JP2000349372A - ガスレーザビーム吸収装置 - Google Patents
ガスレーザビーム吸収装置Info
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- JP2000349372A JP2000349372A JP11157624A JP15762499A JP2000349372A JP 2000349372 A JP2000349372 A JP 2000349372A JP 11157624 A JP11157624 A JP 11157624A JP 15762499 A JP15762499 A JP 15762499A JP 2000349372 A JP2000349372 A JP 2000349372A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のＣＯ2 レーザビーム吸収装置は、円錐
体の先端部の受光表面が温度上昇し劣化し、劣化による
飛散物がレーザ発振器光学部品などを汚染するという不
具合があった。 【解決手段】 頂点がＣＯ2 レーザビーム１１の入射方
向に向かいかつＣＯ2 レーザビーム１１の中心軸上に位
置した状態でＣＯ2 レーザビーム１１を円錐面で受光し
て反射する円錐体１と、円錐体１の円錐面を包囲すると
ともに円錐体１の底面から頂点に向かって径が大きくな
る筒状であって、円錐体１からのビームの反射光を間接
受光表面４で受光して吸収し、外側の面を熱交換面５と
した内筒２と、内筒２の熱交換面５との間に冷媒循環路
７を形成する外筒６とを備え、円錐体１の直接受光表面
１２の面粗さをＣＯ2 レーザビーム１１の波長未満とし
たことにより、ＣＯ2 レーザビーム１１のほとんどを内
筒２の間接受光表面４へ反射させる。
体の先端部の受光表面が温度上昇し劣化し、劣化による
飛散物がレーザ発振器光学部品などを汚染するという不
具合があった。 【解決手段】 頂点がＣＯ2 レーザビーム１１の入射方
向に向かいかつＣＯ2 レーザビーム１１の中心軸上に位
置した状態でＣＯ2 レーザビーム１１を円錐面で受光し
て反射する円錐体１と、円錐体１の円錐面を包囲すると
ともに円錐体１の底面から頂点に向かって径が大きくな
る筒状であって、円錐体１からのビームの反射光を間接
受光表面４で受光して吸収し、外側の面を熱交換面５と
した内筒２と、内筒２の熱交換面５との間に冷媒循環路
７を形成する外筒６とを備え、円錐体１の直接受光表面
１２の面粗さをＣＯ2 レーザビーム１１の波長未満とし
たことにより、ＣＯ2 レーザビーム１１のほとんどを内
筒２の間接受光表面４へ反射させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＯ2 レーザビー
ム等のガスレーザビームを出射するレーザ発振器やレー
ザシステムに用いられ、レーザ発振器やレーザシステム
のガスレーザビームの出射を停止するためにガスレーザ
ビームを遮断するガスレーザビーム吸収装置に関するも
のである。
ム等のガスレーザビームを出射するレーザ発振器やレー
ザシステムに用いられ、レーザ発振器やレーザシステム
のガスレーザビームの出射を停止するためにガスレーザ
ビームを遮断するガスレーザビーム吸収装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来のＣＯ2 レーザビーム吸収装置を図
２を参照しながら説明する。図２は従来のＣＯ2 レーザ
ビーム吸収装置の断面図である。図２において、円錐体
１及びすり鉢状の内筒２は、熱伝導率の良い銅またはア
ルミニウム合金からなっており、また円錐体１及び内筒
２の直接受光表面３ないし間接受光表面４は、ＣＯ2 レ
ーザビーム１１の波長に合わせて吸収率を極めて高くす
るためカーボンなどで全面をコーティングしかつショッ
トブラストなどで面粗さを悪くしている。直接受光表面
３ないし間接受光表面４に照射されたＣＯ2 レーザビー
ム１１はすみやかに吸収され、その熱は内筒２の内部を
伝導し、熱交換面５に伝わる。また、外筒６と内筒２と
