JPS63299183A - レ−ザ発生装置 - Google Patents
レ−ザ発生装置Info
- Publication number
- JPS63299183A JPS63299183A JP13140387A JP13140387A JPS63299183A JP S63299183 A JPS63299183 A JP S63299183A JP 13140387 A JP13140387 A JP 13140387A JP 13140387 A JP13140387 A JP 13140387A JP S63299183 A JPS63299183 A JP S63299183A
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- JP
- Japan
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- heat exchanger
- mirror
- cooling water
- laser
- temperature
- Prior art date
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
- H01S3/0401—Arrangements for thermal management of optical elements being part of laser resonator, e.g. windows, mirrors, lenses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
- H01S3/0407—Liquid cooling, e.g. by water
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Lasers (AREA)
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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。
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〕
本発明はレーザ発生装置に関するものである。
レーザ発生装置では実開昭５８−２０５５１号公報に記
載されているように、出力鏡にレーザ光を通過または反
射させる際に発生する損失熱を冷却水等で冷却すること
によって除去しているが、冷却の際に鏡面上に結露しな
いように更に乾燥した空気を吹き付けたり、露点以上の
温度の水を光学系専用の冷却装置を設けて供給し、出力
鏡の損傷を防止して安定化が図られる。
載されているように、出力鏡にレーザ光を通過または反
射させる際に発生する損失熱を冷却水等で冷却すること
によって除去しているが、冷却の際に鏡面上に結露しな
いように更に乾燥した空気を吹き付けたり、露点以上の
温度の水を光学系専用の冷却装置を設けて供給し、出力
鏡の損傷を防止して安定化が図られる。
また、共振器の光学系支持ロッドの熱変形による鏡類の
光軸ずれに起因したレーザ出力の変動を防止するために
、支持ロッドに一定温度の水を流して熱歪を安定化し、
出力の安定化が行われている。
光軸ずれに起因したレーザ出力の変動を防止するために
、支持ロッドに一定温度の水を流して熱歪を安定化し、
出力の安定化が行われている。
上記従来技術は、出力鏡および全反射鏡の冷却用に露点
温度よりも高い水温の冷却装置をレーザガスの冷却水を
供給する装置とは別に設けたり、乾燥した清浄な空気を
製造し、出力鏡に吹付けるための配管を設けたりする必
要があった。
温度よりも高い水温の冷却装置をレーザガスの冷却水を
供給する装置とは別に設けたり、乾燥した清浄な空気を
製造し、出力鏡に吹付けるための配管を設けたりする必
要があった。
また、共振器の支持ロッドの熱歪安定化のために流す水
は、支持ロッド表面の結露により高電圧の絶縁破壊を防
止するため出力鏡を冷却する冷却水が使用されている。
は、支持ロッド表面の結露により高電圧の絶縁破壊を防
止するため出力鏡を冷却する冷却水が使用されている。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、共振器の
冷却に露点温度より高い安定した温度の冷却水を供給し
、出力鏡の結露による破損防止およびレーザ出力の安定
化を図ることを可能としたレーザ発生装置を提供するこ
とを目的とするものである。
冷却に露点温度より高い安定した温度の冷却水を供給し
、出力鏡の結露による破損防止およびレーザ出力の安定
化を図ることを可能としたレーザ発生装置を提供するこ
とを目的とするものである。
