JPH02201981A - 集束鏡の組合せを有する高出力レーザ装置 - Google Patents

集束鏡の組合せを有する高出力レーザ装置

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JPH02201981A
JPH02201981A JP1312263A JP31226389A JPH02201981A JP H02201981 A JPH02201981 A JP H02201981A JP 1312263 A JP1312263 A JP 1312263A JP 31226389 A JP31226389 A JP 31226389A JP H02201981 A JPH02201981 A JP H02201981A
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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】 本発明はレーザ光共振器内で生じる熱的影響による負の
レンズ効果の分布を補うとともに、レーザ光の所望ビー
ム直径を維持するための、１組またはそれ以上の集束鏡
を含有する高出力レーザ装置に関する。
高出力気体レーザの光共振器の内部で、高熱気体（又は
プラズマ）のＩＩを受けて負のレンズが分布することは
周知の現象である。密封式炭酸ガスレーザの有効長さを
約６乃至８ｍに増大させた場合に、活性媒体として作用
する混合気体における半径方向温度勾配、従って密度勾
配に伴う負のレンズ効果の発生を無視できない。この結
果、レーザ光のビームのビーム直径が、負のレンズ効果
がない場合に比べて大きくなる。熱的影響による員のレ
ンズ効果は高出力炭酸ガスレーザ以外の高山カレー昏ア
にも発生する。
本明細占において「高出力」レーザ装置という用語は出
力が２００Ｗ以上のレーザ光のビームを生成するレーザ
装置を示す。密封式炭酸ガスレーザでは、光共振器の長
さを増大することによってビーム出力を７５０Ｗ以上（
最高１．６に−またはそれ以上）に増大させることが望
ましい。しかし、上記の熱的ＩＩによる負のレンズ現象
によって従来の密封式炭酸ガスレーザ装置の効率と最大
出力が制限されている。
高出力炭酸ガスレーザ装置での負のレンズ現象は、平滑
孔を有するプラズマ管がこの種のレーザの光共振器内に
用いられる特殊なケースでは無視されることがある。こ
の種の平滑孔をもつプラズマ管は、基本モードと、それ
以上の高モードで伝播損失が少ないものとをいずれも閉
じ込める導波管としての役目を果すのである。しかしこ
の種の高モードを制御することが多い。
例えば、１９８５年２月１９日付米国特許第４５００．
９９６号中に開示された高出力折曲型炭酸ガスレーザ装
置は、導波作用を抑制するために、該レーザ装置の折曲
型光共振器の内部に波しわ付きプラズマ管（周期的縮径
部を有する）を用いている。この種の縮径型プラズマ管
を使用すると高モード時の損失が大きくなるので、高モ
ードではレーザ発振が生じない。この結果、前掲米国特
許用４．５００．９９６号のレーザ装置から放出される
レーザ光のビームは基本的に基本丁ＥＨｏｏモードを有
する。
ノーマル回折作用によって、光共振器のレーザ光のビー
ム直径が光共振器の全長にわたって種々と異なる。長さ
が数ｍ以上の炭酸ガスレーザの場合、該レーザ装置の最
高出力と効率とを得るために、異なった直径の波形プラ
ズマ管を用いてレーザ光ビームと励起状態の気体を同じ
容積内に閉じ込めることが必要になる。長さが６乃至８
ｍ以上の密封型炭酸ガスレーザの場合、熱的影響による
負のレンズ効果に伴って光共振器に沿って異なる位置で
ビーム直径が異なるという上記問題が更に深刻化する。
従って、高出力折曲型基本モード気体レーザ装置（例え
