JPH073896B2 - ガスレーザ発振装置 - Google Patents
ガスレーザ発振装置Info
- Publication number
- JPH073896B2 JPH073896B2 JP60066518A JP6651885A JPH073896B2 JP H073896 B2 JPH073896 B2 JP H073896B2 JP 60066518 A JP60066518 A JP 60066518A JP 6651885 A JP6651885 A JP 6651885A JP H073896 B2 JPH073896 B2 JP H073896B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- resonator
- gas laser
- curvature
- reflecting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08081—Unstable resonators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Lasers (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はガスレーザ発振装置に関する。
（従来の技術） 1kW以上の比較的高出力のガスレーザ発振装置では、装
置を構成する共振器に不安定形共振器を適用しているの
が多い。この不安定形共振器は周知のように第７図に示
すとおり、高反射鏡である凹面鏡（１）と、同じく高反
射鏡で凹面鏡（１）より径小の凸面鏡（２）とを同軸的
に互いの反射面を対向して構成されている。これらの間
の凸面鏡（２）の近くには、中央部に通過孔（３）をも
った結合鏡（４）がその反射面を凹面鏡（１）側に向
け、この凹面鏡（１）から光を共振軸に直交する方向へ
反射するように所定の角度を傾斜して設けられている。
通過孔（３）は凸面鏡（２）からの光をほぼ全部通す大
きさになり、また、上記の配置において、共振軸方向か
らみて円形に見えるように楕円形に穿孔されている。上
記の構成から分かるように、この種の不安定形共振器か
らは環状の断面強度分布をもったモードのレーザ光
（Ｌ）が出力される。このレーザ光（Ｌ）の収束性は拡
大率Ｍ（レーザ光（Ｌ）の内径をａ、外形をｂとしたと
きのb/aの値）に依存する。拡大率Ｍの値によるファー
・フィールド（十分遠方または集光レンズの焦点）にお
ける強度分布は第８図に示すようにＭ＝∞、すなわち、
光束の断面が円形の場合に中央部分の強度が最も集束性
がよい。
置を構成する共振器に不安定形共振器を適用しているの
が多い。この不安定形共振器は周知のように第７図に示
すとおり、高反射鏡である凹面鏡（１）と、同じく高反
射鏡で凹面鏡（１）より径小の凸面鏡（２）とを同軸的
に互いの反射面を対向して構成されている。これらの間
の凸面鏡（２）の近くには、中央部に通過孔（３）をも
った結合鏡（４）がその反射面を凹面鏡（１）側に向
け、この凹面鏡（１）から光を共振軸に直交する方向へ
反射するように所定の角度を傾斜して設けられている。
通過孔（３）は凸面鏡（２）からの光をほぼ全部通す大
きさになり、また、上記の配置において、共振軸方向か
らみて円形に見えるように楕円形に穿孔されている。上
記の構成から分かるように、この種の不安定形共振器か
らは環状の断面強度分布をもったモードのレーザ光
（Ｌ）が出力される。このレーザ光（Ｌ）の収束性は拡
大率Ｍ（レーザ光（Ｌ）の内径をａ、外形をｂとしたと
きのb/aの値）に依存する。拡大率Ｍの値によるファー
・フィールド（十分遠方または集光レンズの焦点）にお
ける強度分布は第８図に示すようにＭ＝∞、すなわち、
光束の断面が円形の場合に中央部分の強度が最も集束性
がよい。
（発明が解決しようとする課題） しかし上記したように、不安定形共振器からは環状のレ
ーザ光しかとれなく、また、拡大率Ｍの値はレーザ媒質
の利得の大きさ等によって制限されてしまい、現実には
Ｍ＝３程度が限界になっていた。さらに、構造的には結
合鏡が不可欠であることからやや複雑になってしまう問
題があった。
ーザ光しかとれなく、また、拡大率Ｍの値はレーザ媒質
の利得の大きさ等によって制限されてしまい、現実には
Ｍ＝３程度が限界になっていた。さらに、構造的には結
合鏡が不可欠であることからやや複雑になってしまう問
題があった。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
で、円形開口から同位相の波面をもって出力され、ファ
ー・フィールドにおいては高い集束性をもつレーザ光を
結合鏡を用いることなく得るようにしたレーザ発振装置
を提供することを目的とする。
で、円形開口から同位相の波面をもって出力され、ファ
ー・フィールドにおいては高い集束性をもつレーザ光を
結合鏡を用いることなく得るようにしたレーザ発振装置
を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） 励起源と、この励起源によって励起されるガスレーザ媒
質と、このガスレーザ媒質を間にして対向して設けられ
