JPH098386A - 高速軸流型ガスレーザ発振器 - Google Patents
高速軸流型ガスレーザ発振器Info
- Publication number
- JPH098386A JPH098386A JP14719395A JP14719395A JPH098386A JP H098386 A JPH098386 A JP H098386A JP 14719395 A JP14719395 A JP 14719395A JP 14719395 A JP14719395 A JP 14719395A JP H098386 A JPH098386 A JP H098386A
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- Japan
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- discharge tube
- mode
- inner diameter
- aperture
- laser
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 効率よく低次モードのレーザ出力を取り出す
ことのできる高速軸流型ガスレーザ発振器を得ることを
目的とする。 【構成】 レーザのビームプロファイルをガウスモード
８６％径ビームプロファイル４に制限する内径を持つア
パーチャ６を出力鏡２と終段鏡３の少なくとも一方の直
近内側に配置し、放電管１の内径を、このアパーチャ６
の内径の１．２倍とした構成とすることにより、モード
を乱す導波モードを著しく減衰し、低次モードのレーザ
を取り出すことができる。
ことのできる高速軸流型ガスレーザ発振器を得ることを
目的とする。 【構成】 レーザのビームプロファイルをガウスモード
８６％径ビームプロファイル４に制限する内径を持つア
パーチャ６を出力鏡２と終段鏡３の少なくとも一方の直
近内側に配置し、放電管１の内径を、このアパーチャ６
の内径の１．２倍とした構成とすることにより、モード
を乱す導波モードを著しく減衰し、低次モードのレーザ
を取り出すことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工機用の高速軸
流型ガスレーザ発振器に関する。
流型ガスレーザ発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属や非金属のレーザ加工には、高出力
を必要とするため高速軸流型ガスレーザ発振器が使用さ
れることが多いが、近年、特に薄板切断など精密加工を
要する分野などで、低次モードのレーザを出射すること
のできる発振器が求められている。
を必要とするため高速軸流型ガスレーザ発振器が使用さ
れることが多いが、近年、特に薄板切断など精密加工を
要する分野などで、低次モードのレーザを出射すること
のできる発振器が求められている。
【０００３】以下に従来の高速軸流型ガスレーザ発振器
について説明する。図４は従来の高速軸流型ガスレーザ
発振器の構成の概略を示す断面図である。図４におい
て、１は励起媒質であるレーザガスの流れを制限する放
電管、２はレーザ出力を取り出す出力鏡、３は終段鏡
で、出力鏡２と終段鏡３は光共振器を構成する。４は光
共振器の内部に形成されるガウスモード８６％径ビーム
プロファイルで、５は同じく高次モード８６％径ビーム
プロファイルである。６は出射するレーザのモードを所
定のモードにするために、ビームプロファイルを制限す
るアパーチャであり、通常出力鏡２と終段鏡３の直近内
側にそれぞれ１個ずつ配置される。放電管１の内径は、
レーザ発振効率を高くするために、許される範囲で細い
方がよく、所望のビームプロファイルを内包すればよい
とされ、アパーチャ６の内径と同じにするのが一般的で
ある。
について説明する。図４は従来の高速軸流型ガスレーザ
発振器の構成の概略を示す断面図である。図４におい
て、１は励起媒質であるレーザガスの流れを制限する放
電管、２はレーザ出力を取り出す出力鏡、３は終段鏡
で、出力鏡２と終段鏡３は光共振器を構成する。４は光
共振器の内部に形成されるガウスモード８６％径ビーム
プロファイルで、５は同じく高次モード８６％径ビーム
プロファイルである。６は出射するレーザのモードを所
定のモードにするために、ビームプロファイルを制限す
るアパーチャであり、通常出力鏡２と終段鏡３の直近内
