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JP3086090B2 - Gas laser equipment - Google Patents
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JP3086090B2 - Gas laser equipment - Google Patents

Gas laser equipment

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JP3086090B2
JP3086090B2 JP04319218A JP31921892A JP3086090B2 JP 3086090 B2 JP3086090 B2 JP 3086090B2 JP 04319218 A JP04319218 A JP 04319218A JP 31921892 A JP31921892 A JP 31921892A JP 3086090 B2 JP3086090 B2 JP 3086090B2
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laser beam
emitted
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laser
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昌樹 葛本
裕司 竹中
順一 西前
憲司 吉沢
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、共振器から出射され
た矩形状のレーザビームを対称性に優れたレーザビーム
整形するガスレーザ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser beam having excellent symmetry, which is a rectangular laser beam emitted from a resonator.
The present invention relates to a gas laser device for shaping into a shape.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は、例えば米国特許第492133
8号“コレクティブ オプティクスフォー レクテング
ラ レーザ ビームズ”(CORRECTIVE OP
TICS FOR RECTANGULAR LASE
R BEAMS)に記載された従来のガスレーザ装置を
示す斜視図である。図において、1は矩形状の断面をも
つゲイン媒質、2はアパーチャー、3はゲイン媒質1か
ら出射されたレーザビームである。また、4は平面鏡、
5,6は球面鏡、7は平面鏡である。そして、アパーチ
ャー2から出射されたレーザビーム3は平面鏡4で反射
して、所定の角度で球面鏡5に導かれる。球面鏡5に導
かれたレーザ光3は所定の角度で反射され、レーザビー
ム3Aに変換される。変換されたレーザビーム3Aは球
面鏡6、平面鏡7を介してレーザビーム3Bとなり、出
射される。
2. Description of the Related Art FIG.
No. 8 “Corrective Optics for Rectangle Laser Beams”
TICS FOR RECTANGULAR LARSE
FIG. 2 is a perspective view showing a conventional gas laser device described in (R BEAMS). In the figure, 1 is a gain medium having a rectangular cross section, 2 is an aperture, and 3 is a laser beam emitted from the gain medium 1. 4 is a plane mirror,
5 and 6 are spherical mirrors, and 7 is a plane mirror. Then, the laser beam 3 emitted from the aperture 2 is reflected by the plane mirror 4 and guided to the spherical mirror 5 at a predetermined angle. The laser light 3 guided to the spherical mirror 5 is reflected at a predetermined angle and is converted into a laser beam 3A. The converted laser beam 3A becomes a laser beam 3B via the spherical mirror 6 and the plane mirror 7, and is emitted.

【0003】ここで、球面鏡5,6の特性について説明
する。球面鏡5又は6に所定の角度でレーザビームを入
射すると、球面鏡5,6は垂直方向と水平方向に異なっ
た曲率半径を持つ鏡として動作する。これは非点収差
よるものであり、この結果、球面鏡5,6の垂直方向と
水平方向の焦点距離が変化する。従って、レーザビーム
の入射角度および球面鏡の曲率半径を変化させてレーザ
ビームの焦点距離を任意に変えることができる。この現
象を利用すると、球面鏡5でレーザビームの両方向の外
径を調整し、さらに、球面鏡6でレーザビームの両方向
の発散角を制御することができる。これにより、矩形の
レーザビームを対称性に優れたレーザビームに変換する
ことができる。
Here, the characteristics of the spherical mirrors 5 and 6 will be described. When a laser beam is incident on the spherical mirror 5 or 6 at a predetermined angle, the spherical mirrors 5 and 6 operate as mirrors having different radii of curvature in the vertical and horizontal directions. This is due to astigmatism , and as a result, the vertical and horizontal focal lengths of the spherical mirrors 5 and 6 change. Therefore, the focal length of the laser beam can be arbitrarily changed by changing the incident angle of the laser beam and the radius of curvature of the spherical mirror. By utilizing this phenomenon, the outer diameter of the laser beam in both directions can be adjusted by the spherical mirror 5 and the divergence angle of the laser beam in both directions can be controlled by the spherical mirror 6. Thus, a rectangular laser beam can be converted into a laser beam having excellent symmetry .

