JPH0744386Y2 - 強度均一化レーザビーム加工光学系 - Google Patents
強度均一化レーザビーム加工光学系Info
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- JPH0744386Y2 JPH0744386Y2 JP1988044075U JP4407588U JPH0744386Y2 JP H0744386 Y2 JPH0744386 Y2 JP H0744386Y2 JP 1988044075 U JP1988044075 U JP 1988044075U JP 4407588 U JP4407588 U JP 4407588U JP H0744386 Y2 JPH0744386 Y2 JP H0744386Y2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 18
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
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- Lasers (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は強度均一化レーザビーム加工光学系に関し，特
に四面プリズムを透したガウシアンビーム光を均一な強
度分布に変換するための強度分布に変換するための強度
均一化レーザビーム加工光学系に関する。
に四面プリズムを透したガウシアンビーム光を均一な強
度分布に変換するための強度分布に変換するための強度
均一化レーザビーム加工光学系に関する。
従来より，レーザ光のビーム強度の均一化に関する技術
は数多く提案されている。四面プリズムを用いた方法も
その１つである。この四面プリズムを用いた方法は，第
５図に示すように，強度分布が曲線Ａで示されるような
ガウシアンビームであるレーザ光１は，四面プリズム２
に光軸が互いに一致するように入射して四分割化され
る。このとき，光軸８付近の強度の大きいレーザ光はA1
に示すように光軸８から離れるように屈折するのに対
し，ガウシアンビームの裾部の光軸８から離れたところ
の強度の小さいレーザ光はA2に示すように反対に光軸に
近づくように屈折する。このようにして，四面プリズム
によって四分割化されたレーザ光は弱いところと強いと
ころが夫々重畳されて，四面プリズムにおける斜面（側
面）と，入射レーザ光の光軸に対して垂直な面とで作る
入射角θと，入射レーザ光のビーム径2aとによって一意
的に定められる距離Ｌのところで，均一な強度分布Ｂを
有するレーザ光に変換される。
は数多く提案されている。四面プリズムを用いた方法も
その１つである。この四面プリズムを用いた方法は，第
５図に示すように，強度分布が曲線Ａで示されるような
ガウシアンビームであるレーザ光１は，四面プリズム２
に光軸が互いに一致するように入射して四分割化され
る。このとき，光軸８付近の強度の大きいレーザ光はA1
に示すように光軸８から離れるように屈折するのに対
し，ガウシアンビームの裾部の光軸８から離れたところ
の強度の小さいレーザ光はA2に示すように反対に光軸に
近づくように屈折する。このようにして，四面プリズム
によって四分割化されたレーザ光は弱いところと強いと
ころが夫々重畳されて，四面プリズムにおける斜面（側
面）と，入射レーザ光の光軸に対して垂直な面とで作る
入射角θと，入射レーザ光のビーム径2aとによって一意
的に定められる距離Ｌのところで，均一な強度分布Ｂを
有するレーザ光に変換される。
第６図は光軸方向に見た各レーザ光１と四面プリズム２
を示すもので,Cは合成された均一な（正）方形ビーム像
（合成像）である。
を示すもので,Cは合成された均一な（正）方形ビーム像
（合成像）である。
合成像Ｃはオプチカルコムニケーション（Opt.Commu
n.）48,1983,44〜46に詳細に報告されているように，そ
の１辺がガウシアンビーム半径ａの1.1倍である1.1aに
なるときその均一性が最良になる。
n.）48,1983,44〜46に詳細に報告されているように，そ
の１辺がガウシアンビーム半径ａの1.1倍である1.1aに
なるときその均一性が最良になる。
上述した従来の四面プリズムのみを用いた均一ビーム光
学系ではガウシアンビームを入射光としている。このガ
ウシアンビームをレーザ発振器から取り出そうとすると
き，通常はTEM00モードと呼ばれる最もコヒーレンシー
（Coherency）の高い光として取り出されるため，入射
光は可干渉性に優れている。従って，四面プリズムを用
いた均一ビーム光学系では，四分割されたコヒーレンシ
ーの高い光を重ね合わせているので，均一ビーム上に必
ず干渉縞が現われるという問題点がある。これは原理的
にどうしても避けられないものである。
学系ではガウシアンビームを入射光としている。このガ
ウシアンビームをレーザ発振器から取り出そうとすると
