(57)【要約】【課題】パルス幅の長いパルス出力または連続波出力を有する高調波のレーザビームを生成すること。【解決手段】  光高調波発生装置１０は、たとえばＮd：ＹＡＧロッドのような活性媒質３０を電気光学励起装置２０によりポンピングして光共振器を基本波長で励起する。活性媒質３０と非線形結晶４０とは、３つの反射器（つまりミラー）６０，７０，８０によって構成される三角型発振器空洞のビーム光路上に配置される。非線形電気光学結晶４０を基本波長と相互作用させることにより、活性媒質３０より放射される電磁波の周波数のＮ次高調波を生成する。高調波分離器出力ミラー７０は、基本波長の光ビームを反射し、高調波波長の光ビームを透過させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の終端ミラーと高調波分離器ミラーとを有する発振器空洞と、
前記発振器空洞内に配置された活性媒質と、
基本波長を有する第１の光ビームを生成するために前記活性媒質を光学的にポンピングする電気光学励起装置と、
前記第１の光ビームの基本波長に対する高調波の波長を有する第２の光ビームを生成するために前記発振器空洞内に配置された非線形光学結晶と
を有し、前記高調波分離器ミラーが前記第１の光ビームを反射して前記第２の光ビームを出力する高調波レーザ装置。
【請求項２】
前記第２の光ビームによって第１の被加工物を第２の被加工物に溶接する請求項１に記載の高調波レーザ装置。
【請求項３】
前記第２の光ビームにより被加工物で熱を発生し、前記被加工物の材料特性の変更、前記被加工物の成形加工または前記被加工物の材料除去を行う請求項１に記載の高調波レーザ装置。
【請求項４】
前記第１の光ビームを前記非線形光学結晶に収束するための収束レンズを具備し、前記第１の光ビームを前記非線形光学結晶の一面に収束照射する請求項１〜３のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
【請求項５】
前記収束レンズの焦点距離が約１００ｍｍと約１５０ｍｍとの間に設定される請求項４に記載の高調波レーザ装置。
【請求項６】
前記高調波分離器ミラーが、前記第１の光ビームを前記非線形光学結晶の一面に収束させるための凹面の反射面を有し、それによって前記第１の光ビームを前記非線形光学結晶の一面に収束照射する請求項１〜５のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
【請求項７】
前記第１および第２の光ビームがパルスレーザ光である請求項１〜６のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
【請求項８】
前記パルスレーザ光のパルスエネルギーがＱスイッチを使用せずに生成される請求項７に記載の高調波レーザ装置。
【請求項９】
前記パルスレーザ光のパルス幅が１００マイクロ秒よりも大きい請求項７に記載の高調波レーザ装置。
【請求項１０】
前記第１および第２の光ビームが連続波レーザ光である請求項１〜９のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
【請求項１１】
前記非線形光学結晶が、周波数を２倍に倍増する非線形結晶、３倍化する非線形結晶および４倍化する非線形結晶からなる群より選ばれる請求項１〜１０のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
【請求項１２】
前記非線形光学結晶が、高次（Ｎ＞３）の高調波を発生することによって前記第２の光ビームの変換効率を増大させるように直列に配置された複数個の非線形結晶を含む請求項１〜１０のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
【請求項１３】
前記活性媒質が、気体媒質とレーザ結晶とからなる群より選ばれる請求項１〜１２のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
【請求項１４】
前記電気光学励起装置が、レーザダイオードと励起ランプとからなる群より選ばれる請求項１〜１３のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
【請求項１５】
