(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電領域へ供給されるレーザガスを励起させる放電電極と、
前記放電領域へ伝搬するレーザ光である第１のレーザ光が通る第１の開口部と、前記第１の開口部を通って前記放電領域を往復した前記レーザ光である第２のレーザ光が通る第２の開口部とが設けられている第１の遮蔽部品と、
前記第１の開口部を通って前記放電領域を伝搬した前記第１のレーザ光と、前記放電領域を経て前記第２の開口部へ伝搬する前記第２のレーザ光とが通る第３の開口部が設けられており、前記放電領域を挟んで前記第１の遮蔽部品と対向する第２の遮蔽部品と、
を備え、
前記第３の開口部の平面形状には、直線部位が含まれており、
前記第３の開口部の平面形状を前記第１の遮蔽部品に投影した場合において、前記第２の開口部の平面形状の幾何中心と前記第３の開口部の平面形状の幾何中心とを結ぶ線分の方向が前記直線部位における垂線の方向とは異なる方向であって、
前記第３の開口部を自然放出光が通ることによって回折光が生じる際に前記線分の方向で前記回折光の強度を低減させることを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項２】
前記第３の開口部の平面形状には、角を挟む２つの直線部位が含まれており、
前記第３の開口部の平面形状を前記第１の遮蔽部品に投影した場合において、前記第２の開口部の平面形状の幾何中心と前記第３の開口部の平面形状の幾何中心とは、前記第３の開口部の平面形状の幾何中心と前記角とを結ぶ線分の方向において互いに並べられていることを特徴とする請求項１に記載のガスレーザ装置。
【請求項３】
前記第３の開口部の平面形状には、角を挟む２つの直線部位が含まれており、
前記第３の開口部の平面形状を前記第１の遮蔽部品に投影した場合において、前記第２の開口部の平面形状の幾何中心と前記第３の開口部の平面形状の幾何中心とを結ぶ線分と前記角とを結ぶ線分とがなす角度θは、次の式を満足することを特徴とする請求項１に記載のガスレーザ装置。
ｎ（π／２）−０．１４π≦θ≦ｎ（π／２）＋０．１４π
【請求項４】
前記第２の開口部の平面形状には、直線部位が含まれており、
前記第２の遮蔽部品には、前記第２の開口部を通って前記放電領域を伝搬した前記レーザ光である第３のレーザ光が通る第４の開口部と、前記第４の開口部を通って前記放電領域を往復した前記レーザ光である第４のレーザ光が通る第５の開口部とが設けられており、
前記第２の遮蔽部品に前記第２の開口部の平面形状を投影した場合において、前記第２の開口部の平面形状の幾何中心と前記第５の開口部の平面形状の幾何中心とを結ぶ線分の方向は、前記第２の開口部の前記直線部位における垂線の方向とは異なる方向であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のガスレーザ装置。
【請求項５】
前記第３の開口部の平面形状は、互いに平行な辺が１対以上含まれている多角形であることを特徴とする請求項１または２に記載のガスレーザ装置。
【請求項６】
前記放電電極と前記第１の遮蔽部品と前記第２の遮蔽部品とを収容する筐体を備え、
前記筐体へ入射してから最初に前記放電領域を伝搬した前記レーザ光である前記第１のレーザ光が前記第３の開口部を通ることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のガスレーザ装置。
【請求項７】
前記第１の遮蔽部品、前記放電領域および前記第２の遮蔽部品を挟んで互いに対向して配置され、前記レーザ光を反射する複数のミラーを備え、
前記複数のミラーのうちの少なくとも１つは、凹面ミラーであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のガスレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザガスを用いてレーザ光を増幅するためのガスレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスレーザ装置を有するガスレーザ増幅システムでは、ガスレーザ装置において発生した自然放出光の増幅によって自励発振光が発生することがある。自励発振光によってガスレーザ装置の増幅ゲインが消費されることで、ガスレーザ増幅システムによって出力されるパルスレーザ光の増幅率は低下する。このため、自励発振光が発生することによって、ガスレーザ増幅システムによるパルスレーザ光の出力が低下する。また、ガスレーザ増幅システム内の部品へ自励発振光が照射することによって、当該部品が熱による損傷を受けるといった不具合が起きる場合がある。このため、ガスレーザ装置では、自励発振光の発振を抑制することが望まれている。【０００３】
特許文献１には、自励発振光を反射する反射体と、反射体で反射した自励発振光を吸収する光吸収体とを有するガスレーザ装置が開示されている。特許文献１にかかるガスレーザ装置において、反射体は、パルスレーザ光の光軸の方向とは異なる方向へ伝搬した自励発振光を光吸収体へ向けて反射する。特許文献１にかかるガスレーザ装置は、光吸収体における自励発振光の吸収によって自励発振光を除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６２１５３３４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、上記特許文献１にかかる従来のガスレーザ装置は、パルスレーザ光の光軸の方向とは異なる方向へ伝搬する自励発振光を除去可能である一方、パルスレーザ光の光軸と同じ光軸において発振する自励発振光を除去することができないという問題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、自然放出光に起因する自励発振光の発振を抑制可能とするガスレーザ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるガスレーザ装置は、放電領域へ供給されるレーザガスを励起させる放電電極と、放電領域へ伝搬するレーザ光である第１のレーザ光が通る第１の開口部と、第１の開口部を通って放電領域を往復したレーザ光である第２のレーザ光が通る第２の開口部とが設けられている第１の遮蔽部品と、第１の開口部を通って放電領域を伝搬した第１のレーザ光と、放電領域を経て第２の開口部へ伝搬する第２のレーザ光とが通る第３の開口部が設けられており、放電領域を挟んで第１の遮蔽部品と対向する第２の遮蔽部品と、を備える。第３の開口部の平面形状には、直線部位が含まれている。第３の開口部の平面形状を第１の遮蔽部品に投影した場合において、第２の開口部の平面形状の幾何中心と第３の開口部の平面形状の幾何中心とを結ぶ線分の方向が直線部位における垂線の方向とは異なる方向である。第３の開口部を自然放出光が通ることによって回折光が生じる際に線分の方向で回折光の強度を低減させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかるガスレーザ装置は、自然放出光に起因する自励発振光の発振を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるガスレーザ装置の斜視図
【図２】実施の形態１にかかるガスレーザ装置の内部に設けられている構成の一部を示す斜視図
【図３】実施の形態１にかかるガスレーザ装置を有するガスレーザ増幅システムのブロック図