側にそれぞれ１個ずつ配置される。放電管１の内径は、
レーザ発振効率を高くするために、許される範囲で細い
方がよく、所望のビームプロファイルを内包すればよい
とされ、アパーチャ６の内径と同じにするのが一般的で
ある。
【０００４】以上のように構成された従来の高速軸流型
ガスレーザ発振器について、以下その動作について説明
する。まず、放電管１内部のレーザガスにエネルギーを
注入すると、放電管１内にグロー放電が発生してレーザ
ガスが励起され、そのとき生じる光が光共振器を構成す
る出力鏡２と終段鏡３によって多重増幅帰還され、レー
ザ出力として出力鏡２から出射される。このとき形成さ
れる８６％径ビームプロファイル４および５は、出力鏡
２と終段鏡３の構成によりレーザ出力のモード毎に定ま
る。
ガスレーザ発振器について、以下その動作について説明
する。まず、放電管１内部のレーザガスにエネルギーを
注入すると、放電管１内にグロー放電が発生してレーザ
ガスが励起され、そのとき生じる光が光共振器を構成す
る出力鏡２と終段鏡３によって多重増幅帰還され、レー
ザ出力として出力鏡２から出射される。このとき形成さ
れる８６％径ビームプロファイル４および５は、出力鏡
２と終段鏡３の構成によりレーザ出力のモード毎に定ま
る。
【０００５】低次モードであるガウスモードのレーザ出
力を取り出す場合、アパーチャ６の内径を、出力鏡２お
よび終段鏡３の曲率とその間の距離から算出されるガウ
スモードの８６％径に合わせて、これに所定の比率（通
常１．５倍）を乗じて得られるビームプロファイルに合
わせることにより、高次モードの発生を抑制した低次モ
ードのレーザが得られる。
力を取り出す場合、アパーチャ６の内径を、出力鏡２お
よび終段鏡３の曲率とその間の距離から算出されるガウ
スモードの８６％径に合わせて、これに所定の比率（通
常１．５倍）を乗じて得られるビームプロファイルに合
わせることにより、高次モードの発生を抑制した低次モ
ードのレーザが得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、アパーチャ６の挿入による発振効率の低
下は避けられず、発振効率を向上させるため、放電管１
の内径をアパーチャ６の内径と等しくするため、基本モ
ードを乱す導波モードが発生しやすく、低次モードのレ
ーザ出力を取り出しにくいという問題点を有していた。
来の構成では、アパーチャ６の挿入による発振効率の低
下は避けられず、発振効率を向上させるため、放電管１
の内径をアパーチャ６の内径と等しくするため、基本モ
ードを乱す導波モードが発生しやすく、低次モードのレ
ーザ出力を取り出しにくいという問題点を有していた。
【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、アパーチャの挿入による発振効率の低下が少なくて
低次モードのレーザ出力を取り出すことのできる高速軸
流型レーザ発振器を提供することを目的とする。
で、アパーチャの挿入による発振効率の低下が少なくて
低次モードのレーザ出力を取り出すことのできる高速軸
流型レーザ発振器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の高速軸流型ガスレーザ発振器は、出力鏡
と、終段鏡と、出力鏡と終段鏡の少なくとも一方の直近
内側に配置した高次モードを制限するアパーチャと、内
径が前記アパーチャの内径の１．２倍以上である放電管
とを備えた構成を有している。
に、本発明の高速軸流型ガスレーザ発振器は、出力鏡
と、終段鏡と、出力鏡と終段鏡の少なくとも一方の直近
内側に配置した高次モードを制限するアパーチャと、内
径が前記アパーチャの内径の１．２倍以上である放電管
とを備えた構成を有している。
【０００９】
【作用】この構成によって、共振器により発生するレー
ザの放電管内部の８６％径ビームプロファイルはアパー
チャによって高次モードが制限される。このとき発生す
る導波モードは、このアパーチャの内径の１．２倍以上
の内径をもつ放電管内で減衰し、低次モードを乱さな
い。
ザの放電管内部の８６％径ビームプロファイルはアパー
チャによって高次モードが制限される。このとき発生す
る導波モードは、このアパーチャの内径の１．２倍以上
の内径をもつ放電管内で減衰し、低次モードを乱さな
い。
【００１０】