ば米国特許第４．５００．９９６号に開示されたレーザ
装置）を改良することによって、レーザ光のビーム直径
を光共振器の全長にわたって実質的に一定に保持し、も
ってレーザ装置の出力と効率とを減少することなく同一
直径のプラズマ管を使用することが望ましい。また、レ
ーザ光のビーム直径が反射鏡の曲率半径、回折及び熱的
影響による負のレンズ効果によって決定され、それを受
容するではなく、むしろビーム直径をレーザ装置設計の
一部として選択し、調節できることが望ましい。
原則として、正の焦点距離をもつ１個又はそれ以上のレ
ンズを共振器全体に分散させたり、通常のかどに配置し
た平面鏡に代えて集束用の軸外し放物面鏡を用いること
によってレーザ光のビームを周期的に集束し、もって上
記の目的を達成することができる。実際には、これらの
対策は受入れられない。光共振器内に１個またはそれ以
上のレンズを使用しようとするレンズの焦点距離がレン
ズの吸収力と、従って光共振器内の循環力によって諌言
されるのである。また軸外し放物面の使用はその高コス
トが疎害要囚である。
本発明のレーザ装置は１ＫＵ又はそれ以上の集束レンズ
を用いて熱的影響による負のレンズ効果の分布を補正す
るとともに、レーザ光の所望のビーム直径を維持するも
のである。本発明の好ましい一実施態様の高出力気体レ
ーザ装置は熱的影響による負のレンズ効果の分散を減少
させることによって光共振器の全体にわたってレーザ光
のビーム直径を実質的に一定に維持するための内部鏡型
周期集束装置を備えた折曲型光共振器を有し・ている。
該周期集束装置は、折曲型光共振器の各かどに配置され
たかどａｔフット少なくとも１個の曲面鏡と少なくとも
１個の非曲面鏡とを含む）を含有するのが好ましい。
好ましい一実Ｍ態様では各かど鏡セットは球面鏡と円柱
鏡とを含有している。別の好ましい実施態様においで各
かど鏡セットは３個の鏡、すなわち３個の球面鏡（また
は２個の球面鏡と１個の平面鏡）を備えている。各好ま
しい実施態様では、曲面鏡の形状と方向とは各鏡セット
が実質的に無収差になるように形成しである。
本発明の別の好ましい実施態様において、集束鏡セット
が高出力レーザの光共振器の外部に配置されている。少
なくとも１組の集束鏡が高出力レーザの出力ビーム放出
用光学部品と一緒に包含されている。例えば通常の透過
性最終集束レンズに代えて、本発明の全反射型集束鏡セ
ット中の１個の集束鏡を用いることによって高出力レー
ザ装置の出力ビームを所望の光路（例えば溶接、切断加
工）に沿って導くことが可能になる。
本発明の鎮セットの各好ましい実１Ｍ１ｙ！ｉ様の合鏡
は、球面、円柱面などの加工が容易な（従って、安価な
）表面を有している。
折曲型光共振器を有する気体レープは任意個のプラズマ
管を具備することが可能であるが、第１図に示す折曲型
光共振器は４個のプラズマ管（２４、６，８）を含有し
ている。かど鏡ハウジング（１０，１２及び１４）の各
々は気体レーザ物質（１６）　（炭酸ガス、その他の気
体あるいは混合気体を含有することができる）を封入す
るだめのものである。各ハウジング（１０，１２及び１
４）は光共振器の内部で隣接するプラズマ管の対の間に
レーザ放射を反射させるかど鏡セットを包囲している。
各プラズマ管（２，８）は別のかど鏡セットに接続させ
たり、光共振器の端部ｖｔ（図示省略）で終端すること
ができる。
光共振器内でレーザ放射を生成するには、光共振器内の
気体を、プラズマ管に沿って配置された一連の電極（図
示省略）を用いて通常の方法で必要なエネルギーレベル
に励起する。好ましくは各プラズマ管（２，４，６及び
８）は波形に形成することによって、より高単位のレー
ザ放射モードの伝播を抑制するほか、光共振器から放出
されるレーザ光のビームが実質的に基本モードのレーザ
放射だけを含有することを保証する。
