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JPH038591B2 - - Google Patents
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JPH038591B2 - - Google Patents

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JPH038591B2
JPH038591B2 JP59197248A JP19724884A JPH038591B2 JP H038591 B2 JPH038591 B2 JP H038591B2 JP 59197248 A JP59197248 A JP 59197248A JP 19724884 A JP19724884 A JP 19724884A JP H038591 B2 JPH038591 B2 JP H038591B2
Authority
JP
Japan
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mirror
laser
deflected
laser beam
extraction window
Prior art date
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Application number
JP59197248A
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Japanese (ja)
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JPS6173392A (en
Inventor
Toshio Yoshida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS6173392A publication Critical patent/JPS6173392A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/034Optical devices within, or forming part of, the tube, e.g. windows, mirrors

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  • Optics & Photonics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はレーザ発振器、特にレーザ加工に用
いる不安定型共振器を備えたものゝ改良に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to improvements in laser oscillators, particularly those equipped with unstable resonators used in laser processing.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの種装置の構成を第2図に示す。 The configuration of a conventional device of this type is shown in FIG.

この図において1は発振器筐体、2は上記筐体
内に配設されたCO2等のレーザ励起媒質、3及び
4は上記レーザ励起媒質2を挾んで配置された凹
面鏡と凸面鏡で、不安定型共振器を構成する。
In this figure, 1 is an oscillator housing, 2 is a laser excitation medium such as CO 2 disposed inside the housing, and 3 and 4 are a concave mirror and a convex mirror placed between the laser excitation medium 2, and the unstable resonance occurs. Configure the vessel.

5は凸面鏡4の近傍で、凸面鏡4とレーザ励起
媒質2との間に設置されたビーム取り出し鏡、6
は上記ビーム取り出し鏡5によつて取り出された
レーザビーム、7は発振器筐体1に装着されたビ
ーム取り出し窓である。
5 is a beam extraction mirror installed near the convex mirror 4 and between the convex mirror 4 and the laser excitation medium 2;
7 is a laser beam extracted by the beam extraction mirror 5, and 7 is a beam extraction window mounted on the oscillator housing 1.

次に動作について説明する。 Next, the operation will be explained.

CO2レーザ励起媒質2から誘導放出された波長
10.6μの光は、凹面鏡3と凸面鏡4からなる不安
定型共振器によつて共振し、ビーム取り出し鏡5
からリング状のレーザビーム6が取り出される。
このレーザビーム6は、ビーム取り出し窓7から
大気中に取り出される。発振波長10.6μのCO2
ーザの場合、ビーム取り出し窓7の基板はZnSe
である。ZnSeの屈折率nは温度Tに依存する。
その値はdn/dT=4.8×10-5/degである。ZnSe
からなるビーム取り出し窓7はレーザビーム6を
0.3〜1.0%吸収する。又、上記ビーム取り出し窓
7は周辺が冷却されているために中心部の温度が
高く、周辺部の温度が低くなる。そしてこのよう
な温度分布のためにZnSeのビーム取り出し窓7
は凸レンズのような作用をする。
Wavelength stimulated emission from CO 2 laser excitation medium 2
The 10.6 μ light resonates in an unstable resonator consisting of a concave mirror 3 and a convex mirror 4, and is transmitted to a beam extracting mirror 5.
A ring-shaped laser beam 6 is taken out.
This laser beam 6 is extracted into the atmosphere through a beam extraction window 7. In the case of a CO 2 laser with an oscillation wavelength of 10.6μ, the substrate of the beam extraction window 7 is ZnSe.
It is. The refractive index n of ZnSe depends on the temperature T.
Its value is dn/dT=4.8×10 −5 /deg. ZnSe
The beam extraction window 7 consists of
Absorbs 0.3-1.0%. Furthermore, since the periphery of the beam extraction window 7 is cooled, the temperature at the center is high and the temperature at the periphery is low. And for this temperature distribution, ZnSe beam extraction window 7
acts like a convex lens.

この熱レンズ作用の強さはレーザビーム6のパ
ワー密度に比例すると共に熱平衡状態になるまで
発振時間と共に変化する。
The strength of this thermal lens effect is proportional to the power density of the laser beam 6 and changes with the oscillation time until a thermal equilibrium state is reached.

