JPH0412039B2 - - Google Patents

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JPH0412039B2
JPH0412039B2 JP57179821A JP17982182A JPH0412039B2 JP H0412039 B2 JPH0412039 B2 JP H0412039B2 JP 57179821 A JP57179821 A JP 57179821A JP 17982182 A JP17982182 A JP 17982182A JP H0412039 B2 JPH0412039 B2 JP H0412039B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レーザ光の出力を任意の出力に増大
できるようにしたレーザ光源装置に関する。
今日のレーザ加工の普及に従つて、レーザ光の
大出力化の要請がますます高まりつつある。
先ず、詳細な説明をするに当つて、レーザ光源
装置の概略を説明する。第１図に最も一般的なレ
ーザ光源装置を示す。図において、レーザ発振器
１から出たレーザ光２はθの広がり角をもつてお
り、加工用対物レンズ３の焦点面においてスポツ
ト径ｄに絞られる。このようにしてスポツト径ｄ
に絞られたレーザ光によつてレーザ加工が行なわ
れる。
この時のスポツト径ｄは、次式で表わされる。
ｄ＝ｆ・θ ……(1) ここでｆは、レンズ３の焦点距離である。
従来のレーザ発振器を用いてレーザ加工を行な
うに当つて、大出力のレーザ光を必要とする場合
は、CO2レーザのような出力の大きなレーザ光を
開発するか、或は、YAGレーザのように結晶体
から発生するレーザ光を光増幅器を介して出力の
増大を計るかのいづれかであつた。
この光増幅器を使つたレーザ光の出力の増加
は、第２図に示すように、光増幅器１と共振器ミ
ラー２を有するレーザ発振器３の後に、レーザ発
振器の光増幅部４のみを有する増幅器５を１個乃
至複数個並べて設け、大出力のレーザ光を得るよ
うにしていた。
併しながらレーザ発振器自体の出力が決つてい
るので、いくら光増幅器を使つて増幅してもその
出力には上限があり、特にYAGレーザの場合は、
通過するレーザ光のパワー密度が、YAG結晶の
耐パワー限界を越えることができないため、連続
出力がせいぜい１〜2KWが限度であつた。
その結果、今日のような大出力を必要とするレ
ーザ加工は困難であり、更にますます大出力のレ
ーザ光を必要としている時代の趨勢にそぐわない
のが実情である。
本発明は上記実情を鑑みなされたものであつ
て、要求に応じた出力のレーザ光を自由に得られ
るレーザ光源装置を提供せんとするものである。
即ち本発明は、従来のような光増幅器を用いな
いで、複数のレーザ発振器から出るレーザ光を光
変換器によつて環状のレーザ光に変換し、この変
換されたレーザ光を円環状反射ミラーによつて反
射させ、レーザ光の光軸を一致させて重ね合せる
ようにしたものであつて、複数個のレーザ発振器
と、光変換器と、円環状反射ミラーとを備え、１
個のレーザ発振器から出るレーザ光を円環状反射
ミラーの中心を透過させ、他の複数のレーザ発振
器から出るレーザ光を光変換器を介して円環状反
射ミラーに反射させ、上記円環状反射ミラーの中
心を透過してきたレーザ光と円環状反射ミラーを
反射してきた、円環状の複数のレーザ光との光軸
を一致させて重ね合せ、複数のレーザ発振器の出
力を調整することによつて、重ね合せられたレー
ザ光の総合出力を任意に調節するようにしたもの
である。
又、円環状反射ミラーの反射面を曲面にするこ
とによつて反射したレーザ光の集光点を一致さ
せ、任意のスポツト径を有する任意出力のレーザ
光を得るようにすることも可能である。
以下本発明の一実施例についてその詳細を説明
する。先ず詳細な説明に当つて実施例の概略を第
６図を用いて説明する。図において１，２３，４
はレーザ発振器である。５，６，７は光変換器、
８，９，１０は円環状ミラーである。
レーザ発振器１から出たレーザ光３０は、円環
状ミラー８，９，１０の中心を透過する。一方他
のレーザ発振器２，３，４から出たレーザ光は、
