JPS5855663Y2 - Laser oscillation device - Google Patents

Laser oscillation device

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JPS5855663Y2
JPS5855663Y2 JP121682U JP121682U JPS5855663Y2 JP S5855663 Y2 JPS5855663 Y2 JP S5855663Y2 JP 121682 U JP121682 U JP 121682U JP 121682 U JP121682 U JP 121682U JP S5855663 Y2 JPS5855663 Y2 JP S5855663Y2
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JP
Japan
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reflecting mirror
resonator
reflector
oscillation device
mirror
Prior art date
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JP121682U
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Japanese (ja)
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JPS5897859U (en
Inventor
直人 西田
昌良 渡辺
Original Assignee
工業技術院長
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は共振器の特性を変えることができるようにした
レーザー発振装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] Technical Field of the Invention The present invention relates to a laser oscillation device in which the characteristics of a resonator can be changed.

考案の技術的背景とその問題点 近年、高出力で比較的集束性の良いレーザービームを発
生させることのできるものとして不安定形の共振器をも
つレーザー発振装置が注目されている。
Technical background of the invention and its problems In recent years, laser oscillation devices with unstable resonators have been attracting attention as devices capable of generating high-output, relatively well-focused laser beams.

しかしながら、不安定形の共振器は開発の歴史が浅いた
めに実際のレーザー発振装置への応用例がほとんどない
However, since unstable resonators have a short history of development, there are almost no examples of their application to actual laser oscillation devices.

一方、従来のレーザー発振装置の共振器は安定形のもの
が大部分であった。
On the other hand, most of the resonators of conventional laser oscillation devices have been of stable type.

しかしながら、安定形の共振器は出力鏡としてZn5e
やGaAsなどの高価な半導体鏡を使用しなければなら
ない。
However, the stable resonator uses Zn5e as the output mirror.
An expensive semiconductor mirror such as GaAs or GaAs must be used.

したがって、レーザー発振器の使用目的に応じて共振器
の特性を変える際のコストが極めて高くつくという欠点
がある。
Therefore, there is a drawback that the cost of changing the characteristics of the resonator depending on the intended use of the laser oscillator is extremely high.

これに対して不安定形の共振器は、反射鏡として上記半
導体鏡に比較して非常に安価な金属鏡だけで構成されて
いるから、異なる曲率の反射鏡を用いて共振器の特性を
変えることが比較的安価に行なえる。
On the other hand, an unstable resonator is composed of only a metal mirror, which is much cheaper than the semiconductor mirror mentioned above, as a reflecting mirror, so it is possible to change the characteristics of the resonator by using a reflecting mirror with a different curvature. can be done relatively cheaply.

しかしながら、従来上記不安定形共振器をもつレーザー
発振装置において、その共振器の特性を容易に変えるこ
とができるようにしたものが開発されていなかった。
However, in the past, no laser oscillation device having the above-mentioned unstable resonator has been developed in which the characteristics of the resonator can be easily changed.

また、安定形の共振器は、その出力鏡が平面鏡で、この
出力鏡から出るレーザービームが平面波であるが、回折
のために遠く離れるにしたがってビーム径が拡がってし
まう。
In addition, the output mirror of a stable resonator is a plane mirror, and the laser beam emitted from this output mirror is a plane wave, but the beam diameter increases as the distance increases due to diffraction.

すると、口径の小さな加工用のレンズに入らなくなるか
ら、高価な大口径のレンズを用いなければならないとい
う欠点が生じたり、このことを防ぐためにはコリメータ
レンズを用いてレーザービームを平行化するなど特殊な
ビーム伝送系を必要とするという問題が生□じる。
If this happens, it will not fit into the processing lens with a small diameter, resulting in the disadvantage of having to use an expensive large diameter lens. A problem arises in that a beam transmission system is required.

考案の目的 本考案は不安定形共振器の特性、すなわち反射鏡を曲率
の異なるものと容易に変えることができるようにしたレ
ーザー発振装置を提供することにある。
OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a laser oscillation device in which the characteristics of an unstable resonator, that is, the reflecting mirror can be easily changed to one with a different curvature.