仮に、通常の平面鏡をかど鏡セットとして用い、かつプ
ラズマ管内の励起気体（またはプラズマ）が十分に高温
な場合には、熱的影響による負のレンズ効果の分布現象
によって、レーザ光のビーム直径は光路に沿って種々と
変化する。一方のプラズマ管内のレーザ光のビーム直径
が他方のプラズマ管内のレーザ光のビーム直径と著しく
異なるのである。
これに対し、本発明のレーザ装置の各かど鏡セットは１
個またはそれ以上の曲面鏡を含有していて、該曲面鏡の
組合せ有効焦点距離は熱的影響による負のレンズ効果の
分布を補うように選択しである。各かど鏡セットの有効
焦点距離は、好ましくは複数のかど鏡セットを光共振器
に沿って適当な間隔で配置した場合に、十分な周期集束
が得られるので光共振器の全長にわたってレーザ光のビ
ーム直径を実質的に一定に維持できるような補正を行う
。この種の内部鏡式周期集束によって光共振器の各プラ
ズマ管内でのレーザ光のビーム直径をほぼ一定に維持で
きるので、同一な直径のレーザ管（２，４，６，８）が
使用可能となる。本発明のかど鏡セットの複数の実施態
様について以下説明する。
第２図に示す折曲型光共成器は８個のレーザ管（２０，
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７）を備えて
いる。円柱鏡（３０，３２，３４，３６，３８，４０及
び４２）と球面鏡（３１，３３３５、３７，３９，４１
及び４３）とはレーザ光のビームをレーザ管の隣接対の
間に指向させる。鏡（３０乃至４３）は円柱鏡と球面鏡
それぞれ１個ずつで１セットを構成する７セットのかど
鏡に分割される。例えば一方のセットが１！（３０，３
１）とを具備するのに対し、他方のセットが＆Ｑ　（３
２，３３）を含有している。
各かど鏡セットが光共振器内でのレーザ放射をレーザ管
の隣接対の間で反ｒ：Ａする。各かどｍセットは気体状
のレーザ物質を光共振器内に閉じ込めるた、めの第１図
に示すハウジング（１２）などの気密ハウジング（第２
図では省略）で包囲させることが好ましい。第２図の実
施態様では、連続的なかど鏡セットにおけるレーザ光ビ
ームの入射面は水平面と垂直面と交互に繰返すようにし
である。
第３図は凹球面数（５３）と凹円柱鏡（５５）の合計２
個の鏡を備えた本発明のかど鏡セットの好ましい実施態
様を示している。第３図では鏡（５３，５５）の向きは
入射レーザ光ビーム（５０）が凹球面＆ｉ　（５３）に
入射角４５°で入射すると、反射光（５１）が凹円柱鏡
（５５）に入射角４５°で入射し、更に２回反射した光
（５２）＋は反射光（５１）に対して９０’の角度で伝
搬し、次いで２回反射光（５２）は入射光（５０）の伝
搬方向に対し１８０°回転した方向（逆方向）に伝搬す
るのである。
鏡（５３□５５）の曲率半径は、球面ｍ　（５３）から
の反射によって生じる収差を、円柱鏡（５５）の反射面
での反射に伴う収差によって打消すように選択される。
円柱鏡（５５）の円筒軸線（５９）がレーザ光ビーム（
５１）の入射面上にある場合（第３図に示すように）、
球面鏡（５３）の凹曲率半径は好ましくは凹円柱鏡（５
５）の曲率半径に実質的に等しくしである。
この好ましい実施態様において、ＩＡ（５３，５５）の
組合せの有効焦点距離は実質的にｆ＝　（ｉＦ＜７４に
等しく、ここでＲはｍ（５３）（あるいは鏡（５５）の
曲率半径である。長さ　１．５ｍのレーザ管を８本備え
た密封式レーザ装置において、複数対の従来の平面鏡に
変えて、第３図に示す型式のかど鏡セットを用いた場合
に、レーザの出力が８００Ｗから９５０Ｗに増大するこ
とが判明した。また、レーザ光の品質Ｈ２も３．４から
２．６へ減少することで向上した。
レーザ光の品質を規定するパラメータＨ２はＨ２＝（π
／４Ｌ）　　（θ）（Ｄ）として表わされ、ここでＬは