の間に冷媒循環路７が設けられている。冷媒循環路７へ
冷媒入口８より導入された冷媒９は、内筒２の熱交換面
５で熱交換を行い、冷媒出口１０より排出される。
２を参照しながら説明する。図２は従来のＣＯ2 レーザ
ビーム吸収装置の断面図である。図２において、円錐体
１及びすり鉢状の内筒２は、熱伝導率の良い銅またはア
ルミニウム合金からなっており、また円錐体１及び内筒
２の直接受光表面３ないし間接受光表面４は、ＣＯ2 レ
ーザビーム１１の波長に合わせて吸収率を極めて高くす
るためカーボンなどで全面をコーティングしかつショッ
トブラストなどで面粗さを悪くしている。直接受光表面
３ないし間接受光表面４に照射されたＣＯ2 レーザビー
ム１１はすみやかに吸収され、その熱は内筒２の内部を
伝導し、熱交換面５に伝わる。また、外筒６と内筒２と
の間に冷媒循環路７が設けられている。冷媒循環路７へ
冷媒入口８より導入された冷媒９は、内筒２の熱交換面
５で熱交換を行い、冷媒出口１０より排出される。
【０００３】また、直接受光表面３ないし間接受光表面
４は、入射したＣＯ2 レーザビーム１１を外に逃がさな
いよう、ＣＯ2 レーザビーム１１の入射軸に対して３０
度以下となる角度を持たせた円錐状となっている。
４は、入射したＣＯ2 レーザビーム１１を外に逃がさな
いよう、ＣＯ2 レーザビーム１１の入射軸に対して３０
度以下となる角度を持たせた円錐状となっている。
【０００４】このＣＯ2 レーザビーム吸収装置は、レー
ザ発振器やレーザシステムに用いられ、レーザ発振器や
レーザシステムの外部へ出射するレーザビーム出射口の
手前で、ＣＯ2 レーザビーム１１の光路上にＣＯ2 レー
ザビーム吸収装置を位置させることにより（図２の状
態）、ＣＯ2 レーザビーム１１を遮断して外部への出射
を停止し、ＣＯ2 レーザビーム吸収装置を移動させてＣ
Ｏ2 レーザビーム１１の光路上から外すことにより、Ｃ
Ｏ2 レーザビーム１１を外部へ出射するようになってい
る。
ザ発振器やレーザシステムに用いられ、レーザ発振器や
レーザシステムの外部へ出射するレーザビーム出射口の
手前で、ＣＯ2 レーザビーム１１の光路上にＣＯ2 レー
ザビーム吸収装置を位置させることにより（図２の状
態）、ＣＯ2 レーザビーム１１を遮断して外部への出射
を停止し、ＣＯ2 レーザビーム吸収装置を移動させてＣ
Ｏ2 レーザビーム１１の光路上から外すことにより、Ｃ
Ｏ2 レーザビーム１１を外部へ出射するようになってい
る。
【０００５】図３にＣＯ2 レーザビーム吸収装置を具備
したレーザ発振器の構成を示す。図３において、１３は
全反射鏡、１４はレーザ励起媒質、１５は部分反射鏡、
１６は接続管、１７はＣＯ2 レーザビーム吸収装置であ
る。レーザ励起媒質１４の両端に全反射鏡１３と部分反
射鏡１５とが配置され、部分反射鏡１５からＣＯ2 レー
ザビーム１１が取り出される。このＣＯ2 レーザビーム
１１を遮断するため、ＣＯ2 レーザビーム吸収装置１７
が接続管１６を介して部分反射鏡１５の近傍に配置され
る。
したレーザ発振器の構成を示す。図３において、１３は
全反射鏡、１４はレーザ励起媒質、１５は部分反射鏡、
１６は接続管、１７はＣＯ2 レーザビーム吸収装置であ
る。レーザ励起媒質１４の両端に全反射鏡１３と部分反
射鏡１５とが配置され、部分反射鏡１５からＣＯ2 レー
ザビーム１１が取り出される。このＣＯ2 レーザビーム
１１を遮断するため、ＣＯ2 レーザビーム吸収装置１７
が接続管１６を介して部分反射鏡１５の近傍に配置され
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来より、一般にＣＯ
2 レーザビームは中心付近においてエネルギー密度が最
も高く周辺部へいくにつれてエネルギー密度は低くなっ
ている。よって、直接受光表面３においても、その中心
部で最も高いエネルギーを受け吸収することになる。直
接受光表面３で吸収されたエネルギーは、そのまま裏面
の熱交換面５へ伝導するため、熱交換面５は中心部が最
も温度が高く、周辺部に行くに従って温度は低くなって
おり、温度分布の偏りが大きい。ところが、冷媒９は熱