【0004】次に動作について説明する。先ず、放熱特
性に優れた矩形状のゲイン媒質1から矩形状のレーザビ
ーム3を取り出し、取り出された矩形状のレーザビーム
を平面鏡4を介して所定の角度で球面鏡5に入射する。
この場合、球面鏡5で反射されたレーザビーム3Aは
点収差が生じてゲイン媒質上で球面鏡5の垂直方向と水
平方向で異なった焦点に向かって伝搬される。これによ
り、球面鏡5で反射されたレーザビーム3Aは第1のフ
ォーカスライン8、第2のフォーカスライン9を介して
球面鏡6に導かれる。球面鏡6はレーザビーム3Aの垂
直方向長さ及び水平方向長さが等しくなる位置に、かつ
非点収差が生じるように所定角度で配設されているの
で、球面鏡6に導かれたレーザビーム3Aの垂直方向長
さ及び水平方向長さが等しくなり、さらに球面鏡6で反
射されたレーザビーム3Aの垂直方向と水平方向との発
散角が調整される。
Next, the operation will be described. First, a rectangular laser beam 3 is extracted from a rectangular gain medium 1 having excellent heat radiation characteristics, and the extracted rectangular laser beam is incident on a spherical mirror 5 via a plane mirror 4 at a predetermined angle.
In this case, the laser beam 3A reflected by the spherical mirror 5 is not
Astigmatism occurs and propagates on the gain medium to different focal points in the vertical and horizontal directions of the spherical mirror 5. Thus, the laser beam 3A reflected by the spherical mirror 5 is guided to the spherical mirror 6 via the first focus line 8 and the second focus line 9. The spherical mirror 6 is located at a position where the vertical length and the horizontal length of the laser beam 3A are equal, and
The laser beams 3A guided to the spherical mirror 6 have the same vertical and horizontal lengths because they are arranged at a predetermined angle so as to cause astigmatism. The divergence angle between the vertical direction and the horizontal direction is adjusted.

【0005】このように、垂直方向長さ及び水平方向長
さが等しく、かつ両方向の発散角が調整された状態で球
面鏡6から反射されたレーザビームは、平面鏡7を介し
て垂直方向と水平方向の長さが等しく、かつ両方向の発
散角が等しい等方のレーザビーム3Bになる。従って、
このレーザビーム3Bをレンズ等で集光して加工等に使
用すると、垂直方向と水平方向の両方向に異方性のない
良質な加工を実現することができる。
As described above, the laser beam reflected from the spherical mirror 6 in the state where the vertical length and the horizontal length are equal and the divergence angles in both directions are adjusted, is transmitted through the plane mirror 7 in the vertical and horizontal directions. Laser beam 3B having the same length and the same divergence angle in both directions. Therefore,
When this laser beam 3B is condensed by a lens or the like and used for processing or the like, high-quality processing without anisotropy in both the vertical and horizontal directions can be realized.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来のガスレーザ装置
は以上のように構成されているので、複数の球面鏡5,
6の設置位置や、入射角度がズレると、等方性のレーザ
ビームが得られず、また、複数の球面鏡5,6や平面鏡
4,7が劣化すると高出力のレーザビームを得ることが
できないので、ガスレーザ装置の信頼性が低いなどの問
題があった。
Since the conventional gas laser device is constructed as described above, a plurality of spherical mirrors 5 are provided.
If the installation position of 6, or the incident angle is shifted, an isotropic laser beam cannot be obtained, and if the spherical mirrors 5, 6 and the plane mirrors 4, 7 are deteriorated, a high-output laser beam cannot be obtained. And the reliability of the gas laser device is low.

【0007】請求項1〜請求項5の発明は上記のような
問題点を解消するためになされたもので、レーザビーム
の整形用の光学系を少なく構成して信頼性の高いガスレ
ーザ装置を提供することを目的とする。
The first to fifth aspects of the present invention have been made to solve the above-described problems, and provide a highly reliable gas laser apparatus by reducing the number of optical systems for shaping a laser beam. The purpose is to do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るガ
スレーザ装置は、発振器から矩形の断面を持ち、かつ、
短辺、長辺両方向ともに最低次の単一横モードのレーザ
ビームを取り出し、取り出したレーザビームを自然伝搬
して2方向のビーム径が等しくなる位置に、レーザビー
ムの発散角を2方向で調整する光学素子を配設したもの
である。
A gas laser device according to a first aspect of the present invention has a rectangular cross section from an oscillator, and
The laser beam of the lowest single transverse mode is extracted in both the short side and long side directions, and the divergence angle of the laser beam is adjusted in two directions to a position where the extracted laser beam propagates naturally and the beam diameter in two directions becomes equal. The optical element is provided.