前記活性媒質と前記非線形光学結晶とが互いに同一直線配列で配置される請求項１〜１４のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
【請求項１６】
前記発振器空洞が、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとを互いに所定の角度をなすような折り返し型発振器空洞を有し、
前記折り返し型発振器空洞が、前記第１および第２の光ビームをいずれも前記非線形光学結晶に向けて反射するように前記非線形光学結晶と同一直線配列で配置される第２の終端ミラーを有する請求項１〜１５のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
【請求項１７】
前記基本波長が１０６４ｎｍであり、前記高調波波長が５３２ｎｍである請求項１〜１６のいずれか一項に記載の高調波レーザ装置。
【請求項１８】
第１の光ビームの波長に対して高調波の波長を有する第２の光ビームを発生するための光高調波発生方法であって、
活性媒質を光学的にポンピングすることによって前記基本波長の第１の光ビームを生成する工程と、
前記第１の光ビームを非線形光学結晶に入射させて前記高調波波長を有する前記第２の光ビームを生成する工程と、
前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとを高調波分離器ミラーに入射せしめ、前記高調波分離器ミラーで前記第２の光ビームを透過させるとともに前記第１の光ビームを反射させる光高調波発生方法。
【請求項１９】
収束レンズを用いて前記第１の光ビームを前記非線形光学結晶に収束させる工程を含む請求項１８に記載の光高調波発生方法。
【請求項２０】
前記高調波分離器ミラーが凹面の反射面を有し、前記高調波分離器ミラーの凹形反射面を用いて前記第１の光ビームを前記非線形光学結晶に収束させる工程を含む請求項１８に記載の光高調波発生方法。
【請求項２１】
前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとが前記高調波分離器ミラーに対して法線方向で入射する請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の光高調波発生方法。
【請求項２２】
前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとが前記高調波分離器ミラーに対して非法線方向で互いに所定の角度をなして入射する請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の光高調波発生方法。
【請求項２３】
前記第２の光ビームを用いて第１の被加工物を第２の被加工物に溶接する工程を含む請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の光高調波発生方法。
【請求項２４】
前記被加工物の材料特性の変更、前記被加工物の成形加工または前記被加工物の材料除去を行うために前記第２の光ビームを用いて被加工物に熱を発生させる工程を含む請求項１８〜２３のいずれか一項に記載の光高調波発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して光高調波発生装置および方法に係わり、より詳細にはレーザスポット溶接またはレーザシーム溶接で用いるレーザビームを発生するための光高調波発生装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザは、製造業、特に溶接、切断および表面処理の分野で利用されている。実際、レーザ溶接技術は、高精度および高速の加工を実現できること、被加工物に与える熱歪が小さいこと、高度の自動化が可能であることから、ますますその重要性を高めている。現行のレーザ溶接装置では、波長１０．６μｍ（ミクロンメートル）の光ビームを発生するＣＯ2（二酸化炭素）レーザや、波長約１．０６４μｍの光ビームを発生するＮd：ＹＡＧ（Neodymium Yttrium Aluminum Garnet）レーザなどの固体素子がよく用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ＣＯ2レーザより生成されるレーザ光は、特定の金属や合金と光学的に結合しなかったり、または効率的に吸収されないことがある。たとえば、典型的なＣＯ2レーザの高波長の光は、チタニウム、鉄等の金属や合金において室温でよく反射する。同様に、低パワー（５００ワット以下）の溶接加工でよく用いられているＹＡＧレーザは、銅、金、アルミニウム等において室温で光学的に結合しなかったり、または効率的な吸収されないことがある。
