WO2020225908A1 - 光路カバーおよびレーザ装置 - Google Patents

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WO2020225908A1
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path cover
optical
laser
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京藤　友博
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical path cover and a laser device that cover the periphery of the main beam.
  • unnecessary light that does not contribute to laser oscillation may be generated because the light travels away from the main beam that reciprocates in the resonator.
  • the unwanted light raises the temperature of the component and its surroundings by irradiating the component in the laser apparatus with the unwanted light. Further, the unnecessary light is emitted together with the laser beam obtained by resonance, thereby deteriorating the beam quality of the laser apparatus.
  • the laser device is provided with an optical component for removing unnecessary light around the main beam or an optical component for preventing the emission of unnecessary light from the periphery of the main beam. May be done.
  • an aperture or an optical slit that allows the main beam to pass through and absorbs unnecessary light around the main beam is used as the optical component for removing unnecessary light.
  • An optical path cover that covers the periphery of the main beam is used as an optical component for preventing the emission of unnecessary light.
  • the optical path cover is a tubular structure through which the main beam can pass.
  • an optical component such as an aperture or an optical slit between optical elements arranged in a resonator
  • it is spatial to insert an aperture having an appropriate aperture diameter or an optical slit having an appropriate slit width. It can be difficult. The narrower the distance between the optical elements and the larger the change in beam diameter between the optical elements, the more difficult it is to insert an optical component such as an aperture or an optical slit.
  • the optical component is miniaturized in order to solve such a difficulty, the volume of the optical component is reduced and the heat capacity of the optical component is reduced, so that unnecessary light absorbed by the optical component is reduced.
  • Patent Document 1 discloses an optical path cover that emits laser light incident on the inner wall by a surface structure provided on the inner wall.
  • the optical path cover of Patent Document 1 diverges a laser beam deviating from the main beam in a surface structure and absorbs the diverged laser beam.
  • protrusions having shapes such as triangles, corrugations, and serrations are arranged in a direction parallel to the optical axis.
  • the optical path cover of Patent Document 1 is a tubular structure because a plurality of protrusions are arranged in a direction parallel to the optical axis inside the tubular structure centered on the optical axis.
  • the processing and the formation of a plurality of protrusions cannot be performed collectively by extrusion molding, and it is necessary to form the plurality of protrusions by a process different from the processing of the tubular structure.
  • the optical path cover of Patent Document 1 since it is necessary to form a plurality of protrusions by a process different from the processing of the tubular structure, there is a problem that the processing for manufacturing the optical path cover is difficult. It was.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain an optical path cover that can be manufactured by easy processing.
  • the optical path cover according to the present invention is arranged in the optical path through which the beam light travels.
  • the optical path cover according to the present invention has a tubular portion through which beam light can pass.
  • On the inner wall of the cylinder on the optical axis side of the beam light each has a convex shape in a cross section perpendicular to the optical axis, and the convex shapes are arranged so as to face the optical axis side and are long along the optical axis.
  • a plurality of protrusions each exhibiting a shape are formed.
  • the optical path cover according to the present invention has the effect that it can be manufactured by easy processing.
  • FIG. 1 The figure which shows the schematic structure of the laser apparatus which has the optical path cover which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • Perspective view of the optical path cover shown in FIG. A first cross-sectional view of a tubular portion of the optical path cover shown in FIG.
  • FIG. A second cross-sectional view of a tubular portion of the optical path cover shown in FIG.
  • Second sectional view of the optical path cover shown in FIG. The figure which shows the schematic structure of the laser apparatus which has the optical path cover which concerns on Embodiment 4 of this invention.
  • optical path cover and the laser apparatus according to the embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
  • the present invention is not limited to this embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser apparatus having an optical path cover according to a first embodiment of the present invention.
  • the laser device 100 includes a laser medium 1, a mirror 2 and a partial reflection mirror 3 constituting a resonator, optical elements 4 and 5 provided in the resonator, and an optical path cover 6.
  • the optical path cover 6 is arranged in the optical path in which the laser beam 7, which is the beam light, travels.
  • the laser medium 1 transitions to the excited state by absorbing the light of the excitation source, and emits the laser beam 7 in the transition from the excited state to the ground state. Further, the laser medium 1 amplifies the laser beam 7 by incident on the laser beam 7 that reciprocates between the mirror 2 and the partially reflected mirror 3. Note that in FIG. 1, the excitation source is not shown.
  • the mirror 2 reflects 90% or more of the incident laser beam 7.
  • the partial reflection mirror 3 reflects a part of the incident laser beam 7 and transmits a part of the incident laser beam 7.
  • the optical elements 4 and 5 are lenses that adjust the beam diameter and the divergence angle of the laser beam 7 traveling between the mirror 2 and the partially reflected mirror 3.
  • an optical element such as a mirror or a prism may be provided between the mirror 2 and the partial reflection mirror 3.
  • the optical path cover 6 is arranged between the optical element 4 and the optical element 5.
  • the optical path cover 6 covers the periphery of the laser beam 7, which is the main beam.
  • the laser beam 7 passes through the optical path cover 6.
  • the optical path cover 6 prevents unnecessary light traveling off the optical axis of the laser beam 7 from diverging from the periphery of the laser beam 7. Further, the optical path cover 6 removes unnecessary light by absorbing unnecessary light inside the optical path cover 6.
  • FIG. 2 is a perspective view of the optical path cover shown in FIG.
  • the optical path cover 6 is a structure having a tubular portion 10 which is a tubular portion through which the laser beam 7 passes and a fixed portion 11 fixed to the installation surface.
  • the tubular portion 10 has a square tubular shape.
  • a plurality of protrusions 15 are formed inside the tubular portion 10.
  • the fixing portion 11 is fixed to the bottom surface of the housing containing the components of the laser device 100 by screwing.
  • the fixing portion 11 may be fixed by means other than screwing.
  • the laser beam 7 incident on the inside 12 of the cylinder 10 from one end surface 13 side of the cylinder 10 travels straight inside 12 and emits to the outside of the cylinder 10 on the other end surface 14 side of the cylinder 10. .. Further, the laser beam 7 incident on the inside 12 of the cylinder 10 from the end face 14 side travels straight through the inside 12 and is emitted to the outside of the cylinder 10 on the end face 13 side.
  • FIG. 3 is a first cross-sectional view of a tubular portion of the optical path cover shown in FIG.
  • the cross section shown in FIG. 3 is a cross section perpendicular to the central axis N of the cylinder.
  • the optical path cover 6 is positioned so that the optical axis of the laser beam 7 reciprocating in the resonator and the central axis N coincide with each other.
  • the outer shape of the cross section of the tubular portion 10 is a shape in which each corner of the rectangle is rounded.
  • the inner walls 10a and 10b are portions of the walls constituting the inner 12 of the tubular portion 10 corresponding to the long sides of the rectangle.
  • the inner walls 10c and 10d are portions of the walls constituting the inner 12 of the tubular portion 10 corresponding to the short sides of the rectangle.
  • the direction in which the inner wall 10a and the inner wall 10b face each other may be referred to as a vertical direction
  • the direction in which the inner wall 10c and the inner wall 10d face each other may be referred to as a horizontal direction.
  • a plurality of protrusions 15 are formed on the inner walls 10a, 10b, 10c, and 10d of the laser beam 7 on the optical axis side of the tubular portion 10.
  • Each of the plurality of protrusions 15 provided on the inner wall 10a exhibits a convex shape protruding from the side of the inner wall 10a toward the side of the inner wall 10b.
  • Each of the plurality of protrusions 15 provided on the inner wall 10b exhibits a convex shape protruding from the side of the inner wall 10b toward the side of the inner wall 10a.
  • the protrusions 15 provided on the inner wall 10a and the protrusions 15 provided on the inner wall 10b exhibit an uneven waveform in the vertical direction in a cross section perpendicular to the optical axis.
  • the waveform is a shape in which convex curves and concave curves are alternately arranged.
  • Each of the plurality of protrusions 15 provided on the inner wall 10c exhibits a convex shape protruding from the side of the inner wall 10c toward the side of the inner wall 10d.
  • Each of the plurality of protrusions 15 provided on the inner wall 10d exhibits a convex shape protruding from the side of the inner wall 10d toward the side of the inner wall 10c.
