JPS5889889A - レ−ザ出力可変装置 - 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】 この発明はレーザ出力を安定して可変し得るレーザ可食
装置に関する。

峻近レーザは多方面にねたつて広く用いられている。

このうち例えば医用８よび小加工などの応用分野には代
表的なものきして出力数＋Ｗｔｍ度のＣＯ。

ガスレーザが用いられるが、このようなレーザは用途に
よって発振器より取り出す出力を可変するのが不可欠で
ある。

ところで、このようなＣＯ，ガスレーザは通常数＋　ｔ
ｏｒｒｌ１度の低圧混合気体中のグロー放電により励起
され発振するものが用いられており、このようなレーザ
発ｌ！に器は゛通常放電電流を変えることくより出力を
可変するようにしている。ところが。

このような可変手段によると次のような欠点がある。

ｆａ）放１１Ｅ−流のコントロールには高圧（数ｋｖ〜
数＋　ｋｖ）の１１１１安定化コントロ一ル回路が必要
であり、かカする高電圧の電流コントロールのための回
路素子は大型で且つ高１価なものになる。

ｏＱ）　　ＣＯ，ガスレーザのような放電励起の低圧気
体レーザではレーザの安全発振領域が必ずしも放−の安
定碩域になく、放電、を流を変化きせることは放電しい
てはレーザ発鳴の安定性を欠くことになる。し−たがっ
て放鑞電流、′−圧は最適値に固定して３くことが望ま
しい。

ｌｃ）　　放電−流のコントロールによっては（ｂｌの
理由により最大出力の三割穆度の低出力域までしか安定
に出力を変化させることができない。

（ｄ）−電流制御用の素子が装置寿命を決めるファクタ
ーになってしまう。

一方、このようなものを上回る高出力レーザ例えばＣＯ
，ＨＰ　、ＤｒなどのＣＷ発振についても上述と同様用
途によって出力を可変することが不可欠でる適切な手琲
力Ｓ見当らないのが現状である。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので。

簡単な構成および操作にてレーザ出力を安定して可変す
ることができるレーザ出力可変装置を提供することを目
的とする。

以下、この発明を図面に従い説明する。

まず１．この発明のＩｊＸ４を第１図により説明する。

図において、１はブリュースター窓１１１３よび取り出
し°４１２などを有するＣＯ，ガスレーザ発振器で、こ
の発ｍｊ！１は単一直線偏光したレーザビーム２を出力
するようにしている。、つまり、この場合発振されるレ
ーザめ１光成分は図示２′に示す平行な成分のみを有す
る直線偏光とする。

このような発振器ｌより出力されるレーザビーム２−の
光軸上にＧｅ、２ｇ８ｅなどのレーザ透過性を有する平
行平板３を′設ける。−仁の場合、平行平板噛は発損波
死に対しレーザビーム２がブリ、−スター角０ｐで入射
するように配置する。

このようにすると、平行平板３に対するレーザビーム２
の透過率はブリ、−スターの法則により１００％になる
。つまり平行平板３に対して１００チＰＪ光でレーザビ
ーム２が入射していることになる。この状喝で平行平板
３をレーザビーム２の光軸を回に軸として回転し、レー
ザビーム：２の平行平板ａ　ｔｉ対する入射面を回転、
すると（このときの回転角をφとする。）レーザビーム
２の平行平板３に対するＰ成分が減少し、これに代わっ
てＳ成分が増加し、φ！９０°になると８成分が１００
−となり、この時点でレーザビーム２の透過率は最少に
なる。

このような平行平１［３に対するエネルギー透過で与え
られる。ここで＃ｍｘｔａｎ−１０（ｎは平行平板３の
胴折率） これにより平行平板３に対するレーザビーム２の入射面
を回転角φ−とて回転することにより透過る透過ビーム
量を可変できることになる。

板３の回転角φをθ〜９００まで変化したところ第２図
に示すように平行平板３での透過率を１００−らおよそ
２２ｍまで変化することができた。

この場合ＣＯ，レーザは赤外域にありこのような赤外域
における平行平板３つまり透過材での胴折率は適意の可
視域のものより高いためφ＝９００（８偏先入力）時の
透過率が著しく低くなっている。

次に、このような原理にもとずいた具体的な１実ＭｆＰ
ｌを第３図＋ａ）　（ｂ）により説明する。−図におい
て２１はブリ、−スター１１２１１．．８よび取り出し
癒２１２などを有するＣＯ，ガスレーザ発ｍｓで、この
発振＠２１よりレーザビーム２２が出力されている。こ
のレーザビーム２２の光軸上にレーザ光透過性を有する
Ｇｅ、Ｚｎ８ｅなどからなる透過部材例えば平行平板２
３を設ける。この平行平板２３はレーザビーム２２．２
％ブリ、−スター角−勝で入射するようにホルダー２４
に傾斜して支持されている。