き，通常はTEM00モードと呼ばれる最もコヒーレンシー
（Coherency）の高い光として取り出されるため，入射
光は可干渉性に優れている。従って，四面プリズムを用
いた均一ビーム光学系では，四分割されたコヒーレンシ
ーの高い光を重ね合わせているので，均一ビーム上に必
ず干渉縞が現われるという問題点がある。これは原理的
にどうしても避けられないものである。
第７図はこの干渉縞の模様を示した図であり，多数の干
渉縞がλ/2sinθの間隔でX,Y方向に＃型状に整然と並ん
でいる。ここにλは入射レーザ光の波長を示し，入射角
θは90°以下である。これは通常のルーフトップ状のプ
リズムが２組あり，それぞれが90°の角度をなして配置
されていると考えれば理解できる。
渉縞がλ/2sinθの間隔でX,Y方向に＃型状に整然と並ん
でいる。ここにλは入射レーザ光の波長を示し，入射角
θは90°以下である。これは通常のルーフトップ状のプ
リズムが２組あり，それぞれが90°の角度をなして配置
されていると考えれば理解できる。
したがって，本考案は，従来のもののこのような問題点
を解決しようとするもので，均一ビーム上に干渉縞の現
われない強度均一化レーザビーム加工用光学系を提供し
ようとするものである。
を解決しようとするもので，均一ビーム上に干渉縞の現
われない強度均一化レーザビーム加工用光学系を提供し
ようとするものである。
本考案は，合成像上に生じた干渉縞によってできる不均
一さをなくすために，合成像の干渉縞の間隔に合わせて
動かす構造としたものである。
一さをなくすために，合成像の干渉縞の間隔に合わせて
動かす構造としたものである。
すなわち本考案によれば，ガウシアンビームを出力する
レーザ光源と、前記ガウシアンビームを屈折させて被加
工物上にビーム強度が均一な合成方形ビームを照射させ
る四面プリズムと、該四面プリズムから見て前記被加工
物側に配置され、前記合成方形ビームを前記被加工物上
に導く全反射ミラーとを有するレーザビーム加工光学系
において、前記合成方形ビームが該合成方形ビームによ
って被加工物上に生じる干渉縞の間隔に対応した振幅で
揺動するように、前記全反射ミラーを振動させる手段を
有することを特徴とする強度均一化レーザビーム加工光
学系が得られる。
レーザ光源と、前記ガウシアンビームを屈折させて被加
工物上にビーム強度が均一な合成方形ビームを照射させ
る四面プリズムと、該四面プリズムから見て前記被加工
物側に配置され、前記合成方形ビームを前記被加工物上
に導く全反射ミラーとを有するレーザビーム加工光学系
において、前記合成方形ビームが該合成方形ビームによ
って被加工物上に生じる干渉縞の間隔に対応した振幅で
揺動するように、前記全反射ミラーを振動させる手段を
有することを特徴とする強度均一化レーザビーム加工光
学系が得られる。
第１図は本考案の原理を説明する構成図である。レーザ
発振器からガウシアンビームで出射されたレーザビーム
は，入射レーザ光１として四面プリズム２を透過し，ビ
ームベンダとしての全反射鏡３に45°の角度で入射す
る。反射光は，入射ガウシアンビームの半径をａとする
とき,1.1aとなるところまで導かれ，その場所に対象物
７が来る様に調整される。この時，対象物７上には先に
説明したように第１図のようなＸ軸とＹ軸方向の干渉縞
があらわれている。
発振器からガウシアンビームで出射されたレーザビーム
は，入射レーザ光１として四面プリズム２を透過し，ビ
ームベンダとしての全反射鏡３に45°の角度で入射す
る。反射光は，入射ガウシアンビームの半径をａとする
とき,1.1aとなるところまで導かれ，その場所に対象物
７が来る様に調整される。この時，対象物７上には先に
説明したように第１図のようなＸ軸とＹ軸方向の干渉縞
があらわれている。
ここでビームベンダとしての全反射鏡３をたとえばリニ
アトランスレータ４でＹ軸方向に高い周波数で振動させ
る。振動させる際の振幅は，この実施例のように45°の
四面プリズムを用いたときは，干渉縞の間隔 倍でよい。要は干渉縞の山が振動により谷の位置にくれ
ばよい。
アトランスレータ４でＹ軸方向に高い周波数で振動させ
る。振動させる際の振幅は，この実施例のように45°の
四面プリズムを用いたときは，干渉縞の間隔 倍でよい。要は干渉縞の山が振動により谷の位置にくれ
ばよい。
この様にすればＸ軸に沿って生じていた干渉縞が±Ｙ軸
方向に高速に移動を繰り返す。このため，時間的に平均
して見れば，あたかもＸ軸に沿って生じた干渉縞はなく
なった様にみなすことができる。
方向に高速に移動を繰り返す。このため，時間的に平均
して見れば，あたかもＸ軸に沿って生じた干渉縞はなく
なった様にみなすことができる。
同様にして,X軸方向に高い周波数で振動できる全反射鏡
を設ければ，今度はＹ軸に沿って生じた干渉縞もないも
のとみなせる。
を設ければ，今度はＹ軸に沿って生じた干渉縞もないも
のとみなせる。
第２図は本考案の第１図の構成を示す図である。ガウシ
アン分布を有する入射レーザ光11としてHe−Neレーザ光