【図４】図３に示すガスレーザ増幅システムのうち、実施の形態１にかかるガスレーザ装置から出射されたレーザ光を増幅させるガスレーザ装置の斜視図
【図５】実施の形態１の比較例１における回折光が発生する様子を説明するための図
【図６】実施の形態１の比較例１において発生する回折光の強度分布の例を示す図
【図７】実施の形態１にかかるガスレーザ装置において回折光が発生する様子を説明するための図
【図８】実施の形態１にかかるガスレーザ装置において発生する回折光の強度分布の例を示す図
【図９】実施の形態１にかかるガスレーザ装置が有する２つの遮蔽板における開口部の配置についての説明図
【図１０】図６に示す強度分布の回折光と図８に示す強度分布の回折光とについて、方位角と回折光の強度との関係を示す図
【図１１】図１０に示す関係における方位角について説明するための図
【図１２】実施の形態１の比較例２における開口部の配置についての説明図
【図１３】本発明の実施の形態２にかかるガスレーザ装置の内部に設けられている構成の一部を示す斜視図
【図１４】実施の形態２にかかるガスレーザ装置において伝搬する回折光の様子を説明するための図
【図１５】本発明の実施の形態３にかかるガスレーザ装置に設けられている開口部の配置についての説明図
【図１６】本発明の実施の形態４にかかるガスレーザ装置に設けられている開口部についての説明図
【図１７】本発明の実施の形態５にかかるガスレーザ装置に設けられている開口部についての説明図
【図１８】本発明の実施の形態６にかかるガスレーザ装置の要部を示す斜視図
【図１９】実施の形態６にかかるガスレーザ装置における回折パターンについての説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかるガスレーザ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるガスレーザ装置の斜視図である。図２は、実施の形態１にかかるガスレーザ装置の内部に設けられている構成の一部を示す斜視図である。図３は、実施の形態１にかかるガスレーザ装置を有するガスレーザ増幅システムのブロック図である。
【００１２】
実施の形態１にかかるガスレーザ装置１００は、いわゆる３軸直交型ガスレーザ装置である。図１および図２において、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する３つの方向とする。Ｙ方向は電極ギャップ長さの方向、Ｘ方向は電極ギャップ間においてレーザガスが流れる方向を表す。ガスレーザ装置１００内において、光軸の方向はおおよそＺ方向である。図１および図２において、Ｘ方向のうち矢印が指す方向をプラスＸ方向、Ｘ方向のうち矢印が指す方向とは逆の方向をマイナスＸ方向とする。Ｙ方向のうち矢印が指す方向をプラスＹ方向、Ｙ方向のうち矢印が指す方向とは逆の方向をマイナスＹ方向とする。Ｚ方向のうち矢印が指す方向をプラスＺ方向、Ｚ方向のうち矢印が指す方向とは逆の方向をマイナスＺ方向とする。
【００１３】
ガスレーザ装置１００は、レーザ媒質であるレーザガスが封入される筐体１と、筐体１に収容されている４つの電極基板２，３，４，５と、放電電極である電極６，７，８，９とを有する。電極６は、電極基板２に設けられている。電極７は、電極基板３に設けられている。電極６と電極７とは、放電領域２３を挟んで互いに対向する放電電極対を構成する。電極６と電極７とは、放電領域２３へ供給されるレーザガスを励起する。電極８は、電極基板４に設けられている。電極９は、電極基板５に設けられている。電極８と電極９とは、放電領域２４を挟んで互いに対向する放電電極対を構成する。電極８と電極９とは、放電領域２４へ供給されるレーザガスを励起する。
【００１４】
電極基板２，３，４，５は、アルミナなどの誘電体を用いて形成されている。電極基板２，３，４，５の各々の表面には、メタライズまたはペースト等によって金属製の電極６，７，８，９がそれぞれ形成されている。電極６，７，８，９の表面は、電極基板２，３，４，５と同様にアルミナなどの誘電体によって覆われている。図１において、電極６，７，８，９の表面を覆う誘電体の図示を省略している。
【００１５】
高周波電源からの交流電圧が電極６および電極７の間と電極８および電極９の間とに印加されると、無声放電が発生する。これにより、電極６および電極７の間には、放電領域２３が形成される。電極８および電極９の間には、放電領域２４が形成される。無声放電は、オゾナイザ放電あるいは誘電体バリア放電とも称される。
【００１６】
筐体１には、ブロワ１０および熱交換器１１，１２が収容されている。ブロワ１０は、筐体１内に封入されたレーザガスを循環させる。熱交換器１１は、電極基板２のうち放電領域２３が形成される側とは逆側に配置されている。熱交換器１１に対向して配置されているブロワ１０は、熱交換器１１と放電領域２３との間を循環するガス流１３を発生させる。放電領域２３におけるガス流１３の方向はプラスＸ方向である。ブロワ１０は、１００ｍ／ｓ程度のガス流１３を放電領域２３へ供給する。放電領域２３を通り抜けたガス流１３は熱交換器１１によって冷却される。熱交換器１１によって冷却されたガス流１３は再び放電領域２３へ供給される。
【００１７】
熱交換器１２は、電極基板４のうち放電領域２４が形成される側とは逆側に配置されている。熱交換器１２に対向して配置されているブロワ１０は、熱交換器１２と放電領域２４との間を循環するガス流１４を発生させる。放電領域２４におけるガス流１４の方向はマイナスＸ方向である。ブロワ１０は、１００ｍ／ｓ程度のガス流１４を放電領域２４へ供給する。放電領域２４を通り抜けたガス流１４は熱交換器１２によって冷却される。熱交換器１２によって冷却されたガス流１４は再び放電領域２４へ供給される。放電領域２３，２４におけるレーザガスの圧力は、大気圧よりも低い圧力に維持される。
【００１８】
放電領域２３におけるガス流１３と放電領域２４におけるガス流１４とは、互いに逆向きである。ガスレーザ装置１００において、各放電領域２３，２４における利得分布が重ね合わせられることによって得られる全体利得分布は対称になる。これにより、ガスレーザ装置１００は、出力されるレーザビームの対称性を向上させることができる。
【００１９】
レーザガスは、例えば、炭酸ガスおよび窒素ガスを含む。レーザガスに含まれる分子または原子が無声放電によってレーザ上準位へ励起されると、レーザガスへレーザ光が通されたときにおける誘導放出によって、例えば１０．６μｍ付近の波長の光が増幅される。なお、ガスレーザ装置１００では、レーザガスとして、ＣＯ，Ｈｅ−Ｃｄ，ＨＦ，Ａｒ＋，ＡｒＦ，ＫｒＦ，ＸｅＣｌおよびＸｅＦなどが使用されても良い。
【００２０】
ガスレーザ装置１００は、放電領域２３，２４を伝搬するレーザ光を反射するミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂと、レーザ光を遮蔽する遮蔽板１５，１６と、レーザ光が透過するウィンドウ１７，１８とを有する。
【００２１】
第１のミラーであるミラー２１ａ，２１ｂと第２のミラーであるミラー２２ａ，２２ｂとは、遮蔽板１５、放電領域２３，２４および遮蔽板１６を挟んで互いに対向する。ミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、光増幅の経路を構成する。ミラー２１ａ，２１ｂは、ミラーホルダーを介して筐体１に取り付けられている。ミラー２２ａ，２２ｂは、ミラーホルダーを介して筐体１に取り付けられている。なお、図１および図２では、ミラーホルダーの図示を省略している。各ミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂには、全反射ミラーが使用される。各ミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの反射面は、平面、凹面および凸面のいずれであっても良い。すなわち、ミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの各々は、平面ミラー、凹面ミラーおよび凸面ミラーのいずれであっても良い。
