JPH0444373A - 直線偏光レーザ発振器 - Google Patents

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〕 本発明は電界ベクトルが所望の方向に偏光した直線偏光
８カビームを射出する直線偏光レーザ発振器に関し、特
に、金属あるいは非金属の切断加工用高出力レーザ発振
器に利用される直線偏光レーザ発振器に関する。

〔従来の技術〕

レーザ切断における偏光特性の重要性はよく知られてい
る。例えばプロファイル切断では一般に円偏光ビームが
用いられる。

第４図は従来の外部に円偏光ユニットを設けたレーザ発
振器の構造を示す図である。円偏光ビームを作るのに従
来技術では第４図に示すように一度共振器内で直線偏光
で発振させ、これを外部光学系を用いて円偏光に変換し
ていた。第４図では放電管などのレーザ励起用部品は周
知であるので省略してあり、光学系のみを示している。

第４図では、レーザ共振器はリア鏡１、折り返し鏡２．
３、出力結合鏡は４から構成されている。

これも周知の原理によって共振器内のレーザ光は電界ベ
クトルが３本の光軸７ａ、７ｂ、７Ｃが決める平面に直
交した直線偏光になっている。しかも、第４図ではこの
平面は直線７ａの回りにπ／４だけ回転させである。従
って、共振器よりの出射ビーム８は地表に対してπ／４
だけ傾いた直線偏光である。

この出射ビーム８は２枚組のπ／２フェースリターダ５
及び６に導かれる。周知の原理によって同リターダより
の射出ビーム９は円偏光になっている。

実はレーザビームで金属などを切断する時には電界ベク
トルが切断の方向に一致した直線偏光ビームであること
が望ましいことも周知である。直線切断の場合にはこれ
は可能であるが一般のプロファイル切断時には常に切断
の方向に電界ベクトル方向を回転制御させる必要がある
。この様な偏光方向を任意に変えられないので、プロフ
ァイル切断では円偏光レーザ光を使用していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術には下記の問題がある。第一は、電界ベクトル
が地表に対して４５度傾斜した直線偏光レーザビームを
発生する発振器においては、折り返し光軸の作る平面が
同様に地表に対して傾斜したものになり、共振器の構造
が複雑になる。

第二に、直線偏光ではプロファイル切断ができないので
、円偏光を生成するための偏光ユニットが必要となる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、直
線偏光の偏光角度を所望の角度に回転制御できる直線偏
光レーザ発振器を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、多段折り返し構造で、直線
偏光の偏光角度を所望の角度に回転制御できる直線偏光
レーザ発振器を提供することである。

さらに、本発明の他の目的は、直線偏光の偏光角度を、
加工通路の方向と一致させることにより直線偏光のレー
ザビームでプロファイル切断を可能にする直線偏光レー
ザ発振器を提供することである。

〔課題を角４決するた約の手段〕 本発明では上記課題を解決するために、出力結合鏡とリ
ア鏡からなる直線偏光レーザ発振器において、前記リア
鏡が直角ルーフ反射鏡であり、前記リア鏡の稜線の角度
を、所望の偏光角度に回転制御できるように構成したこ
とを特徴とする直線偏光レーザ発振器が、提供される。

また、出力結合、リア鏡ならびに折り返し鏡からなる多
重折り返し型の直線偏光レーザ発振器において、前記リ
ア鏡が直角ルーフ反射鏡であり、前記全ての折り返し鏡
をゼロシフト反射鏡とし、前記リア鏡の稜線の角度を、
所望の角度に回転制御できるように構成したことを特徴
とする直線偏光レーザ発振器が、提供される。

〔作用〕

本発明ではレーザ発振器のリア鏡を直角ルーフ反射鏡で
構成し、その稜線を光軸のまわりに回転させて電界ベク
トル方向を回転制御する。これによって、プロファイル
切断の切断方向と電界ベクトルの方向を一致させるよう
な加工が可能になる。

