(57)【要約】【課題】レーザ光の位置ずれの発生が防止され、安定したレーザを発振可能なレーザ発振器を得ること。【解決手段】レーザ媒質ガスと、レーザ光の光軸方向に分割されて対向して配置される少なくとも２対の放電電極対と、レーザ媒体ガスを対向する放電電極対の間を通して循環させる手段と、放電電極対ごとにそれぞれ独立に設けられて独立に交流電力を発生させる交流電源と、交流電源における交流電力の発生をそれぞれ独立に制御する制御手段と、出力されたレーザ光の光軸位置を検出する測定手段と、を有し、制御手段が、測定手段での測定の結果に基づいて交流電源における放電電極対ごとの交流電力を調整して放電電極対ごとの放電電力を調整し、レーザ光の光軸位置を補正する。【選択図】        図１
2008078319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒質ガスと、放電を生成することにより前記レーザ媒体ガスを励起してレーザ光を発生させる、前記レーザ光の光軸方向に分割されて対向して配置される少なくとも２対の放電電極対と、前記レーザ媒体ガスを前記対向する放電電極対の間を通して循環させるレーザ媒質ガス循環手段と、前記放電電極対ごとにそれぞれ独立に設けられて前記放電電極対ごとにそれぞれ独立に交流電力を発生させる交流電源と、前記交流電源における交流電力の発生をそれぞれ独立に制御する制御手段と、出力された前記レーザ光の光軸位置を検出する測定手段と、を有するとともに、前記対向する放電電極対間で生成される放電の方向と、前記対向する放電電極対の間を通って循環する前記レーザ媒質ガスの流れ方向と、前記レーザ光の光軸と、が互いに垂直に交わり、前記分割された放電電極対間を通るレーザ媒質ガスの流れ方向が隣り合う放電電極対間で互いに対向方向とされ、
前記制御手段が、前記測定手段での測定の結果に基づいて前記交流電源における前記放電電極対ごとの交流電力を調整して前記放電電極対ごとの放電電力を調整し、前記レーザ光の光軸位置を補正すること、
を特徴とするレーザ発振器。
【請求項２】
前記制御手段は、前記レーザ光の位置ずれが発生している場合に、前記レーザ光の光軸位置を前記位置ずれの方向と逆の方向に補正するように前記交流電源における前記放電電極対ごとの交流電力を調整して前記放電電極対ごとの放電電力を調整すること、
を特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項３】
前記制御手段は、前記レーザ媒質ガスの流れ方向が対向方向とされる放電電極対のうち、前記レーザ媒質ガスの流れ方向が前記対向方向のうちの一の方向の放電電極対の放電電力を増加させ、前記レーザ媒質ガスの流れ方向が前記対向方向のうちの他の方向の放電電極対の放電電力を減少させるように、前記放電電極対ごとの放電電力を調整すること、
を特徴とする請求項２に記載のレーザ発振器。
【請求項４】
前記制御手段は、前記レーザ媒質ガスの流れ方向が前記レーザ光の位置ずれ方向と同じ方向である放電電極対の放電電力を増加させ、前記レーザ媒質ガスの流れ方向が前記レーザ光の位置ずれ方向と反対方向である放電電極対の放電電力を減少させるように、前記放電電極対ごとの放電電力を調整すること、
を特徴とする請求項３に記載のレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ発振器に関するものであり、特に、光軸位置の補正が可能なレーザ発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の三軸直交形レーザ発振器においてレーザ光の位置ずれを小さく抑える技術としては、たとえば対向する放電電極間で生成される放電の方向と、上記放電電極間を通って循環するレーザ媒質ガスの流れ方向と、上記放電により上記レーザ媒質ガスを励起し発生するレーザ光の光軸とが互いに垂直に交わるように構成されているレーザ発振器であり、上記放電電極は、レーザ光の光軸方向に分割して配置され、分割された放電電極間を通るレーザ媒質ガスの流れは、各々の放電電極間で互いに対向流になるようにし、各々の放電電極のレーザ媒質ガスの上流端をレーザ光の光軸を挟んで交互に反対側に形成したレーザ発振器がある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に示されたレーザ発振器では、放電電極によって生成される放電空間において対向流にレーザ媒質ガスが流れる。