このホルダー２４は筒状をなし、一方間口端に上記平行
平板２３を支持し、他方開口端部に回転部＠機構２５を
設は光軸を回転軸として回転可能にしている。つまり、
ホルダ、−２４の回転により平行平板２３を光軸を回転
軸に回転させるようにしている。この場合回転駆動機構
２５は同図（ｂｌに示すようｌζホルダー２４側をウオ
ームホイール２５１に形成し、このホイール２５１をウ
オーム２５２＃こて回転させるようにしている。

ホルダー２４の周囲−こ沿って例えばレンガなどのレー
ザ吸収体２６を設けている。この吸収体２６は平行平板
２３を透過せずに反射されてくる反射レーザを吸収する
ものである。この吸収体２６にはその発熱を除去するた
めの冷却手段例えばウォータジャケット２７−を設け、
このジャケット２７に冷却水を供給するようにしている
。

次にその作用を一説明する。

いま、レーザ発振器２１よりレーザビーム２２は平行平
板２３面こと照射される。この場合レーザビーム２２の
平行平板２３に対する入射面の回転角φが００にあると
平行平板２３の透過率は１０〇−になるので平行平板２
３を通して１００％透過のレーザビーム２２′が出力さ
れる。

この伏線から回転駆動機構２５＃こよりホルダー２４と
ともに平行平板２３を光軸を回転軸として回転させると
、つまり回転角φを０〜９０°の範囲で変化すると平行
平板２３での透過率が変化されるので、このときの透過
率−こ応じた透過レーザビーム２２′が出力され、他は
反射レーザビーム２２”として吸収体２６に吸収される
。この場合、例えば出力１００ＷのＣＯ雪ガスレーザに
なるとφ＝９００のとき反射レーザが８０Ｗにもなるが
、吸収体２６には耐熱効果のすぐれたレンガなどが用い
られ、加えてウォータジャケット２７）冷却水の供給も
行なわれるのでこの際発生する熱を確実に除去すること
ができる。

かくして、以下同様にして回転駆動機構２５にてホルダ
ー２４とともに平行平板２３を回転させることによりレ
ーザ出力を任意（上述したようにＧｅ　（ｎ＝４．０　
）を用いた場合は１００１〜２２ｍの範囲）（可変でき
ることになる。

したがって、このような構成によればレーザ光透過性の
平行平板をレーザず一ムの光軸上にレーザビームがブリ
、−スター角、で入射するように配電し、この平行平板
を光軸を回転軸として回転することでレーザ出力を可変
できるので、構成が簡単で、しかも樟作も簡単にできる
。

また、平行平板を回転する角度は９００であるが−これ
を越えても出力が可変域で変化するだけなのでス７トッ
パａ構のような無駄のものを省くことができ、この点で
も構成を簡単化でき、しかも９Ｇ’と比゛較的広い、角
度で出力調整できるので出力を微調整できるとともに調
整のための機構精度を高めることもできる。

（にこのときのレーザ光の可変はレーザ発！ｊＲ１１−
と独立して行なわれるので％発振器にとって最良な状０
（がスレーザの場合は電流、ガス圧など）にて安セして
使用で、きる利点もある。またこのことはレーザ発振器
の電源に電流安定化コントロ、−ル回路などを必要とし
ないのでその分宛振器の小形低価格化を図ることもでき
る。

第４図はこの発明の他実施例を示している。この例では
レーザ吸収体２６をホルダー２４に熾付け、ホルダー２
４とともに光軸を回転として回転するようにしている。

その他は第３図と同様である。

このようζこすると吸収体２６は反射レーザビーム２２
′のスポットが充分大る程度の大きさのものでよくなり
、また上述の実施例と同様の効果が期待できる６ ４５図はこの発明の異なる他実施例を示している。こ−
の例ではレーザ出力を自動的に設定値−こ―整可能−こ
している。この場合、レーザ吸収体２６に温度構出機能
をもたせ平行平板ｚ３からの反射し一ザビーム２２″に
よる吸収体２６での温度上昇を検出回路３０にて検出し
、このときの検出温度をもとに平行平板２３を通した透
過レーザビーム２２′の出力を演算し、これを表示部３
１に表示する。また、これと同時に検出回路３０の出力
を比較′ａ３２に与え、ここで予めレーザ出力を設定し
た出力設定器３３の出力と比較しこの比較出力により駆
動回路３４を介して回転駆動機構２５を駆動し平行平板
２３を介して得られる透過レーザビームの出力２２′を
設定１直に謂、整するようにしている。