交換面５ないし直接受光表面３の温度分布の偏りにほと
んど関係なく流れているため、円錐体１の先端部（頂点
およびその近傍）の直接受光表面３が温度上昇し、その
直接受光表面３が劣化するいう問題があった。この先端
部の直接受光表面３に劣化が生じると、例えば、酸化皮
膜またはカーボンなどのコーティング材がはがれて粒子
状またはガス状に周辺に飛散し、この飛散物がＣＯ2 レ
ーザビーム吸収装置近傍のレーザ発振器の光学部品（図
３では部分反射鏡１５）またはレーザシステムの光学部
品などを汚染し、その性能を著しく低下させることにな
る。
2 レーザビームは中心付近においてエネルギー密度が最
も高く周辺部へいくにつれてエネルギー密度は低くなっ
ている。よって、直接受光表面３においても、その中心
部で最も高いエネルギーを受け吸収することになる。直
接受光表面３で吸収されたエネルギーは、そのまま裏面
の熱交換面５へ伝導するため、熱交換面５は中心部が最
も温度が高く、周辺部に行くに従って温度は低くなって
おり、温度分布の偏りが大きい。ところが、冷媒９は熱
交換面５ないし直接受光表面３の温度分布の偏りにほと
んど関係なく流れているため、円錐体１の先端部（頂点
およびその近傍）の直接受光表面３が温度上昇し、その
直接受光表面３が劣化するいう問題があった。この先端
部の直接受光表面３に劣化が生じると、例えば、酸化皮
膜またはカーボンなどのコーティング材がはがれて粒子
状またはガス状に周辺に飛散し、この飛散物がＣＯ2 レ
ーザビーム吸収装置近傍のレーザ発振器の光学部品（図
３では部分反射鏡１５）またはレーザシステムの光学部
品などを汚染し、その性能を著しく低下させることにな
る。
【０００７】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、円錐体の先端部の受光表面の劣化
を防止できるガスレーザビーム吸収装置を提供すること
を目的とする。
めになされたもので、円錐体の先端部の受光表面の劣化
を防止できるガスレーザビーム吸収装置を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のガスレーザビーム吸収装置は、頂点がガスレ
ーザビームの入射方向に向かいかつガスレーザビームの
中心軸上に位置した状態でガスレーザビームを円錐面で
受光して反射する円錐体と、円錐体の円錐面を包囲する
とともに円錐体の底面から頂点に向かって径が大きくな
る筒状であって、円錐体からのガスレーザビームの反射
光を筒状の内側の面で受光して吸収し、外側の面を熱交
換面とした内筒と、内筒の熱交換面との間に冷媒循環路
を形成する外筒とを備え、ガスレーザビームの受光表面
となる円錐体の円錐面の面粗さをガスレーザビームの波
長未満としている。
に本発明のガスレーザビーム吸収装置は、頂点がガスレ
ーザビームの入射方向に向かいかつガスレーザビームの
中心軸上に位置した状態でガスレーザビームを円錐面で
受光して反射する円錐体と、円錐体の円錐面を包囲する
とともに円錐体の底面から頂点に向かって径が大きくな
る筒状であって、円錐体からのガスレーザビームの反射
光を筒状の内側の面で受光して吸収し、外側の面を熱交
換面とした内筒と、内筒の熱交換面との間に冷媒循環路
を形成する外筒とを備え、ガスレーザビームの受光表面
となる円錐体の円錐面の面粗さをガスレーザビームの波
長未満としている。
【０００９】この構成によれば、ガスレーザビームを受
光する際、その受光表面となる円錐体の円錐面の面粗さ
をガスレーザビームの波長未満とすることにより、最も
エネルギー密度の高いガスレーザビームの中心軸上に頂
点が位置する円錐体の受光したほぼ全てのガスレーザビ
ームを内筒へ反射させることができ、円錐体の受光表面
よりも面積の広い内筒の内側の面で吸収できるため、ガ
スレーザビームは内筒で広範囲にかつ均一に効率良く吸
収され、円錐体の先端部の受光表面の温度上昇を抑えら
れ劣化を防止できる。
光する際、その受光表面となる円錐体の円錐面の面粗さ
をガスレーザビームの波長未満とすることにより、最も