考案の概要 発振装置の本体によって形成された励起空間を介して一
対の反射鏡収納部を対向するよう配設し、これら反射鏡
収納部内に外部からの操作によってスライド可能な複数
の曲率の異なる反射鏡を保持した移動体を設け、これら
移動体を操作することにより不安定形共振器を構成する
対向する一対の反射鏡の曲率を変えることができるよう
にしたレーザー発振装置である。
Summary of the invention A pair of reflecting mirror housings are arranged to face each other through an excitation space formed by the main body of the oscillator, and a plurality of reflection mirrors with different curvatures that can be slid into the reflecting mirror housings by external operation are provided. This laser oscillation device is provided with a movable body holding a mirror, and by manipulating these movable bodies, the curvature of a pair of opposing reflecting mirrors constituting an unstable resonator can be changed.

考案の実施例 以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明する。Examples of ideas An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、第1図は一般的な不安定形共振器の概略を示し、
図中1は励起空間である。
First, Figure 1 shows an outline of a general unstable resonator.
In the figure, 1 is an excitation space.

この励起空間1を介して金属鏡からなる凹面反射鏡2と
凸面反射鏡3が対向するよう配設されている。
A concave reflecting mirror 2 and a convex reflecting mirror 3 made of metal mirrors are arranged to face each other with the excitation space 1 interposed therebetween.

上記凸面反射鏡3の近傍には透孔4が穿設された結合反
射鏡5が45°の傾斜角度で設けられている。
In the vicinity of the convex reflecting mirror 3, a combined reflecting mirror 5 having a through hole 4 is provided at an inclination angle of 45°.

したがって、上記凹面反射鏡2と凸面反射鏡3とにより
励起されたレーザービームLは、上記結合反射鏡5で反
射し、この反射方向に設けられた出力窓6から環状の断
面形状をもつレーザービームLとなって出射する。
Therefore, the laser beam L excited by the concave reflector 2 and the convex reflector 3 is reflected by the combined reflector 5, and from the output window 6 provided in the direction of reflection, a laser beam having an annular cross-section is emitted. It becomes L and emits.

このような不安定形共振器において、第2図に示すよう
に凹面反射鏡2の曲率をR1、凸面反射鏡3の曲率をR
2、これら反射鏡2,3の対向間隔をl、凹面反射鏡2
によって生じる共振器内の光の波面の定常状態の曲率を
a、同じく凸面反射鏡3によって生じる光の波面の曲率
をbとすると、が成り立つ。
In such an unstable resonator, the curvature of the concave reflector 2 is R1, and the curvature of the convex reflector 3 is R, as shown in FIG.
2. The distance between these reflecting mirrors 2 and 3 is l, and the concave reflecting mirror 2
Let a be the steady-state curvature of the wavefront of the light inside the resonator produced by the convex reflecting mirror 3, and b be the curvature of the wavefront of the light produced by the convex reflecting mirror 3.

この(1)式と(2)式を連立して解くことによりa、
l)が求められ、さらに拡大率Mが、によって求められ
る。
By solving equations (1) and (2) simultaneously, a,
l) is determined, and furthermore, the magnification rate M is determined by.

そして、上記(1) 、 (2) 、 (3)式により
凹面反射鏡2からレーザービームLの最小径までの距離
aと、 により求められる等価的な結合度が決定される。
Then, the distance a from the concave reflecting mirror 2 to the minimum diameter of the laser beam L and the equivalent degree of coupling determined by the above equations (1), (2), and (3) are determined.

この結合度は、通常各レーザー発振装置により最適値が
存在し、この最適値から大きくずれるときには発振効率
が非常に悪いものとなってしまう。
The degree of coupling usually has an optimum value for each laser oscillation device, and when it deviates significantly from this optimum value, the oscillation efficiency becomes extremely poor.