（実施例１）以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【００１１】図１において、１は放電管、２は出力鏡、
３は終段鏡、４はガウスモード８６％径ビームプロファ
イル、６は出力鏡２と終段鏡３の直近内側にそれぞれ１
個ずつ配置されたアパーチャであり、これらの構成は図
４と同様なものである。図４と異なるのは、放電管１の
内径を、２つのアパーチャ６のうち内径が小さい出力鏡
２の直近内側のアパーチャ６の内径の１．２倍以上とし
た点にある。
３は終段鏡、４はガウスモード８６％径ビームプロファ
イル、６は出力鏡２と終段鏡３の直近内側にそれぞれ１
個ずつ配置されたアパーチャであり、これらの構成は図
４と同様なものである。図４と異なるのは、放電管１の
内径を、２つのアパーチャ６のうち内径が小さい出力鏡
２の直近内側のアパーチャ６の内径の１．２倍以上とし
た点にある。
【００１２】以上のように構成された高速軸流型ガスレ
ーザ発振器について、その動作を説明する。エネルギー
が注入されたレーザガスが励起して、そのとき生じる光
が出力鏡２と終段鏡３によって多重増幅帰還され、レー
ザ出力として出力鏡２から出射される動作は従来例と同
様である。また、アパーチャ６の内径がガウスモード８
６％径の１．５倍で、これにより、共振器内部で発生す
る８６％径ビームプロファイルはガウスモード８６％径
ビームプロファイル４となるように制限を受ける点も同
様である。
ーザ発振器について、その動作を説明する。エネルギー
が注入されたレーザガスが励起して、そのとき生じる光
が出力鏡２と終段鏡３によって多重増幅帰還され、レー
ザ出力として出力鏡２から出射される動作は従来例と同
様である。また、アパーチャ６の内径がガウスモード８
６％径の１．５倍で、これにより、共振器内部で発生す
る８６％径ビームプロファイルはガウスモード８６％径
ビームプロファイル４となるように制限を受ける点も同
様である。
【００１３】このとき、前述したように放電管１の内部
に導波モードが発生する。本発明者らは、この導波モー
ドは、放電管１の内壁で減衰伝播するが、この減衰の度
合いは、図２に示すごとく、放電管１の内径とアパーチ
ャ６の内径の比により異なることを見いだした。
に導波モードが発生する。本発明者らは、この導波モー
ドは、放電管１の内壁で減衰伝播するが、この減衰の度
合いは、図２に示すごとく、放電管１の内径とアパーチ
ャ６の内径の比により異なることを見いだした。
【００１４】図２は、低次モードを得るために、出力鏡
２と終段鏡３の直近内側に配置したアパーチャ６の内径
をガウスモード８６％径ビームプロファイル径の１．５
倍に固定して、放電管１の内径とこのアパーチャ６の内
径との比（以下、放電管内径比という）を１から２まで
変化させたときに、実際に出射したレーザのビーム径と
ガウスモードビーム径の比（以下、Ｍ値という）を示し
たものである。Ｍ値は１以上の値を示し、Ｍ値が小さい
程低次モードであり、ガウスモードにおいて１となる。
図２より明らかなように、放電管内径比が１．２以上で
Ｍ値が殆ど１となる。
２と終段鏡３の直近内側に配置したアパーチャ６の内径
をガウスモード８６％径ビームプロファイル径の１．５
倍に固定して、放電管１の内径とこのアパーチャ６の内
径との比（以下、放電管内径比という）を１から２まで
変化させたときに、実際に出射したレーザのビーム径と
ガウスモードビーム径の比（以下、Ｍ値という）を示し
たものである。Ｍ値は１以上の値を示し、Ｍ値が小さい
程低次モードであり、ガウスモードにおいて１となる。
図２より明らかなように、放電管内径比が１．２以上で
Ｍ値が殆ど１となる。
【００１５】以上のように本実施例によれば、放電管１
の内径を、アパーチャ６の内径の１．２倍とすることに
より、基本モードを乱す導波モードが著しく減衰し、低
次モードのレーザを取り出すことができる。
の内径を、アパーチャ６の内径の１．２倍とすることに
より、基本モードを乱す導波モードが著しく減衰し、低
次モードのレーザを取り出すことができる。
【００１６】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について図面を参照しながら説明する。
について図面を参照しながら説明する。
【００１７】図３は放電管１のレーザガス下流部を拡大
したもので、図１の構成と同様な出力鏡２、終段鏡３、
アパーチャ６は図示を省略している。図３において、７
は放電管１を保持するフランジ、８は放電管１の内径よ
