(57)【要約】【課題】光共振器の光軸の放電空間内での位置調整を可能とし、光共振器の光軸の位置ずれが生じた場合であっても、容易に補正することができるとともに、光共振器内のレーザ光に作用する利得の量の調整を可能とし、所望のレーザ光強度を得ることのできるレーザ装置およびレーザ光強度調整方法を得る。【解決手段】放電空間（３）で発生する放電の方向と直交するとともに、レーザ媒質ガス（Ｇ）が流れる方向と直交する光共振器の光軸の位置を、レーザ媒質ガスが流れる方向に沿って移動させる光軸位置移動部を備える。【選択図】図１
2015138791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電を発生させるために対向して配置される１対の放電電極と、
前記１対の放電電極の間の放電空間で第１方向に発生する放電によって、前記１対の放電電極の間を前記第１方向と直交する第２方向に流れるレーザ媒質ガスが励起することで発振したパルスレーザ光を外部に取り出す光共振器と、
前記光共振器から取り出される前記パルスレーザ光を増幅させる増幅器と、
を備えたレーザ装置であって、
前記光共振器は、前記第１方向および前記第２方向と直交し、かつ、前記放電空間を通過する光軸を有し、
前記光共振器全体の光路長を一定に保つとともに、前記光軸の位置を、前記第２方向に沿って移動させる光軸位置移動部をさらに備える
レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ装置において、
前記光共振器から取り出される前記パルスレーザ光を前記光増幅器に入射させるための伝送ミラーをさらに備え、
前記光共振器は、共振器ミラー、アパーチャおよびＱスイッチ素子を含んで構成され、
前記伝送ミラー、前記共振器ミラー、前記アパーチャおよび前記Ｑスイッチ素子は、前記光軸上に配置され、
前記光軸位置移動部は、
前記伝送ミラーの位置が前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に沿って移動するように制御するとともに、前記共振器ミラー、前記アパーチャおよび前記Ｑスイッチ素子のそれぞれの位置が前記第２方向に沿って移動するように制御することで、前記光軸の位置を前記第２方向に沿って移動させる
レーザ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザ装置において、
前記光軸を折り曲げるための折り返しミラーとして、第１折り返しミラーおよび第２折り返しミラーをさらに備え、
光共振器は、共振器ミラー、アパーチャおよびＱスイッチ素子を含んで構成され、
前記共振器ミラー、前記アパーチャ、前記Ｑスイッチ素子および前記折り返しミラーは、前記光軸上に配置され、
前記第１折り返しミラーによって前記光軸が折り曲げられる方向と、前記第２折り返しミラーによって前記光軸が折り曲げられる方向とは同一方向であり、
前記光軸位置移動部は、
前記共振器ミラー、前記アパーチャ、前記Ｑスイッチ素子および前記折り返しミラーのそれぞれの位置が前記第２方向に沿って移動するように制御することで、前記光軸の位置を前記第２方向に沿って移動させる
レーザ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のレーザ装置において、
前記光軸を折り曲げるための折り返しミラーとして、第１折り返しミラーおよび第２折り返しミラーをさらに備え、
光共振器は、共振器ミラー、アパーチャおよびＱスイッチ素子を含んで構成され、
前記共振器ミラー、前記アパーチャ、前記Ｑスイッチ素子および前記折り返しミラーは、前記光軸上に配置され、
前記第１折り返しミラーによって前記光軸が折り曲げられる方向と、前記第２折り返しミラーによって前記光軸が折り曲げられる方向とは逆方向であり、
前記光軸位置移動部は、
前記折り返しミラーおよび前記アパーチャのそれぞれの位置が前記第２方向に沿って移動するように制御することで、前記光軸の位置を前記第２方向に沿って移動させる
レーザ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のレーザ装置において、
前記第２方向に沿って移動するステージをさらに備え、
前記アパーチャおよび前記折り返しミラーは、前記ステージに搭載され、
前記光軸位置移動部は、
前記ステージが前記第２方向に沿って移動するように制御することで、前記光軸の位置を前記第２方向に沿って移動させる
レーザ装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
前記光軸位置移動部は、ＡＣサーボモータまたはステッピングモータを含んで構成される
レーザ装置。
【請求項７】
光共振器が有する光軸の方向である光軸方向と直交する方向に対して、レーザ媒質ガスの利得分布の大きさが変化するとともに、前記光軸の位置を前記光軸方向と直交する方向に沿って移動させる光軸位置移動部を備えるレーザ装置のレーザ光強度調整方法であって、
前記光軸位置移動部を操作することで、前記光軸の位置を前記光軸方向と直交する方向に沿って移動させ、前記光共振器内のレーザ光に作用する利得の量を調整する
レーザ光強度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスをレーザ媒質として用いてレーザ光を発生させるレーザ装置およびレーザ光強度調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ装置では、レーザ媒質中にパルスレーザ光を発振させる発振領域を備えた光共振器と、同じレーザ媒質中に光共振器からのパルスレーザ光を増幅する増幅領域を備えた光増幅器と、光共振器のＱ値を周期的に変化させるためのＱスイッチ素子とが設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のレーザ装置では、レーザ光を発生させる光共振器と、この光共振器から発振されたレーザ光を増幅する増幅器とが一体となり、高出力かつビーム品質の良いレーザ光を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２４６６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術には以下のような課題がある。
特許文献１に記載のレーザ装置を、３軸直交型ガスレーザ装置として構成する場合、光共振器の光軸（光共振器が有する光軸）の放電空間内での位置ずれに対する補正を容易に行うことができないという問題がある。
【０００６】
したがって、光共振器の光軸位置を放電空間内に設定する場合、電極設置精度などの影響で、誤差が生じて光軸の位置ずれが生じることをあらかじめ見込んで、レーザ光強度があまり大きくならないように利得の小さい位置に光軸位置を設定する必要がある。そして、その結果として、光共振器としての性能を低く抑えなければならない。
