JP2000277836A - ガスレーザ発振器、ガスレーザ発振器の共振器アライメント方法およびレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 折り返し共振器構造を持つ三軸直交型ガスレ
ーザ発振器において光軸が湾曲することによってレーザ
光が開口の中心を通らなくなり、出力されるレーザビー
ムの形やモードが軸対称にならずに歪んだ形になること
を防ぎ、軸対称のレーザビームモード及び軸対称のレー
ザビーム形状を得る。 【解決手段】 全反射ミラーと全反射ミラー側の折り返
しミラーとを、あるいは部分反射ミラーと部分反射ミラ
ー側の折り返しミラーとを、相対的な角度を変化させず
に角度調整する角度調整機構を設けた

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、特に大出力のガ
スレーザ発振器及びガスレーザ加工装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図１３及び図１４は、例えば特開昭60-1
27773号公報に示すガスレーザ発振器としてのＣＯ₂ガス
レーザ発振器である。図１３はレーザの光軸方向から見
た概略断面図であり、図１４は図１３のＡ−Ａ、すなわ
ちレーザ光軸位置での概略断面図である。図１３及び図
１４において1は電極、2はレーザ媒質（放電空間）、3
は電源、41は全反射ミラー、51は部分反射ミラー、42は
全反射ミラー側に設けられた第１の折り返しミラー、52
は部分反射ミラー側に設けられた第２の折り返しミラ
ー、6はＣＯ₂レーザガスのガス流、62は熱交換器、61は
放電空間2から熱交換器62に向かうガス流、7は出力され
るレーザビーム、8は光路がＺ字状に折り返されたＺ型
折り返し共振器の光路を示す。

【０００３】次に動作について説明する。2枚の放電電
極１間に電圧が印加され、放電電極間に放電電流が流れ
て電極間に放電空間2が形成される。6に示すレーザガス
のガス流は放電空間2の部分で励起されレーザ媒質とな
る、8に示す折り返し型共振器の光路の位置で励起エネ
ルギーをレーザ光として放出する。ここでガス流6は熱
交換器62によって冷却されたレーザガスが放電空間2に
流入する状態（方向）を表す。熱交換器62およびガス流
は、高出力ガスレーザ発振器においてレーザガスを冷却
することによって発振効率を高めるために必要なもので
ある。このレーザ発振器は、以上のように、放電電流の
方向とガス流の方向とレーザ共振器の光路（光軸）が互
いに直交している、いわゆる三軸直交型レーザである。

【０００４】ところで、放電空間すなわちレーザ媒質の
ガス温度は投入電力に応じてガス流方向に勾配を有し、
この温度勾配により光の屈折率もガス流方向に勾配を有
する。このような共振器内を光が往復するとき屈折率の
勾配により光軸が屈折率の高い方に湾曲する。

【０００５】従来の折り返し共振器構造を持つ三軸直交
型ガスレーザ発振器では共振器のアライメントは折り返
しミラー42、52をある一定の角度に保持したまま、全反
射ミラー41及び部分反射ミラー51の角度を調整して行っ
ていた。この場合、共振器内の光軸は、例えば図１５、
図１６のようになる。

【０００６】ガス流の方向から見た図１５、および電極
（電流）方向から見た図１６において、8aは全反射ミラ
ー41から部分反射ミラー側にある折り返しミラー52に向
かう光軸、8bは部分反射ミラー側にある折り返しミラー
52から全反射ミラー側にある折り返しミラー42に向かう
光軸、8cは全反射ミラー側にある折り返しミラー42から
部分反射ミラー51に向かう光軸、91、92、93、94はレー
ザビームのモードやビーム径を制御するための円形開口
である。通常、ＣＯ₂レーザではモード制御やビーム径
の制御のためにこのような円形開口を使用する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１６に示すように、
光軸が湾曲することによってレーザ光が開口91、92、9
3、94の中心を通らなくなる。このため共振器から出力
されるレーザビームの形が軸対称にならずに歪んだ形に
なっていた。すなわち、TEM01モードのように軸対称モ
ードでないモードで発振したり、TEM00モードやTEM01*
モードといった軸対称モードが発振しても、出力される
ビームが一部切り取られた歪んだ形状になっていた。