  • the protrusions 15 provided on the inner wall 10c and the protrusions 15 provided on the inner wall 10d exhibit a waveform having irregularities in the lateral direction in a cross section perpendicular to the optical axis.
  • the plurality of protrusions 15 each exhibit a convex shape in a cross section perpendicular to the optical axis, and the convex shapes are arranged so as to face the optical axis side. Further, each of the plurality of protrusions 15 provided on the inner walls 10a, 10b, 10c, and 10d has an elongated shape parallel to the optical axis. That is, each protrusion 15 has a long shape along the optical axis. Each protrusion 15 has a constant shape in a cross section perpendicular to the central axis N between the end face 13 and the end face 14.
  • the entire optical path cover 6 can be formed based on a three-dimensional shape having a constant shape in a cross section perpendicular to the optical axis. Therefore, the optical path cover 6 can be formed by extrusion molding.
  • the optical path cover 6 can be manufactured at low cost by easy processing because the processing of the tubular portion 10 and the formation of the plurality of protrusions 15 can be performed collectively by extrusion molding.
  • Aluminum which is one of the materials suitable for extrusion molding, is used as the material of the optical path cover 6. High heat transferability can be obtained for the optical path cover 6 by using aluminum.
  • the optical path cover 6 can efficiently release the heat generated by absorbing unnecessary light to the outside of the optical path cover 6.
  • the material of the optical path cover 6 may be any material other than aluminum as long as it can be extruded.
  • the entire inner walls 10a, 10b, 10c, and 10d are surface-treated to impart light absorption.
  • the inner walls 10a, 10b, 10c, and 10d are anodized to form a film that enhances the absorption of laser light.
  • the inner walls 10a, 10b, 10c, 10d may be subjected to a surface treatment such as a blast treatment for roughening the surfaces of the inner walls 10a, 10b, 10c, 10d.
  • the inner walls 10a, 10b, 10c, and 10d may be imparted with light absorption by surface treatment to which a light absorbing material is applied.
  • FIG. 4 is a second cross-sectional view of a tubular portion of the optical path cover shown in FIG.
  • the cross section shown in FIG. 4 is a cross section including the central axis N and parallel to the vertical direction.
  • the distance between the apex of the protrusion 15 formed on the inner wall 10a on the inner wall 10b side and the apex of the protrusion 15 formed on the inner wall 10b on the inner wall 10a side is the beam width of the laser beam 7 in the vertical direction. Greater than.
  • the distance between the apex of the protrusion 15 formed on the inner wall 10c on the inner wall 10d side and the apex of the protrusion 15 formed on the inner wall 10d on the inner wall 10c side is the beam width of the laser beam 7 in the lateral direction. Greater than.
  • the laser beam 7 passes between the protrusion 15 formed on the inner wall 10c and the protrusion 15 formed on the inner wall 10d.
  • the laser beam 7 incident on the inside 12 from the end face 14 travels without being blocked by the protrusion 15, and is emitted to the outside of the cylinder 10 on the end face 13 side. Further, the laser beam 7 incident on the inside 12 from the end face 13 travels without being blocked by the protrusion 15, and is emitted to the outside of the cylinder 10 on the end face 14 side.
  • the unwanted light 16 traveling away from the laser beam 7 in the vertical direction is incident on the inner wall 12 from the end face 14 side, the unwanted light 16 moves away from the central axis N toward the inner wall 10a or the inner wall 10b. .. Since the inner wall 10a and the inner wall 10b are subjected to the above surface treatment, the unnecessary light 16 is absorbed by the optical path cover 6 by incident on the inner wall 10a or the inner wall 10b. Since the inner wall 10a and the inner wall 10b are each provided with the plurality of protrusions 15, the unnecessary light 16 incident on the inner walls 10a and 10b increases as compared with the case where the inner walls 10a and 10b are flat surfaces.
  • the unnecessary light 16 incident on the inner walls 10a and 10b increases. Further, the unnecessary light 16 that was not absorbed by the inner walls 10a and 10b when incident on the inner walls 10a and 10b is emitted from the inner walls 10a and 10b. The emitted unnecessary light 16 is subsequently absorbed by the optical path cover 6 by incident on any of the inner walls 10a, 10b, 10c, and 10d. The unnecessary light 16 incident on the inside 12 from the end face 13 side is also absorbed by the optical path cover 6 as in the case of the unnecessary light 16 incident on the inside 12 from the end face 14 side.
  • the unnecessary light 16 traveling away from the laser beam 7 in the lateral direction is incident on the inner wall 12 from the end face 14 side, the unnecessary light 16 moves away from the central axis N toward the inner wall 10c or the inner wall 10d. .. Since the inner wall 10c and the inner wall 10d are subjected to the above surface treatment, the unnecessary light 16 is absorbed by the optical path cover 6 by being incident on the inner wall 10c or the inner wall 10d. Since the inner wall 10c and the inner wall 10d are each provided with a plurality of protrusions 15, the unnecessary light 16 incident on the inner walls 10c and 10d increases as compared with the case where the inner walls 10c and 10d are flat surfaces.
  • the unnecessary light 16 incident on the inner walls 10c and 10d increases. Further, the unnecessary light 16 that is not absorbed by the inner walls 10c and 10d when it is incident on the inner walls 10c and 10d is emitted from the inner walls 10c and 10d. The emitted unnecessary light 16 is subsequently absorbed by the optical path cover 6 by incident on any of the inner walls 10a, 10b, 10c, and 10d. The unnecessary light 16 incident on the inside 12 from the end face 13 side is also absorbed by the optical path cover 6 as in the case of the unnecessary light 16 incident on the inside 12 from the end face 14 side.
  • the optical path cover 6 removes the unnecessary light 16 by absorbing both the unnecessary light 16 emitted in the vertical direction and the unnecessary light 16 diffused in the horizontal direction inside the tubular portion 10.
  • the optical path cover 6 can prevent the unnecessary light 16 from diverging from the periphery of the laser beam 7.
  • the optical path cover 6 prevents the unnecessary light 16 from diverging, so that the temperature of the component is raised by irradiating the component of the laser device 100 with the unnecessary light 16, or the temperature around the component is high. It can prevent the rise.
  • the laser device 100 can prevent deterioration of beam quality caused by emission of unnecessary light 16 together with the laser beam 7 obtained by resonance.
  • the pitch at which each of the plurality of protrusions 15 is arranged in the direction in which the plurality of protrusions 15 are arranged is 1 mm to 3 mm.
  • the protrusions 15 having a pitch of 1 mm to 3 mm can be formed by the above extrusion molding.
  • the pitch of the protrusions 15 formed on the optical path cover 6 is not limited to 1 mm to 3 mm.
  • the pitch of the protrusions 15 may be shorter than 1 mm or longer than 3 mm as long as it is possible to prevent the unnecessary light 16 from being emitted from the optical path cover 6.
  • Each of the plurality of protrusions 15 is formed at a constant pitch.
  • the plurality of protrusions 15 may include protrusions 15 arranged at a pitch different from the pitch of the other protrusions 15.
  • the pitch at which the plurality of protrusions 15 are arranged may be regularly or irregularly different.
  • the shape of the protrusion 15 in the cross section perpendicular to the optical axis may be a shape other than the waveform.
  • the cross-sectional shape of the protrusion 15 may be a convex shape other than the corrugated shape, such as a triangle, a triangle having a rounded apex angle, a sawtooth shape, a rectangle, a shape corresponding to a part of a circle or an ellipse. Even when the protrusion 15 has a convex shape other than the corrugated shape, the optical path cover 6 can prevent the unwanted light 16 from diverging from the periphery of the laser beam 7 by promoting the absorption of the unwanted light 16 in the protrusion 15. it can.
  • the optical element 4 and the optical element 5 are arranged close to each other.
  • the distance between the optical element 4 and the optical element 5 is, for example, about 10 mm to 100 mm.
  • the optical path cover 6 can be installed between the optical element 4 and the optical element 5 which are arranged close to each other.
  • the optical path cover 6 may be used in combination with a cooling device for cooling the optical path cover 6.
  • a cooling device for cooling the optical path cover 6.