【０００７】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、光共振器の光軸の放電空間内での位置調整を可能とし、光共振器の光軸の位置ずれが生じた場合であっても、容易に補正することができるとともに、光共振器内のレーザ光に作用する利得の量の調整を可能とし、所望のレーザ光強度を得ることのできるレーザ装置およびレーザ光強度調整方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明におけるレーザ装置は、放電を発生させるために対向して配置される１対の放電電極と、１対の放電電極の間の放電空間で第１方向に発生する放電によって、１対の放電電極の間を第１方向と直交する第２方向に流れるレーザ媒質ガスが励起することで発振したパルスレーザ光を外部に取り出す光共振器と、光共振器から取り出されるパルスレーザ光を増幅させる増幅器と、を備えたレーザ装置であって、光共振器は、第１方向および第２方向と直交し、かつ、放電空間を通過する光軸を有し、光共振器全体の光路長を一定に保つとともに、光軸の位置を、第２方向に沿って移動させる光軸位置移動部をさらに備えるものである。
【０００９】
また、本発明におけるレーザ光強度調整方法は、光共振器が有する光軸の方向である光軸方向と直交する方向に対して、レーザ媒質ガスの利得分布の大きさが変化するとともに、光軸の位置を光軸方向と直交する方向に沿って移動させる光軸位置移動部を備えるレーザ装置のレーザ光強度調整方法であって、光軸位置移動部を操作することで、光軸の位置を光軸方向と直交する方向に沿って移動させ、光共振器内のレーザ光に作用する利得の量を調整するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、放電空間で発生する放電の方向と直交するとともに、レーザ媒質ガスが流れる方向と直交する光共振器の光軸の位置を、レーザ媒質ガスが流れる方向に沿って移動させ、かつ光共振器全体の光路長を一定に保つことのできる光軸位置移動部を備える。これにより、光共振器の光軸の放電空間内での位置調整を可能とし、光共振器の光軸の位置ずれが生じた場合であっても、容易に補正することができるとともに、光共振器内のレーザ光に作用する利得の量の調整を可能とし、所望のレーザ光強度を得ることのできるレーザ装置およびレーザ光強度調整方法を得ることができる。
また、本発明におけるレーザ光強度調整方法は、放電空間に発生する放電の方向と、放電空間を流れるレーザ媒質ガスの方向と、放電空間中に配置される光共振器の光軸方向とがそれぞれ概直交する３軸直交型ガスレーザ装置のみでなく、光共振器の光軸方向と直交する方向に対してレーザ媒質ガスの利得分布が変化するようなレーザ装置であれば、適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるレーザ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるレーザ装置の放電空間およびその周辺でのレーザ媒質の利得分布の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるレーザ装置を上から見た平面図と、レーザ媒質の利得分布とを対応させて組み合わせた説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるレーザ装置の構成図である。
【図５】本本発明の実施の形態２におけるレーザ装置を上から見た平面図である。
【図６】本発明の実施の形態３におけるレーザ装置を上から見た平面図である。
【図７】本発明の実施の形態４におけるレーザ装置を上から見た平面図である。
【図８】従来技術におけるレーザ装置の構成図である。
【図９】従来技術におけるレーザ装置から取り出されるレーザ光をパルス化する場合の共振器の構成図である。
【図１０】従来技術におけるレーザ装置を、３軸直交型ガスレーザ装置として構成した場合の構成図である。
【図１１】図１０における３軸直交型ガスレーザ装置のガス流方向の利得分布を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のレーザ装置およびレーザ光強度調整方法を、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
実施の形態１．
はじめに、本発明のレーザ装置の技術的特徴を明確にするために、従来技術（特許文献１）におけるレーザ装置の課題について、図８〜図１１を参照しながら説明する。図８は、従来技術におけるレーザ装置の構成図である。図９は、従来技術におけるレーザ装置から取り出されるレーザ光をパルス化する場合の共振器の構成図である。図１０は、従来技術におけるレーザ装置を、３軸直交型ガスレーザ装置として構成した場合の構成図である。図１１は、図１０における３軸直交型ガスレーザ装置のガス流方向の利得分布を示す説明図である。
【００１４】
この図８におけるレーザ装置では、レーザ媒質ガス１０１ａが流れる方向は、光共振器および光増幅器の光軸（光路）に対して直交する。
【００１５】
レーザ装置の光共振器においては、光共振器を構成する全反射ミラー１２２と部分反射ミラー１２４との間を流れるレーザ媒質ガス１０１ａを励起させることで発生する光が、全反射ミラー１２２および部分反射ミラー１２４で反射を繰り返しながら共振器内レーザビーム１０２ａとして増幅される。そして、共振器内レーザビーム１０２ａは、部分反射ミラー１２４からレーザ出力光１０２ｂとしてレーザ光が取り出される。
【００１６】
レーザ装置の光増幅器においては、光増幅器を構成する全反射ミラー１４１〜１４４の間を流れるレーザ媒質ガス１０１ａと、全反射ミラー１４１〜１４４の間を伝播するレーザ光との相互作用によって、レーザ光強度が増幅される。また、光共振器から取り出されたレーザ光のビーム径は、凸面ミラー１３２および凹面ミラー１３４で構成されるビームエキスパンダによって拡大される。その後、ビーム径が拡大されたレーザ光が光増幅器に取り込まれることで、より高い増幅効率が得られ、結果として、高出力なレーザ光が窓１０５から取り出される。
【００１７】
また、図９に示すように、アパーチャ本体１６１およびアパーチャ板１６２を備えるアパーチャ１０６と、Ｑスイッチ素子１０７とを配置することで、発振されるレーザ光をパルスビームとすることが可能である。
【００１８】
また、光共振器および光増幅器の光軸と、レーザ媒質ガスが流れる方向と、エネルギーを与えることでレーザ媒質ガス１０１ａを励起させるために発生する放電の方向とがそれぞれ直交する３軸直交型ガスレーザ装置（発振器）として、図８のレーザ装置を構成する場合の一例が図１０である。