【０００８】例えばモードを制限する開口を94とし、開
口94をあらかじめガス流方向にずらしておいて、開口94
の中心が光軸の中心になるように設置した場合でもレー
ザ光がモードを制限するための開口94及び部分反射ミラ
ー側の折り返しミラー52に対して斜めに入射し、斜めに
射出することになる。このためモードを制限するための
開口94において、レーザ光のガス流方向の部分が余分に
削られることになり、この位置でのレーザ光の形状は楕
円形になる。このためTEM00モードやTEM01*モードとい
った軸対称のモードが立ちにくくなっていた。

【０００９】光軸の湾曲の度合いは発振器の投入電力、
つまりはレーザ出力によって異なり、レーザ光が、発振
モードを制限するための開口に入射もしくは射出する角
度もレーザ出力によって異なる。このためレーザ出力に
よって発振モードが変化する、あるいは、設計通りの発
振モードを得難いという欠点があった。また、これらの
レーザ光によれば精度の高い加工ができなかった。

【００１０】この発明は上述のような課題を解決するた
めになされたもので、第１の目的は出力されるレーザビ
ームの形状や発振モードを軸対称にするものである。ま
た、第２の目的は設計通りの発振モードを得ようとする
ものである。さらに、第３の目的は精度の高い加工装置
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
ガスレーザ発振器は、放電電極間に流れる放電電流の方
向と、この放電電極の間を流れ、放電によりレーザ媒質
となるレーザガスのガス流の方向と、全反射ミラーとこ
の全反射ミラーに対向して設けられた部分反射ミラーと
上記全反射ミラー側に設けられた第１の折り返しミラー
と上記部分反射ミラー側に設けられた第２の折り返しミ
ラーとにより構成されるレーザ共振器のレーザ光軸の方
向とがそれぞれ直交し、少なくとも一つの開口が、上記
全反射ミラー、上記部分反射ミラー、上記第１の折り返
しミラー、上記第２の折り返しミラーのうちのいずれか
のミラーの上記レーザ媒質側に設けられたガスレーザ発
振器において、上記全反射ミラーと上記第１の折り返し
ミラーとを、相対的な角度を保持して、上記部分反射ミ
ラーとの角度を調整する第１の角度調整機構、あるいは
上記部分反射ミラーと上記第２の折り返しミラーとを、
相対的な角度を保持して、上記全反射ミラーとの角度を
調整する第２の角度調整機構を設けたものである。

【００１２】本発明の請求項２記載のガスレーザ発振器
は、第１の角度調整機構は、全反射ミラーと第１の折り
返しミラーとが装着された基板の角度調整機構であるこ
と、あるいは第２の角度調整機構は、部分反射ミラーと
第２の折り返しミラーとが装着された基板の角度調整機
構であるものである。

【００１３】本発明の請求項３記載のガスレーザ発振器
は、上記第１の角度調整機構あるいは上記第２の角度調
整機構を電子制御角度調整機構としたものである。

【００１４】本発明の請求項４記載のガスレーザ発振器
は、開口の角度を調整する角度調整機構を設けたもので
ある。

【００１５】本発明の請求項５記載のガスレーザ発振器
は、開口と全反射ミラーあるいは部分反射ミラーとを相
対的な角度を保持して角度調整する角度調整機構を設け
たものである。

【００１６】本発明の請求項６記載のガスレーザ発振器
は、第１の折り返しミラーに入射するレーザ光の光軸と
第１の折り返しミラーから反射されるレーザ光の光軸と
で形成される第１の平面上に全反射ミラーに入射および
反射されるレーザ光の光軸があり、第２の折り返しミラ
ーに入射するレーザ光の光軸と第２の折り返しミラーか
ら反射されるレーザ光の光軸とで形成される第２の平面
上に部分反射ミラーに入射および反射されるレーザ光の
光軸があり、第１の平面と第２の平面とが別の平面であ
るものである。

【００１７】本発明の請求項７記載のガスレーザ発振器
の共振器アライメント方法は、全反射ミラーと第１の折
り返しミラーを固定し、部分反射ミラーと第２の折り返
しミラーの角度を調整することにより、共振器アライメ
ントを行うものである。

【００１８】本発明の請求項８記載のガスレーザ発振器
の共振器アライメント方法は、部分反射ミラーと第２の
折り返しミラーを固定し、全反射ミラーと第１の折り返
しミラーの角度を調整することにより、共振器アライメ
ントを行うものである。