レーザ光の波長、θは完全角遠視野ビーム発散、Ｄはレ
ーザ光ウェイスト直径である。
第４図は本発明の一対のかど鏡の別の実ｔＭ態様を示し
ており、第４図に示す一対の鏡は、第３図の場合と同様
に、凹球面ｉｆｆ　（６３）と凹円柱ＩＩ　（６５）を
具備している。軸線（６９）は凹円柱鏡（６５）の円筒
軸線である。第４図の鏡の組合せと第３図の組合せとの
相違点は、凹円柱鏡（６５）の円筒軸線（６９）が該円
柱鏡（６５）に入射する反射光（５１）の入射面に垂直
をなすことにある。第４図の実施態様では凹球面鏡（６
３）の曲率半径が、凹円柱鏡（６５）の曲率半径に比べ
て、好ましくは半分の大きさでサインが反対にしである
。この好ましい実施態様において、鏡（６３，６５）の
組合せの有効焦点距離は実質的にｆ＝、ｎ　Ｒ／　２で
あり、ここでＲは凹球面鏡（６３）の曲率半径である。
更に別の実施態様では第３図の凹球面＆ｌｉ　（５３）
に代えて、レーザ光（５０，５１及び５２）の平面に垂
直な円筒軸線を有する円柱鏡を用いる。この実施態様に
おける凹円柱鏡（５５）の曲率半径は、球面鏡（５３）
に代えて用いられる円柱鏡の曲率半径の半分に設定しで
ある。
本発明の球面鏡と円柱鏡の組合せは無収差であるので、
球面鏡と円柱鏡の間隔が鏡を組合Ｉた際の焦点距離に対
して極めて短くなることを理解すべきである。
本発明のかど鏡セットのづべての実施態様において、鏡
群を強固に連結することによって、これらの鏡の入射面
関係を固定し、維持することが重要である。一定セット
の無収差鏡（反射面と曲率半径との組合せ）は本明ａｔ
、に記載した入射面の特定配列上で成り立つ。
なお特許請求の範囲を含み本明細書中に用いられる用語
「鎮セット」は、任意数の鏡のセット（単一の鏡、ある
いは１個以上の鏡を含む）を示すものである。
第５図に示す別の実ＩＭ態様では、本発明のレーザ装置
の各かどｖＬＬ７ツトは３個の凹球面ｖｌ（７１，７３
及び７５）を具備している。該鏡（７１，７３，７５）
は入射ビームを１８０°の角度で（第３図と第４図の実
施態様と同様に横オフセットを有する）反！）ｌするよ
うに設計しである。入射ビームが球面波面を有する場合
、反射ビームは異なった曲率半径をもつ球面波面を有す
るのである。球面鏡（１５）は鏡（７１７３）からの反
射によってビームに生じる収差を補うものである。鏡（
γ１．７３．７５）の曲率半径を仮にそれぞれＲ，Ｒ２
，Ｒ３と示すと、これらの曲率半径は（Ｒ＋　）　　＋
　（８３＞　−１＝　（Ｒ２）　−’の関係が成り立つ
ように選択する必要がある。球面鏡の曲率半径を１記の
ように選択し、また接線面と球欠平面での光学パワーを
等しくする場合に、鏡（７１，７３，７５）の光学パワ
ー（逆焦点距離）　（それぞれｐｔ　、Ｐ２及びＰ３　
）はＰｔ　＋　ｐ３−　Ｐ、の関係にある。
一実施態様において、３個の鏡のすべてが凹球面鏡で、
その曲率半径の絶対値がそれぞれ１２０ｍ、６０ｍ及び
１２０ｍである。この種の３側鎖式かど鏡セットの組合
せ有効焦点距離（逆の光学パワー）は１４．１４　ｍで
ある。この実施態様での鏡の配置は、合鏡がそれぞれの
入射ビームの伝搬方向を９０°変更させるように整合し
である。
第５図の実Ｍ態様の特別ケースでは、鏡（１１７５）の
いずれか一方が平面鏡（曲率半径が殆ど無限である）で
、また！］！ｉ　（７１，７３，７５）の残り２個が球
面鏡である。例えば鏡（７１）が平面鏡で、また鏡（７
３，７５）が実質的に同一の曲率半径（実質的に６０ｍ
に等しい）を有する球面鏡とする。
３個の鏡を使用する本発明のかと１１ｔ７ツトの実施態
様（第５図を参照して詳述したもの）では、一対の軸外
し非球面鏡を使用していないが、これは球面鏡、平面鏡
に比べて高価なばかりでなく使用が容易でないためであ
る。しかし、３個の鏡を配置した実施態様は、第３図と