上記目的は、出力鏡、全反射鏡を冷却装置から第２熱交
換器を通過した冷却水で冷却することにより、達成され
る。
換器を通過した冷却水で冷却することにより、達成され
る。
出力鏡、全反射鏡を冷却装置から第２熱交換器を通過し
た冷却水で冷却することにより、所期の目的が達せられ
るがそれを次に説明する。
た冷却水で冷却することにより、所期の目的が達せられ
るがそれを次に説明する。
レーザ発生装置のブロワで断熱圧縮されたレーザガスは
参考文献（日刊工業新聞社刊、数森敏部著新版圧縮機、
３０頁式３７）によれば、ブロワ入ロ圧力Ｐｌ、ガス温
度Ｔｔ（’Ｋ）、ブロワ出口圧力Ｐａ、ガス温度Ｔｚ（
’Ｋ）、レーザガスの比熱比をＫとすると、 ４二１ Ｔｚ＝ＴｘＸ （Ｐｇ／Ｐｔ） ・・
’（１）で表わされる。ここでブロワ入口ガス温度Ｔ１
は熱交換器により冷却されたガス温度であり、レーザの
発振状態によらず一定である。また、ブロワ出入口ガス
圧力Ｐａ、Ｐｚは放電管内の放電条件を一定に保つため
に、一定に保持される。従って、ブロワ出口ガス温度Ｔ
ｚは一定に保たれる０例えばルーツブロワを使用した場
合は通常圧力比Ｐａ／Ｐｚが約２程度、炭酸ガスレーザ
用ガスでは比熱比Ｋが１．３ から１．５なので、ルー
ツブロワ出口温度Ｔｘは約１００℃程度になる。しかし
ブロワ出口のガス温度ではレーザ発振を行う際発振効率
が低下するため、炭酸ガスレーザでは少なくとも約３０
℃程度まで冷却した後放電管に送風される。ブロワ出口
ガスの冷却条件はガス温度、ガス圧力、送風量等が一定
なので、ガス冷却に使用した冷媒（多くの場合は水）の
温度上昇は発振器出力または放電注入パワーの大小９発
振器の周囲温度に依存しなくなる。冷媒の温度上昇はブ
ロワ出口ガスを冷却する熱交換器の冷媒比熱、流量およ
び熱交換器の交換能力に依存することになる。
参考文献（日刊工業新聞社刊、数森敏部著新版圧縮機、
３０頁式３７）によれば、ブロワ入ロ圧力Ｐｌ、ガス温
度Ｔｔ（’Ｋ）、ブロワ出口圧力Ｐａ、ガス温度Ｔｚ（
’Ｋ）、レーザガスの比熱比をＫとすると、 ４二１ Ｔｚ＝ＴｘＸ （Ｐｇ／Ｐｔ） ・・
’（１）で表わされる。ここでブロワ入口ガス温度Ｔ１
は熱交換器により冷却されたガス温度であり、レーザの
発振状態によらず一定である。また、ブロワ出入口ガス
圧力Ｐａ、Ｐｚは放電管内の放電条件を一定に保つため
に、一定に保持される。従って、ブロワ出口ガス温度Ｔ
ｚは一定に保たれる０例えばルーツブロワを使用した場
合は通常圧力比Ｐａ／Ｐｚが約２程度、炭酸ガスレーザ
用ガスでは比熱比Ｋが１．３ から１．５なので、ルー
ツブロワ出口温度Ｔｘは約１００℃程度になる。しかし
ブロワ出口のガス温度ではレーザ発振を行う際発振効率
が低下するため、炭酸ガスレーザでは少なくとも約３０
℃程度まで冷却した後放電管に送風される。ブロワ出口
ガスの冷却条件はガス温度、ガス圧力、送風量等が一定
なので、ガス冷却に使用した冷媒（多くの場合は水）の
温度上昇は発振器出力または放電注入パワーの大小９発
振器の周囲温度に依存しなくなる。冷媒の温度上昇はブ
ロワ出口ガスを冷却する熱交換器の冷媒比熱、流量およ
び熱交換器の交換能力に依存することになる。
従って、冷媒の流量を絞ることにより露点以上の温度の
安定した冷媒が得られる。すなわちガスが流通する径路
のガス流速、配管等が決まればブロワのする仕事も決っ
てしまう、すなわちブロワ入口のガス温度、圧力、流量
等が一定であれば、出口も決った温度、ガス圧等になる
。このようにブロワの出口側の熱交換器にはガス温度、
圧力、流量等が一定の条件で入ってくる。このためこの
ガスを冷却する冷媒１例えば冷却水の温度、量を一定に
してこのブロワの出口側の熱交換器に流入すればその入
口と出口との温度差は一定になる。従ってブロワの出口
側の熱交換器に流入する冷却水の流量を調節すればこの
熱交換器から出る冷却水を露点以上の温度にすることが
できるのである。
安定した冷媒が得られる。すなわちガスが流通する径路
のガス流速、配管等が決まればブロワのする仕事も決っ
てしまう、すなわちブロワ入口のガス温度、圧力、流量
等が一定であれば、出口も決った温度、ガス圧等になる
。このようにブロワの出口側の熱交換器にはガス温度、
圧力、流量等が一定の条件で入ってくる。このためこの
ガスを冷却する冷媒１例えば冷却水の温度、量を一定に
してこのブロワの出口側の熱交換器に流入すればその入
口と出口との温度差は一定になる。従ってブロワの出口
側の熱交換器に流入する冷却水の流量を調節すればこの
熱交換器から出る冷却水を露点以上の温度にすることが
できるのである。
この露点温度以上の冷媒（冷却水）を出力鏡および全反
射鏡の冷却に使用したので、出力鏡を結露させることな
く出力鏡の冷却が可能となる。また、この冷媒を共振器
の支持ロッドに通すようにしたので、支持ロッドを結露