【００２２】
ウィンドウ１７は、筐体１のうちミラー２１ａ，２１ｂが設けられている側の面に設けられている。筐体１の外から光軸１１０に沿って伝搬してウィンドウ１７へ入射したレーザ光は、ウィンドウ１７を透過して、筐体１の中へ入射する。ウィンドウ１８は、筐体１のうちミラー２２ａ，２２ｂが設けられている側の面に設けられている。筐体１の中からウィンドウ１８へ入射したレーザ光は、ウィンドウ１８を透過する。ウィンドウ１８を透過したレーザ光は、光軸１１１に沿って伝搬して筐体１の外へ出射する。ウィンドウ１７，１８は、レーザ光を透過させる機能のほかに、筐体１の内部空間を筐体１の外から遮断する機能を有する。ウィンドウ１７，１８には、例えば、ダイヤモンド基板に無反射コーティングが施されたものが使用される。
【００２３】
第１の遮蔽部品である遮蔽板１５は、ウィンドウ１７およびミラー２１ａ，２１ｂと放電領域２３との間に配置されている。遮蔽板１５には、放電領域２３からミラー２１ａ，２１ｂへ向かうレーザ光とミラー２１ａ，２１ｂで反射したレーザ光とが通る開口部１９ａ，１９ｂが設けられている。また、遮蔽板１５には、ウィンドウ１７を透過したレーザ光が通る開口部１９ｃが設けられている。開口部１９ａと開口部１９ｂと開口部１９ｃとは、Ｘ方向およびＹ方向において並べられている。開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃの平面形状は、いずれも円形状を呈している。開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、いずれも円形開口部である。遮蔽板１５は、開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ以外の領域にてレーザ光を遮蔽する。
【００２４】
第２の遮蔽部品である遮蔽板１６は、ウィンドウ１８およびミラー２２ａ，２２ｂと放電領域２４との間に配置されている。遮蔽板１５と遮蔽板１６とは、放電領域２３，２４を挟んで互いに対向する。遮蔽板１６には、放電領域２４からミラー２２ａ，２２ｂへ伝搬するレーザ光とミラー２２ａ，２２ｂで反射したレーザ光とが通る開口部２０ａ，２０ｂが設けられている。また、遮蔽板１６には、放電領域２４からウィンドウ１８へ伝搬するレーザ光が通る開口部２０ｃが設けられている。開口部２０ａと開口部２０ｂと開口部２０ｃとは、Ｘ方向およびＹ方向において並べられている。開口部２０ａの平面形状は、矩形を呈している。開口部２０ｂ，２０ｃの平面形状は、円形状を呈している。開口部２０ａ，２０ｂ，２０ｃのうち、開口部２０ａは非円形開口部であって、開口部２０ｂ，２０ｃは円形開口部である。遮蔽板１６は、開口部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ以外の領域にてレーザ光を遮蔽する。
【００２５】
図３に示すガスレーザ増幅システム２００は、レーザ光を発振するレーザ発振器１０１と、レーザ光を増幅する４つのガスレーザ装置１００，１０２，１０３，１０４と、増幅されたレーザ光が供給される加工装置１０５とを有する。
【００２６】
レーザ発振器１０１は、量子カスケードレーザである。レーザ発振器１０１は、主発振器である小型のガスレーザ発振器にガスレーザ増幅器が結合されている主発振器出力増幅器（Master  Oscillator  Power  Amplifier：ＭＯＰＡ）であっても良い。
【００２７】
レーザ発振器１０１から出射されたレーザ光は、光軸１１０に沿って伝搬して、ガスレーザ装置１００へ入射する。ガスレーザ装置１００によって増幅されたレーザ光は、ガスレーザ装置１００から出射されて、光軸１１１に沿って伝搬する。光軸１１１に沿って伝搬したレーザ光は、ガスレーザ装置１０２、ガスレーザ装置１０３およびガスレーザ装置１０４の順に入射して、各ガスレーザ装置１０２，１０３，１０４によって増幅される。ガスレーザ装置１０４から出射されたレーザ光は、加工装置１０５へ入射する。
【００２８】
加工装置１０５は、例えば金属ワークの切断加工を行う装置である。加工装置１０５は、加工装置１０５へ入射したレーザ光を金属ワーク上のターゲット１０６へ集光させる。加工装置１０５は、レーザ光を用いてワークの加工を行う装置であれば良く、金属ワークの切断加工を行う装置以外の装置であっても良い。
【００２９】
なお、ガスレーザ増幅システム２００において、増幅されたレーザ光が供給される装置は、加工装置１０５以外の装置であっても良い。増幅されたレーザ光が供給される装置は、極紫外光を発生させる装置であっても良い。極紫外光を発生させる装置は、集光させたレーザ光を、錫の液滴であるターゲット１０６へ照射することによって極紫外光を発生させる。
【００３０】
図３に示すガスレーザ増幅システム２００では、４つのガスレーザ装置１００，１０２，１０３，１０４が互いに直列に配置されている。ガスレーザ増幅システム２００において直列に配置されるガスレーザ装置の数は４つに限られず任意であるものとする。図３に示すガスレーザ増幅システム２００では、図１および図２に示すガスレーザ装置１００が１つ設けられている。ガスレーザ増幅システム２００には、図１および図２に示すガスレーザ装置１００が２つ以上設けられていても良い。
【００３１】
ここで、ガスレーザ増幅システム２００のうち、ガスレーザ装置１００から出射されたレーザ光を増幅させるガスレーザ装置１０２，１０３，１０４の構成について説明する。図４は、図３に示すガスレーザ増幅システムのうち、実施の形態１にかかるガスレーザ装置から出射されたレーザ光を増幅させるガスレーザ装置の斜視図である。図４には、ガスレーザ装置１０２の斜視図を示している。ここでは、ガスレーザ装置１０２のうち、ガスレーザ装置１００と共通の構成については説明を省略する。なお、ガスレーザ装置１０３，１０４の構成は、ガスレーザ装置１０２の構成と同様である。
【００３２】
図１および図２に示すガスレーザ装置１００に設けられているミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、ガスレーザ装置１０２には設けられていない。また、ガスレーザ装置１０２において、遮蔽板１５には１つの開口部１９ｄが設けられている。遮蔽板１６には、１つの開口部２０ｄが設けられている。ガスレーザ装置１０２は、開口部１９ｄに対向するウィンドウと、開口部２０ｄに対向するウィンドウとを有する。ウィンドウは、レーザ光を透過させる機能のほかに、筐体１の内部空間を筐体１の外から遮断する機能を有する。図４では、ウィンドウの図示を省略している。
【００３３】