不安定形共振器においては、上述したように結合度は拡
大率Mによって決定される。
In an unstable resonator, the degree of coupling is determined by the magnification factor M, as described above.

したがって、使用目的に応じて共振器の特性を変える場
合、拡大率Mがほぼ一定に保たれ、最小ビーム径となる
距離aだけが変化するよう凹面反射鏡2と凸面反射鏡3
との曲率R] 、 R2の組合妊を決定しなければなら
ない。
Therefore, when changing the characteristics of the resonator depending on the purpose of use, the concave reflector 2 and the convex reflector 3 are arranged so that the magnification factor M is kept almost constant and only the distance a that provides the minimum beam diameter is changed.
curvature R], the combination pregnancy of R2 must be determined.

このような観点からなされた本考案の共振器の具体例は
第3図と第4図とに示す。
A specific example of the resonator of the present invention made from this point of view is shown in FIGS. 3 and 4.

すなわち、図中11は励起空間1を形成する発振装置の
本体である。
That is, numeral 11 in the figure is the main body of the oscillation device forming the excitation space 1.

この本体11の両端にはそれぞれベローズ12゜]2を
介して曲率の異なる複数の凹面反射鏡2・・・・・・が
内蔵された第1の反射鏡収納部13と、曲率の異なる複
数の凸面反射鏡3・・・・・・が内蔵された第2の反射
鏡収納部14とが対向するよう設けられている。
At both ends of the main body 11, there is provided a first reflecting mirror housing 13 in which a plurality of concave reflecting mirrors 2 with different curvatures are built in via bellows 12°]2, and a plurality of concave reflecting mirrors 2 with different curvatures are built in. A second reflecting mirror housing section 14 in which convex reflecting mirrors 3 are incorporated is provided so as to face it.

これら第1.第2の反射鏡収納部13.14は第4図に
示すように構成されている。
These first. The second reflecting mirror storage section 13,14 is constructed as shown in FIG.

すなわち、筐体15内には一対のガイド軸16.16が
両端を筐体15の両側内面に固定して上下方向に平行に
離間するよう架設されている。
That is, a pair of guide shafts 16.16 are installed in the housing 15 so as to be spaced apart from each other in the vertical direction, with both ends fixed to inner surfaces of both sides of the housing 15.

これらガイド軸16.16には移動体17がスライド自
在に設けられている。
A movable body 17 is slidably provided on these guide shafts 16,16.

この移動体17には一対の取付孔18.18がガイド軸
16.16の軸方向に対して直交する方向に形成され、
これら取付孔18.18にはそれぞれ曲率の異なる上記
凹面反射鏡2・・・・・・または凸面反射鏡3・・・・
・・が保持されている。
A pair of mounting holes 18.18 are formed in this movable body 17 in a direction perpendicular to the axial direction of the guide shaft 16.16,
These mounting holes 18 and 18 are provided with the concave reflector 2 or convex reflector 3 having different curvatures, respectively.
... is maintained.

また、移動体17には上記ガイド軸16.16と平行に
なるよう駆動軸19が一端を連結して設けられている。
Further, the movable body 17 is provided with a drive shaft 19 connected at one end so as to be parallel to the guide shaft 16.16.

この駆動軸19の他端部は、上記筐体15の一側外面に
設けられた挿通部20からOリング21を介して気密に
突出している。
The other end of the drive shaft 19 protrudes airtight from an insertion portion 20 provided on one side outer surface of the housing 15 via an O-ring 21.

したがって、この駆動軸19の筐体15.力・ら突出し
た端部を押し引きして上記移動体17を移動させれば、
第1の反射鏡収納部13と第2の反射鏡収納部14とに
それぞれ設けられた凹面反射鏡2・・・・・・と凸面反
射鏡3・・・・・・のうち、所望する曲率のものを励起
空間1を介して対向させることができる。
Therefore, the housing 15 of this drive shaft 19. If the moving body 17 is moved by pushing and pulling the protruding end,
A desired curvature of the concave reflecting mirror 2 and the convex reflecting mirror 3 provided in the first reflecting mirror housing 13 and the second reflecting mirror housing 14, respectively. can be opposed to each other with the excitation space 1 interposed therebetween.