【００１９】
図１０に示すように、光共振器および光増幅器の光軸と、レーザ媒質ガスが流れる方向とがそれぞれ直交する向き（すなわち紙面手前から奥（もしくは奥から手前）の方向）に、放電を発生させるための１対の放電電極１０８ａ，１０８ｂを、レーザ媒質ガス１０１ａおよび光軸が挟み込まれる形になるように、紙面手前側と奥側に対向させて配置する。
【００２０】
また、図１０の３軸直交型ガスレーザ装置において、放電が発生する空間（以降では、放電空間と称す）およびその周辺でのレーザ媒質ガス１０１ａの利得分布は、図１１のようになる。そして、図１０の３軸直交型ガスレーザ装置は、図１１に示す勾配を持った利得分布中の放電空間内に光軸を配置することとなる。
【００２１】
なお、図１１の横軸ｘは、レーザ媒質ガス１０１ａが流れる方向に沿った放電電極１０８ａ，１０８ｂ上の位置であり、レーザ媒質ガス１０１ａに対する励起放電の上流端（すなわち、放電電極１０８ａ，１０８ｂの上流端）をｘ＝０としている。また、Ｗは、放電電極１０８ａ，１０８ｂの幅であり、ｘ＝Ｗは、放電電極１０８ａ，１０８ｂのレーザ媒質ガス１０１ａに対する励起放電の下流端を示している。図１１の縦軸ｇは、横軸ｘに対するレーザ媒質ガス１０１ａの平均利得の量を示している。
【００２２】
ここで、図１０の３軸直交型ガスレーザ装置に示した光共振器および光増幅器の構成では、図１１から分かるように放電空間内で光軸位置がわずかにずれるとレーザ光発振に作用する利得の量が増減する。その結果、３軸直交型ガスレーザ装置から取り出されるレーザ光強度が変化する。
【００２３】
また、図１０の３軸直交型ガスレーザ装置において、Ｑスイッチ素子１０７（例えば、単結晶ゲルマニウムを素子として使用した音響光学素子など）に高強度の光が入射されれば、素子が破壊される可能性が存在する。したがって、光共振器内のレーザ光強度は、Ｑスイッチ素子１０７を破壊しない程度に抑える必要がある。一方で、制御性が良く、立ち上がりの速いレーザパルスを取り出すためには、光共振器内のレーザ光強度は、強いほど良い。以上から、Ｑスイッチ素子１０７を破壊しない程度にできるだけ大きなレーザ光強度が得られるように、光共振器の光軸位置を放電空間内に正確に設定することが望ましい。
【００２４】
しかしながら、光共振器の光軸位置を正確に設定しようとしても、放電電極１０８ａ，１０８ｂの電極設置精度などの影響によって、図１１のｘ方向に誤差（例えば、１ｍｍ程度の誤差）が生じ、光軸の位置ずれが生じる。また、従来技術では、このような光共振器の光軸の放電空間内での位置ずれに対する補正を容易に行うことができなかった。
【００２５】
したがって、従来技術においては、光共振器の光軸位置を放電空間内に設定する場合、ｘ方向に誤差が生じて光軸の位置ずれが生じることをあらかじめ見込んで、レーザ光強度があまり大きくならないように利得の小さい位置に光軸位置を設定する必要がある。そして、その結果として、光共振器としての性能を低く抑えなければならない。
【００２６】
これに対して、本発明では、光共振器の光軸の放電空間内での位置調整を容易に実施可能とするとともに、光共振器の光軸の位置ずれが生じた場合であっても、容易に補正することのできるレーザ装置を得ることができた。
【００２７】
次に、本実施の形態１におけるレーザ装置について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるレーザ装置の構成図である。
【００２８】
この図１におけるレーザ装置は、放電電極１，２と、レーザ媒質Ｇ（レーザ媒質ガス）と、共振器ミラー１１，１２を含む光共振器と、伝送ミラー２１，２２と、増幅器ミラー３１，３２，３３，３４を含む光増幅器と、Ｑスイッチ素子４１と、Ｑスイッチ駆動回路４２、Ｑスイッチ制御回路４３およびＱスイッチ制御部４４を含むＱスイッチドライバと、共振器駆動回路６１、共振器制御回路６２および共振器制御部６３を含む共振器ドライバと、アパーチャ７１，７２と、を備えて構成される。
【００２９】
ここで、理解容易のため、レーザ媒質Ｇを供給する（レーザ媒質Ｇが流れる）方向をＸ方向、レーザ媒質Ｇを励起する放電の方向をＹ方向、光共振器および光増幅器の光軸方向をＺ方向とする。
【００３０】
放電電極１，２は、金属プレートまたは、金属プレートと誘電体コートとの組み合わせで形成されており、高周波電源（図示せず）から交流電圧が印加されると、電極間の放電空間３でＹ方向に沿った無声放電が発生する。放電電極１，２は、例えば、金属部分が３ｃｍ×１００ｃｍの程度の表面を有し、放電電極１，２の間の距離が３ｃｍ程度であれば、放電空間３は、例えば、３ｃｍ×１００ｃｍ×３ｃｍ程度の直方体形状である。
【００３１】
無声放電によって放電空間３内に存在するレーザ媒質Ｇ中の分子または原子がレーザ上準位に励起されると、光の増幅作用を示すようになる。例えば、レーザ媒質ＧとしてＣＯ２分子を含む混合ガスを使用した場合、ＣＯ２分子の振動準位間の遷移により波長１０．６μｍのレーザ光が発振する。また、共振器ミラー１１，１２の反射膜の設計によって、例えば、波長９．３μｍなど他の波長のレーザ光を発振させることも可能である。なお、ここでは、レーザ媒質ＧとしてＣＯ２を使用した場合を例示するが、他のレーザ媒質、例えば、ＣＯ，Ｎ２，Ｈｅ−Ｃｄ，ＨＦ，ＡＲ＋，ＡｒＦ，ＫｒＦ，ＸｅＣｌ，ＸｅＦなどを使用した場合であっても本発明を適用することができる。
【００３２】
レーザ装置は、レーザ媒質Ｇを外気と遮断するための筐体（図示せず）を備え、筐体内部には、熱交換器、ブロワ、ダクトなど（図示せず）が設けられる。ブロワは、筐体内に封入されたレーザ媒質Ｇをダクト内面に沿って循環させる。また、レーザ媒質Ｇがダクト内部を通過して放電空間３に向けてＸ方向に供給されるように、ダクトが配置される。
【００３３】
放電空間３を通過した後の励起されたレーザ媒質Ｇは、レーザ光に作用しなかった励起エネルギーが熱に変化することで高温状態であるので、熱交換器で冷却され、再びブロワに戻る。筐体内部では大気圧よりも低い圧力に維持されており、レーザ媒質Ｇは、放電空間３内においては、Ｘ方向（図１の矢印の方向）にＹＺ平面上で均一な速度分布、例えば、８０ｍ／ｓ程度の速度で移動する。
【００３４】
光共振器に含まれる共振器ミラー１１，１２は、放電空間３を挟んで互いに対向するように配置される。共振器ミラー１１として、例えば、凹面または平面の全反射鏡が用いられ、共振器ミラー１２として、例えば、凹面または平面の部分反射鏡が用いられる。そして、対向する２枚の共振器ミラー１１，１２で光共振器を構成している。
【００３５】