【００１９】本発明の請求項９記載のレーザ加工装置
は、請求項１乃至６いずれかに記載のレーザ発振器から
発生されるレーザビームを伝送し、被加工物に照射する
ように構成したものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の実
施の形態について説明する。図1はこの発明の実施の形
態１によるレーザ共振器を示す図である。図1におい
て、全反射ミラー41および第1の折り返しミラーである
全反射ミラー側の折り返しミラー42は基板31に取り付け
られている。131及び132は基板31のガス流方向および放
電方向の角度調整機構（第１の角度調整機構）である。
141、142は全反射ミラー41のガス流方向および放電方向
の角度調整機構、143、144は全反射ミラー側の折り返し
ミラー42のガス流方向および放電方向の角度調整機構で
あり、例えばマイクロメータのようなものである。この
角度調整機構141、142、143、144は基板31に対して角度
調整ができるものである。

【００２１】また、図２はこの構成によって以下に示す
方法で共振器のアライメントを行ったときの電極方向か
ら見た共振器内の光軸を示す図である。図３はガス流に
垂直な面内での共振器内の光軸を示すもので、この面内
ではガスの温度勾配は生じないので、図１５に示したも
のと同じになる。図３に示すように、8aは全反射ミラー
41から第２の折り返しミラーである部分反射ミラー側の
折り返しミラー52に向かう光軸、8bは部分反射ミラー側
の折り返しミラー52から全反射ミラー側の折り返しミラ
ー42に向かう光軸、8cは全反射ミラー側の折り返しミラ
ー42から部分反射ミラー51に向かう光軸であり、図２で
は、光軸8a、8b、8cはガスの屈折率分布のために曲がっ
ているが、重なっている。すなわち、全反射ミラー側の
折り返しミラー42に入射するレーザ光の光軸と、反射す
るレーザ光の光軸とが作る第１の平面上に全反射ミラー
41に入射、反射するレーザ光の光軸があり、部分反射ミ
ラー側の折り返しミラー52に入射するレーザ光の光軸
と、反射するレーザ光の光軸とが作る第２の平面上に部
分反射ミラーに入射、反射するレーザ光の光軸があり、
これら第１の平面と第２の平面は、光軸が励起媒質の部
分で曲がっているため、別の平面になっている。全反射
ミラー側にある91、92、部分反射ミラー側にある93、94
はレーザビームのモードもしくはビーム径を制御するた
めの円形開口である。なお、図1では図を見易くするた
めこの開口の図示は省略した。

【００２２】次に共振器の調整方法、すなわちアライメ
ント方法を説明する。図４は図１〜３に示した共振器内
の光軸を実現するための共振器ミラーのアライメント法
を示す図である。

【００２３】まず、放電させない時に、すなわち、ガス
の温度勾配がない時にHeNeレーザ等で、あるいはガスの
温度勾配が無視できるような小さな電力で放電させ、実
際に発振させて、全反射ミラー41、部分反射ミラー51お
よび折り返しミラー42,52の各ミラーの光軸が電極方向
から見て一致するように、すなわちすべての光軸が同一
平面上になるよう、それぞれのミラーの調整機構141、1
42、143、144等で調整しておく。この時の光軸は図中11
で示されるものである。次に、放電の投入電力を徐々に
上げながら、すなわちレーザの出力を徐々に上げながら
全反射ミラー41及び全反射ミラー側の折り返しミラー42
の角度を部分反射ミラー51に対して調整するが、このと
きレーザ光の光軸は図中の11から図中の8a、8b、8cで示
す曲線のように、放電により生じたガスの温度勾配に起
因した屈折率分布により変化する。ここで、例えばモー
ドを制御するための開口を部分反射ミラー側の折り返し
ミラー52の前にある94とする場合、部分反射ミラー51と
部分反射ミラー側の折り返しミラー52とは動かさないよ
うに固定したままで、全反射ミラー41と第１の折り返し
ミラー42とを図1で示す基板31の角度調整機構131、132
により、屈折率分布の変化に対応して12の矢印で示す方
向に動かすことによって、全反射ミラー41と全反射ミラ
ー側の折り返しミラー42の相対的な角度を保持したま
ま、両ミラーの部分反射ミラー51に対する角度を一体的
に調整でき、図４に示すように光軸8a、8b、8cを一致さ
せることができる。