た一対の共振器ミラーとを備えたガスレーザ発振装置に
おいて、上記共振器ミラーは不安定形共振器の一方をな
す凹面鏡の曲率を有するとともに、上記凹面鏡の中心座
標位置と周辺座標位置が入れ替わり反射面内の中央に向
かって上記曲率でせり上がった反射面に形成された第１
の反射鏡と、上記共焦点形の不安定形共振器の他方をな
す凸面鏡の曲率を有するとともに、内側が透光部に形成
された反射体になり、この反射体のループ状の反射面が
周縁に向かって上記不安定形共振器の他方をなす凸面鏡
の曲率でせり上がって形成された第２の反射鏡を備えて
いるもので、円形のレーザ光となって出力する。
質と、このガスレーザ媒質を間にして対向して設けられ
た一対の共振器ミラーとを備えたガスレーザ発振装置に
おいて、上記共振器ミラーは不安定形共振器の一方をな
す凹面鏡の曲率を有するとともに、上記凹面鏡の中心座
標位置と周辺座標位置が入れ替わり反射面内の中央に向
かって上記曲率でせり上がった反射面に形成された第１
の反射鏡と、上記共焦点形の不安定形共振器の他方をな
す凸面鏡の曲率を有するとともに、内側が透光部に形成
された反射体になり、この反射体のループ状の反射面が
周縁に向かって上記不安定形共振器の他方をなす凸面鏡
の曲率でせり上がって形成された第２の反射鏡を備えて
いるもので、円形のレーザ光となって出力する。
（実施例） 以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を説明する。
第１図において、（10）は第１の反射鏡、（11）は円形
の通過孔（12）を有するループ状の反射面を形成した第
２の反射鏡で、同軸でかつ互いの反射面を対向して設け
られ、これらの反射鏡で共振器を構成している。この共
振器を構成する第１、第２の反射鏡（10），（11）との
間にガスレーザ媒質が媒介し、さらにのガスレーザ媒質
を励起する励起源（図示省略）が備えられてガスレーザ
発振装置が構成される。第１、第２の反射鏡（10），
（11）の配置およびそれぞれの反射面の形成について第
２図および第３図を参照して以下に説明する。すなわ
ち、第２図は共焦点形の不安定形共振器を示すもので、
互いの反射面を対向し、軸線（13）に光軸を一致して設
けられている凹面鏡（14）と、この凹面鏡（14）より直
径の小さい凸面鏡（15）とで構成されている。凹面鏡
（14）は軸線（13）上の点O1を曲率中心とし、その反射
面の中心から点O1までの距離R1を曲率半径としている。
一方、凸面鏡（15）は軸線上の点O2を曲率中心とし、そ
の反射面の中心から点O2間での距離R2を曲率半径として
いる。これら凹面鏡（14）と凸面鏡（15）は軸線上の点
Ｆを共焦点にして配置されている。このような共振器内
の光は、凹面鏡（14）から凸面鏡（15）に向うものは全
て軸線（13）と平行に進み、また、凸面鏡（15）で反射
した光は全て共焦点Ｆを通る直線上を凹面鏡（14）に向
って戻って行く。したがって光は軸線（13）から遠ざか
って行くが、この間に光は増幅され、ついには凸面鏡
（15）の外側からループ状モードのレーザ光（La）とし
て出力される。
第１図において、（10）は第１の反射鏡、（11）は円形
の通過孔（12）を有するループ状の反射面を形成した第
２の反射鏡で、同軸でかつ互いの反射面を対向して設け
られ、これらの反射鏡で共振器を構成している。この共
振器を構成する第１、第２の反射鏡（10），（11）との
間にガスレーザ媒質が媒介し、さらにのガスレーザ媒質
を励起する励起源（図示省略）が備えられてガスレーザ
発振装置が構成される。第１、第２の反射鏡（10），
（11）の配置およびそれぞれの反射面の形成について第
２図および第３図を参照して以下に説明する。すなわ
ち、第２図は共焦点形の不安定形共振器を示すもので、
互いの反射面を対向し、軸線（13）に光軸を一致して設
けられている凹面鏡（14）と、この凹面鏡（14）より直
径の小さい凸面鏡（15）とで構成されている。凹面鏡
（14）は軸線（13）上の点O1を曲率中心とし、その反射
面の中心から点O1までの距離R1を曲率半径としている。
一方、凸面鏡（15）は軸線上の点O2を曲率中心とし、そ
の反射面の中心から点O2間での距離R2を曲率半径として
いる。これら凹面鏡（14）と凸面鏡（15）は軸線上の点
Ｆを共焦点にして配置されている。このような共振器内
の光は、凹面鏡（14）から凸面鏡（15）に向うものは全
て軸線（13）と平行に進み、また、凸面鏡（15）で反射
した光は全て共焦点Ｆを通る直線上を凹面鏡（14）に向
って戻って行く。したがって光は軸線（13）から遠ざか
って行くが、この間に光は増幅され、ついには凸面鏡
（15）の外側からループ状モードのレーザ光（La）とし
て出力される。
上記の共焦点形の不安定形共振器を基にして、第１図に
示した実施例の反射面は次のようにつくられる。すなわ
ち、第３図において、（16），（17）は第２図中での軸
線（13）を中心にして、たとえば下半分の凹面鏡（14）
および凸面鏡（15）の断面である。これら断面（16），
（17）を軸線（13）に平行でかつ凹面鏡（14）の半径に
相当する距離になる軸線（18）の周りに回転させること
により、第１図に示す位置関係になう第１、第２の反射