光共振器は、レーザ媒質Ｇの移動方向（Ｘ方向）と交差する方向、好ましくは直行するＺ方向に沿った光軸を有する。光共振器内の光軸上には、レーザ光のビームモードを制御するためのアパーチャ７１，７２が設けられる。そして、アパーチャ７１，７２の開口部と、レーザ光が放電空間３を通過する距離とで規定される円柱状の空間は、放電によって励起されたレーザ媒質Ｇがレーザ光に作用することでレーザ光を発振させる発振領域となる。
【００３６】
Ｑスイッチ素子４１は、光共振器のＱ値を高速に制御する機能を有し、光共振器の光軸上であって、放電空間３の外側に配置される。Ｑスイッチ素子４１として、例えば、音響光学素子、電気光学素子、機械式シャッタ、チョッパなどが使用できる。また、Ｑスイッチ素子４１には、Ｑスイッチ４１を駆動するためのＱスイッチ駆動回路４２が接続される。
【００３７】
Ｑスイッチ駆動回路４２には、マイクロプロセッサなどで構成されるＱスイッチ制御回路４３が接続される。Ｑスイッチ制御回路４３は、Ｑスイッチ素子４１の動作を制御することで、光共振器のＱ値を周期的に変化させる機能を有する。例えば、光共振器のＱ値が高くなるオン期間Ｔ１を５μｓに設定し、光共振器のＱ値が低くなるオフ期間Ｔ２を５μｓに設定してＱスイッチ動作を周期的に行うと、繰り返し周波数１００ｋＨｚのパルスレーザ光が発振し、その一部が共振器ミラー１２から出力される。また、オン期間Ｔ１およびオフ期間Ｔ２の和によって、パルスレーザ光の繰り返し周波数が決定される。
【００３８】
ここで、Ｑスイッチ素子４１として、例えば、音響光学素子を用いた場合、数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の繰り返し周波数を有するパルスレーザ光が出力可能であり、レーザパルス１発あたりのパルス幅が数１０ｎｓ〜数１００ｎｓとなる。
【００３９】
Ｑスイッチ制御回路４３には、マイクロプロセッサなどで構成されるＱスイッチ制御部４４が接続される。Ｑスイッチ制御部４４は、Ｑスイッチ制御回路４３の動作を制御するとともに、Ｑスイッチ駆動回路４２およびＱスイッチ制御回路４３を介して、Ｑスイッチ素子４１の動作を制御する機能を有する。なお、ここでは理解容易のため、Ｑスイッチ制御回路４３およびＱスイッチ制御部４４を別個の構成要素として示したが、単一の構成要素として一体化したものであってもよい。
【００４０】
伝送ミラー２１，２２は、光共振器から出力されたレーザ光５１を光増幅器に入射させる折り返しミラーとして機能する。
【００４１】
ここで、本実施の形態１では、伝送ミラー２１として凸面の全反射ミラーが用いられ、伝送ミラー２２として凹面の全反射ミラーが用いられ、レーザ光５１のビーム径を拡大するビームエキスパンダを構成している。より具体的には、本実施の形態１では、共振器ミラー１２から出力されたレーザ光５１のビーム径が３ｍｍ程度であるが、レーザ光５１が放電空間３に再入射する直前でこのビーム径が５ｍｍ程度になるように拡大し、コリメートを行っている。このような構成によって、光共振器ではレーザ光５１のビーム径を小さくして、単一横モード発振を確保するとともに、光増幅器ではこのビーム径を大きくして、レーザ光の増幅効率を高めている。
【００４２】
なお、ここでは、伝送ミラー２１，２２は、光共振器から取り出されたレーザ光５１を放電空間３に再入射させる伝送ミラーとしての機能と、レーザ光５１を拡大するビームエキスパンダとしての機能とを併せて有する場合を例示しているがこれに限定されない。すなわち、伝送ミラー２１，２２として平面ミラーを用いることで、伝送ミラー２１，２２が伝送ミラーとしての機能のみを有するように構成し、複数枚のレンズを使用することでビームエキスパンダを別個に構成してもよい。
【００４３】
増幅器に含まれる増幅器ミラー３１〜３４は、放電空間３を挟むように配置され、光増幅器を構成している。レーザ光は、伝送ミラー２２→放電空間３→増幅器ミラー３１→放電空間３→増幅器ミラー３２→放電空間３→増幅器ミラー３３→放電空間３→増幅器ミラー３４→放電空間３の順に伝播する。また、レーザ光は、放電空間３を通過する際に、励起されたレーザ媒質Ｇにより増幅される。本実施の形態１では、光増幅器に入射したレーザ光５１が放電空間３を５回通過することで増幅され、最終的に平均出力１ｋＷ程度のレーザ光が出力される。
【００４４】
光増幅器は、増幅器の光軸として、レーザ媒質Ｇの移動方向（Ｘ方向）と交差する方向、好ましくは直交するＺ方向に沿った複数の光軸を有する。複数の光軸のそれぞれがＹ方向に沿って配列することで、各光軸で受け取るレーザ媒質Ｇの利得が均等化され、その結果、安定した増幅動作を実現することができる。
【００４５】
なお、本実施の形態１では、増幅器の光軸として、５本の光軸を有するように光増幅器を構成しているが、増幅されたレーザ光の出力を制限する、または高めるなどの目的から、増幅器ミラーの枚数を変更することで、光軸の本数が増減するように構成してもよい。また、本実施の形態１では、光増幅器は、放電空間３内において、光共振器に対してレーザ媒質Ｇの移動方向の下流側に配置される。
【００４６】
共振器ミラー１１，１２と、伝送ミラー２１と、Ｑスイッチ素子４１と、アパーチャ７１，７２は、それぞれのＸ方向の位置を調整するための第１Ｘ方向調整機構（図示せず）を介して筐体などに取り付けられる。第１Ｘ方向調整機構には、外部からの指令によって第１Ｘ方向調整機構を動作させるための電力を供給する共振器駆動回路６１が接続される。
【００４７】
また、伝送ミラー２２は、Ｚ方向の位置を調整するためのＺ方向調整機構（図示せず）を介して筐体などに取り付けられる。Ｚ方向位置微調機構にも、第１Ｘ方向調整機構と同様に、外部からの指令によってＺ方向位置微調機構を動作させるための電力を供給する共振器駆動回路６１が接続される。
【００４８】
なお、第１Ｘ方向調整機構およびＺ方向調整機構として、例えば、ＡＣサーボモータまたはステッピングモータの動作によって駆動し、１０ｍｍ程度の移動範囲および２０μｍ程度の位置決め精度が確保される電動ステージが用いられる。
【００４９】
共振器駆動回路６１には、マイクロプロセッサなどで構成される共振器制御回路６２が接続される。
【００５０】
共振器制御回路６２は、第１Ｘ方向調整機構の動作を制御し、共振器ミラー１１，１２と、伝送ミラー２１と、Ｑスイッチ素子４１と、アパーチャ７１，７２のそれぞれの位置をＸ方向に沿って変化させることで、放電空間３での光共振器の光軸位置をＸ方向に沿って変化させる。
【００５１】
このように、光共振器の光軸の位置をＸ方向に沿って変化させることで、光共振器内のレーザ光に作用する利得の量を変化させ、光共振器ミラー１２から取り出されるレーザ光５１の出力の調整を行うことができる。
【００５２】
また、共振器制御回路６２は、共振器ミラー１１，１２と、伝送ミラー２１と、Ｑスイッチ素子４１と、アパーチャ７１，７２のそれぞれの位置をＸ方向に沿って変化させた際の位置変化量（移動量）に基づいて、Ｚ方向調整機構の動作を制御することで、伝送ミラー２２の位置をＺ方向に沿って変化させる。
