JPH1093179A - Laser oscillator - Google Patents

Laser oscillator

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Publication number
JPH1093179A
JPH1093179A JP8245274A JP24527496A JPH1093179A JP H1093179 A JPH1093179 A JP H1093179A JP 8245274 A JP8245274 A JP 8245274A JP 24527496 A JP24527496 A JP 24527496A JP H1093179 A JPH1093179 A JP H1093179A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output coupling
coupling mirror
laser
laser beam
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP8245274A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoya Horiuchi
直也 堀内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tanaka Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Tanaka Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tanaka Manufacturing Co Ltd filed Critical Tanaka Manufacturing Co Ltd
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Publication of JPH1093179A publication Critical patent/JPH1093179A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser oscillator, which enables stable emission of a laser beam of desired characteristic and state from an output coupling mirror, even when the laser output is large. SOLUTION: A laser oscillated by a discharge tube 4 is emitted as a laser beam 7 through an output coupling mirror 11 and a window member 12, so arranged as to face the output coupling mirror 11 via a clearance 14. A cooling fluid 15 is made to flow through the clearance 14, thus cooling the output coupling mirror 11 and the window member 12. Therefore, the effect of thermal distortion on the laser beam 7 to be emitted is prevented, and the laser beam 7 of desired characteristic and state may be emitted stably.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発振器に係
り、特に、鋼材等の被加工材を加工するレーザ加工装置
に搭載されるレーザ発振器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser oscillator, and more particularly to a laser oscillator mounted on a laser processing apparatus for processing a workpiece such as a steel material.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は、従来のレーザ発振器を示す。図
中符号1は出力結合鏡、3は全反射鏡、4は放電管、5
はホルダ、6は冷却水、7はレーザビーム、8は冷却水
流入部である。図4において、出力結合鏡1は、細長に
形成された放電管4の一端部に配置され、該放電管4で
発振されたレーザ光をレーザビームとして加工側(図中
矢印A)方向に出射する。出力結合鏡1はホルダ5によ
って支持されている。ホルダ5の出力結合鏡1近傍には
冷却水流入部8が形成されており、該冷却水流入部8に
冷却水6が通水されることで、ホルダ5を介して間接的
に出力結合鏡1が冷却されるようになっている。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a conventional laser oscillator. In the figure, 1 is an output coupling mirror, 3 is a total reflection mirror, 4 is a discharge tube, 5
Is a holder, 6 is cooling water, 7 is a laser beam, and 8 is a cooling water inflow section. In FIG. 4, an output coupling mirror 1 is disposed at one end of a discharge tube 4 formed to be elongated, and emits a laser beam oscillated by the discharge tube 4 in the direction of a processing side (arrow A in the drawing) as a laser beam. I do. The output coupling mirror 1 is supported by a holder 5. A cooling water inflow portion 8 is formed near the output coupling mirror 1 of the holder 5, and the cooling water 6 flows through the cooling water inflow portion 8, thereby indirectly outputting the output coupling mirror via the holder 5. 1 is to be cooled.

【0003】放電管4には炭酸ガス等のガスがレーザ媒
質として封入されている。また、放電管4は細長に形成
されたことで長い放電領域が確保され、出力の増大が図
られている。全反射鏡3は、該放電管4を介して出力結
合鏡1と対向する位置に配置され、放電管4と共振器を
構成する。
A gas such as carbon dioxide gas is sealed in the discharge tube 4 as a laser medium. Further, the discharge tube 4 is formed to be elongated, so that a long discharge region is secured, and the output is increased. The total reflection mirror 3 is arranged at a position facing the output coupling mirror 1 via the discharge tube 4, and forms a resonator with the discharge tube 4.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
なレーザ発振器の場合、放電管4のレーザ出力が大きい
と、出力結合鏡1で吸収される光が多くなって熱的歪み
が誘発され易くなり、出射するレーザビームの質が低下
する場合があった。熱的歪みの具体的影響としては、ビ
ームモードや発散角の変化等が挙げられる。
By the way, in the case of the laser oscillator as described above, if the laser output of the discharge tube 4 is large, light absorbed by the output coupling mirror 1 increases and thermal distortion is easily induced. In some cases, the quality of the emitted laser beam deteriorates. Specific effects of thermal distortion include changes in beam mode and divergence angle.

