JPH01237093A

JPH01237093A - Ｃｏ↓２レーザ光伝送装置

Info

Publication number: JPH01237093A
Application number: JP63063681A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Shioda; 塩田　恒夫; Akishi Hongo; 晃史本郷; Kenichi Morosawa; 諸沢　健一
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1989-09-21
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH0832370B2

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］本発明は、金属中空導波路を用いたＣＯ２レーザ光伝送
装置、特にＣＯｗレーザ加工機のレーザ光伝送装置に関
するものである。

［従来の技術］大電力のレーザ光を効率良く発生することの可能な炭酸
ガスレーザ（００ｗレーザ）は、金属板の溶接、切断等
の工業加工分野で既にレーザ加工機として実用化され、
更に計測、レーザ同位体分離、そしてレーザメスの如く
医療等の分野にも適用されようとしている。

しかし、波長１０．８ｐｍのＣＯｔレーザ光を低損失に
伝送できる可撓導波路は未だ無く、レンズと反射鏡を組
合せたビーム伝送方式に頼らざるを得ないのが現状であ
る。従って、加工機等の装備は複雑化し、また保守も容
易なものでは無い、これらの点がＣＯ２レーザ利用技術
の発展にとって、大きな隘路となっている。

このような状況に鑑みて、　１０．８ル■九用の導波路
が種々開発されているが、可撓性があり且つｋＷ級の電
力を伝送する能力を有する導波路は実現されていない、
この目的に対して、最も可能性が高い導波路は、Ｇｅ　
、Ｚｎ　Ｓ、Ｚｎ　Ｓｅ等の波長１Ｏ０６ル■で低損失
な誘電体薄膜を中空金属管の内壁にコーティングした誘
電体内装金属中空導波路であり、その低損失性等につい
ては、文献　［Ｄｅｓｉｎｎ　　ｔｈｅｏｒｙ　　ｏｆ
　　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　　−ｃｏａｔｅｄ　　ｃｉ
ｒｃｕｌａｒｍｅｔａｌｌｉｃ　　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ
ｓ　　ｆｏｒ　　１ｎｆｒａｒｅｄ　　ｔｒａｎｓｍｉ
ｓｓｉｏｎ　（Ｊ、　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈ、
、　ｖａｔ、　ＬＴ−２，ｐ、１１８゛ｅａ）］に詳し
い。

ＣＯ２レーザの出力光はガウス型の強度分布のもが多く
、上記誘電体内装金属中空導波路内を伝搬する最も損失
の少ない最低次のモードの強度分！１とは概ね一致して
いる。従って、第９ＵｇＪに示すように、ＣＯ２レーザ
光源１のレーザ出力光をし・／ズ２によって破線３の如
く集束し、その焦点の位置に誘電体内装金属中空導波路
４の入射端を一致させ　入射ガウスビームのスポットサ
イズ径を４１ル路内径２ａの約０．６倍になるように、
レーザ出力光の拡がり角２０に応じて焦点距離ｆを選ぶ
のが一般的な方法である。

また前記したスポットサイズの条件を満すために　レン
ズ２を第１０図に示すごとく２枚使用しても良い、この
場合レンズ、導波路等の部品位置合せ精度がやや緩和さ
れる利点がある。また、レンズ２を３枚或いはそれ以上
使用して前記条件を満すことも可能である。

ところで、レーザ光を伝送する可撓性導波路は、いわゆ
る光ファイバと呼ばれる充実タイプと、伝搬領域が空気
である上記中空タイプとに大別されるが、大電力ＣＯ２
レーザ光を伝送する場合は、中空導波路の方が次の点で
有利である。即ち、まず、中空導波路は伝搬領域が空気
であるため、入射端及び出射端における反射が殆どない
。

また中空導波路内に冷却ガスを流入し、導波路内壁を直
接冷却することができる。更に、中空導波路の材料には
熱伝導率が良好な金属が多く用いられており、導波路全
体を効率よく冷却するのに適しているからである。

