JPH09122963A - レーザ光用シャッターのレーザ光吸収装置 - Google Patents

レーザ光用シャッターのレーザ光吸収装置

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JPH09122963A
JPH09122963A JP7287498A JP28749895A JPH09122963A JP H09122963 A JPH09122963 A JP H09122963A JP 7287498 A JP7287498 A JP 7287498A JP 28749895 A JP28749895 A JP 28749895A JP H09122963 A JPH09122963 A JP H09122963A
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JP
Japan
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laser light
cooling liquid
laser beam
cooling
receiving window
Prior art date
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Application number
JP7287498A
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English (en)
Inventor
Takashi Iwasaki
敬 岩崎
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Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
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Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ光を効率的に吸収し、かつ吸収率の経
年変化が殆どないレーザ光用シャッターのレーザ光吸収
装置の提供。 【解決手段】 レーザ光用シャッターのレーザ光吸収装
置1において、該レーザ光吸収装置にレーザ光受光窓5
を備えた冷却容器3を設け、該冷却容器内を流通する冷
却液15に前記レーザ光受光窓を透過したレーザ光LB
を吸収させることを特徴とするレーザ光用シャッターの
レーザ光吸収装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光用シャッタ
ーのレーザ光吸収装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ加工装置またはレーザ計測装置な
どにおいて、必要に応じてレーザ光を前記加工部または
計測部に導くためのシャッターがレーザ発振器から加工
部または計測部に至るレーザ光伝播経路に設けられてい
る。
【0003】図4はレーザ光用シャッターを原理的に示
したもので、レーザ光LBを吸収するレーザ光吸収装置
100をレーザ光伝播経路101に機械的に進退自在に
設けたもので、レーザ光吸収装置100はレーザ光吸収
体103と、このレーザ光吸収体103を冷却する空冷
または水冷の冷却装置105とから構成されている。
【0004】図5はレーザ光用シャッターのレーザ光吸
収装置の他の例を示したものであり、前記レーザ光伝播
経路101に機械的に進退自在に設けたミラー107
と、このミラー107で反射されたレーザ光LBを受け
るレーザ光吸収装置109をレーザ光伝播経路101外
に設けてあり、このレーザ光吸収装置109は、V字形
状のレーザ光吸収体111と、このレーザ光吸収体11
1を冷却する空冷または水冷の冷却装置113とから構
成されている。
【0005】前記図4及び図5におけるレーザ光吸収体
103、111には、レーザ光の吸収率を高くする様
に、熱伝導率の大きいアルミニウム、銅などの金属基板
に黒色アルマイト処理したり、セラミックス被膜処理な
どを施したものが使用されている。
【0006】前記図4のレーザ光吸収装置100におい
て、レーザ光の強度がレーザ光吸収体103の耐光強度
よりも大きい場合には、レーザ光吸収体103を傾斜さ
せて受光面のレーザ光のエネルギー密度を低下させる方
法も用いられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のレーザ光
用シャッターのレーザ光吸収装置におけるレーザ光吸収
