JPS6276580A - レ−ザ出力装置 - Google Patents
レ−ザ出力装置Info
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- JPS6276580A JPS6276580A JP21553285A JP21553285A JPS6276580A JP S6276580 A JPS6276580 A JP S6276580A JP 21553285 A JP21553285 A JP 21553285A JP 21553285 A JP21553285 A JP 21553285A JP S6276580 A JPS6276580 A JP S6276580A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output window
- laser
- output
- intensity distribution
- laser beams
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- 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
- H01S3/08081—Unstable resonators
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〕
本発明はレーザ光の出力窓を改良したレーザ出力装置に
関する。
関する。
第５図は従来の大出力レーザ光を出力するレーザ出力装
置の構成図である。この装置は、レーザ筺体１の内部に
凸面ミラー２および凹面ミラー３を対向配置し、これら
ミラー２，３の間にレーザ媒質励起部４を形成している
。なお、これらミラー２，３により不安定形共振器が構
成されており、この不安定形共振器は耐光強度が高く、
かつレーザビーム５ａをレンズにより集光したときの集
束性が良いものである。そこで、このレーザ媒質励起部
４において励起されたレーザ光５は、リング状の出力取
出ミラー６において反射して光学部品から構成される出
力窓７を通ってレーザ筺体１の外部にリング状に形成さ
れて出力されるようになっている。
置の構成図である。この装置は、レーザ筺体１の内部に
凸面ミラー２および凹面ミラー３を対向配置し、これら
ミラー２，３の間にレーザ媒質励起部４を形成している
。なお、これらミラー２，３により不安定形共振器が構
成されており、この不安定形共振器は耐光強度が高く、
かつレーザビーム５ａをレンズにより集光したときの集
束性が良いものである。そこで、このレーザ媒質励起部
４において励起されたレーザ光５は、リング状の出力取
出ミラー６において反射して光学部品から構成される出
力窓７を通ってレーザ筺体１の外部にリング状に形成さ
れて出力されるようになっている。
ところが、出力されたレーザビーム５ａはその強度分布
が周方向に不均一となっており、特に不安定形共振器を
採用した場合にはこの強度分布を均一化するのが通常困
難であって第６図に示すような偏りのある強度分布とな
ってしまう。したがって、このようなレーザビーム５ａ
が出力窓７を通過すると、この出力窓７の温変分布が一
様とならすに熱歪みが生じて甚だしい場合は破損するこ
ともある。このように破損してしまうと、大出力レーザ
光に使用される出力窓の部品は非常に高価であり、その
度に交換等しては不経済となる。また、破損まで至らな
いでも温度分布に差が生じることがら熱レンズ効果が生
じてしまう。この熱レンズ効果は、温度が高くなるに従
って屈折率が大きくなる現象であって、これが生じると
出力窓７の屈折率が不均一となってレーザビーム５ａが
例えばその波面の歪みが発生するという問題がある。
が周方向に不均一となっており、特に不安定形共振器を
採用した場合にはこの強度分布を均一化するのが通常困
難であって第６図に示すような偏りのある強度分布とな
ってしまう。したがって、このようなレーザビーム５ａ
が出力窓７を通過すると、この出力窓７の温変分布が一
様とならすに熱歪みが生じて甚だしい場合は破損するこ
ともある。このように破損してしまうと、大出力レーザ
光に使用される出力窓の部品は非常に高価であり、その
度に交換等しては不経済となる。また、破損まで至らな
いでも温度分布に差が生じることがら熱レンズ効果が生
じてしまう。この熱レンズ効果は、温度が高くなるに従
って屈折率が大きくなる現象であって、これが生じると
出力窓７の屈折率が不均一となってレーザビーム５ａが
例えばその波面の歪みが発生するという問題がある。
これはレーザ出力が大きくなるほど顕著に現われる。こ
のため、レーザビーム５ａを小さなスポ・ソトに集光す
ることが困難となってしまい、よってレーザの加工特性
等を大幅に悪くしてしまう。
