JPS63135915A - レ−ザ光伝送路 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ光特に大出力のレーザ光伝送路に関す
る。

（従来の技術） 周知のように、不安定形共振器を持つレーザ発振装置か
らは、ディフラアクションパターンと呼ばれるリング形
状をしたレーザ光が得られる。第８図（ａ）はレーザ光
パターンの横断面の形状、同図（ｂ）はそのエネルギー
分布をそれぞれ示す。

このような形状と特性のレーザ光は、伝送していくにつ
れて回折効果で形状やエネルギー分布が変化し、ファー
フィールドパターンと呼ばれる中央に山のある（エネル
ギーが中央に集中している）分布形状となる。第９図（
ａ）はこのレーザ光パターンの形状、同図（ｂ）はその
エネルギー分布をそれぞれ示す。

すなわち、第８図の形状やエネルギー分布が伝送の距離
に従って第９図のように順次変化する。

（発明が解決しようとする問題点） すなわち、レーザ光の伝送中に形状やエネルギー分布が
変化し、伝送径が変化すると共に、レーザ光のエネルギ
ー分布が中央にピークを持ったものになる。

しかし、中央にピークがあると、この部分で伝送系を構
成する光学部品にその副光しきい値よりも高いエネルギ
ー密度を与え、損傷・破壊する。

本発明の目的は、レーザ出射口におけるパターン形状を
変化させることなく、長距離伝送することのできるレー
ザ光伝送路を得ることにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段および作用）本発明は、
不安定形共振器を有するレーザ発振器から発振され、横
断面がリング形状のレーザ光を伝送するレーザ光伝送路
において、レーザ発振器のレーザ出射口近辺に、長焦点
で集光用の第１の光学素子を配置すると共に、この第１
の光学素子で集光された後拡散するレーザ光を所望の略
平行ビームに変化させる第２の光学素子を、第１の光学
素子の後に第１の光学素子と第２の光学素子の焦点距離
を加えた長さだけ離して配置し、第１図にＰｌで示すエ
ネルギー分布のレーザ光Ｍを第１の光学素子Ｌ１で集光
し、この集光した後に拡散するレーザ光Ｍを第２の光学
素子Ｌ２によりＰｌで示す所望のエネルギー分布の略平
行ビームに変化させ、エネルギー分布で中心部にピーク
ができるのを防ぐ。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
２図において、１は、不安定形共振器を備えたレーザ発
振器であり、発振されたレーザ光２はウィンド３から出
射される。４は、この出射されたレーザ光２を入射して
集光する第１のレンズであり、５は、この第１のレンズ
４と同じ焦点距離を持つ第２のレンズであり、第１のレ
ンズ４と同じ光軸上で第１のレンズ４の焦点距離の２倍
の寸法（Ｌで示す）だけ離れた位置に配置される。

なお、第１のレンズ４や第２のレンズ５等は、二点鎖線
で示すダクト６内に配置することにより、伝送径路に近
接する他の構造物で障害を受けるのを防ぐことができる
。また、同図の７は第１のレンズ４に入射する前のレー
ザ光２のエネルギー分布゛、８は第２のレンズ５から出
射した後のレーザ光２のエネルギー分布をそれぞれ示す
。

このように構成することにより、第１のレンズ４に入射
するレーザ光２の像（この場合レーザ光のエネルギー分
布）は、一度焦点に向は集光される。それから焦点を過
ぎると再度拡散されていき、焦点から焦点距離分進んだ
位置でレーザ光２の像は第１のレンズ４に入射したとき
の大きさと同一になる。この位置にあるレーザ光２は拡
大方向にあるので、第２のレンズ５でその拡大を抑えて
平行状に戻す。これにより、入射した像を２枚のレンズ
４，５を用いて、焦点距離の２倍の距離を同じ像で伝送
することができる。

したがって、不安定形共振器を設けたレーザ発振器から
発振されたリング状の形状をしたレーザ光を、その形状
を変化することなく長い距離を伝送することができる。

これにより、レーザ光の回折効果が少くなり、エネルギ
ー分布の変化がなく、中心部でエネルギーピークが生じ
て光学部品の副光しきい値を越え、破損することを防ぐ
ことができる。

本発明者は、ｌ０ＫＨの炭酸ガスレーザ加工装置で、レ
ーザ発振器１のウィンド３から３０Ｃｍ離れた位置に、
Ｚｎ５ｅ材から形成され焦点距離７．５ｍの第１のし・
ンズを配置し、これと同じ特性の第２のレンズを同じ光
軸上の１５１１１離れた位置に配置してレーザ光を伝送
した結果、レーザ発振器１のウィンド３から出射された
形状と略同じ形状のレーザ光を１５ｍ　ｓＩすれた位置
に伝送することができた。

ただし、１５ｍから先へ伝送するためには、第２のレン
ズで平行ビームに戻す関係上その位置の微調整が必要と
なる。

なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものでは
な（，２枚以上の集光素子を用いれば構成することがで
き、その構成例を第２図乃至第６図に示す。

第３図は、図示しないレーザ光振器のウィンド３から出
射されるレーザ光２の光軸と適宜の角度傾斜させて集光
ミラー１１を配置し、この集光ミラー１１で集光した後
拡散するレーザ光２を第２のレンズ１２で略平行ビーム
に変化させるものである。