【0009】また、請求項2に係るガスレーザ装置は、
出射されたレーザビームのビーム径が直交する2方向に
等しくなる位置に、直交する2方向に焦点距離の異なる
光学素子を配設したものである。
Further, the gas laser device according to claim 2 is
An optical element having a different focal length in two orthogonal directions is provided at a position where the beam diameter of the emitted laser beam is equal in two orthogonal directions.

【0010】さらに、請求項3に係るガスレーザ装置
は、出射されたレーザビームのビーム径が直交する2方
向に等しくなる位置に、直交する2方向に焦点距離の異
なる透過形の光学素子を配設したものである。
Further, in the gas laser device according to a third aspect, a transmission type optical element having a different focal length in the two orthogonal directions is disposed at a position where the beam diameter of the emitted laser beam is equal in the two orthogonal directions. It was done.

【0011】そして、請求項4に係るガスレーザ装置
は、出射されたレーザビームのビーム径が直交する2方
向に等しくなる位置に、直交する2方向に焦点距離の異
なる反射形の光学素子を配設したものである。
In the gas laser apparatus according to a fourth aspect, a reflection type optical element having a different focal length in the two orthogonal directions is provided at a position where the beam diameter of the emitted laser beam is equal in the two orthogonal directions. It was done.

【0012】また、請求項5に係るガスレーザ装置は、
出射されたレーザビームのビーム径が直交する2方向に
等しくなる位置に、球面鏡を所定角傾斜させて配設した
ものである。
A gas laser device according to claim 5 is
The spherical mirror is disposed at a position where the beam diameter of the emitted laser beam is equal in two orthogonal directions and inclined at a predetermined angle.

【0013】[0013]

【作用】請求項1の発明におけるガスレーザ装置は、直
交する2方向に発散角の異なる矩形状のレーザビームを
出射する。この矩形状のレーザビームは短辺の長さが2
mm程度と小さいので短辺方向のレーザビームの発散角
が非常に大きく、長辺の長さが5mm以上と大きいので
長辺方向のレーザビームの発散角が小さい。従って、矩
形状のレーザビームが所定の短い距離を伝搬すれば2方
向のビーム径が等しくなる。そして、2方向へビーム径
が等しくなる位置に光学素子を配設して直交する2方向
のレーザビームの発散角を調整することにより、断面が
対称性に優れたビームを得る。
The gas laser device according to the first aspect of the invention emits rectangular laser beams having different divergence angles in two orthogonal directions. This rectangular laser beam has a short side length of 2
Since it is as small as about mm, the divergence angle of the laser beam in the short side direction is very large, and since the length of the long side is as large as 5 mm or more, the divergence angle of the laser beam in the long side direction is small. Therefore, if the rectangular laser beam propagates a predetermined short distance, the beam diameters in the two directions become equal. The optical element is arranged at a position where the beam diameter becomes equal in two directions, and the divergence angle of the laser beam in two orthogonal directions is adjusted, so that the cross section becomes
Obtain a beam with excellent symmetry .

【0014】また、請求項2の発明におけるガスレーザ
装置は、出射されたレーザビームのビーム径が直交する
2方向に等しくなる位置に、直交する2方向に焦点距離
の異なる光学素子を配設した。従って、レーザビームの
発散角を直交する2方向で調整することができるので、
断面が対称性に優れたビームを得る。
In the gas laser apparatus according to the second aspect of the present invention, optical elements having different focal lengths in two orthogonal directions are arranged at positions where the beam diameter of the emitted laser beam is equal in the two orthogonal directions. Therefore, the divergence angle of the laser beam can be adjusted in two orthogonal directions.
Obtains a beam with excellent symmetry in cross section.

【0015】さらに、請求項3の発明におけるガスレー
ザ装置は、出射されたレーザビームのビーム径が直交す
る2方向に等しくなる位置に、直交する2方向に焦点距
離の異なる透過形の光学素子を配設したので、レーザビ
ームの発散角を直交する2方向で調整して断面が対称性
に優れたビームを得る。
Further, in the gas laser apparatus according to the third aspect of the present invention, a transmission type optical element having a different focal length in two orthogonal directions is disposed at a position where the beam diameter of the emitted laser beam is equal in the two orthogonal directions. The divergence angle of the laser beam is adjusted in two orthogonal directions so that the cross section is symmetric.
To get an excellent beam .