放電空間内ではレーザ媒質ガスの流れ方向に温度分布が生成されるが、対向流の境界においてこの温度分布の傾斜は反転する。そして、温度分布の傾斜が反転することによって発振軸の曲がりが逆転し、発振軸の位置ずれを補正する。
【０００４】
特許文献１に示されたレーザ発振器では、温度分布によって生じる屈折率の分布によりレーザ光の発振軸が曲っていく。レーザ媒質ガス媒質は放電によって励起されるため、レーザ媒質ガスの流れ方向に温度勾配が生じる。
【０００５】
一般に屈折率は温度の関数であるため、前記温度勾配が屈折率分布を生じる。光は屈折率の高い方向に進む性質があるので、あたかも共振器内にプリズムが挿入されたのと同一の状況が生じ、設定された光軸と違った発振軸にて光は共振し始める。また、温度勾配は電力に比例するため、放電電力が上昇すると温度勾配も大きくなる。ここで光軸とは、通常、温度勾配のない場合にそれぞれのレーザ反射手段の中心を結んだ軸を示し、発振軸とは実際にレーザ光が共振、増幅する軸である。
【０００６】
このように温度分布によって生じる屈折率の分布により生じるレーザ光の発振軸の曲がりは、温度分布の傾斜を反転し、発振軸の曲がりを逆転することで補正が可能である。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３５０１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の技術によれば、レーザ発振器の筐体の熱による歪や電源盤の熱による歪などが発生した場合、光軸がずれることになりビームの位置ずれが発生する。電源盤は発振器を載せる架台とされており、架台が歪んで伸び縮みすると、光軸もそれに従って移動する。電源盤の歪み方は機械的な構造によって決まり、上下左右いずれの方向にも歪む。したがって光軸も上下左右いずれの方向にも移動する。電源盤の歪む要因は外気温の変化や電源盤内部の発熱による。
【０００９】
また、レーザ発振器において光軸を形成するミラーを保持する筐体が外気温により歪むと光軸は移動する。すなわち、従来のレーザ発振器は、発振軸の曲がりによるビームの位置ずれは補正が可能であったが、筐体や電源盤の熱歪による光軸のずれによるビームの位置ずれは補正ができなかった。そして、このようにビームの位置ずれ（光軸ずれ）が発生すると、レーザ発振器により精度の良い加工を行うことが困難になる、という問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ光の位置ずれの発生が防止され、安定したレーザを発振可能なレーザ発振器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるレーザ発振器は、レーザ媒質ガスと、放電を生成することによりレーザ媒体ガスを励起してレーザ光を発生させる、レーザ光の光軸方向に分割されて対向して配置される少なくとも２対の放電電極対と、レーザ媒体ガスを対向する放電電極対の間を通して循環させるレーザ媒質ガス循環手段と、放電電極対ごとにそれぞれ独立に設けられて放電電極対ごとにそれぞれ独立に交流電力を発生させる交流電源と、交流電源における交流電力の発生をそれぞれ独立に制御する制御手段と、出力されたレーザ光の光軸位置を検出する測定手段と、を有するとともに、対向する放電電極対間で生成される放電の方向と、対向する放電電極対の間を通って循環するレーザ媒質ガスの流れ方向と、レーザ光の光軸と、が互いに垂直に交わり、分割された放電電極対間を通るレーザ媒質ガスの流れ方向が隣り合う放電電極対間で互いに対向方向とされ、制御手段が、測定手段での測定