【０００４】
現行のレーザ溶接装置は、室温での光学的結合性に対する金属の初期抵抗を克服するため、典型的には、パルスレーザのピークパワーを高くして低吸収性を補うようにしている。つまり、金属が融点温度に達するとその吸収性は大きく増加する。しかしながら、融点温度に達する前に、パルスの開始直後の期間にレーザビームの主要部分が当該金属に吸収されないという点で、高エネルギーのパルスレーザを用いてもかなり効果の低い結果となってしまう。さらに、そのような高エネルギーのパルスレーザがいったん金属材料と光学的に結合すると、当該金属材料に過剰のエネルギーが加えられ、材料のスプラッシュ（溶融金属の粒を飛散する現象）や、金属または合金成分の好ましかざる蒸発を招くおそれがある。このような望ましかざる非効率性やスプラッシュにより、溶接結果のばらつきを生ずる。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するものであり、パルス幅の長いパルス出力または連続波出力を有する高調波のレーザビームを生成できる高調波レーザ装置および高調波レーザ発生方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の別の目的は、基本波長から高調波波長への変換効率を向上させる高調波レーザ装置および光高調波発生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、高調波レーザ装置は、第１の終端ミラーと高調波分離器ミラーとを有する発振器空洞と、前記発振器空洞内に配置された活性媒質と、基本波長を有する第１の光ビームを生成するために前記活性媒質を光学的にポンピングする電気光学励起装置と、前記第１の光ビームの基本波長に対する高調波の波長を有する第２の光ビームを生成するために前記発振器空洞内に配置された非線形光学結晶とを有し、前記高調波分離器ミラーが前記第１の光ビームを反射して前記第２の光ビームを出力する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、第２の光ビームによって第１の被加工物を第２の被加工物に溶接する。別の態様によれば、第２の光ビームによって被加工物を加熱し、被加工物の材料特性の変更、被加工物の成形加工または被加工物の材料除去を行う。
【０００９】
本発明の好適な一態様によれば、第１の光ビームを非線形光学結晶に収束するための収束レンズを具備し、第１の光ビームを非線形光学結晶の一面に収束照射する。この場合、収束レンズの焦点距離が約１００ｍｍと約１５０ｍｍとの間に設定されるのが好ましい。
【００１０】
本発明の好適な一態様によれば、高調波分離器ミラーが、第１の光ビームを非線形光学結晶の一面に収束させるための凹面の反射面を有し、それによって第１の光ビームを非線形光学結晶の一面に収束照射する。
【００１１】
別の好適な一態様によれば、第１および第２の光ビームがパルスレーザ光である。
【００１２】
本発明の好適な一態様によれば、パルスレーザ光のパルスエネルギーがＱスイッチを使用せずに生成される。この場合、パルスレーザ光のパルス幅が１００マイクロ秒よりも大きいのが好ましい。別の好適な一態様として、第１および第２の光ビームを連続波レーザ光としてもよい。
【００１３】
本発明の好適な一態様によれば、非線形光学結晶が、周波数を２倍に倍増（２倍化）する非線形結晶、３倍化する非線形結晶および４倍化する非線形結晶からなる群より選ばれる。別の好適な一態様によれば、非線形光学結晶が、高次（Ｎ＞３）の高調波を発生することによって第２の光ビームの変換効率を増大させるように直列に配置された複数個の非線形結晶を含む。
【００１４】
本発明の好適な一態様によれば、活性媒質が、気体媒質とレーザ結晶とからなる群より選ばれる。別の好適な一態様によれば、電気光学励起装置が、レーザダイオードと励起ランプとからなる群より選ばれる。