【0016】そして、請求項4の発明におけるガスレー
ザ装置は、出射されたレーザビームのビーム径が直交す
る2方向に等しくなる位置に、直交する2方向に焦点距
離の異なる反射形の光学素子を配設したので、レーザビ
ームの発散角を直交する2方向で調整して断面が対称性
に優れたビームを得る。
In the gas laser apparatus according to the fourth aspect of the present invention, a reflective optical element having a different focal length in two orthogonal directions is disposed at a position where the beam diameter of the emitted laser beam is equal in the two orthogonal directions. The divergence angle of the laser beam is adjusted in two orthogonal directions so that the cross section is symmetric.
To get an excellent beam .

【0017】また、請求項5の発明におけるガスレーザ
装置は、出射されたレーザビームのビーム径が直交する
2方向に等しくなる位置に、球面鏡を所定角傾斜させて
配設したので、レーザビームの発散角を直交する2方向
で調整して断面が対称性に優れたビームを得る。
In the gas laser apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the spherical mirror is disposed at a position where the beam diameter of the emitted laser beam is equal in two directions orthogonal to each other with a predetermined angle of inclination. By adjusting the angles in two directions perpendicular to each other, a beam having a cross section excellent in symmetry can be obtained.

【0018】[0018]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1において、10,11は金属電極であり、1
2は上記電極10に接続されたRF電源、13,14は
金属電極10,11に密着された、たとえばセラミック
スよりなる誘電体板、15は上記誘電体板13,14間
に形成された放電空間、16,17は電極冷却水の出入
りを示す矢印、18,19は光共振器ミラー(共振
器)、20はレーザビームを示し、さらに、21はレー
ザビームの発散角を調整するシリンドリカルレンズ(光
学素子)を示す。
Embodiment 1 FIG. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numerals 10 and 11 denote metal electrodes.
2 is an RF power supply connected to the electrode 10, 13 and 14 are dielectric plates made of, for example, ceramics, which are in close contact with the metal electrodes 10 and 11, and 15 is a discharge space formed between the dielectric plates 13 and 14. , 16 and 17 indicate arrows for entering and exiting the electrode cooling water, 18 and 19 indicate optical resonator mirrors (resonators), 20 indicates a laser beam, and 21 indicates a cylindrical lens (optical element) for adjusting the divergence angle of the laser beam. Element).

【0019】ここで、この発明のガスレーザ装置の共振
器について説明する。共振器は図1に示すように放電空
間15の幅Wを100mm、ギャップ長Dを2mmと設
定して、ギャップ長D方向(短径方向)には導波路共振
器を組み、最低次横モードを選択するように構成する。
また、幅方向W(長径方向)には図2に示す拡大率M=
1.3の片出し不安定型共振器を組み、最低次横モード
を選択するように構成する。このように構成された共振
器によれば片出し不安定型共振器から出射されるレーザ
ビーム径は23.1mmとなり、導波路共振器から出射
されるレーザビーム径は2mmとなる。従って、取り出
し鏡19から出力されるレーザビーム20は各辺の長さ
が23.1mmと2mmの断面矩形状に形成される。そ
して、導波路共振器から出射されたビーム径は2mmと
小さいので、その方向のレーザビーム20の発散角が大
きい。これにより、レーザビーム20は、共振器ミラー
19から約2m自然伝搬するだけで、導波路共振器から
出射されたビーム径と不安定型共振器から出射されたビ
ーム径が図3に示すようにほぼ等しくなる。図3におい
て、縦軸は出力エネルギー強度、横軸はビーム径方向距
離を示し、また、実線は導波路共振器から出射されたレ
ーザビーム、点線は不安定型共振器から出射されたレー
ザビームを示す。尚、この例では負枝型の場合について
示しているが正枝型の場合も同様である。
Here, the resonator of the gas laser device of the present invention will be described. In the resonator, as shown in FIG. 1, the width W of the discharge space 15 is set to 100 mm, the gap length D is set to 2 mm, and a waveguide resonator is assembled in the gap length D direction (shorter diameter direction). Is configured to be selected.
In addition, in the width direction W (the major axis direction), an enlargement ratio M =
The single-sided unstable resonator of 1.3 is assembled so as to select the lowest-order transverse mode. According to the resonator configured as described above, the diameter of the laser beam emitted from the one-sided unstable resonator is 23.1 mm, and the diameter of the laser beam emitted from the waveguide resonator is 2 mm. Therefore, the laser beam 20 output from the take-out mirror 19 is formed in a rectangular cross section with each side having a length of 23.1 mm and 2 mm. Since the beam diameter emitted from the waveguide resonator is as small as 2 mm, the divergence angle of the laser beam 20 in that direction is large. As a result, the laser beam 20 naturally propagates only about 2 m from the resonator mirror 19, and the beam diameter emitted from the waveguide resonator and the beam diameter emitted from the unstable type resonator become almost as shown in FIG. Become equal. In FIG. 3, the vertical axis represents the output energy intensity, and the horizontal axis represents the distance in the beam radial direction.
The solid line indicates the laser beam emitted from the waveguide resonator, and the dotted line indicates the laser beam emitted from the unstable resonator. Although this example shows the case of the negative branch type, the same applies to the case of the positive branch type.