レーザ発振器１０１から光軸１１０に沿って伝搬したレーザ光は、図２に示すようにウィンドウ１７を透過して、筐体１の中へ入射する。筐体１の中へ入射したレーザ光は、光軸３１に沿って伝搬する第１のレーザ光となる。第１のレーザ光は、第１の開口部である開口部１９ｃを通る。開口部１９ｃを通った第１のレーザ光は、光軸３１に沿って、放電領域２３と放電領域２４とを順次伝搬する。第１のレーザ光は、筐体１へ入射してから最初に放電領域２３，２４を伝搬するレーザ光である。レーザ光は、放電領域２３，２４を通ることによって増幅される。第１のレーザ光は、放電領域２３と放電領域２４とを通り抜けてから、開口部２０ａを通り、ミラー２２ａへ入射する。放電領域２３，２４を伝搬してミラー２２ａへ入射した第１のレーザ光は、ミラー２２ａでの反射によって、光軸３２に沿って伝搬する第２のレーザ光となる。非円形開口部である開口部２０ａは、ガスレーザ装置１００に設けられている６つの開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃのうち、光軸３１，３２，３３，３４，３５に沿って伝搬するレーザ光が２番目に到達する開口部である。ミラー２２ａで反射したレーザ光は、再び開口部２０ａを通る。
【００３４】
開口部２０ａを通った第２のレーザ光は、光軸３２に沿って、放電領域２４と放電領域２３とを順次伝搬する。第２のレーザ光は、放電領域２４と放電領域２３とを通り抜けてから、開口部１９ａを通り、ミラー２１ａへ入射する。開口部１９ａは、開口部１９ｃを通って放電領域２３，２４を往復したレーザ光である第２のレーザ光が通る第２の開口部である。開口部２０ａは、開口部１９ｃを通って放電領域２３，２４を伝搬した第１のレーザ光と、放電領域２３，２４を経て開口部１９ａへ伝搬する第２のレーザ光とが通る第３の開口部である。
【００３５】
ミラー２１ａで反射したレーザ光は、再び開口部１９ａを通る。放電領域２３，２４を伝搬してミラー２１ａへ入射した第２のレーザ光は、ミラー２１ａでの反射によって、光軸３３に沿って伝搬する第３のレーザ光となる。開口部１９ａを通った第３のレーザ光は、光軸３３に沿って、放電領域２３と放電領域２４とを順次伝搬する。第３のレーザ光は、放電領域２３と放電領域２４とを通り抜けてから、開口部２０ｂを通り、ミラー２２ｂへ入射する。開口部２０ｂは、開口部１９ａを通って放電領域２３，２４を伝搬した第３のレーザ光が通る第４の開口部である。
【００３６】
ミラー２２ｂで反射したレーザ光は、再び開口部２０ｂを通る。開口部２０ｂを通ったレーザ光は、光軸３４に沿って、放電領域２４と放電領域２３とを順次伝搬する。レーザ光は、放電領域２４と放電領域２３とを通り抜けてから、開口部１９ｂを通り、ミラー２１ｂへ入射する。
【００３７】
ミラー２１ｂで反射したレーザ光は、再び開口部１９ｂを通る。光軸３４に沿って伝搬したレーザ光は、ミラー２１ｂでの反射によって、光軸３５に沿って伝搬する第４のレーザ光となる。開口部１９ｂを通った第４のレーザ光は、光軸３５に沿って、放電領域２３と放電領域２４とを順次伝搬する。第４のレーザ光は、放電領域２３と放電領域２４とを通り抜けてから、開口部２０ｃを通る。開口部２０ｃは、開口部２０ｂを通って放電領域２３，２４を往復したレーザ光である第４のレーザ光が通る第５の開口部である。
【００３８】
開口部２０ｃを通ったレーザ光は、ウィンドウ１８へ入射する。ウィンドウ１８を透過したレーザ光は、光軸１１１に沿って伝搬して筐体１の外へ出射する。ガスレーザ装置１００では、各ミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂでの反射によってレーザ光が放電領域２３，２４を通り抜けるごとに、レーザ光は増幅される。
【００３９】
ガスレーザ装置１００から出射したレーザ光は、ガスレーザ装置１０２，１０３，１０４を順次通り抜けて、加工装置１０５へ入射する。ガスレーザ装置１０２，１０３，１０４では、各ガスレーザ装置１０２，１０３，１０４の放電領域２３，２４をレーザ光が１回ずつ通り抜けることによって、レーザ光は増幅される。
【００４０】
ここで、ガスレーザ増幅システム２００における自励発振光の発生について説明する。レーザ発振器１０１によるパルスレーザ光の出力は１０Ｗオーダーから１００Ｗオーダーであるのに対し、ガスレーザ装置１０４によるパルスレーザ光の出力は２０ｋＷ以上にまで増加する。レーザ発振器１０１から出射されるパルスレーザ光のパルス幅は、１ナノ秒オーダーから１００ナノ秒オーダーである。レーザ発振器１０１から出射されるパルスレーザ光のパルス周波数は、１０ｋＨｚオーダーから１００ｋＨｚオーダーである。ガスレーザ装置１００，１０２，１０３，１０４は、高周波放電を連続して発生させる。この際、ガスレーザ装置１００へ入射するパルスレーザ光のパルス周波数が放電周波数よりも低い場合、あるいはパルスレーザ光の入射が一時的に休止される場合に、パルスレーザ光が発振されていない状態であるときも放電は発生したままとなる。
【００４１】
ガスレーザ増幅システム２００には、１０Ｗオーダーのレーザ光を２０ｋＷ以上にまで増幅可能とするための高い増幅率が必要とされる。ガスレーザ増幅システム２００の増幅率が高いために、レーザ発振器１０１によってパルスレーザ光が出射されていない状態において自然放出光が発生した場合に、ガスレーザ増幅システム２００には、自然放出光の増幅によって自励発振光が発生することがある。
【００４２】
一例として、ガスレーザ装置１０４において発生した自然放出光がガスレーザ装置１０３とガスレーザ装置１０２において増幅しながら伝搬して、ガスレーザ装置１００へ入射したとする。光軸１１１に沿って伝搬した自然放出光がウィンドウ１８からガスレーザ装置１００へ入射した場合、自然放出光の大半は、光軸３５，３４，３３，３２，３１の順に沿って伝搬して、ウィンドウ１７からガスレーザ装置１００の外へ出射する。
【００４３】
仮に、ミラー２２ａで反射した自然放出光が開口部２０ａを通るときの回折現象によって、回折光が生じたとする。自然放出光の大半は、開口部２０ａから光軸３１に沿って伝搬して、開口部１９ｃを通る。開口部１９ｃを通った自然放出光は、ウィンドウ１７を透過して、ガスレーザ装置１００の外へ出射する。また、自然放出光の一部は、開口部２０ａから光軸３２に沿って伝搬して、開口部１９ａを通る。開口部１９ａを通った自然放出光は、ミラー２１ａで反射して開口部１９ａを通る。開口部１９ａを通った自然放出光は、光軸３３，３４，３５の順に沿って伝搬して、ウィンドウ１８からガスレーザ装置１００の外へ出射する。このようにして、ガスレーザ装置１００から出射した自然放出光は、ガスレーザ装置１０２，１０３，１０４において増幅しながら伝搬して、加工装置１０５へ入射する。
【００４４】
加工装置１０５へ入射した自然放出光は、ターゲット１０６へ入射する。ターゲット１０６へ入射した自然放出光の一部は、ターゲット１０６で反射することによって、ターゲット１０６へ入射するときの経路を逆に伝搬する。ターゲット１０６から伝搬した自然放出光は、ガスレーザ装置１０４へ戻されて、ガスレーザ装置１０４で増幅される。ガスレーザ装置１０４で増幅された自然放出光は、再びガスレーザ装置１０３とガスレーザ装置１０２とを通って、ガスレーザ装置１００へ伝搬する。
【００４５】
自然放出光がミラー２１ａとターゲット１０６との間を伝搬することによって、自然放出光は、放電領域２３，２４を通るごとに増幅される。かかる自然放出光の増幅において、ミラー２１ａとターゲット１０６とは、共振器として機能する。このように、ガスレーザ増幅システム２００は、自然放出光が開口部２０ａを通るときの回折現象が要因となって自然放出光が増幅されることによって、自励発振光を発生させることがある。
【００４６】
開口部２０ａでの回折に起因して発生する自励発振光は、ガスレーザ増幅システム２００によって出力されるパルスレーザ光の光軸と同じ光軸において発振する。なお、自励発振光の光軸とパルスレーザ光の光軸とが同じであるとは、双方が一致する場合のほか、自励発振光がパルスレーザ光と同様に伝搬するものとみなし得る程度のずれがある場合も含まれるものとする。