【００１５】
本発明の好適な一態様によれば、活性媒質と非線形光学結晶とが互いに同一直線配列で配置される。別の好適な一態様によれば、発振器空洞が、第１の光ビームと第２の光ビームとを互いに所定の角度をなすような折り返し型発振器空洞を有し、この折り返し型発振器空洞が、第１および第２の光ビームのいずれをも非線形光学結晶に向けて反射するように非線形光学結晶と同一直線配列で配置される第２の終端ミラーを有する。
【００１６】
本発明の好適な一態様によれば、基本波長が１０６４ｎｍであり、高調波波長が５３２ｎｍである。
【００１７】
本発明の光高調波発生方法は、第１の光ビームの波長に対して高調波の波長を有する第２の光ビームを発生するための光高調波発生方法であって、活性媒質を光学的にポンピングすることによって前記基本波長の第１の光ビームを生成する工程と、前記第１の光ビームを非線形光学結晶に入射させて前記高調波波長を有する前記第２の光ビームを生成する工程と、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームとを高調波分離器ミラーに入射せしめ、前記高調波分離器ミラーで前記第２の光ビームを透過させるとともに前記第１の光ビームを反射させる。
【００１８】
本発明の好適な一態様によれば、収束レンズを用いて前記第１の光ビームを非線形光学結晶に収束させる工程が含まれる。
【００１９】
別の好適な一態様によれば、高調波分離器ミラーが凹面の反射面を有し、高調波分離器ミラーの凹形反射面を用いて第１の光ビームを非線形光学結晶に収束させる工程が含まれる。
【００２０】
好適な一態様として、第１の光ビームと前記第２の光ビームとが高調波分離器ミラーに対して法線方向で入射するようにしてよい。別の好適な一態様として、第１の光ビームと第２の光ビームとが高調波分離器ミラーに対して非法線方向で互いに所定の角度をなして入射するようにしてもよい。
【００２１】
本発明の好適な一態様によれば、第２の光ビームを用いて第１の被加工物を第２の被加工物に溶接する工程が含まれる。
【００２２】
別の好適な一態様によれば、被加工物の材料特性の変更、被加工物の成形加工または被加工物の材料除去を行うために第２の光ビームを用いて被加工物で熱を発生させる工程が含まれる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、上記のような構成と作用により、パルス幅の長いパルス出力または連続波出力を有する高調波のレーザビームを生成することができる。また、基本波長から高調波波長への変換効率を向上させることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、Ｎ次（Ｎ≧２）高調波の光ビームを発生する方法および装置が提供される。一実施形態による光高調波発生装置は、活性媒質に光学的に結合されるポンピング放射出力を発生する電気光学励起装置または手段（たとえば、レーザダイオード、励起ランプ等）を光共振器内に配置し、活性媒質をポンピングして光共振器を基本波長で励起する。この実施形態では、非線形電気光学媒質が光共振器の励起基本光学モードに光学的に結合され、基本波長との非線形的な相互作用によって高調波波長の光を発生させる。本発明の利点は、以下に述べる本発明の適用例、たとえばレーザ溶接装置の文脈の中で十分に理解されるであろう。
【００２５】
図１に、被加工物１９０を溶接する光ビームを発生するための一実施例による光高調波発生装置１０の構成を模式的に示す。この光高調波発生装置１０で発生される光ビームはパルスレーザまたは連続波レーザのいずれであってもよい。この実施形態における光高調波発生装置１０は、たとえばＮd：ＹＡＧロッドのような活性媒質３０に光学的に結合される電気光学励起装置２０を折り返し型空洞光共振器内に配置し、活性媒質３０をポンピングして光共振器を基本波長で励起する。一実施例として、電気光学励起装置２０は励起ランプであってよい。他の実施例として、活性媒質３０は、レーザダイオードあるいは当業者に知られている他の好適なポンピング装置によって励起されてもよい。
【００２６】
この実施形態において、活性媒質３０は、レーザ蛍光寿命や光学的および機械的特性などの所望のレーザ特性に応じて選択されてよい。活性媒質３０としては、たとえば、レーザ結晶、気体媒質その他の当業者に知られている任意の好適なレーザ媒質が含まれる。