（λ＝632.8μｍ）を用い，四面プリズム12として傾斜
角３°のものを用い，リニアトランスレータとして数kH
zの周波数で振動するPZT（Piezo−electric Transduce
r）14,16を用いる。入射レーザ光11は四面プリズム２を
通り,X軸用のPZT14により振動する全反射ミラー13で直
角方向に曲げられ、−Ｘと＋Ｘの方向の微小（干渉縞間
隔は約６μｍ）に振動するビームとして全反射鏡15に照
射される。全反射鏡15は別のＹ軸用のPZT16により微小
に振動しており，ここで直角に曲げられたレーザ光ビー
ムは，−Ｙと＋Ｙの方向にも微小に振動して対象物17に
照射される。したがってＸ軸方向の干渉縞もＹ軸方向の
干渉縞も見掛けの上ではなくなって一様なビーム光が照
射されたのと同じになる。
アン分布を有する入射レーザ光11としてHe−Neレーザ光
（λ＝632.8μｍ）を用い，四面プリズム12として傾斜
角３°のものを用い，リニアトランスレータとして数kH
zの周波数で振動するPZT（Piezo−electric Transduce
r）14,16を用いる。入射レーザ光11は四面プリズム２を
通り,X軸用のPZT14により振動する全反射ミラー13で直
角方向に曲げられ、−Ｘと＋Ｘの方向の微小（干渉縞間
隔は約６μｍ）に振動するビームとして全反射鏡15に照
射される。全反射鏡15は別のＹ軸用のPZT16により微小
に振動しており，ここで直角に曲げられたレーザ光ビー
ムは，−Ｙと＋Ｙの方向にも微小に振動して対象物17に
照射される。したがってＸ軸方向の干渉縞もＹ軸方向の
干渉縞も見掛けの上ではなくなって一様なビーム光が照
射されたのと同じになる。
上記において,PZTの振動の振幅は構造的に100μｍ程度
が限度であるので，これ以上の振幅を必要とする場合は
次のようにする。
が限度であるので，これ以上の振幅を必要とする場合は
次のようにする。
第３図は本考案の第２の実施例の構成を示す図である。
この場合入射レーザ光21としてCO2レーザ（λ＝10.6μ
ｍ）の出力光を用い，リニアトランスレータとしてガル
バノメータ24,26を用いてある。四面プリズム22,全反射
鏡23,25は第１の実施例と同じであり，装置としての機
能は，数値的な相異はあるが，第１の実施例と同じであ
り，見掛上均一なレーザ光ビームが照射されたのと同じ
になる。
この場合入射レーザ光21としてCO2レーザ（λ＝10.6μ
ｍ）の出力光を用い，リニアトランスレータとしてガル
バノメータ24,26を用いてある。四面プリズム22,全反射
鏡23,25は第１の実施例と同じであり，装置としての機
能は，数値的な相異はあるが，第１の実施例と同じであ
り，見掛上均一なレーザ光ビームが照射されたのと同じ
になる。
この実施例では干渉縞の間隔は約100μｍとなるが，ガ
ルバノメータ24,26を用いることにより充分に対応でき
る。このガルバノメータは振動幅を相当大きくできるの
で，干渉縞の間隔が広く，合成像を振動させる振動距離
を大きくとることが必要な場合に有効になる。
ルバノメータ24,26を用いることにより充分に対応でき
る。このガルバノメータは振動幅を相当大きくできるの
で，干渉縞の間隔が広く，合成像を振動させる振動距離
を大きくとることが必要な場合に有効になる。
第４図に本考案の第３の実施例の正面図（ａ）と側面図
（ｂ）を示す。前記第２の実施例が反射板を用いて四面
プリズムによって合成された像を動かしたのに対し，こ
の例では適当な厚みｄを有する透過板33を用い，この透
過板33の傾きθをガルバノメータ34によって変え，この
透過板39を通り抜けるレーザビームを透過板33の屈折率
に従って曲げ，これにより四面プリズム32から出た合成
像を動かすようにしたものである。このとき，この動く
量は透過板33の傾きθの厚みｄによって決められる。こ
の第４図はＸ軸のみを振る場合を示したがもう１枚Ｙ軸
を振る透過板を透過板33の近くに追加すれば，第２の実
施例と全く同様の機能を持たせることが可能となる。
（ｂ）を示す。前記第２の実施例が反射板を用いて四面
プリズムによって合成された像を動かしたのに対し，こ
の例では適当な厚みｄを有する透過板33を用い，この透
過板33の傾きθをガルバノメータ34によって変え，この
透過板39を通り抜けるレーザビームを透過板33の屈折率
に従って曲げ，これにより四面プリズム32から出た合成
像を動かすようにしたものである。このとき，この動く
量は透過板33の傾きθの厚みｄによって決められる。こ
の第４図はＸ軸のみを振る場合を示したがもう１枚Ｙ軸
を振る透過板を透過板33の近くに追加すれば，第２の実
施例と全く同様の機能を持たせることが可能となる。
本実施例は四面プリズムの傾斜角θが比較的大きく四面
プリズムと対象物上での合成像までの距離が長くとれな
いときに有用である。さらに，四面プリズムに入射され
るレーザビームの光軸と合成像の中心をほぼ一致させら
れることにも利点がある。尚，透過板の材質としてはZn
Se（屈折率ｎ＝2.4）等を用いればよい。