なお、ガイド軸16.16の端部には移動体17の位置
決めをするストッパ22が設けられ、また駆動軸19の
挿通部20から突出した端部には目盛23が付されてい
て、これらストッパ22と目盛23によって上記凹面反
射鏡2・・・・・・と凸面反射鏡3・・・・・・の位置
決めができるようになっている。
A stopper 22 for positioning the movable body 17 is provided at the end of the guide shaft 16.16, and a scale 23 is attached to the end protruding from the insertion portion 20 of the drive shaft 19. 22 and scale 23, it is possible to position the concave reflecting mirror 2 and the convex reflecting mirror 3.

また、上記本体11内には第2の反射鏡収納部14側の
端部に結合反射鏡5が45°の傾斜角度で設けられてい
るとともに、この反射方向には出力窓6が形成されてい
る。
Further, in the main body 11, a coupled reflector 5 is provided at an end on the second reflector housing 14 side at an inclination angle of 45°, and an output window 6 is formed in the direction of reflection. There is.

なお、移動体17には、この取付孔18.18に保持さ
れた反射鏡2・・・・・・3・・・・・・を冷却するた
めの可撓性チューブからなる冷却水の供給管24 aと
排出管24 bが接続されている。
Note that the movable body 17 has a cooling water supply pipe made of a flexible tube for cooling the reflecting mirrors 2...3... held in the mounting holes 18.18. 24a and discharge pipe 24b are connected.

このように構成された共振器によれば、レーザービーム
Lの使用目的に応じて共振器の特性、すなわち最小ビー
ム径となる距離aを変える場合には、第1.第2の反射
鏡収納部13.14の一側面から突出した駆動軸19.
19を操作し、各移動体17.17をスライドさせるこ
とによって励起空間1を介して対向する凹面反射鏡2・
・・・・・と凸面反射鏡3・・・・・・とを曲率の異な
るものに変えればよい。
According to the resonator configured in this way, when changing the characteristics of the resonator, that is, the distance a that provides the minimum beam diameter, depending on the purpose of use of the laser beam L, the first. A drive shaft 19 protruding from one side of the second reflector housing 13.14.
19 and slide each movable body 17.17, the concave reflecting mirrors 2 and 17 facing each other across the excitation space 1 are moved.
. . . and the convex reflecting mirror 3 . . . may be changed to ones with different curvatures.

そして、このような操作は、第1.第2の反射鏡収納部
13.14から気密に突出した駆動軸19.19により
、励起空間1の真空状態を破らずに容易かつ迅速に行な
うことができる。
Such an operation is performed in the first step. The driving shaft 19.19, which protrudes airtight from the second reflector housing 13.14, allows this to be carried out easily and quickly without breaking the vacuum state of the excitation space 1.

しかも、上記構成の不安定形共振器によれば、凹面反射
鏡2・・・・・・と凸面反射鏡3・・・・・・とに安価
な金属鏡を使用することができるので、共振器の特性を
変えることができるようにするため各反射鏡収納部13
.14に複数の反射鏡2・・・・・・ 3・・・・・・
を設けても大幅なコスト高を招くことなく安価に構成す
ることができる。
Moreover, according to the unstable resonator having the above configuration, inexpensive metal mirrors can be used for the concave reflecting mirror 2 and the convex reflecting mirror 3. In order to be able to change the characteristics of each reflector housing 13
.. 14 with multiple reflecting mirrors 2...3...
Even if it is provided, it can be constructed at low cost without causing a significant increase in cost.

さらに、本考案の共振器は不安定形であるので、出力窓
6から出力されるレーザービームLか゛安定形共振器の
ように拡がることがない。
Furthermore, since the resonator of the present invention is unstable, the laser beam L output from the output window 6 does not spread unlike in the case of a stable resonator.