なお、集光ミラー１１と第２のレンズ１２の焦点距離を
略等しくする。

第４図は、図示しないレーザ光振器のウィンド３の後に
、第１のレンズ１３と、レーザ光２の光軸と適宜の角度
傾斜させて集光ミラー１４を配置し、第１のレンズ１３
で集光した後拡散したレーザ光を集光ミラー１４で略平
行なビームに変化させるものである。なお、第１のレン
ズ１３と集光ミラー１４の焦点距離を略等しくする。

第５図は、図示しないレーザ光振器のウィンド３の債に
、レーザ光２の光軸と適宜の角度傾斜させて第１の集光
ミラー１５と、この第１の集光ミラー１５の光軸上に第
２の集光ミラー１６を配置し、第１の集光ミラー１５で
集光した後拡散したレーザ光を第２の集光ミラー１６で
略平行ビームに変化させるものである。なお、第１の集
光ミラー１５と第２の集光ミラー１６の焦点距離は略等
しくする。

第６図は、図示しないレーザ発振器のウィンド３の債に
、第１のレンズ１７と、レーザ光２の光軸と同一の光軸
上に第２のレンズ１８を配置し、第１のレンズ１７で集
光した後拡散したレーザ光を第２のレンズ１８でビーム
径を大きくするように変化させるものである。なお、第
２のレンズ１８の焦点距離は、第１のレンズ１７の焦点
距離に対し第２のレンズ１８を出射した後のビーム径に
応じて選ぶ。

第７図は、図示しないレーザ発振器に集光レンズと同じ
機能の集光ウィンド１９を設け、この集光ウィンド１９
の後でレーザ光２の光軸と同一の光軸上に第２のレンズ
２０を配置し、集光ウィンド１９で集光した後拡散した
レーザ光を第２のレンズ２０で略平行ビームとなるよう
に変化させるものである。

なお、集光ウィンド１９と第２のレンズ２０の焦点距離
は略等しくする。

また、このようにレーザ発振器に集光ウィンド１９を設
けた場合には、この後に、第３図の実施例のように集光
ミラー１４を配置してもよく、第５図の実施例のように
集光ウィンド１９より焦点距離の大きい第２のレンズ１
８を配置してもよい。

［発明の効果］ 本発明は、以上のように構成されているから、リング状
の大出力のレーザ光をその形状を変えることなく長距離
伝送することができ、回折効果により中心部にピークの
あるエネルギー分１５になるのを防止するため、加工用
レンズ等の光学部品に対するエネルギー密度を下げ、光
学部品の７Ｊ［］熱による損傷を防止することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図、第２図は本発明の一実
施例の構成図、第３図は本発明の他の実施例の構成図、
第４図は本発明のざらに異なる他の実施例の構成図、第
５図は本発明のざらに異なる他の実施例の構成図、第６
図は本発明のざらに異なる他の実施例の構成図、第７図
は本発明のざらに異なる他の実施例の構成図、第８図は
本発明に関連するレーザ光パターンの（ａ）は横断面の
リング形状、（１））はそのエネルギー分布をそれぞれ
示す説明図、第９図は従来のレーザ光伝送路で第８図に
示すレーザ光を長距離伝送したときのレーザ光の（ａ）
は横断面のリング形状、（１））はそのエネルギー分布
をそれぞれ示す説明図である。 １・・・レーザ光（辰器 Ｍ、２・・・レーザ光 ３・・・ウィンド Ｌｌ・・・第１の光学素子 Ｌ２・・・第２の光学素子 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　三俣弘文 第１図 箒　２　図 第　３　図 第　４　図 茅　５ｍ 第　　　６　　　図 第　７　図 （ａ） 第 （ａ） 茅 （ｂ） ３　　図 （ｂ） ９　閲

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）不安定形共振器を有するレーザ発振器から発振さ
   れ、横断面がリング形状のレーザ光を伝送するレーザ光
   伝送路において、前記レーザ発振器のレーザ出射口近辺
   に、長焦点で集光用の第１の光学素子を配置すると共に
   、この第１の光学素子で集光された後拡散するレーザ光
   を所望の略平行ビームに変化させる第２の光学素子を、
   前記第１の光学素子の後に前記第１の光学素子と前記第
   ２の光学素子の焦点距離を加えた長さだけ離して配置し
   たことを特徴とするレーザ光伝送路。
2. （２）第１の光学素子と第２の光学素子の焦点距離を略
   同一にすると共に、この焦点距離の２倍の長さだけ離し
   て配置した特許請求の範囲第１項記載のレーザ光伝送路
   。
3. （３）第１の光学素子と第２の光学素子の焦点距離を異
   ならせると共に、これの焦点距離を加えた長さだけ離し
   て配置した特許請求の範囲第１項記載のレーザ光伝送路
   。
4. （４）第１の光学素子と第２の光学素子のいずれもレン
   ズとした特許請求の範囲第１項記載のレーザ光伝送路。
5. （５）第１の光学素子と第２の光学素子の何れもミラー
   とした特許請求の範囲第１項記載のレーザ光伝送路。
6. （６）第１の光学素子をミラーとし第２の光学素子をレ
   ンズとした特許請求の範囲第１項記載のレーザ光伝送路
   。
7. （７）第１の光学素子をレンズとし第２の光学素子をミ
   ラーとした特許請求の範囲第１項記載のレーザ光伝送路
   。