【００４７】
自励発振光は、ガスレーザ増幅システム２００が発生させる本来のパルスレーザ光とは異なる挙動を示すことから、意図しないタイミングで自励発振光がターゲット１０６へ照射することがある。パルスレーザ光の光軸に沿って伝搬した自励発振光が、その後パルスレーザ光とは異なる方向へ伝搬した場合、ガスレーザ増幅システム２００内の部品へ自励発振光が照射することによって、当該部品を損傷させることがある。また、自励発振による増幅ゲインの消費によってパルスレーザ光の増幅率が減少するため、ガスレーザ増幅システム２００によるパルスレーザ光の出力が低下する。
【００４８】
なお、自然放出光の回折現象は、開口部２０ａ以外の開口部においても発生し得る。自然放出光の発生源は、ガスレーザ増幅システム２００のうちガスレーザ装置１０４以外の構成要素である場合もある。共振器の一部として機能する構造要素は、ターゲット１０６に限られない。共振器の一部として機能する構造要素は、ガスレーザ装置１０４の開口部１９ｄ，２０ｄなど、パルスレーザ光が伝搬する光路中に配置されている構造物であっても良い。
【００４９】
上述するように、ガスレーザ装置１００には、光軸３１，３２，３３，３４，３５に沿って伝搬するレーザ光が通る開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃの中に、非円形開口部である開口部２０ａが含まれている。実施の形態１では、ガスレーザ装置１００は、非円形開口部が設けられていることにより、パルスレーザ光の光軸と同じ光軸において発振する自励発振光を抑制する。
【００５０】
以下に、実施の形態１にかかるガスレーザ装置１００による自励発振光の抑制について説明する。実施の形態１では、非円形開口部において、円形開口部の場合とは異なる態様で回折光が発生することによって、自励発振光が抑制される。ここでは、非円形開口部において回折光が発生する様子について、円形開口部において回折光が発生する様子との比較によって説明する。
【００５１】
図５は、実施の形態１の比較例１における回折光が発生する様子を説明するための図である。図６は、実施の形態１の比較例１において発生する回折光の強度分布の例を示す図である。比較例１において、遮蔽板１６には、上記の開口部２０ａに代えて、円形開口部である開口部２５が設けられている。
【００５２】
図５には、開口部２５を通り光軸３１に沿って伝搬した自然放出光が開口部１９ｃへ入射する様子と、自然放出光が開口部２５を通ることによって遮蔽板１５上に発生する回折パターン４１とを示している。図６には、回折パターン４１と、遮蔽板１５上における回折光の強度分布４２とを示している。回折パターン４１では、明暗により光の強度を表している。明るく示している部分ほど光の強度が強い。強度分布４２は、遮蔽板１５上における光の強度の分布を３次元表示したものである。回折パターン４１の中心は、光軸３１の位置である。
【００５３】
開口部２５を通った光は、回折パターン４１の中心から離れるにしたがって弱くなりながら明暗を繰り返す同心円状の回折パターン４１を形成する。回折パターン４１は、中心から離れるにしたがって暗くなる環状のパターンとなる。
【００５４】
図７は、実施の形態１にかかるガスレーザ装置において回折光が発生する様子を説明するための図である。図８は、実施の形態１にかかるガスレーザ装置において発生する回折光の強度分布の例を示す図である。図９は、実施の形態１にかかるガスレーザ装置が有する２つの遮蔽板における開口部の配置についての説明図である。
【００５５】
図７には、開口部２０ａを通り光軸３１に沿って伝搬したレーザ光が開口部１９ｃへ入射する様子と、レーザ光が開口部２０ａを通ることによって遮蔽板１５上に発生する回折パターン４３とを示している。図８には、回折パターン４３と、遮蔽板１５上における回折光の強度分布４４とを示している。回折パターン４３では、明暗により光の強度を表している。明るく示している部分ほど光の強度が強い。強度分布４４は、遮蔽板１５上における光の強度の分布を３次元表示したものである。回折パターン４３の中心は、光軸３１の位置である。開口部２０ａの平面形状は正方形であるものとする。開口部２０ａの平面形状は、正方形の辺に相当する４つの直線部位を有する。
【００５６】
図９には、遮蔽板１６に設けられている開口部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを遮蔽板１５に投影した様子と回折パターン４３とを示している。図９では、遮蔽板１５に投影された各開口部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを破線により示している。
【００５７】
回折パターン４３は、対角線を対称軸とする線対称なパターンである。開口部１９ｃの周囲における光の強度は、開口部２０ａが呈する正方形の各辺における垂線の方向において強められている。また、矩形の対角線の方向においては、光の強度は弱められている。
【００５８】
図９に示す線分２６は、開口部２０ａが呈する正方形のうちの１つの辺における垂線である。線分２７は、図９に示す状態において、開口部２０ａの平面形状の幾何中心と開口部１９ａの平面形状の幾何中心とを結ぶ線分である。図９において、円形開口部である各開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，２０ｂ，２０ｃは、いずれも同じ面積の円形状を呈する。以下の説明において、各開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃの中心位置とは、各開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃの平面形状の幾何中心であるものとする。
【００５９】
遮蔽板１５において、開口部１９ａの中心位置と開口部１９ｂの中心位置との距離、開口部１９ｂの中心位置と開口部１９ｃの中心位置との距離、ならびに開口部１９ｃの中心位置と開口部１９ａの中心位置との距離は、いずれも同じである。遮蔽板１６において、開口部２０ａの中心位置と開口部２０ｂの中心位置との距離、開口部２０ｂの中心位置と開口部２０ｃの中心位置との距離、ならびに開口部２０ｃの中心位置と開口部２０ａの中心位置との距離は、いずれも同じである。
【００６０】
図１０は、図６に示す強度分布の回折光と図８に示す強度分布の回折光とについて、方位角と回折光の強度との関係を示す図である。図１１は、図１０に示す関係における方位角について説明するための図である。図１１には、回折パターン４１，４３のうちの第１明環における強度と方位角との関係を示している。第１明環は、エアリーディスクの外側に形成される明環のうちエアリーディスクに最も近い明環である。エアリーディスクは、第１明環よりも回折パターン４１，４３の中心側に位置する暗環の内側の領域である。
【００６１】
図１１において、開口部２０ａがなす正方形における１つの対角線に沿った軸をＸ’軸、当該正方形における他方の対角線に沿った軸をＹ’軸とする。方位角である角度θは、第１象限におけるＸ’軸を基準とする角度とする。
【００６２】
図１０に示すグラフ３６は、図８に示す回折パターン４３についての方位角と光の強度との関係を表している。図１０に示すグラフ３７は、図６に示す回折パターン４１についての方位角と光の強度との関係を表している。回折パターン４１において、光の強度は、方位角に関わらず一定である。このため、グラフ３７は、一定の強度を示す直線状のグラフとなる。