り大きく、かつ、段差のある内径をもつ円筒型のフラン
ジリングで、その中心軸が光軸と一致するように配置し
てある。９は放電管１をフランジ７に固定する放電管ホ
ルダで、１０はレーザガス循環系の真空漏れを防止する
Ｏリングである。
したもので、図１の構成と同様な出力鏡２、終段鏡３、
アパーチャ６は図示を省略している。図３において、７
は放電管１を保持するフランジ、８は放電管１の内径よ
り大きく、かつ、段差のある内径をもつ円筒型のフラン
ジリングで、その中心軸が光軸と一致するように配置し
てある。９は放電管１をフランジ７に固定する放電管ホ
ルダで、１０はレーザガス循環系の真空漏れを防止する
Ｏリングである。
【００１８】以上のように構成された高速軸流型ガスレ
ーザ発振器について、その動作を説明する。アパーチャ
６によって、共振器内部で発生する８６％径ビームプロ
ファイルはガウスモード８６％径ビームプロファイル４
となるように制限を受ける。このとき放電管１の内部で
発生し、放電管１内壁を、モードを変化させながら減衰
伝播してフランジ７に入射した導波モードは、フランジ
リング内壁の段差によって一層減衰する。
ーザ発振器について、その動作を説明する。アパーチャ
６によって、共振器内部で発生する８６％径ビームプロ
ファイルはガウスモード８６％径ビームプロファイル４
となるように制限を受ける。このとき放電管１の内部で
発生し、放電管１内壁を、モードを変化させながら減衰
伝播してフランジ７に入射した導波モードは、フランジ
リング内壁の段差によって一層減衰する。
【００１９】以上のように本実施例によれば、放電管１
を保持するフランジ７に、放電管１の内径より大きく、
かつ、段差のある内径をもつ円筒型のフランジリング８
を、その中心軸が光軸と一致するように配置することに
より、モードを乱す導波モードが一層減衰し、低次モー
ドのレーザを取り出すことができる。
を保持するフランジ７に、放電管１の内径より大きく、
かつ、段差のある内径をもつ円筒型のフランジリング８
を、その中心軸が光軸と一致するように配置することに
より、モードを乱す導波モードが一層減衰し、低次モー
ドのレーザを取り出すことができる。
【００２０】なお、第１および第２の実施例においてア
パーチャ６は出力鏡２と終段鏡３の直近内側にそれぞれ
１個ずつ配置するとしたが、少なくとも１個を除き他の
アパーチャを省略しても、高次モードを制限する同様の
効果を有することがあることが従来から知られており、
本発明においても同様である。
パーチャ６は出力鏡２と終段鏡３の直近内側にそれぞれ
１個ずつ配置するとしたが、少なくとも１個を除き他の
アパーチャを省略しても、高次モードを制限する同様の
効果を有することがあることが従来から知られており、
本発明においても同様である。
【００２１】なおまた、第１の実施例において放電管１
の内径は、内径の小さい方のアパーチャ６の内径の１．
２倍としたが、図２から明らかなように、導波モードの
減少を期待するとき、１．２倍以上であれば同様な効果
があり、１．２倍に限定するものではない。
の内径は、内径の小さい方のアパーチャ６の内径の１．
２倍としたが、図２から明らかなように、導波モードの
減少を期待するとき、１．２倍以上であれば同様な効果
があり、１．２倍に限定するものではない。
【００２２】なお、第２の実施例においてフランジ７の
内径の段差は、段差のある内径をもつ円筒型のフランジ
リング８を配置して得るとしたが、この方法に限定する
ものではなく、フランジ７を他の方法で加工して段差を
設けてもよいことは言うまでもない。
内径の段差は、段差のある内径をもつ円筒型のフランジ
リング８を配置して得るとしたが、この方法に限定する
ものではなく、フランジ７を他の方法で加工して段差を
設けてもよいことは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明は、出力鏡と、終段
鏡と、出力鏡と終段鏡のすくなくとも一方の直近内側に
配置した高次モードを制限するアパーチャと、内径が前
記アパーチャの内径の１．２倍以上である放電管とを備
えた構成を有することにより、発生する導波モードを放
電管内で減衰することができるから、アパーチャの挿入
による発振効率の低下を大きくしないで、低次モードの
レーザ出力を取り出すことのできる優れた高速軸流型レ
ーザ発振器を実現できるものである。
鏡と、出力鏡と終段鏡のすくなくとも一方の直近内側に
