JPS59220984A - レ−ザ発振装置 - Google Patents
レ−ザ発振装置Info
- Publication number
- JPS59220984A JPS59220984A JP58094805A JP9480583A JPS59220984A JP S59220984 A JPS59220984 A JP S59220984A JP 58094805 A JP58094805 A JP 58094805A JP 9480583 A JP9480583 A JP 9480583A JP S59220984 A JPS59220984 A JP S59220984A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- laser beam
- laser
- output window
- optical system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/0818—Unstable resonators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/034—Optical devices within, or forming part of, the tube, e.g. windows, mirrors
- H01S3/0346—Protection of windows or mirrors against deleterious effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明はレーザ発振装置に係υ、特に炭酸ガス等をレー
ザ媒質とした比較大出力のレーザ発振装置に関する。
ザ媒質とした比較大出力のレーザ発振装置に関する。
レーザの大出力化に伴い、特に炭酸ガスレーザ発振装置
ではレーザ共振器と［７て不安定形共振器が用いられる
ようになってきた。この理由としては安定形共振器の場
合は出力ミラーとして例えばＺｎ ８ｅからなる部分透
過ミラーを用いるが、出力ミラー面は外部に取り出され
る出力よりも大きな出力が照射されるので、出力ミラー
の破損が原因となるレーザ出力の限界値は不安定形共振
器の窓の破損が原因の限界値よシ、も小さいことが挙げ
られる。第１図は不安定形共振器を用いた一般的なレー
ザ発振装置である。この装置での不安定形共振器は本体
（１）に囲われるとともに、媒質励起部（２）外にそれ
ぞれ設けられる凸面鏡（３）、凹面鏡（４）および環状
の結合鏡（５）の各反射鏡で構成される。なお（力はレ
ーザスポットである。これら各反射鏡は全て金属鏡が使
えるため、レーザ内部では数十ＫＷ以上のレーザ光を得
ることも可能である。しかし、レーザビーム（Ｌ）はＺ
ｎ５ｅ等で作られている出力窓（６）を通過して出力さ
れるので、この出力窓（６）を破損させないために２０
ＫＷ 程度が出力限界値とされている。
ではレーザ共振器と［７て不安定形共振器が用いられる
ようになってきた。この理由としては安定形共振器の場
合は出力ミラーとして例えばＺｎ ８ｅからなる部分透
過ミラーを用いるが、出力ミラー面は外部に取り出され
る出力よりも大きな出力が照射されるので、出力ミラー
の破損が原因となるレーザ出力の限界値は不安定形共振
器の窓の破損が原因の限界値よシ、も小さいことが挙げ
られる。第１図は不安定形共振器を用いた一般的なレー
ザ発振装置である。この装置での不安定形共振器は本体
（１）に囲われるとともに、媒質励起部（２）外にそれ
ぞれ設けられる凸面鏡（３）、凹面鏡（４）および環状
の結合鏡（５）の各反射鏡で構成される。なお（力はレ
ーザスポットである。これら各反射鏡は全て金属鏡が使
えるため、レーザ内部では数十ＫＷ以上のレーザ光を得
ることも可能である。しかし、レーザビーム（Ｌ）はＺ
ｎ５ｅ等で作られている出力窓（６）を通過して出力さ
れるので、この出力窓（６）を破損させないために２０
ＫＷ 程度が出力限界値とされている。
不安定形共１２１※器によるレーザビームは安定形共振
器によるマルチモードレーザビームと比較すると、ビー
ムの強度分布を均一にすることが難かしく第２図にボす
ように強度分布の光軸対称性がくずれたパターンになり
易い。この不均一な強度分布はレーザ用の）°０学部品
、特にレーザビーム透過形の部品に対して熱変形や光学
的な歪み、さらには破損を引き起し、レーザ装置の最大
出力の低下につながる。また、不均一な強度分布のビー
ムはいうまでもなく加工に用いる場合も不都合である。
器によるマルチモードレーザビームと比較すると、ビー
ムの強度分布を均一にすることが難かしく第２図にボす
ように強度分布の光軸対称性がくずれたパターンになり
易い。この不均一な強度分布はレーザ用の）°０学部品
、特にレーザビーム透過形の部品に対して熱変形や光学
的な歪み、さらには破損を引き起し、レーザ装置の最大
出力の低下につながる。また、不均一な強度分布のビー