させないで一定温度に保つこ、とができる。
射鏡の冷却に使用したので、出力鏡を結露させることな
く出力鏡の冷却が可能となる。また、この冷媒を共振器
の支持ロッドに通すようにしたので、支持ロッドを結露
させないで一定温度に保つこ、とができる。
〔実施例〕
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図には本発明の一実施例が示されている。同図に示さ
れているようにレーザガスはルーツブロワ１により圧送
され、出口側には圧縮加熱されたレーザガスを冷却する
第２熱交換器２および第３熱交換器３が配置され、ガス
接続管４によって連結されている。第３熱交換器３を出
たレーザガスは放電管５を通過する際、高電圧電源６に
接続された放電電極７，８の間で発生するグロー放電に
より励起される。放電入力エネルギーの一部はレーザ光
として出力鏡９より取り出されるが。
１図には本発明の一実施例が示されている。同図に示さ
れているようにレーザガスはルーツブロワ１により圧送
され、出口側には圧縮加熱されたレーザガスを冷却する
第２熱交換器２および第３熱交換器３が配置され、ガス
接続管４によって連結されている。第３熱交換器３を出
たレーザガスは放電管５を通過する際、高電圧電源６に
接続された放電電極７，８の間で発生するグロー放電に
より励起される。放電入力エネルギーの一部はレーザ光
として出力鏡９より取り出されるが。
残りは熱としてレーザガス中に蓄えられ、第１熱交換器
１０を通過する際に冷却水に奪われてゆく。
１０を通過する際に冷却水に奪われてゆく。
出力鏡９は出力鏡支持板１１に取り付けられ、冷却水を
通過させる穴を設けた出力鏡ホルダ１２により固定され
る。同様に全反射鏡１３は全反射鏡支持板１４と全反射
鏡ホルダ１５とで固定される。
通過させる穴を設けた出力鏡ホルダ１２により固定され
る。同様に全反射鏡１３は全反射鏡支持板１４と全反射
鏡ホルダ１５とで固定される。
これら出力鏡９．全反射鏡１３と放電管５との間には接
続ベローズ５ａ、５ｂが設けられている。
続ベローズ５ａ、５ｂが設けられている。
出力鏡９および全反射鏡１３はパイプ状に加工され、冷
却水を通過できるようにした低膨張率の支持ロッド１６
，１７で所定の間隔を介して保持・支持されている。そ
して放電管５．出力Ｉｔ１９．全反射鏡１３および支持
ロッド１６，１７等より構成される共振器１８に一定温
度、量の冷却水を供給する冷却装２！１９が設けられて
いる。このように構成されたレーザ発生装置で本実施例
では出力鏡９．全反射鏡１３を冷却装置１９から第２熱
交換器２を通過した冷却水で冷却するようにした。
却水を通過できるようにした低膨張率の支持ロッド１６
，１７で所定の間隔を介して保持・支持されている。そ
して放電管５．出力Ｉｔ１９．全反射鏡１３および支持
ロッド１６，１７等より構成される共振器１８に一定温
度、量の冷却水を供給する冷却装２！１９が設けられて
いる。このように構成されたレーザ発生装置で本実施例
では出力鏡９．全反射鏡１３を冷却装置１９から第２熱
交換器２を通過した冷却水で冷却するようにした。
このようにすることにより共振器１８の冷却に露点温度
より高い安定した温度の冷却水が供給され、出力鏡９の
結露による破損が防止されレーザ出力が安定化するよう
になって、共振器１８の冷却に露点温度より高い安定し
た温度の冷却水を供給し、出力鏡９の結露による破損防
止およびレーザ出力の安定化を図ることを可能としたレ
ーザ発生装置を得ることができる。
より高い安定した温度の冷却水が供給され、出力鏡９の
結露による破損が防止されレーザ出力が安定化するよう
になって、共振器１８の冷却に露点温度より高い安定し
た温度の冷却水を供給し、出力鏡９の結露による破損防
止およびレーザ出力の安定化を図ることを可能としたレ
ーザ発生装置を得ることができる。
すなわち一定の温度の水を一定量供給する冷却装置１９
を出た図中矢印表示の冷却水２０は第３熱交換器３へ入
る冷却水２１ａと第２熱交換器２へ送る冷却水２２ａと
に分流される。第３熱交換器３を通った冷却水２１ｂは
第１熱交換器１ｏを通り、冷却装！！１９へ戻る。第２
熱交換器２へ流される冷却水２２ａは流量調整弁２３に
より流量が調整され、冷却水２２ｂとなって第２熱交換
器２に入り、第２熱交換器２を出た冷却水２２０は露点
温度以上の温度に保たれる。この第２熱交換器２を出た
冷却水２２ｃは支持ロッド１６゜１７を通過した後に全
反射鏡１３．出力鏡９の冷却が行われる。出力鏡ホルダ
１２を出た冷却水２２ｇは第１熱交換器１０を出た冷却
水２１ｃと合流して冷却装置１９へ戻る。すなわち、冷
却装置１９を出た冷却水２０は、分流して冷却水２２ａ
。
を出た図中矢印表示の冷却水２０は第３熱交換器３へ入