一方、ＣＯ２レーザ光を扱う場合、充実タイプの導波路
が不利とされる理由は、ＣＯ２レーザの発振波長が１０
．６　ｐ、　ｍという赤外領域にあるため、石英系光フ
ァイバを使用することができないことである。現在、Ｃ
Ｏ２レーザ光の光伝送を目的とした赤外ファイバの試作
も行われているが、未だ十分な性能を有するものは開発
されていない。

但し、ＣＯ２レーザ光ではなく、ＹＡＧレーザ光の光伝
送を目的としたものとしては、光ファイバを用いた第１
１図に示すような構造の治療用レーザ光伝送装晟が提案
されている。

即ち、第１１図において、スリーブ１２に挿入固定した
光ファイバ１１の先端部における保護被覆とクラッドと
を剥離し、その露出したコア１３の先端を、スリーブ１
２に固定のコア支持器１４の保持孔で保存すると共に、
コア支持器１４のレーザ光入射側となる面を鏡面研磨し
て反射面とする。そして、スリーブ１２の外側にプラグ
１５を設け、内部にレンズ１６が固定しであるレセプタ
クル１７と袋ナツト１８で結合する構成である。レーザ
光１９は、レンズ１６によって集光され、光ファイバ１
１に励振される。

［発明が解決しようとする課８］上記第９図及び′：Ｊ４１０図で説明したレンズ２を介
してレーザ光を誘電体内装金属中空導波路４に入射する
方法は、５０ｗ程度のレーザ光電力であれば１発熱によ
る温度上昇等の問題は生じない。

しかし、１００ｗ以丘の出力を持つレーザ加工機では、
中空導波路内の伝送モードの電力分布と入射ビーム波の
電力分布の微かな違いによる結合損失も無視できないも
のになる。即ち、誘電体内装金属導波路４の入射端で発
生した損失の多い高次モードは、入射端近傍で殆どオー
ミックロスとして減衰し、導波路温度上昇の熱源となる
。

また、誘電体内装金属中空導波路４は、その内径が波長
に比べて十分大きい寸法で使用することによって、低損
失伝送が可能となるものであり、いわゆる多モード導波
路である。従って、伝送距離が短い場合には、励振の不
完全によって高次モードが発生し、伝搬しても低損失と
なり得る。

しかし、これらの高次モードは導波路の曲がりによる損
失増加が大きいため、加工機に適用した場合、レーザ光
の出力変動が大きく、また曲がり部分での高次モードの
損失が熱源となって導波路温度が上昇し易い、といった
問題がある。

次に、第１１図のレーザ光伝送装置は、充実タイプの光
ファイバを用いたものであるため、下記のような点で、
そのままＣＯ２レーザ光の光伝送に適用することができ
ない。

まず、第１１図の装置は、前記した冷却効果という点で
、中空導波路と比べ不利である。冷却機構を設けるにし
ても、！置全体を外部より冷却するか、又は装置内に冷
却ガスを導入して光ファイバのコアの端面のみを冷却す
るしかなく、効率よい冷却効果は期待できない。

更に、入射端付近は結合損失のため発熱し易いが、第１
１図の装置では、コア支持器１４がコア１３に接触する
と全反射条件が崩れ、接触部位から光が漏れてしまい、
コア支持！！１４の接触部位が溶融してしまう危険性が
ある。できるだけコア支持器１４とコア１３とが接触し
ないようにする必要があるため、入射端付近の熱を効率
よく外部に伝導することができない。

また第１１図の装置では、露出したコアが先端のみしか
支持されておらず、熱による変形を受は易い、光フアイ
バ先端が変形を受ければ励振効率は急激に低下し、入射
端が破損する。