ムはいうまでもなく加工に用いる場合も不都合である。
本発明は不安定形共振器の透過形光学部品の熱的変形歪
みを低減させ破損を防止し、また、加工性能の良い等価
的に軸対称の強度分布を持ったレーザビームを発生する
レーザ装置を提供することを目的とする。
みを低減させ破損を防止し、また、加工性能の良い等価
的に軸対称の強度分布を持ったレーザビームを発生する
レーザ装置を提供することを目的とする。
不安定形共振器を備えるレーザ発揚装置において、結合
鏡から出力窓に至るレーザ光の光臨上にこのレーザ光を
光軸を中心にして回転させる回転反射鏡を設はレーザ光
の強度分布を均一にして出力させるように構成したもの
である。
鏡から出力窓に至るレーザ光の光臨上にこのレーザ光を
光軸を中心にして回転させる回転反射鏡を設はレーザ光
の強度分布を均一にして出力させるように構成したもの
である。
本発明を第１の実施例を示す図面に基いて説明する。な
お、第１図と共通する部分には第１図と同一符号を付し
説明は省略する。
お、第１図と共通する部分には第１図と同一符号を付し
説明は省略する。
第３図において、結合鏡（５）と出力窓（６）との間に
回転反射光学系（８）が設けられている。この回転反射
光学系（８）は金属製の半面鏡からなる第１．第２およ
び第３の反射鏡Ｑ１．α℃、α邊から構成され、それら
の配置は以下のとおシである。すなわち、第１の反射＠
８叫および第３の反射鏡０３１は同軸になって設けられ
ている。また、第２の反射鏡ａυは結合鏡（５）から出
力ｂ ｆｂｌに向って進行しｉｌの反射鏡ａ１で反射さ
れた環状のレーザビーム（Ｌａ）を受けてさらに第３の
反射鏡０２１に入射させる位置、に設けられている。し
たがって、ｆｎ３の反射鏡Ｈで反射されたレーザビーム
（Ｌｂ）はレーザビーム（Ｌａ）と同軸になって出力窓
（６）を通過し本体（１）より強度分布の均一な環状ビ
ーム（７ａ）となって外部に放出される。
回転反射光学系（８）が設けられている。この回転反射
光学系（８）は金属製の半面鏡からなる第１．第２およ
び第３の反射鏡Ｑ１．α℃、α邊から構成され、それら
の配置は以下のとおシである。すなわち、第１の反射＠
８叫および第３の反射鏡０３１は同軸になって設けられ
ている。また、第２の反射鏡ａυは結合鏡（５）から出
力ｂ ｆｂｌに向って進行しｉｌの反射鏡ａ１で反射さ
れた環状のレーザビーム（Ｌａ）を受けてさらに第３の
反射鏡０２１に入射させる位置、に設けられている。し
たがって、ｆｎ３の反射鏡Ｈで反射されたレーザビーム
（Ｌｂ）はレーザビーム（Ｌａ）と同軸になって出力窓
（６）を通過し本体（１）より強度分布の均一な環状ビ
ーム（７ａ）となって外部に放出される。
ところで、第１乃至第３の反射焼は第４図に示すように
筒状の回転体０．匂に上記構成にて取り付けられている
。回転体はその軸線がレーザビーム（Ｌａ ）と一致し
て設けられ、図示せぬ回転装置により、レーザビーム（
Ｌａ）の光軸を中心にして回転駆動されるようになって
いる。
筒状の回転体０．匂に上記構成にて取り付けられている
。回転体はその軸線がレーザビーム（Ｌａ ）と一致し
て設けられ、図示せぬ回転装置により、レーザビーム（
Ｌａ）の光軸を中心にして回転駆動されるようになって
いる。
上記の構成により、回転体（＋：ｌ）を回転すると、レ
ーザビーム（Ｌａ）は光軸を中心にして回転しなからＰ
Ａ１〜第１〜第３争、！へ伝１１■シレーザビーム（Ｌ
ｂ）として出力される。この回転においては回転体（２
）の１賢回転に対しレーザビーム（Ｌｂ）の像は２回転
する。
ーザビーム（Ｌａ）は光軸を中心にして回転しなからＰ
Ａ１〜第１〜第３争、！へ伝１１■シレーザビーム（Ｌ
ｂ）として出力される。この回転においては回転体（２
）の１賢回転に対しレーザビーム（Ｌｂ）の像は２回転
する。
また、第５図に示すよう゛に、第１の反射鏡翰の入射す
る前の不均一な強度分布（ＵＤ）を持つレーザビーム（
Ｌりも上記の回転作用によシ軸対称な強度分布（ＢＤ）
を持つレーザビーム（Ｌｂ）となる。
る前の不均一な強度分布（ＵＤ）を持つレーザビーム（
Ｌりも上記の回転作用によシ軸対称な強度分布（ＢＤ）
を持つレーザビーム（Ｌｂ）となる。
第６図は本発明の第２の実施例で、第３の反射鏡（１２
をレーザビーム（Ｌａ）の光軸から偏心させて回転体α
３に取り付けた構成になっている。こρような構成によ
シレーザビーム（Ｌｂ）は偏心回転し上記第１の実施例
におけるよりも出力窓（６）に対する等価的なレーザビ
ーム強度を平均化して小さくすることができ、出力窓（
６）の実質的な耐光強度をより大きくできる。なお、こ
の第２の実施例のようにレーザビーム（Ｌｂ）はレーザ
ビーム（Ｌりの光軸を中心にして回転しているが、これ
を動かないよう圧するには第７図に示すように第１〜第
３の反射鏡（１（１−αりと同様に３枚の反射鏡ｎ、
ｏｉ、 ｔｕａを取り付けた別の１転体１７）を本体（
１）外に設は本体（１）内に設けた回転体０と同期して