【００２４】このようにして全反射ミラー41と全反射ミ
ラー側の折り返しミラー42の角度調整を両方のミラーの
相対的な角度を保持したまま行った場合、全反射ミラー
側の折り返しミラー42の反射面のガス流方向の角度と全
反射ミラー41のビーム中心が当たる位置の反射面のガス
流方向の角度が一致しており、これらミラーに入射、反
射するレーザ光の光軸が一平面上にあることになる。さ
らに部分反射ミラー側の折り返しミラー52の反射面のガ
ス流方向の角度と部分反射ミラー51のビーム中心が当た
る位置の反射面のガス流方向の角度も一致しており、こ
れら部分反射ミラー側にある２つのミラーに入射、反射
するレーザ光の光軸が全反射ミラー側の光軸がある平面
とは別の一平面上にあることになる。このため図２や図
４に示すように電極の方向から見た場合、光軸8a、8b、
8cが同じ軌道を描くようになり、レーザ光の中心が開口
の中心を通るようにできる。

【００２５】またレーザ光がモードを制御するための開
口94及びそれぞれの共振器ミラーに対して垂直に入射、
射出するためこの位置でのレーザ光の形はきれいな円形
になり、設計通りのモードが得られるため、モードの制
御性がよくなる。なお、以上では、レーザ媒質に対して
全反射ミラー41側にある開口91、92は予め光線が湾曲す
る方向にずらしてあるものとする。

【００２６】さらに、本実施の形態では、必ずしも電力
変化に応じて常にミラーを調整する必要はない。例えば
発振器の定格電力で光軸を調整しておけば、時間的に多
く使用する定格電力で最適のモードで発振するため、加
工に用いる場合、良好な加工ができる。定格電力と大き
く異なる電力、すなわち低電力では多少モードがくずれ
る場合もあるが、この場合は低電力であるので、加工へ
の大きな影響はない。

【００２７】実施の形態２．図５は本発明による実施の
形態２を示す共振器の図である。実施の形態２では、90
°反射ミラー10により全反射ミラー41の前で光軸を90°
曲げている。これは、直線偏光モードで発振させるため
に取られる手段である。このように、全反射ミラー側の
折り返しミラー42のガス流方向の角度と全反射ミラー41
のガス流方向の角度が異なる場合でも、全反射ミラー4
1、90°反射ミラー10および折り返しミラー42を、3個の
ミラーの相対的な角度を保持して角度調整することによ
り、共振器ミラーに入る光軸を一致させることができ、
実施の形態１と同様の効果がある。

【００２８】実施の形態３．図６は、本発明による実施
の形態３を示す共振器の図である。図６において、角度
調整機構（第２の角度調整機構）133及び134が備わった
基板32に部分反射ミラー51および部分反射ミラー側の折
り返しミラー52が取り付けられている。151、152は部分
反射ミラー51のガス流方向および放電方向の角度調整機
構、153、154は折り返しミラー52のガス流方向および放
電方向の角度調整機構であり、例えばマイクロメータの
ようなものである。この角度調整機構151、152、153、1
54は基板32に対して角度調整ができるものである。ここ
では、図には示していないが、モードを制御するための
開口を全反射ミラー41側の折り返しミラー42のレーザ媒
質側にある開口92としている。

【００２９】実施の形態３では、光軸の変化に対応し
て、全反射ミラー41および全反射ミラー側の折り返しミ
ラー42を動かさずに、部分反射ミラー51及び、部分反射
ミラー側にある折り返しミラー52の角度を、基板32の角
度調整機構133および134により部分反射ミラー51と折り
返しミラー52の相対的な角度を保持して一体的に角度調
整することにより、実施の形態１と同様の効果がある。

【００３０】実施の形態４．図７は本発明の実施の形態
４によるレーザ共振器を示す図である。図7において、1
61は全反射ミラー41が取り付けられているミラー取付基
板であり、放電電極1に対して角度調整機構（第１の角
度調整機構）171、172により角度調整ができる。173、1
74は全反射ミラー側の折り返しミラー42の角度調整機構
であり、161の全反射ミラー取付基板に対して角度調整
ができるように取り付けられている。

