ次モードを目的としてい
る。最適モードを維持できるか否かは、レーザーの幾何
学的形態を動作中に維持することが可能であるか否かに
かかつている。これは、レーザーの幾何学的形態が共振
器の形態を決定してしまうためである。幾何学的形態を
保持することの重大な問題点は、レーザーが動作中に熱
くなり、−おそらくは不規則に−膨張することにより、
共振器が別の幾何学的形態をとるようになり、その結
果、モードが劣化することにある。機械的な面から、こ
れまで、アンバ鋼（Creusot-Loireの登録商標）等とし
て知られているような膨張率の低い鋼を使用することが
試みられてきた（Ｒmpps Chemie-Lexicon第８版、190
6ページ又はEnzyklopdie Naturwissenschaft und Tec
hnik,2051ページを参照）。

西ドイツにおいて、出願人は、中間フランジ及び端フラ
ンジのための連続する支持管を使用するレーザーを周知
のように先使用した。端フランジ及び中間フランジはこ
の支持管に堅固に固定され、水晶から成るガラス管の内
部をレーザー光線が走る。この場合，支持管は前述のよ
うなアンバ鋼から製造された。しかしながら、この材料
は、きわめて高価であり且つ通常の鋼と比べて著しく加
工しにくいという欠点を有する。

このレーザーは端フランジに180°ミラーを有し、その
一方は不透明であり、他方のミラーは一部透明である。
不透明のミラーはレーザー光線を再び共振器に戻すが、
一部透明のミラーはその透明領域内でレーザー光線の一
部を分割し、その他の部分を同様に再び共振器に戻す。

ミラーは、調整のために、ねじ−差動ねじ−により位置
を２つの互いに垂直な方向に調整自在である支持板と堅
固に結合されていることにより、その範囲内では移動す
ることができる。レーザーが動作温度に達すると、不透
明なミラー及び／又は一部透明なミラーに属する支持板
は、ゼロモードにできる限り近づけた又はゼロモードを
達成する共振器旋回条件に設定される。

上述のねじは真ちゆう製である。真ちゆうは、それ自
体，ねじを安価に製造できるという利点を有し、材料が
真ちゆうであれば、ねじの精度もより良く維持すること
ができる。

しかしながら、ユーザーが、おそらくは振動の品質がま
だ所望のレベルに適合しないという理由により、それら
の真ちゆうねじを調整しようとすることは目に見えてい
る。しかし、しろうとにとつては、ミラーを正しく調節
するのはきわめて困難である。

〔考案の概要〕

本考案の目的は、レーザーのコストを低減すると共に、
振動の品質を−特に熱による長さの変化に関して−維持
することである。

本考案によれば、この目的は、実用新案登録請求の範囲
第１項の特徴部分に記載される特徴により達成される。
きわめて高価なアンバ管が全く不必要であり、ねじをア
ンバねじとして構成するだけで十分であることは明白で
ある。レーザーが熱くなつて振動し、ミラーをアンバね
じにより調整しても、振動の品質はほぼ一定のままであ
る。ユーザー自身がねじを調整しようとすることもなく
なる。

実用新案登録請求の範囲第２項の特徴により、高精度
で、鋼に関しては全て十分であり、しかも安価な管を使
用することができる。

実用新案登録請求の範囲第３項の特徴により、３つの箇
所全てがねじを有することが可能であり、調整作業はさ
らに容易になる。また、総合的な成果を概観することも
容易になる。しかし、基準位置を係止部材、針先、スペ
ーサ等により所定の位置に固定することもそれ自体は可
能であろう。

実用新案登録請求の範囲第４項の特徴により、従来から
の習慣であれ、いたずらであれ、権限のない者がねじを
調整するような事態は防止される。このねじ保護は別の
方法により、たとえば封ろう、鉛製封印等により、又
は、たとえば高価な自動車のリムの保護技術によつて知
られているように、通常の場合は工具なしでは自由に回
転させることができないようにねじの頭部に一定の形状
をもたせることにより行なわれても良い。

