WO1990003052A1 - Discharge tube for a gas laser device - Google Patents

Description

明 細 書 ガスレーザ装匿 放電管 技 術 分 野

本発明は高周波放電を利用した高速ガス軸流放電励起型の ガス レーザ装置用放電管に閲し、 特に矩形ビームモ一 ドのレ ―ザ光を出力するガス レーザ装置用放^管に 1する。 i 景 技 術

近年、 レーザ装置の大出力化並びに周辺加工技術め発達に より、 レーザビームを用いた金厲及び非金厲の溶接や表而処 理加工が産業界に普及し始めたが、 このような用途には、 加 ェ精度を均一化するために円対称モー ドではなく矩形のビー ムモー ドが要求されている。

第 図に従来のガス レーザ装置用放電管の構成の概略図を 示す。 図において、 2 ] は放電管、 2 2 a及び 2 2 bは金厲 電極である。 2 3は高周波 '源であり、 金厲電極 2 2 a及び 2 2 bを介して 2 M H zの高周波電力を放電管 2 〗 の内部を 高速で通過するレーザガス流 2 4 に供給する。

このガス レーザ装置用放 管より，^lJ \力される レ一ザビ一ム の断而形状は、 筇 5図 （ a ) O 2 4 に示すように円形であり、 従つて横モ一 ドは笫 5図 （ b ) の 2 5 に示すように略ガゥ シ ヤ ンモ ー ドとなる（，

したがって、 溶接及び^而処 ΓΙ加工 （¾ ΐϊίί焼き入れ ） 行うには、 このビームモ一 ドを妬形モー ドに変換する操作が 必要であり、 通常はセグメ ンテツ ド ミ ラーと称するパラボラ 型の^光鏡を加工へッ ド終端に設置している。 このような例 として特開昭 6 3— 7 7 1 7 8号がある。

しかし、 このセ グメ ンテ ッ ド ミ ラ 一は多数の小さな平面鏡 セグメ ン トをパラボラ曲面上に配置した構成であり、 形状が 複雑なため非常に高価である。 発 明 の 開 示

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 レー ザ発振に寄与する活性媒 K領域そのものの形状を矩形化して 矩形ビームモー ドのレーザを出力するガス レーザ装置用放電 管を提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、

レーザガス流軸とレーザ発振光軸とが同軸で、 且つ放電励 起用の放電方向がそれらと直交するように構成されたガス レ 一ザ装置用放電管において、 放^部の、 レーザ発振光軸と ίή: 交する内側断面を矩形にし、 非放電部の内径を前記放電部の 矩形対 ¾直径以上に構成したことを特徴とするガス レーザ装 匿用放¾管が、

提供される。

放電部の内側断面形状を矩形にし、 且つ非放電部の内怪を それ以上の大きさに構成する。 矩形の放電領域で発^するレ 一ザビームの断而形状はほぼ 形となり、 この形状でそのま ま外部に出 J]されるので、 略炻 のビームモ一 ドが られる 図 ffi の 節 単 な 説 明

第 1 図 （ a ) は本発明のー实施例のガス レーザ装置用放 ¾ 管の構成図、

第 1 図 （ b ) は第 1 図 （ a ) の側面図、

第 2図 （ a ) は本発明の一実施例のガス レーザ装 Effl放 管のレーザビームの断面形状、

第 2図 （ b ) は本発明の- 実施例のガス レーザ装置用放 ¾ 管のレ一ザビームの橫モー ド図、

, 3図は本発明のー实施例のガス レーザ装置用放電管を ¾ 装した周辺部の概略図、

第 4図は従'来のガス レーザ装置用放電管の構成図、 第 5図 （ a ) は従来のガス レーザ装置用放 ¾管のレーザビ ームの断面形状、

第 5図 （ b ) は従来のガス レーザ装置用放 管のレーザビ

—人の橫モ一 ド図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

3図は木発明の一実施例のガスレーザ装 用放電管を実 装した周辺部の概略図である。 図において 1 は放電 'であり、 詳細は笫 1 図 （ a ；) 、 ( b ) で後述する。 2 a及び 2 bは金 厲電極である。 3は髙周波電源であり、 放電^ 】 の内部を iT;i 速で通過する レーザガス流 4 に iTS I波 ¾力を供 する。 5 は 放 iCif?ホルダー、 G は IA1 フ ラ ンジ、 7 a 、 7 b及び 7 は ゴム製の 0 リ ングであり、 これらによって放電管 1 を保持し ている。

8は水冷式のラ ジェ一夕ユニッ トであり、 9の冷却風を送 風して放電管 1 を冷却する。 なお、 本図ではレーザビームを 発生させるために必要な光学部品、 及びレーザガス 4を循 i l させるルーツブロワ等は省略してある。

第〗 図 （ a ) は本発明の一実施例のガス レーザ装置用放電 管の構成図であり、 第 1 図 （ b ) はその側面図である。 第 1 図 （ a ) において、 1 は放電管であり、 内径 i 9 m m X 1 9 m m、 厚さ 2 . 5 m mの矩形の石英製のガラ スパイプで構成 されている。 2 a及び 2 bの金属電極は放電管 1 の管壁を容 量性負荷と し'て利用するために放電管 1 の外周に設けられて いる。 3は高周波電源、 4 はレーザガス流である。

1 0 及び 1 0 bは放電管〗 を固定フラ ンジに固定するた めの非放電部であり、 第 1 図 （ b ) に示すように放電部 1 1 より も大きな形状に構成されている。 具体的には、 内径 4 2 Φ 、 外径 3 8 の円筒形状であり、 材質は放電管 1 と同様の 石英製のガラ スである。

第 2図 （ a ) の 1 2 はこの放電管より出力される レーザビ ームの断面形状である。 このよ う に、 放電領域が矩形である ため、 出力されるレーザビームの断面もほぼ矩形となり、 し たがって横モー ドは第 2図 ( b ) の 1 3に示すように、 溶接 及び表而処 1¾に適した特性の略矩形になる。

なお、 上記では放電部の断而形状を正方 JBと したが、 これ に限らず他の寸法の ]¾方形と しても本発叨を適川できるじ 以上説叨したように木発叨では、 放電 より出力される レ 一ザビ―ム形状が略矩形なので、 高価なパラボラ型の集光鏡 等を使用せずに、 ^純な^光レ ンズまたは^光鏡を用いて溶 接や表面処理を行う ことができる。 したがって、 外部光学系 の構成が簡単になり、 終.济性が向上する。

また、 放電管内で発生したレーザビームを絞り等を使用せ ずにそのまま外部に出力するので、 効率が向上する。

Claims

求 の 範 囲

1 . レーザガス流軸とレーザ発振光軸とが同軸で、 且つ放 電励起川の放電方向がそれらと直交するように構成されたガ ス レーザ装置用放電管において、

放電部のレーザ発振光軸と直交する内側断而を矩形にし、 非放電部の内径を前記放電部の矩形対角直径以上に構成し たことを特徴とするガス レーザ装置用放電管。

2 . 前記内側断而は正方形であることを特徴とする特許 求の範面第 1 頊記載のガス レーザ装置用放電管。

3 . 前記非放電部は前記放電部と同一の材燹で構成したこ とを特徴とする特許請求の範匪第 1項記載のガス レーザ装^ 用放電管。