JPH0259192A

JPH0259192A - 大出力レーザ装置

Info

Publication number: JPH0259192A
Application number: JP63211384A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ishide; 孝石出
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-08-25
Filing date: 1988-08-25
Publication date: 1990-02-28

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、大出力レーザ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、ＣＯ２レーザでは連続発振出力は２０　ｋＷ程度
が限界であった。また、Ｎｄ；ＹＡＧレーザでは、ＹＡ
Ｇロッド製作寸法に限界があシ、１本のロッドから取り
出せるレーザ出力は３００Ｗ程度で、高出力化を図るた
めには第３図に示す如（ＹＡＧロッドを直列に接続する
ようにしていた。同図で１１はＮｄ　；ＹＡＧ　ｏ　ｙ
ド、１２はＫｒランデ、１３は全反射ミラー　１４は半
透過ミラーである。しかし、ロッド１１の本数が増すに
つれ、レーザビームのアライメントが困難となり、実用
上は第４図に発振出力とビーム拡がシ角の関係を示すよ
うに４本ロッドによる１、２　ｋＷが大出力化の限界と
なっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の発振器内での高出力化は、Ｃｏ２レーザでは光学
部品にＺｎ５ｅ等による透過型のものを用いているため
、ある一定限度を越えると部品に熱歪を生じ、熱レンズ
効果によりビーム発散角が変化し、集光性能が劣化する
という問題を生じている。またさらに高出力化すると、
透明光学部品ではビーム吸収によって破壊が生じること
となる。

これに対しＹＡＧレーザでは、ロンドを複数本直列に接
続することで高出力化を図っているが、レーザ出力の増
加につれてビームの拡がυ角も第４図に示した如く増加
するため、レーザ光のアライメント上、直列に接続でき
るロッド数は４本が限度であり、これにより発振出力が
１．２ｋＷ程度と限定されてしまい、さらなる高出力化
に対応することができない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、複数の入射孔及び１個の出射孔を有する分岐
Ｃｕ導波路を用い、複数の発振器より発振された小出力
ビームを導波路内でたし合せてから取出すことにより高
出力化を行なうか、あるいは１個の発振器から得られる
発振ビームをアクシコンレン−ｅＫよりリング状ビーム
に整形し、中空ミラー、中空レンズにより集光する一方
、他の発振器より得られる発振ビームをそれぞれ集光レ
ンズにより集光するようにして複数の発振器より得られ
たビームを同一光軸上でたし合せ高出力化するようにし
たものである。

〔作用〕

上記の如く導波路を用いたものでは複数の発振器より得
られ九ビームは複数の入射孔から金コートされた導波路
内を多重反射しつつ進行し、集合点で加算されて高出力
化され、１個の出射孔から出射されて加工等に供され、
また一方、アクシコンレンズを用いたものでは２枚のア
クシコンレンズを用いて発振ビームを中空化することに
より、中空化部に他の発振器から得られたビームを導び
き、中空ビームは中空集光レンズで集光し、中空部に入
射するビームは通常のレンズを用いて集光し１両者によ
り高出力化を行なう。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図はその構成を示すもので、２１が発振ビーム、２
２が反射ミラー　２３が集光レンズ光学系、２４がビー
ム入射孔、２５が導波路分岐点、２６がビーム出射孔、
２７が水流入口、２８が水流出口、２９が金コート面、
３０が導波路系である。導波路系３１は複数のビーム入
射孔２４を有し、このビーム通路は導波路系中央部の導
波路分岐点２５で１本に集められ、出射孔２６へと通じ
ている。この導波路系３０へは、複数の発振器より得ら
れたレーザビーム２１が、反射ミラー２２により入射孔
２４方向に向けて入射される。このレーザー一ム２１は
、集光レンズ光学系２３により入射孔２４へ集光される
。この集光レンズ光学系２３はＣｏ２レーザの場合はＺ
ｎ５ｅ製単レンズにより構成され、ＹＡＧレーザの場合
は、石英系（ＢＳＣ７）のレンズ複数枚により構成され
る。導波路入射孔２４に集光されたビーム２１は導波路
３０内で多重反射をくシ返しつつ出射孔２６側へと進行
する。

導波路系３Ｑは銅製であり、導波路３ｏ内面は反射率を
高めるため金によりコーティング（２９）されて込る。

また導波路３σでのビーム吸収による発熱を抑えるため
、導波路３０の外周は水冷構造とし、水の流入口２７、
流出口２８を持つ。この導波路３０系より出射されたビ
ームの導波路３０内でのビーム損失は、１本のレーザビ
ームに対し約１５係程度である。

第２図は他の構成例としてアクシコンレンズにより、中
空ビームを作り高出力化した例である。

発振器出力鏡４１より得られたレーザビーム３１は、凹
型アクシコンレンズ４３によりリング状ビーム４４に分
割される。この分割されたビーム４４は凸型アクシコン
レンズ４５によりコリメートされ、拡がりの少ないレー
ザビーム４６となる。

このレーザー−ム４６は、中空ミラー４７により加工面
方向に向けられて中空集光ビーム４９となり、中空集光
レンズ４８により中空集光ぎ一ム４９は加工面２０に集
光される。一方し−デピーム３１は、通常の反射ミラー
３２により加工面方向に向けられ、集光レンズ３３によ
り、中空ミラー４７、中空集光レンズ４８の中空部を通
過しつつ集光されて集光ビーム１２として中空集光レン
ズ４８の集光点と同一の位置、すなわち加工面５０にお
いて集光される。これにより高出力化が得られる。

〔発明の効果〕

以上に詳記した如く本発明によれば、発振出力を高める
ことなく高出力を得るために高出力化限界が高く、複数
台の発振器を用いた光学系による３３・・・集光レンズ
（光学系）、２４・・・ビーム入射孔、２５・・・導波
路分岐点、２６・・・ビーム出射孔、２７・・・水流入
口、２８・・・水流出口、２９・・・今コート面、３０
・・・導波路系、４１・・・出力ミラー　４２・・・集
光ビーム、４３・・・凹型アクシコンレンズ、４４．４
６・・・中空ビーム、４５・・・凸型アクシコンレンズ
、４７・・・中空反射ミラー　４８・・・中空集光レン
ズ、４９・・・中空集光げ−ム、５０・・・加工面。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図（ａ）は構成を示す図、ｓ１図（ｂ）は同図（＆）
のＡ−Ａ線に沿って示す矢視図、第２図は他の構成例を
示す図、第３図は従来のＹＡＧレーザ装置の構成を示す
図、第４図は第３図の発振出力とビーム拡がり角の関係
を示す図である。１１−Ｎｄ　；ＹＡＧ　口ｙド、１２−・Ｋｒランデ、
１３・・・全反射ミラー　１４・・・半透過ミラー　２
１．３１・・・発振ビーム、２２．３２・・・反射ミラ
ー　２３゜出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦（
ａ）（ｂ）第２図第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）異なる光軸を有する複数の小出力レーザ発振器と
、これらレーザ発振器から得られるレーザビームをたし合
せ、同一光軸を持つレーザビームに再編成する光学部とを具備したことを特徴とする大出力レーザ装置。
（２）上記光学部はレーザビームの入射側に複数のビー
ム入射孔を有し、導波路途中でビームを合成し、一個の
出射孔よりビームを出射することを特徴とした請求項（
１）記載の大出力レーザ装置。
（３）上記光学部はアクシコンレンズを用い、中空レー
ザビーム強度分布を作って中空部に異なるレーザ発振器
より発振されたレーザビームを導いてビームのたし合せ
を行なうことを特徴とした請求項（１）記載の大出力レ
ーザ装置。