即ち、大気中に取り出されたレーザビームの品
質は、発振時間とともに変化する。
That is, the quality of the laser beam taken out into the atmosphere changes with the oscillation time.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

レーザビームはリング状であるが、ZnSeのビ
ーム取り出し窓7は完全な球面レンズとして作用
しないためにレーザビーム6のパワー密度が高く
なるほどレンズ作用が強くなり大気中に取り出さ
れるレーザビームの品質が悪くなる欠点がある。
Although the laser beam is ring-shaped, the ZnSe beam extraction window 7 does not act as a perfect spherical lens, so the higher the power density of the laser beam 6, the stronger the lens action becomes, and the quality of the laser beam extracted into the atmosphere deteriorates. There is a drawback.

一方、ZnSeのビーム取り出し窓の熱レンズ作
用を小さくするために、レーザ励起媒質2の断面
積を大きくすることは放電励起面から困難であ
り、レーザの発振効率を低下させることにもな
る。
On the other hand, in order to reduce the thermal lens effect of the ZnSe beam extraction window, it is difficult to increase the cross-sectional area of the laser excitation medium 2 from the standpoint of discharge excitation, and this also reduces the laser oscillation efficiency.

又、発振時間とともに熱レンズ作用の強さが変
化するために、レーザ発振器として安定なビーム
品質が得られないなどの欠点があつた。
Furthermore, since the strength of the thermal lens effect changes with the oscillation time, there are drawbacks such as the inability to obtain stable beam quality as a laser oscillator.

この発明はこのような欠点を除去するためにな
されたもので、高出力の範囲までビーム取り出し
窓の熱レンズ作用の少ない高品質のレーザビーム
を得ようとするものである。
The present invention has been made to eliminate these drawbacks, and aims to obtain a high-quality laser beam with less thermal lensing of the beam extraction window up to a high output range.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るレーザ発振器は、ビーム取り出
し鏡から取り出されたレーザビームを拡大するた
めの光学系を発振器筐体内に配設したことを特徴
とするものである。
The laser oscillator according to the present invention is characterized in that an optical system for enlarging the laser beam extracted from the beam extraction mirror is disposed within the oscillator housing.

〔作用〕[Effect]

この発明においては発振器筐体内に配設された
光学系によつてレーザビームが拡大され、その径
が大きくなるがパワー密度が低いためZnSeから
なるビーム取り出し窓の熱レンズ作用は非常に小
さい。従つて発振出力が高くなつても高品質のレ
ーザビームを安定に取り出すことができる。
In this invention, the laser beam is expanded by an optical system disposed inside the oscillator housing, increasing its diameter, but since the power density is low, the thermal lens effect of the beam extraction window made of ZnSe is very small. Therefore, even if the oscillation output increases, a high quality laser beam can be stably extracted.

〔実施例〕〔Example〕

以下、第1図に示すこの発明の一実施例につい
て説明する。
An embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described below.

この図は装置の断面を概略的に示すものであ
り、この図において8はレーザビーム6を凸面鏡
9に伝送する平面鏡、10は上記凸面鏡9に対向
して配置された凹面鏡で上記平面鏡8と一体構造
に構成されている。又上記凹面鏡8と凸面鏡9と
は同軸上に配設され、かつ共焦点となるようにさ
れている。11は上記凹面鏡10に対向して設け
られた平面鏡で、上記凸面鏡9と一体構造に構成
されている。
This figure schematically shows a cross section of the device. In this figure, 8 is a plane mirror that transmits the laser beam 6 to a convex mirror 9, and 10 is a concave mirror placed opposite to the convex mirror 9, which is integrated with the plane mirror 8. It is organized into a structure. Further, the concave mirror 8 and the convex mirror 9 are arranged coaxially and confocal. Reference numeral 11 denotes a plane mirror provided opposite to the concave mirror 10, and is constructed integrally with the convex mirror 9.

その他の構成は第2図に示す従来の構成と同様
であるため説明を省略する。
The rest of the configuration is the same as the conventional configuration shown in FIG. 2, so a description thereof will be omitted.

このような構成において、CO2レーザ励起媒質
2から誘導放出された光は、凹面鏡3と凸面鏡4
とからなる不安定型共振器によつて共振、増巾さ
れ、ビーム取り出し鏡5からレーザビーム6が取
り出される。このレーザビームは平面鏡8から凸
面鏡9に伝送され凸面鏡9によつて反射されたレ
ーザビームは拡大されながら凹面鏡10に伝送さ
れる。
In such a configuration, the light stimulated and emitted from the CO 2 laser excitation medium 2 is transmitted through the concave mirror 3 and the convex mirror 4.
The laser beam 6 is resonated and amplified by an unstable resonator consisting of the following, and the laser beam 6 is extracted from the beam extraction mirror 5. This laser beam is transmitted from the plane mirror 8 to the convex mirror 9, and the laser beam reflected by the convex mirror 9 is transmitted to the concave mirror 10 while being expanded.

