JPS5879787A

JPS5879787A - レ−ザ出力可変装置

Info

Publication number: JPS5879787A
Application number: JP56177864A
Authority: JP
Inventors: Koichi Karaki; 幸一唐木
Original assignee: Olympus Corp; Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1981-11-06
Filing date: 1981-11-06
Publication date: 1983-05-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明はレーザ出力を安定して可変し得るレーザ出力
可変装置ｌζ間する。

最近レーザは多方面にわたって広く用いられる傾向にあ
る。

このうち１例えば医用および小加工などの応用分野ｌと
は代表的なものとして出力数＋Ｗ程度のＣＯ１ガスレー
ザが用いられるが、このようなレーザは用途によって発
振器から象り出す出力を可変することが不可欠である。

ところで、ＣＷ出力数＋ＷのＣＯ，ガスレーザは通常教
＋ｔｏｒｒ程度の低圧混合気体中のグロー放電番こより
励起され発振するものが用いられており。

このようなレーザ発振器は通常放電電流を変えることに
より出力を可変するようにしている。ところがこのよう
な可変手段によると次のような欠点がある。

（ａ）　　放電電流のコントロールには高圧（教ｋｖ−
数＋ｋｖ）の電流安定化コントロール回路が必要であり
、かかる高鑞圧の電流コントロールのための回路素子は
大型で且つ高価なものになる。

（ｂ）　　００ｇガスレーザのような放電励起の低圧気
体レーザではレーザの安全発振領域が必ずし奄放電の安
定領域になく、放電電流を変化させることは放電しいて
はレーザ発振の安定性を欠くことになる。したがって放
電電流、電圧は最適値に固定しておくことが望ましい。

（Ｃ）　　放電電流のコントロールによってはら）の環
内により最大出力の三割程度の低出方域までしか安定ｔ
こ出力を変化させることができない。

（ｄｌ　　ｍ流制御用の素子が装置寿命を決めるファク
ターになってしまう。

一方、数＋Ｗを上まわるような高出力レーザつまりＣＯ
，ＨＰ、　Ｄｒなどのｃｗ発振についても上述と同様用
途によってレーザ出力を可変することが不可欠である。

しかしこのような高出力レーザではその出方を可変する
のに通常Ｈｅ　−Ｎｅガスレーザに用いられるよりなＮ
Ｄフィルタを用いることができない。また、化学反応を
基本としＣ発振させるケミカルレーザについては発振器
への入力を変化するのではレーザ出力をコントロールす
ることが難しい。

この発明は上記事情化鑑みてなされたもので、簡単な構
成８よび操作にてレーザ出力を安定性よく可変すること
ができるレーザ出力可変装置を提供することを目的とす
る。

以下、この発明の一実施例を図面に従い説明する。

第１図において、１はレーザ発生源例えば定出力で安定
発振しているレーザ発振器で、この発振器１よりレーザ
ビーム２が出力される。この場合、高出力レーザとする
とビーム径は数％４２ｃｍ程度の比較的太いビームとな
っている。

上記レーザビーム２の光軸上ｌご光学系３を設ける。こ
の光学系３は１対の集光レンズ３１．３２を有装置され
ている。

上記集魚レンズ３１．３２を共通の支持台４にて支持し
ている。この支持台４には駆動機構として例えばラック
５とピニオン６を設けている。このうちピニオン６には
摘み７を取付けている。これにより摘み７を回すことで
上記ピニオン６ｊｉ５よびラック５を介して支持台４を
レーザビーム２の光軸方向に沿って直線移動させるよう
にしている。

Ｅ記し−ザビーム２の光軸上で且つ集光レンズ３１．３
２の間に絞り部８を設けている。この絞り部８は上記集
光レン、（３１，３２に対向する両側面ｌこ夫々円錐状
の溝部８１８２を形成するとともにこれらｎ［１８１，
８２の頂点をピンホール８３を介して連通している。こ
の場合ピンホール８３はレーザビーム２を集光したとき
のスポットサイズよりわずかに大きな径を有するように
している。また、レーザビーム２が入射される側の溝部
８１は頂角φ１をレーザビーム２が出射されるａｍ部８
２の頂角−夷に比べ充分小さく設定するとともにテーパ
状局面にレーザビーム吸収体９を付し粗面にている。