このようにするとレーザ出力を自動的に所望の設定値に
調整できるので電機操作が一層簡単にできる。

第６図はこの発明の爽に異なる他実施例を示している。

この例では出力可変域番より広げることができるように
している。この場合レーザビー、ム、２２の光軸上に沿
ってレーザビ」ム２２がブリ。

−スター角＃ｌで入射するように複数（図示例では′２
枚）の平行平板２３１．２３２を配置し、これら平行平
板２３１，２３２を共通のホルダ２４に設は一体的に回
転駆動ｊ＠１ｊ２４に−て光軸を回転軸として回転させ
るようにしている。、な詔、　２６１．！６２は各平行
平このようにすると、各平行平板２３１．２３２にて透
過率を変えることができるのでレーザ出力の可変域を広
げることができる。ちなみに平行平板２３１゜２３２と
してＧｅ　（ｎ＝４．０　）を用いたところ４１＄−１
００１１の範囲まで、またＺｎ８ｅ（ｎ＝ｇ２．４）を
用いたところ１２優〜１００−の範囲まで夫々出力可変
域を拡大することかで−きた。またこのように２枚の平
行平板２３１２３２を用いる゛と各平板での一光軸のず
れを補正すること−もでき、良好なレーザビームを出力
でする。

第７図はこの発明の更番こまた異なる実施例を示共振器
内に組込んでも同様の働きを期待できる岬この場合共振
器のブリ、−スターｊｌ１２１１と取り出し鏡２１２の
間に１＠３図で述べたと同様の装置をｉ込んでいる。

このようにすると、ホルダー２４を回転すること−こよ
り共振器での損失を可変し発振出力を調整、する仁とが
できる。

なお、この発明は上記実施例にのみ限定されず要旨を変
（しない範囲で適宜変形して実施できる。

以上述べたようにこの発明によれば簡単な構盛および樟
作にてレーザ出力を安定して可変することができるレー
ザ出力可変装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

＠１図はこの発明の詳細な説明するための概略的構成図
、第２図は同原理説明に用いる特性図、第３図１ａ）　
（ｂ）はこの発明の一実施例を示し、（ａ）は概略的構
成［＋ｂｌは同実施例の回転駆動機構を示す概略的構成
図、第４図はこの発明の他実施例を示す概略的構成図、
第５図は同実施例の異なる他実施例を示す概略的構成図
、第６図はこの発明の更に異なる他実施例を示す概略的
構成図、第７図はこの発明の−にまた異なる他実施例を
示す概略的構成図である。 １．２１・・・レーザ発振器　　１１，２１１・・・ブ
リ、−スタ・窓　　　１２，２１２・・・破り出−し癒
２．２２・・・レーザビーム　２２′・・・透過レーザ
ビーム２２″・・・反射レーザビーム ３．２３，２３１，２３２・・・平行平板　　２４・・
・ホルダー２５・・・回転駆動機構　　　２６，２６１
，２６２・・・レーザ吸収体　　　　　　　　２）・・
・ウォータジャケット３０・・・温度検出器　　　３１
・・・表示部３２・・・比較器　　　　　３３・・・出
力設定器３４・・・駆動回路 第１図 第２図　　゛ 第３図 （ａ） ５２ １１１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１）　　レーザビームを発生する発生源と、上記レー
   ザビームの光軸上に上記レーザビームがブリ。 −スター角で入射するよう、に配電され且つレーこの平
   行平板をと記光軸を回転軸として回転させる手段と、上
   記平行平板からの反射レーザを吸収するレーザ吸収体と
   を風情したことを特徴とするレーザ出力可変装置。 ＋２１　　）、記平行平板を回転させる手段は上記レー
   ザ吸収体のａ度上昇を噴出しと記平行平板を透過する出
   力レーザを演算するとともにこの演算結果と予め設定さ
   れた出力との比較出力により上記平行平板を回転駆動す
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲ｆ４１項
   記載のレーザ出力可変装置。 １３）１記レ一ザ吸収体は冷却手段を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載のレーザ出
   力可変装置。 （４）　　上記平行平板、この平行平板を回転させる手
   段およびレーザ吸収体を共振器内部に有することを特徴
   とする特許請求の範囲ｄａ１項乃至第３項のいずれかに
   記載のレーザ出力可変装置。