この場合、凸面鏡9と凹面鏡10との光軸は一
致しており、かつ二つの鏡は共焦点であるため凹
面鏡10で反射したレーザビーム12はビーム径
が大きい平行ビームとなる。そして凸面鏡9と凹
面鏡10の曲率半径を変えることによつてレーザ
ビーム12の径を変化させることができる。
In this case, the optical axes of the convex mirror 9 and the concave mirror 10 coincide, and since the two mirrors are confocal, the laser beam 12 reflected by the concave mirror 10 becomes a parallel beam with a large beam diameter. By changing the radius of curvature of the convex mirror 9 and the concave mirror 10, the diameter of the laser beam 12 can be changed.

この拡大されたレーザビーム12は平面鏡11
によつてZnSeのビーム取り出し窓7に伝送され、
大気中に取り出される。
This expanded laser beam 12 is reflected by a plane mirror 11
is transmitted to the ZnSe beam extraction window 7 by
taken out into the atmosphere.

ビーム取り出し窓7に伝送されたレーザビーム
の径が大きく、パワー密度が低いのでZnSeのビ
ーム取り出し窓7の熱レンズ作用は小さい。従つ
て発振出力が高くても高品質のレーザビームを安
定に取り出すことができる。
Since the diameter of the laser beam transmitted to the beam extraction window 7 is large and the power density is low, the thermal lens effect of the ZnSe beam extraction window 7 is small. Therefore, even if the oscillation output is high, a high quality laser beam can be stably extracted.

なお、以上の実施例ではレーザ励起媒質がCO2
で、ビーム取り出し窓の材質がZnSeである場合
について示したが、ビーム取り出し窓の材質は
KCl或はGaAsであつてもよい。
Note that in the above embodiments, the laser excitation medium is CO 2
The case where the material of the beam extraction window is ZnSe is shown, but the material of the beam extraction window is
It may be KCl or GaAs.

又、レーザ励起媒質はエキシマレーザなど他の
ものであつても同様な効果を奏する。
Further, the same effect can be obtained even if the laser excitation medium is other than excimer laser.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は以上のように構成されているため熱
レンズ作用の少ない高品質のレーザビームを安定
に取り出し得るものである。
Since the present invention is constructed as described above, it is possible to stably extract a high quality laser beam with little thermal lens effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例を示す概略断面
図、第2図は従来装置の構成を示す概略断面図で
ある。 図中1は発振器筐体、2はレーザ励起媒質、
3,10は凹面鏡、4,9は凸面鏡、5はビーム
取り出し鏡、8,11は平面鏡、7はビーム取り
出し窓、6,12はレーザビームである。なお、
同一符号は夫々相当部分を示す。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view showing the configuration of a conventional device. In the figure, 1 is the oscillator housing, 2 is the laser excitation medium,
3 and 10 are concave mirrors, 4 and 9 are convex mirrors, 5 is a beam extraction mirror, 8 and 11 are plane mirrors, 7 is a beam extraction window, and 6 and 12 are laser beams. In addition,
The same reference numerals indicate corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 筺体内に収納されたレーザ励起媒質と、この
レーザ励起媒質から誘導放出される光を共振させ
ビームとして取り出す光学系と、上記ビームを偏
向させる平面鏡と、偏向ビームを拡大する凸面鏡
と、拡大されたビームを平行ビームにし、上記凸
面鏡と共焦点でこれと同軸上に配設され、かつ上
記平面鏡と一体構造とされた凹面鏡と、この凹面
鏡からの平行ビームを偏向し、上記凸面鏡と一体
構造とされた第2の平面鏡と、この偏向され拡大
されたビームを取り出すビーム取り出し窓とを備
えたことを特徴とするレーザ発振器。
1 A laser excitation medium housed in a housing, an optical system that resonates the light stimulated and emitted from the laser excitation medium and extracts it as a beam, a plane mirror that deflects the beam, a convex mirror that magnifies the deflected beam, and A concave mirror is arranged coaxially with the confocal confocal mirror and has an integral structure with the plane mirror, and the parallel beam from this concave mirror is deflected, and the parallel beam is deflected into a parallel beam with the convex mirror. 1. A laser oscillator comprising: a second flat mirror with a deflected beam; and a beam extraction window for extracting the deflected and enlarged beam.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5775486A (en) * 1980-10-28 1982-05-12 Mitsubishi Electric Corp Laser device

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