のため、レーザビーム５ａを小さなスポ・ソトに集光す
ることが困難となってしまい、よってレーザの加工特性
等を大幅に悪くしてしまう。
〔発明の目的〕
本発明は上記実情に基づいてなされたもので、その目的
とするところは、レーザビームの強度分布が不均一であ
っても出力窓に対するその影響を均一にできるレーザ出
力装置を提供することにある。
とするところは、レーザビームの強度分布が不均一であ
っても出力窓に対するその影響を均一にできるレーザ出
力装置を提供することにある。
本発明は、出力窓をレーザ筺体に対して回転機構により
回転自在に取り付け、この回転機構を回転駆動部により
駆動して前記出力窓を所定の回転速度で回転させるよう
にしたレーザ出力装置である。
回転自在に取り付け、この回転機構を回転駆動部により
駆動して前記出力窓を所定の回転速度で回転させるよう
にしたレーザ出力装置である。
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図はレーザ出力装置の構成図である。なお、第５図
と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略
する。さて、本レーザ出力装置にはレーザ筺体１に出力
窓１０を回転自在に取り付ける回転機構１１が設けられ
ている。この回転機構１１は回転駆動部１２の駆動によ
り平面ミラー等の光学部品から成る出力窓１０が所定の
回転速度、例えば１〜数Ｈｚの比較的低速度で回転する
ように構成されている。そこで、回転機構１１の具体的
な構成は第２図に示す如くである。すなわち、出力窓１
０は円筒形状のマウント１３に０リング１４を挟持して
取り付けられており、このマウント１３はレーザ筺体１
に対して磁性流体１５を介して回転自在に取り付けられ
ている。なお、磁性流体１５はＯリングであってもよい
。さらにマウント１３はその中間位置に支持突起体１６
が形成され、これがＬ型内筒状の支持体１７によってロ
ーラ１８．１９を介して支持されている。そして、マウ
ンＩ・１３の先端周辺部にはベルト山部２０が形成され
て、これに駆動用ベルト２１が掛けられている。したが
って、回転駆動部１２により駆動用ベルト２１が駆動さ
ようされてマウント１３を回転駆動するように構成され
ている。
と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略
する。さて、本レーザ出力装置にはレーザ筺体１に出力
窓１０を回転自在に取り付ける回転機構１１が設けられ
ている。この回転機構１１は回転駆動部１２の駆動によ
り平面ミラー等の光学部品から成る出力窓１０が所定の
回転速度、例えば１〜数Ｈｚの比較的低速度で回転する
ように構成されている。そこで、回転機構１１の具体的
な構成は第２図に示す如くである。すなわち、出力窓１
０は円筒形状のマウント１３に０リング１４を挟持して
取り付けられており、このマウント１３はレーザ筺体１
に対して磁性流体１５を介して回転自在に取り付けられ
ている。なお、磁性流体１５はＯリングであってもよい
。さらにマウント１３はその中間位置に支持突起体１６
が形成され、これがＬ型内筒状の支持体１７によってロ
ーラ１８．１９を介して支持されている。そして、マウ
ンＩ・１３の先端周辺部にはベルト山部２０が形成され
て、これに駆動用ベルト２１が掛けられている。したが
って、回転駆動部１２により駆動用ベルト２１が駆動さ
ようされてマウント１３を回転駆動するように構成され
ている。
次に上記の如く構成された装置ａの作用について説明す
る。レーザ媒質励起部４において励起されたレーザ光５
は凸面ミラー２および凹面ミラー３から（Ｉη成される
不安定型共振器により共振し、出力取出ミラー６で反射
して出力窓１０を通って外部に出力される。このとき、
回転駆動部１２は回転駆動してこの駆動力が駆動ベルト
２１により伝達されてマウント１３が矢印（イ）方向に
回転する。なお、この回転方向は（イ）方向と逆でもよ
い。したがって、出力窓１０も矢印（イ）方向に回転す
る。これにより、出力窓１０に対するレーザ光５ａの強
度分布は均一となる。つまり、第３図に示すように出力
窓２２に対して半径ａのレーザ光のスポットビーム２３
が出力窓２２の中心から半径ｒの位置で透過している場
合、出力窓２２を回転させるとビームスポット２３の軌
跡は２４となる。したがって、ビームスポット２３の光
強度をＩＯとすると、等測的に光強度が（Ｉ（１・ａ
／ ４・ｒ）に低減されたレーザ光として出力されるこ
とになる。したがって、第２図に示す出力窓１０を透過
するレーザビーム５ａの強度分布が不均一であっても、
強度分布の偏りが平均化されて出力窓１０を透過するこ
とになる。
る。レーザ媒質励起部４において励起されたレーザ光５
は凸面ミラー２および凹面ミラー３から（Ｉη成される