【0005】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、レーザ出力が大きい場合であっても、出力結合鏡
から所望の性状のレーザビームを安定に出射することが
できるレーザ発振器を提供することを目的とするもので
ある。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a laser oscillator capable of stably emitting a laser beam of a desired property from an output coupling mirror even when a laser output is large. It is intended to do so.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の構成を採用した。すなわち、請求項
1記載の発明では、放電管と、該放電管が発振したレー
ザをレーザビームとして目的方向に出射する出力結合体
とを具備し、出力結合体は、出力結合鏡と、該出力結合
鏡から離間して対向配置された窓材と、出力結合鏡およ
び窓材を支持し、かつ出力結合鏡と窓材との間に確保し
たクリアランスに冷却用の流体を流通させる流体流路を
形成するホルダとを備えてなることを特徴とするレーザ
発振器を前記課題の解決手段とした。
The present invention has the following features to attain the object mentioned above. That is, the invention according to claim 1 includes a discharge tube, and an output coupler for emitting a laser oscillated by the discharge tube in a target direction as a laser beam, wherein the output coupler includes an output coupling mirror, the output coupler, A window member spaced apart from the coupling mirror and a fluid flow path for supporting the output coupling mirror and the window material and for flowing a cooling fluid through a clearance secured between the output coupling mirror and the window material; A laser oscillator comprising: a holder to be formed;

【0007】本発明によれば、流体流路に流した冷却用
流体により出力結合鏡を冷却して、出力結合鏡および窓
材を透過するレーザに熱歪みの影響が作用することを防
止する。
According to the present invention, the output coupling mirror is cooled by the cooling fluid flowing in the fluid flow path, thereby preventing the laser transmitted through the output coupling mirror and the window material from being affected by thermal distortion.

【0008】請求項2記載の発明では、窓材の少なくと
も片面に、凹形あるいは凸形の曲面が形成されているこ
とを特徴とする請求項1記載のレーザ発振器を前記課題
の解決手段とした。
According to the second aspect of the present invention, a concave or convex curved surface is formed on at least one surface of the window material. .

【0009】本発明によれば、窓材の曲面によって、出
射するレーザビームの発散角等を補正し、目的のビーム
モードや発散角を得る。
According to the present invention, the divergence angle and the like of the emitted laser beam are corrected by the curved surface of the window material, and the desired beam mode and divergence angle are obtained.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下本発明のレーザ発振器の第1
実施形態を、図1および図2を参照して説明する。な
お、図中、図4と同一の構成部分には同一の符号を付
し、その説明を簡略化する。図1において、符号10は
出力結合体である。この出力結合体10は、出力結合鏡
11と、該出力結合鏡11から離間して対向配置された
窓材12と、出力結合鏡11および窓材12を支持する
ホルダ13とを備えて構成され、放電管4の長手方向一
端部において出力結合鏡11を全反射鏡3と対向させる
ようにして配置されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of a laser oscillator according to the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to FIGS. In the drawing, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be simplified. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an output coupler. The output coupling body 10 includes an output coupling mirror 11, a window member 12 spaced apart from and facing the output coupling mirror 11, and a holder 13 supporting the output coupling mirror 11 and the window member 12. The output coupling mirror 11 is arranged so as to face the total reflection mirror 3 at one end in the longitudinal direction of the discharge tube 4.

【0011】ホルダ13には、出力結合鏡11と窓材1
2との間に確保したクリアランス14に冷却用の流体1
5(冷却ガス)を流通させる流体流路16が形成されて
いる。流体流路16には、クリアランス14を介して対
向する両側に開口された透孔17の一方から他方に向け
て(図1中矢印方向)流体15が多量に通される。
The holder 13 has an output coupling mirror 11 and a window material 1.
Fluid 1 for cooling in clearance 14 secured between
5 (cooling gas) is formed. A large amount of fluid 15 is passed through the fluid flow path 16 from one of the through holes 17 opened on both sides facing each other via the clearance 14 (in the direction of the arrow in FIG. 1).