鏡（10），（11）が形成される。したがって、第１の反
射鏡（10）は不安定形共振器の一方をなす凹面鏡（14）
の曲率を有するとともに、凹面鏡（14）の中心座標位置
と周辺座標位置とが入れ替わり、反射面の中央に向かっ
て凹面鏡（14）の曲率でせり上った反射面に形成されて
いる。一方、第２の反射鏡（11）は上記不安定形共振器
の他方をなす凸面鏡（15）の曲率を有するとともに、内
側が透光部に形成された反射体になり、この反射体のル
ープ状の反射面が周縁に向かって上記不安定形共振器の
他方をなす凸面鏡の曲率でせり上がって形成されてい
る。
示した実施例の反射面は次のようにつくられる。すなわ
ち、第３図において、（16），（17）は第２図中での軸
線（13）を中心にして、たとえば下半分の凹面鏡（14）
および凸面鏡（15）の断面である。これら断面（16），
（17）を軸線（13）に平行でかつ凹面鏡（14）の半径に
相当する距離になる軸線（18）の周りに回転させること
により、第１図に示す位置関係になう第１、第２の反射
鏡（10），（11）が形成される。したがって、第１の反
射鏡（10）は不安定形共振器の一方をなす凹面鏡（14）
の曲率を有するとともに、凹面鏡（14）の中心座標位置
と周辺座標位置とが入れ替わり、反射面の中央に向かっ
て凹面鏡（14）の曲率でせり上った反射面に形成されて
いる。一方、第２の反射鏡（11）は上記不安定形共振器
の他方をなす凸面鏡（15）の曲率を有するとともに、内
側が透光部に形成された反射体になり、この反射体のル
ープ状の反射面が周縁に向かって上記不安定形共振器の
他方をなす凸面鏡の曲率でせり上がって形成されてい
る。
上記第１図に示す共振器においては、第１の反射鏡（1
0）から第２の反射鏡（11）に向う光は全てこの構成に
おける軸線（19）（すなわち軸線（18））と平行になっ
て進む。そして、それらの光は第２の反射鏡（11）で反
射され、共焦点Ｆに対応する点F1またはF2を通る直線上
を通って第１の反射鏡（10）に戻って行くことになる。
したがって、光は次第に軸線（19）に近ずくが、この間
に光は増幅され、ついには第２の反射鏡（11）の通過孔
（12）から円形のレーザ光（Lb）として出力される。こ
のレーザ光（Lb）と、上記ループ状のレーザ光（Ｌ）の
それぞれの集束後の強度分布を第４図に示す。この図か
らも明らかなようにループ状のレーザ光（Ｌ）の強度分
布（25）に比べてレーザ光（Lb）の強度分布（26）の方
が良好な集束性を示していることが分かる。
0）から第２の反射鏡（11）に向う光は全てこの構成に
おける軸線（19）（すなわち軸線（18））と平行になっ
て進む。そして、それらの光は第２の反射鏡（11）で反
射され、共焦点Ｆに対応する点F1またはF2を通る直線上
を通って第１の反射鏡（10）に戻って行くことになる。
したがって、光は次第に軸線（19）に近ずくが、この間
に光は増幅され、ついには第２の反射鏡（11）の通過孔
（12）から円形のレーザ光（Lb）として出力される。こ
のレーザ光（Lb）と、上記ループ状のレーザ光（Ｌ）の
それぞれの集束後の強度分布を第４図に示す。この図か
らも明らかなようにループ状のレーザ光（Ｌ）の強度分
布（25）に比べてレーザ光（Lb）の強度分布（26）の方
が良好な集束性を示していることが分かる。
第５図および第６図は本発明の他の実施例で、第１、第
２の反射鏡（10），（11）との間に１枚以上の折り返し
鏡（27）を設けたものである。このような構成にするこ
とで励起部分が増加する。
２の反射鏡（10），（11）との間に１枚以上の折り返し
鏡（27）を設けたものである。このような構成にするこ
とで励起部分が増加する。
［発明の効果］ 以上説明したように集束性のよい円形のレーザ光として
出力することができるようになり、たとえば切断や各種
パターンの切抜き加工では切断幅がより小さくなり、精
度や歩留まり向上のほか同じ出力の場合には、より厚い
材料を加工することができるようになった。また、溶接
加工ではより深部まで溶接が行え、溶接強度をより向上
することができた。このようにレーザ加工上に多大な実
用上の利点を得る他、結合鏡が不用となり、共振器自体
が簡易な構造となる一方、結合鏡のように共振器から90
度ずれて出力されることがないので、従来のように共振
軸に同軸または平行に導く反射鏡の設置が不用となる効
果をも奏することができた。
出力することができるようになり、たとえば切断や各種
パターンの切抜き加工では切断幅がより小さくなり、精
度や歩留まり向上のほか同じ出力の場合には、より厚い
材料を加工することができるようになった。また、溶接
加工ではより深部まで溶接が行え、溶接強度をより向上
することができた。このようにレーザ加工上に多大な実
用上の利点を得る他、結合鏡が不用となり、共振器自体
が簡易な構造となる一方、結合鏡のように共振器から90
度ずれて出力されることがないので、従来のように共振
軸に同軸または平行に導く反射鏡の設置が不用となる効
果をも奏することができた。
第１図は本発明の実施例における要部の断面図、第２図
および第３図は本発明の形成原理を説明するための断面
図、第４図はレーザ光の強度分布図、第５図および第６