光変換器５，６，７によつて円環状のレーザ光に
変換され、円環状反射ミラー８，９，１０の反射
面に入射され、円環状ミラー８，９，１０の中心
を透過しているレーザ光と、円環状反射ミラー
８，９，１０によつて反射された円環状レーザ光
の光軸を一致させ、それぞれのレーザ光は重ね合
せられ出力が増加する。又、第８図に示すように
円環状反射ミラー３０，４０，５０，６０の反射
面を曲面にし、レーザ光の集光点を一致させ重ね
合せる。
このようにして重ね合せられたレーザ光は、レ
ーザ発振器１〜４の出力を調節器１１によつて調
節することにより、その総合出力が調節される。
以下その詳細をさらに詳しく説明する。２個の
レーザ発振器を用いた最も基本的な実施例を第３
図に示す。図において、１及び４はレーザ発振
器、３は円環状ミラー、６は光変換器である。こ
の発振器１及び４、円環状ミラー３及び光変換器
６は、それぞれ、レーザ発振器１からのレーザ光
２が、円環状ミラー３の中心を透過し、レーザ発
振器４からのレーザ光５が光変換器６によつて円
環状レーザ光７に変換され、このレーザ光７が上
記円環状ミラー３によつて反射され、レーザ光２
と７が同軸光８の単一ビームとして重ね合せられ
るように配設されている。
このようにして同軸光８として重ね合せられた
単一ビームは、レーザ発振器１と４の出力が同じ
である場合、レーザ発振器の約２倍の出力とな
る。
第４図及び第５図に光変換器の各種実施例を示
す。先ず第４図ａは、頂角の等しい２個の円錐プ
リズム１を、それぞれ頂角を対向させて置き、こ
の２個の円錐プリズム１の距離を適当に選ぶこと
により、入射してきたレーザ光を、任意の直径の
円環光に変換することができる。この時の円環光
の外径は、D0＋Ｄとなる。
ｂは、ａの変形であり、頂角の等しい２個の円
錐プリズム１の底面を対向させて置き、境界面に
対するレーザ光の入射角を小さくできるようにし
たものである。この時の円環光の直径はａの場合
と同様に両者間の距離を任意に選ぶことにより、
任意直径の円環光に変換することができる。ｃ
は、頂角の等しい円錐部を両側に持つ一体プリズ
ムであり、この場合は、円環光の直径に応じて形
造くられるので、ａ，ｂのように調整することが
できない代りに、一定寸法の正確な直径になる円
環光が得られる。又ｄは頂角の等しい円錐凸プリ
ズムと円錐凹プリズムとを背中合せに付けて、途
中の円筒面で全反射させるようにしたものであ
り、上記ａ〜ｃのように、光束の中心部と外周部
が入れ替るのに対し、これは入れ替らないのが特
徴である。又第５図に示す実施例においてａは、
光束の中心部と外周部が入れ替らない場合を又ｂ
は入れ替る場合の実施例である。
第６図は本発明の他の実施例であり、第２図の
実施例に対してレーザ発振器を多数設け、それぞ
れのレーザ発振器から出るレーザ光を重ね合せた
ものである。
この実施例の場合も、第２図に示したと同様レ
ーザ発振器１，２，３，４と光変換器５，６，７
及び円環状ミラー８，９，１０の配置関係は、光
変換器５，６，７によつて内径／外径がそれぞれ
D1／2、D2／D3、D3／D4の円環光に変換された
レーザ発振器２，３，４からのレーザ光が円環状
ミラー８，９，１０（45°入全反射ミラー）によ
つて、円環状ミラー８，９，１０の中心を透過し
てきたレーザ発振器１からのレーザ光３０の光軸
と一致するように反射され、同軸光１２の単一ビ
ームとなるように配設されている。なお１１は、
レーザ発振器２，３，４の出力を調整するための
出力調整器である。
第８図は、円環状ミラー４０，５０，６０の反
射面を曲面にし、それぞれのレーザの集光点を一
致させ、ビーム径を小さくするようにしたもので
ある。図において、レーザ発振器１からのレーザ
光２０を曲面ミラー３０に入射し、その反射光
は、円環状ミラー４０，５０，６０の中心を透過
し、ある位置で集光する。一方レーザ発振器２，
３，４から出たレーザ光は、光変換器５，６，７
によつて円環光に変換されて円環状ミラー４０，
５０，６０の反射面に入射し、この入射した円環
光は、前記レーザ光２０と同光軸に且つ同じ集光
位置に反射され、同光軸の単一ビームとなる。
