(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒質を有し少なくともパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームを出射可能な２組のレーザ共振器と、各レーザ共振器から出射された少なくともパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームの光軸を結合する偏光制御素子とを備えたＣＯ２レーザ装置であって、
上記２組のレーザ共振器は、
レーザ媒質を有し実質的に対向配置された一対の反射ミラーと、偏光分離素子と電気光学結晶とを有し上記一対の反射ミラー間の光軸上に設けられた電気光学振幅変調器と、この電気光学振幅変調器に接続されたパルス電圧を発生するパルス発生器とを有し、高ピーク、短パルスのＱスイッチパルスを発生する第１のレーザ共振器と、
レーザ媒質を有し、一対の反射ミラーが実質的に対向配置され、連続発振するか、あるいは、ピーク強度は低くパルス幅は長いパルスを発振する、第２のレーザ共振器と、
から構成され、
上記第２のレーザ共振器の平均出力が、第１のレーザ共振器の平均出力の限界である６０Ｗよりも大きなものであって、
上記２組のレーザ共振器から出射されたレーザビームの光軸を結合する偏光分離ミラーをさらに備えたことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
レーザ媒質を有し少なくともパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームを出射可能な２組のレーザ共振器と、各レーザ共振器から出射された少なくともパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームの光軸を結合する偏光制御素子とを備えたＣＯ２レーザ装置であって、
上記２組のレーザ共振器は、
レーザ媒質を有し全反射ミラーと部分反射ミラーとが対向配置され、この全反射ミラーと部分反射ミラー間の光軸上に設けられた偏光分離素子と電気光学結晶とを有する電気光学振幅変調器と、この電気光学振幅変調器に接続されたパルス電圧を発生するパルス発生器とを有し、高ピーク、短パルスのＱスイッチパルスを発生する第１のレーザ共振器と、
レーザ媒質を有し、全反射ミラーと部分反射ミラーとが全反射ミラーを介して実質的に対向配置され、連続発振するか、あるいは、ピーク強度は低くパルス幅は長いパルスを発振する、第２のレーザ共振器と、
から構成され、
上記第２のレーザ共振器の平均出力が、第１のレーザ共振器の平均出力の限界である６０Ｗよりも大きなものであって、
上記２組のレーザ共振器から出射されたレーザビームの光軸を結合する偏光分離ミラーをさらに備えたことを特徴とするレーザ装置。
【請求項３】
上記２組のレーザ共振器から発生するパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームを被加工物に集光することによってレーザ加工を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置を備えたレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工に供するレーザ装置及びレーザ加工装置に関し、詳しくは、レーザ媒質から高いピーク強度と短いパルス幅を有するレーザビームや、低いピーク強度と長いパルス幅を有するレーザビームや、連続発振のレーザビーム等を自由自在に取り出すことができる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のレーザ装置として、例えば、ＡＰＰＬＩＥＤ  ＯＰＴＩＣＳ，ＶＯＬ．３５，ＮＯ．２７，ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ  １９９６，ｐ．５３８３のＦｉｇ．４に示された従来のＱスイッチＣＯ２レーザ装置と等価的な作用を有するＱスイッチＣＯ２レーザ装置を図７の断面図に示す。
図において、１は例えばＣｕよりなる凹面形状の全反射ミラー、２は全反射ミラー１に対向配置された、例えばＺｎＳｅよりなる凹面形状の部分反射ミラーであり、この部分反射ミラー２と全反射ミラー１とが安定型のレーザ共振器を構成する。３はレーザ共振器内に発生するレーザビーム、４はレーザビーム３のＰ偏光成分のみを透過させてＳ偏光成分を反射させるブリュースター窓、５は４分の１波長板である。６はレーザ媒質で、例えばＣＯ２レーザ等のガスレーザの場合、放電などにより励起されたガス媒質である。７は例えばＣｄＴｅよりなる電気光学振幅変調器、８は電気光学振幅変調器７に印加する２進数的にオン・オフを繰り返すパルス電圧を発生するパルス発生器、９は部分反射ミラー２より発振器外部に取り出されたレーザビームである。
