JPS63252689A - レ−ザ加熱装置 - 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〕 この発明は、炭酸ガスレーザなどからのレーザビームを
用いて被加熱物を加熱するレーザ加熱装置に関する。

〔従来の技術〕

第６図は、従来のレーザ加熱装置の例を示すもので、図
中符号ｌはレーザ光源としての炭酸ガスレーザである。

この炭酸ガスレーザｌは直流グロー放電式のものであっ
て、これより放射されるレーザ光は直線偏光である。炭
酸ガスレーザｌからのレーザビームは、パワーコントロ
ールユニット２に送られ、ここでレーザビームの出力が
制御される。パワーコントロールユニット２は、１／４
波長板３、電気光学変調器４、偏光子５および検光子６
からなり、レーザビームの直線偏光の位相角を変化させ
て、レーザビームの出力を調整するもので、電気光学変
調器４に入力する電圧値によって出力調整が行われる。

パワーコントロールユニット２からの出力調整されたレ
ーザビームはついで２色ミラー７に送られ、ここでヘリ
ウム−ネオンレーザ８からの赤色のガイドレーザビーム
と合流されたのち、ビームエクスパンダ９に送られ、ビ
ーム径が拡大される。

ビームエクスパンダ９は１種の望遠鏡であって、その接
眼部側からレーザビームを送り込み、対物部側から拡径
されたレーザビームを取り出すものである。ビームエク
スパンダ９からのレーザビームはついで照射装置１０に
送られ、被加熱物に集光、照射され、被加熱物を加熱す
る。ここでの加熱装置ＩＯは、円錐状の第１反射鏡１１
と、断面形状が三角形の環状の第２反射鏡１２と、環状
の反転鏡１３および環状の放物面鏡１４とからなり、反
転鏡１３と放物面鏡１４との中心部に被加熱物１５、例
えば棒状の結晶母材を配置してこれを加熱するようにな
っている。そして、ビームエクスパンダ９からのレーザ
ビームは第１反射鏡１１で反射され、その先軸が９０度
交えられ、放射状に放散されて、第２反射鏡Ｉ２に入射
され、ここで再び光軸が９０度曲折され円筒状のビーム
となり、反転鏡１３でさらに９０度光軸が曲折されたう
え放物面鏡１４に入射され、ここで円筒状のレーザビー
ムが被加熱物１５である結晶母材の先端部の一点に集光
され、結晶母材の先端部が加熱されろ、この際、この集
光点には、ヘリウム−ネオンガスレーザ８からの赤色の
ガイドレーザビームら同時に集光、照射されるので、赤
外域で視認できない波長ＩＯ３６μｍの炭酸ガスレーザ
ビームの集光点が視認でき、被加熱物１５の先端部を正
しく集光点に位置させることができろ。

かくして、結晶母材にＹＡＧ、ＹＩＧなどの拮品性材料
を用い、炭酸ガスレーザ１から十分なパワーのレーザビ
ームを出射し、照射装置１０で集光し照射すれば、結晶
母材の先端部が溶融し、この溶融部に種結晶を接触させ
、種結晶を徐々に引き」―げれば、単結晶ファイバ１６
をＲ１ることかできる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このようなレーザ加熱装置にあっては、
パワーコントロールユニット２、ビームエクスパンダ９
、照射装置１０などの光学系の位置精度やゆがみなどの
原因により、レーザビームの照射部でのエネルギー密度
（以下、ビーム面密度と呼ぶ。）が不均一となり、加熱
部を均一に加熱することができない不都合があった。

このため、このようなレーザ加熱装置を上述のような単
結晶ファイバの引上げに利用した場合に、単結晶ファイ
バの成長軸を均一に保持することが困難になるほか、得
られた単結晶ファイバの均質性が劣るなどの問題を措く
ことになる。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では、ビームエクスパンダと照射装置との間に
吸収板を配置し、この吸収板をレーザビーム中に挿入で
きるようにし、ビーム面密度を均一とするようにした。