  • a water cooling device using water as a refrigerant is used as the cooling device.
  • the optical path cover 6 can efficiently release the heat generated by the absorption of the unnecessary light 16 by cooling by the cooling device and suppress the temperature rise.
  • the optical path cover 6 a plurality of protrusions 15 having a long shape parallel to the optical axis are formed, and each of the plurality of protrusions 15 is convex in a cross section perpendicular to the optical axis. It exhibits a shape. Since the optical path cover 6 has the protrusions 15 having such a shape, the processing of the tubular portion 10 and the formation of the plurality of protrusions 15 can be collectively performed by extrusion molding.
  • the optical path cover 6 can be manufactured by easy processing because the processing of the tubular portion 10 and the formation of the plurality of protrusions 15 can be performed collectively by extrusion molding.
  • the optical path cover 6 has an effect that it can be manufactured by easy processing. Further, the optical path cover 6 can prevent the unnecessary light 16 from diverging from the periphery of the laser beam 7.
  • the laser device 100 can suppress the temperature rise due to the irradiation of the unnecessary light 16 and the deterioration of the beam quality due to the emission of the unnecessary light 16.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a tubular portion of the optical path cover according to the second embodiment of the present invention.
  • the inner walls 10a and 10b of the tubular portion 20 are provided with a plurality of protrusions 15, and the inner walls 10c and 10d of the tubular portion 20 are provided with a plurality of protrusions 15.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the configurations different from those in the first embodiment will be mainly described.
  • the cross section shown in FIG. 5 is a cross section perpendicular to the central axis N of the cylinder.
  • Each of the plurality of protrusions 15 provided on the inner walls 10a and 10b protrudes in the vertical direction.
  • the tubular portion 20 is formed with a plurality of protruding portions 15 projecting in one of the vertical direction and the horizontal direction.
  • Each of the inner walls 10c and 10d is a flat surface.
  • the optical path cover 6 is provided with a protrusion 15 in a direction in which a large amount of unnecessary light 16 is generated.
  • the protrusions 15 protruding in the vertical direction from the inner walls 10a and 10b are formed.
  • the optical path cover 6 is installed so that the projection 15 is projected in the direction in which the unwanted light 16 is emitted from the laser beam 7. Since the direction in which the protrusion 15 is projected is aligned with the direction in which the unnecessary light 16 is emitted, the optical path cover 6 can prevent the unnecessary light 16 from being emitted from the periphery of the laser beam 7.
  • the outer dimensions of the tubular portion 20 in the lateral direction are smaller than those when the protrusions 15 are provided on the inner walls 10c and 10d.
  • the tubular portion 20 can be miniaturized by omitting the protrusion 15 in a direction other than the direction in which the unnecessary light 16 is emitted.
  • the inner walls 10c and 10d are subjected to the above-mentioned surface treatment for imparting light absorption. As a result, the optical path cover 6 can absorb the unnecessary light 16 incident on the inner walls 10c and 10d.
  • the optical path cover 6 When a large amount of unnecessary light 16 is emitted in both the vertical direction and the horizontal direction, or when a direction in which a large amount of unnecessary light 16 is not specified is specified, the optical path cover 6 has inner walls 10a, 10b, 10c as in the first embodiment. , 10d are each provided with a plurality of protrusions 15. As a result, the optical path cover 6 can prevent the unnecessary light 16 from diverging in the vertical direction and the horizontal direction.
  • the laser beam 7 is linearly polarized with the direction of the double-headed arrow shown in FIG. 5 as the vibration direction. Since the protrusions 15 are provided on the inner walls 10a and 10b, the p-wave component of the unnecessary light 16 incident on the inner walls 10a and 10b increases as compared with the case where the inner walls 10a and 10b are flat surfaces. In many substances, the reflectance of the s-wave component is higher than the reflectance of the p-wave component, so that the p-wave component is more easily absorbed than the s-wave component. By increasing the p-wave component of the unnecessary light 16 incident on the inner walls 10a and 10b, the optical path cover 6 can absorb a large amount of the unnecessary light 16. Therefore, the optical path cover 6 can absorb a large amount of unnecessary light 16 by providing the plurality of protrusions 15.
  • the optical path cover 6 can be manufactured by easy processing because the processing of the tubular portion 20 and the formation of the plurality of protrusions 15 can be performed collectively by extrusion molding. it can. Further, the optical path cover 6 can prevent the unnecessary light 16 from diverging from the periphery of the laser beam 7. Further, the optical path cover 6 can be miniaturized by omitting the protrusion 15 in a direction other than one direction.
  • FIG. 6 is a first cross-sectional view of the optical path cover according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a second cross-sectional view of the optical path cover shown in FIG.
  • the optical path cover 30 according to the third embodiment includes an adjustment shaft 31 that is set as the center of rotation when the direction of the central axis N is adjusted on the installation surface of the optical path cover 30.
  • the same components as those of the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and the configurations different from those of the first and second embodiments will be mainly described.
  • the cross section shown in FIG. 6 is a cross section perpendicular to the central axis N.
  • the cross section shown in FIG. 7 is a cross section including the central axis N and parallel to the vertical direction.
  • the optical path cover 30 has a tubular portion 20 similar to that of the second embodiment.
  • the optical path cover 30 may have the same tubular portion 10 as in the first embodiment instead of the tubular portion 20.
  • the adjustment shaft 31 is a rod-shaped part. A part of the adjusting shaft 31 is embedded in the bottom of the fixing portion 11. The other part of the adjusting shaft 31 protrudes from the bottom of the fixing portion 11.
  • the fixing portion 11 is fixed to the installation surface by the screw 32.
  • An example of an installation surface is the bottom surface of a housing that houses the components of the laser device 100.
  • the fixing portion 11 is provided with a notch 33 for arranging the screw 32 in the hole for screwing in the fixing portion 11.
  • the portion of the adjusting shaft 31 that protrudes from the fixed portion 11 is made into a hole formed in the installation surface before being screwed by the screw 32. It is plugged in.
  • the optical path cover 30 is positioned on the installation surface and is in a state of being rotatable about the adjustment shaft 31.
  • the direction of the central axis N is adjusted by rotating the optical path cover 30 around the adjustment axis 31.
  • the fixing portion 11 is screwed to the installation surface by the screw 32. This completes the installation of the optical path cover 30.
  • the optical path cover 30 is positioned on the installation surface by inserting the adjustment shaft 31 into the installation surface, and the direction of the central axis N is adjustable.
  • the laser device 100 enables highly accurate and easy positioning of the optical path cover 30 and highly accurate and easy adjustment of the direction of the central axis N.
  • the optical path cover 30 is capable of adjusting the direction of the central axis N with high accuracy, so that the opening connected to the inner 12 of the end face 13 and the opening connected to the inner 12 of the end face 14 are arranged at the optimum positions. Can be done. Since the opening of the optical path cover 30 can be arranged at an optimum position, the size of the opening can be set to the minimum size that does not block the laser beam 7. Since the size of the opening of the optical path cover 30 can be reduced, the emission of unnecessary light 16 can be further suppressed. Further, the optical path cover 30 can reduce the size of the tubular portion 20 by reducing the size of the opening.
  • the processing of the optical path cover 30 and the tubular portion 20 and the formation of the plurality of protrusions 15 can be performed collectively by extrusion molding, the production can be performed by simple processing. .. Further, the laser device 100 enables highly accurate and easy positioning of the optical path cover 30 and highly accurate and easy adjustment of the direction of the central axis N.
  • FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a laser device having an optical path cover according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the laser device 101 according to the fourth embodiment is a Direct Diode Laser (DDL).
  • FIG. 8 shows the components arranged in the housing of the laser device 101.
  • the same components as those in the first to third embodiments are designated by the same reference numerals, and the configurations different from those in the first to third embodiments will be mainly described.
  • the laser device 101 includes a plurality of laser diodes (Laser Diodes: LDs) 45 that emit laser beams having different wavelengths from each other, and a plurality of laser beams 49-1, 49-2, ..., Emitted by the plurality of LD45s. It has a partial reflection mirror 50 which is a mirror that resonates 49-n. n is an integer of 3 or more.
  • the partial reflection mirror 50 reflects a part of the incident laser beam 49 and transmits a part of the incident laser beam 49 for each of the plurality of laser beams 49.