の結果に基づいて交流電源における放電電極対ごとの交流電力を調整して放電電極対ごとの放電電力を調整し、レーザ光の光軸位置を補正すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、分割された放電電極に対して各々独立に交流電力を発生させることにより、レーザ光の発振軸の曲がりを良好に補正することができ、レーザ光の位置ずれの発生が防止され、安定したレーザを発振可能なレーザ発振器を得ることができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるレーザ発振器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１４】
実施の形態
図１は、本発明の実施の形態にかかるレーザ発振器である３軸直交型のガスレーザ発振器を示す斜視図である。また、図２は、図１に示したレーザ発振器を上からみた図である。図３は、図１で示したレーザ発振器の放電電極対４ａ、４ｂの詳細図である。また、図４は、本実施の形態にかかるレーザ発振器の特徴的な構成を説明するための図である。
【００１５】
本実施の形態にかかるレーザ発振器は、レーザ発振器を載せる架台を兼ねた電源盤２０は上に配置され、レーザ光発振手段と、レーザ媒質ガス循環手段と、レーザ媒質ガス冷却手段と、レーザ光位置調整手段と、を有して構成される。
【００１６】
レーザ光発振手段は、図１、図２に示すように一点鎖線で示す筐体１０の内部に配置されたレーザ媒質ガス励起手段でありレーザ光１の光軸方向において２つに分割された放電電極対４ａ、４ｂと、筐体１０の側部の凸部内に配置されたレーザ光反射手段であるレーザ光反射鏡１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄと、を備えて構成される。特に、レーザ光反射鏡１２ａは、ビーム取出し鏡を兼ねており、光の透過もするように構成されている。
【００１７】
ここで、放電電極対４ａは、一対の放電電極４ａ−１、４ａ−２とからなる。また、放電電極対４ｂは、一対の放電電極４ｂ−１、４ｂ−２とからなる。そして、一対の放電電極４ａ−１、４ａ−２の間が、放電によりレーザ媒質ガスを励起させる放電領域とされる。
【００１８】
同様に、一対の放電電極４ｂ−１、４ｂ−２の間が、放電によりレーザ媒質ガスを励起させる放電領域とされる。なお、図１においては、放電電極対４ａ、４ｂを物理的に分割されているように示したが、放電電極対４ａ、４ｂは電気的に分割されていればよく、構造は一体であってもよい。また、ここでは、放電電極対を放電電極対４ａ、４ｂの２つの対に分割しているが、本発明の効果を得ることができれば、分割数は２つに限定されるものではない。
【００１９】
また、図４に示すように分割された放電電極対４ａ、４ｂには、各々交流電圧を発生させる交流電源５ａ、５ｂが接続されている。この交流電源５ａ、５ｂにより放電電極対４ａ、４ｂに対して独立した交流電圧を印加することにより、放電電極対４ａ、４ｂの誘電体からなる放電部分１３ａ、１３ｂに放電９ａ、９ｂが発生する。交流電源５ａ、５ｂは、レーザ光位置調整手段から入力される電力条件にしたがって、それぞれ放電電極対４ａ、４ｂに対して独立した所定の交流電圧を印加する。
【００２０】
レーザ媒質ガス循環手段は、図１、図２に示すように筐体１０の内部に配置され、レーザ媒質ガスを循環させるブロア６ａ、６ｂと、レーザ媒質ガスを冷却させる熱交換器８ａ、８ｂと、レーザ媒質ガスの循環路を規定するためのダクト１１ａ、１１ｂと、を備えて構成される。ここで、ブロア６ａ、６ｂ、熱交換器８ａ、８ｂ、ダクト１１ａ、１１ｂは筐体１０内において、光軸２に対して左右反対に配置されている。光軸２は、通常、温度勾配のない場合にそれぞれのレーザ反射手段の中心を結んだ軸である。
【００２１】
そして、本実施の形態にかかるレーザ発振器には、図４に示すようにレーザ光位置調整手段として該レーザ発振器から出力されたレーザ光の位置を検出する測定部１４と、交流電源５ａ、５ｂが放電電極対４ａ、４ｂに対して電圧を印加するための電力条件（電圧、電流）を調整する電力条件調整部１８と、を備えている。