【００２７】
本発明の一実施例によれば、ＫＴＰ（Potassium Titanyl Phosphate）またはＬＢＯ（Lithium Triborate）などの非線形電気光学媒質４０が光共振器の励起された基本モードに光学的に結合され、基本波長との非線形相互作用により高調波を生成する。レーザ光の高調波は基本周波数（つまり原レーザ光の周波数）の倍数の周波数を有する別個のレーザ光として定義される。換言すれば、高調波の波長を全数の整数倍したものが基本波長に等しい（すなわち、λf＝Ｎλh）。
【００２８】
作用面において、非線形結晶４０を通り抜ける電磁波は、この結晶４０中の双極子と相互作用してそれらの双極子を発振させる。実際面では、この発振振動の振幅および結果的に生成される高調波の振幅は、電磁波のパワー密度が高くなるほど大きくなる。このことから、たとえばＱスイッチングを用いた従来の高調波装置では、一般に、ピークパワーが高く（たとえば２０〜１００ｋＷ）、発散性が低く、パルス幅の短い（たとえば１μｓｅｃ以下、典型的にはナノ秒領域の）光ビームを用いる。そのような光ビームは、基本光学波長から高調波への変換効率が高い。もっとも、パルス幅が短いために、大抵の溶接加工で必要とされる熱入力が得られない。
【００２９】
一方で、パルス幅の長い（たとえば２００μｓｅｃ以上）パルスまたは連続波で、ピークパワーが比較的低く（１〜１０ｋＷ）、発散性が比較的大きい出力ビームを用いる用途、たとえばレーザ溶接装置で使用される高調波発生装置は、比較的低い変換効率を与える。したがって、本発明の一実施形態では、基本波長から高調波波長への変換効率を高めるために、光共振器内に収束レンズ５０を配置し、非線形結晶４０に入射する基本波長の光ビームのパワー密度を増大させるようにしている。収束レンズ５０は、高発散性を補償して、変換効率を増大させる。一例として、変換効率は、収束レンズ５０を使用しないときは０．０１％以下であるのに対して、収束レンズ５０を使用すると約４０％になる。レーザ空洞内のレーザ光路にＱスイッチを用いる場合にはパルス幅が制限されるが、この実施形態においてはそのような制限を伴なうことなくパワー密度の大きな高調波を実現することができる。別言すると、高調波波長を有する光ビームを生成するためにＱスイッチを使用した場合、典型的には１μｓｅｃ以下のパルス幅でしかパルスレーザを発生することができない。そのようなパルスレーザは精密な穴開け加工やマーキングには向いているが、一般のレーザ溶接には適していない。本発明の実施形態においては、Ｑスイッチを使用せずに１個または複数個の非線形結晶を用いて高調波を生成し、これによって、長いパルス幅（たとえば、２００μｓｅｃ以上、典型的には３ｍｓｅｃ）のパルス出力または連続波出力を有する高調波を生成することが可能となっている。パルス幅を増大させることで、被加工物と相互作用する時間を長くできるとともに、被加工物の物質を溶融するのに十分なエネルギーを維持し、これによってレーザ溶接の品質を向上できる。
【００３０】
この実施形態では、活性媒質３０と非線形結晶４０とが、３つの反射器（つまりミラー）６０，７０，８０によって構成される三角型空洞発振器のビーム光路上に配置される。終端ミラー６０は、ロッド形の活性媒質３０（たとえばレーザ結晶）の第１の出力面１００と光学的に結合される凹面の反射面９０とを有している。一実施例として、終端ミラー６０の凹形反射面９０に、基本波長（たとえば１．０６４μｍ）に対して高反射性の膜をコーティングしてもよい。
【００３１】
一例として、この実施形態では、終端ミラー６０の凹形反射面９０に、基本波長に対して約９９％以上の反射率を有する誘電体多層膜をコーティングしてよい。さらに、終端ミラー６０の凹形反射面９０を、電気光学励起装置２０の波長に対して非反射性のものに構成してよい。また、活性媒質３０の両出力面１００，１１０を実質的に平坦な面に構成し、かつ基本波長（たとえば１．０６４μｍ）に対して非反射性の膜をコーティングしてもよい。
【００３２】