本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解消し、
誘電体内装金属中空導波路を用いその温度上昇をできる
だけ少なくして、大電力の００ｗレーザ光を安定に伝送
することができるＣＯ２レーザ加工機のレーザ光伝送装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明のＣＯ２レーザ光伝送？装置は、ＣＯ２レーザ光
源と、このＣＯ２レーザ光源から出射したレーザ光をレ
ーザ加工機の加工部位まで導くための伝送用の中空導波
路とを備え、複数のレンズ或いは反射鏡またはその組合
せによりＣＯ２レーザ出力光を伝送用の中空導波路内に
励振する光結合部において、前記レンズ或いは反射鏡と
伝送用の中空導波路との間に、該伝送用の中空導波路の
内径と等しいか或いは小さい内径を有する励掘用の中空
導波路を設けたものである・伝送用の中空導波路はＧｅ　、　Ｚｎ　Ｓｅ　　、　Ｚ
ｎ　Ｓ等の波長１０．８　ＪＬ　１１帯で低損失な材料
を内壁にコーティングした誘電体内装金属中空導波路と
し、励振用の中空導波路はＣｕ，Ａｌ等の熱伝導率の大
きな金属材料からなる金属中空導波路であることが好ま
しい。

また、冷却効果を高めるため、励振用の中空導波路は、
その外表面に凹凸を設けた金属中空導波路とするか、液
体冷却器内を通る金属中空導波路とするのがよい、更に
、ウィンドで封止された室及び冷却ガス導入口を設けて
、励振用の中空導波路及び伝送用の中空導波路の中空内
部に冷却ガス奢流入させてもよい。

励振用の中空導波路は、入射側の導波路径を出射側の導
波路径よりも大きくした形状とすることもできる。

励振用の中空導波路を用いない冷却効果の高い構成とし
ては、ＣＯ２レーザ出力光を中空導波路内に励振する光
結合部において、中空導波路の先端付近を導波路支持器
で直接保持すると共に、中空導波路と導波路支持器間に
、導波路入射端よりも出射側に位置する冷却ガス導入口
からの冷却ガスを導波路入射側へ流すための間隙を形成
し、導波路支持器の導波路入射側にウィンド付のホルダ
を装着して、中空導波路入射側にウィンドで封止され且
つ前記間隙からの冷却ガスを折り返して導波路内部に入
射側から出射側へ流入させる空間を形成した構成が適す
る。

この場合、導波路支持器には、中空導波路の先端から導
波路出射側にかけて４５°以上の傾斜角で反射面を形成
することが好ましい。

尚、上記した「ウィンド」なる語は、単なるウィンドで
ある場合の他、レンズである場合をも含む広い概念であ
る。

［作用］伝送用の中空導波路の励振に使用される励振用の中空導
波路は、高次モードフィルタとして機能し、それによっ
て伝送用の中空導波路を最低損失の基本モードで強く励
振する。従って、伝送用の中空導波路の曲げによる損失
変動が少なくなると共に、損失による導波路温度上昇が
抑えられ、伝送用の中空導波路の電力容量が大幅に増加
する。

取扱うレーザ光がＣＯ２レーザ光であるため、伝送用の
中空導波路はＧｅ　、Ｚｎ　Ｓｅ　、Ｚｎ　Ｓ等の波長
１０．６μｍ帯ヤ低損失な材料を内壁にコーティングし
、内壁の反射率を高めた誘電体内装金属中空導波路が適
する。

励振用の中空導波路は、高次モードを熱損として減衰さ
せるため、その温度が徐々に上昇する。

従って、励振用の中空導波路は、熱伝導率の大きなＣｕ
，Ａｌ等の金属材料からなるのが好ましく１更に、その
外表面に凹凸を設けて空冷したり、液体冷却器で水冷等
することで温度上昇を抑えることができ、励振用及び伝
送用の両中空導波路の内部に冷却ガスを流すことで更に
よく冷却できる。

励振用の中空導波路は、入射側の導波路径を出射側の導
波路径よりも大きくし、例えば、その入射側の導波路径
が出射側の導波路径より徐々に大きくなるように形成し
て、レーザ光線を徐々に絞ることによって、レンズを用
いずとも効率の良い励振をなすことができる。

励振用の中空導波路を用いない請求項７記載の構成の下
でも、中空導波路の先端付近を直接保持する導波路支持
器と中空導波路との間の間隙を通って、冷却ガス導入口
からの冷却ガスが、導波路入射側に形成されている空間
へ流れ、該空間で折り返されて導波路内部に入射側から
出射側へと流入するので、中空導波路が効率よく冷却さ
れる。