エネルギー密度の高いガスレーザビームの中心軸上に頂
点が位置する円錐体の受光したほぼ全てのガスレーザビ
ームを内筒へ反射させることができ、円錐体の受光表面
よりも面積の広い内筒の内側の面で吸収できるため、ガ
スレーザビームは内筒で広範囲にかつ均一に効率良く吸
収され、円錐体の先端部の受光表面の温度上昇を抑えら
れ劣化を防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態のＣＯ
2 レーザビーム吸収装置の断面図である。図１におい
て、１２は面粗さをＣＯ2 レーザビームの波長未満とし
た円錐体１の直接受光表面である。他の構成は図２と同
様である。
2 レーザビーム吸収装置の断面図である。図１におい
て、１２は面粗さをＣＯ2 レーザビームの波長未満とし
た円錐体１の直接受光表面である。他の構成は図２と同
様である。
【００１１】本実施の形態のＣＯ2 レーザビーム吸収装
置では、内筒２は、従来同様、熱伝導率の良い銅または
アルミニウム合金等の金属からなっており、その間接受
光表面４は、ＣＯ2 レーザビーム吸収率の高いカーボン
などで全面をコーティングしかつショットブラストなど
で面粗さを悪くしている。円錐体１は、従来同様、銅ま
たはアルミニウム合金等の金属からなるが、その直接受
光表面１２（円錐面）は、従来のようにカーボンなどで
全面のコーティング等を行っていない。直接受光表面１
２は、銅またはアルミニウム合金等の金属の表面であ
り、その金属表面の面粗さをＣＯ2 レーザビームの波長
未満とすることにより、直接受光表面１２で受光したほ
ぼ全てのＣＯ2 レーザビーム１１を内筒２の間接受光表
面４へ反射させるようにしている。なお、面粗さとは、
表面の凹凸の最大高さと最小高さとの差である。また、
ＣＯ2 レーザビームの波長は、９〜１１μｍである。
置では、内筒２は、従来同様、熱伝導率の良い銅または
アルミニウム合金等の金属からなっており、その間接受
光表面４は、ＣＯ2 レーザビーム吸収率の高いカーボン
などで全面をコーティングしかつショットブラストなど
で面粗さを悪くしている。円錐体１は、従来同様、銅ま
たはアルミニウム合金等の金属からなるが、その直接受
光表面１２（円錐面）は、従来のようにカーボンなどで
全面のコーティング等を行っていない。直接受光表面１
２は、銅またはアルミニウム合金等の金属の表面であ
り、その金属表面の面粗さをＣＯ2 レーザビームの波長
未満とすることにより、直接受光表面１２で受光したほ
ぼ全てのＣＯ2 レーザビーム１１を内筒２の間接受光表
面４へ反射させるようにしている。なお、面粗さとは、
表面の凹凸の最大高さと最小高さとの差である。また、
ＣＯ2 レーザビームの波長は、９〜１１μｍである。
【００１２】以上のように本実施の形態によれば、ＣＯ
2 レーザビーム１１を受光する際、最もエネルギー密度
の高いＣＯ2 レーザビーム１１の中心軸上に頂点が位置
する円錐体１の直接受光表面１２の面粗さをＣＯ2 レー
ザビームの波長未満としているため、直接受光表面１２
で受光されたＣＯ2 レーザビーム１１のほとんどを内筒
２の間接受光表面４へ反射させ、円錐体１の直接受光表
面１２よりも面積の広い内筒２の間接受光表面４で吸収
するようにしているため、ＣＯ2 レーザビーム１１は内
筒２で広範囲にかつ均一に効率良く吸収され、円錐体１
の先端部の直接受光表面１２の温度上昇を抑えられ劣化
を防止できる。その結果、従来発生していた、円錐体１
の先端部の直接受光表面３が劣化し、酸化皮膜またはカ
ーボンなどのコーティング材がはがれて飛散し、この飛
散物がレーザ発振器またはレーザシステムの光学部品な
どを汚染し、その性能を著しく低下させるというような
問題も解消できる。したがって、信頼性のきわめて高い
ＣＯ2 レーザビーム吸収装置を実現できる。
2 レーザビーム１１を受光する際、最もエネルギー密度
の高いＣＯ2 レーザビーム１１の中心軸上に頂点が位置
する円錐体１の直接受光表面１２の面粗さをＣＯ2 レー
ザビームの波長未満としているため、直接受光表面１２
で受光されたＣＯ2 レーザビーム１１のほとんどを内筒