第１図は、この発明のレーザ加熱装置の一例を示すもの
である。この例のレーザ加熱装置が従来のレーザ加熱装
置と異なるところは、ビームエクスパンダ９と照射装置
１０との間のレーザビームの光路に吸収板１７を設けた
点にある。この吸収板１７は第２図および第３図に示す
ようにモリフデン、タングステン、金、白金などの金鴎
からなるメタルワイヤやアルミナ、ンリ力などのセラミ
ックスからなるセラミックスファイバなどの織物あるい
は編物からなるネット１８をフレーム１９に固定したも
ので、ネット１８の目の荒さを部分的ｚ−πイｋ　大　
＋４−　　ｆ−ｔ、ノｈ４ｔｒ７．’Ｊ　　ｌ　　イー
　　　、−ｔｎｎｎＵＶ班　１７　ルビームエクスパン
ダ９と照射装置１０との間に配設し、レーザビーム中に
挿入し、挿入位置を調整することによりレーザビームの
一部が吸収板１７のネット１８に吸収され、ビーム面密
度を均一にすることができる。

吸収板１７のレーザビーム中への挿入方法としては、第
２図に示すように吸収板１７全体がレーザビームＡに当
たるようにする方法の他、第３図のようにレーザビーム
Ａの一部に吸収板１７が当たるようにしてもよく、要は
レーザビームのビーム面密度が均一になるように吸収板
１７のネット１８の形状や挿入位置を適宜きめればよい
。

このようなレーザ加熱装置によれば、均一なレーザ而密
度を有するレーザビームを被加熱物１５に照射できるの
で、均一な加熱が可能となる。

なお、レーザ光源として高周波励起型炭酸ガスレーザを
使用した場合には、レーザ本体で出力制御が可能である
ので、パワーコントロールユニット２は不要となるが、
同様にビームエクスパンダ９と昭ロ、ｆ装苦１０との間
に喝Ｉｌ′Ｉ７府１７桑、伶苦１．て均−なレーザ面密
度を有するレーザビームが照射できるようにしてもよい
。

また、レーザ光源としては炭酸ガスレーザ以外のＹＡＧ
レーザ等の任意のレーザが適用可能であり、照射装置と
しても図示した形式以外のものを使用しえることは当然
である。

〔実施例〕

出力＋６Ｗの直流グロー放電式炭酸ガスレーザからのビ
ーム径２ｍｍのレーザビームをパワーコントロールユニ
ットを経てビームエクスパンダに送り、ビーム径を２４
ｍｍに拡大して照射装置に送り、直径１ｍｍの酸化アル
ミニウムの棒状母材の先端を加熱し、単結晶ファイバを
製造しようとしたところ、第４図に示すように棒状母材
２０と単結晶ファイバ２１との間の溶融部２２に偏りが
生じた。

このため、拡径されたレーザビームを感熱紙に照射して
そのレーザ面密度を調べたところ、レーザビームの円形
の照射前の１２時方向ではレーザ面密度が最低であり、
６時方向で最高であることか判明した。

この結果から、第３図に示すような形状のモリブデンワ
イヤ製の吸収板をレーザビームの６時方向から１２時方
向に向けて挿入し、レーザビームの約半分に吸収板を当
てたところ、レーザ面密度が均一となり、溶融部２２は
第５図にしめすように偏りが解消し、単結晶ファイバ２
１の成長ら均一となった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明のレーザ加熱装置は、ビ
ームエクスパンダと照射装置との間に吸収板を設けてレ
ーザビームのビーム面密度を均一にするようにしたもの
であるので、被加熱物に照射されるレーザビームは均一
なビーム面密度を有するものとなり、均一な加熱が可能
となる。このため、このレーザ加熱装置は、例えば単結
晶ファイバの引上げなどの精密でかつ均一な加熱を必要
とする用途に最適なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のレーザ加熱装置の一例を示す概略
構成図、第２図および第３図はいずれもこの発明のレー
ザ加熱装置に使用される吸収板の例を示す正面図、第４
図および第５図は実施例における被加熱物としての結晶
母材の溶融状態を示す説明図で、第４図は従来のレーザ
加熱装置によるもの、第５図はこの発明のレーザ加熱装
置によるもの、第６図は従来のレーザ加熱装置を示す概
略構成図である。 １・・・・・・炭酸ガスレーザ、９・・・・・・ビーム
エクスノくンダ、ｌＯ・・・・・照射装置、１５・・・
・・被加熱物（結晶母材）、１７・・・・・・吸収板、
Ａ・・・・・レーザビーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーザ光源と、このレーザ光源からのレーザビームのビ
   ーム径を拡げるビームエクスパンダと、このビームエク
   スパンダからの拡大されたレーザビームを被加熱物に集
   光、照射する照射装置を有するレーザ加熱装置において
   、 ビームエクスパンダと照射装置との間に吸収板を設け、
   これをレーザビーム光路中に挿入できるようにしたこと
   を特徴とするレーザ加熱装置。