る冷却水２１ａと第２熱交換器２へ送る冷却水２２ａと
に分流される。第３熱交換器３を通った冷却水２１ｂは
第１熱交換器１ｏを通り、冷却装！！１９へ戻る。第２
熱交換器２へ流される冷却水２２ａは流量調整弁２３に
より流量が調整され、冷却水２２ｂとなって第２熱交換
器２に入り、第２熱交換器２を出た冷却水２２０は露点
温度以上の温度に保たれる。この第２熱交換器２を出た
冷却水２２ｃは支持ロッド１６゜１７を通過した後に全
反射鏡１３．出力鏡９の冷却が行われる。出力鏡ホルダ
１２を出た冷却水２２ｇは第１熱交換器１０を出た冷却
水２１ｃと合流して冷却装置１９へ戻る。すなわち、冷
却装置１９を出た冷却水２０は、分流して冷却水２２ａ
。
２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆを経て冷却水
２２ｇとなり、冷却水２０の他方の分流水。
２２ｇとなり、冷却水２０の他方の分流水。
である冷却水２１ａ、２１ｂを経た冷却水２１ｃと合流
し、冷却水２４となって冷却装置１９に戻る。このうち
冷却装置１９から第２熱交換器２を通った冷却水２２ｃ
で全反射鏡１３．出力鏡９が冷却されるが、ルーツブロ
ワ１を出るレーザガス流の温度、圧力および流量は前述
のように周囲の温度や放電条件には影響されず一定なの
で、第２熱交換器２の熱交換量は冷却水２２ｂの量を一
定に保つことで一定となる。第２熱交換器２を出た冷却
水２２ｃはまず支持ロッド１６，１７に流されるので、
レーザ出力の大小で変わる出力！！９や全反射ｆｉ１３
の損失に左右されず、支持ロッド１６．１７の温度条件
変化による伸縮は抑制される。また、露点温度以上の冷
却水２２ｆを通されるので出力鏡９の結露を防止できる
。第２熱交換器２の冷却水２２ｂの流量が絞り込まれて
いるので、第２熱交換器２を出たレーザガスは放電管５
に送り込まれるまでには冷却されていない、ガスは第３
熱交換器３でレーザ発振効率を損なわない温度まで再度
冷却される。
し、冷却水２４となって冷却装置１９に戻る。このうち
冷却装置１９から第２熱交換器２を通った冷却水２２ｃ
で全反射鏡１３．出力鏡９が冷却されるが、ルーツブロ
ワ１を出るレーザガス流の温度、圧力および流量は前述
のように周囲の温度や放電条件には影響されず一定なの
で、第２熱交換器２の熱交換量は冷却水２２ｂの量を一
定に保つことで一定となる。第２熱交換器２を出た冷却
水２２ｃはまず支持ロッド１６，１７に流されるので、
レーザ出力の大小で変わる出力！！９や全反射ｆｉ１３
の損失に左右されず、支持ロッド１６．１７の温度条件
変化による伸縮は抑制される。また、露点温度以上の冷
却水２２ｆを通されるので出力鏡９の結露を防止できる
。第２熱交換器２の冷却水２２ｂの流量が絞り込まれて
いるので、第２熱交換器２を出たレーザガスは放電管５
に送り込まれるまでには冷却されていない、ガスは第３
熱交換器３でレーザ発振効率を損なわない温度まで再度
冷却される。
このように本実施例によれば露点温度以上の温度で安定
した冷却水を共振器の支持ロッドに送って、支持ロッド
の熱歪による伸縮を一定量に安定させることができ、出
力の安定性が確保される。
した冷却水を共振器の支持ロッドに送って、支持ロッド
の熱歪による伸縮を一定量に安定させることができ、出
力の安定性が確保される。
また、この露点温度以上の冷却水は出力鏡の冷却に使用
され、出力鏡を結露させることなく冷却することができ
、その長寿命化が図られる。更に、露点温度以上の冷却
水を得るために特別な冷却装置を必要とせず、発振器冷
却系統の操作ならびに保守が簡素化される。
され、出力鏡を結露させることなく冷却することができ
、その長寿命化が図られる。更に、露点温度以上の冷却
水を得るために特別な冷却装置を必要とせず、発振器冷
却系統の操作ならびに保守が簡素化される。
上述のように本発明は共振器の冷却に露点温度より高い
冷却水を供給し、出力鏡の結露による破損防止およびレ
ーザ出力の安定化が図られるようになって、共振器の冷
却に露点温度より高い冷却水を供給し、出力鏡の結露に
よる破損防止およびル−ザ出力の安定化を図ることを可
能としたレーザ発生装置を得ることができる。
冷却水を供給し、出力鏡の結露による破損防止およびレ
ーザ出力の安定化が図られるようになって、共振器の冷
却に露点温度より高い冷却水を供給し、出力鏡の結露に
よる破損防止およびル−ザ出力の安定化を図ることを可
能としたレーザ発生装置を得ることができる。
第１図は本発明のレーザ発生装置の一実施例の、 発生
装置構成を示す説明図である。
装置構成を示す説明図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、レーザガスを放電励起する放電管、この放電管を挟
んで対向配置された出力鏡、全反射鏡および前記放電管