この実施形態において、活性媒質３０の出力面１１０は、高調波分離器出力ミラー７０に光学的に結合されてよい。高調波分離器ミラー７０は、活性媒質３０の光軸に対して約２０〜１６０゜の範囲内の角度をなす向きで配置されてよい。また、高調波分離器出力ミラー７０は、研磨された高純度石英ガラス（ＳiＯ2）のような光学ガラス、あるいは光学用成型樹脂、ＧaＡs（Gallium Arsenide）、ＣaＦ2（Clalcium Fluoride）などの当業者に知られている他の材料で構成されてよい。一実施例として、高調波分離器出力ミラー７０の一つの面１３０を、基本波長（たとえば１．０６４μｍ）に対しては高い反射性を有し、高調波（たとえば５３２ｎｍ（ナノメートル））に対しては実質的に透過性のものにしてよい。
【００３３】
この実施形態における光高調波発生装置１０は波長５３２ｎｍでレーザ光を出力する。このレーザ光は、その波長５３２ｎｍが緑色の光に対応するので、これを緑色レーザと称することができる。この実施形態では、非線形結晶４０がレーザ周波数を２倍に倍増する２倍波結晶であることから、５３２ｎｍ（基本波長の１／２）の波長を有する高調波が得られる。他の実施例として、３倍波結晶（Ｎ＝３）、４倍波結晶（Ｎ＝４）等を非線形結晶４０に用いて、レーザ周波数を３倍または４倍にし、それぞれ３５５ｎｍ、２６６ｎｍの波長を得ることもできる。また、他の実施例として、４倍の周波数（Ｎ＝４）を実現するために、直列に２つの２倍波結晶を用いることも可能である。
【００３４】
一例として、この実施形態では、高調波分離器出力ミラー７０の一面１３０に基本波長に対して高反射性の膜をコーティングし、高調波波長に対して非反射性の膜をコーティングしてもよい。また、高調波分離器出力ミラー７０の一面１４０に高調波波長に対して非反射性の膜をコーティングすることも可能であり、これによって高調波分離器出力ミラー７０における高調波波長の透過性を向上させることができる。
【００３５】
この実施形態では、高調波分離出力ミラー７０の一面１３０に収束レンズ５０を光学的に結合させて、基本波長の光ビームを非線形電気光学結晶４０に収束入射するようにしている。収束レンズ５０は、研磨された高純度石英ガラス（ＳiＯ2）のような光学ガラス、あるいは光学用成形樹脂、ＧaＡs、ＣaＦ2などの当業者に知られている他の材料で作製される平凸レンズで構成されてよい。一実施例として、収束レンズ５０の両面１４５，１５０を、基本波長および高調波波長のいずれに対しても高透過性のものに構成することができる。たとえば、上記の実施形態では、収束レンズ５０の両面１４５，１５０に、基本波長および高調波波長に対して非反射性の誘電体膜をコーティングしてよい。
【００３６】
上記した実施形態では、収束レンズ５０の焦点距離を約５０〜５００ミリメートル（ｍｍ）の範囲内に選んでよく、特に好ましくは１００ｍｍ〜１５０ｍｍの間に選んでよい。また、収束レンズ５０と非線形結晶４０とを収束レンズ５０の焦点距離にほぼ等しい距離だけ離すことで、非線形電気光学結晶４０の実質的に平坦な面１６０に入射する光ビームのパワー密度を高めることができる。
【００３７】
一実施形態においては、非線形電気光学結晶４０を基本波長と相互作用させることにより、活性媒質３０から放射される電磁波の周波数のＮ次高調波を生成する。一実施例として、ＫＴＰ結晶またはＬＢＯ結晶を基本モードに光学的に結合させることにより、２次高調波を生成することができる。たとえば、上記実施形態では、活性媒質３０を約１０６４ｎｍの基本波長を有するＮd：ＹＡＧレーザで構成し、非線形結晶４０は約５３２ｎｍの高調波出力を生成することができる。
【００３８】
上記実施形態では、第２の終端ミラー１８０が、非線形結晶４０の第２の実質的に平坦な面１８０に光学的に結合可能な凹面の反射面１７０を有してよい。一実施例として、非線形結晶４０の反射面１７０に、１０６４ｎｍの基本波長に対して高反射性の膜および高調波波長（この実施例では、たとえば５３２ｎｍ）に対して高反射性の膜をコーティングしてよい。したがって、非線形結晶４０を透過した基本波長および高調波波長の光ビームは、第２の終端ミラー８０で反射し非線形結晶４０に戻り、さらに収束レンズ５０を透過して高調波分離器出力ミラー７０に入射する。
【００３９】