〔実施例〕

以下、添付の図面を参照して本考案の好ましい実施例を
詳細に説明する。

第１図に示すレーザーは左側端フランジ11と、右側端フ
ランジ12と、３つの中間フランジ13,14,16とを有する。
油圧装置に使用される管と同様のものであり、通常通り
に鋼から製造されている円筒形の管17の外径は約10cmで
ある。管の左側端部領域はソケツト部18により堅固に支
持される。管17は右に向かつて中間フランジ13,14,16を
貫通し、それらの中間フランジには相応して孔が形成さ
れており、貫通箇所には、中間フランジを管17に固定す
るために、同様のソケツト部が使用される。右側端部領
域も同様のソケツト部18により端フランジ12の内部に支
持される。フランジの間には水晶管19が設けられる。詳
細にいえば、各フランジの間にそれぞれ４本の水晶管が
設けられる。第１図に一点鎖線で示される水晶管19の背
後の同じ高さの位置に、それぞれ２本の別の水晶管19が
配置されていることになる。図示されるように、フラン
ジには前方と、背面とからガス管21を介してレーザーガ
スが供給又は排出される。左側端フランジ11は２つの前
方45°ミラー22,23と、その背後に位置する２つの45°
ミラー（図示せず）とを有する。右側端フランジ12は、
レーザー光線の前方光束と後方光束とを結合する２つ45
°ミラー24を有する。45°ミラー24の上方には、後述す
る一部透明ミラーを有し、上方の可視光束からのレーザ
ー光線の一部を右方向へ分割する180°ミラー装置26が
設けられている。この180°ミラー装置の背後には、レ
ーザー光線を共振器に向かつて完全に反射する別の180
°ミラー装置（図示せず）が設けられる。２つのミラー
装置は、機構に関しては、相違点をもたない。ただし、
ミラー自体の品質は互いに異なつている。

以上、相前後して接続される４光束のモジュール形折り
返しレーザーについて説明した。

レーザーはスタンドに立設される。その場合、左側端フ
ランジ11がスタンドと固定結合されるのに対し、中間フ
ランジ13,14及び16と、右側端フランジ12はすべり軸受
に取付けられるため、レーザーは加熱時に右方向へ延伸
することができる。水晶管19はその両端部領域で、それ
ぞれ、ソケツト部27の中に支持されている。ソケツト部
27は、その内側に、ソケツト部27と水晶管19との間の空
間を密閉するＯリングを有する。このＯリングはゴム状
のものである。水晶管19は加熱時にも実質的に伸長しな
いが、管17は右方向に向かつているので、水晶管19の端
部領域はＯリングの内側でわずかに動くことができ、従
つて、熱応力はごくわずかとなる。管17は、さらに、内
部で、液体冷却されている。しかしながら、室温までの
冷却は不可能であるため、管17は熱くなり、右方向へ延
伸する。

ソケツト部18,27を個々にどのように設置すべきかは、
本願出願人の実用新案登録願昭和62年第 号から
明白である。端フランジ11,12及び中間フランジ13,14,1
6と、水晶管19とは、45°ミラー22,23,24及び180°ミラ
ー装置26を除いて、円筒形の管17の幾何学長手方向中心
軸に関して対称形である。従つて、レーザーは曲線に沿
つてではなく、直線的にのみ延伸しようとするので、左
側端フランジ11は、熱膨張によつて並進移動するのみで
ある右側端フランジ12に対して常に平行な位置を保つ。

第２図に示すように、折り返しレーザー光線は４本の幾
何学的長手方向軸28,29,31,32に沿つて進む。幾何学的
長手方向軸31,32における方向転換は、独立ミラー装置3
3,34で行なわれる。この独立ミラー装置は45°ミラー面
をそれぞれ有する。45°ミラー面は、遮蔽キヤツプ36,3
7,38,39,40,41の下方にあるアンバねじにより調整自在
である。

第２図の上方左側には独立ミラー装置42と、独立ミラー
装置43とがある。独立ミラー装置42は一部透明であるミ
ラー本体44を含み、独立ミラー装置43は、全反射するミ
ラー本体46を含む。ミラー本体44,46を除ければ、独立
ミラー装置42,43は同一のものであるので、以下、独立
ミラー装置42についてのみ詳細に説明する。ミラー本体
44はレーザー光線の一部を反射し、レーザー光線の一部
を透過するので、ミラー本体46と比べて欠陥を生じやす
いため、独立ミラー装置42を新たに調整しなければなら
ない回数は統計的に見ても実際に多くなる。そのため
に、最も重要な要素として、実用新案登録請求の範囲第
１項の特徴部分に記載されるねじをこの装置に設けなけ
ればならない。独立ミラー装置33,34を付加的に調整自
在に保持することは、１箇所のみの調整の場合でも45°
位置のために２つのパラメータが変更されてしまうとい
う理由により適切ではない。従つて、製造時及び後の稼
動時に、端フランジ11,12（レーザーヘッド）をメーカ
ー側で補助レーザーを利用して調整し、その後は、ユー
ザーの手により独立ミラー装置42,43のみを調整するよ
うに定められている。独立ミラー装置42,43の調整によ
つても調節が不可能である場合は、ユーザーの側で45°
ミラー22,23,24の調整を行なうのは実質的に不可能であ
るので、端フランジ11,12をメーカーに返送する。