【００２２】
測定部１４は、レーザ発振器から出力されたレーザ光の位置を検出し、レーザ光位置フィードバック信号１９を生成する。このような測定部１４としては、たとえばビームポジショニングセンサなどを用いて実現することができる。
【００２３】
また、電力条件調整部１８は、該測定部１４で生成されるレーザ光位置フィードバック信号１９と、制御部１７から入力される光軸位置指令値２０（通常はゼロである）と、制御部１７から入力される電力指令値と、を基に交流電源５ａ、５ｂが放電電極対４ａ、４ｂに対して独立した所定の交流電圧を印加するための電力条件を個別に生成する。
【００２４】
そして、電力条件調整部１８は、この電力条件を交流電源５ａ、５ｂに対してそれぞれ出力する。そして、交流電源５ａ、５ｂがこの電力条件にしたがって放電電極対４ａ、４ｂに対して独立した所定の交流電圧を印加することで、放電９ａ、９ｂの大きさを調整することができる。
【００２５】
このような電力条件調整部１８は、たとえば、図４に示すように誤差増幅器１５と電力指令値分配器１６とにより実現することができる。すなわち、誤差増幅器１５は、測定部１４で生成されるレーザ光位置フィードバック信号１９と、制御部１７から入力される光軸位置指令値２０と、を基にレーザ発振器から出力されたレーザ光の位置の誤差（ずれ）情報を増幅してレーザ光位置補正量を生成し、電力指令値分配器１６は、この情報と、制御部１７から入力される電力指令値と、を基に上記の電力条件を生成し、交流電源５ａ、５ｂに対して出力する。このような電力条件調整部１８は、たとえば電子回路により実現される。
【００２６】
また、本実施の形態にかかるレーザ発振器は、レーザ発振器全体の制御を司る制御部１７を備え、該制御部１７はたとえば電子回路により実現される。
【００２７】
次に、本実施の形態にかかるレーザ発振器の動作について説明する。筐体１０の内部に充填されたレーザ媒質ガスは、熱交換器８ａ、８ｂに入り、該熱交換器８ａ、８ｂからブロア６ａ、６ｂを通って吹き出され、ダクト１１ａ、１１ｂによりレーザ媒質ガスの流れ７ａ、７ｂが形成される。そして、レーザ媒質ガスは、一対の放電電極４ａ−１、４ａ−２の間、一対の放電電極４ｂ−１、４ｂ−２の間、すなわち放電領域を通るように循環させられ、レーザ媒質ガスの流れ７ａ、７ｂは互いに対向するように形成される。すなわち、レーザ媒質ガスの流れ７ａとレーザ媒質ガスの流れ７ｂとは、対向流とされる。また、それぞれの放電電極対４ａ、４ｂのレーザ媒質ガスの流れの上流端は、レーザ光１の光軸を挟んで交互に反対側に形成される。
【００２８】
レーザ媒質ガスは、例えば炭酸ガスレーザの場合は、二酸化炭素、窒素、ヘリウムを含む混合ガスが一般的である。一対の放電電極対４ａ−１、４ａ−２間、一対の放電電極対４ｂ−１、４ｂ−２間には、交流電源５ａ、５ｂにより放電電極対４ａ、４ｂに対して独立した交流電圧を印加することにより、放電電極対４ａ、４ｂの放電部分１３ａ、１３ｂに放電９ａ、９ｂが発生し、レーザ媒質ガスを励起し、いわゆる原子のエネルギの高い準位の分布密度を低い準位の分布密度より大きくした反転分布を生成する。
【００２９】
反転分布が発生したレーザ媒質ガスは光を放出し、レーザ反射鏡１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄによって反射、増幅される。増幅された光は、ビーム取出し鏡を兼ねたレーザ反射鏡１２ａから外にレーザ光１として取り出される。励起された高温のレーザ媒質ガスは、熱交換器８ａ、８ｂを通り、冷却され再び循環される。
【００３０】
本実施の形態にかかるレーザ発振器では、上述したようにブロア６ａ、６ｂ、熱交換器８ａ、８ｂ、ダクト１１ａ、１１ｂは、筐体１０における光軸方向の中心において分割して光軸２に対して左右反対に配置されているので、放電電極対４ａ、４ｂによって形成される放電空間においてそれぞれ対向した方向にレーザ媒質ガスが流れる（対向流が形成される）。放電空間内ではレーザ媒質ガスの流れ７ａ、７ｂの方向にレーザ媒質ガスの温度分布が生成され、この対向流の境界でこの温度分布の傾斜は反転する。