回転させることによりレーザビーム（Ｌｂ）の光軸をレ
ーザビーム（Ｌａ）のそれに一致させるようにすればよ
い。この場合、レーザビーム（Ｌｂ）を受ける反射鏡（
１４＋は第３の反射鏡Ｕと同軸にな９、また、最終の位
置になる反射鏡α０は第１の反射鏡ｔｌＯ）と同軸にな
る。
をレーザビーム（Ｌａ）の光軸から偏心させて回転体α
３に取り付けた構成になっている。こρような構成によ
シレーザビーム（Ｌｂ）は偏心回転し上記第１の実施例
におけるよりも出力窓（６）に対する等価的なレーザビ
ーム強度を平均化して小さくすることができ、出力窓（
６）の実質的な耐光強度をより大きくできる。なお、こ
の第２の実施例のようにレーザビーム（Ｌｂ）はレーザ
ビーム（Ｌりの光軸を中心にして回転しているが、これ
を動かないよう圧するには第７図に示すように第１〜第
３の反射鏡（１（１−αりと同様に３枚の反射鏡ｎ、
ｏｉ、 ｔｕａを取り付けた別の１転体１７）を本体（
１）外に設は本体（１）内に設けた回転体０と同期して
回転させることによりレーザビーム（Ｌｂ）の光軸をレ
ーザビーム（Ｌａ）のそれに一致させるようにすればよ
い。この場合、レーザビーム（Ｌｂ）を受ける反射鏡（
１４＋は第３の反射鏡Ｕと同軸にな９、また、最終の位
置になる反射鏡α０は第１の反射鏡ｔｌＯ）と同軸にな
る。
第８図は５枚（１７）〜（２［）の反射鏡を回転体０３
ｉ内に取υ付けた本発明の第３の実施例を示す。この構
成では入射始めの反射１ｆ１７）と最終的に反射する反
射鏡（２υとの近接配植か可能となシ、第１および第２
の実施例よりもコンパクトに構成できる。
ｉ内に取υ付けた本発明の第３の実施例を示す。この構
成では入射始めの反射１ｆ１７）と最終的に反射する反
射鏡（２υとの近接配植か可能となシ、第１および第２
の実施例よりもコンパクトに構成できる。
出力窓の材料であるＺｎ５ｅＯ熱変形、熱歪みの時定数
は１秒程度であるので、回転体を毎秒数回転（レーザビ
ームはその２倍）させると出力窓に対しては等測的に均
一な強度分布とな９、したがって、 （イ）出力窓における熱変形、熱歪みを低減することが
できる。
は１秒程度であるので、回転体を毎秒数回転（レーザビ
ームはその２倍）させると出力窓に対しては等測的に均
一な強度分布とな９、したがって、 （イ）出力窓における熱変形、熱歪みを低減することが
できる。
（ロ）出力窓の破損が原因となるレーザ出力の最大限界
仙を芙質的に大きくできる。
仙を芙質的に大きくできる。
（ハ）レーザビームを加工に用いる場合、その加工速度
に合わせて回転させることにより、ビームの不均一な強
度分布の加工への悪影響を無くすことができる。
に合わせて回転させることにより、ビームの不均一な強
度分布の加工への悪影響を無くすことができる。
の効果が得られる。
第１図は従来の装置を示す模式図、第２図は従来装置か
ら放出されるレーザ光の強度分布を示す分布断面図、第
３図は本発明の第１の実施例を示す模式図、第４図は上
記第１の実施例における光学系部分の斜視図、第５図は
本発明による装置から放出されるレーザビームの強度分
布と従来のものとの比較した図、第６図は本発明の第２
の実施、例を示す模式図、第７図はレーザ本体外に設置
した別の光学系の構成図、第８図は本発明の第３の実施
例を示す要部構成図である。 （１）・・・本体 （２）・・・励起部（３）
・・・凸面鏡 （４）・・・凹面鏡（５）
・・・結合鏡 （６）・・・出力窓（８）・・・
回転反射光学体 代理人 弁理士 則近憲佑 （ほか１名）Ｔ１図 下 ２ 図 経方向 ■ ３ 口 Ｔ ４ 図 策 ５ 口 径方向 ｌｂ 図
ら放出されるレーザ光の強度分布を示す分布断面図、第
３図は本発明の第１の実施例を示す模式図、第４図は上
記第１の実施例における光学系部分の斜視図、第５図は
本発明による装置から放出されるレーザビームの強度分
布と従来のものとの比較した図、第６図は本発明の第２
の実施、例を示す模式図、第７図はレーザ本体外に設置
した別の光学系の構成図、第８図は本発明の第３の実施
例を示す要部構成図である。 （１）・・・本体 （２）・・・励起部（３）
・・・凸面鏡 （４）・・・凹面鏡（５）
・・・結合鏡 （６）・・・出力窓（８）・・・
回転反射光学体 代理人 弁理士 則近憲佑 （ほか１名）Ｔ１図 下 ２ 図 経方向 ■ ３ 口 Ｔ ４ 図 策 ５ 口 径方向 ｌｂ 図
Claims (4)
- （１）密閉通路内を循環して流れるレー＜媒質ととのレ
ーザｌ質の流れる方向と交差する方向に共振作用をなし
互いの反射面を対向して設けられる凸面鏡および凹面鏡
および中央に通過孔を有する結合鏡とからなる不安定形
共振器と上記結合鏡で反射されたレーザ光の通過する位
１ｔ７：に設けられる出力窓とを備えるレーザ発振装置
において、上記出力窓に向かって進む上記レーザ光を回
転させる回転反射光学系を備えているととを特徴とする