端フランジ12は、正方形の一辺の長さが約22cmであり且
つ厚さが約9cmである立方体形のアルミニウムブロツク4
7を含む。このブロツクは平坦な前面48を有し、前面48
は幾何学的長手方向軸48に対して垂直に位置している。
前面48の上半分領域にねじで取付けられている全く平坦
な形状の鋼板49は約20mmの厚さを有し、その上下の側面
の長さは約22cmであり、垂直縁部の幅は約11cmである。
この鋼板は前面48にねじで固定されており、貫通孔52を
延長させた形の貫通孔51を有する。

長方形の支持板53はアルミニウム製であり、その一辺の
長さは10.5cm,厚さは2.5cmである。第３図及び第４図は
構造を実物大で示したものである。支持板53の全ての面
は−鋼板49の場合と同様に−平坦である。第４図で見
て、支持板53の左側の平坦な面54の正確に中心の位置か
ら左方向へ、幾何学的長手方向軸28と同軸に位置するこ
とができる円筒形の突起56が突出する。この突起は、貫
通孔51の続きであり且つさらに左方向に支持板53をも貫
通する中心貫通孔57を有する。周囲溝には、貫通孔51の
内面との間を密閉するように貫通孔51の内面に当接する
Ｏリング58が設けられる。第４図から明らかであるよう
に，突起56の外径は貫通孔51の直径より小さいので、−
Ｏリング58により密封されてはいるものの−支持板53は
貫通孔51に食込まずに長手方向軸28に関してわずかに傾
斜することができる。

鋼板49及び支持板53には、原点62を有する座標軸59,61
を設定することができる。原点62を中心として、鋼板49
にはねじ穴63が設けられる。座標軸61上の貫通孔51の上
方にはねじ穴64が設けられ、座標軸59上には、ねじ66に
対応して鋼板49に同様にねじ穴（図示せず）が設けられ
る。この点までは形状は同様であるので、以下、第４図
の上方に切取り図で示されている部分についてのみ説明
する。ねじ穴64には、差動ねじとして構成されるねじ68
のねじ半体67がねじ込まれる。他方のねじ半体69のピツ
チは逆方向になつている。ねじ半体69は外側端部領域に
内側六角頭71を有する。ねじ68のねじ山が設けられてい
ない中央部72は、ねじ穴64の直径より大きい直径を有す
る金属ブシユ73の内部にある。金属ブシユ73は左側端面
で鋼板49に当接している。金属ブシユは、その左側領域
の外側に、予荷重により鋼板49の右側面に当接する板ば
ね74を支持する。板ばね74は、右側では、平面54に形成
されている凹部77の底部76に当接する。支持板53に凹部
77と同軸に設けられる貫通孔78は、ブシユ73の外径より
やや大きい直径を有するので、前述の傾斜運動が可能に
なる。ブシユ73のほぼ半分は貫通孔78の内部へ突出す
る。貫通孔78は右方向へ延出して径大孔79に通じ、この
径大孔には鋼ブシユ81が押込まれている。鋼ブシュの右
側端面82は支持板の右側平面83からわずかに突出する。
六角ナツト84は雌ねじを有し、鋼ブシユ81の内部に遊び
をもつて挿入されるつば86と共に左方向へ延出する。当
然のことながら鋼製である端面82には、六角ナツト84が
つば86を越えて突出する段部87により当接することにな
り、従つて、六角ナツトが支持板53のアルミニウムに食
込むことはありえない。鋼ブシユ81は径大孔59の内部で
変位することができない。鋼ブシユ81の周囲には３つの
ねじ穴88が設けられ、それらのねじ穴には、アルミニウ
ム製のカバー91を保持するねじ89が螺合される。カバー
91は六角ナツト84を外側から覆うが、中心孔92の内部
に、内側六角頭71と、ねじ半体69の右側の部分とを露出
させている。ねじ66及び89は同様のねじ93により補充さ
れる。３つのねじは、全て、アンバ（登録商標）鋼から
製造されている。