【００３１】
３軸直交型のガスレーザ発振器では、上記の温度分布によって生じる屈折率の分布によりレーザ光の発振軸に曲りが生じる。レーザ媒質ガスは放電９ａによって励起されると、レーザ媒質ガスにおいてはレーザ媒質ガスの流れ７ａの方向にたとえば図５に示すような温度勾配が生じる。これは、レーザ媒質ガスが放電９ｂによって励起される場合においても同様である。
【００３２】
一般に屈折率は温度の関数であるため、前記のレーザ媒質ガスの温度勾配が屈折率分布を生じる。そして、光は屈折率の高い方向に進む性質があるので、あたかも共振器内にプリズムが挿入されたのと同一の状況が生じ、設定された光軸と違った発振軸にて光は共振し始める。
【００３３】
また、レーザ媒質ガスの温度勾配は放電電力に比例するため、放電電力が上昇すると温度勾配も大きくなる。たとえば単一電極の場合には、図５に示すような温度勾配が生じた場合には、図６に示す３ａ→３ｂ→３ｃのようにレーザ光の発振軸３が変化する。ここで図６に示す光軸２は、図６においては温度勾配のない場合の発振軸３ａと同軸であり、通常、温度勾配のない場合にそれぞれのレーザ反射手段の中心を結んだ軸を示す（図６においては、レーザ反射鏡１２ａとレーザ反射鏡１２ｄとの中心を結んだ軸）。また、発振軸３とはレーザ発振器内において実際にレーザ光が共振、増幅する軸である。
【００３４】
そして、上述したように放電空間内ではレーザ媒質ガスの流れ７ａ、７ｂの方向に温度分布が生成されるが、対向流（レーザ媒質ガスの流れ７ａ、７ｂ）の境界においてこの温度分布の傾斜は反転する。そして、温度分布の傾斜が反転することによって発振軸の曲がりが逆転し、発振軸の位置ずれを補正する。このようにレーザ媒質ガスの温度分布に起因して生じる屈折率の分布により生じるレーザ光の発振軸の曲がりを、温度分布の傾斜を反転させ、発振軸の曲がりを逆転することで補正することができる。
【００３５】
また、レーザ発振器から出力されるレーザ光の位置ずれは、上述したようなレーザ媒質ガスの温度分布によって生じる屈折率の分布による発振軸３の位置ずれの他に、筐体１０や電源盤２０の熱歪による光軸のずれが存在する。すなわち、上記のようなレーザ発振器では、熱による筐体１０の歪や電源盤２０の歪が発生する場合がある。この場合には、光軸２がずれることになり、レーザ発振器から出力されたレーザ光の位置ずれが発生する場合がある。
【００３６】
電源盤２０はレーザ発振器を載せる架台になっているため、架台である電源盤２０が歪んで伸び縮みすると、レーザ発振器における光軸もそれに従って移動し、レーザ発振器から出力されたレーザ光の位置ずれが発生する。電源盤２０の歪み方は機械的な構造によって決まり、上下左右いずれの方向にも歪む可能性がある。したがって、光軸２も上下左右いずれの方向にも移動する可能性がある。電源盤２０の歪む要因は、外気温の変化や電源盤内部の発熱などである。
【００３７】
また光軸２を形成するレーザ反射鏡１２ａ〜１２ｄを保持する筐体１０が歪むと、光軸２もそれに従って移動し、レーザ発振器から出力されたレーザ光の位置ずれが発生する。筐体１０が歪む要因は、外気温の変化などである。
【００３８】
そして、このようにレーザ発振器から出力されたレーザ光の位置ずれが発生した場合には、精度の良い加工が困難になる。そこで、本実施の形態にかかるレーザ発振器では、これらの筐体１０の歪や電源盤２０の歪に起因したレーザ光の位置ずれを調整可能とし、精度の良い加工を実現可能とする。
【００３９】
筐体１０の歪や電源盤２０の歪に起因したレーザ光の位置ずれがなく、放電電極対４ａ、４ｂの放電９ａ、９ｂの電力が等しい場合は、放電電極対４ａ、４ｂのそれぞれの放電空間内ではそれぞれのレーザ媒質ガス３の流れ方向においてレーザ媒質ガス３に同じ温度分布が生成され、対向流（レーザ媒質ガスの流れ７ａ、７ｂ）の境界でこの温度分布の傾斜は反転する。傾斜が反転することによって図７に示すように発振軸３の曲がり方向が逆転し、発振軸３の位置ずれはキャンセルされ発振軸３は光軸２と同じ方向になる。