第４図について記述した２個の鏡を使用する実施態様く
いずれの場合も球面鏡と円柱鏡を１個ずつ含有している
）に比べて、複雑化し、かつ高価となる傾向がある。
第６図は本発明のかど鏡セットの更に別の実施態様を示
している。凹球面鏡（８３）−の向きは入射ビーム（５
０）を９０°の方向に反射するように設定し、また凹球
面鏡（８５）は、１回反射させたビーム（５１）を９０
°反射させることによって、２回反射させたビーム（５
２）が入射ビーム（５０）の方向からオフピットすると
ともに該入射ビーム（５０）の方向から９０゜回転した
方向に伝′ｗ１′？ｌ“るようにしである。ｍ　（８３
）に対する入射ビーム（５０）の入射角は鏡（８５）に
対する１回反射したビーム（５１）の入射角と同じであ
る。
入射ビーム（５０）が第６図に示すように接線光線（す
なわち入射面に平行な光線）である場合、反射ビーム（
５１）はｍ　（８５）に対して球欠光線（すなわち、入
射面に直角な光線）である。上記２個の鏡（８３，８５
）の入射面が互いに直角をなすという事実は内部鏡型レ
ーザ装置に適用する際の設計上の欠点になる。しかし外
部鏡影気体レーザの場合、この設計上の特徴は通常、問
題点とならない。
次に、第７図に示す別の種類の実施態様について説明す
る。第７図のレーザ光ビー・ム送出装置（１９０）は１
械式位置調整装置（１９２）上に光共振器（ｉ２４）を
装着している。レーザ光ビーム（２８）が先具成熟（１
２４）から放出されると一組の管（管（１４２１４４，
１４９及び１５４）を含む）と鏡継手（継手（１４６，
１５０，１５２）を含む）によって該ビーム（２８）を
集束レンズ（１９４）に導く。該レーザ光ビーム（２８
）は集束レンズ（１９４）からターゲット領！１ｉ（７
９６）に伝搬する。ターゲット領域（１９Ｂ）は溶接、
切断加工、けがきすべき工作物表面上の領域を画成する
ことができる。
１組またはそれ以上の本発明のかと鎖を、光共振器の外
方（すなわち第７図に示すレーザ光送出装置の光共振器
（１２４）の外方）の高出力レーザ光の光路の一部分に
配置さＵることは本発明の範囲内にある。したがって、
第７図では８対の隣接する剛性鎮継手（例えば継手（１
４６）と（１５０）とを含有する対）が第６図に示した
型式のかど鏡組立体を備えることができる。この種の本
発明の「外部鏡」型実施態様では、上述した内部鏡型実
施態様、の場合と同様に、本発明のかど鏡セットを用い
ることによって全反射型光学装置を構築することが可能
になる。この種の全反射型光学装置は特に品出カレー茅
ア装置へ組み込むのに適している。これは高出力レーザ
装置では屈折機素（透過レンズ）の使用が然的形彎によ
る変形あるいは損傷の理由で不利益あるいは不可能なこ
とにある。例えば球面鏡（８３）と（８５）とを鏡継手
（１４６）と（１５０）とにそれぞれ被包させると透過
鏡を全く使用しないで、レーザ光ビームがビーム送出装
置を通過する際に該ビーム直径を調整するための実質的
に無収差の集束力を与えることができる。
本発明の上記以外の外部鏡型実施態様は１組又はそれ以
上の本発明のかと鏡を備えた高出力拡大望遠鏡を含有し
ている。本発明の外部鏡型実施態様において、空洞型光
共振器は任意のレーザ物質（任意の気体状レーザ物質あ
るいは任意固体レーザ物質とを含有する）を封入する、
また少なくとも１セットの本発明のかと鏡を該光共振器
の上方に配置させることを提案する。また、少なくとも
１紺の本発明のかど鏡を光共振器の内部に配置づるとと
もに、少なくとも別の１組の本発明のかど鏡を光共振器
の外方に配置することを提案する。
通常、本発明の各外部鏡型実施態様は１組の鏡だけを包
合している。しかし、前述した内部鋳型実施態様の場合
と同様な理由で、一部の外部鏡型実１Ｍ態様（特に外部
光路が、極めて長い、すなわち１／ｌａ以上）では２組