平面83には、幾何学的長手方向軸28と同軸に、同軸の貫
通孔96を有する中間リング94がねじで取付けられる。中
間リング94はねじ97により平面83に気密に取付けられ
る。中間リング94は円筒形である。その右側前面98には
ソケツトリング99がねじ101により取付けられる。ソケ
ツトリング99は、貫通孔96より直径が大きい貫通孔102
を有するため、第４図で見てミラー本体44の外側左の環
状領域に対して環状の当接支持面が形成されることにな
る。ミラー本体44の外周部は貫通孔102を通り、所定位
置まで案内される。ソケツトリング99の底部103はミラ
ー本体44より低くなるような厚さを有する。ミラー本体
44の右側外縁部領域には、楔形の同軸内側孔107を有し
且つねじ108により左方向へ押圧される押圧リング106の
左側端面104が当接する。ねじ108の軸部はソケツトリン
グ99の貫通孔を貫通し、そのねじ山は中間リング94に螺
合する。従つて、ミラー本体44を交換しなければならな
い場合には、押出リング106を取外すだけで良く、それ
で、損傷があると思われるミラー本体44を取出すことが
できる。

調整時には、座標軸59,61の原点62に位置するねじ93は
調節されない。ねじ68を回し、ねじ66を同様に調節しな
いままにすると、ミラー本体44は座標軸59に関して傾斜
する。すなわち、レーザー光線は上方又は下方へ移動す
る。ねじ66を調節し、ねじ93及び68を調節しないままに
した場合にも、同様のことが起こる。ねじ66,68,93には
封ろうを塗布することができる。ねじの適切な箇所に貫
通孔を設け、ワイヤにより孔を封印することもできる。
さらに、カバー91の上方に完全に閉鎖する形状のカバー
を設けることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、レーザーの側面図、 第２図は、第１図の矢印２の方向から見た図、 第３図は、第２図の左側上方領域の拡大図、 第４図は、第３図の矢印４の方向から見た部分切取り
図、及び 第５図は、第１図の矢印５の方向から見た図である。 11……左側端フランジ、12……右側端フランジ、13,14,
16……中間フランジ、17……管、19……水晶管、21……
ガス管、22,23,24……45°ミラー、26……180°ミラー
装置、33,34……独立ミラー装置、42,43……独立ミラー
装置、44,46……ミラー本体、53……支持板、66,68,89,
93……ねじ。

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】２つの端フランジ装置と、 少なくとも１つの中間フランジ装置と、 両端部領域が端フランジ装置内に受入れ固定され且つ中
   央領域に中間フランジ装置が固定されている少なくとも
   １つの固定金属支持管と、 端フランジ装置の間の領域にあり、支持管とは異なる熱
   膨張係数を有し且つ熱膨張に従つてフランジ装置内で浮
   動して、その端部領域に受入れられる複数本のガス管
   と、 少なくとも一方の端フランジ装置にあり、ミラー用ソケ
   ット及びその内部に受入れられるミラーを支持する頑丈
   な支持板を含む一部透明な少なくとも１つのミラー装置
   と、 基準位置と、２つの金属製のねじとを含み、基準位置は
   座標の原点を形成し、２つのねじはＸ軸上又はＹ軸上に
   位置し、少なくとも一方のねじを回すことによりミラー
   平面を調整可能であるような調整ねじ装置と、 を有するモジュール形CO₂レーザーのための装置におい
   て、 ａ）支持管の金属は特に低い熱膨張係数を有していない
   こと、 ｂ）ねじは特に低い熱膨張係数を有する金属から成るこ
   と を特徴とするCO₂レーザーのための装置。
2. 【請求項２】支持管は油圧管であることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の装置。
3. 【請求項３】基準位置は１つのねじを有することを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の装置。
4. 【請求項４】ねじは故意に回されないように保護されて
   いることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記
   載の装置。
5. 【請求項５】ねじは一部透明なミラーのためのミラー装
   置に設けられることを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の装置。