プリズムと対象物上での合成像までの距離が長くとれな
いときに有用である。さらに，四面プリズムに入射され
るレーザビームの光軸と合成像の中心をほぼ一致させら
れることにも利点がある。尚，透過板の材質としてはZn
Se（屈折率ｎ＝2.4）等を用いればよい。
以上説明したように，本考案は四面プリズムを透過させ
たレーザ光を合成像のでき面上にてＸ軸方向,Y軸方向に
それぞれ干渉縞の間隔に合わせて揺動さす手段を持たせ
ることにより，四面プリズムで作られた強度均一ビーム
上の干渉縞の影響をなくすことができる効果がある。
たレーザ光を合成像のでき面上にてＸ軸方向,Y軸方向に
それぞれ干渉縞の間隔に合わせて揺動さす手段を持たせ
ることにより，四面プリズムで作られた強度均一ビーム
上の干渉縞の影響をなくすことができる効果がある。
第１図は本考案の原理を説明する構成図，第２図乃至第
４図は本考案の実施例の構成図，第５図，第６図は従来
のビームの強度を均一化する方法の説明図，第７図はこ
のとき生ずる干渉縞の説明図である。 記号の説明:1…入射レーザ光,2…四面プリズム,3…全反
射鏡,4…リニアトランスレータ,7…対象物。
４図は本考案の実施例の構成図，第５図，第６図は従来
のビームの強度を均一化する方法の説明図，第７図はこ
のとき生ずる干渉縞の説明図である。 記号の説明:1…入射レーザ光,2…四面プリズム,3…全反
射鏡,4…リニアトランスレータ,7…対象物。
Claims (1)
- 【請求項１】ガウシアンビームを出力するレーザ光源
と、前記ガウシアンビームを屈折させて被加工物上にビ
ーム強度が均一な合成方形ビームを照射させる四面プリ
ズムと、該四面プリズムから見て前記被加工物側に配置
され、前記合成方形ビームを前記被加工物上に導く全反
射ミラーとを有するレーザビーム加工光学系において、 前記合成方形ビームが該合成方形ビームによって被加工
物上に生じる干渉縞の間隔に対応した振幅で揺動するよ
うに、前記全反射ミラーを振動させる手段を有すること
を特徴とする強度均一化レーザビーム加工光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988044075U JPH0744386Y2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 強度均一化レーザビーム加工光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988044075U JPH0744386Y2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 強度均一化レーザビーム加工光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01151993U JPH01151993U (ja) | 1989-10-19 |
| JPH0744386Y2 true JPH0744386Y2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=31270452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1988044075U Expired - Lifetime JPH0744386Y2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 強度均一化レーザビーム加工光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744386Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119667644B (zh) * | 2023-09-21 | 2025-10-17 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种激光雷达照明装置及激光雷达系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS577836A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacture of coated optical fiber |
| JPS5927825B2 (ja) * | 1980-07-15 | 1984-07-09 | 松下電工株式会社 | 額縁構造 |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP1988044075U patent/JPH0744386Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01151993U (ja) | 1989-10-19 |
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