またはそれ以上のかど鏡を該外部光路に沿って適当な間
隔で配置することができる。この種の外部鏡型鏡をｉｆ
］またはそれ以上用いる目的は、該外部光路の全長にわ
たってレーザ光のビーム直径を実質的に一定に維持する
のに十分な周期集束パワーを与えることと、該外部光路
から透過集束機素を排除することにある。
第７図の実施例において、先兵１ｉ　Ｚ　（１２４）と
ターゲット（１９６）の間に配置した１対またはそれ以
上の剛性鏡継手は、レーザ光ビームが集束レンズ（１９
４）に向って伝搬する際のビーム直径を１ｌｉＩＪ１２
ｉＩするための本発明の集束鏡を１組包含することがで
きる。このようにビーム直径を制御することは、集束レ
ンズ（１９４）で所望のビーム直径を得ることとビーム
送出装置の他の重要な開口に所望のビーム直径をつくる
、あるいはそのいずれか一方を実現する上で重要である
。この種の制御はビーム送出の光路長が長い（′１なわ
ち、１０乃至２０ｍ、またはそれ以上）場合に特に重要
になる。
２組の鏡をレーザ管の両端に取付けた実ＩＭ態様におい
て、これらの鏡セットはレーザ光のビーム直径を該２組
の鏡の間の所要距離の光路部分に沿って実質的に一定に
維持するので、定直径管（異径部を有する管と対照的に
）を用いて効率と最大レーザ出力を殆ど損することなく
該２組の鏡の間のレーザ光ビニムを封入することができ
る。
１組の鏡だけ利用した実施態様において、該鏡セットは
所要距離の光路部分に沿ってレーザ光のビーム直径を実
質的に一定に維持するので、該当セットのすべての鏡を
該ビームを封入した定直径管上に（異直径部を有する管
と対照的に）装着することができ、この場合効率と最大
レーザ出力は殆ど低下しない。
本発明の精神と範囲に反することなしに、多くの変更と
修正を実行できることは明白なので、本発明は添付クレ
ームにおいて限定した以外は、その特定の実施態様に制
約されるものではない。
【図面の簡単な説明】
第１図は４本のレーザ管と３組のかど鏡とを含有する本
発明の折曲型レーザ光共振器を示す簡易透視図、第２図
は８本のレーザ管と７対のかど鏡とを含有する本発明の
折曲型レーザ光共振器を示す簡易透視図、第３図は本発
明の一実施態様に使用される型式の凹球面鏡と凹円柱鏡
とを含む一対のかど鏡を示す透視図、第４図は本発明の
別の実Ｍ態様に使用される型式の凹球面鏡と凹円柱鏡と
を含む一対のかど鏡を示す透視図、第５図は本発明の更
に別の実／１ｆＱｉ様に使用される型式の３個の凹球面
鏡を含む１組のかど鎮を示す透視図、第６図は２個の凹
球面鏡を含む１組のかど鏡を示す透視図、第７図は本発
明の別の実施態様を示すレーザ光ビーム送出装置の透視
図である。 ２０〜２７・・・・・・・・・・・・レーザ管・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・ハウジングレーザ
物質 ３８、４０．４２・・・円柱鏡 ３９．４１．４３・・・球面鏡 入射レーザ光 ６３、７１．７３．７５．８３．８５・・・凹球面鏡６
５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・凹円柱鏡先具振器 集束レンズ ２、４．６．８ ３０、３２．３４．３１３ ３１．３３．３５３７ Ｆ工ｌｃＴ＋　３ Ｆよりニー ＦＩ［ｒ−２−

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）光路に沿つて伝搬する高出力レーザ光のビームを
    生成するためのレーザ物質を包囲する光共振器であつて
    、上記レーザ光のビームが、上記光共振器内の上記光路
    の第１部分に沿つて伝搬した後、上記光共振器から外方
    へ出て、上記光共振器の外方の光路の第２部分に沿つて
    伝搬するような光共振器と、 上記光路に沿つて配置された第１鏡セットであって、上