配置した高次モードを制限するアパーチャと、内径が前
記アパーチャの内径の１．２倍以上である放電管とを備
えた構成を有することにより、発生する導波モードを放
電管内で減衰することができるから、アパーチャの挿入
による発振効率の低下を大きくしないで、低次モードの
レーザ出力を取り出すことのできる優れた高速軸流型レ
ーザ発振器を実現できるものである。
【図１】本発明の第１の実施例における概略構成を示す
断面図
断面図
【図２】第１の実施例における導波モードの減衰効果を
示す特性図
示す特性図
【図３】本発明の第２の実施例におけるフランジ部の概
略構成を示す断面図
略構成を示す断面図
【図４】従来の高速軸流型ガスレーザ発振器の概略構成
を示す断面図
を示す断面図
１ 放電管 ２ 出力鏡 ３ 終段鏡 ４ ガウスモード８６％径ビームプロファイル ６ アパーチャ ７ フランジ
Claims (2)
- 【請求項１】 出力鏡と、終段鏡と、出力鏡と終段鏡の
すくなくとも一方の直近内側に配置した高次モードを制
限するアパーチャと、内径が前記アパーチャの内径の
１．２倍以上である放電管とを備えた高速軸流型ガスレ
ーザ発振器。 - 【請求項２】 内径が放電管の内径より大きくかつ段差
を有するフランジで放電管を支持する請求項１記載の高
速軸流型ガスレーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14719395A JPH098386A (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 高速軸流型ガスレーザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14719395A JPH098386A (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 高速軸流型ガスレーザ発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH098386A true JPH098386A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15424672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14719395A Pending JPH098386A (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 高速軸流型ガスレーザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH098386A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104846395A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-08-19 | 淮阴工学院 | 一种3,4-二氯苯胺的合成方法 |
| JP2015173220A (ja) * | 2014-03-12 | 2015-10-01 | ファナック株式会社 | 放電管を備えるレーザ発振器、およびレーザ加工装置 |
-
1995
- 1995-06-14 JP JP14719395A patent/JPH098386A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015173220A (ja) * | 2014-03-12 | 2015-10-01 | ファナック株式会社 | 放電管を備えるレーザ発振器、およびレーザ加工装置 |
| US10128629B2 (en) | 2014-03-12 | 2018-11-13 | Fanuc Corporation | Laser oscillator provided with discharge tube and laser processing machine |
| CN104846395A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-08-19 | 淮阴工学院 | 一种3,4-二氯苯胺的合成方法 |
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