【００５３】
このように、Ｚ方向調整機構を備え、伝送ミラー２２の位置をＺ方向に沿って変化させることができるように併せて構成することで、光共振器全体の光路長を一定に保つことができ、伝送ミラー２１，２２が有するビームエキスパンダとしての機能を維持することができる。
【００５４】
また、共振器制御回路６２には、マイクロプロセッサなどで構成される共振器制御部６３が接続される。共振器制御部６３は、ユーザの操作によって、共振器制御回路６２の動作を制御するとともに、共振器制御回路６２を介して、第１Ｘ方向調整機構およびＺ方向調整機構の動作を制御する。なお、ここでは理解容易のため、共振器制御回路６２および共振器制御部６３を別個の構成要素として示したが、単一の構成要素として一体化したものであってもよい。
【００５５】
このように、光共振器の光軸位置をＸ方向に沿って移動させる光軸位置移動部の具体例として、共振器駆動回路６１、共振器制御回路６２および共振器制御部６３（共振器ドライバ）と、第１Ｘ方向調整機構とを備えることで、ユーザの操作によって、光共振器の光軸の放電空間３内での位置が所望の位置になるように位置調整をすることが可能となる。
【００５６】
続いて、放電空間３およびその周辺でのレーザ媒質Ｇの利得分布の一例として、例えば、図２に示すようなものが得られる。図２は、本発明の実施の形態１におけるレーザ装置の放電空間３およびその周辺でのレーザ媒質Ｇの利得分布の一例を示す説明図である。なお、図２で示す具体的な数値等は、一例であって、これに限定されない。
【００５７】
ここで、図２では、放電電極１，２間の幅（すなわち、放電空間３のＸ方向の長さ）が３ｃｍである場合において、放電空間３とその周辺でのレーザ媒質Ｇのガス流方向の利得分布をＺ方向に見た図に相当する。また、横軸は、レーザ媒質Ｇが放電空間３を移動する方向（Ｘ方向）であり、数値は、放電電極１，２のレーザ媒質Ｇに関するガス上流端からの距離（単位：ｍ）である。さらに、縦軸は、放電空間３内で発生する利得を、放電空間３のＺ方向にわたって平均したものであり、利得が最大となる位置での値が１となるように正規化したものである。
【００５８】
そして、図２から分かるように、レーザ媒質Ｇの利得は、放電空間３のガス上流側で低く、ガス下流側で最も高くなり、放電空間３の外側で徐々に低下する山型の分布形状となる。
【００５９】
次に、本実施の形態１におけるレーザ装置の動作について、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施の形態１におけるレーザ装置を上から見た平面図と、レーザ媒質Ｇの利得分布とを対応させて組み合わせた説明図である。
【００６０】
なお、図３の右側のグラフは、図２に対応しており、具体的な数値等の記載は省略している。また、理解容易のため、図３では、本実施の形態１におけるレーザ装置を−Ｙ方向に見た図と、図２の利得分布のグラフを組み合わせたものを示す。さらに、図の簡単化のため、放電電極２、Ｑスイッチ駆動回路４２、Ｑスイッチ制御回路４３、Ｑスイッチ制御部４４、共振器駆動回路６１、共振器制御回路６２、および共振器制御部６３は、図示していない。
【００６１】
図３に示すように、放電空間３において、光共振器のレーザ光には、図３右側のグラフに点（黒丸）で示した位置（Ｘ方向位置）の利得が作用する。
【００６２】
ここで、例えば、電極設置精度などに起因する、光共振器のＸ方向位置の設計値からのずれの補正、または、光共振器のレーザ光出力の調整などの目的で、光共振器の光軸位置を変化させる場合、以下のようにレーザ装置を動作させる。すなわち、共振器制御部６３を操作することで、共振器制御回路６２および共振器駆動回路６１を介して、共振器ミラー１１，１２と、伝送ミラー２１と、Ｑスイッチ素子４１と、アパーチャ７１，７２を、＋Ｘ方向または−Ｘ方向に全て等しい移動量だけ移動させる。
【００６３】
このように、放電空間３内で光共振器の光軸位置が＋Ｘ方向または−Ｘ方向に変化することで、図３右側のグラフから分かるようにレーザ光に作用する利得が増減するので、光共振器から取り出されるレーザ光強度を変化させることができる。これにより、共振器の光軸位置をＸ方向に沿って移動させる光軸位置移動部を備えない従来のレーザ装置と比較して、放電空間３内における光共振器の光軸の位置ずれに対する補正を容易に行うことが可能となる。
【００６４】
また、光増幅器のレーザ光強度増幅効率は、電極１，２間の励起放電の電力によって決定される。したがって、前述したように、共振器制御部６３を操作することで、光共振器から取り出されるレーザ光強度の調整を行えば、光共振器から取り出されるレーザ光強度を、Ｑスイッチ素子４１を破壊しない程度に調整しつつ、高い放電電力を投入することができ、増幅率の高い光増幅器を構成することが可能となる。これにより、共振器の光軸位置をＸ方向に沿って移動させる光軸位置移動部を備えない従来のレーザ装置と比較して、高出力なレーザ光を発振させることができるようになる。
【００６５】
以上、本実施の形態１によれば、レーザ装置は、放電空間で第１方向（Ｙ方向）に発生する放電によって、第１方向と直交する第２方向（Ｘ方向）に流れるレーザ媒質ガスが励起することで発振したパルスレーザ光を外部に取り出す光共振器を備える。また、光共振器は、第１方向および第２方向と直交し、かつ、放電空間を通過する光軸を有するように構成されている。さらに、光共振器全体の光路長を一定に保つとともに、光共振器が有する光軸の位置を第２方向に沿って移動させる光軸位置移動部を備える。
【００６６】
より具体的には、レーザ装置は、光共振器から取り出されるパルスレーザ光を光増幅器に入射させるための伝送ミラーをさらに備えており、光共振器は、共振器ミラー、アパーチャおよびＱスイッチ素子を含んで構成されている。また、共振器ミラー、アパーチャおよびＱスイッチ素子は、光共振器が有する光軸上に配置されている。さらに、光軸位置移動部は、伝送ミラーの位置が第１方向および第２方向に直交する第３方向（Ｚ方向）に沿って移動するように制御するとともに、共振器ミラー、アパーチャおよびＱスイッチ素子のそれぞれの位置が第２方向に沿って移動するように制御することで、光共振器が有する光軸の位置を第２方向に沿って移動させる。
【００６７】
これにより、光共振器の光軸の放電空間内での位置調整を可能とし、光共振器の光軸の位置ずれが生じた場合であっても、容易に補正することができる。また、光共振器内のレーザ光に作用する利得の量の調整を可能とし、所望のレーザ光強度を得ることができる。さらに、放電空間内における光共振器の光軸位置を調整することが可能となり、発振器組立時等の設置誤差によって、ガス流方向に対して光共振器の光軸が設計値からずれた場合であっても、光軸位置を設計値どおりに復帰させることが容易となる。