したがって、レーザービームLの拡がりに応じた大径口
の加工用レンズを用いたり、レーザービームLを平行化
するためにコリメータレンズのような特殊な伝送系を用
いるなどのことをせずにすむ。
Therefore, it is not necessary to use a processing lens with a large diameter according to the spread of the laser beam L, or to use a special transmission system such as a collimator lens to collimate the laser beam L.

更に、もし、同一のレーザーにおいて、レーザ媒質の励
起方法を切替える事ができるような場合、(例えば、C
Wモードとパルスモードの切替えのように)それぞれの
励起方法に最適の結合率が得られるように、共振器構成
を切替えることも可能である。
Furthermore, if the excitation method of the laser medium can be changed in the same laser (for example, C
It is also possible to switch the resonator configuration to obtain the optimum coupling ratio for each excitation method (such as switching between W mode and pulsed mode).

考案の効果 以上述べたように本考案によれば、励起空間の真空を破
らずに不安定共振器を構成する反射鏡を曲率の異なるも
のに容易かつ迅速に変えて共振器の特性、すなわちレー
ザービームが最小径となる距離や、結合率を使用目的な
どに応じて調節することができる。
Effects of the invention As described above, according to the invention, the reflector constituting the unstable resonator can be easily and quickly changed to one with a different curvature without breaking the vacuum of the excitation space, and the characteristics of the resonator, that is, the laser beam can be improved. The distance at which the beam has the minimum diameter and the coupling rate can be adjusted depending on the purpose of use.

また、不安定形共振器であるから、上記反射鏡として安
価な金属鏡を使用することができるので、共振器の特性
を変えることができるようにするため複数の反射鏡を用
いても大幅なコスト高を招くことがない。
In addition, since it is an unstable resonator, an inexpensive metal mirror can be used as the above-mentioned reflector, so even if multiple reflectors are used to change the characteristics of the resonator, there is no significant cost. It does not cause high fever.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本考案の一実施例を示し、第1図と第2図は不安
定形共振器の説明図、第3図は概略的構成図、第4図は
反射鏡収納部の一部破断した斜視図である。 1・・・・・・励起空間、2・・・・・・凹面反射鏡、
3・・・・・・凸面反射鏡、11・・・・・・本体、1
3.14・・・・・・反射鏡収納部、17・・・・・・
移動体、19・・・・・・駆動軸。
The drawings show one embodiment of the present invention; FIGS. 1 and 2 are explanatory diagrams of an unstable resonator, FIG. 3 is a schematic configuration diagram, and FIG. 4 is a partially broken perspective view of the reflector housing. It is a diagram. 1...Excitation space, 2...Concave reflecting mirror,
3...Convex reflecting mirror, 11...Main body, 1
3.14...Reflector storage section, 17...
Moving body, 19... Drive shaft.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 励起空間を形成する発振装置の本体と、この本体に上記
励起空間を介して対向するよう配置された一対の反射鏡
収納部と、これら反射鏡収納部内に外部からの操作によ
ってスライド可能に設けられた移動体と、これら移動体
にそれぞれ保持された曲率の異なる複数の反射鏡とを具
備したことを特徴とするレーザー発振装置。
A main body of an oscillation device that forms an excitation space, a pair of reflecting mirror housings arranged to face the main body through the excitation space, and a pair of reflecting mirror housings that are provided in the reflecting mirror housings so as to be slidable by an operation from the outside. 1. A laser oscillation device comprising: a movable body; and a plurality of reflecting mirrors each having a different curvature, each of which is held by the movable body.
JP121682U 1981-12-24 1981-12-24 Laser oscillation device Expired JPS5855663Y2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP121682U JPS5855663Y2 (en) 1981-12-24 1981-12-24 Laser oscillation device

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JP121682U JPS5855663Y2 (en) 1981-12-24 1981-12-24 Laser oscillation device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5897859U JPS5897859U (en) 1983-07-02
JPS5855663Y2 true JPS5855663Y2 (en) 1983-12-20

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ID=33307146

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