不安定型共振器により共振し、出力取出ミラー６で反射
して出力窓１０を通って外部に出力される。このとき、
回転駆動部１２は回転駆動してこの駆動力が駆動ベルト
２１により伝達されてマウント１３が矢印（イ）方向に
回転する。なお、この回転方向は（イ）方向と逆でもよ
い。したがって、出力窓１０も矢印（イ）方向に回転す
る。これにより、出力窓１０に対するレーザ光５ａの強
度分布は均一となる。つまり、第３図に示すように出力
窓２２に対して半径ａのレーザ光のスポットビーム２３
が出力窓２２の中心から半径ｒの位置で透過している場
合、出力窓２２を回転させるとビームスポット２３の軌
跡は２４となる。したがって、ビームスポット２３の光
強度をＩＯとすると、等測的に光強度が（Ｉ（１・ａ
／ ４・ｒ）に低減されたレーザ光として出力されるこ
とになる。したがって、第２図に示す出力窓１０を透過
するレーザビーム５ａの強度分布が不均一であっても、
強度分布の偏りが平均化されて出力窓１０を透過するこ
とになる。
このように上記一実施例においては、出力窓１０をマウ
ント１３に取り付けてこのマウント１３を出力窓１０と
ともに一体に回転するようにしたので、レーザビーム５
ａの強度分布が不均一であっても出力窓１０に対して均
一になり、かつ低減されて透過することになり、これに
より熱的な応力か弱められ、さらに熱し・ンズ効果が無
くなる。これにより、出力窓１０が破損することが無く
なり、その交換等が無くなってコスト低減を計れる。ま
た、熱レンズ効果が無くなるのでレーザビームの波面が
乱されることなくなくなってレーザの加工特性を向上す
ることができる。
ント１３に取り付けてこのマウント１３を出力窓１０と
ともに一体に回転するようにしたので、レーザビーム５
ａの強度分布が不均一であっても出力窓１０に対して均
一になり、かつ低減されて透過することになり、これに
より熱的な応力か弱められ、さらに熱し・ンズ効果が無
くなる。これにより、出力窓１０が破損することが無く
なり、その交換等が無くなってコスト低減を計れる。ま
た、熱レンズ効果が無くなるのでレーザビームの波面が
乱されることなくなくなってレーザの加工特性を向上す
ることができる。
なお、本発明は上記一実施例に限定されるものではなく
、その主旨を逸脱しない範囲で変形することができる。
、その主旨を逸脱しない範囲で変形することができる。
上記一実施例では不安定共振器を採用した場合について
説明したが安定形共振器であっても同様の効果が得られ
る。また、出力窓が平面ミラーの場合、特にＴＥＭＯモ
ード等の鋭い強度分布を持つモードでは出力窓を光軸に
対して偏心させて設置すれば同様の効果が得られる。た
だし、この場合、共振器を構成する出力窓を回転させる
のであるから、回転の際出力窓の面の角度ぶれおよび光
軸方向への位置ずれを生じないように構成する。さらに
、第４図に示す如く回転機）＆３０に冷却機構３１を備
えてもよい。この冷却機構３１は、出力窓１０とは別の
出力窓３２を用い、この出力窓３２を出力窓１０に支持
柱３３．３４を介して設けである。そして、これら出力
窓１０．３２との間に冷却媒体（レーザ光を吸収しない
ガス、空気）３５を高速で噴出するノズル３６を設けた
構成となっている。これにより熱の冷却率つ（向上して
熱レンズ効果が全く発生しなくなる。なお、出力窓１０
，３２は一体となって回転するように構成してもよいし
、また独立に回転するように構成してもよい。さらに冷
却手段としては次のようなものがある。例えば、回転機
構のマウント１２を冷却してその熱伝導により出力窓１
０を間接的に冷却するようにしてもよい。また、出力窓
をマウントから熱絶縁して出力窓の表面から空気や冷却
ガス等を高速で流して冷却してもよい。
説明したが安定形共振器であっても同様の効果が得られ
る。また、出力窓が平面ミラーの場合、特にＴＥＭＯモ
ード等の鋭い強度分布を持つモードでは出力窓を光軸に
対して偏心させて設置すれば同様の効果が得られる。た
だし、この場合、共振器を構成する出力窓を回転させる
のであるから、回転の際出力窓の面の角度ぶれおよび光
軸方向への位置ずれを生じないように構成する。さらに
、第４図に示す如く回転機）＆３０に冷却機構３１を備
えてもよい。この冷却機構３１は、出力窓１０とは別の
出力窓３２を用い、この出力窓３２を出力窓１０に支持
柱３３．３４を介して設けである。そして、これら出力
窓１０．３２との間に冷却媒体（レーザ光を吸収しない
ガス、空気）３５を高速で噴出するノズル３６を設けた
構成となっている。これにより熱の冷却率つ（向上して
熱レンズ効果が全く発生しなくなる。なお、出力窓１０
，３２は一体となって回転するように構成してもよいし
、また独立に回転するように構成してもよい。さらに冷
却手段としては次のようなものがある。例えば、回転機
構のマウント１２を冷却してその熱伝導により出力窓１