体は、レーザ光によりレーザ光吸収面が徐々に劣化して
吸収率が低下してくる。換言すれば徐々に反射率が増加
するということである。例えば、アルミニウムの表面を
黒色アルマイト処理したものでは徐々に脱色が進行して
徐々に反射率が増加してくる。また、セラミックス被膜
処理したものでは、その表面が徐々に白色化し徐々に反
射率が増加してくる。このような状態が更に進行する
と、表面処理を行った下地の金属であるアルミニウムま
たは銅が露出してくる。この下地の金属であるアルミニ
ウムまたは銅はレーザ光に対する反射率が極めて高く、
レーザ光吸収体からの反射光が予期しない方向に反射す
る危険がある。
【0008】更に前述の様な表面処理をしたレーザ光吸
収体のレーザ光吸収率は約96%程度と低い上、レーザ
光吸収体の表面処理費用も高いという問題もある。
【0009】また高出力レーザにおいては、レーザ光吸
収体を傾斜させて受光面のレーザ光のエネルギー密度を
低下させる様にしているが、この方法はレーザ光吸収装
置が大きくなるという問題がある。
【0010】本発明は上述の如き問題点に鑑みてなされ
たものであり、本発明の課題はレーザ光を効率的に吸収
し、かつ吸収率の経年変化が殆どないレーザ光用シャッ
ターのレーザ光吸収装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、請求項1に記載のレーザ光用シャッターのレー
ザ光吸収装置は、レーザ光用シャッターのレーザ光吸収
装置において、該レーザ光吸収装置にレーザ光受光窓を
備えた冷却容器を設け、該冷却容器内を流通する冷却液
に前記レーザ光受光窓を透過したレーザ光を吸収させる
ことを特徴とするものである。
【0012】従って、レーザ光を流通する冷却液に効率
的に吸収させることができると共にレーザ光のエネルギ
ーを循環する冷却液に吸収させるので吸収率が経年変化
することがない。
【0013】請求項2に記載のレーザ光用シャッターの
レーザ光吸収装置は、請求項1に記載の発明において、
前記冷却液は前記冷却容器の冷却液供給口と排出口との
間をほぼ直線的に流通させることを特徴とするものであ
る。
【0014】従って、レーザ光を流通する冷却液に効率
的に吸収させることができると共に、レーザ光のエネル
ギーを循環する冷却液に吸収させるので吸収率が経年変
化することがない。また冷却液を効率的に循環させるこ
とができる。
【0015】請求項3に記載のレーザ光用シャッターの
レーザ光吸収装置は、請求項1に記載の発明において、
前記冷却液は前記レーザ光受光窓の前記冷却容器側の表
面に向け流通させることを特徴とするものである。
【0016】従って、レーザ光を流通する冷却液に効率
的に吸収させることができると共に、レーザ光のエネル
ギーを循環する冷却液に吸収させるので吸収率が経年変
化することがない。また冷却液を効率的に循環させるこ
とができる。
【0017】請求項4に記載のレーザ光用シャッターの
レーザ光吸収装置は、請求項1、請求項2または請求項
3に記載の発明において、前記冷却液に水を使用するこ
とを特徴とするものである。
【0018】従って、万一冷却水が漏洩しても人間に無
害である上コストが安いという利点がある。
【0019】
【発明の実施の形態】以下に本発明のレーザ光用シャッ
ターのレーザ光吸収装置の実施の形態について説明す
る。図1は第一の実施の形態であり、レーザ光吸収装置
1は一片が開口した箱状の冷却容器3の開口部にレーザ
光LBを透過させる板状のレーザ光受光窓5をボルトな
どの適宜結合手段により結合させて液室7を形成してあ
る。レーザ光が透過するこの液室7の透過方向の距離は
遮断するレーザの出力によって適宜に設定する。例え
ば、出力が1kW〜2kW程度の場合では、約20mm
程度が適当である。なお冷却容器3と前記レーザ光受光
窓5との間はOリングなどのシール部材9により液密状
態に結合してある。
【0020】前記冷却容器3には冷却液の供給口11と
排出口13とが設けられており、図示しない冷却液供給
装置に連通してある。なお、冷却液15としてはメンテ
ナンス及びコスト的な面から水を使用するのが最も好適
である。なお、この冷却液15にレーザ光の透過形減衰
器として用いられている硫酸銅(CuSo4 )水溶液ま
たは塩化銅(CuCl2 )水溶液を使用することも可能
ではある。
【0021】また、前記レーザ光受光窓5の材質はレー
ザ光LBの透過率が100%に近い材質を用いることが
必要であり、炭酸ガスレーザに対してはZnSeまたは
GaAe、YAGレーザに対しては石英、水晶、BK7
