JPS61276387A - ガスレ−ザ装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明はガスレーザ装置に関し、とくには発振モードの
選択を可能にした同装置に関する。

（従来の技術） レーザ加工は、非接触かつ高エネルギー密度での加工が
可能であり、また多目的な加工やフレキシブルな加工に
適するという特徴をもつことから、近年、その活用範囲
が急速に拡大しつつあシ、これに伴ってその適用対象も
低出力で加工できる薄物から高出力を必要とする厚物へ
と変化してきている。

ところで一般に、ガスレーザ装置における発振器の出力
ＷＬは ＷＬ＝η。（Ｗｄ−Ｗｔｈ）　　　　・・・（１）ただ
し、η。；発振効率 Ｗ、；放電注入電力 Ｗ　；閾値電力 ｈ と表わされるので、大出力化を図るためには次式（２）
で表わされる放電注入電力Ｗ、ｔ−大きくすればよいこ
とになる。

上記放電注入電力Ｗ、は１次式（２）のように表わされ
る。

ｗｄ＝ρＤ　’　ＬＤ　”　ＳＤ　　　　　　　・・・
（２）ただし、ρ０；放電電力密度 ＬＤ；放電長 ＳＤ：放電断面積 この放電注入電力Ｗｄヲ大きくするためには、放電電力
密度ρゎ、放電長ＬＤ、放電断面積ＳＤを大きくすれば
良いことになるが、放電電力密度ρ９を大。

きくしすぎると安定な放電を持続することが困難となる
ので、結局放電長ＬＤもしくは放電断面積ＳＤるので、
必然的に放電断面積ＳＤも大きくすることになシ、これ
は光共振器におけるフロントミラーおよびリアミラーの
半径を大きくすること、つまシ次式（３）に表わされる
７レネル数Ｎが大きくなりて発振モードがシングルモー
ドから高次モード（マルチモード）に移行することを意
味する。

ただし、ａ；鏡の半径 Ｌ；共振器長 λ；波長 なお、第３図（ａ）はシングルモードにおける電界強度
分布および光強度分布を各々Ｒ線および点線で示し、同
図（ｂ）〜（、）はマルチモードにおける上記各強度分
布をそれぞれ実線および点線で示している。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、レーデ加工のうち、熱処理等はマルチモード
でも問題はない。しかし切断、穴あけ、溶接等はシャー
プなシングルモードが要求され、このため上記のように
大出力化を図った場合、この切断等の加工が困難になる
という問題を生じていた。

もちろん、放電チャンネルの中で発振光を数回折返して
（３）式に示した共振器長りを実質的に大きくする等の
手段を講じることによってシングルモードの発振を行な
わすことも可能であるが、かかる手段は光学部品の数を
著しく増大させることになるので、それらの調整、保守
に多大の手間を要し、しかも調整ミスのために加工精度
を低下させる虞れもありた。

（問題点を解決するための手段） かかる従来の問題点を解決するため、本発明では、マル
チモードの発振を行なうガスレーザ装置において、光共
振器内に共振光の断面積を変化させる絞９手段を設ける
ようにしている。

（作　用） 上記構成の本発明によれば、上記共振光の絞シ手段によ
って共振モードが変化する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明
する。

第１図は本発明に係るガスレーザ装置における光弁振器
部分の一実施例を概念的に示している。

この実施例では、光共振器を構成するフロントミラー１
およびリアミラー２間に円板状のプレート３が配設され
ている。このアノクーチャプレート３は、タングステン
、セラミック等の高融点材料で形成されておシ、その−
側中心には第２図に示すように回転軸４が突設されてい
る。そしてこの回転軸４は、共振器キャビティの側壁５
に設けられた気密性軸受部６を介してキャビティ外方に
導出され、該キャビティ外方においてパルスモータ７等
の回転駆動源に連結されている。上記回転軸４は後述す
る共振器１１の光軸８に平行する態様で位置されており
、したがってア／ぐ−チャプレート３０面は上記光軸８
に直交している。

この実施例において、アル４−チャグレート３には゛、
シングルモード用のアパーチャ（窓）３１と、該アノ４
−チヤ３１よルも大きな径を有するマルチモード用のア
ノクーチャ３２とが形成されている。

これらのアパーチャ３１．３２はグレート３の回転中心
から上記光軸８に到る距離りを半径とする同一円周上に
形成されておシ、したがってアパーチャプレート３を回
動させることによシそれらの中心を光軸８に合致させる
ことができる。