    記第１鏡セット近辺の上記光路の一領域に沿ってレーザ
    光のビームの直径を実質的に一定に維持し得る程度に、
    熱的の影響による負レンズ効果の分布を補うような有効
    焦点距離を備えた第１鏡セットとを有するレーザ装置。
  2. （２）上記第１鏡セットの各鏡が、上記第１鏡セットを
    実質的に無収差にするような形状と方向とに形成してあ
    ることを特徴とする、請求項１記載のレーザ装置。
  3. （３）上記第１鏡セットが球面鏡と円柱鏡とを含有する
    ことを特徴とする、請求項２記載のレーザ装置。
  4. （４）上記球面鏡と円柱鏡とが実質的に等しい曲率半径
    を有しており、また上記第１セットの有効焦点距離がｆ
    ＝√（２）Ｒ／４に実質的に等しくしてあり、ここでＲ
    が上記両鏡に共通な曲率半径であることを特徴とする、
    請求項３記載のレーザ装置。
  5. （５）上記球面鏡の曲率半径が、上記円柱鏡の曲率半径
    に比べて、大きさが実質的に半分で、かつサインが反対
    方向であり、また第１セットの有効焦点距離がｆ＝√（
    ２）Ｒ／２に実質的に等しくしてあり、ここでＲが上記
    球面鏡の曲率半径であることを特徴とする、請求項３記
    載のレーザ装置。
  6. （６）上記第１セットが３個の鏡を含有することを特徴
    とする、請求項２記載のレーザ装置。
  7. （７）上記３個の鏡がそれぞれ曲率半径がＲ＿１、Ｒ＿
    ２及びＲ＿３に実質的に等しい球面鏡であり、ここで（
    Ｒ＿１）＾−＾１＋（Ｒ＿３）＾−＾１＝（Ｒ＿２）＾
    −＾１の関係があり、また上記３個の鏡それぞれの逆焦
    点距離がＰ＿１、Ｐ＿２及びＰ＿２−Ｐ＿１であること
    を特徴とする、請求項６記載のレーザ装置。
  8. （８）上記３個の鏡中の２個が球面鏡で、またのこり１
    個が平面鏡であることを特徴とする、請求項６記載のレ
    ーザ装置。
  9. （９）上記レーザ物質が気体であり、また上記第１鏡セ
    ットが光共振器内に配置されていて、上記光共振器内で
    生じる熱的影響による負のレンズ効果の分布を補正する
    ようにしてあることを特徴とする、請求項１記載のレー
    ザ装置。
  10. （１０）上記光共振器内に上記第１鏡セットから離間し
    た位置に配置されていて、上記第１鏡セットと共同して
    レーザ光線のビーム直径を上記光共振器の全長にわたつ
    て実質的に一定に維持させる程度に上記光共振器内で周
    期的に再集束する第２鏡セットを含有する、請求項９記
    載のレーザ装置。
  11. （１１）光路に沿つて伝搬する高出力レーザ光のビーム
    を生成するためのレーザ物質を包囲する光共振器であっ
    て、 上記レーザ光のビームが、上記光共振器内の第１部分に
    沿つて伝搬した後、上記光共振器から外方へ出て、上記
    光共振器の外方の光路の第２部分に沿つて伝搬するよう
    な光共振器と、上記光路に沿って配置された第１鏡セッ
    トであって、上記第１鏡セットの近辺の上記光路の一領
    域に沿つてレーザ光のビーム直径を実質的に一定に維持
    させる程度の実質的に無集差の集束力を与えるための有
    効焦点距離を有する第１鏡セットとを有するレーザ装置
    。
  12. （１２）上記第１鏡セットが上記光路の第２部分に沿っ
    て配置してあり、かつ２個の球面鏡を含有することを特
    徴とする、請求項１１記載のレーザ装置。
  13. （１３）上記光共振器の外方で上記第１鏡セットから離
    間した位置に配置されていて、上記第１鏡セットと共同
    してレーザ光線のビーム直径を上記光路の第２部分に沿