０を間接的に冷却するようにしてもよい。また、出力窓
をマウントから熱絶縁して出力窓の表面から空気や冷却
ガス等を高速で流して冷却してもよい。
以上詳記したように本発明によれば、レーザビームの強
度分布が不均一であっても出力窓に対するその影響を均
一にできるレーザ出力装置を提供できる。
度分布が不均一であっても出力窓に対するその影響を均
一にできるレーザ出力装置を提供できる。
第１図は本発明に係わるレーザ出力装置の一実施例を示
す構成図、第２図は本発明装置の回転機構の具体的な構
成図、第３図は本発明装置の効果を説明するための図、
第４図は本発明装置の変形例を示す図、第５図および第
６図は従来装置を説明するための図である。 １・・・レーザ筺体、２・・・凸面ミラー、３・・・凹
面ミラー、４・・・レーザ媒質励起部、５・・・レーザ
光、δ・・・出力取出ミラー、１９０・・・出力窓、１
１・・・回転機構、１２・・・回転駆動部、１３・・・
０リング、１４・・・磁性流体、１５・・・支持体、１
６．１７・・・ローラ、１８・・・駆動ベルト、３１・
・・冷却機構。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 手続補正書 ｐａ ９１・爾１８８ 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿１、事件の表示 特願昭６０−２１５５３２号 ２、発明の名称 レーザ出力装置 ３、補正をする者 事件との［シー１係 特許出願人 （３０７） 株式会社 東芝 ４、代理入 ７、 ？Ｉ＠正の内容 ＋１） 明細書第５頁第１４行の「駆動ざようされて
マウント７ｓ２Ｊ２ｒ駆動でれてマウント１３を」と訂
正する。 （２）同書第７頁第５行ないし第２０行の「をらに熱レ
ンズ効果が〜回転の際出力窓の面」全下記の通り訂正す
る。 記 でらに熱レンズ効果が低減される。これにより、出力窓
１０が破損することか無くなり、その父換等が無くなっ
てコスト低減を計れる。 また、熱レンズ効果が低減されるのでレーザビームの波
面が乱されることが少なくなってレーザの加工特性を向
上することができる〇なお、本発明は上記−実２１Ｉ列
に限定されるものではなく、その主旨全逸脱しない範囲
で変形することができる。上記−夾励例で（グ不安定共
振′５′に採用した場合について説明したが安定形其掘
器であっても同様の効果が得られる。また、出力窓（出
力ミラー）が平面ミラーの場合、特にＴ Ｂ Ｍｏｏモ
ード等の鋭い強度分布を持つモードでは出力窓を光軸に
対して偏心てせて設置すれば同様の効果が得られる。た
だし、この場合、共振器を構成する出力窓（出力ミラー
）全回転させるのであるから、回転の際出力窓（出力ミ
ラー）の面（３） 同書第８１第１０行の「熱レンズ
効果が全く発生しなくなる。」全「熱レンズ効果がほと
んど発生しなくなる。」と訂正する。 （４） 同書第９頁第１１行ないし第１６行の「Ｊ・
・・レーザ筐体、〜３１・・・冷却機構。」を下記の通
９訂正する。 記 １・・・レーデ筺体、２・・・凸面ピラー、３・・・凹
面ミラー、４・・・レーザ媒質励起部、５・・・レーザ
光、６・・・出力取出ミラー、ＩＯ・・・出力窓、１１
・・・回転機構、１２・・・回転駆動部、Ｉ３・・マワ
ント、１４・・・０リング、Ｉ５・・・磁性流体、１７
・・・支持体、ノ８１１９・・・ローラ、２１・・・駆
動用ベルト、３１・・・冷却機構。 （５）１文面第４図全別紙の通り訂正する。
す構成図、第２図は本発明装置の回転機構の具体的な構
成図、第３図は本発明装置の効果を説明するための図、
第４図は本発明装置の変形例を示す図、第５図および第
６図は従来装置を説明するための図である。 １・・・レーザ筺体、２・・・凸面ミラー、３・・・凹
面ミラー、４・・・レーザ媒質励起部、５・・・レーザ
光、δ・・・出力取出ミラー、１９０・・・出力窓、１
１・・・回転機構、１２・・・回転駆動部、１３・・・
０リング、１４・・・磁性流体、１５・・・支持体、１
６．１７・・・ローラ、１８・・・駆動ベルト、３１・
・・冷却機構。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 手続補正書 ｐａ ９１・爾１８８ 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿１、事件の表示 特願昭６０−２１５５３２号 ２、発明の名称 レーザ出力装置 ３、補正をする者 事件との［シー１係 特許出願人 （３０７） 株式会社 東芝 ４、代理入 ７、 ？Ｉ＠正の内容 ＋１） 明細書第５頁第１４行の「駆動ざようされて
マウント７ｓ２Ｊ２ｒ駆動でれてマウント１３を」と訂
正する。 （２）同書第７頁第５行ないし第２０行の「をらに熱レ
ンズ効果が〜回転の際出力窓の面」全下記の通り訂正す