  • the laser beam 49 shall be referred to as a laser beam 49-1, 49-2, ..., 49-n without distinction.
  • the wavelength dispersion element 51 is a diffraction grating that diffracts each of a plurality of laser beams.
  • the wavelength dispersion element 51 advances a plurality of laser beams 49 incident from a plurality of LD45s in a state where the directions of the optical axes of the laser beams 49 are different from each other to the partial reflection mirror 50 so that the optical axes coincide with each other. Further, the wavelength dispersion element 51 advances a plurality of laser beams 49 incident from the partial reflection mirror 50 in a state where the optical axes coincide with each other to each of the plurality of LD45s with the directions of the optical axes different from each other.
  • the laser beam 49 travels in the direction of the optical axis.
  • the wavelength dispersion element 51 diffracts a plurality of laser beams 49 emitted from each of the plurality of LD45s, and separates the laser beams for each order.
  • the wavelength dispersion element 51 is a transmission type diffraction grating.
  • the wavelength dispersion element 51 couples the primary diffracted light of each laser beam 49 to each other, and emits the 0th diffracted light in a direction different from the direction of the partial reflection mirror 50.
  • the wavelength dispersion element 51 may be a reflection type diffraction grating.
  • the wavelength dispersion element 51 combines a plurality of laser beams 49 with each other by aligning the optical axes of each laser beam 49 which is the primary diffracted light.
  • the wavelength dispersion element 51 emits the coupling beam 55 toward the partial reflection mirror 50.
  • the coupled beam 55 reflected by the partial reflection mirror 50 is incident on the wavelength dispersion element 51 again.
  • the wavelength dispersion element 51 separates the coupled beam 55 into a laser beam 49 for each wavelength.
  • the wavelength dispersion element 51 emits each separated laser beam 49 toward each of the plurality of LD45s.
  • Each LD45 is provided with a mirror that reflects the laser beam 49 returned from the wavelength dispersion element 51 to the LD45.
  • the mirror in the LD45 and the partial reflection mirror 50 form a resonator that resonates a plurality of laser beams 49.
  • the wavelength dispersion element 51 is arranged in the resonator.
  • the LD45 is integrated with a heat sink 44 for cooling the LD45 and a lens 46.
  • the LD package 41 is a structure in which a heat sink 44, an LD 45, and a lens 46 are integrated.
  • the lens 46 collimates the laser beam 49 emitted from the LD 45 in the speed axis direction.
  • the speed axis direction is the direction perpendicular to the paper surface in FIG.
  • the LD45 constitutes an LD bar in which light emitting points are arranged in the slow axis direction.
  • the slow axis direction is a direction parallel to the paper surface in FIG.
  • the lens 47 collimates the laser beam 49 emitted from the LD45 in the slow axis direction.
  • the holder 48 grips the lens 47 and adjusts the position and orientation of the lens 47.
  • the lens unit 43 is a structure in which the lens 47 and the holder 48 are integrated.
  • the optical path cover 42 is arranged between the lens 46 and the lens 47.
  • the optical path cover 42 covers the periphery of the laser beam 49, which is the main beam.
  • the optical path cover 42 is any one of the optical path covers 6 and 30 according to the first to third embodiments.
  • Each of the LD units 40-1, 40-2, ..., 40-n includes an LD package 41, an optical path cover 42, and a lens unit 43.
  • the laser beam 49-1 is a laser beam emitted from the LD 45 of the LD unit 40-1.
  • the laser beam 49-2 is a laser beam emitted from the LD45 of the LD unit 40-2.
  • the laser beam 49-n is a laser beam emitted from the LD 45 of the LD unit 40-n.
  • an optical element for rotating the vibration direction of the laser beam 49 by 90 degrees is provided on the optical path cover 42 side of the lens 47. You may have.
  • the mirror 53 reflects the laser beam 49 emitted from each of the LD units 40-1, 40-2, ..., 40-n toward the wavelength dispersion element 51. Further, the mirror 53 reflects the laser beam 49 emitted from the wavelength dispersion element 51 toward each of the LD units 40-1, 40-2, ..., 40-n.
  • the holder 54 grips the mirror 53 and adjusts the position and orientation of the mirror 53.
  • Each of the mirror units 52-1, 52-2, ..., 52-n is a structure in which the mirror 53 and the holder 54 are integrated.
  • a part of the laser beam 49 emitted from the LD package 41 is diverged due to reflection by the lens 46 or the like to become unnecessary light 16. Since the laser device 101 is provided with the optical path cover 42, it is possible to prevent the unnecessary light 16 from being emitted from the periphery of the laser beam 49.
  • the optical path cover 42 may be cooled by water cooling. As a result, the optical path cover 42 can efficiently release the heat generated by the absorption of the unnecessary light 16 and suppress the temperature rise.
  • the lens 46 and the lens 47 are arranged close to each other.
  • the distance between the lens 46 and the lens 47 is, for example, about 10 mm to 100 mm.
  • the distance between the LD units 40-1, 40-2, ..., 40-n is narrow, there is also a problem that the arrangement of the components of the laser device 101 becomes complicated due to the installation of the sheet metal. Further, when the beam intensity is strong, if plate-shaped parts such as an aperture, an optical slit, and the above-mentioned thin sheet metal are installed between optical elements at narrow intervals, the heat capacity of the plate-shaped parts becomes insufficient. , The plate-shaped parts may be thermally destroyed.
  • the optical path cover 42 of the fourth embodiment can be installed between the lens 46 and the lens 47, which are arranged close to each other. Therefore, the laser device 101 can suppress partial heat generation when there is a large amount of unnecessary light 16 from the LD 45 and suppress complicated arrangement of components. Since the optical path cover 42 has a block shape, it has a larger heat capacity and is excellent in heat resistance as compared with the above-mentioned plate-shaped parts. Therefore, even if the optical path cover 42 is installed between the lens 46 and the lens 47, the laser device 101 can suppress thermal destruction of the optical path cover 42.
  • the laser device 101 can prevent the unnecessary light 16 from diverging from the periphery of the laser beam 49 by providing the optical path cover 42. According to the fourth embodiment, it is possible to realize a DDL that can suppress the temperature rise due to the irradiation of the unnecessary light 16 and the deterioration of the beam quality due to the emission of the unnecessary light 16.