【００６３】
図５および図６に示す比較例１の場合、回折光は、方位に関わらず均等に発生する。光軸３１に沿って伝搬した自然放出光の大半が開口部１９ｃへ入射する一方、自然放出光の一部は、開口部１９ａまたは開口部１９ｂに入り込む。自然放出光の一部が開口部１９ａへ入り込むことによって、自然放出光は、上述するように、ミラー２１ａとターゲット１０６とによって構成される共振器において増幅される。
【００６４】
一方、回折パターン４３において、光の強度は、上述するように、正方形の各辺における垂線の方向において強められており、かつ対角線の方向において弱められている。グラフ３６では、対角線に一致する方位において光の強度は極小値となり、かつ正方形の各辺における垂線に一致する方位において光の強度は極大値となる。このように、回折パターン４３では、対角線の方位における光の強度が、回折パターン４１の場合よりも低減される。
【００６５】
図９に示すように、開口部２０ａの平面形状を遮蔽板１５に投影させた場合において、開口部１９ａの中心位置と開口部２０ａの中心位置とを結ぶ線分２７の方向は、開口部２０ａが呈する正方形の辺における垂線である線分２６の方向とは異なる方向である。言い換えると、開口部１９ａの中心位置は、開口部２０ａが呈する正方形の辺における垂線上の位置以外の位置である。
【００６６】
このように、ＸＹ面における開口部２０ａの平面形状の向きが定められていることによって、回折パターン４３のうち光の強度が強められる方向は、開口部２０ａの中心位置から見た開口部１９ａの中心位置の方向とは異なる。ＸＹ面とは、Ｘ方向とＹ方向とに平行な面とする。開口部２０ａの中心位置から見た開口部１９ａの中心位置の方向と、光の強度が強められる方向とが互いに異なることで、開口部２０ａでの回折現象によって開口部１９ａへ伝搬する自然放出光が低減される。
【００６７】
さらに、図９において、開口部２０ａが呈する正方形の対角線と線分２７とは、互いに一致している。すなわち、開口部２０ａが呈する正方形を遮蔽板１５へ投影させた場合において、開口部１９ａの中心位置と開口部２０ａの中心位置とは、当該正方形の対角線の方向において互いに並べられている。言い換えると、開口部１９ａと開口部２０ａとは、開口部２０ａの中心位置から見た１つの角の方向において互いに並べられている。
【００６８】
このように、ＸＹ面における開口部２０ａの平面形状の向きが定められることによって、回折パターン４３のうち光の強度が弱められる方向は、開口部２０ａの中心位置から見た開口部１９ａの中心位置の方向に合わせられる。開口部２０ａの中心位置から見た開口部１９ａの中心位置の方向と、光の強度が弱められる方向とが互いに合うことによって、開口部２０ａの回折現象によって開口部１９ａへ伝搬する自然放出光が低減される。
【００６９】
実施の形態１にかかるガスレーザ装置１００では、開口部２０ａの回折現象によって開口部１９ａへ伝搬する自然放出光が、円形開口部である開口部２５が設けられる場合と比べて低減される。開口部１９ａへ伝搬する自然放出光の低減により、ミラー２１ａとターゲット１０６との間を伝搬する自然放出光が低減可能となる。ミラー２１ａとターゲット１０６との間で伝搬する自然放出光の低減によって、自然放出光の増幅が抑制されることから、ガスレーザ装置１００は、ガスレーザ増幅システム２００における自励発振光の発振を抑制することが可能となる。
【００７０】
光軸３１のレーザ光は、筐体１へ入射してから最初に放電領域２３，２４を伝搬したレーザ光である。このため、光軸３１のレーザ光が通る開口部２０ａでは、各開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃの中で、回折現象による自然放出光の増幅作用が最も強く表れる。ガスレーザ装置１００は、開口部２０ａの平面形状に直線部位を含めたことによって、自然放出光を効果的に低減できる。
【００７１】
次に、実施の形態１の比較例２として、ＸＹ面における開口部２０ａの平面形状の向きが図９に示すように定められていない場合の例について説明する。図１２は、実施の形態１の比較例２における開口部の配置についての説明図である。比較例２において、遮蔽板１６には、開口部２０ａに代えて、開口部２８が設けられている。図１２には、遮蔽板１６に設けられている開口部２８，２０ｂ，２０ｃを遮蔽板１５に投影した様子と、レーザ光が開口部２８を通ることによって遮蔽板１５上に発生する回折パターン４６とを示している。図１２では、遮蔽板１５に投影された各開口部２８，２０ｂ，２０ｃを破線により示している。
【００７２】
開口部２８の平面形状は、正方形を呈している。開口部２８が呈する正方形は、開口部２０ａが呈する正方形を方位角の方向へ４５度回転させたものと同じである。回折パターン４６は、上記の回折パターン４３を方位角の方向へ４５度回転させたものと同じである。線分２６は、開口部２８が呈する正方形のうちの１つの辺における垂線である。
【００７３】
図１２において、線分２６は、開口部２８の中心位置と開口部１９ａの中心位置とを結ぶ線分と一致する。すなわち、開口部２８の平面形状を遮蔽板１５へ投影させた場合において、開口部１９ａの中心位置は、開口部２８が呈する正方形の辺における垂線上の位置である。この場合、回折パターン４６のうち光の強度が強められる方向は、開口部２８の中心位置から見た開口部１９ａの中心位置の方向と同じとなる。開口部２８の中心位置から見た開口部１９ａの中心位置の方向と、光の強度が強められる方向とが互いに同じであることで、開口部２８での回折現象によって開口部１９ａへ伝搬する自然放出光が多くなる。
【００７４】
したがって、実施の形態１では、開口部２０ａの平面形状を遮蔽板１５へ投影させた場合において、開口部１９ａの中心位置と開口部２０ａの中心位置とを結ぶ線分２７の方向が、開口部２０ａの直線部位における垂線である線分２６の方向とは異なる方向となるように、ＸＹ面における開口部２０ａの平面形状の向きが定められる。なお、開口部２０ａの平面形状は、正方形に限られず、長方形であっても良い。
【００７５】
実施の形態１によると、ガスレーザ装置１００には、直線部位を含む平面形状を呈する開口部２０ａが設けられている。遮蔽板１５に開口部２０ａの平面形状を投影した場合において、開口部１９ａの平面形状の幾何中心と開口部２０ａの平面形状の幾何中心とを結ぶ線分２７の方向は、直線部位における垂線の方向とは異なる方向である。このように、ＸＹ面における開口部２０ａの平面形状の向きが定められることによって、ガスレーザ装置１００は、開口部２０ａの回折現象によって開口部１９ａへ伝搬する自然放出光を低減できる。これにより、ガスレーザ装置１００は、自然放出光に起因する自励発振光の発振を抑制することができるという効果を奏する。
【００７６】
実施の形態２．
図１３は、本発明の実施の形態２にかかるガスレーザ装置の内部に設けられている構成の一部を示す斜視図である。実施の形態２にかかるガスレーザ装置１００には、非円形開口部である２つの開口部２０ａ，５０が設けられている。実施の形態２にかかるガスレーザ装置１００は、図２に示す開口部１９ａに代えて開口部５０が設けられているほかは、実施の形態１にかかるガスレーザ装置１００と同様である。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。
【００７７】