【0020】次に動作について説明する。一方の電極1
0をRF電源12に、他方の電極11をアースに接続す
ると、放電空間15にレーザを励起するためのRF放電
が発生する。全反射鏡18と取り出し鏡19で構成され
た光共振器により、放電エネルギーを光エネルギーに変
換し、矩形レーザビーム20として、取り出し鏡19か
ら出力する。この場合、取り出し鏡19から出力された
矩形レーザビーム20は上述したように、約2m自然伝
搬すると断面が対称性に優れたレーザビーム20とな
る。そして、自然伝搬されたレーザビーム20の断面が
正方形になるこの位置にシリンドリカルレンズ21が配
設されている。シリンドリカルレンズ21は、導波路共
振器に対応する方向には焦点距離2m、不安定型共振器
に対応する方向には焦点距離∞となるように設計されて
いる。これにより、レーザビーム20がシリンドリカル
レンズ21を透過すると、不安定型共振器から出射され
たレーザビームと導波路共振器から出射されたレーザビ
ームとが互いに平行になる。従って、シリンドリカルレ
ンズ21を透過したレーザビーム22は断面が正方形
で、かつ平行なレーザビームに整形される。このときの
ビーム整形の様子を図4に示す。直交する2方向に、ビ
ーム径、発散角がともに異なるレーザビームを1枚の光
学素子(シリンドリカルレンズ21)で補正できること
がわかる。また、このシステムで補正されたレーザビー
ム22を100m伝搬したときの、強度分布を図5に示
す。両方向のレーザビームの強度分布はほとんど重な
り、ガウス状の良好な分布をしていることが確認でき
る。尚、図5において、縦軸は出力エネルギー強度、
軸はビーム径方向距離を示し、また、実線は導波路共振
器から出射されたレーザビーム、点線は不安定型共振器
から出射されたレーザビームを示す。
Next, the operation will be described. One electrode 1
When 0 is connected to the RF power supply 12 and the other electrode 11 is connected to the ground, an RF discharge for exciting the laser is generated in the discharge space 15. The discharge energy is converted into light energy by an optical resonator constituted by the total reflection mirror 18 and the take-out mirror 19, and output as a rectangular laser beam 20 from the take-out mirror 19. In this case, as described above, the rectangular laser beam 20 output from the take-out mirror 19 becomes a laser beam 20 having an excellent symmetrical cross section when propagated spontaneously by about 2 m. The cylindrical lens 21 is disposed at this position where the cross section of the naturally propagated laser beam 20 becomes square. The cylindrical lens 21 is designed to have a focal length of 2 m in a direction corresponding to the waveguide resonator and a focal length に は in a direction corresponding to the unstable resonator. Thus, when the laser beam 20 passes through the cylindrical lens 21, the laser beam emitted from the unstable resonator and the laser beam emitted from the waveguide resonator become parallel to each other. Therefore, the laser beam 22 transmitted through the cylindrical lens 21 is shaped into a parallel laser beam having a square cross section. FIG. 4 shows how the beam is shaped at this time. It can be seen that laser beams having different beam diameters and divergence angles in two orthogonal directions can be corrected by one optical element (cylindrical lens 21). FIG. 5 shows an intensity distribution when the laser beam 22 corrected by this system is propagated for 100 m. It can be confirmed that the intensity distributions of the laser beams in both directions almost overlap each other, and that the distribution is good in a Gaussian shape. In FIG. 5, the vertical axis is the output energy intensity, and the horizontal axis is the horizontal axis.
The axis indicates the distance in the beam radial direction , the solid line indicates the laser beam emitted from the waveguide resonator, and the dotted line indicates the laser beam emitted from the unstable resonator.