  • the configuration shown in the above-described embodiment shows an example of the content of the present invention, can be combined with another known technique, and is one of the configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

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Abstract

光路カバー（６）は、ビーム光が進行する光路に配置される。光路カバー（６）は、ビーム光が通過可能な筒部（１０）を有する。筒部（１０）のうちビーム光の光軸側の内壁（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）には、複数の突起部（１５）が形成されている。複数の突起部（１５）は、光軸に垂直な断面において凸形状を各々が呈し、凸形状が光軸側へ向くように並べられている。複数の突起部（１５）の各々は、光軸に沿った長尺形状を呈する。

Description

光路カバーおよびレーザ装置
　本発明は、主ビームの周辺を覆う光路カバーおよびレーザ装置に関する。
　共振器を有するレーザ装置では、共振器内を往復する主ビームとは外れて光が進行することによって、レーザ発振に寄与しない不要光が生じることがある。不要光は、レーザ装置内の部品へ不要光が照射することによる当該部品およびその周辺の温度を上昇させる。また、不要光は、共振によって得られたレーザビームとともに出射されることにより、レーザ装置のビーム品質を悪化させる。不要光によるこのような悪影響を防ぐために、レーザ装置には、主ビームの周辺における不要光を除去するための光学部品、あるいは主ビームの周辺からの不要光の発散を防ぐための光学部品が設けられることがある。不要光を除去するための光学部品には、主ビームを通過させるとともに主ビームの周辺の不要光を吸収するアパーチャまたは光学スリットが使用される。不要光の発散を防ぐための光学部品には、主ビームの周辺を覆う光路カバーが使用される。光路カバーは、主ビームが通過可能な筒形の構造物である。
　アパーチャあるいは光学スリットといった光学部品を、共振器内に配置された光学素子同士の間へ挿入する場合に、適切な開口径を有するアパーチャあるいは適切なスリット幅を有する光学スリットを挿入することが空間的に困難となることがある。光学素子同士の間隔が狭いほど、また光学素子間でのビーム径変化が大きいほど、アパーチャあるいは光学スリットといった光学部品を挿入することが困難となる。かかる困難の解消を図るために光学部品が小型化された場合、光学部品の体積が小さくなる分、光学部品の熱容量が小さくなることによって、光学部品によって吸収される不要光が少なくなる。不要光の発散による共振器内の部品の故障を防ぐために、従来の熱容量を確保するための光学部品が追加される場合は、部品の増加によって共振器内の構造が複雑化することになる。また、金属材料からなる従来の光路カバーの場合、筒形の構造物のうちの内壁において高い反射率で不要光が反射することによって、不要光が除去されないという問題があった。
　特許文献１には、内壁に設けられた面構造によって、内壁に入射したレーザ光を発散させる光路カバーが開示されている。特許文献１の光路カバーは、主ビームとは外れたレーザ光を面構造にて発散させて、発散させたレーザ光を吸収する。
実開昭５９－３０３８６号公報
　上記特許文献１の光路カバーが有する面構造には、光軸に平行な方向に、三角形、波形、鋸歯形といった形状の突起部が並べられている。上記特許文献１の光路カバーは、光軸を中心軸とする筒形の構造物の内部に、光軸に平行な方向に複数の突起部が並べられていることから、筒形の構造物の加工と複数の突起部の形成とを押出成形によって一括して行うことができず、筒形の構造物の加工とは別の工程によって複数の突起部を形成する必要がある。上記特許文献１の光路カバーの場合、筒形の構造物の加工とは別の工程によって複数の突起部を形成する必要があることから、光路カバーを製造するための加工が難しいという課題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容易な加工によって製造が可能な光路カバーを得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光路カバーは、ビーム光が進行する光路に配置される。本発明にかかる光路カバーは、ビーム光が通過可能な筒部を有する。筒部のうちビーム光の光軸側の内壁には、光軸に垂直な断面において凸形状を各々が呈し、凸形状が光軸側へ向くように並べられるとともに、光軸に沿った長尺形状を各々が呈する複数の突起部が形成されている。
　本発明にかかる光路カバーは、容易な加工によって製造が可能であるという効果を奏する。
本発明の実施の形態１にかかる光路カバーを有するレーザ装置の概略構成を示す図 図１に示す光路カバーの斜視図 図２に示す光路カバーが有する筒部の第１断面図 図２に示す光路カバーが有する筒部の第２断面図 本発明の実施の形態２にかかる光路カバーが有する筒部の断面図 本発明の実施の形態３にかかる光路カバーの第１断面図 図６に示す光路カバーの第２断面図 本発明の実施の形態４にかかる光路カバーを有するレーザ装置の概略構成を示す図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる光路カバーおよびレーザ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる光路カバーを有するレーザ装置の概略構成を示す図である。レーザ装置１００は、レーザ媒質１と、共振器を構成するミラー２および部分反射ミラー３と、共振器内に設けられた光学素子４，５と、光路カバー６とを有する。光路カバー６は、ビーム光であるレーザビーム７が進行する光路に配置されている。
　レーザ媒質１は、励起源の光を吸収することによって励起状態へ遷移し、励起状態から基底状態への遷移においてレーザビーム７を出射する。また、レーザ媒質１は、ミラー２と部分反射ミラー３との間を往復するレーザビーム７が入射することによって、レーザビーム７を増幅させる。なお、図１では、励起源の図示を省略している。
　ミラー２は、入射したレーザビーム７のうちの９０％以上を反射する。部分反射ミラー３は、入射したレーザビーム７のうちの一部を反射するとともに入射したレーザビーム７の一部を透過する。光学素子４，５は、ミラー２と部分反射ミラー３との間を進行するレーザビーム７について、ビーム径と発散角とを調整するレンズである。ミラー２と部分反射ミラー３との間には、レンズ以外に、ミラーあるいはプリズムといった光学素子が設けられていても良い。
　光路カバー６は、光学素子４と光学素子５との間に配置されている。光路カバー６は、主ビームであるレーザビーム７の周辺を覆う。レーザビーム７は、光路カバー６を通過する。光路カバー６は、レーザビーム７の周囲を覆うことによって、レーザビーム７の光軸から外れて進行する不要光がレーザビーム７の周辺から発散することを防ぐ。また、光路カバー６が、光路カバー６の内部１２において不要光を吸収することによって、不要光を除去する。
　図２は、図１に示す光路カバーの斜視図である。光路カバー６は、レーザビーム７が通過する筒形の部位である筒部１０と、設置面に固定される固定部１１とを有する構造体である。筒部１０は、角筒形を呈する。筒部１０の内部１２には、複数の突起部１５が形成されている。固定部１１は、レーザ装置１００の構成要素を収容する筐体の底面に、ねじ止めにより固定される。固定部１１は、ねじ止め以外の手段によって固定されても良い。
　筒部１０の一方の端面１３側から筒部１０の内部１２へ入射したレーザビーム７は、内部１２を直進して、筒部１０の他方の端面１４側にて筒部１０の外部へ出射する。また、端面１４側から筒部１０の内部１２へ入射したレーザビーム７は、内部１２を直進して、端面１３側にて筒部１０の外部へ出射する。
　図３は、図２に示す光路カバーが有する筒部の第１断面図である。図３に示す断面は、筒形の中心軸Ｎに垂直な断面である。光路カバー６は、共振器内を往復するレーザビーム７の光軸と中心軸Ｎとが一致するように位置決めされる。
　図３に示すように、筒部１０の断面の外形は、長方形の各角に丸みを持たせた形状である。内壁１０ａ，１０ｂは、筒部１０の内部１２を構成する壁のうち当該長方形の長辺に対応する部分である。内壁１０ｃ，１０ｄは、筒部１０の内部１２を構成する壁のうち当該長方形の短辺に対応する部分である。以下の説明にて、内壁１０ａと内壁１０ｂとが互いに向き合う方向を縦方向、内壁１０ｃと内壁１０ｄとが互いに向き合う方向を横方向と称することがある。