この場合、導波路支持器の先端に、中空導波路の先端か
ら導波路出射側にかけて４５°以上の傾斜角で反射面を
形成することにより、反射面で反射されたレーザ光は外
部ホルダの内壁に照射されようになり、この外部ホルダ
を外側より空冷または水冷しておけば、導波路支持器の
温度上昇を有効に抑えることができる。

［実施例］本発明の実施例について、以下図を引用１，１説明する
。

第１図において、ｌはＣＯ２レーザ光源であり、ここで
は凹面鏡１ａ及び出力平面鏡１ｂを組合せた共振器を有
するＣＯｗレーザ発振器から成る。４はＣＯ２レーザ光
源ｌから出射したレーザ光を加工部位まで導くための伝
送用の中空導波路であり、Ｇｅ　、Ｚｎ　Ｓｅ　、Ｚｎ
　Ｓ等の波長１０．８ｐｍ帯で低損失な材料を内壁にコ
ーティングした誘電体内装金属中空導波路から成る。５
はＧＯ２レーザ出力光を誘電体内装金属中空導波路４内
に励振するための励振用金属中空導波路であり、Ｃｕ、
Ａ見等の熱伝導率の大きな金属材料からなる。

ＣＯ２レーザ光源ｌからのレーザ出力光は、そのスボー
、トサイズ径２ρが拡がり角２θで拡散し、Ｓ１図に破
線３で示す如く伝送方向に変化する。このレーザ光を焦
点距離ｆのレンズ２で集束すると、焦点位置での集束ス
ポットの直径２ρは２ｆＯとなる。内径２ｂの励振用金
属中空導波路５の先端をこの焦点に位置させ、ｆθ／　
ｂ　４０．８の関係が成立するようにする０次に、この
導波路５と伝送軸が一致するように誘電体内装金属中空
導波路４を設ける。

この構成において、励振用金属中空導波路５には損失の
小さい基本モードが最も強く励振される。同時に高次の
モードもいくつか励振されるが、これら高次モードの金
属壁による黒損は一般に基本モードに比べて大きいため
、励振用金属中空導波路５の出射端では高次モードが十
分減衰し、基本モードのみが観測される０例えば内径１
．５ｍｍのアルミニウム製のパイプで長さ１０インチ程
度であれば、この効果は十分確認できる。

一方、この励振用金属中空導波路５内のモードの強度分
布は、誘電体内装金属中空導波路４内のモードの強度分
布に比べると、内径が同じならばやや広がったものにな
るので、励振用金属中空導波路５の内径は、誘電体内装
金属中空導波路４の内径に比べやや小さいことがモード
整合の観点から望ましく、また善導波路４，５間に若干
の軸ずれが生じても損失が顕著に増加することはない。

ところで、励振用金属中空導波路５は高次モードを黒損
として減衰させるため、その温度が徐々にＥ昇する。そ
こで、励振用金属中空導波路５としては、第２図に示す
如く表面に凹凸を設けた空冷励振用金属中空導波路６を
用いて、放熱及び対流による冷却効果を持たせることが
望ましい。

伝送電力が更に大きい場合には、第３図に示すように、
励振用金属中空導波路５の外周に液体冷却器７を密着さ
せ、その冷却液出入ロアａ、７ｂより水等の冷媒を流す
ことにより冷却効率を高くして使用する。

またｋｗ級のレーザ光電力を伝送するには、前記した液
体冷却器７による液体冷却に加え、励振用金属中空導波
路５及び誘電体内装金属中空導波路４の中空内部にガス
を流すことで、冷却能力を更に高くすることが回部であ
る。第４図では、励振用金属中空導波路５の前端近傍に
射出用ウィンド９で封とした室１０を設け、ここに冷却
ガス導入口８を形成して、励振用金属中空導波路５及び
誘電体内装金属中空導波Ｖ１１４の中空内部に、適当な
冷却ガスを流し込んでいる。この冷却ガスは、窒素、ア
ルゴン或いは酸素であって、加工用のアシストガスと共
用することも可能である。尚、封止用ウィンド９はレン
ズで構成することもできる。