レーザ発振装置。 - （２）回転反射光学系は金属鏡からなることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のレーザ発振装置。 - （３）回転反射光学系は奇数枚の反射鏡を備えているこ
とを特徴とする特許請求の市Ｉ）囲第１項西己載のレー
ザ発振装置。 - （４）回転反射光学系における入射始めの反射鏡と最終
に反心する反射鏡は同軸もしくは非同軸になることを特
徴とする特許請求の範囲第１項または第４項記載のレー
ザ発振装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58094805A JPS59220984A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | レ−ザ発振装置 |
| US06/615,335 US4577324A (en) | 1983-05-31 | 1984-05-30 | High power output laser apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58094805A JPS59220984A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | レ−ザ発振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59220984A true JPS59220984A (ja) | 1984-12-12 |
Family
ID=14120268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58094805A Pending JPS59220984A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | レ−ザ発振装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4577324A (ja) |
| JP (1) | JPS59220984A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4669088A (en) * | 1984-10-15 | 1987-05-26 | Rockwell International Corporation | Off-axis unstable ring resonator with 90 degree beam rotator |
| JPH05190941A (ja) * | 1992-01-14 | 1993-07-30 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ発振器 |
| US9168612B2 (en) | 2011-01-28 | 2015-10-27 | Gas Technology Institute | Laser material processing tool |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2406798A (en) * | 1944-01-26 | 1946-09-03 | Standard Telephones Cables Ltd | Direction finder |
| JPS56501857A (ja) * | 1979-01-04 | 1981-12-17 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4361889A (en) * | 1980-08-06 | 1982-11-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Grating tuned unstable resonator laser cavity |
-
1983
- 1983-05-31 JP JP58094805A patent/JPS59220984A/ja active Pending
-
1984
- 1984-05-30 US US06/615,335 patent/US4577324A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2406798A (en) * | 1944-01-26 | 1946-09-03 | Standard Telephones Cables Ltd | Direction finder |
| JPS56501857A (ja) * | 1979-01-04 | 1981-12-17 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4577324A (en) | 1986-03-18 |
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