(特殊ガラス)などが好適である。また、前記冷却容器
3は熱伝導度の大きい銅またはアルミニウムなどで製作
するのが好適である。
【0022】上記構成により、レーザ光吸収装置1の液
室7に冷却液15を循環させている状態において、この
レーザ光吸収装置1のレーザ光受光窓5をレーザ光の光
路に直交させた位置に置けば、レーザ光受光窓5を透過
したレーザ光はこの液室7内を流通する冷却液15にほ
ぼ吸収される。そして温度の上昇した冷却容器3は液室
7内を循環する冷却液15により冷却される。
【0023】従って、この実施の形態のレーザ光用シャ
ッターのレーザ光吸収装置1によれば、レーザ光を流通
する冷却液に効率的に吸収させることができると共にレ
ーザ光のエネルギーを循環する冷却液に吸収させるので
吸収率が経年変化することがない。
【0024】図2は第二の実施の形態で、レーザ光吸収
装置20は冷却容器21に直線的な冷却液通路23を設
け、この冷却液通路23のほぼ中央部に一側面が解放し
た液室25を形成してある。この液室25の一側面の前
記解放部にレーザ光LBを透過させる板状のレーザ光受
光窓27を受光窓固定部材29によりボルトなどの締結
部材で取り付けてある。この受光窓固定部材29とレー
ザ光受光窓27及び冷却容器21との間はOリングの如
きシールにより液密状態に設けてある。
【0025】なお、前記冷却液通路23には冷却液を供
給または排出する配管を接続するための管継手35が設
けてあり、この管継手35に接続された配管に図示しな
い冷却液供給装置が接続してある。
【0026】上記構成により、レーザ光吸収装置20の
液室7に冷却液15を循環させている状態において、こ
のレーザ光吸収装置20のレーザ光受光窓27をレーザ
光LBの光路に直交させた位置に置けば、レーザ光受光
窓27を透過したレーザ光LBはこの液室25内を流通
する冷却液15にほぼ吸収される。そして温度の上昇し
た冷却容器3は液室7内を循環する冷却液15により冷
却される。
【0027】従って、この実施の形態のレーザ光用シャ
ッターのレーザ光吸収装置1によれば、流通する冷却液
に効率的に吸収することができると共にレーザ光のエネ
ルギーを循環する冷却液に吸収させるので吸収率が経年
変化することがない。また、冷却液は供給口から排出口
に向かって直線的に流通するので流通の抵抗が少なく効
率的に冷却液を循環させることができる。
【0028】図3は第三の実施の形態を示したものであ
り、前記第二の実施の形態における部品と同一部品には
同一の符号を付してある。さて、第三の実施の形態にお
けるレーザ光吸収装置20の冷却容器22には複数の冷
却液通路(23、26)を設けてあり、この複数の冷却
液通路(23、26)の少なくともひとつの冷却液通路
26は前記受光窓27と対向または対面する方向に設け
てある。なお、前記複数の冷却液通路(23、26)に
は冷却液を供給または排出するための配管継手35がそ
れぞれ設けてある。
【0029】前記受光窓27と対向または対面する方向
に設けられた前記冷却液通路26の冷却液供給口37
(または冷却液排出口37)を、前記液室25内に円錐
形状に突出させて設けてある。そして、この冷却液供給
口37(または冷却液排出口37)の周囲に前記複数の
冷却液通路23が位置するように設けられている。
【0030】上記構成において、受光窓27と対向また
は対面する冷却液通路26から冷却液を供給するとき
は、冷却液は受光窓27に対して噴射され、受光窓27
から反射された冷却液が複数の冷却液通路23の方に流
通して排出される。従って、上記受光窓27の冷却効率
がより向上すると同時に、レーザ光軸に対して冷却液が
常に均等に供給されるので冷却液の流量分布の影響によ
る冷却液の局部的加熱または局部的沸騰を抑制すること
ができる。
【0031】また上記構成において、複数の冷却液通路
23から冷却液を供給するときは、冷却液は液室25内
に円錐形状に突出した冷却液排出口37により、受光窓
27の方向に流れの方向を曲げられて流れ前記冷却液通
路26から排出される。従って、冷却液通路26から冷
却液を供給するときと同様に受光窓27の冷却効率が向
上する。
【0032】なお、上記第三の実施の形態では冷却液通
路26に、円錐形状の冷却液供給口37(または冷却液
排出口37)を受光窓27と対向または対面する方向に
一か所設けた例を示したが、レーザ光のビーム径、ビー
ムモード、またはレーザ光の強度により、冷却液通路
(23、26)の数と配置および冷却液の供給または排
出方向を適宜に組合わせることにより種々なビーム径、
ビームモード、またはレーザ光の強度に対応することが