【００４０】
ここで、放電電極対４ａの放電電力が放電電極対４ｂの放電電力よりも大きい場合は、放電電極対４ａの放電空間内のレーザ媒質ガス３におけるレーザ媒質ガスの流れ７ａの方向の温度分布の傾斜が、放電電極対４ｂの放電空間内のレーザ媒質ガス３におけるレーザ媒質ガスの流れ７ｂの方向の温度分布の傾斜よりも大きくなる。そして、図８に示すように対向流（レーザ媒質ガスの流れ７ａ、７ｂ）の境界において温度分布の傾斜は反転するものの、放電電極対４ａの領域での発振軸３の曲がりが放電電極対４ｂの領域での発振軸３の曲がりよりも大きくなる。これにより、発振軸３は光軸２に対して図８に示すようにＨ２の方向（レーザ媒質ガスの流れ７ｂと同方向）にずれる。
【００４１】
また、放電電極対４ｂの放電電力が放電電極対４ａの放電電力よりも大きい場合は、放電電極対４ｂの放電空間内のレーザ媒質ガス３におけるレーザ媒質ガスの流れ７ｂの方向の温度分布の傾斜が、放電電極対４ａの放電空間内のレーザ媒質ガス３におけるレーザ媒質ガスの流れ７ａの方向の温度分布の傾斜よりも大きくなる。そして、図９に示すように対向流（レーザ媒質ガスの流れ７ａ、７ｂ）の境界において温度分布の傾斜は反転するものの、放電電極対４ｂの領域での発振軸３の曲がりが放電電極対４ａの領域での発振軸３の曲がりよりも大きくなる。これにより、発振軸３は光軸２に対して図９に示すようにＨ１の方向（レーザ媒質ガスの流れ７ａと同方向）にずれる。
【００４２】
そこで、本実施の形態にかかるレーザ発振器では、これらのことを利用して筐体１０の歪や電源盤２０の歪に起因したレーザ光の位置ずれを調整可能とし、精度の良い加工を実現可能とする。
【００４３】
レーザ光位置の調整動作の原理を図１０のフローチャートを参照して説明する。まず、レーザ光の発振動作の開始時には、放電電極対４ａ、４ｂに等しい電力を供給する（ステップＳ１１０）。次に、電力条件調整部１８が、レーザ光の位置ずれがあるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、レーザ光の位置ずれがない場合は（ステップＳ１２０否定）、レーザ光位置の調整は終了する。
【００４４】
また、レーザ光の位置ずれがある場合は（ステップＳ１２０肯定）、電力条件調整部１８は、レーザ光の位置ずれがＨ１方向であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。レーザ光の位置ずれがＨ１方向である場合は（ステップＳ１３０肯定）、電力条件調整部１８は放電電極対４ａの放電電力をΔａだけ増加させる電力条件情報を生成して交流電源５ａに送り、交流電源５ａは該情報に従って放電電極対４ａの放電電力をΔａだけ増加させる（ステップＳ１４０）。
【００４５】
つぎに、電力条件調整部１８は放電電極対４ｂの放電電力をΔａだけ減少させる電力条件情報を生成して交流電源５ｂに送り、交流電源５ｂは該情報に従って放電電極対４ｂの放電電力をΔａだけ減少させる（ステップＳ１５０）。
【００４６】
そして、電力条件調整部１８は、再度、レーザ光の位置ずれがあるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、レーザ光の位置ずれがある場合は（ステップＳ１２０肯定）、再度、ステップＳ１３０〜ステップＳ１５０を繰り返す。また、レーザ光の位置ずれがない場合は（ステップＳ１２０否定）、レーザ光位置の調整は終了する。なお、ステップＳ１４０とステップＳ１５０の順番は逆でも構わない。
【００４７】
ステップＳ１３０に戻って、レーザ光の位置ずれがＨ１方向でない場合は（ステップＳ１３０否定）、電力条件調整部１８は放電電極対４ｂの放電電力をΔａだけ増加させる電力条件情報を生成して交流電源５ｂに送り、交流電源５ｂは該情報に従って放電電極対４ｂの放電電力をΔａだけ増加させる（ステップＳ１６０）。