る。 記 でらに熱レンズ効果が低減される。これにより、出力窓
１０が破損することか無くなり、その父換等が無くなっ
てコスト低減を計れる。 また、熱レンズ効果が低減されるのでレーザビームの波
面が乱されることが少なくなってレーザの加工特性を向
上することができる〇なお、本発明は上記−実２１Ｉ列
に限定されるものではなく、その主旨全逸脱しない範囲
で変形することができる。上記−夾励例で（グ不安定共
振′５′に採用した場合について説明したが安定形其掘
器であっても同様の効果が得られる。また、出力窓（出
力ミラー）が平面ミラーの場合、特にＴ Ｂ Ｍｏｏモ
ード等の鋭い強度分布を持つモードでは出力窓を光軸に
対して偏心てせて設置すれば同様の効果が得られる。た
だし、この場合、共振器を構成する出力窓（出力ミラー
）全回転させるのであるから、回転の際出力窓（出力ミ
ラー）の面（３） 同書第８１第１０行の「熱レンズ
効果が全く発生しなくなる。」全「熱レンズ効果がほと
んど発生しなくなる。」と訂正する。 （４） 同書第９頁第１１行ないし第１６行の「Ｊ・
・・レーザ筐体、〜３１・・・冷却機構。」を下記の通
９訂正する。 記 １・・・レーデ筺体、２・・・凸面ピラー、３・・・凹
面ミラー、４・・・レーザ媒質励起部、５・・・レーザ
光、６・・・出力取出ミラー、ＩＯ・・・出力窓、１１
・・・回転機構、１２・・・回転駆動部、Ｉ３・・マワ
ント、１４・・・０リング、Ｉ５・・・磁性流体、１７
・・・支持体、ノ８１１９・・・ローラ、２１・・・駆
動用ベルト、３１・・・冷却機構。 （５）１文面第４図全別紙の通り訂正する。
Claims (2)
- （１）レーザ媒質励起部を内部に有するレーザ筺体と、
前記レーザ媒質励起部において励起されたレーザ光を前
記レーザ筺体外に出力するための光学部品から成る出力
窓と、この出力窓を前記レーザ筺体に対して回転自在に
取付ける回転機構と、この回転機構を駆動して前記出力
窓を所定速度で回転させる回転駆動部とを具備し、前記
出力窓に対する前記レーザ光の強度分布を均一化するこ
とを特徴とするレーザ出力装置。 - （２）回転機構は、出力窓に冷却媒体を送る冷却機構を
備えた特許請求の範囲第（１）項記載のレーザ出力装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21553285A JPS6276580A (ja) | 1985-09-28 | 1985-09-28 | レ−ザ出力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21553285A JPS6276580A (ja) | 1985-09-28 | 1985-09-28 | レ−ザ出力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6276580A true JPS6276580A (ja) | 1987-04-08 |
Family
ID=16673986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21553285A Pending JPS6276580A (ja) | 1985-09-28 | 1985-09-28 | レ−ザ出力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6276580A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4872179A (en) * | 1988-04-26 | 1989-10-03 | W. C. Heraeus Gmbh | Laser apparatus with a multipass resonator |
| US5052014A (en) * | 1989-02-27 | 1991-09-24 | Nec Corporation | Gas laser tube with mask |
-
1985
- 1985-09-28 JP JP21553285A patent/JPS6276580A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4872179A (en) * | 1988-04-26 | 1989-10-03 | W. C. Heraeus Gmbh | Laser apparatus with a multipass resonator |
| US5052014A (en) * | 1989-02-27 | 1991-09-24 | Nec Corporation | Gas laser tube with mask |
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