上記絞り部８には冷却手段が設けられている。

この場合絞り部８は内部にｉ却通路８４を有して２す、
この通路８４中に冷却媒体例えば冷却水］０を強制的に
供給するようｋしている。ここで、８４１は供給口、８
４ｂは排出口である。

次に、その作用を説明する。

いま、説明を簡単にするため第２図に示すように絞り部
８のピンホール８３が集光レンズ３１と３２の中間つま
り２Ｐ／２）：に位置しているものとする。この状態で
、レーザ発振ａ１よりレーザビ上に集光されその後広が
りながら集光レンズ３２に与えられ平行なレーザビーム
２′として出方される。この場合絞り部８のビンポール
８３が集光レンズ３１の焦点上に一致して配置されるの
でレーザビーム２は絞り部８に何ら影響されずピンボー
ル８３を通り集光レンズ３２より１００チ出カされるこ
とになる。

次−ζ絞り部８を４１図Ｉこ示すようにわずかに集光レ
ンズ３２側に位置させる。この状態は摘み７を回わしで
ピニオン６およびラック５を介して支持台４を図示方向
に移動し集光レンズ３１．３２の焦点位置を絞り部８の
ピンホール８３より左９１４に移動することにより容易
に得られる。

この状態で、レーザ発振器１よリレーザビーム２が出力
されると、このビーム２は集光レンズ３１を通して絞り
部８のピンホール８３の手前つまり溝部８１内で集光さ
れ、その後広がりながらピンホール８３に達する。とこ
ろが、この時点でレーザビーム２の径がピンホール８３
の径より大きいものとするとレーザビーム２の一部が溝
部８１のテーパ状周面に当り、同局面のレーザビーム吸
収体９に吸収されてしまいピンホール８３を通る部外の
みが集光レンズ３２に与えられ平行なレーザビーム２と
して出力される。つまり、レーザ発振器１より出力され
たレーザビーム２は絞り部８にて一部が吸収され、残り
が出力として発生されるようになる。このため絞り部８
で吸収された分だけエネルギーが減資され、出力が変化
されることになる。この場合、レーザビーム２の一部が
当る絞り部８の溝部８１は円錐状に形成しているのでこ
のときの円錐状溝部８１の頂角φ１をレーザビーム２の
集光レンズ３１の焦点での広がり角度θよりわずかに大
きく設定しておけば溝部８１周面が受止めるレーザビー
ムのエネルギー密度ヲ下ケることができ、これに加え絞
り部８内部の冷却通路８４に冷却水１０を供給すること
で絞り部８での発熱を効率よく除去できる。ちなみにＭ
３図に示すように集光レンズ３１．３２の間ｌこ絞り部
として盤体１１に透孔１１ａを有するものを用いた表こ
ろレーザビーム２のエネルギーにより盤体１１は極めて
高温に加熱され焼失されてしまうことが確昭されている
。

しかして、第１図に８いて摘み７を回わして支持台４を
移動し絞り部８に対し集光レンズ３１．３２の焦点位置
を適宜設定すれば絞り部８でのレーザビームの吸収量を
任意に変化でき、これによりレーザ出力を可変できるこ
とになる。

したがって、このような構成によれば集光レンズ３１．
３２の焦点位置と絞り部８のピンホール８３との相対位
置を変えるのみでレーザ出力を可変できるので横穴が簡
単でしかも操作も簡単にできる。

また絞り部８はレーザビーム２の一部を効果的に吸収し
、その分のエネルギーを減衰せしめるようにしているの
でレーザ出力を安定性よく可変することもできる。

して固定し、絞り部８側を支持台４に設はリニア駆動機
構つまりラック５とビニオン６により光軸方向に直線移
動するようにしている。このようにしても集光レンズ３
１．３２の焦点位置と絞り部８の相対位置を変えること
ができるので上述と同様の効果が期待できる。

第５図はこの発明の異なる他実施例を示すものである。

この例では絞り部のピンホールによってレーザビームを
絞るとある程度の回折光が生じるが、この回折光をも除
去するようにしている。この場合、集光レンズ３２の手
前に補助絞り１２を設ける。この絞り１２は絞り部８の
ピンホール８３からの非常に小さなエネルギーの回折光
をし中断するためのものなのでカメラに用いられる開口
１２ａの度合が可変するものを用いている。そして、こ
の補助絞り１２の開口１２ａを集光レンズ３１．３２の
焦点と絞り部８との相対位置を検出する位置検出装置１
３の出力により絞り駆動装置ｔ　１４を介し制御して常
にピンホール８３を通したレーザビームの径よりわずか
に大きくなるようにする。その他は第４図と同様である
。