　筒部１０のうちレーザビーム７の光軸側の内壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄには、複数の突起部１５が形成されている。内壁１０ａに設けられている複数の突起部１５の各々は、内壁１０ａの側から内壁１０ｂの側へ向けて突出された凸形状を呈する。内壁１０ｂに設けられている複数の突起部１５の各々は、内壁１０ｂの側から内壁１０ａの側へ向けて突出された凸形状を呈する。内壁１０ａに設けられている突起部１５と内壁１０ｂに設けられている突起部１５とは、光軸に垂直な断面において、縦方向における凹凸をなした波形を呈する。波形は、凸形の曲線と凹形の曲線とが交互に並べられてなる形状である。
　内壁１０ｃに設けられている複数の突起部１５の各々は、内壁１０ｃの側から内壁１０ｄの側へ向けて突出された凸形状を呈する。内壁１０ｄに設けられている複数の突起部１５の各々は、内壁１０ｄの側から内壁１０ｃの側へ向けて突出された凸形状を呈する。内壁１０ｃに設けられている突起部１５と内壁１０ｄに設けられている突起部１５とは、光軸に垂直な断面において、横方向における凹凸をなした波形を呈する。
　このように、複数の突起部１５は、光軸に垂直な断面において凸形状を各々が呈し、かつ凸形状が光軸側へ向くように並べられている。さらに、内壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに設けられている複数の突起部１５の各々は、光軸に平行な長尺形状を呈する。すなわち、各突起部１５は、光軸に沿った長尺形状を呈する。各突起部１５は、端面１３と端面１４との間において、中心軸Ｎに垂直な断面における形状が一定の形状を呈する。光路カバー６の全体は、光軸に垂直な断面における形状が一定の形状を呈する立体形状を基に形成可能である。このため、光路カバー６は、押出成形によって形成することができる。光路カバー６は、筒部１０の加工と複数の突起部１５の形成とを押出成形によって一括して行うことが可能であることで、容易な加工によって低コストに製造することができる。
　光路カバー６の材料には、押出成形に適した材料の１つであるアルミニウムが使用される。光路カバー６は、アルミニウムが使用されることによって、高い伝熱性を得ることもできる。光路カバー６は、不要光を吸収することによって発生した熱を効率良く光路カバー６の外部へ逃がすことができる。光路カバー６の材料は、押出成形が可能な材料であれば良く、アルミニウム以外の材料であっても良い。
　内壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの全体には、光吸収性を付与するための表面処理が施されている。内壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄには、レーザ光の吸収性を高める皮膜を形成するためのアルマイト処理が施されている。この他、内壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄには、内壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの表面を粗面とするためのブラスト処理といった表面処理が施されても良い。また、内壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、光吸収性の材料を塗布する表面処理によって光吸収性が付与されていても良い。
　図４は、図２に示す光路カバーが有する筒部の第２断面図である。図４に示す断面は、中心軸Ｎを含みかつ上記縦方向に平行な断面である。内壁１０ａに形成されている突起部１５のうち内壁１０ｂ側の頂点と、内壁１０ｂに形成されている突起部１５のうち内壁１０ａ側の頂点との間隔は、縦方向におけるレーザビーム７のビーム幅よりも大きい。レーザビーム７の光軸と中心軸Ｎとが一致するように光路カバー６が位置決めされることで、レーザビーム７は、内壁１０ａに形成された突起部１５と内壁１０ｂに形成された突起部１５との間を通る。
　内壁１０ｃに形成されている突起部１５のうち内壁１０ｄ側の頂点と、内壁１０ｄに形成されている突起部１５のうち内壁１０ｃ側の頂点との間隔は、横方向におけるレーザビーム７のビーム幅よりも大きい。レーザビーム７は、内壁１０ｃに形成された突起部１５と内壁１０ｄに形成された突起部１５との間を通る。
　以上により、端面１４側から内部１２へ入射したレーザビーム７は、突起部１５によって遮られることなく進行して、端面１３側にて筒部１０の外部へ出射する。また、端面１３側から内部１２へ入射したレーザビーム７は、突起部１５によって遮られることなく進行して、端面１４側にて筒部１０の外部へ出射する。
　一方、縦方向においてレーザビーム７とは外れて進行する不要光１６が端面１４側から内部１２へ入射した場合において、不要光１６は、中心軸Ｎから離れて内壁１０ａあるいは内壁１０ｂのほうへ向かう。内壁１０ａおよび内壁１０ｂには上記の表面処理が施されているため、不要光１６は、内壁１０ａまたは内壁１０ｂへ入射することによって、光路カバー６へ吸収される。内壁１０ａと内壁１０ｂとのそれぞれに複数の突起部１５が設けられていることによって、内壁１０ａ，１０ｂが平坦面である場合と比べて内壁１０ａ，１０ｂへ入射する不要光１６が増加する。内壁１０ａ，１０ｂへ入射する不要光１６が増加することによって、光路カバー６へ吸収される不要光１６が増加する。また、内壁１０ａ，１０ｂへ入射した際に内壁１０ａ，１０ｂへ吸収されなかった不要光１６は、内壁１０ａ，１０ｂから発散する。発散した不要光１６は、その後内壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのいずれかへ入射することによって光路カバー６へ吸収される。端面１３側から内部１２へ入射した不要光１６についても、端面１４側から内部１２へ入射した不要光１６の場合と同様に、光路カバー６へ吸収される。
　また、横方向においてレーザビーム７とは外れて進行する不要光１６が端面１４側から内部１２へ入射した場合において、不要光１６は、中心軸Ｎから離れて内壁１０ｃあるいは内壁１０ｄのほうへ向かう。内壁１０ｃおよび内壁１０ｄには上記の表面処理が施されているため、不要光１６は、内壁１０ｃまたは内壁１０ｄへ入射することによって、光路カバー６へ吸収される。内壁１０ｃと内壁１０ｄとのそれぞれに複数の突起部１５が設けられていることによって、内壁１０ｃ，１０ｄが平坦面である場合と比べて内壁１０ｃ，１０ｄへ入射する不要光１６が増加する。内壁１０ｃ，１０ｄへ入射する不要光１６が増加することによって、光路カバー６へ吸収される不要光１６が増加する。また、内壁１０ｃ，１０ｄへ入射した際に内壁１０ｃ，１０ｄへ吸収されなかった不要光１６は、内壁１０ｃ，１０ｄから発散する。発散した不要光１６は、その後内壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのいずれかへ入射することによって光路カバー６へ吸収される。端面１３側から内部１２へ入射した不要光１６についても、端面１４側から内部１２へ入射した不要光１６の場合と同様に、光路カバー６へ吸収される。
　これにより、光路カバー６は、縦方向に発散する不要光１６と横方向に拡散する不要光１６との双方を筒部１０の内部１２にて吸収することによって、不要光１６を除去する。光路カバー６は、レーザビーム７の周辺からの不要光１６の発散を防ぐことができる。レーザ装置１００は、光路カバー６により不要光１６の発散が防がれることで、レーザ装置１００の構成部品への不要光１６の照射による当該構成部品の温度上昇、あるいは当該構成部品の周辺の温度上昇を防ぐことができる。また、レーザ装置１００は、共振によって得られたレーザビーム７とともに不要光１６が出射されることによって引き起こされるビーム品質の悪化を防ぐことができる。
　各内壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄでは、複数の突起部１５が並べられている方向において複数の突起部１５の各々が配置されているピッチは、１ｍｍから３ｍｍである。１ｍｍから３ｍｍのピッチの突起部１５は、上記の押出成形によって形成することができる。なお、光路カバー６に形成される突起部１５のピッチは、１ｍｍから３ｍｍに限られない。光路カバー６からの不要光１６の発散を防ぐことが可能であれば、突起部１５のピッチは１ｍｍよりも短くても良く、３ｍｍよりも長くても良い。複数の突起部１５の各々は、一定のピッチで形成されている。複数の突起部１５には、他の突起部１５のピッチとは異なるピッチで配置された突起部１５が含まれていても良い。複数の突起部１５が配置されるピッチは、規則的にあるいは不規則に異なっていても良い。
　光軸に垂直な断面における突起部１５の形状は、波形以外の形状であっても良い。突起部１５の断面形状は、三角形、頂角に丸みを持たせた三角形、鋸歯形、矩形、円または楕円の一部に相当する形状といった、波形以外の凸形状であっても良い。突起部１５が波形以外の凸形状である場合も、光路カバー６は、突起部１５における不要光１６の吸収を促進させることによって、レーザビーム７の周辺からの不要光１６の発散を防ぐことができる。
　図１に示すレーザ装置１００において、光学素子４と光学素子５とは、互いに近接して配置されている。光学素子４と光学素子５との間隔は、例えば１０ｍｍから１００ｍｍ程度である。光路カバー６は、互いに近接して配置されている光学素子４と光学素子５との間に設置することができる。