【００４８】
つぎに、電力条件調整部１８は放電電極対４ａの放電電力をΔａだけ減少させる電力条件情報を生成して交流電源５ａに送り、交流電源５ａは該情報に従って放電電極対４ａの放電電力をΔａだけ減少させる（ステップＳ１７０）。
【００４９】
そして、電力条件調整部１８は、再度、レーザ光の位置ずれがあるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、レーザ光の位置ずれがある場合は（ステップＳ１２０肯定）、再度、ステップＳ１３０、ステップＳ１６０およびステップＳ１７０を繰り返す。また、レーザ光の位置ずれがない場合は（ステップＳ１２０否定）、レーザ光位置の調整は終了する。なお、ステップＳ１６０とステップＳ１７０の順番は逆でも構わない。
【００５０】
つぎに、レーザ光位置の調整動作を具体的に説明する。筐体１０や電源盤２０の熱歪による光軸２のずれが発生し、たとえば図１１に示すようにＨ１の方向（レーザ媒質ガスの流れ７ａと同方向）に発振軸３の位置ずれが発生した場合を仮定する。この場合、筐体１０の外の光軸上に配置されレーザ発振器から出力されたレーザ光の位置を検出する測定部１４により該レーザ光の位置を検出し、レーザ光位置フィードバック信号１９を生成する。
【００５１】
つぎに、誤差増幅器１５が、測定部１４で生成されるレーザ光位置フィードバック信号１９と、制御部１７から入力される光軸位置指令値２０と、を基にレーザ発振器から出力されたレーザ光の位置の誤差（ずれ）情報を増幅してレーザ光位置補正量±Δａを生成する。そして、電力指令値分配器１６が、このレーザ光位置補正量±Δａと、制御部１７から入力される電力指令値Ｗｄと、を基に交流電源５ａ、５ｂがそれぞれ放電電極対４ａ、４ｂに対して独立した交流電圧を印加するための電力条件を生成し、交流電源５ａ、５ｂに対して出力する。ここで、Δａについては、放電電極対４ａ、４ｂにおいて同じ量だけ増減させることを説明するために導入したパラメータであり、できるだけ小さいことが好ましい。
【００５２】
たとえば、交流電源５ａ用の電力条件をＷｄ／２＋Δａとした場合には交流電源５ｂ用の電力条件をＷｄ／２−Δａとする。また、交流電源５ａ用の電力条件をＷｄ／２−Δａとした場合には交流電源５ｂ用の電力条件をＷｄ／２＋Δａとする。この場合は、放電電極対４ａの放電電力を大きくし、放電電極対４ｂの放電電力を小さくして図８に示すように発振軸３をＨ２の方向に移動させる。
【００５３】
このような調整を実施してレーザ光の位置ずれがなくなったところで放電電極対４ａ、４ｂの放電電力の増減を停止させる。このとき、レーザ出力は一定に保つ必要があるため、「電極４ａの放電電力＋電極４ｂの放電電力＝一定」となるように放電電極対４ａ、４ｂの放電電力を変化させる。ここで光軸２のずれは、レーザ媒質ガスの流れ７ａ、７ｂの方向（図８のＨ１の方向、Ｈ２の方向）のみに補正が可能であり、レーザ媒質ガスの流れ７ａ、７ｂの方向に垂直の方向には補正はできない。以上の操作により、Ｈ１の方向（レーザ媒質ガスの流れ７ａと同方向）に発振軸３の位置ずれが発生した場合のレーザ光の位置ずれを調整することができ、熱による筐体１０の歪や電源盤２０の歪に起因したレーザ光の位置ずれを補正することができる。
【００５４】
また、Ｈ２の方向にレーザ光の位置ずれが発生した場合も上記と同様の操作により放電電極対４ｂの放電電力を大きくし、放電電極対４ａの放電電力を小さくして、発振軸３をＨ１の方向に移動させる。そしてレーザ光の位置ずれがなくなったところで、放電電極対４ａ、４ｂの放電電力の増減を停止させる。以上の操作により、Ｈ２の方向（レーザ媒質ガスの流れ７ａと同方向）に発振軸３の位置ずれが発生した場合のレーザ光の位置ずれを調整することができ、熱による筐体１０の歪や電源盤２０の歪に起因したレーザ光の位置ずれを補正することができる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態にかかるレーザ発振器では、レーザ光１の光軸方向において２つに分割された放電電極対４ａ、４ｂを備えることにより、レーザ媒質ガスの温度分布に起因して生じる屈折率の分布により生じるレーザ光の発振軸の曲がりを、温度分布の傾斜を反転させ、発振軸の曲がりを逆転することで補正することができる。