可能である。
【0033】なお、前記冷却液通路(23、26)には
冷却液を供給または排出する配管を接続するための管継
手35が設けてあり、この管継手35に接続された配管
に図示しない冷却液供給装置が接続してある。
【0034】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、レーザ
光を流通する冷却液に効率的に吸収させることができる
と共にレーザ光のエネルギーを循環する冷却水に吸収さ
せるので吸収率が経年変化することがない。従って、従
来のようにレーザ光吸収体の劣化による予期しない方向
へのレーザ光の反射による危険性がなく安全性が高い。
【0035】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
の効果に加えて冷却液を効率的に循環させることができ
るので運転コストの低減ができる。
【0036】請求項3に記載の発明によれば、請求項1
の効果に加えてレーザ光に対して冷却液を効率的に供給
することができるので、高強度のレーザ光を冷却液に吸
収させることができる。
【0037】請求項4に記載の発明によれば、万一冷却
水が漏洩しても人間に無害である上コストが安いという
利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザ光用シャッターのレーザ光吸収
装置の第一の実施の形態を示す図。
【図2】本発明のレーザ光用シャッターのレーザ光吸収
装置の第二の実施の形態を示す図。
【図3】本発明のレーザ光用シャッターのレーザ光吸収
装置の第三の実施の形態を示す図。
【図4】従来のレーザ光用シャッターのレーザ光吸収装
置を原理的に示した図。
【図5】従来のレーザ光用シャッターのレーザ光吸収装
置の他の形式を原理的に示した図。
【符号の説明】
1 レーザ光吸収装置 3 冷却容器 5 レーザ光受光窓 7 液室 11 供給口 13 排出口 15 冷却液 LB レーザ光

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光用シャッターのレーザ光吸収装
    置において、該レーザ光吸収装置にレーザ光受光窓を備
    えた冷却容器を設け、該冷却容器内を流通する冷却液に
    前記レーザ光受光窓を透過したレーザ光を吸収させるこ
    とを特徴とするレーザ光用シャッターのレーザ光吸収装
    置。
  2. 【請求項2】 前記冷却液は前記冷却容器の冷却液供給
    口と排出口との間をほぼ直線的に流通させることを特徴
    とする請求項1に記載のレーザ光用シャッターのレーザ
    光吸収装置。
  3. 【請求項3】 前記冷却液は前記レーザ光受光窓の前記
    冷却容器側の表面に向け流通させることを特徴とする請
    求項1に記載のレーザ光用シャッターのレーザ光吸収装
    置。
  4. 【請求項4】 前記冷却液に水を使用することを特徴と
    する請求項1、請求項2または請求項3に記載のレーザ
    光用シャッターのレーザ光吸収装置。
JP7287498A 1995-11-06 1995-11-06 レーザ光用シャッターのレーザ光吸収装置 Pending JPH09122963A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6775315B1 (en) 2001-06-08 2004-08-10 Scott Allen Nield Apparatus and method of directing a laser beam to a thermally managed beam dump in a laser system
US6796710B2 (en) 2001-06-08 2004-09-28 Ethicon Endo-Surgery, Inc. System and method of measuring and controlling temperature of optical fiber tip in a laser system
US10651620B2 (en) 2015-03-31 2020-05-12 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Laser emitting device provided with shutter for interrupting laser beam

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