【0021】実施例2.実施例1では透過型の光学素子
(シリンドリカルレンズ21)を使用した場合について
説明したが、これに限らず、反射型の光学素子を用いて
も同様の効果を奏することができる。
Embodiment 2 FIG. In the first embodiment, the case where the transmission type optical element (the cylindrical lens 21) is used has been described. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained by using the reflection type optical element.

【0022】実施例3.また、実施例1では、光学素子
としてシリンドリカルレンズ21を用いた例を示した
が、図6に示す実施例3のように球面鏡23を傾けて使
用しても同様の効果が得られる。すなわち、図7に示す
ように取り出し鏡19から出射されたレーザビームが曲
率半径Rの球面鏡23に入射角θでレーザビーム20を
入射すると、直交する2方向の等価焦点距離はそれぞ
れ、 f1=Rcosθ/2f2=R/(2cosθ) となる。ここで、f1は図7上で紙面に対して垂直方向
の焦点距離を示し、f2は図7上で紙面に平行方向の焦
点距離を示す。従って、f1は導波路共振器から出射さ
れたレーザビームの焦点距離となり、f2は不安定型共
振器から出射されたレーザビームの焦点距離となる。こ
れにより、曲率半径Rの球面鏡23に入射するレーザビ
ーム20の入射角θを適当に選択すれば、シリンドリカ
ルレンズ21と同様の効果を発揮することになる。尚、
図6上で点線は不安定型共振器から出射されたレーザビ
ームであり、実線は導波路共振器から出射されたレーザ
ビームである。
Embodiment 3 FIG. Further, in the first embodiment, the example in which the cylindrical lens 21 is used as the optical element has been described. However, similar effects can be obtained by using the spherical mirror 23 in an inclined manner as in the third embodiment shown in FIG. That is, as shown in FIG. 7, when the laser beam emitted from the take-out mirror 19 is incident on the spherical mirror 23 having a radius of curvature R at an incident angle θ, the equivalent focal lengths in two orthogonal directions are f1 = Rcos θ / 2 f2 = R / ( 2 cos θ) . Here, f1 indicates the focal length in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 7, and f2 indicates the focal length in the direction parallel to the paper surface in FIG. Accordingly, f1 is the focal length of the laser beam emitted from the waveguide resonator, and f2 is the focal length of the laser beam emitted from the unstable resonator. Thus, if the incident angle θ of the laser beam 20 incident on the spherical mirror 23 having the radius of curvature R is appropriately selected, the same effect as that of the cylindrical lens 21 can be obtained. still,
In FIG. 6, a dotted line indicates a laser beam emitted from the unstable resonator, and a solid line indicates a laser beam emitted from the waveguide resonator.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上のように、請求項1によれば短辺方
向のレーザビームの発散角が非常に大きく、長辺方向の
レーザビームの発散角が小さい矩形状のレーザビームを
出射し、さらに、2方向のビーム径が等しくなる位置に
光学素子を配設してレーザビームの発散角を直交する2
方向で調整するように構成したので、断面が対称性に優
れたビームを得ることができる。このように、1枚の光
学素子で矩形状のレーザビームを対称形のレーザビーム
に変換して、光学素子の位置ズレや角度ズレを防止し
て、さらに光学素子の劣化の影響を受けにくくできるの
で信頼性が高く、低コストで使い易いガスレーザ装置を
得ることができる。
As described above, according to the first aspect, a rectangular laser beam is emitted in which the divergence angle of the laser beam in the short side direction is very large and the divergence angle of the laser beam in the long side direction is small. Further, an optical element is disposed at a position where the beam diameters in the two directions are equal to each other so that the divergence angle of the laser beam is orthogonal.
The cross section is excellent in symmetry because it is configured to adjust in the direction.
Beam can be obtained. As described above, a rectangular laser beam is converted into a symmetrical laser beam by a single optical element, thereby preventing positional deviation and angular deviation of the optical element, and further reducing the influence of deterioration of the optical element. Therefore, a highly reliable, low-cost and easy-to-use gas laser device can be obtained.

