JPH05327065A - レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 不安定共振器から出力される断面方形または
矩形状のレーザ光を一点に集光可能な断面円形のレーザ
光に変換する。 【構成】 電極１２，１３により板状の放電空間部１６
が形成されている。放電空間部１６に対応して不安定共
振器２２が配設されている。この不安定共振器２２は後
部鏡２２ａ及び出力鏡２２ｂから成り、断面矩形状のレ
ーザ光が出力部２２ｃを通じて出力される。このとき、
出力部２２ｃには楕円形状の出射孔２２ｄが形成されて
いるので、出力部２２ｃからのレーザ光はその断面形状
が楕円形に制限される。従って、断面円形のレーザ光が
出力されるので、そのレーザ光をシリンドリカルレンズ
２３，２４により断面円形のレーザ光に変換することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板状空間を形成するよ
うに対向配置された第１及び第２の電極と、これらの電
極間に位置するレーザ媒質の放電により出力部からレー
ザ光を出力する不安定共振器とを備えたレーザ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、レーザ装置の一例として図３
に示すものが供されている。即ち、全体の概略縦断構造
を示す図３において、本体１内には断面矩形状の循環通
路２が形成されている。循環通路２において上部通路の
上下壁には誘電体３，４が配設されていると共に、それ
らの誘電体３，４の裏面に電極５，６が夫々固着されて
いる。これらの電極５，６には高周波電源７が接続され
ており、その高周波電源７からの高周波電力が電極５，
６に印加されるようになっている。尚、電極５，６に対
応して図示しない共振器が配設されている。

【０００３】一方、循環通路２の下部通路には熱交換器
８及び送風機９が配設されている。そして、循環通路２
内にはレーザガスが封入されており、送風機９の送風に
より循環通路２内をレーザガスが循環すると共に、レー
ザガスが熱交換器８を通過するときに冷却されるように
なっている。

【０００４】そして、電極５，６に高周波電力が供給さ
れると、誘電体３，４を通じて電極５，６間に位置する
レーザガスが放電するので、共振器からレーザ光が出力
される。

【０００５】ところで、上記構成のレーザ装置は、熱交
換器８及び送風機９を備えている構成であるので、大形
化するという欠点がある。

【０００６】そこで、近年、ガスレーザ装置において、
熱交換器及び送風機を削減することにより小形化を図っ
たものが考えられている。即ち、レーザガスが封入され
た真空容器内に所定間隙（通常は５ｍｍ以下）を存して
第１及び第２の電極を対向配置することにより板状（ス
ラブ状）の放電空間を形成したものである。そして、放
電電極に対応して不安定共振器を配置することにより、
レーザガスの放電に伴って不安定共振器からレーザ光が
出力される。このとき、不安定共振器内においては第１
及び第２の電極によって光が反射されると共に、それら
の電極を通じて放電に伴う熱を放熱することができるの
で、熱交換器及び送風機を用いることなく効率良くレー
ザ光を出力することができる。従って、不安定共振器か
ら出力されたレーザ光を集光することにより、被加工物
に対してレーザ加工を施すことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成の場合、不安定共振器から出力されるレーザ光の
断面形状は方形状或は矩形状となるので、不安定共振器
からのレーザ光を光学系を用いて一点に集光することが
難しい。このため、被加工物に対してレーザ加工を適切
に実行できない虞がある。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、一点に効率良く集光することが可能と
なるレーザ光を出力することができるレーザ装置を提供
するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、板状の放電空
間部を形成するように対向配置された第１及び第２の電
極と、これらの電極間に位置するレーザ媒質の放電によ
り出力部からレーザ光を出力する不安定共振器と、この
不安定共振器の出力部にレーザ光の断面形状が円または
長円状となるように制限する出射孔とを設けたものであ
る。

【００１０】

【作用】不安定共振器の出力部から出力されるレーザ光
は出力部に設けられた出射孔を通過する。このとき、不
安定共振器から出力されるレーザ光の断面形状は方形又
は矩形状であると共に、出射孔の形状は円形又は長円状
であるので、出射孔から出力されたレーザ光の断面形状
は円形又は長円状となる。従って、斯様な断面形状のレ
ーザ光を一点に集光が可能となる断面形状が円形のレー
ザ光に容易に変換することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２を参
照して説明する。図２は全体構成の概略構成を示してい
る。この図２において本体１１内には長板状の第１の電
極１２及び第２の電極１３が夫々セラミックスから成る
断面コ字状の誘電体１４，１５を介して気密に取付けら
れており、それらの電極１２，１３間に放電空間部１６
が形成されている。これらの電極１２，１３内部には空
洞状の熱交換部１２ａ，１３ａが形成されており、これ
には給水口１７及び排水口１８（電極１３側は省略）が
連結されている。この場合、給水口１７を通じて熱交換
部１２，１３ａに供給された水は排水口１８を通じて排
出されるようになっており、これにより各電極１２，１
３が冷却される。また、第１，第２の電極１２，１３に
は高周波電源１９が接続されており、その高周波電源１
９から高周波電力（周波数１００ＫＨｚ〜１０ＧＨｚ）
が供給される。