【００６８】
実施の形態２．
先の実施の形態１では、折り返しミラー１３〜１５を備えずに構成されるレーザ装置について説明した。これに対して、本実施の形態２では、折り返しミラー１３〜１５を備えて構成することで、光路長を一定に保ちつつ、共振器が有する光軸のＸ方向位置を変えることのできるレーザ装置について説明する。
【００６９】
図４は、本発明の実施の形態２におけるレーザ装置の構成図である。この図４におけるレーザ装置は、先の実施の形態１と同様の構成に加え、さらに、折り返しミラー１３，１４，１５を備えて構成される。
【００７０】
すなわち、この図４におけるレーザ装置は、放電電極１，２と、レーザ媒質Ｇと、共振器ミラー１１，１２および折り返しミラー１３，１４，１５を含む光共振器と、伝送ミラー２１，２２と、増幅器ミラー３１，３２，３３，３４を含む光増幅器と、Ｑスイッチ素子４１と、Ｑスイッチ駆動回路４２、Ｑスイッチ制御回路４３およびＱスイッチ制御部４４を含むＱスイッチドライバと、共振器駆動回路６１、共振器制御回路６２および共振器制御部６３を含む共振器ドライバと、アパーチャ７１，７２と、を備えて構成される。
【００７１】
ここで、理解容易のため、先の実施の形態１と同様に、レーザ媒質Ｇを供給する（レーザ媒質Ｇが流れる）方向をＸ方向、レーザ媒質Ｇを励起する放電の方向をＹ方向、光共振器および光増幅器の光軸方向をＺ方向とする。
【００７２】
本実施の形態２では、レーザ装置として先の実施の形態１のものと同様の機能を有するが、共振器ミラー１１，１２によって構成される光共振器に関して、先の実施の形態１とは異なり、光共振器内に折り返しミラー１３〜１５を配置している。また、光共振器は、折り返しミラー１３〜１５によって、折れ曲がった形で構成される。換言すると、折り返しミラー１３によって光軸が折り曲げられる方向と、折り返しミラー１４によって光軸が折り曲げられる方向とは同一方向となるように構成される。
【００７３】
共振器ミラー１１と、折り返しミラー１３，１４と、Ｑスイッチ素子４１と、アパーチャ７１，７２は、それぞれのＸ方向の位置を調整するための第２Ｘ方向調整機構（図示せず）を介して筐体に取り付けられる。第２Ｘ方向調整機構には、外部からの指令によって第２Ｘ方向位置調機構を動作させるための電力を供給する駆動回路６１が接続される。
【００７４】
なお、第２Ｘ方向調整機構として、例えば、ＡＣサーボモータまたはステッピングモータの動作によって駆動し、１０ｍｍ程度の移動範囲および２０μｍ程度の位置決め精度が確保される電動ステージが用いられる。
【００７５】
共振器駆動回路６１には、マイクロプロセッサなどで構成される共振器制御回路６２が接続される。
【００７６】
共振器制御回路６２は、第２Ｘ方向調整機構の動作を制御し、共振器ミラー１１と、折り返しミラー１３，１４と、Ｑスイッチ素子４１と、アパーチャ７１，７２のそれぞれの位置をＸ方向に沿って変化させることで、放電空間３での光共振器の光軸位置をＸ方向に沿って変化させる。
【００７７】
このように、光共振器の光軸の位置をＸ方向に沿って変化させることで、光共振器内のレーザ光に作用する利得の量を変化させ、光共振器ミラー１２から取り出されるレーザ光５１の出力の調整を行うことができる。
【００７８】
また、共振器制御回路６２には、マイクロプロセッサなどで構成される共振器制御部６３が接続される。共振器制御部６３は、共振器制御回路６２の動作を制御するとともに、共振器制御回路６２を介して、第２Ｘ方向調整機構の動作を制御する。なお、ここでは理解容易のため、共振器制御回路６２および共振器制御部６３を別個の構成要素として示したが、単一の構成要素として一体化したものであってもよい。
【００７９】
このように、光共振器の光軸位置をＸ方向に沿って移動させる光軸位置移動部の具体例として、共振器駆動回路６１、共振器制御回路６２および共振器制御部６３（共振器ドライバ）と、第２Ｘ方向調整機構とを備えることで、ユーザの操作によって、光共振器の光軸の放電空間３内での位置が所望の位置になるように位置調整をすることが可能となる。
【００８０】
次に、本実施の形態２におけるレーザ装置の動作について、図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施の形態２におけるレーザ装置を上から見た平面図である。
【００８１】
なお、理解容易のため、図５では、本実施の形態２におけるレーザ装置を−Ｙ方向に見た図を示す。また、図の簡単化のため、放電電極２、Ｑスイッチ駆動回路４２、Ｑスイッチ制御回路４３、Ｑスイッチ制御部４４、共振器駆動回路６１、共振器制御回路６２、および共振器制御部６３は、図示していない。
【００８２】
ここで、例えば、電極設置精度などに起因する、光共振器のＸ方向位置の設計値からのずれの補正、または、光共振器のレーザ光出力の調整などの目的で、光共振器の光軸位置を変化させる場合、以下のようにレーザ装置を動作させる。すなわち、共振器制御部６３を操作することで、共振器制御回路６２および共振器駆動回路６１を介して、共振器ミラー１１と、折り返しミラー１３，１４と、Ｑスイッチ素子４１と、アパーチャ７１，７２を、＋Ｘ方向または−Ｘ方向に移動させる。
【００８３】
具体的には、折り返しミラー１３，１４およびアパーチャ７１，７２の移動量を、例えば、＋Ｘ方向に１ｍｍ程度に設定する場合、共振器ミラー１１およびＱスイッチ素子４１の移動量は、＋Ｘ方向に、折り返しミラー１３，１４の移動量の２倍となる２ｍｍ程度となるように、共振器制御回路６２によって制御を行う。
【００８４】
このような操作によって、光共振器全体の光路長は一定に保たれ、放電空間３内における光共振器内のレーザ光（光軸）の移動の前後で、光共振器のビームモードが維持される。
【００８５】
また、先の実施の形態１では、光増幅器に入射するレーザ光５１の光軸およびビーム半径を、放電空間３内における光共振器内のレーザ光（光軸）の移動の前後で一定に維持するために、第１Ｘ方向調整機構による共振器ミラー１１，１２と、伝送ミラー２１と、Ｑスイッチ素子４１と、アパーチャ７１，７２の位置移動を行うとともに、Ｚ方向調整機構による伝送ミラー２２の位置移動を行う場合を例示した。この場合、第１Ｘ方向調整機構によりＸ方向位置を移動させると、共振器全体の光路長が変化してしまうため、光路長を一定に保つために、Ｚ方向調整機構による調整が必要であった。この結果、共振器制御回路６３では、共振器駆動回路６１から接続される第１Ｘ方向調整機構およびＺ方向調整機構の操作量を制御するための計算処理が行われることとなる。
【００８６】