【0024】また、請求項2によれば出射されてレーザ
ビームのビーム径が直交する2方向に等しくなる位置
に、直交する2方向に焦点距離の異なる光学素子を配設
するように構成したので、レーザビームの発散角を直交
する2方向で調整して断面が対称性に優れたビームを得
ることができる。
According to the second aspect of the present invention, the optical elements having different focal lengths in the two orthogonal directions are provided at positions where the beam diameter of the emitted laser beam is equal in the two orthogonal directions. By adjusting the divergence angle of the laser beam in two directions orthogonal to each other, it is possible to obtain a beam whose cross section is excellent in symmetry .

【0025】さらに、請求項3によれば出射されてレー
ザビームのビーム径が直交する2方向に等しくなる位置
に、直交する2方向に焦点距離の異なる透過形の光学素
子を配設するように構成したので、レーザビームを直進
させた状態で発散角を直交する2方向で調整して断面が
対称性に優れたビームを得ることができる。
According to a third aspect of the present invention, a transmission type optical element having a different focal length in the two orthogonal directions is provided at a position where the beam diameter of the emitted laser beam is equal in the two orthogonal directions. With this configuration, the divergence angle is adjusted in two orthogonal directions while the laser beam goes straight,
A beam having excellent symmetry can be obtained.

【0026】そして、請求項4によれば出射されてレー
ザビームのビーム径が直交する2方向に等しくなる位置
に、直交する2方向に焦点距離の異なる反射形の光学素
子を配設するように構成したので、透過形の光学素子と
比較して光学素子の劣化の影響を受けにくくした状態で
レーザビームの発散角を直交する2方向で調整して断面
対称性に優れたビームを得ることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, a reflective optical element having a different focal length in the two orthogonal directions is provided at a position where the beam diameter of the emitted laser beam is equal in the two orthogonal directions. The divergence angle of the laser beam is adjusted in two orthogonal directions in a state where the optical element is less susceptible to deterioration of the optical element compared to the transmission type optical element, so that a beam with an excellent symmetrical cross section can be obtained. Can be.

【0027】また、請求項5によれば出射されてレーザ
ビームのビーム径が直交する2方向に等しくなる位置
に、球面鏡を所定角傾斜させて配設するように構成した
ので、直交する2方向に焦点距離の異なる光学素子を使
用せずに、容易にレーザビームの発散角を直交する2方
向で調整して断面が対称性に優れたビームを得ることが
できる。
According to the fifth aspect, the spherical mirror is disposed at a position where the beam diameter of the emitted laser beam is equal to the two orthogonal directions at a predetermined angle, so that the two directions are orthogonal to each other. Without using optical elements having different focal lengths, the divergence angle of the laser beam can be easily adjusted in two orthogonal directions to obtain a beam having an excellent symmetrical cross section.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施例1を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の実施例1の共振器構成を示す概略図
である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a resonator configuration according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図2の共振器構成において2m自由伝搬したと
きのレーザビームの強度分布を示すグラフ図である。
FIG. 3 is a graph showing an intensity distribution of a laser beam when 2 m free propagation is performed in the resonator configuration of FIG. 2;

【図4】この発明の実施例1の動作特性を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing operating characteristics of the first embodiment of the present invention.

【図5】この発明の実施例1のシリンドリカルレンズで
レーザビームを整形した後の強度分布を示すグラフ図で
ある。
FIG. 5 is a graph showing an intensity distribution after a laser beam is shaped by the cylindrical lens according to the first embodiment of the present invention.

【図6】この発明の実施例3を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図7】実施例3のレーザビームの反射状態を説明する
図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a reflection state of a laser beam according to a third embodiment.