上記実施例では、励振用金属中空導波路５をその内径が
一定のパイプとして説明して来たが、励振用金属中空導
波路５の内径は必ずしも一定である必要はない０例えば
第５図に示すように、励振用金属中空導波路５の形状を
、その入射側の導波路径が出射側の導波路径より徐々に
大きくなるように形成し、これによりレーザ光線を徐々
に絞ることで、レンズを用いずども効率の良い励振をな
すことが回部となる。従来、入射側のレンズの材料とし
てＺｎ　Ｓｅ等が用いられているが、レンズに入射する
レーザ光のパワー密度は５００Ｗ／ｃｍ２程度が限界で
ある。この点、第５図に示した形状の励振用金属中空導
波路５を用いれば、ｋｗ級以上のレーザ光を効率よく入
射させることができる。

尚、励振用金属中空導波路５が取扱うレーザ光は、レン
ズ２によってスポット径を絞ったレーザ光に限らず、反
射鏡により又は反射鏡とレンズとの組合せにより得た後
のレーザ光であってもよいことは明らかであり、また場
合によってはＣＯｚレーザ光源１からの直接的なレーザ
光を取扱うこともできる。

次に、励振用金属中空導波路を用いない本発明の他の実
施例を第６図を用いて説明する。

第６図において、誘電体内装金属中空導波路２１はステ
ンレス等の保護管２２及びフレキシブルな被覆層２３に
挿入されている。入射端付近は誘電体内装金属中空導波
路２１の先端が所定長だけ保護管２２から露出され、こ
の露出部分を直接に導波路支持器２４がｖ：：１保持し
ている。更に、導波路支持器２４の外周部は、中央付近
から先端側まで小径に形成され、その小径外局部に、冷
却ガス導入口２５を備えたスリーブ２６が嵌装されてい
る。このスリーブ２６の外周先端部には、封止用ウィン
ドとして機能するレンズ２７を先端に把持した外部ホル
ダ２８の後端が嵌装されている。

冷却ガス導入口２５は、誘電体内装金属中溝波路２１の
先端及び導波路支持器２４の先端より後方に位置し、冷
却ガス導入口２５から流入された冷却ガス２９は、導波
路支持器２４とスリーブ２６間の間隙を、銹電体内装金
属中導波路２１の出射側から入射側方向に流れ、蓋の役
目をするレンズ２７によって密閉された空間で矢印のよ
うに折返されて、ｖＪＭ１体内装金属中空導波路２１内
部を入射側から出射側へと流れる。

冷却ガス２９の通路となる導波路支持器２４とスリーブ
２６の間の間隙は、導波路支持器２４の外周に、第７図
に示すような直線の溝３１を設けることにより、或いは
第８図に示すような螺線状の清３２を設けることにより
、容易に形成できる。

このように、導波路入射端よりも出射端側に取付けられ
た冷却ガス導入口２５からレーザ光伝送装置内部に冷却
ガスを流入することによって、導波路支持器２４の外側
と誘電体内装金属中空導波路２１の内部を同時に冷却し
、誘電体内装金属中空導波路２１．特に導波路入射端付
近の発熱を抑えることができる。又、導波路支持器２４
と誘電体内装金属中空導波路２１との接触面積を大きく
し、保護管２２のないＰＪＭ１体内装金属中空導波路２
１先端全体を保持しであるので、入射端付近の熱を効率
よく外部に伝導し、冷却効果が高く、熱による導波路先
端の変形を防ぐことができる。

導波路支持器２４の先端には、誘電体内装金属中空導波
路２１の先端からテーパ状に反射面３０が形成されてい
る。この傾斜した反射面３０は、光学的アライメントの
調整中に或いは振動、衝撃等によって光軸のズレが起き
、レーザ光３３が誘電体内装金属中空導波路２１の外部
にはみ出しただ場合でも、その導波路外部にはみ出した
レーザ光３３を反射し、これによって入射端の熱による
破損を抑える（動きをする。テーパの傾斜角度は片側４
５°以とにすることによって、反射面３０で反射された
レーザ光３３は円筒の外部ホルダ２８の内壁に照射され
る。この外部ホルダ２８は、その外側より強制的に空冷
また水冷されており、反射光による熱の発生を抑えると
共に、レーザ光伝送装置全体を冷却する構成となってい
る。