【００３１】図７のものにおいて共振器ミラーの角度調
整を行うとき、全反射ミラー41の角度調整はの全反射ミ
ラー取付基板161の角度を角度調整機構171、172により
調整することにより行う。全反射ミラー側の折り返しミ
ラー42はその角度調整機構173、174が全反射ミラー取付
基板161に取り付けられているので角度調整機構173、17
4を動かさなくても全反射ミラー取付基板161の角度が変
わると同時に角度が変わる。つまり全反射ミラー41と全
反射ミラー側折り返しミラー42は全反射ミラー取付基板
161を角度調整機構171、172により動かすことにより、
一体的に角度調整できる。このことにより実施の形態1
と同様に折り返しミラー42と全反射ミラー41の相対的な
角度を保持して角度調整できる。その結果、共振器内の
光軸を図2に示すように調整できるため、少ない数の角
度調整機構で、実施の形態１の場合と同様の効果が得ら
れる。

【００３２】また、図8に示したように、全反射ミラー
側の折り返しミラー42の基板162に、この基板の角度調
整機構（第１の角度調整機構）177、178を備え、さらに
この基板に全反射ミラー41の角度調整機構175、176を取
り付けた場合でも同様の効果が得られる。

【００３３】さらに図７、図８の構造を部分反射ミラー
51側に対して適用しても同様の効果が得られるのは言う
までもない。

【００３４】実施の形態５．図９は本発明の実施の形態
５によるレーザ共振器を示す図である。図9において、1
81、182、183、184は例えば圧電素子もしくは自動のマ
イクロメータのような、全反射ミラー41や全反射ミラー
側の折り返しミラー42の角度を電子制御により調整する
角度調整機構（第１の角度調整機構）である。181、182
はそれぞれ全反射ミラー41のガス流方向及び電極方向の
角度調整を行う。また183、184はそれぞれ全反射ミラー
側の折り返しミラー42のガス流方向及び電極方向の角度
調整を行う。19はこれら電子制御による角度調整機構18
1、182、183、184を電子制御するためのコントローラで
ある。

【００３５】図９において共振器ミラーの角度調整を行
うとき、全反射ミラー41および全反射ミラー側の折り返
しミラー42を、電子制御角度調整機構181、182、183、1
84および19を使って電子制御により角度調整を行う。す
なわち、電子制御により、全反射ミラー41および折り返
しミラー42の角度を、両方のミラーの相対的な角度を保
持して変化させる。このように制御することにより、共
振器内の光軸を図2に示すように調整できる。このため
実施の形態１の場合と同様の効果が得られる。さらに、
本実施の形態５によれば、電子的に調整できるため、投
入電力によりガスの温度勾配が変化しても、その投入電
力に応じてあらかじめ設定された角度に調整するなどに
より、常に最適の状態に調整することができる。

【００３６】部分反射ミラー51及び部分反射ミラー側の
折り返しミラー52に、第２の角度調整機構として同様の
機構を取り付け、電子制御によってこれらの角度調整を
行う場合でも同様の効果が得られるのは言うまでもな
い。

【００３７】実施の形態６．図１０は本発明の実施の形
態６によるレーザ共振器を示す図である。図１０におい
て20は全反射ミラー41及び第１の折り返しミラー42の基
板31に取り付けられた、開口91、92の取付台である。21
はその取付台の動きを表す。基板31は図1に示すもので
あるがここでの図示は省略する。

【００３８】ミラー41および42の基板31と開口91、92は
取付台20によって連結されており、共振器ミラーのアラ
イメントを行うとき、ミラー41、42と同時に開口91、92
が動くようになっている。このようにすると、レーザ光
の光軸が全反射ミラー41、全反射ミラー側の折り返しミ
ラー42及び開口91、92に対して常に垂直に、しかもほぼ
開口の中心に入射するようにできる。このためレーザ光
は開口91、92によってきれいな円形に切り出されること
になり、結果的に設計通りのレーザ発振モードが得られ
る。

【００３９】実施の形態７．図１１は本発明の実施の形
態７によるレーザ共振器を示す図である。実施の形態６
では、開口91、92、93、94にミラーとは独立した角度調
整機構を持たせ、221、222の矢印のように動かすことが
できるようにしている。

【００４０】図１１に示すように光軸が湾曲するとき、
開口91、92、93、94に対して垂直にレーザ光が入射する
ように開口91、92、93、94の角度を調節する。このよう
にするとレーザ光は開口91、92、93、94によってきれい
な円形に切り出されることになり、結果的により設計通
りのレーザ発振モードが得られるようになる。