なお、上記各アＡｌ−チャ３１．３２の径は、いずれも
ミラー１．２の径よりも小さく設定されている。また、
上記アノクーチャプレート３には、その表面に入射する
光のエネルギーを吸収すべく黒化処理が施され、かつ冷
却水を還流させるための通水路３３がその内部に形成さ
れている。　　　゛第１図に示す放電電極９，１０は、
共振器キャピテイ内を貫流するＣＯ２等のレーデガスを
それら間の放電によりて励起する作用をなし、この放電
によってミラー１，２間で光共振が生起されて共振光１
１の一部がフロントミラー１よシレーデ光として取り出
される。

この実施例に係るレーデ装置は、大出力が得られるよう
にその放電長およびミラー１，２の径を選定してあり、
そのフレネル数は０．５以上である。

それ故、後述のアノ４−チャプレート１３による絞９作
用を考えない場合、マルチモードの発振を行なう。

次に、この実施例の作用を説明する。

いま、パルスモータ７によシアパーチャグレート３を回
転させて第１因に示したようにシングルモード用７ノや
一チャ３１の中心を光軸８に一致させた場合、このアパ
ーチャ３１によシ共振光１１がシングルモード時の断面
積まで絞られ、これによってミラー１，２の実効半径が
小さくなる。つまり、フレネル数がシングルモードの値
まで小さくな９、その結果シングルモード（ＴＥＭｏ。

）の発振が行なわれることになる。

次にアノ４−チャグレート３を回転させて、マルチモー
ド用アＡ？−チャ３２の中心を光軸８に一致させた場合
、共振光の断面積がマルチモード時の断面積まで増大す
るので、つまシフレネル数の値がマルチモード時の値ま
で大きくなるので、マルチモードの発振が行なわれるこ
とに々る。

なお、ノクルスモータ７等の駆動源を共振器キャビティ
内に配置し、この駆動源をキャビティ外方から遠隔制御
することによシア・母−チャプレート３の位置決めを行
なうことも可能である。

また、７ノや一チャプレート３にさらに別のアノ々−チ
ャを設けて’Ｌ’ＥＭｏｏ、　ＴＥＭ、。、　ＴＥＭ２
゜−・・等の多種のモードを選定しうるように構成する
ことも可能である。

さらに、アノ臂−チャの変更は、複数の７Ａ？−チャを
設けたプレートをスライドさせる機構、カメラ等に用い
られているアイリス絞シ等を用いて行りてもよい。また
シングルモード用のアノ４−チャを設けたグレートを起
伏させ、該プレートの起したときにシングルモードの発
振が行なわれるようにすることも可能である。

（発明の効果） 実施例の説明からも明らかなように、本発明に係るガス
レーザ装置は共振光の断面積を変化させる絞り手段を備
えているので、該絞り手段によって加工の態様に応じた
発振モードを選択することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガスレーザ装置の一実施例を示す
概念図、第２図は第１図に示したアパーチャプレートの
構成と支持態様を示す縦断面図、第４図（１）〜（、）
は各々異なる発振モードにおける電界強度分布と光強度
分布を示したグラフである。 １・・・７０ントミラー、２・・・リアミラー、３・・
・ア／臂−ｆヤ７’Ｌ’−）、３１・・・シングルモー
ド用７　／４−ｆヤ、３２・・・マルチモード用ア、ｐ
４−ｆヤ、４・・・回転軸、７・・・ノ４ルスモータ、
８・・・光軸。 ３図 手続ネ市正書く方式） ％式％ １、事件の表示 昭和６０年特許願第１１８４２６号 ２、発明の名称 ガスレーザ装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （１２３）株式会社小松製作所 ４、代理人 （〒１０４）東京都中央区銀座２丁目１１番２号昭和６
０年８月７日 （発送日　昭和６０年８月２７日） 明細１４の図面の簡単な説明の欄　（１？］と１ヨ）６
、補正の対象 ７、補正の内容 （１）明細書第９頁第１４行目の「第４図」を「第３図
」に訂正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マルチモードの発振を行なうガスレーザ装置にお
   いて、光共振器内に共振光の断面積を変化させる絞り手
   段を設けたことを特徴とするガスレーザ装置。
2. （２）上記絞り手段は上記共振光の光軸に平行する回動
   軸を有しかつ大きさの異る複数のアパーチャが同一円周
   上に設けられたアパーチャプレートと、上記各アパーチ
   ャのいずれかに上記共振光を通過させるべく上記アパー
   チャプレートを回動して位置決めする手段とからなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のガスレ
   ーザ装置。