導波路支持器２４の先端のテーパ状の反射面３０は、高
い反射率が得られるように、切削、ＴＮ磨、メツキ、蒸
着等により鏡面加工し、更に、高反射率材料、例えば金
、銀、′ｉｉ４あるいは高融点材料クロム、モリブデン
、タングステン等の金属膜で被覆して形成することが望
ましい。

また、反射面３０は必ずしも導波路支持器２４と一体化
している必要はない０反射面３０はレーザ光の７ライメ
ントが不適当なとき、エネルギー密度が極めて高いレー
ザ光が照射され、破損する危険性がある。このような場
合は、反射面３０のテーパ部分と導波路支持器２４とを
分離し、取外して交換できるようにした方が経済的であ
る。

［発明の効果］請求項１記載のように励振用の中空導波路を設け、励振
用の中空導波路を高次モードフィルタとして機能させる
ことによって、伝送用の中空導波路が最低損失の基本モ
ードで強く動棚される。

従って、従来多モード伝送で使用していた場合に比べ、
曲げによる伝送用の中空導波路の出力変動が大幅に低減
されて、レーザ加工機が更に使い易いものとなり、更に
損失による伝送用の中空導波路の温度上昇も少なくなる
ので、冷却が容易になると共に電力伝送容量も大幅に増
大する。

また伝送用の中空導波路の出力端では、基本モードが殆
どの割合を占めるため、出力光の空間的コヒーレンシイ
の劣化は少なく、レンズにより集束したビーム径をより
細いものとすることが可能となり、これによるレーザ加
工の面でのメリットは大きい。

他方、発熱は殆ど励振用の中空導波路に集中するため、
伝送用の中空導波路の劣化は少なくなる。従って、励振
用の中空導波路のみを定期的に交換すれば良いため、経
済性や保守の点でも有利である。

請求項２記載のように、伝送用の中空導波路を、ＣＯ２
レーザ光の波長１０．ｆ１終■帯で低損失なＧｅ　　、
Ｚｎ　Ｓｅ　、Ｚｎ　Ｓ等の材料を内壁にコーティング
した金属中空導波路とし、励振用の中空導波路を、熱伝
導率の大きなＣｕ、Ａ１等の金属材料で構成することに
より、ＣＯ２レーザ光に適した実際的な光伝送装置が得
られる。

励振用の中空導波路の温度上昇は、請求項３〜請求項５
記載のように、その外表面に凹凸を設けて空冷したり、
液体冷却器で水冷等したり、更には冷却ガスを励振用及
び伝送用の岡中空導波路の内部に流すことで、抑えるこ
とができる。

請求項６記載のように、励振用の中空導波路の入射側導
波路径を出射側導波路径よりも大きくし、例えば、その
入射側の導波路径が出射側の導波路径より徐々に大きく
なるように形成して、レーザ光線を徐々に絞ることによ
って、レンズを用いずども効率の良い励振をなすことが
できる。

請求項７記載のように、励振用の中空導波路を用いない
場合でも、中空導波路の先端付近を直接保持する導波路
支持器と中空導波路との間の間隙を通って、冷却ガス導
入口からの冷却ガスが、導波路入射側に形成されている
空間へ流れ、該空間で折り返されて導波路内部に入射側
から出射側へと流入する構成とすることにより、中空導
波路を効率よく冷却し、温度上昇を抑えることができる
。従って、゛電体内装金属中空導波路の入射端付近の熱
的な破損を防１卜することができ、これによって、大電
力のＣＯ２レーザ光をより安全に伝送することが可能と
なる。