【００４１】また折り返し共振器構造によれば、光軸の
うち、折り返しミラーから折り返しミラーへ向かう光
軸、すなわち図３の8bで示される部分が、電極方向へわ
ずかに傾いている。このため、円形の開口92、94では電
極方向のビーム径がガス流方向に比べて若干多めに削ら
れる場合がある。このようなときは図１１に示すように
開口92、94にガス流方向にわずかに傾きを持たせること
によって等価的に楕円開口とし、ガス流方向のビーム径
を予め余分に削られるようにしておく。こうするとZ型
共振器構造による電極方向への光軸の傾きにより電極方
向のビーム径が多めに削られる効果と合わせて、電極方
向、ガス流方向、両方向で同程度のビーム径とすること
ができ、軸対称のモードが得られやすくなる。

【００４２】実施の形態８．図１２は本発明の実施の形
態８によるレーザ加工装置を示す図である。図１２にお
いて23は本発明によるレーザ共振器を搭載したレーザ発
振器である。24はレーザ加工装置の被加工対象への伝送
光学系、25は加工台、26は被加工物、27は被加工物に照
射されるレーザビームを示す。

【００４３】次に動作について説明する。レーザ発振器
23から射出されたレーザビームは24の伝送光学系を通っ
て27のように被加工物26に照射される。加工台25は図に
示すx方向、y方向に動くようになっており、レーザビー
ムを照射させながら被加工物26をのせた加工台25が動く
ことによって被加工物26を任意の形状に加工できる。こ
のとき、レーザ発振器23は実施の形態１ないし７で説明
したように、軸対称のモードのビームを発生するため、
被加工物に軸対称のビームが照射され、加工断面形状は
被加工物の移動する方向によらず、等方的な加工が可能
となって、非常に精度の高い加工ができる。

【００４４】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので以下に示すような効果を奏する。

【００４５】この発明に係る請求項１記載のガスレーザ
発振器は、放電電極間に流れる放電電流の方向と、この
放電電極の間を流れ、放電によりレーザ媒質となるレー
ザガスのガス流の方向と、全反射ミラーとこの全反射ミ
ラーに対向して設けられた部分反射ミラーと上記全反射
ミラー側に設けられた第１の折り返しミラーと上記部分
反射ミラー側に設けられた第２の折り返しミラーとによ
り構成されるレーザ共振器のレーザ光軸の方向とがそれ
ぞれ直交し、少なくとも一つの開口が、上記全反射ミラ
ー、上記部分反射ミラー、上記第１の折り返しミラー、
上記第２の折り返しミラーのうちのいずれかのミラーの
上記レーザ媒質側に設けられたガスレーザ発振器におい
て、上記全反射ミラーと上記第１の折り返しミラーと
を、相対的な角度を保持して、上記部分反射ミラーとの
角度を調整する第１の角度調整機構、あるいは上記部分
反射ミラーと上記第２の折り返しミラーとを、相対的な
角度を保持して、上記全反射ミラーとの角度を調整する
第２の角度調整機構を設けたことにより、出力されるレ
ーザビームの形状や発振モードを軸対称にすることがで
きる。また、設計通りの発振モードが得られる。

【００４６】この発明に係る請求項２記載のガスレーザ
発振器は、全反射ミラーと第１の折り返しミラーとを、
あるいは部分反射ミラーと第２の折り返しミラーとを同
一の基板に装着し、この基板の角度調整機構を設けたこ
とにより、簡単な調整で、出力されるレーザビームの形
状や発振モードを軸対称にすることができる。

【００４７】この発明に係る請求項３記載のガスレーザ
発振器は、全反射ミラーと第１の折り返しミラーとを、
あるいは部分反射ミラーと第２の折り返しミラーとを、
電子制御により角度調整する角度調整機構を設けたこと
により、レーザ出力を変化させても、出力されるレーザ
ビームの形状や発振モードを軸対称にすることができ
る。

【００４８】この発明に係る請求項４記載のガスレーザ
発振器は、開口の角度を調整する角度調整機構を設けた
ことにより、より確実に設計通りの発振モードが得られ
る。

【００４９】この発明に係る請求項５記載のガスレーザ
発振器は、開口と全反射ミラーあるいは部分反射ミラー
とを、相対的な角度を保持して角度調整する角度調整機
構を設けたことにより、さらにより確実に設計通りの発
振モードが得られる。

