JPS5855663Y2 - レ−ザ−発振装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は共振器の特性を変えることができるようにした
レーザー発振装置に関する。

考案の技術的背景とその問題点 近年、高出力で比較的集束性の良いレーザービームを発
生させることのできるものとして不安定形の共振器をも
つレーザー発振装置が注目されている。

しかしながら、不安定形の共振器は開発の歴史が浅いた
めに実際のレーザー発振装置への応用例がほとんどない
。

一方、従来のレーザー発振装置の共振器は安定形のもの
が大部分であった。

しかしながら、安定形の共振器は出力鏡としてＺｎ５ｅ
やＧａＡｓなどの高価な半導体鏡を使用しなければなら
ない。

したがって、レーザー発振器の使用目的に応じて共振器
の特性を変える際のコストが極めて高くつくという欠点
がある。

これに対して不安定形の共振器は、反射鏡として上記半
導体鏡に比較して非常に安価な金属鏡だけで構成されて
いるから、異なる曲率の反射鏡を用いて共振器の特性を
変えることが比較的安価に行なえる。

しかしながら、従来上記不安定形共振器をもつレーザー
発振装置において、その共振器の特性を容易に変えるこ
とができるようにしたものが開発されていなかった。

また、安定形の共振器は、その出力鏡が平面鏡で、この
出力鏡から出るレーザービームが平面波であるが、回折
のために遠く離れるにしたがってビーム径が拡がってし
まう。

すると、口径の小さな加工用のレンズに入らなくなるか
ら、高価な大口径のレンズを用いなければならないとい
う欠点が生じたり、このことを防ぐためにはコリメータ
レンズを用いてレーザービームを平行化するなど特殊な
ビーム伝送系を必要とするという問題が生□じる。

考案の目的 本考案は不安定形共振器の特性、すなわち反射鏡を曲率
の異なるものと容易に変えることができるようにしたレ
ーザー発振装置を提供することにある。

考案の概要 発振装置の本体によって形成された励起空間を介して一
対の反射鏡収納部を対向するよう配設し、これら反射鏡
収納部内に外部からの操作によってスライド可能な複数
の曲率の異なる反射鏡を保持した移動体を設け、これら
移動体を操作することにより不安定形共振器を構成する
対向する一対の反射鏡の曲率を変えることができるよう
にしたレーザー発振装置である。

考案の実施例 以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明する。

まず、第１図は一般的な不安定形共振器の概略を示し、
図中１は励起空間である。

この励起空間１を介して金属鏡からなる凹面反射鏡２と
凸面反射鏡３が対向するよう配設されている。

上記凸面反射鏡３の近傍には透孔４が穿設された結合反
射鏡５が４５°の傾斜角度で設けられている。

したがって、上記凹面反射鏡２と凸面反射鏡３とにより
励起されたレーザービームＬは、上記結合反射鏡５で反
射し、この反射方向に設けられた出力窓６から環状の断
面形状をもつレーザービームＬとなって出射する。

このような不安定形共振器において、第２図に示すよう
に凹面反射鏡２の曲率をＲ１、凸面反射鏡３の曲率をＲ
２、これら反射鏡２，３の対向間隔をｌ、凹面反射鏡２
によって生じる共振器内の光の波面の定常状態の曲率を
ａ、同じく凸面反射鏡３によって生じる光の波面の曲率
をｂとすると、が成り立つ。

この（１）式と（２）式を連立して解くことによりａ、
ｌ）が求められ、さらに拡大率Ｍが、によって求められ
る。

そして、上記（１） 、 （２） 、 （３）式により
凹面反射鏡２からレーザービームＬの最小径までの距離
ａと、 により求められる等価的な結合度が決定される。

この結合度は、通常各レーザー発振装置により最適値が
存在し、この最適値から大きくずれるときには発振効率
が非常に悪いものとなってしまう。

不安定形共振器においては、上述したように結合度は拡
大率Ｍによって決定される。

したがって、使用目的に応じて共振器の特性を変える場
合、拡大率Ｍがほぼ一定に保たれ、最小ビーム径となる
距離ａだけが変化するよう凹面反射鏡２と凸面反射鏡３
との曲率Ｒ］ 、 Ｒ２の組合妊を決定しなければなら
ない。

このような観点からなされた本考案の共振器の具体例は
第３図と第４図とに示す。

すなわち、図中１１は励起空間１を形成する発振装置の
本体である。

この本体１１の両端にはそれぞれベローズ１２゜］２を
介して曲率の異なる複数の凹面反射鏡２・・・・・・が
内蔵された第１の反射鏡収納部１３と、曲率の異なる複
数の凸面反射鏡３・・・・・・が内蔵された第２の反射
鏡収納部１４とが対向するよう設けられている。