を支持する支持ロッドより構成される共振器と、前記放
電管にレーザガスを圧送・供給するルーツブロワと、前
記放電管で放電加熱されたレーザガスを冷却する第１熱
交換器と、前記ルーツブロワで圧縮加熱されたレーザガ
スを冷却する第２熱交換器とを備え、前記第１、第２熱
交換器は冷却装置から一定温度、量の冷却水が供給され
、前記出力鏡は前記支持ロッドの一方端側に連結された
出力鏡支持板、出力鏡ホルダで支持され、前記全反射鏡
は前記支持ロッドの他方端側に連結された全反射鏡支持
板、全反射鏡ホルダで支持されているレーザ発生装置に
おいて、前記出力鏡、全反射鏡を前記冷却装置から前記
第２熱交換器を通過した冷却水で冷却するようにしたこ
とを特徴とするレーザ発生装置。 ２、前記支持ロッドが、中空状で、かつ前記第２熱交換
器を通過した冷却水で一定温度に保温されるものである
特許請求の範囲第１項記載のレーザ発装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13140387A JPS63299183A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | レ−ザ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13140387A JPS63299183A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | レ−ザ発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63299183A true JPS63299183A (ja) | 1988-12-06 |
Family
ID=15057160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13140387A Pending JPS63299183A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | レ−ザ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63299183A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02101782A (ja) * | 1988-10-08 | 1990-04-13 | Fanuc Ltd | ガスレーザ装置 |
| EP2583364A1 (de) * | 2010-06-16 | 2013-04-24 | Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH | Gaslaser und betriebsverfahren dafür |
| JP2015514329A (ja) * | 2012-04-11 | 2015-05-18 | トルンプフ レーザー− ウント ジュステームテヒニク ゲゼルシャフトミット ベシュレンクテル ハフツングＴＲＵＭＰＦ Ｌａｓｅｒ− ｕｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ | ガスレーザ用の冷却装置、冷却装置を備えたガスレーザ並びにレーザガスの冷却方法 |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP13140387A patent/JPS63299183A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02101782A (ja) * | 1988-10-08 | 1990-04-13 | Fanuc Ltd | ガスレーザ装置 |
| EP2583364A1 (de) * | 2010-06-16 | 2013-04-24 | Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH | Gaslaser und betriebsverfahren dafür |
| JP2015514329A (ja) * | 2012-04-11 | 2015-05-18 | トルンプフ レーザー− ウント ジュステームテヒニク ゲゼルシャフトミット ベシュレンクテル ハフツングＴＲＵＭＰＦ Ｌａｓｅｒ− ｕｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ | ガスレーザ用の冷却装置、冷却装置を備えたガスレーザ並びにレーザガスの冷却方法 |
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