　光路カバー６は、光路カバー６を冷却するための冷却装置と組み合わせて使用されても良い。冷却装置には、水を冷媒とする水冷装置が使用される。光路カバー６は、冷却装置による冷却によって、不要光１６の吸収によって発生した熱を効率良く逃がして温度上昇を抑制することができる。
　実施の形態１によると、光路カバー６において、光軸に平行な長尺形状を呈する複数の突起部１５が形成されており、複数の突起部１５の各々は、光軸に垂直な断面において凸形状を呈する。光路カバー６は、かかる形状の突起部１５を有することにより、筒部１０加工と複数の突起部１５の形成とを押出成形によって一括して行うことができる。光路カバー６は、筒部１０の加工と複数の突起部１５の形成とを押出成形によって一括して行うことが可能であることで、容易な加工によって製造することができる。これにより、光路カバー６は、容易な加工によって製造することができるという効果を奏する。また、光路カバー６は、レーザビーム７の周辺からの不要光１６の発散を防ぐことができる。レーザ装置１００は、不要光１６の照射による温度上昇を抑制することと、不要光１６の出射によるビーム品質の低下を抑制することとが可能となる。
実施の形態２．
　図５は、本発明の実施の形態２にかかる光路カバーが有する筒部の断面図である。実施の形態２にかかる光路カバー６において、筒部２０の内壁１０ａ，１０ｂには複数の突起部１５が設けられており、筒部２０の内壁１０ｃ，１０ｄには複数の突起部１５が設けられていない。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。
　図５に示す断面は、筒形の中心軸Ｎに垂直な断面である。内壁１０ａ，１０ｂに設けられている複数の突起部１５の各々は、縦方向において突出している。このように、筒部２０には、縦方向と横方向のうちの一方である一方向において突出された複数の突起部１５が形成されている。内壁１０ｃ，１０ｄの各々は、平坦面である。
　光路カバー６へ入射するレーザビーム７の特性に起因して、レーザビーム７の光軸に垂直な断面の中で特定の方向において多くの不要光１６が生じる場合がある。光路カバー６には、多くの不要光１６が生じる方向に合わせて突起部１５が設けられている。実施の形態２では、多くの不要光１６が生じる方向が縦方向である場合において、内壁１０ａ，１０ｂから縦方向へ突出された突起部１５が形成されている例を示している。このように光路カバー６は、レーザビーム７から不要光１６が発散する方向に突起部１５を突出させた方向を合わせて設置される。突起部１５を突出させた方向が、不要光１６が発散する方向に合わされていることによって、光路カバー６は、レーザビーム７の周辺からの不要光１６の発散を防ぐことができる。
　内壁１０ｃ，１０ｄに突起部１５が設けられていないことによって、横方向における筒部２０の外寸は、内壁１０ｃ，１０ｄに突起部１５が設けられる場合と比べて小さくなる。光路カバー６は、不要光１６が発散する方向以外の方向については突起部１５が省かれることによって、筒部２０を小型化することができる。なお、内壁１０ｃ，１０ｄには、光吸収性を付与するための上記の表面処理が施されている。これにより、光路カバー６は、内壁１０ｃ，１０ｄへ入射した不要光１６を吸収することができる。
　光路カバー６は、縦方向と横方向との双方において多くの不要光１６が発散する場合、あるいは不要光１６が多い方向が特定されない場合、実施の形態１と同様に、内壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのそれぞれに複数の突起部１５が設けられることが望ましい。これにより、光路カバー６は、縦方向と横方向とにおいて不要光１６の発散を防ぐことができる。
　実施の形態２において、レーザビーム７は、図５に示す両矢印の方向を振動方向とする直線偏光とする。内壁１０ａ，１０ｂに突起部１５が設けられていることによって、内壁１０ａ，１０ｂが平坦面である場合に比べて、内壁１０ａ，１０ｂへ入射する不要光１６のｐ波成分が多くなる。多くの物質において、ｓ波成分の反射率はｐ波成分の反射率と比べて高いことから、ｐ波成分はｓ波成分よりも吸収され易い。内壁１０ａ，１０ｂへ入射する不要光１６のｐ波成分が多くなることによって、光路カバー６は、多くの不要光１６を吸収することが可能となる。よって、光路カバー６が、複数の突起部１５が設けられることで、多くの不要光１６を吸収することができる。
　実施の形態２においても、光路カバー６は、筒部２０の加工と複数の突起部１５の形成とを押出成形によって一括して行うことが可能であることで、容易な加工によって製造することができる。また、光路カバー６は、レーザビーム７の周辺からの不要光１６の発散を防ぐことができる。さらに、光路カバー６は、一方向以外の方向における突起部１５が省かれたことによって、小型化が可能となる。
実施の形態３．
　図６は、本発明の実施の形態３にかかる光路カバーの第１断面図である。図７は、図６に示す光路カバーの第２断面図である。実施の形態３にかかる光路カバー３０は、光路カバー３０の設置面において中心軸Ｎの向きが調整される際に回転中心とされる調整用軸３１を備える。実施の形態３では、上記の実施の形態１および２と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１および２とは異なる構成について主に説明する。
　図６に示す断面は、中心軸Ｎに垂直な断面である。図７に示す断面は、中心軸Ｎを含みかつ上記縦方向に平行な断面である。光路カバー３０は、実施の形態２と同様の筒部２０を有する。光路カバー３０は、筒部２０に代えて、実施の形態１と同様の筒部１０を有していても良い。
　調整用軸３１は、棒状の部品である。調整用軸３１の一部は、固定部１１の底部に埋め込まれている。調整用軸３１の他の一部は、固定部１１の底部から突出している。固定部１１は、ねじ３２によって設置面に固定される。設置面の例は、レーザ装置１００の構成要素を収容する筐体の底面である。固定部１１には、固定部１１のうちねじ止めのための孔へねじ３２を配置するための切り欠き３３が設けられている。
　光路カバー３０が設置面に設置される際に、ねじ３２によるねじ止めがなされるよりも前に、調整用軸３１のうち固定部１１から突出している部分は、設置面に形成された穴に差し込まれる。設置面の穴へ調整用軸３１が差し込まれることによって、光路カバー３０は、設置面において位置決めされ、かつ調整用軸３１を中心に回転可能な状態とされる。調整用軸３１を中心に光路カバー３０を回転させることによって、中心軸Ｎの向きが調整される。中心軸Ｎの向きが調整された後、ねじ３２によって固定部１１が設置面へねじ止めされる。これにより、光路カバー３０の設置が完了する。
　このように、光路カバー３０は、調整用軸３１が設置面へ差し込まれることによって、設置面における位置決めがなされるとともに、中心軸Ｎの向きが調整可能な状態とされる。これにより、レーザ装置１００は、光路カバー３０の高精度かつ容易な位置決めと、中心軸Ｎの向きの高精度かつ容易な調整とが可能となる。
　光路カバー３０は、中心軸Ｎの向きの高精度な調整が可能であることによって、端面１３のうち内部１２につながる開口と端面１４のうち内部１２につながる開口とを最適な位置に配置することができる。光路カバー３０は、開口を最適な位置に配置できることで、開口の寸法を、レーザビーム７を遮らない最小限の寸法とすることができる。光路カバー３０は、開口の寸法を小さくできることで、不要光１６の発散をより抑制することができる。また、光路カバー３０は、開口の寸法を小さくできることで、筒部２０の小型化が可能となる。
　実施の形態３においても、光路カバー３０、筒部２０の加工と複数の突起部１５の形成とを押出成形よって一括して行うことが可能であることで、容易な加工によって製造することができる。また、レーザ装置１００は、光路カバー３０の高精度かつ容易な位置決めと、中心軸Ｎの向きの高精度かつ容易な調整とが可能となる。
実施の形態４．
　図８は、本発明の実施の形態４にかかる光路カバーを有するレーザ装置の概略構成を示す図である。実施の形態４にかかるレーザ装置１０１は、ダイレクトダイオードレーザ（Direct　Diode　Laser：ＤＤＬ）である。図８には、レーザ装置１０１の筐体内に配置されている構成要素を示している。実施の形態４では、上記の実施の形態１から３と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から３とは異なる構成について主に説明する。
　レーザ装置１０１は、互いに異なる波長のレーザビームを出射する複数のレーザダイオード（Laser　Diode：ＬＤ）４５と、複数のＬＤ４５により出射された複数のレーザビーム４９－１，４９－２，・・・，４９－ｎを共振させるミラーである部分反射ミラー５０とを有する。ｎは３以上の整数である。
　部分反射ミラー５０は、複数のレーザビーム４９の各々について、入射したレーザビーム４９のうちの一部を反射するとともに入射したレーザビーム４９の一部を透過する。レーザビーム４９とは、レーザビーム４９－１，４９－２，・・・，４９－ｎの各々を区別せずに称したものとする。