【００５６】
また、本実施の形態にかかるレーザ発振器では、上述したようにレーザ光１の光軸方向において２つに分割された放電電極対４ａ、４ｂと、該放電電極対４ａ、４ｂに対して独立した交流電圧を印加する交流電源５ａ、５ｂと、を備えることにより、発振軸の曲がりを良好に補正することができる。そして、測定部１４を備えることにより、レーザ光の位置ずれを確実に把握し、これに基づいて発振軸の曲がりをより良好に補正することができる。これにより、熱による筐体１０の歪や電源盤２０の歪に起因したレーザ光の位置ずれを良好に補正することができる。
【００５７】
したがって、本実施の形態にかかるレーザ発振器によれば、レーザ光の位置ずれの発生が防止され、安定したレーザを発振可能なレーザ発振器が実現されている。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明にかかるレーザ発振器は、熱の影響によりレーザ発振器の筐体や架台に歪みが生じ、レーザ光の位置ずれが生じる場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態にかかるレーザ発振器である３軸直交型のガスレーザ発振器を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるレーザ発振器の上部を透過させて上から見た図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかるレーザ発振器の放電電極対の詳細図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかるレーザ発振器の特徴的な構成を説明するための図である。
【図５】レーザ媒質ガスの流れの方向に発生する温度分布を示す特性図である。
【図６】放電電力による発振軸の変化を示す模式図である。
【図７】温度分布の傾斜が反転することによって発振軸の曲がり方向が逆転し、発振軸が光軸と同じ方向になることを示す模式図である。
【図８】一方の放電電極対の放電電力が他方の放電電極対の放電電力よりも大きい場合の発振軸の変化を示す模式図である。
【図９】一方の放電電極対の放電電力が他方の放電電極対の放電電力よりも大きい場合の発振軸の変化を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態にかかるレーザ発振器における発振軸の補正手順を説明するためのフローチャートである。
【図１１】筐体や電源盤の熱歪による光軸のずれが発生し、発振軸の変化を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  レーザ光
２  光軸
３  レーザ媒質ガス
３  発振軸
３ａ、３ｂ、３ｃ  発振軸
４ａ、４ｂ  放電電極対
５ａ、５ｂ  交流電源
６ａ、６ｂ  ブロア
７ａ、７ｂ  レーザ媒質ガスの流れ
８ａ、８ｂ  熱交換器
９ａ、９ｂ  放電
１０  筐体
１１ａ、１１ｂ  ダクト
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  レーザ反射鏡
１３ａ、１３ｂ  放電部分
１４  測定部
１５  誤差増幅器
１６  電力指令値分配器
１７  制御部
１８  電力条件調整部
１９  レーザ光位置フィードバック信号
２０  光軸位置指令値
【図１】
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【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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