これに対して、本実施の形態２では、先の実施の形態１と比較して、折り返しミラー１３〜１５を備えて構成することで、光共振器内に配置される構成要素の数が増加することとなる。しかしながら、このような構成を備えることで、第２Ｘ方向調整機構により、光路長を一定に保ったまま、Ｘ方向位置を移動させることができる。この結果、共振器制御回路６３では、第２Ｘ方向調整機構の操作量を制御するための計算処理だけが行われることとなるので、結果として、共振器制御部６３における計算処理が単純化されるという効果を有する。
【００８７】
以上、本実施の形態２によれば、レーザ装置は、光共振器が有する光軸を折り曲げるための折り返しミラーとして、第１折り返しミラーおよび第２折り返しミラーをさらに備える。また、光共振器は、共振器ミラー、アパーチャおよびＱスイッチ素子を含んで構成され、共振器ミラー、アパーチャ、Ｑスイッチ素子および折り返しミラーは、光共振器が有する光軸上に配置される。
【００８８】
さらに、第１折り返しミラーによって光軸が折り曲げられる方向と、第２折り返しミラーによって光軸が折り曲げられる方向とは同一方向である。さらにまた、光軸位置移動部は、共振器ミラー、アパーチャ、Ｑスイッチ素子および折り返しミラーのそれぞれの位置が第２方向に沿って移動するように制御することで、光軸の位置を第２方向に沿って移動させる。これにより、先の実施の形態１と比較して、共振器制御部における計算処理を単純化することができる。
【００８９】
実施の形態３．
先の実施の形態２では、折り返しミラー１３〜１５を備えて構成されるレーザ装置について説明した。これに対して、本実施の形態３では、折り返しミラー１３の向きを変更することで、Ｘ方向調整機構によって位置移動される構成要素の数を少なくしたレーザ装置について説明する。
【００９０】
図６は、本発明の実施の形態３におけるレーザ装置を上から見た平面図である。なお、理解容易のため、図６では、本実施の形態３におけるレーザ装置を−Ｙ方向に見た図を示す。また、図の簡単化のため、放電電極２、Ｑスイッチ駆動回路４２、Ｑスイッチ制御回路４３、Ｑスイッチ制御部４４は、図示していない。
【００９１】
本実施の形態３におけるレーザ装置は、放電電極１，２と、レーザ媒質Ｇと、共振器ミラー１１，１２および折り返しミラー１３，１４，１５を含む光共振器と、伝送ミラー２１，２２と、増幅器ミラー３１，３２，３３，３４を含む光増幅器と、Ｑスイッチ素子４１と、Ｑスイッチ駆動回路４２、Ｑスイッチ制御回路４３およびＱスイッチ制御部４４を含むＱスイッチドライバと、共振器駆動回路６１、共振器制御回路６２および共振器制御部６３を含む共振器ドライバと、アパーチャ７１，７２と、を備えて構成される。
【００９２】
また、本実施の形態３では、レーザ装置の構成として先の実施の形態２のものと実質的には同様であるが、光共振器内に配置される折り返しミラー１３に関して、先の実施の形態２とは向きが異なる。換言すると、光共振器内に配置される折り返しミラー１３によって折り曲げられる光共振器の光軸は、先の実施の形態２におけるレーザ装置とは異なり、折り返しミラー１４によって折り曲げられる光軸の方向の逆方向となる。すなわち、折り返しミラー１３によって光軸が折り曲げられる方向と、折り返しミラー１４によって光軸が折り曲げられる方向とは逆方向となるように構成される。また、このような光軸位置にしたがって、Ｑスイッチ素子４１および共振器ミラー１１が配置される。
【００９３】
折り返しミラー１３，１４と、アパーチャ７１，７２は、それぞれのＸ方向の位置を調整するための第３Ｘ方向調整機構（図示せず）を介して筐体に取り付けられる。第３Ｘ方向調整機構には、外部からの指令によって第３Ｘ方向調整機構を動作させるための電力を供給する駆動回路６１が接続される。
【００９４】
共振器駆動回路６１には、マイクロプロセッサなどで構成される共振器制御回路６２が接続される。
【００９５】
共振器制御回路６２は、第３Ｘ方向調整機構の動作を制御し、折り返しミラー１３，１４と、アパーチャ７１，７２のそれぞれの位置をＸ方向に沿って変化させることで、放電空間３での光共振器の光軸位置をＸ方向に沿って変化させる。
【００９６】
このように、光共振器の光軸の位置をＸ方向に沿って変化させることで、光共振器内のレーザ光に作用する利得の量を変化させ、光共振器ミラー１２から取り出されるレーザ光５１の出力の調整を行うことができる。
【００９７】
また、共振器制御回路６２には、マイクロプロセッサなどで構成される共振器制御部６３が接続される。共振器制御部６３は、共振器制御回路６２の動作を制御するとともに、共振器制御回路６２を介して、第３Ｘ方向調整機構の動作を制御する。なお、ここでは理解容易のため、共振器制御回路６２および共振器制御部６３を別個の構成要素として示したが、単一の構成要素として一体化したものであってもよい。
【００９８】
このように、光共振器の光軸位置をＸ方向に沿って移動させる光軸位置移動部の具体例として、共振器駆動回路６１、共振器制御回路６２および共振器制御部６３（共振器ドライバ）と、第３Ｘ方向調整機構とを備えることで、ユーザの操作によって、光共振器の光軸の放電空間３内での位置が所望の位置になるように位置調整をすることが可能となる。
【００９９】
次に、本実施の形態３におけるレーザ装置の動作について、図６を参照しながら説明する。
【０１００】
ここで、例えば、電極設置精度などに起因する、光共振器のＸ方向位置の設計値からのずれの補正、または、光共振器のレーザ光出力の調整などの目的で、光共振器の光軸位置を変化させる場合、以下のようにレーザ装置を動作させる。すなわち、共振器制御部６３を操作することで、共振器制御回路６２および共振器駆動回路６１を介して、折り返しミラー１３，１４およびアパーチャ７１，７２を、＋Ｘ方向または−Ｘ方向に移動させる。
【０１０１】
このような操作によって、光共振器の光軸が移動すれば、Ｑスイッチ素子４１から折り返しミラー１３までの間の距離が増加または減少するのに対して、折り返しミラー１４から折り返しミラー１５までの間の距離が等しい量だけ減少または増加するため、光共振器全体の光路長は常に一定の長さに保たれる。
【０１０２】
また、本実施の形態３では、先の実施の形態２と比較して、共振器の光軸位置をＸ方向に沿って移動させる光軸位置移動部によって位置移動される構成要素の数を少なくすることができるとともに、共振器制御部６３における計算処理が単純化されるという効果を有する。
【０１０３】
以上、本実施の形態３によれば、レーザ装置は、光共振器が有する光軸を折り曲げるための折り返しミラーとして、第１折り返しミラーおよび第２折り返しミラーをさらに備える。また、光共振器は、共振器ミラー、アパーチャおよびＱスイッチ素子を含んで構成され、共振器ミラー、アパーチャ、Ｑスイッチ素子および折り返しミラーは、光共振器が有する光軸上に配置される。
【０１０４】