　波長分散素子５１は、複数のレーザビームの各々を回折させる回折格子である。波長分散素子５１は、レーザビーム４９の光軸の向きが互いに異なる状態で複数のＬＤ４５から入射する複数のレーザビーム４９を、互いに光軸を一致させて部分反射ミラー５０へ進行させる。また、波長分散素子５１は、光軸が互いに一致する状態で部分反射ミラー５０から入射する複数のレーザビーム４９を、光軸の向きを互いに異ならせて複数のＬＤ４５の各々へ進行させる。レーザビーム４９は、光軸の向きに進行する。
　波長分散素子５１は、複数のＬＤ４５の各々から出射された複数のレーザビーム４９を回折させ、レーザビームを次数ごとに分離する。波長分散素子５１は透過型の回折格子である。波長分散素子５１は、各レーザビーム４９の１次回折光を互いに結合させるとともに、０次回折光を部分反射ミラー５０の方向とは異なる方向に向けて出射する。なお、波長分散素子５１は、反射型の回折格子であっても良い。
　波長分散素子５１は、１次回折光である各レーザビーム４９の光軸を一致させることによって、複数のレーザビーム４９を互いに結合させる。波長分散素子５１は、部分反射ミラー５０へ向けて結合ビーム５５を出射する。
　部分反射ミラー５０で反射した結合ビーム５５は、再び波長分散素子５１へ入射する。波長分散素子５１は、結合ビーム５５を波長ごとのレーザビーム４９に分離する。波長分散素子５１は、分離させた各レーザビーム４９を複数のＬＤ４５の各々へ向けて出射する。各ＬＤ４５には、波長分散素子５１からＬＤ４５へ戻されたレーザビーム４９を反射するミラーが設けられている。ＬＤ４５内のミラーと部分反射ミラー５０とは、複数のレーザビーム４９を共振させる共振器を構成する。波長分散素子５１は、共振器内に配置されている。
　ＬＤ４５は、ＬＤ４５を冷却するヒートシンク４４と、レンズ４６と一体とされている。ＬＤパッケージ４１は、ヒートシンク４４とＬＤ４５とレンズ４６とが一体とされた構造物である。レンズ４６は、ＬＤ４５から出射されたレーザビーム４９を速軸方向においてコリメートする。速軸方向は、図８における紙面に垂直な方向とする。ＬＤ４５は、遅軸方向において発光点が並ぶＬＤバーを構成する。遅軸方向は、図８における紙面に平行な方向とする。
　レンズ４７は、ＬＤ４５から出射されたレーザビーム４９を遅軸方向においてコリメートする。ホルダ４８は、レンズ４７を把持して、レンズ４７の位置および向きを調整する。レンズユニット４３は、レンズ４７とホルダ４８とが一体とされた構造物である。
　光路カバー４２は、レンズ４６とレンズ４７との間に配置されている。光路カバー４２は、主ビームであるレーザビーム４９の周囲を覆う。光路カバー４２は、実施の形態１から３にかかる光路カバー６，３０のいずれか１つである。ＬＤユニット４０－１，４０－２，・・・，４０－ｎの各々は、ＬＤパッケージ４１と光路カバー４２とレンズユニット４３とを含む。レーザビーム４９－１は、ＬＤユニット４０－１のＬＤ４５から出射されるレーザビームである。レーザビーム４９－２は、ＬＤユニット４０－２のＬＤ４５から出射されるレーザビームである。レーザビーム４９－ｎは、ＬＤユニット４０－ｎのＬＤ４５から出射されるレーザビームである。なお、ＬＤユニット４０－１，４０－２，・・・，４０－ｎの各々において、レンズ４７のうち光路カバー４２側には、レーザビーム４９の振動方向を９０度回転させる光学素子が設けられていても良い。
　ミラー５３は、ＬＤユニット４０－１，４０－２，・・・，４０－ｎの各々から出射されるレーザビーム４９を波長分散素子５１へ向けて反射する。また、ミラー５３は、波長分散素子５１から出射されるレーザビーム４９をＬＤユニット４０－１，４０－２，・・・，４０－ｎの各々へ向けて反射する。ホルダ５４は、ミラー５３を把持して、ミラー５３の位置および向きを調整する。ミラーユニット５２－１，５２－２，・・・，５２－ｎの各々は、ミラー５３とホルダ５４とが一体とされた構造物である。
　ＬＤパッケージ４１から出射されるレーザビーム４９のうちの一部は、レンズ４６での反射等によって発散して不要光１６となる。レーザ装置１０１は、光路カバー４２が設けられていることによって、レーザビーム４９の周辺からの不要光１６の発散を防ぐことができる。光路カバー４２は、水冷による冷却が可能とされていても良い。これにより、光路カバー４２は、不要光１６の吸収によって発生した熱を効率良く逃がして温度上昇を抑制することができる。
　レンズ４６とレンズ４７とは、互いに近接して配置されている。レンズ４６とレンズ４７との間隔は、例えば１０ｍｍから１００ｍｍ程度である。従来であれば、このように互いに近接している光学素子間における不要光１６の除去は困難であった。レンズ４７のうちレンズ４６側において光路を薄型の板金によって囲うという措置が取り得たとしても、ＬＤ４５からの不要光１６が多い場合には板金で反射した不要光１６が発散することによって部分的な発熱が引き起こされるという問題があった。ＬＤユニット４０－１，４０－２，・・・，４０－ｎ同士の間隔が狭いことで、かかる板金の設置のためにレーザ装置１０１の構成要素の配置が複雑になるという問題もあった。さらに、ビーム強度が強い場合には、狭い間隔の光学素子の間にアパーチャ、光学スリットおよび上記する薄型の板金といった板状の部品が設置されると、板状の部品の熱容量が不足することで、板状の部品に熱破壊が生じる場合があった。
　実施の形態４の光路カバー４２は、互いに近接して配置されているレンズ４６とレンズ４７との間に設置することができる。このため、レーザ装置１０１は、ＬＤ４５からの不要光１６が多い場合における部分的な発熱の抑制と、構成要素の配置の複雑化との抑制とが可能となる。光路カバー４２は、ブロック形状を呈することから、上記する板状の部品と比べて熱容量が大きく、耐熱性に優れている。このため、レーザ装置１０１は、レンズ４６とレンズ４７との間に光路カバー４２が設置されても、光路カバー４２の熱破壊を抑制することができる。
　実施の形態４によると、レーザ装置１０１は、光路カバー４２が設けられることによって、レーザビーム４９の周辺からの不要光１６の発散を防ぐことができる。実施の形態４によると、不要光１６の照射による温度上昇の抑制と、不要光１６の出射によるビーム品質の低下の抑制とを可能とするＤＤＬの実現が可能となる。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　レーザ媒質、２，５３　ミラー、３，５０　部分反射ミラー、４，５　光学素子、６，３０，４２　光路カバー、７，４９，４９－１，４９－２，４９－ｎ　レーザビーム、１０，２０　筒部、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ　内壁、１１　固定部、１２　内部、１３，１４　端面、１５　突起部、１６　不要光、３１　調整用軸、３２　ねじ、３３　切り欠き、４０－１，４０－２，４０－ｎ　ＬＤユニット、４１　ＬＤパッケージ、４３　レンズユニット、４４　ヒートシンク、４５　ＬＤ、４６，４７　レンズ、４８，５４　ホルダ、５１　波長分散素子、５２－１，５２－２，５２－ｎ　ミラーユニット、５５　結合ビーム、１００，１０１　レーザ装置、Ｎ　中心軸。

Claims (6)

  1. 　ビーム光が進行する光路に配置される光路カバーであって、
    　前記ビーム光が通過可能な筒部を有し、
    　前記筒部のうち前記ビーム光の光軸側の内壁には、前記光軸に垂直な断面において凸形状を各々が呈し、前記凸形状が前記光軸側へ向くように並べられるとともに、前記光軸に沿った長尺形状を各々が呈する複数の突起部が形成されていることを特徴とする光路カバー。
  2. 　前記内壁に、光吸収性を付与するための表面処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の光路カバー。
  3. 　前記筒部には、一方向において突出された前記複数の突起部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光路カバー。
  4. 　前記光路カバーの設置面において前記筒部の中心軸の向きが調整される際に回転中心とされる調整用軸を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光路カバー。
  5. 　請求項１から４のいずれか１つに記載の光路カバーを有し、前記ビーム光であるレーザビームが進行する光路に前記光路カバーが配置されていることを特徴とするレーザ装置。
  6. 　互いに異なる波長の前記レーザビームを出射する複数のレーザダイオードと、
    　前記複数のレーザダイオードの各々との間において、互いに波長が異なる複数の前記レーザビームを共振させるミラーと、
    　前記光軸の向きが互いに異なる状態で前記複数のレーザダイオードの各々から入射する複数の前記レーザビームを、互いに前記光軸を一致させて前記ミラーへ進行させる波長分散素子と、
    　を備え
    　前記光路カバーは、前記複数のレーザダイオードの各々と前記波長分散素子との間における光路に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のレーザ装置。
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