以上のように構成した本実施例の作用を以下に
説明する。
第７図において、出力調整器（第６図参照）１
１によつて各レーザ発振器の出力を調整する。
第７図に示すものは、第６図の実施例を適用し
たものであり、同軸光のビーム径がD4の場合の
レーザ出力２０の出力分布を示す。
図中２１は、レーザ発振器１，２，３，４の出
力をそのままにした場合の出力分布であり、中央
部の出力が最大となつている。又出力分布２２
は、レーザ発振器１，２，３の出力を適当に絞る
ことによつて得られ、フラツトな出力分布になつ
ていることが特徴である。
このように、出力調整器１１によつて、複数個
設けたレーザ発振器の出力を適当に調整すること
により、中心部の出力分布を低くした出力分布２
３、又中央部の出力のみを大きくした中高の出力
分布２４、及び多重環状の出力分布２５など任意
に出力分布を変え、使用目的に応じて調整され
る。
又上記２１〜２５の出力分布は、複数のレーザ
発振器のレーザ光が同軸光の単一ビームとして重
ね合され、その出力は、各レーザ発振器の出力が
加算された総合出力となる。
以上詳述した通り本発明のレーザ光源装置によ
れば、複数のレーザ発振器から出るレーザ光を、
光変換器と円環状ミラーを利用して、同軸光に重
ね合せて単一ビームにしたので、レーザ発振器の
出力に制限されることなく、複数のレーザ発振器
出力が加算された大きな出力のレーザビームとす
ることができ、工業用の適用分野が著じるしく拡
大された。又出力分布を使用目的に応じて変える
ことが可能となり、レーザ加工の新技術の開発に
寄与するところ大なるものがある。
又円環状ミラーの反射面を曲面にして、各レー
ザ光を集光させ、ビーム径を小さくすることによ
つて、レーザ発振器の数を増大させることがで
き、より一増の出力増大化が可能となり、ますま
す大出力化が要求される時代の趨勢に適合したレ
ーザ光源装置とすることができるなど優れた効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、レーザ光源装置の一般的なものを例
示し、レーザ光源装置の概略を説明するために示
した説明用図、第２図は従来例であり、光増幅器
を用いて大出力化を計つたレーザ光源装置、第３
図乃至第８図は本発明の実施例であり第３図はレ
ーザ発振器を２個使用した場合のレーザ光源装置
を、第４図及び第５図は、光変換器の実施例を、
第６図は多数のレーザ発振器を用いたレーザ光源
装置を、第７図は出力分布図を、又第８図は円環
状ミラーの反射面を曲面にしたレーザ光源装置を
示す。 １，２，３，４……レーザ発振器、５，６，７
……光変換器、８，９，１０，４０，５０，６０
……円環状ミラー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のレーザ発振器と、レーザ発振器から出
    るレーザ光を円環状に変える光変換器と、光変換
    器によつて円環状に変換されたレーザ光の光軸を
    一致させて重ね合せる円環状反射ミラーとより成
    り、１個のレーザ発振器から出るレーザ光を円環
    状反射ミラーの中心を透過させ、他の１個または
    複数のレーザ発振器から出るレーザ光を光変換器
    を介して円環状反射ミラーに反射させ、前記円環
    状反射ミラーの中心を透過しているレーザ光と、
    円環状反射ミラーに反射した複数の円環状レーザ
    光の光軸を一致させ、レーザ光を重ね合せたこと
    を特徴とするレーザ光源装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の円環状反射ミ
    ラーにおいて、該反射ミラーの反射面を曲面とな
    し、該反射面によつて反射されたレーザ光の集光
    点を一致させ、レーザ光を重ね合せたことを特徴
    とする特許請求の範囲第１項におけるレーザ光源
    装置。
JP57179821A 1982-10-15 1982-10-15 レ−ザ光源装置 Granted JPS5969979A (ja)

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