【００５０】この発明に係る請求項６記載のガスレーザ
発振器は、第１の折り返しミラーに入射するレーザ光の
光軸と第１の折り返しミラーから反射されるレーザ光の
光軸とで形成される第１の平面上に上記全反射ミラーに
入射および反射されるレーザ光の光軸があり、第２の折
り返しミラーに入射するレーザ光の光軸と第２の折り返
しミラーから反射されるレーザ光の光軸とで形成される
第２の平面上に部分反射ミラーに入射および反射される
レーザ光の光軸があり、第１の平面と第２の平面とが別
の平面であることにより、出力されるレーザビームの形
状や発振モードを軸対称にすることができる。また、設
計通りの発振モードが得られる。

【００５１】この発明に係る請求項７記載のガスレーザ
発振器の共振器アライメント方法は、全反射ミラーと第
１の折り返しミラーを固定し、部分反射ミラーと第２の
折り返しミラーの角度を調整することにより、共振器ア
ライメントを行うもので、簡単かつ確実に、出力される
レーザビームの形状や発振モードを軸対称にすることが
できる。

【００５２】この発明に係る請求項８記載のガスレーザ
発振器の共振器アライメント方法は、部分反射ミラーと
第２の折り返しミラーを固定し、全反射ミラーと第１の
折り返しミラーの角度を調整することにより、共振器ア
ライメントを行うもので、簡単かつ確実に、出力される
レーザビームの形状や発振モードを軸対称にすることが
できる。

【００５３】この発明に係る請求項９記載のレーザ加工
装置は、請求項１乃至６いずれかに記載のレーザ発振器
から発生されるレーザビームを伝送し、被加工物に照射
するように構成したので、等方的な加工ができ、非常に
精度の高い加工ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による実施の形態1のガスレーザ発振
器を示す概略図である。

【図２】 本発明による実施の形態1のレーザ共振器内
の共振器ミラー及び光軸の様子を電極方向から見た図で
ある。

【図３】 本発明による実施の形態1のレーザ共振器内
の共振器ミラー及び光軸の様子をガス流方向から見た図
である。

【図４】 本発明による実施の形態１のレーザ共振器内
の共振器ミラーおよびレーザ光軸の動きを示す図であ
る。

【図５】 本発明による実施の形態２のガスレーザ発振
器のレーザ共振器を示す図である。

【図６】 本発明による実施の形態３のガスレーザ発振
器を示す概略図である。

【図７】 本発明による実施の形態４のガスレーザ発振
器を示す概略図である。

【図８】 本発明による実施の形態４の別のガスレーザ
発振器を示す概略図である。

【図９】 本発明による実施の形態５のガスレーザ発振
器を示す概略図である。

【図１０】 本発明による実施の形態６のガスレーザ発
振器のレーザ共振器を示す図である。

【図１１】 本発明による実施の形態７のガスレーザ発
振器のレーザ共振器を示す図である。

【図１２】 本発明による実施の形態８のレーザ加工装
置を示す図である。

【図１３】 従来のガスレーザ発振器のレーザ光軸に垂
直な方向の概略断面図である。

【図１４】 図１３のＡ−Ａでの断面図である。

【図１５】 従来のガスレーザ発振器におけるレーザ光
軸を説明する図である。

【図１６】 図１５の電極方向がら見たレーザ光軸を説
明する図である。

【符号の説明】

１ 電極 ２ レーザ媒質 ４１ 全反射ミラー ４２ 第１の折り返しミラー ５１ 部分反射ミラー ５２ 第２の折り返しミラー ６ レーザガスのガス流 ８ａ、８ｂ、８ｃ 光軸 ９１、９２、９３、９４ 開口 ３１、３２、１６１、１６２ 基板 １３１、１３２、１７１，１７２，１７７，１７８ 第
１の角度調整機構 １３３、１３４ 第２の角度調整機構 １８１、１８２、１８３、１８４ 電子制御による角度
調整機構 ２３ レーザ発振器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西前 順一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 佐藤 行雄 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 CD05 CD11 CK01 5F072 AA05 JJ05 KK05 KK30 MM11 YY06