しかしてこのようにしても上述の実施例吉同様の効果が
得られるとともに回折光をも補助絞り１２にて除去する
ことができ良好なレーザ出力が得られる。

第６図はこの発明の更に異なる他実施例を示すものであ
る。すなわち上述しＣレーザ出力可實装イはレーザ発振
器の外部に独立して設けたものであるが、共振器に組込
んでも同様の働きを期待できる。この場合、共嵌器１５
の放電管１５１のブリュースタ窓１５２と取り出し緯１
５３との間に第５図で述べたと同様の装置を組込んでい
る。このようにすると集光レンズ１３１を通したのち絞
り部８にて除去されるビーム分（図中Ｃ部分）はもとも
と見損されｔよくなるので、吸収され熱になるのはピン
ホール８３の周縁部分を通過するビーム分だけとなり、
それだけ絞り部８での放熱手段が簡単にできる。

なお、この発明は上記実施例にのみ限定されず要旨を変
更しない範圃て適宜変形して実施できる。

例えば上述した実施例では絞り部８に冷遇路８４を形成
し冷却水１６を供給したが、油など他の冷却媒体を供給
してもよい。また第７図に示すように空冷フィン８５を
設けるようＫしてもよい。

以上述べたようにこの発明によれば簡単な構成および操
作〈てレーザ出力を安定性よく可変することができるレ
ーザ出力可変装置を提供で舎る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略的構成図、第２
ａｌｌは同突ＩＩＩＩ例を説明するための概略的構成図
、第３図は同実施例の絞り部の効果を説明するための概
略的構成図、第４１１はこの発明の他の実施例を示す概
略的構成図、第５図はこの発明の異なる他実施例を示す
概略的構成図、第６図はこの発明の更に異なる傭実膣例
を示す概略的構成図。第７図はこの発明の更に異なる他実施例に用いられる絞
り部を示す縦断面図である。ｌ・・・レーザ見損６２・・・レーザビーム３・・・光
学系　　　　　４・・・支持台５・・・ラック　　　　
　６・・・ピニオン７・・・摘み　　　　　　８・・・
絞り部８１．８２・・・溝部　　　　８３・・・ピンホ
ール８４・・・冷却通路　　　８５・・・冷却フィン９
・・・レーザビーム吸収体　　１０・・・冷却水１１・
・・盤体　　　　　１１ａ・・・透孔１２・・・補助絞
り　　　１２ａ・・・開口１５２・・・ブリュースタ窓
　　１５３・・・取り出し撓第１図第２図１８２第３ＩＩＡ第４図

Claims

【特許請求の範囲】で配置される１対の集光レンズと、これら集光レンズの
間４ζ設けられ且つ上記集光レンズに対向する両側面ｌ
こ円錐状の溝部を形成するとともにこれら溝部の頂点を
ピンホールを介して連通してなる絞り部と、上記集光レ
ンズの集魚位置と上記絞り部のピンホールとの相対位置
を可変する手段とを具備したことを特徴とするレーザ出
力可変装置。（２）　　上記絞り部はレーザビームが入射される［４
部の局面にレーザビーム吸収体を付してなることを１１
！値とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ出力可変
装置。（３）上記絞り部はレーザビームが入射される側溝部の
頂角を集光レンズの集魚でのレーザビーム広り角度より
大きく設定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は＠２項記載のレーザ出力可変装置。（４）　　上記絞り部は冷却手段を有することを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第３頂のいずれかに記載
のレーザ出力、可変装置。（５）　　上記絞り部を介してレーザビームが与えられ
る集光レンズはその手前に上記集光レンズの焦点位置と
上記絞り部のピンホールとの相対位置に応じて開口度合
が可変される補助絞りを有することを特徴とする特許請
求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載のレーザ出
力可変装置。（６）　　上記１対の集光レンズ、絞り部および集光レ
ンズの焦点位置と絞り部のピンホールとの相対位置を可
変する手段を共振器内部ｌこ有することを特徴とする特
許請求の範囲４１１項乃至第５項のいずれかに記載のレ
ーザ出力可変装費。