さらに、第１折り返しミラーによって光軸が折り曲げられる方向と、第２折り返しミラーによって光軸が折り曲げられる方向とは逆方向である。さらにまた、光軸位置移動部は、折り返しミラーおよびアパーチャのそれぞれの位置が第２方向に沿って移動するように制御することで、光軸の位置を第２方向に沿って移動させる。これにより、光軸位置移動部によって位置移動される構成要素の数を少なくすることができるとともに、共振器制御部における計算処理が単純化することができる。
【０１０５】
実施の形態４．
先の実施の形態１〜３では、Ｘ方向調整機構によって光共振器内の構成要素が位置移動されるレーザ装置について説明した。これに対して、光共振器内の構成要素が搭載されたステージがＸ方向調整機構によって位置移動されるレーザ装置について説明する。
【０１０６】
図７は、本発明の実施の形態４におけるレーザ装置を上から見た平面図である。なお、理解容易のため、図７では、本実施の形態４におけるレーザ装置を−Ｙ方向に見た図を示す。また、図の簡略化のため、放電電極２、Ｑスイッチ駆動回路４２、Ｑスイッチ制御回路４３、Ｑスイッチ制御部４４は、図示していない。
【０１０７】
本実施の形態４におけるレーザ装置は、放電電極１，２と、レーザ媒質Ｇと、共振器ミラー１１，１２および折り返しミラー１３，１４，１５を含む光共振器と、伝送ミラー２１，２２と、増幅器ミラー３１，３２，３３，３４を含む光増幅器と、Ｑスイッチ素子４１と、Ｑスイッチ駆動回路４２、Ｑスイッチ制御回路４３およびＱスイッチ制御部４４を含むＱスイッチドライバと、共振器駆動回路６１、共振器制御回路６２および共振器制御部６３を含む共振器ドライバと、アパーチャ７１，７２と、ステージ８１と、を備えて構成される。
【０１０８】
また、本実施の形態４では、レーザ装置の構成として先の実施の形態３のものとほとんど同様であるが、折り返しミラー１３，１４およびアパーチャ７１，７２は、ステージ８１に搭載されており、配置が固定されている。また、ステージ８１には、第４Ｘ方向調整機構が取り付けられている。さらに、第４Ｘ方向調整機構には、外部からの指令によって第４Ｘ方向調整機構を動作させるための電力を供給する駆動回路６１が接続される。
【０１０９】
共振器駆動回路６１には、マイクロプロセッサなどで構成される共振器制御回路６２が接続される。
【０１１０】
共振器制御回路６２は、第４Ｘ方向調整機構の動作を制御し、ステージ８１の位置をＸ方向に沿って変化させることで、ステージ８１に固定される折り返しミラー１３，１４およびアパーチャ７１，７２を一体として、それぞれの位置をＸ方向に変化させる。したがって、このようにステージ８１の位置をＸ方向に沿って変化させることで、放電空間３での光共振器の光軸位置をＸ方向に沿って変化させることが可能となる。
【０１１１】
このように、光共振器の光軸の位置をＸ方向に沿って変化させることで、光共振器内のレーザ光に作用する利得の量を変化させ、光共振器ミラー１２から取り出されるレーザ光５１の出力の調整を行うことができる。
【０１１２】
また、共振器制御回路６２には、マイクロプロセッサなどで構成される共振器制御部６３が接続される。共振器制御部６３は、共振器制御回路６２の動作を制御するとともに、共振器制御回路６２を介して、第４Ｘ方向調整機構の動作を制御する。なお、ここでは理解容易のため、共振器制御回路６２および共振器制御部６３を別個の構成要素として示したが、単一の構成要素として一体化したものであってもよい。
【０１１３】
このように、光共振器の光軸位置をＸ方向に沿って移動させる光軸位置移動部の具体例として、共振器駆動回路６１、共振器制御回路６２および共振器制御部６３（共振器ドライバ）と、第４Ｘ方向調整機構とを備えることで、ユーザの操作によって、光共振器の光軸の放電空間３内での位置が所望の位置になるように位置調整をすることが可能となる。
なお、光共振器の光軸位置移動部の具体例として、共振器駆動回路６１、共振器制御回路６２および共振器制御部６３によって電気的に制御・駆動される第４Ｘ方向調整機構を示したが、本実施の形態４においては、ステージ８１のみをＸ方向に操作することで光共振器の光軸位置を移動させることが可能であり、したがって、第４Ｘ方向調整機構は、共振器駆動回路６１、共振器制御回路６２および共振器制御部６３を備えず、ユーザが直接操作することでステージ８１を移動させるような機構であってもよい。
【０１１４】
次に、本実施の形態４におけるレーザ装置の動作について、図７を参照しながら説明する。
【０１１５】
ここで、例えば、電極設置精度などに起因する、光共振器のＸ方向位置の設計値からのずれの補正、または、光共振器のレーザ光出力の調整などの目的で、光共振器の光軸位置を変化させる場合、以下のようにレーザ装置を動作させる。すなわち、共振器制御部６３を操作することで、共振器制御回路６２および共振器駆動回路６１を介して、ステージ８１を、＋Ｘ方向または−Ｘ方向に移動させる。
【０１１６】
このように、先の実施の形態３では、放電空間３内の光共振器の光軸のＸ方向位置を調整するために折り返しミラー１３，１４およびアパーチャ７１，７２のそれぞれをＸ方向調整機構で駆動していたのに対して、本実施の形態４では、折り返しミラー１３，１４およびアパーチャ７１，７２が搭載されたステージ８１をＸ方向調整機構で駆動する。
【０１１７】
したがって、Ｘ方向調整機構で位置移動されるものがステージ８１だけとなるので、先の実施の形態３と比較して、Ｘ方向調整機構で位置移動されるものの数を少なくすることができるという効果を有する。
【０１１８】
以上、本実施の形態４によれば、第２方向に沿って移動するステージをさらに備え、アパーチャおよび折り返しミラーは、ステージに搭載され、光軸位置移動部は、ステージが第２方向に沿って移動するように制御することで、光軸の位置を第２方向に沿って移動させる。これにより、先の実施の形態３と比べて、Ｘ方向調整機構で位置移動されるものの数を少なくすることができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１，２  放電電極、３  放電空間、１１，１２  共振器ミラー、１３，１４，１５  折り返しミラー、２１，２２  伝送ミラー、３１，３２，３３，３４  増幅器ミラー、４１  Ｑスイッチ素子、４２  Ｑスイッチ駆動回路、４３  Ｑスイッチ制御回路、４４  Ｑスイッチ制御部、５１  レーザ光、６１  共振器駆動回路、６２  共振器制御回路、６３  共振器制御部、７１，７２  アパーチャ、８１  ステージ、Ｇ  レーザ媒質。
【図１】
2015138791.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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