仮に、ミラー２２ａで反射した自然放出光が開口部２０ａを通るときの回折現象によって回折光が生じた場合において、開口部２０ａから光軸３２に沿って伝搬した自然放出光は、開口部５０を通ってミラー２１ａへ入射する。ミラー２１ａで反射して開口部５０を通った自然放出光の大半は、光軸３３に沿って伝搬して、開口部２０ｂへ入射する。開口部２０ａでの回折現象によって発生した回折光が、光軸３２に沿って伝搬し、さらに光軸３３に沿って伝搬することによって、開口部５０を通った自然放出光の一部は、開口部２０ｂの隣にある開口部２０ｃへ入射する場合がある。開口部２０ｃを通った自然放出光は、ウィンドウ１８を透過して、ガスレーザ装置１００の外へ出射する。このようにしてガスレーザ装置１００から自然放出光が出射することによって、ガスレーザ増幅システム２００は、自励発振光を発生させることがある。
【００７８】
図１４は、実施の形態２にかかるガスレーザ装置において伝搬する回折光の様子を説明するための図である。図１４には、開口部５０を通り光軸３３に沿って伝搬したレーザ光が開口部２０ｂへ入射する様子と、レーザ光が開口部５０を通ることによって遮蔽板１６上に発生する回折パターン４７とを示している。開口部５０は、開口部１９ｃを通って放電領域２３，２４を往復したレーザ光が通る第２の開口部である。開口部５０の平面形状は、開口部２０ａが呈する正方形と同じ正方形である。以下の説明において、開口部５０の中心位置とは、開口部５０の平面形状の幾何中心であるものとする。
【００７９】
遮蔽板１５において、開口部５０の中心位置と開口部１９ｂの中心位置との距離、開口部１９ｂの中心位置と開口部１９ｃの中心位置との距離、ならびに開口部１９ｃの中心位置と開口部５０の中心位置との距離は、いずれも同じである。回折パターン４７は、図９に示す回折パターン４３と同様である。
【００８０】
開口部５０の平面形状を遮蔽板１６へ投影させた場合において、第２の開口部である開口部５０の中心位置と第５の開口部である開口部２０ｃの中心位置とを結ぶ線分は、開口部５０が呈する正方形の辺における垂線の方向とは異なる方向である。このように、ＸＹ面における開口部５０の平面形状の向きが定められていることによって、回折パターン４７のうち光の強度が強められる方向は、開口部５０の中心位置から見た開口部２０ｃの中心位置の方向とは異なる。開口部５０の中心位置から見た開口部２０ｃの中心位置の方向と、光の強度が強められる方向とが互いに異なることで、開口部２０ａでの回折現象によって開口部２０ｃへ伝搬する自然放出光が低減される。
【００８１】
さらに、開口部５０の平面形状を遮蔽板１６へ投影させた場合において、開口部５０の中心位置と開口部２０ｃの中心位置とを結ぶ線分は、開口部５０が呈する正方形の対角線と一致している。すなわち、開口部５０が呈する正方形を遮蔽板１６へ投影させた場合において、開口部２０ｃの中心位置と開口部５０の中止位置とは、当該正方形の対角線の方向において互いに並べられている。このように、ＸＹ面における開口部５０の平面形状の向きが定められていることによって、回折パターン４７のうち光の強度が弱められる方向は、開口部５０の中心位置から見た開口部２０ｃの中心位置の方向に合わせられる。開口部５０の中心位置から見た開口部２０ｃの中心位置の方向と、光の強度が弱められる方向とが互いに合うことによって、開口部５０から開口部２０ｃへ伝搬する自然放出光が低減される。
【００８２】
実施の形態２にかかるガスレーザ装置１００では、開口部５０から開口部２０ｃへ伝搬する自然放出光が低減される。開口部２０ｃへ伝搬する自然放出光の低減により、ミラー２１ａとターゲット１０６との間を伝搬する自然放出光の低減が可能となる。なお、実施の形態２においても、開口部２０ａでの回折現象によって開口部５０へ伝搬する自然放出光は、実施の形態１と同様に低減される。実施の形態２によると、ミラー２１ａとターゲット１０６との間を伝搬する自然放出光の低減によって、自然放出光の増幅が抑制されることから、ガスレーザ装置１００は、ガスレーザ増幅システム２００における自励発振光の発振を抑制することが可能となる。
【００８３】
なお、ガスレーザ装置１００には、３つ以上の非円形開口部が設けられていても良い。この場合も、ガスレーザ装置１００は、自励発振光の発振を抑制することができる。
【００８４】
実施の形態３．
図１５は、本発明の実施の形態３にかかるガスレーザ装置に設けられている開口部の配置についての説明図である。実施の形態３では、開口部２０ａの平面形状が、実施の形態１における開口部２０ａの平面形状と比べて傾いている。実施の形態３にかかるガスレーザ装置１００は、開口部２０ａの平面形状が実施の形態１の場合と比べて傾いているほかは、実施の形態１にかかるガスレーザ装置１００と同様である。実施の形態３では、上記の実施の形態１および２と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１および２とは異なる構成について主に説明する。
【００８５】
図１５には、遮蔽板１６に設けられている開口部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを遮蔽板１５に投影した様子と、レーザ光が開口部２０ａを通ることによって遮蔽板１５上に発生する回折パターン４８とを示している。回折パターン４８では、明暗により光の強度を表している。明るく示している部分ほど光の強度が強い。図１５では、遮蔽板１５に投影された各開口部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを破線により示している。
【００８６】
線分２７は、遮蔽板１５に開口部２０ａの平面形状を投影した場合において、開口部１９ａの中心位置と開口部２０ａの中心位置とを結ぶ線分である。線分５２は、開口部２０ａが呈する正方形における１つの対角線である。ここで、線分５２は、図１１に示すＸ’軸と一致する線分とする。線分５２と線分２７とがなす角度をθとした場合に、角度θと回折光の強度との関係は、図１０に示すグラフ３６の場合と同じとなる。
【００８７】
実施の形態３において、角度θは、次の式（１）を満足する。式（１）において、ｎは任意の整数とする。
ｎ（π／２）−０．１４π≦θ≦ｎ（π／２）＋０．１４π    ・・・（１）
【００８８】
上記の式（１）によって表される角度θの範囲は、円形開口部を自然放出光が通ることによって生じる回折光の強度よりも、正方形を呈する開口部２０ａを自然放出光が通ることによって生じる回折光の強度のほうが弱くなる角度θの範囲である。線分５２と線分２７とがなす角度θが、上記の式（１）によって表される範囲に包含されることによって、ガスレーザ装置１００は、回折現象によって開口部１９ａへ伝搬する自然放出光を、円形開口部の場合に比べて低減することができる。
【００８９】
実施の形態４．
図１６は、本発明の実施の形態４にかかるガスレーザ装置に設けられている開口部についての説明図である。実施の形態４にかかるガスレーザ装置１００に設けられている開口部６０の平面形状は、正六角形である。実施の形態４では、上記の実施の形態１から３と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から３とは異なる構成について主に説明する。
【００９０】
図１６には、開口部６０の平面形状と、レーザ光が開口部６０を通ることによって発生する回折パターン６１とを示している。回折パターン６１では、明暗により光の強度を表している。明るく示している部分ほど光の強度が強い。
【００９１】