【００１２】本体１１内において放電空間部１６の両側
には空洞状のガスリザーブ部２０，２０が形成されてお
り、これらは放電空間部１６を通じて連通している。こ
こで、ガスリザーブ部２０の壁面にはガス吸着材料であ
る無機多孔性物質（例えば、合成ゼオライト）２１が添
設されており、これには予め二酸化炭素が多量に吸着さ
れている。そして、本体１１内にはレーザガスが充填さ
れており、無機多孔性物質２１はレーザガス中の二酸化
炭素の濃度に応じて吸着している二酸化炭素を放出する
ようになっている。

【００１３】図１は不安定共振器を含む光学系の概略構
成を示している。この図１において、第１，第２の電極
１２，１３間の放電空間部１６に対応して後部鏡２２ａ
と出力鏡２２ｂとから成る不安定共振器２２が配設され
ている。この出力鏡２２ｂには出力部２２ｃが一体に設
けられており、その出力部２２ｃに水平方向に長軸を有
する楕円形状の出射孔２２ｄがレーザ光軸に対応して形
成されている。

【００１４】一方、不安定共振器２２の前方には第１の
シリンドリカルレンズ２３及び第２のシリンドリカルレ
ンズ２４が配設されている。ここで、第１のシリンドリ
カルレンズ２３は不安定共振器２２からのレーザ光を垂
直方向に対してのみ拡大し、第２のシリンドリカルレン
ズ２４は第１のシリンドリカルレンズ２３からのレーザ
光を垂直方向に対してのみ縮小するようになっている。
この場合、第２のシリンドリカルレンズ２４の焦点は第
１のシリンドリカルレンズ２３の焦点に一致している。
そして、第２のシリンドリカルレンズ２３に続いて図示
しない加工ヘッドが設けられており、これは、第２のシ
リンドリカルレンズ２３からのレーザ光を集光状態で被
加工対象物に照射するようになっている。

【００１５】次に上記構成の作用について説明する。高
周波電源１９から高周波電力が第１，第２の電極１２，
１３に供給されると、各電極１２，１３間の放電空間部
１６に位置するレーザガスが放電する。これにより、不
安定共振器２２内でレーザ光が誘起されて断面矩形状の
レーザ光が出力部２２ｃから出力される。

【００１６】このとき、出力部２２ｃには楕円形状の出
射孔２２ｄが設けられているので、不安定共振器２２か
ら出力されるレーザ光は出射孔２２ｄによりその断面形
状が楕円形状に制限される。そして、不安定共振器２２
からの楕円形状のレーザ光は、第１のシリンドリカルレ
ンズ２３により垂直方向に拡大された状態で第２のシリ
ンドリカルレンズ２４に入射する。このとき、第２のシ
リンドリカルレンズ２４の焦点は第１のシリンドリカル
レンズ２３と一致しているので、第２のシリンドリカル
レンズ２４に入射したレーザ光は、結局、光軸に対して
平行で且つ断面形状が円形の平行光線に変換される。

【００１７】そして、上述のように断面形状が円形状に
変換されたレーザ光は図示しない加工ヘッドにより集光
されて被加工対象に照射される。

【００１８】上記構成のものによれば、不安定共振器２
２を構成する出力鏡２２ｂの出力部２２ｃに楕円形状の
出射孔２２ｄを設け、出力部２２ｄから出力される断面
矩形状のレーザ光の断面形状を楕円形状に制限するよう
にしたので、斯様に断面楕円形状のレーザ光を光学系を
用いて断面円形状のレーザ光に容易に変換することがで
きる。従って、不安定共振器から出力される断面矩形状
のレーザ光を光学系により集光している従来構成と違っ
て、不安定共振器２２からのレーザ光を一点に集光して
レーザ加工を適切に行うことができる。

【００１９】また、上記従来構成のもの場合、不安定共
振器２２から出力されるレーザ光の断面形状が矩形状の
ものを対象としたが、不安定共振器２２から出力される
レーザ光の断面形状が方形の場合には、出力部に円形の
出射孔を設けるようにする。この場合、不安定共振器２
２から出力されるレーザ光は断面形状が円形であるの
で、シリンドリカルレンズを用いることなく直ちに加工
ヘッドにより集光することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のレーザ装置によれば、不安定共振器のレーザ光の出力
部に円又は長円状の出射孔を設けたので、一点に効率良
く集光することが可能となるレーザ光を出力することが
できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部の概略斜視図

【図２】本体を縦断して示す斜視図

【図３】従来例を示す縦断面図

【符号の説明】

１１は本体、１２，１３は電極、１６は放電空間部、２
０はガスリザーブ部、２２は不安定共振器、２２ｃは出
力部、２２ｄは出射孔である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉川 徹 川崎市川崎区浮島町２−１ 株式会社東芝 浜川崎工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の放電空間部を形成するように対向
   配置された第１及び第２の電極と、これらの電極間に位
   置するレーザ媒質の放電により出力部からレーザ光を出
   力する不安定共振器と、この不安定共振器の出力部にレ
   ーザ光の断面形状が円または長円状となるように制限す
   る出射孔とを具備したことを特徴とするレーザ装置。