また、多段折り返し構造のレーザ発振器でも、全ての折
り返し鏡をゼロシフト反射鏡で構成し、ルーフ反射鏡の
稜線を光軸のまわりに回転させて電界ベクトル方向を回
転制御する。これによって、プロファイル切断の切断方
向と電界ベクトルの方向を一致させるような加工が可能
になる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の直線偏光レーザ発振器の一実施例を示
す図である。ここで用いられる共振器はリア鏡が直角ル
ーフ反射鏡１０であり出力結合鏡は４である。ルーフ反
射鏡１０では各反斜面に入射角４５度で入射が行われる
。この場合、電界ベクトルが稜線１０ａに並行な直線偏
光が最大反射率を有する。レーザ発振は一種の正帰還現
象であるのてこの直線偏光状態で発振することになる。

図に示すように、ルーフ反射鏡１０を稜線１０−１に直
交する軸の回りに回転可能にしておくと、電界ベクトル
の方向Ｅを回転させることができる。

第１図では、パルスモータ１６と、減速ギア１４．１５
でルーフ反射鏡ＩＯを回転制御している。

第１図では稜線１０ａは地表に垂直な位置にある場合を
示すのでレーザビームもこの方向に偏光している。第４
図に示す装置では電界方向は地表に対して４５度に傾斜
している。このたとにはルーフ反射鏡１０の稜線１０ａ
を傾斜角に保持すればよい。すなわち、光軸を４５度傾
けるような構造にする必要がない。

実際にプロファイル切断加工を行うときは、ルーフ反射
鏡１０の稜線１０ａの角度を回転制御して、レーザビー
ム１３の電界ベクトルの方向Ｅが、加工通路の方向に一
致するように制御すれば、常に最大の吸収率で切断加工
を行うことができる。

第２図はルーフ反射鏡の角度を加工通路の進行方向に一
致するように制御するための数値制御装置の概略ブロッ
ク図である。数値制御装置２０はマイクロプロセッサ構
成となっており、第２図ではソフトウェアの処理の機能
ブロックのみを表している。

補間手段２１はＸ軸、Ｙ軸の補間を行い、補間パルスＸ
Ｐ、ＹＰを出力する。この補間パルスによってワークを
固定するテーブルの移動を制御する。

補間手段２１はＸ軸とＹ軸の補間パルスから、ＸＹ平面
上の加工通路の方向を計算することができる。例えばＹ
軸を基準にこの角度をθとする。

補間手段は２１はこの角度θを回転制御手段２２に出力
する。

回転制御手段２２はこの角度θから、回転指令を軸制御
回路２３に出力する。すなわち、前回の角度を０１、今
回の角度を０２とすれば、Δθ＝θ２−０１ を軸制御回路２３に与える。軸制御回路２３はこの指令
をサーボアンプ２４に出力し、サーボアンプ２４はサー
ボモータ１７を回転し、ギア１８．１９を介して、ルー
フ反射鏡１０を回転させる。

第３図は直線偏光レーザ発振器の他の実施例を示す図で
ある。ここで用いられる共振器はルーフ反射鏡１０、出
力結合鏡４の他に折り返し鏡１１．１２を用いた折り返
し型の共振器になっている。

この場合の折り返し段数はもっと多数であってもよい。

ルーフ反射鏡１０は第１図と同様に、稜線１０ａが回転
制御可能であるが、第３図では回転制御のためのパルス
モータは省略しである。この場合特記すべきは折り返し
鏡１１．１２についてであって、ゼロシフトミラーであ
る必要がある。

そうであれば、共振器を構成するルーフ反射鏡１０、出
力結合鏡４、折り返し鏡１１．１２など全鏡面のうちで
偏光選択性があるのはルーフ反射鏡１０だけであるので
、共振器外に導かれるレーザビーム１３は電界ベクトル
Ｅが稜線１０ａの向きと一致した直線偏光になるのであ
る。すなわち、垂直軸をｙ軸とすると、ｙ軸に対して、
θ傾いている。