２の間接受光表面４へ反射させ、円錐体１の直接受光表
面１２よりも面積の広い内筒２の間接受光表面４で吸収
するようにしているため、ＣＯ2 レーザビーム１１は内
筒２で広範囲にかつ均一に効率良く吸収され、円錐体１
の先端部の直接受光表面１２の温度上昇を抑えられ劣化
を防止できる。その結果、従来発生していた、円錐体１
の先端部の直接受光表面３が劣化し、酸化皮膜またはカ
ーボンなどのコーティング材がはがれて飛散し、この飛
散物がレーザ発振器またはレーザシステムの光学部品な
どを汚染し、その性能を著しく低下させるというような
問題も解消できる。したがって、信頼性のきわめて高い
ＣＯ2 レーザビーム吸収装置を実現できる。
【００１３】なお、円錐体１の直接受光表面１２で反射
されたＣＯ2 レーザビーム１１を、内筒２の間接受光表
面４で受けて吸収するが、間接受光表面４の劣化はあま
り生じない。これは、内筒２の間接受光表面４が円錐体
１の直接受光表面１２よりも面積が広く、かつその裏面
に熱交換面５が設けられているため、円錐体１で反射さ
れたＣＯ2 レーザビーム１１は内筒２で広範囲にかつ均
一に効率良く吸収でき、温度上昇を防ぐことができるた
めである。
されたＣＯ2 レーザビーム１１を、内筒２の間接受光表
面４で受けて吸収するが、間接受光表面４の劣化はあま
り生じない。これは、内筒２の間接受光表面４が円錐体
１の直接受光表面１２よりも面積が広く、かつその裏面
に熱交換面５が設けられているため、円錐体１で反射さ
れたＣＯ2 レーザビーム１１は内筒２で広範囲にかつ均
一に効率良く吸収でき、温度上昇を防ぐことができるた
めである。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ガスレー
ザビームを受光する際、その受光表面となる円錐体の円
錐面の面粗さをガスレーザビームの波長未満とすること
により、最もエネルギー密度の高いガスレーザビームの
中心軸上に頂点が位置する円錐体の受光したほぼ全ての
ガスレーザビームを内筒へ反射させることができ、円錐
体の受光表面よりも面積の広い内筒の内側の面で吸収で
きるため、ガスレーザビームは内筒で広範囲にかつ均一
に効率良く吸収され、円錐体の先端部の受光表面の温度
上昇を抑えられ劣化を防止できる。その結果、ガスレー
ザビーム吸収装置近傍のレーザ発振器の光学部品または
レーザシステムの光学部品などを汚染しない信頼性のき
わめて高いガスレーザビーム吸収装置を実現できる。
ザビームを受光する際、その受光表面となる円錐体の円
錐面の面粗さをガスレーザビームの波長未満とすること
により、最もエネルギー密度の高いガスレーザビームの
中心軸上に頂点が位置する円錐体の受光したほぼ全ての
ガスレーザビームを内筒へ反射させることができ、円錐
体の受光表面よりも面積の広い内筒の内側の面で吸収で
きるため、ガスレーザビームは内筒で広範囲にかつ均一
に効率良く吸収され、円錐体の先端部の受光表面の温度
上昇を抑えられ劣化を防止できる。その結果、ガスレー
ザビーム吸収装置近傍のレーザ発振器の光学部品または
レーザシステムの光学部品などを汚染しない信頼性のき
わめて高いガスレーザビーム吸収装置を実現できる。
【図１】本発明の実施の形態のＣＯ2 レーザビーム吸収
装置の断面図。
装置の断面図。
【図２】従来のＣＯ2 レーザビーム吸収装置の断面図。
【図３】ＣＯ2 レーザビーム吸収装置を具備したレーザ
発振器の構成を示す図。
発振器の構成を示す図。
１ 円錐体 ２ 内筒 ３ 直接受光表面 ４ 間接受光表面 ５ 熱交換面 ６ 外筒 ７ 冷媒循環路 ８ 冷媒入口 ９ 冷媒 １０ 冷媒出口 １１ ＣＯ2 レーザビーム １２ 面粗さをＣＯ2 レーザビームの波長未満とした直
接受光表面
接受光表面
Claims (1)
- 【請求項１】 頂点がガスレーザビームの入射方向に向
かいかつ前記ガスレーザビームの中心軸上に位置した状
態で前記ガスレーザビームを円錐面で受光して反射する
円錐体と、 前記円錐体の円錐面を包囲するとともに前記円錐体の底
面から頂点に向かって径が大きくなる筒状であって、前
記円錐体からの前記ガスレーザビームの反射光を前記筒