【図8】従来のガスレーザ装置を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a conventional gas laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

18 全反射鏡(共振器) 19 取り出し鏡(共振器) 20,22 レーザビーム 21 シリンドリカルレンズ(光学素子) 23 球面鏡(光学素子) 18 Total reflection mirror (resonator) 19 Extraction mirror (resonator) 20, 22 Laser beam 21 Cylindrical lens (optical element) 23 Spherical mirror (optical element)

フロントページの続き (72)発明者 吉沢 憲司 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (72)発明者 松原 真人 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平4−263131(JP,A) 特開 昭60−22392(JP,A) 特開 平1−109317(JP,A) 特開 昭61−283187(JP,A) 実開 昭63−118714(JP,U) 米国特許4921338(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/101 G02B 27/09 H01S 5/00 - 5/50 Continuing from the front page (72) Inventor Kenji Yoshizawa 8-1-1, Tsukaguchi-Honcho, Amagasaki-shi The Central Research Laboratory of Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Masato Matsubara 8-1-1, Tsukaguchi-Honcho, Amagasaki-shi Mitsubishi Electric Corporation (56) References JP-A-4-263131 (JP, A) JP-A-60-22392 (JP, A) JP-A-1-109317 (JP, A) JP-A-61-283187 (JP, A) U.S. Pat. No. 4,921,338 (US, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 3/101 G02B 27/09 H01S 5/00 -5/50

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直交する2方向に異なる共振器を構成
し、2方向にレーザビーム径の異なる最低次の基本横モ
ードを選択して互いの方向に発散角の異なる矩形状のレ
ーザビームを出射するガスレーザ装置において、上記出
射された矩形状のレーザビームが自由伝搬されて2方向
のビーム径が等しくなる位置にレーザビームの発散角を
直交する2方向で調整する光学素子を配設したことを特
徴とするガスレーザ装置。
1. A different resonator is formed in two orthogonal directions, a lowest-order fundamental transverse mode having different laser beam diameters is selected in two directions, and rectangular laser beams having different divergence angles are emitted in the respective directions. An optical element for adjusting the divergence angle of the laser beam in two directions orthogonal to each other at a position where the emitted rectangular laser beam is freely propagated and the beam diameters in the two directions are equal. Characteristic gas laser device.
【請求項2】 直交する2方向に異なる共振器を構成
し、2方向にレーザビーム径の異なる最低次の基本横モ
ードを選択して互いの方向に発散角の異なる矩形状のレ
ーザビームを出射するガスレーザ装置において、上記出
射された矩形状のレーザビームが自由伝搬されて2方向
のビーム径が等しくなる位置に、直交する2方向に焦点
距離の異なる光学素子を配設して、上記2方向のレーザ
ビームの発散角が等しくなるように調整することを特徴
とするガスレーザ装置。
2. A different resonator is formed in two orthogonal directions, a lowest-order fundamental transverse mode having different laser beam diameters in two directions is selected, and rectangular laser beams having different divergence angles are emitted in the respective directions. in the gas laser apparatus, with the emitted rectangle-shaped laser beam is freely propagated beam diameter in two directions equal position, by arranging the different optical elements in the two directions focal length orthogonal, the two directions Laser
A gas laser device wherein the divergence angles of beams are adjusted to be equal .
【請求項3】 前記光学素子は透過形の光学素子である
ことを特徴とする請求項2に記載のガスレーザ装置。
3. The gas laser device according to claim 2, wherein the optical element is a transmission type optical element.
【請求項4】 前記光学素子は反射形の光学素子である
ことを特徴とする請求項2に記載のガスレーザ装置。
4. The gas laser device according to claim 2, wherein the optical element is a reflection type optical element.
【請求項5】 直交する2方向に異なる共振器を構成
し、2方向にレーザビーム径の異なる最低次の基本横モ
ードを選択して互いの方向に発散角の異なる矩形状のレ
ーザビームを出射するガスレーザ装置において、上記出
射された矩形状のレーザビームが自由伝搬されて2方向
のビーム径が等しくなる位置に、球面鏡を所定角傾斜さ
せて配設し上記2方向のレーザビームの発散角が等しく
なるように調整することを特徴とするガスレーザ装置。
5. A different resonator is formed in two orthogonal directions, a lowest-order fundamental transverse mode having different laser beam diameters in two directions is selected, and rectangular laser beams having different divergence angles are emitted in the respective directions. In the gas laser device, a spherical mirror is disposed at a position where the emitted rectangular laser beam is freely propagated and the beam diameters in the two directions are equal to each other at a predetermined angle , and the divergence angle of the laser beam in the two directions is reduced. equally
A gas laser device, which is adjusted so as to be as follows.
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