この場合、請求項８記載のように、導波路支持器の先端
に反射面を形成し、その反射面の傾斜角を４５°以上の
傾斜とすることにより、反射面で反射されたレーザ光を
外部ホルダの内壁に照射させて、効率良く熱を外部に導
出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、金属中空導波路な励振用に使用した本発明の
レーザ光伝送装置の実施例を示す構成図、第２図は励振
用金属中空導波路に空冷用凹凸を設けた実施例を示す断
面図、第３図は液体冷却器を設けた実施例を示す断面図
、第４図は液体冷却器と共に導波路内部への冷却ガス導
入部を設けた実施例を示す断面図、第５図は励振用金属
中空導波路の内径をテーパ状に変化させた実施例を示す
図、第６図は励振用金属中空導波路を用いない本発明の
レーザ光伝送装置の一実施例を示す縦断面図、第７図、
第８図は本発明のレーザ光伝送装置で用いられる導波路
支持器の構成例を上側を縦断面で下側を側面で示した図
、第９図及び第１０図はＣＯｗ　レーザ出力光を誘電体
内装金属中空導波路に入射させるための従来技術の構成
図、第１１図は従来の光ファイバを用いたレーザ光伝送
装置を示す縦断面図である。図中、１はＣＯ２レーザ光源、ｌａは凹面鏡４１ｂは出
力平面鏡、２はレンズ、３はスポットサイズ径の伝送方
向変化、４は誘電体内装金属中空導波路、５は励振用金
属中空導波路、６は空冷励振用金属中空導波路、７は液
体冷却器、７ａ、７ｂは冷却液出入口、８は冷却ガス導
入口、９は封止用ウィンド、１０は室、１１は光ファイ
バ、１２はスリーブ、１３はコア、１４はコア支持器。

Claims

【特許請求の範囲】１、ＣＯ＿２レーザ光源と、このＣＯ＿２レーザ光源か
ら出射したレーザ光をレーザ加工機の加工部位まで導く
ための伝送用の中空導波路とを備え、複数のレンズ或い
は反射鏡またはその組合せによりＣＯ＿２レーザ出力光
を伝送用の中空導波路内に励振する光結合部において、
前記レンズ或いは反射鏡と伝送用の中空導波路との間に
、該伝送用の中空導波路の内径と等しいか或いは小さい
内径を有する励振用の中空導波路を設けたことを特徴と
するＣＯ＿２レーザ光伝送装置。２、前記伝送用の中空導波路はＧｅ，ＺｎＳｅ，ＺｎＳ
等の波長１０．６μｍ帯で低損失な材料を内壁にコーテ
ィングした誘電体内装金属中空導波路であり、励振用の
中空導波路はＣｕ，Ａｌ等の熱伝導率の大きな金属材料
からなる金属中空導波路であることを特徴とする請求項
１記載のＣＯ＿２レーザ光伝送装置。３、前記励振用の中空導波路は、その外表面に凹凸を設
けた金属中空導波路であることを特徴とする請求項１又
は請求項２記載のＣＯ＿２レーザ光伝送装置。４、前記励振用の中空導波路は、液体冷却器内を通る金
属中空導波路であることを特徴とする請求項１又は請求
項２記載のＣＯ＿２レーザ光伝送装置。５、前記励振用の中空導波路には、前記励振用の中空導
波路及び伝送用の中空導波路の中空内部に冷却ガスを流
入させるため、ウインドで封止された室及び冷却ガス導
入口を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記
載のＣＯ＿２レーザ光伝送装置。６、前記励振用の中空導波路の入射側の導波路径を出射
側の導波路径よりも大きくしたことを特徴とする請求項
１又は請求項２記載のＣＯ＿２レーザ光伝送装置。７、ＣＯ＿２レーザ出力光を中空導波路内に励振する光
結合部において、中空導波路の先端付近を導波路支持器
で直接保持すると共に、中空導波路と導波路支持器間に
、導波路入射端よりも出射側に位置する冷却ガス導入口
からの冷却ガスを導波路入射側へ流すための間隙を形成
し、導波路支持器の導波路入射側にウインド付のホルダ
を装着して、中空導波路入射側にウインドで封止され且
つ前記間隙からの冷却ガスを折り返して導波路内部に入
射側から出射側へ流入させる空間を形成したことを特徴
とするＣＯ＿２レーザ光伝送装置。８、導波路支持器に、中空導波路の先端から導波路出射
側にかけて４５゜以上の傾斜角で反射面を形成したこと
を特徴とする請求項７記載のＣＯ＿２レーザ光伝送装置
。