開口部６０の平面形状は、正六角形の辺に対応する６つの直線部位を有する。開口部６０の周囲における光の強度は、開口部６０が呈する正六角形の各辺における垂線の方向において強められている。また、正六角形の各角の方向においては、光の強度は弱められている。すなわち、回折パターン６１では、正六角形の対角線のうち、正六角形の対称軸である対角線の方向において、光の強度が弱められている。
【００９２】
図９において、開口部２０ａに代えて開口部６０が設けられているとして、開口部６０の平面形状を遮蔽板１５に投影した場合において、開口部１９ａの平面形状の幾何中心と開口部６０の平面形状の幾何中心とを結ぶ線分の方向は、開口部６０が呈する正六角形の辺における垂線の方向とは異なる方向である。また、開口部６０が呈する正六角形を遮蔽板１５へ投影させた場合において、開口部１９ａの中心位置と開口部６０の中心位置とは、正六角形の対称軸である対角線の方向において互いに並べられている。これにより、開口部６０での回折現象によって開口部１９ａへ伝搬する自然放出光が低減される。
【００９３】
なお、開口部６０の平面形状は、正六角形に限られない。平面形状は、互いに平行な１対以上の辺を有する多角形であれば良い。平面形状である多角形は、４つ以上かつ偶数個の角を持つ多角形である。回折パターン６１の対称性を考慮すると、多角形は、正多角形であることが望ましい。上記の実施の形態２において遮蔽板１５に設けられる開口部５０の平面形状は、本実施の形態４の開口部６０と同様の多角形であっても良い。
【００９４】
実施の形態５．
図１７は、本発明の実施の形態５にかかるガスレーザ装置に設けられている開口部についての説明図である。実施の形態５にかかるガスレーザ装置１００に設けられている開口部６２の平面形状は、曲線部位を有する形状である。実施の形態５では、上記の実施の形態１から４と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から４とは異なる構成について主に説明する。
【００９５】
図１７には、開口部６２の平面形状と、レーザ光が開口部６２を通ることによって発生する回折パターン６３とを示している。回折パターン６３では、明暗により光の強度を表している。明るく示している部分ほど光の強度が強い。
【００９６】
開口部６２の平面形状は、正方形のうち１つの角が丸く変形された形状である。開口部６２の周囲における光の強度は、角を挟む直線部位同士のうちの１つにおける垂線の方向において強められている。また、開口部６２の平面形状における幾何中心と当該角とを結ぶ線分の方向においては、２つの直線部位間の角の方向においては、光の強度は弱められている。実施の形態５において、開口部６２の平面形状における幾何中心は、開口部６２の平面形状の面積の重心とする。
【００９７】
図９において、開口部２０ａに代えて開口部６２が設けられているとして、遮蔽板１５に開口部６２の平面形状を投影した場合において、開口部１９ａの中心位置と開口部６２の重心とを結ぶ線分の方向は、直線部位における垂線の方向とは異なる方向である。また、遮蔽板１５に開口部６２の平面形状を投影した場合において、開口部１９ａの中心位置と開口部６２の重心とは、開口部６２の平面形状の重心と当該平面形状の角とを結ぶ線分の方向において互いに並べられている。これにより、開口部６２での回折現象によって開口部１９ａへ伝搬する自然放出光が低減される。
【００９８】
なお、開口部６２の平面形状は、本実施の形態５で説明する平面形状に限られない。平面形状は、角を挟む２つの直線部位を少なくとも有するものであれば良い。平面形状は、互いに平行な１対以上の辺を有する多角形のうち少なくとも１つの角が丸く変形された形状であっても良い。上記の実施の形態２において遮蔽板１５に設けられる開口部５０の平面形状は、本実施の形態５の開口部６２の平面形状と同様であっても良い。
【００９９】
実施の形態６．
図１８は、本発明の実施の形態６にかかるガスレーザ装置の要部を示す斜視図である。実施の形態６では、ガスレーザ装置１００に凹面ミラーであるミラー７０が設けられることによる自励発振光の抑制について説明する。実施の形態６では、上記の実施の形態１から５と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から５とは異なる構成について主に説明する。
【０１００】
図１９は、実施の形態６にかかるガスレーザ装置における回折パターンについての説明図である。図１９では、円形開口部を通った平面波の回折パターン７１と、円形開口部を通った集光ビームの回折パターン７２とを示している。回折パターン７１，７２では、明暗により光の強度を表している。明るく示している部分ほど光の強度が強い。
【０１０１】
図１９に示すように、平面波より集光ビームのほうが、回折光の広がりが抑えられる。ミラー７０にて反射した自然放出光は、集光ビームとなって放電領域２３，２４を伝搬して開口部２０ｂを通る。自然放出光が開口部２０ｂを通るときに、遮蔽板１６の表面における回折光の広がりが抑制されることによって、開口部２０ｃへ伝搬する自然放出光が低減される。これにより、開口部２０ａでの回折現象によって開口部２０ｃへ伝搬する自然放出光が低減される。
【０１０２】
なお、実施の形態１から６にかかるガスレーザ装置１００は、３軸直交型ガスレーザ装置に限られず、高速軸流方式あるいは壁面冷却方式等のガスレーザ装置であっても良い。
【０１０３】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  筐体、２，３，４，５  電極基板、６，７，８，９  電極、１０  ブロワ、１１，１２  熱交換器、１３，１４  ガス流、１５，１６  遮蔽板、１７，１８  ウィンドウ、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２５，２８，５０，６０，６２  開口部、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，７０  ミラー、２３，２４  放電領域、２６，２７，５２  線分、３１，３２，３３，３４，３５，１１０，１１１  光軸、３６，３７  グラフ、４１，４３，４６，４７，４８，６１，６３，７１，７２  回折パターン、４２，４４  強度分布、１００，１０２，１０３，１０４  ガスレーザ装置、１０１  レーザ発振器、１０５  加工装置、１０６  ターゲット、２００  ガスレーザ増幅システム。
【要約】
ガスレーザ装置は、放電領域（２３，２４）へ伝搬するレーザ光が通る第１の開口部である開口部（１９ｃ）と、第１の開口部を通って放電領域（２３，２４）を往復したレーザ光が通る第２の開口部である開口部（１９ａ）とが設けられている第１の遮蔽部品である遮蔽板（１５）と、第１の開口部を通って放電領域（２３，２４）を伝搬したレーザ光と、放電領域（２３，２４）を経て第２の開口部へ伝搬するレーザ光とが通る第３の開口部である開口部（２０ａ）が設けられており、放電領域（２３，２４）を挟んで第１の遮蔽部品と対向する第２の遮蔽部品である遮蔽板（１６）と、を備える。第３の開口部の平面形状には、直線部位が含まれている。第３の開口部の平面形状を第１の遮蔽部品に投影した場合において、第２の開口部の平面形状の幾何中心と第３の開口部の平面形状の幾何中心とを結ぶ線分の方向は、直線部位における垂線の方向とは異なる方向である。【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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