この場合も偏光角を地表に対して４５度傾斜させるため
に、ルーフ反射鏡１０だけを傾けてやればよい。すなわ
ち、第３図に示すように光軸７ａ。

７ｂ、７Ｃの作る平面が地表に対して４５度傾斜する必
要はなくなる。この結果、装置全体の構成が簡単になる
。

上記の説明では、ルーフ反射鏡をパルスモータ、サーボ
モータで回転制御することで説明したが、手鮎等によっ
て、任意の角度に設定できるような構成にすることもで
きる。すなわち、切断加工が要求する切断方向が常時一
定で、ワーク等が変わったときのみ、新しいワーク等に
対応して角度を変えたいときは、回転機構が簡単になる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、ルーフ反射鏡の角度を
回転制御することにより、直線偏光の電界ベクトル方向
を自白に回転制御するようにしたので、金属や非金属な
どのレーザ切断加工機のプロファイル切断に応用するこ
とができる。

また、加工通路の方向と、電界ベクトルの方向が一致す
るようにルーフ反射鏡の回転角を制御することにより、
プロファイル切断加工を直線偏光によってできる。

また、多段折り返し構造のレーザ発振器にもルーフ反射
鏡を回転制御する構造とすることができる。

さらに、ルーフ反射鏡の回転角度を所望の角度に固定し
て、直線偏光の方向の固定されたレーザ光を得ることも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の直線偏光レーザ発振器の一実施例を示
す図、 第２図はルーフ反射鏡の角度を加工通路の進行方向に一
致するように制御するための数値制御装置の概略ブロッ
ク図、 第３図は直線偏光レーザ発振器の他の実施例を示す図、 第４図は従来の外部に円偏光ユニットを設けたレーザ発
振器の構造を示す図である。 １　　　　　リア鏡 ２．３　　　　折り返し鏡 ４　　　　出力結合鏡 ５．６　　　　フェーズリターダ ？ａ、７ｂ、７ｃ 光軸 ８　　　　出射ビーム ９　　　　射８ビーム １０　　　　ルーフ反射鏡 １１　　　　折り返し鏡 １２　　　　折り返し鏡 １３　　　　レーザビーム １４　　　　ギア １５　　　　　ギア １６　　　　パルスモータ １７　　　　サーボモータ １８　　　　ギア １９　　　　ギア ２０　　　　数値制御装置 補間手段 回転制御手段 軸制御回路 サーボアンプ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）出力結合鏡とリア鏡からなる直線偏光レーザ発振
   器において、 前記リア鏡が直角ルーフ反射鏡であり、 前記リア鏡の稜線の角度を、所望の角度に回転制御でき
   るように構成したことを特徴とする直線偏光レーザ発振
   器。
2. （２）出力結合、リア鏡ならびに折り返し鏡からなる多
   重折り返し型の直線偏光レーザ発振器において、 前記リア鏡が直角ルーフ反射鏡であり、 前記全ての折り返し鏡をゼロシフト反射鏡とし、前記リ
   ア鏡の稜線の角度を、所望の角度に回転制御できるよう
   に構成したことを特徴とする直線偏光レーザ発振器。
3. （３）前記稜線の角度の回転制御はパルスモータあるい
   はサーボモータによって行うことを特徴とする請求項１
   又は２記載の直線偏光レーザ発振器。
4. （４）前記稜線の角度は、レーザ加工時の加工通路の進
   行方向と、レーザ光の電界ベクトルの方向が一致するよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の直
   線偏光レーザ発振器。
5. （５）前記加工通路の進行方向は、ＸＹテーブルを制御
   するサーボモータの補間パルスから計算するように構成
   したことを特徴とする請求項４記載の直線偏光レーザ発
   振器。
6. （６）前記稜線の角度を所望の角度に固定したことを特
   徴とする請求項１又は２記載の直線偏光レーザ発振器。
7. （７）前に稜線の角度は地表に対して４５度に固定した
   ことを特徴とする請求項６記載の直線偏光レーザ発振器
   。