これら第１．第２の反射鏡収納部１３．１４は第４図に
示すように構成されている。

すなわち、筐体１５内には一対のガイド軸１６．１６が
両端を筐体１５の両側内面に固定して上下方向に平行に
離間するよう架設されている。

これらガイド軸１６．１６には移動体１７がスライド自
在に設けられている。

この移動体１７には一対の取付孔１８．１８がガイド軸
１６．１６の軸方向に対して直交する方向に形成され、
これら取付孔１８．１８にはそれぞれ曲率の異なる上記
凹面反射鏡２・・・・・・または凸面反射鏡３・・・・
・・が保持されている。

また、移動体１７には上記ガイド軸１６．１６と平行に
なるよう駆動軸１９が一端を連結して設けられている。

この駆動軸１９の他端部は、上記筐体１５の一側外面に
設けられた挿通部２０からＯリング２１を介して気密に
突出している。

したがって、この駆動軸１９の筐体１５．力・ら突出し
た端部を押し引きして上記移動体１７を移動させれば、
第１の反射鏡収納部１３と第２の反射鏡収納部１４とに
それぞれ設けられた凹面反射鏡２・・・・・・と凸面反
射鏡３・・・・・・のうち、所望する曲率のものを励起
空間１を介して対向させることができる。

なお、ガイド軸１６．１６の端部には移動体１７の位置
決めをするストッパ２２が設けられ、また駆動軸１９の
挿通部２０から突出した端部には目盛２３が付されてい
て、これらストッパ２２と目盛２３によって上記凹面反
射鏡２・・・・・・と凸面反射鏡３・・・・・・の位置
決めができるようになっている。

また、上記本体１１内には第２の反射鏡収納部１４側の
端部に結合反射鏡５が４５°の傾斜角度で設けられてい
るとともに、この反射方向には出力窓６が形成されてい
る。

なお、移動体１７には、この取付孔１８．１８に保持さ
れた反射鏡２・・・・・・３・・・・・・を冷却するた
めの可撓性チューブからなる冷却水の供給管２４ ａと
排出管２４ ｂが接続されている。

このように構成された共振器によれば、レーザービーム
Ｌの使用目的に応じて共振器の特性、すなわち最小ビー
ム径となる距離ａを変える場合には、第１．第２の反射
鏡収納部１３．１４の一側面から突出した駆動軸１９．
１９を操作し、各移動体１７．１７をスライドさせるこ
とによって励起空間１を介して対向する凹面反射鏡２・
・・・・・と凸面反射鏡３・・・・・・とを曲率の異な
るものに変えればよい。

そして、このような操作は、第１．第２の反射鏡収納部
１３．１４から気密に突出した駆動軸１９．１９により
、励起空間１の真空状態を破らずに容易かつ迅速に行な
うことができる。

しかも、上記構成の不安定形共振器によれば、凹面反射
鏡２・・・・・・と凸面反射鏡３・・・・・・とに安価
な金属鏡を使用することができるので、共振器の特性を
変えることができるようにするため各反射鏡収納部１３
．１４に複数の反射鏡２・・・・・・ ３・・・・・・
を設けても大幅なコスト高を招くことなく安価に構成す
ることができる。

さらに、本考案の共振器は不安定形であるので、出力窓
６から出力されるレーザービームＬか゛安定形共振器の
ように拡がることがない。

したがって、レーザービームＬの拡がりに応じた大径口
の加工用レンズを用いたり、レーザービームＬを平行化
するためにコリメータレンズのような特殊な伝送系を用
いるなどのことをせずにすむ。

更に、もし、同一のレーザーにおいて、レーザ媒質の励
起方法を切替える事ができるような場合、（例えば、Ｃ
Ｗモードとパルスモードの切替えのように）それぞれの
励起方法に最適の結合率が得られるように、共振器構成
を切替えることも可能である。

考案の効果 以上述べたように本考案によれば、励起空間の真空を破
らずに不安定共振器を構成する反射鏡を曲率の異なるも
のに容易かつ迅速に変えて共振器の特性、すなわちレー
ザービームが最小径となる距離や、結合率を使用目的な
どに応じて調節することができる。

また、不安定形共振器であるから、上記反射鏡として安
価な金属鏡を使用することができるので、共振器の特性
を変えることができるようにするため複数の反射鏡を用
いても大幅なコスト高を招くことがない。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図と第２図は不安
定形共振器の説明図、第３図は概略的構成図、第４図は
反射鏡収納部の一部破断した斜視図である。 １・・・・・・励起空間、２・・・・・・凹面反射鏡、
３・・・・・・凸面反射鏡、１１・・・・・・本体、１
３．１４・・・・・・反射鏡収納部、１７・・・・・・
移動体、１９・・・・・・駆動軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 励起空間を形成する発振装置の本体と、この本体に上記
   励起空間を介して対向するよう配置された一対の反射鏡
   収納部と、これら反射鏡収納部内に外部からの操作によ
   ってスライド可能に設けられた移動体と、これら移動体
   にそれぞれ保持された曲率の異なる複数の反射鏡とを具
   備したことを特徴とするレーザー発振装置。