図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す要部断面図、第
７図は従来例を示す要部断面図、第８図は拡大率Ｍによ
る強度分布の変化図である。 （10）……第１の反射鏡、（11）……第２の反射鏡、
（12）……通過孔（透光部）、（19）……軸線。
および第３図は本発明の形成原理を説明するための断面
図、第４図はレーザ光の強度分布図、第５図および第６
図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す要部断面図、第
７図は従来例を示す要部断面図、第８図は拡大率Ｍによ
る強度分布の変化図である。 （10）……第１の反射鏡、（11）……第２の反射鏡、
（12）……通過孔（透光部）、（19）……軸線。
Claims (2)
- 【請求項１】励起源と、この励起源によって励起される
ガスレーザ媒質と、このガスレーザ媒質を間にして対向
して設けられた一対の共振器ミラーとを備えたガスレー
ザ発振装置において、上記共振器ミラーは不安定形共振
器の一方をなす凹面鏡の曲率を有するとともに、上記凹
面鏡の中心座標位置と周辺座標位置が入れ替わり反射面
内の中央に向かって上記曲率でせり上がった反射面に形
成された第１の反射鏡と、上記共焦点形の不安定形共振
器の他方をなす凸面鏡の曲率を有するとともに、内側が
透光部に形成された反射体になり、この反射体のループ
状の反射面が周縁に向かって上記不安定形共振器の他方
をなす凸面鏡の曲率でせり上がって形成された第２の反
射鏡を備えていることを特徴とするガスレーザ発振装
置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項の記載において、第
１、第２の反射鏡が折り返しミラーを介して光学的に対
向していることを特徴とするガスレーザ発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60066518A JPH073896B2 (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | ガスレーザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60066518A JPH073896B2 (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | ガスレーザ発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61226985A JPS61226985A (ja) | 1986-10-08 |
| JPH073896B2 true JPH073896B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=13318159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60066518A Expired - Lifetime JPH073896B2 (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | ガスレーザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073896B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2733768B2 (ja) * | 1988-02-25 | 1998-03-30 | 日本赤外線工業株式会社 | レーザー装置 |
| JP2673304B2 (ja) * | 1988-04-22 | 1997-11-05 | 三菱電機株式会社 | レーザ装置 |
| FI125097B (fi) | 2013-01-16 | 2015-05-29 | Hypermemo Oy | Tehokas pulssitettu itseherätteinen CO2-laser |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3873942A (en) * | 1973-08-20 | 1975-03-25 | Avco Everett Res Lab Inc | Unstable optical resonator |
-
1985
- 1985-04-01 JP JP60066518A patent/JPH073896B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3873942A (en) * | 1973-08-20 | 1975-03-25 | Avco Everett Res Lab Inc | Unstable optical resonator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61226985A (ja) | 1986-10-08 |
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