状の内側の面で受光して吸収し、外側の面を熱交換面と
した内筒と、 前記内筒の熱交換面との間に冷媒循環路を形成する外筒
とを備え、 前記ガスレーザビームの受光表面となる前記円錐体の円
錐面の面粗さをガスレーザビームの波長未満としたガス
レーザビーム吸収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11157624A JP2000349372A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | ガスレーザビーム吸収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11157624A JP2000349372A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | ガスレーザビーム吸収装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000349372A true JP2000349372A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=15653808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11157624A Pending JP2000349372A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | ガスレーザビーム吸収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000349372A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017128360A (ja) * | 2016-01-20 | 2017-07-27 | 凸版印刷株式会社 | ヒートシール方法及びヒートシール装置 |
| CN107877280A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-04-06 | 无锡鹰贝精密轴承有限公司 | 活塞內涨磨平面工装 |
| JP2018101723A (ja) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | トヨタ自動車株式会社 | 光軸調整用装置 |
| JP2020514793A (ja) * | 2016-12-29 | 2020-05-21 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | 高温光学分子汚染防止ゲッターシステム |
-
1999
- 1999-06-04 JP JP11157624A patent/JP2000349372A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017128360A (ja) * | 2016-01-20 | 2017-07-27 | 凸版印刷株式会社 | ヒートシール方法及びヒートシール装置 |
| JP2018101723A (ja) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | トヨタ自動車株式会社 | 光軸調整用装置 |
| JP2020514793A (ja) * | 2016-12-29 | 2020-05-21 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | 高温光学分子汚染防止ゲッターシステム |
| CN107877280A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-04-06 | 无锡鹰贝精密轴承有限公司 | 活塞內涨磨平面工装 |
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