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電電極間に流れる放電電流の方向と、
   この放電電極の間を流れ、放電によりレーザ媒質となる
   レーザガスのガス流の方向と、全反射ミラーとこの全反
   射ミラーに対向して設けられた部分反射ミラーと上記全
   反射ミラー側に設けられた第１の折り返しミラーと上記
   部分反射ミラー側に設けられた第２の折り返しミラーと
   により構成されるレーザ共振器のレーザ光軸の方向とが
   それぞれ直交し、少なくとも一つの開口が、上記全反射
   ミラー、上記部分反射ミラー、上記第１の折り返しミラ
   ー、上記第２の折り返しミラーのうちのいずれかのミラ
   ーの上記レーザ媒質側に設けられたガスレーザ発振器に
   おいて、上記全反射ミラーと上記第１の折り返しミラー
   との相対的な角度を保持して、上記全反射ミラーおよび
   上記第１の折り返しミラーの上記部分反射ミラーに対す
   る角度を調整する第１の角度調整機構、あるいは上記部
   分反射ミラーと上記第２の折り返しミラーとの相対的な
   角度を保持して、上記部分反射ミラーおよび上記第２の
   折り返しミラーの上記全反射ミラーに対する角度を調整
   する第２の角度調整機構を設けたことを特徴とするガス
   レーザ発振器。
2. 【請求項２】 上記第１の角度調整機構は、上記全反射
   ミラーと上記第１の折り返しミラーとが装着された基板
   の角度調整機構であること、あるいは上記第２の角度調
   整機構は、上記部分反射ミラーと上記第２の折り返しミ
   ラーとが装着された基板の角度調整機構であることを特
   徴とする請求項１記載のガスレーザ発振器。
3. 【請求項３】 上記第１の角度調整機構あるいは上記第
   ２の角度調整機構は、電子制御による角度調整機構であ
   ることを特徴とする請求項１記載のガスレーザ発振器。
4. 【請求項４】 上記開口の角度を調整する角度調整機構
   を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに
   記載のガスレーザ発振器。
5. 【請求項５】 上記開口と、上記全反射ミラーあるいは
   上記部分反射ミラーとを相対的な角度を保持して角度調
   整する角度調整機構を設けたことを特徴とする請求項１
   乃至４のいずれかに記載のガスレーザ発振器。
6. 【請求項６】 放電電極間に流れる放電電流の方向と、
   この放電電極の間を流れ、放電によりレーザ媒質となる
   レーザガスのガス流の方向と、全反射ミラーと、部分反
   射ミラーと、上記全反射ミラー側に設けられた第１の折
   り返しミラーと、上記部分反射ミラー側に設けられた第
   ２の折り返しミラーとにより構成されるレーザ共振器の
   レーザ光軸の方向とがそれぞれ直交し、少なくとも一つ
   の開口が、上記全反射ミラー、上記部分反射ミラー、上
   記第１の折り返しミラー、第２の折り返しミラーのうち
   のいずれかのミラーの上記レーザ媒質側に設けられたガ
   スレーザ発振器において、上記第１の折り返しミラーに
   入射するレーザ光の光軸と上記第１の折り返しミラーか
   ら反射されるレーザ光の光軸とで形成される第１の平面
   上に上記全反射ミラーに入射および反射されるレーザ光
   の光軸があり、上記第２の折り返しミラーに入射するレ
   ーザ光の光軸と上記第２の折り返しミラーから反射され
   るレーザ光の光軸とで形成される第２の平面上に上記部
   分反射ミラーに入射および反射されるレーザ光の光軸が
   あり、上記第１の平面と上記第２の平面とが別の平面で
   あることを特徴とするガスレーザ発振器。
7. 【請求項７】 上記全反射ミラーと上記第１の折り返し
   ミラーを固定し、上記部分反射ミラーと上記第２の折り
   返しミラーの角度を調整することにより、共振器アライ
   メントを行うことを特徴とする請求項６記載のガスレー
   ザ発振器の共振器アライメント方法。
8. 【請求項８】 上記部分反射ミラーと上記第２の折り返
   しミラーを固定し、上記全反射ミラーと上記第１の折り
   返しミラーの角度を調整することにより、共振器アライ
   メントを行うことを特徴とする請求項６記載のガスレー
   ザ発振器の共振器アライメント方法。
9. 【請求項９】 請求項１乃至６いずれかに記載のレーザ
   発振器から発生されるレーザビームを伝送し、被加工物
   に照射するように構成されたことを特徴とするレーザ加
   工装置。