【0012】出力結合鏡11および窓材12の素材とし
ては、亜鉛化セレン等が好ましい。但し、流体流路16
に流す流体15の圧力に耐え得る強度を有することが必
要である。
The output coupling mirror 11 and the window material 12 are preferably made of zinc selenium or the like. However, the fluid flow path 16
It is necessary to have a strength that can withstand the pressure of the fluid 15 flowing through the fluid.

【0013】流体15としては、窒素ガス若しくはドラ
イな圧縮空気等の冷却ガスが好ましい。但し、これらの
冷却ガスは、油等の不純物を除去した高純度のものを使
用する。
The fluid 15 is preferably a cooling gas such as nitrogen gas or dry compressed air. However, high-purity cooling gas from which impurities such as oil are removed is used.

【0014】本発明のレーザ発振器によれば、流体流路
16に流した流体15によって出力結合鏡11および窓
材12を直接、強制冷却するので、出射するレーザビー
ム7に熱的歪みが作用することが無く、常に所望の性状
のレーザビーム7を安定して得ることができる。
According to the laser oscillator of the present invention, the output coupling mirror 11 and the window material 12 are directly and forcibly cooled by the fluid 15 flowing through the fluid flow path 16, so that the emitted laser beam 7 is thermally strained. Therefore, a laser beam 7 having a desired property can always be obtained stably.

【0015】図2は発明者らが本発明に基づいて試作し
たレーザ発振器における、出射レーザビーム径と光路長
の関係を示す。図2によれば、使用ビーム範囲の出射光
路長L(m)では、従来のレーザ発振器に比べて本発明
のレーザ発振器の方が、目的のレーザビーム径が安定し
て得られることが明白である。
FIG. 2 shows the relationship between the emitted laser beam diameter and the optical path length in a laser oscillator prototyped by the inventors based on the present invention. According to FIG. 2, it is apparent that the target laser beam diameter can be obtained more stably with the laser oscillator of the present invention than with the conventional laser oscillator with respect to the output optical path length L (m) in the working beam range. It is.

【0016】以下、本発明の第2実施形態を図3を参照
して説明する。図3において、本実施形態のレーザ発振
器の第1実施形態記載のレーザ発振器と異なる点は、符
号18の窓材のみである。窓材18は、レーザビーム7
の出射方向に凸形の曲面19を有している。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the laser oscillator according to the present embodiment is different from the laser oscillator according to the first embodiment only in the window member 18. The window material 18 is a laser beam 7
Has a convex curved surface 19 in the emission direction.

【0017】本実施形態のレーザ発振器によれば、凸形
曲面19によって、窓材18を透過したレーザビーム7
の発散角が抑えられ、所望の性状のレーザビーム7を安
定に出射することができる。これにより、加工に適した
ビーム品質を得ることができ、利用効率が向上する。
According to the laser oscillator of this embodiment, the laser beam 7 transmitted through the window member 18 is formed by the convex curved surface 19.
Is suppressed, and the laser beam 7 having a desired property can be emitted stably. Thereby, beam quality suitable for processing can be obtained, and utilization efficiency is improved.

【0018】なお、窓材に形成する曲面は、形成位置が
窓材の入射側あるいは入出射両側であっても良く、形状
が凹形や曲率が一定でないものであってもよい。曲面の
形成位置や形状は、所望の性状のレーザビームを得るこ
とを目的に適宜選択されるものである。
The curved surface formed on the window material may be formed on the entrance side or on both the entrance and exit sides of the window material, and may have a concave shape or an irregular curvature. The position and shape of the curved surface are appropriately selected for the purpose of obtaining a laser beam having a desired property.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載のレ
ーザ発振器によれば、放電管と、該放電管が発振したレ
ーザをレーザビームとして目的方向に出射する出力結合
体とを具備し、出力結合体は、出力結合鏡と、該出力結
合鏡から離間して対向配置された窓材と、出力結合鏡お
よび窓材を支持し、かつ出力結合鏡と窓材との間に確保
したクリアランスに冷却用の流体を流通させる流体流路
を形成するホルダとを備え、流体流路に流した冷却用流
体により出力結合鏡および窓材を直接強制冷却して、出
力結合鏡および窓材を透過するレーザビームに熱歪みの
影響を与えないようにしたので、所望の性状のレーザビ
ームを安定して得ることができ、これを鋼材のレーザ加
工に利用した場合には、加工精度が安定して、加工した
製品の品質を向上することができるといった優れた効果
を奏する。
As described above, according to the laser oscillator of the first aspect, there is provided a discharge tube, and an output coupler for emitting a laser oscillated by the discharge tube as a laser beam in a target direction, The output coupling body includes an output coupling mirror, a window member spaced apart from and facing the output coupling mirror, and a clearance secured between the output coupling mirror and the window material, supporting the output coupling mirror and the window material. And a holder for forming a fluid flow path for allowing a cooling fluid to flow therethrough. The output coupling mirror and the window material are directly forcibly cooled by the cooling fluid flowing through the fluid flow path, and the output coupling mirror and the window material are transmitted. The laser beam does not have the effect of thermal distortion, so that a laser beam of desired properties can be obtained stably, and when this is used for laser processing of steel materials, the processing accuracy is stable. Improves the quality of processed products Excellent effects such can Rukoto.