上記実施形態では、高調波分離器ミラー７０の一面１３０に１０６４ｎｍに対して高反射性の膜が形成されているので、基本波長の光ビームはこの反射膜で反射して活性媒質３０に戻り、活性媒質３０を通り抜けて終端ミラー６０に入射する。ここで、終端ミラー６０は、光共振器内で基本波長の光ビームを捕える。一方で、高調波分離器出力ミラー７０は高調波波長の光ビームを透過させるため、該光ビームは光共振器を抜け出ることができる。こうして光共振器より出力されたビームが被加工物１９０に入射し、所望の溶接加工が行われる。
【００４０】
本発明は、上記した三角型共振器構造に限定されるものではない。むしろ、当業者であれば、活性媒質３０と非線形電気光学結晶４０との間に適切な光路を与えるために種々の共振器構造が利用可能であることがわかるであろう。
【００４１】
たとえば、図２に示す一実施形態においては、光高調波発生装置１１の高調波分離器出力ミラー７１に凹面の反射面１３１を設けることで、収束レンズを用いることなく基本波長の光ビームを非線形電気光学結晶４０に収束入射させることができる。この実施形態では、高調波分離器ミラー７１が、収束レンズ無しで約５０〜５００ｍｍの焦点距離を与える曲率半径を有してよい。また、高調波分離器ミラー７１と非線形電気光学結晶４０とを凹面分離器ミラー７１の焦点距離にほぼ等しい距離だけ離してもよい。
【００４２】
高調波分離器出力ミラー７１の凹面の反射面１３１に、基本波長に対して高反射性の膜と高調波波長に対して非反射性の膜とをコーティングすることもできる。高調波分離器出力ミラー７１の一面１４１にも高調波波長に対して非反射性の膜をコーティングし、それによって高調波分離器出力ミラー７１における高調波波長の透過性を一層向上させることができる。
【００４３】
図３につき、別の変形例として、活性媒質３０と非線形電気光学結晶４０とを同一直線配列型の光共振器２００内に配置することも可能である。この光共振器２００においても、高調波分離器出力ミラー７０が光ビームを基本波成分と高調波成分とに分割する機能を有している。図３に示すように、基本波長および高調波波長のいずれも高調波分離器ミラー７０に法線方向（つまり９０゜の角度または垂直）で入射する。
【００４４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者においては、上記した実施形態に様々な変形・変更を施せることや、上記と同様の結果を達成するための様々な構成を採用できることが理解されよう。また、様々な技術分野の当業者において、本発明が上記実施形態以外の用途における他の課題や適合性に対する解法を示唆していることがわかるであろう。開示目的のために本明細書に記載された実施形態に対して本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能であり、それらの全てを特許請求の範囲でカバーすることが本出願人の意図するところである。
【００４５】
たとえば、上記した実施形態は主としてレーザ溶接に係わるものであったが、本発明は他の用途たとえばレーザ曲げ加工やレーザ熱処理その他の物理的プロセスにも適用可能である。レ―ザ光は熱を発生すること、およびパルス幅の長いパルスレーザまたは連続波レーザのためＱスイッチを用いた装置より相互作用時間が長いことから、本発明は加熱を必要とする多種多様なレーザ用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態におけるレーザ溶接装置に用いる折り返し型空洞光共振器内の光高調波発生装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の別の実施形態におけるレーザ溶接装置に用いる折り返し型空洞光共振器内の光高調波発生装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の更に別の実施形態におけるレーザ溶接装置に用いる同一直線型空洞光共振器内の光高調波発生装置の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０    光高調波発生装置
２０    電気光学励起装置
３０    活性媒質
４０    非線形電気光学結晶
５０    収束レンズ
６０    終端ミラー
７０，７１    高調波分離器出力ミラー
８０    終端ミラー
【図１】
2004214674.tif 000003
【図２】
2004214674.tif 000004
【図３】
2004214674.tif 000005