    つて実質的に一定に維持させる程度に周期的に再集束す
    るような第２鏡セットを含有する、請求項１２記載のレ
    ーザ装置。
  14. （１４）高出力のレーザ光のビームを生成するためのレ
    ーザ装置であって、 気体レーザ物質を封入した１組の管を含有する光共振器
    と、 上記レーザ光のビームが上記光共振器の第１管から第２
    管へ伝搬するように指向するために、上記光共振器の第
    １管と第２管の間に配置された第１鏡セットであって、
    上記レーザ物質に生じる熱的影響によるレンズの分布を
    補正するとともに、上記第１管と第２管内でのレーザ光
    のビーム直径を実質的に一定に維持するのに十分な焦点
    力を与える第１有効焦点距離を備えた第１鏡セットとを
    有するレーザ装置。
  15. （１５）上記第１鏡セットを支持していて、第１管を第
    ２管に接続するための鏡ハウジングを有する、請求項１
    ４記載のレーザ装置。
  16. （１６）上記第１管と第２管との直径が実質的に同一で
    あることを特徴とする、請求項１４記載のレーザ装置。
  17. （１７）上記レーザ物質が炭酸ガスを有することを特徴
    とする、請求項１４記載のレーザ装置。
  18. （１８）上記第１鏡セットを構成する各鏡が、上記各鏡
    から反射するレーザ光のビームに実質的に収差が現われ
    ないような形状と方向に形成してあることを特徴とする
    、請求項１４記載のレーザ装置。
  19. （１９）上記光共振器が、第３管を含有するとともに、
    上記レーザ光のビームが第２管から第３管へ伝搬するよ
    うに指向させるために、第２管と第３管の間に配置され
    た第２管鏡セットであって、上記第１有効焦点距離と同
    一あるいはそれと異なった第２有効焦点距離を有してい
    て、かつ上記第２管と第３管との内部でレーザ光のビー
    ム直径を実質的に一定に維持させる程度の焦点力を与え
    る第２鏡セットとを含有することを特徴とする、請求項
    １４記載のレーザ装置。
  20. （２０）上記第１鏡セットと第２鏡セットとをそれぞれ
    構成する鏡群が、これらの鏡から反射するレーザ光線の
    ビームに実質的に収差が現われないような形状と方向に
    形成してあることを特徴とする、請求項１９記載のレー
    ザ装置。
  21. （２１）高出力レーザ光のビームを生成するレーザ装置
    であって、 高出力レーザ光のビームを生成するための レーザ物質を封入した光共振器であつて、高出力レーザ
    光のビームが上記光共振器の外方へ放出されて上記光共
    振器の外方の外部光路に沿つて伝搬するようになる光共
    振器と、 上記外部光路に沿つて配置されていて、上記光路に沿つ
    て１箇所又はそれ以上の重要箇所において所望のビーム
    直径を与えるように選択された有効焦点距離を有する第
    １鏡セットとを有するレーザ装置。
  22. （２２）上記第１鏡セットの各鏡が、上記第１鏡セット
    の作用によって上記レーザ光のビームに実質的に収差が
    現われないような形状と方向とに形成してあることを特
    徴とする、請求項２１記載のレーザ装置。
  23. （２３）反射性光学機素だけを用いて上記レーザ光のビ
    ームを外部光路に沿つて指向させることを特徴とする、
    請求項２１記載のレーザ装置。
  24. （２４）上記レーザ光のビームを外部光路に沿って封入
    する１組の実質的に等直径の管を含有する、請求項２１
    記載のレーザ装置。
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