【0020】請求項2記載のレーザ発振器では、窓材の
少なくとも片面に、凹形あるいは凸形の曲面が形成され
ているので、出射するレーザビームの発散角が抑えられ
てレーザの出力が無駄にならないとともに、所望の性状
のレーザビームを常に安定かつ確実に出射することがで
きるといった優れた効果を奏する。
In the laser oscillator according to the second aspect, since the concave or convex curved surface is formed on at least one surface of the window material, the divergence angle of the emitted laser beam is suppressed, and the laser output is wasted. In addition to this, there is an excellent effect that a laser beam having a desired property can always be emitted stably and reliably.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明のレーザ発振器の第1実施形態を示す
正断面図である。
FIG. 1 is a front sectional view showing a first embodiment of a laser oscillator according to the present invention.

【図2】 本発明のレーザ発振器の効果を示す図であっ
て、出射レーザビーム径と光路長の関係を示す。
FIG. 2 is a diagram showing an effect of the laser oscillator of the present invention, and shows a relationship between an emitted laser beam diameter and an optical path length.

【図3】 本発明のレーザ発振器の第2実施形態を示す
正断面図である。
FIG. 3 is a front sectional view showing a second embodiment of the laser oscillator of the present invention.

【図4】 従来例のレーザ発振器を示す正断面図であ
る。
FIG. 4 is a front sectional view showing a conventional laser oscillator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 放電管 7 レーザビーム 10 出力結合体 11 出力結合鏡 12 窓材 13 ホルダ 14 クリアランス 15 流体 16 流体流路 18 窓材 19 曲面(凸形曲面) Reference Signs List 4 discharge tube 7 laser beam 10 output coupling body 11 output coupling mirror 12 window material 13 holder 14 clearance 15 fluid 16 fluid flow path 18 window material 19 curved surface (convex curved surface)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放電管(4)と、該放電管が発振したレ
ーザをレーザビーム(7)として目的方向に出射する出
力結合体(10)とを具備し、 出力結合体は、出力結合鏡(11)と、該出力結合鏡か
ら離間して対向配置された窓材(12、18)と、出力
結合鏡および窓材を支持し、かつ出力結合鏡と窓材との
間に確保したクリアランス(14)に冷却用の流体(1
5)を流通させる流体流路(16)を形成するホルダ
(13)とを備えてなることを特徴とするレーザ発振
器。
A discharge tube (4) and an output coupler (10) for emitting a laser oscillated by the discharge tube as a laser beam (7) in a target direction, wherein the output coupler is an output coupling mirror. (11) a window member (12, 18) which is spaced apart from the output coupling mirror and opposed to the output coupling mirror; a clearance which supports the output coupling mirror and the window material and is secured between the output coupling mirror and the window material; (14) Cooling fluid (1)
5) A laser oscillator comprising: a holder (13) for forming a fluid flow path (16) through which a fluid flows.
【請求項2】 窓材(18)の少なくとも片面に、凹形
あるいは凸形の曲面(19)が形成されていることを特
徴とする請求項1記載のレーザ発振器。
2. The laser oscillator according to claim 1, wherein a concave or convex curved surface is formed on at least one surface of the window material.
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