【０００３】
次に、このＱスイッチパルス動作について説明する。
先ず、パルス発生器８から電気光学振幅変調器７に電圧が印加されない場合について、図８を用いて説明する。
この場合、ブリュースター窓４を通過できるレーザビーム３はＰ偏光成分の直線偏光だけであるから、４分の１波長板５を通過するレーザビーム３は左回りの円偏光となる。
電気光学振幅変調器７には電圧が加わっていないため、レーザビーム３は左回りの円偏光のまま電気光学振幅変調器７を通過し、全反射ミラー１で反射し、その際右回りの円偏光となる。
右回りの円偏光のまま再び電気光学振幅変調器７を通過したレーザビーム３は、再度４分の１波長板５を通過する際にＳ偏光成分の直線偏光になる。
しかし、ブリュースター窓４を通過することはできないので、レーザ発振は起こらない。
【０００４】
次に、パルス発生器８から電気光学振幅変調器７に４分の１波長電圧が印加される場合について、図９を用いて説明する。
この場合、４分の１波長板５を通過した左回りの円偏光のレーザビーム３は、電気光学振幅変調器７を通過する際、Ｓ偏光成分の直線偏光になる。
反射ミラー１で反射し、再び電気光学振幅変調器７を通過したレーザビーム３は、右回りの円偏光になり、更に再度４分の１波長板５を通過する際にＰ偏光成分の直線偏光になる。
このレーザビーム３はブリュースター窓４を通過することができるので、レーザビーム３は部分反射ミラー２に到達でき、従ってＱスイッチパルスでレーザ発振が起こる。
【０００５】
このように、パルス発生器８より電気光学振幅変調器７に２進数的にオン・オフを繰り返すパルス電圧を印加することで、図１０に示すような高いピーク強度と短いパルス幅とを有するＱスイッチパルスのレーザビーム９を取り出すことができ、このような手法をＱスイッチングと呼んでいる。
取り出されたＱスイッチレーザビーム９をレンズ等により集光することで、効率良く被加工物に穴を明けることができる。例えば図１０に示されたＱスイッチパルスをみてみると、繰り返し周波数１ｋＨｚにおいて１．８ＭＷのピークパワーと半値全幅で３０ｎｓを有し、１サイクル当たりの取り出されるレーザエネルギーは約６０ｍＪとなる。
【０００６】
次に、ＱスイッチＣＯ２レーザ装置から連続発振させる、或いは低いピーク強度と長いパルス幅でパルス動作させる場合について説明する。
この場合は、レーザ発振させる前から常にパルス発生器８から電気光学振幅変調器７に４分の１波長電圧が印加されておけばよく、図１１に示すように、ＱスイッチＣＯ２レーザ装置のレーザ共振器は単に全反射ミラー１と部分反射ミラー２だけで構成されている通常のレーザ共振器と同等になる。
従って、レーザ媒質６への投入電力を連続的にする、或いはパルス的にするのかによって、部分反射ミラー２から出射されるレーザビームは９は連続発振したり、或いはパルス的な投入電力に比例した形でパルス発振したりする。パルス動作時のパルス波形はＱスイッチパルスと比較して図１２に示すようにピーク強度は低く、パルス幅は長いものになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＱスイッチＣＯ２レーザ装置は以上のように構成されているので、Ｑスイッチングにより取り出されたレーザビーム９のピーク強度が高いため、Ｑスイッチパルスだけでのレーザ加工への適用には不向きな場合が多い。
その理由は、レーザビーム９のピーク強度が高すぎると被加工物に穴を明ける以外に不必要な損傷を与えてしまうからである。
又、適切なピーク強度に合わせるようにピーク強度を抑えると、１パルス当たりに含まれるレーザエネルギーがピーク強度を抑えた分だけ減少するため、今度は穴明け加工ができなくなるという問題がある。
【０００８】
一方、Ｑスイッチパルスと通常の連続発振やパルス動作を組み合わせると、加工面の側から考えるとレーザ加工に適する場合が多くなるが、今度はレーザ装置の側に問題が発生してしまう。
それは、通常の連続発振やパルス動作は平均出力でみれば、Ｑスイッチパルス動作のものよりも１０倍から２０倍大きく、この平均出力が常に電気光学振幅変調器７を通過していることになる。
例えば、Ｑスイッチパルス動作において、繰り返し周波数１ｋＨｚにおいて１．８ＭＷのピークパワーと半値全幅で３０ｎｓを有し、１サイクル当たりの取り出されるレーザエネルギーが６０ｍＪの場合、平均出力は６０Ｗとなる。通常の連続発振やパルス動作での平均出力がＱスイッチパルス動作の平均出力の１０倍とすると、この時の平均出力は６００Ｗとなる。
【０００９】
ＱスイッチＣＯ２レーザ装置に使われる電気光学振幅変調器７はＣｄＴｅより構成されるものがほとんどであるが、ＣｄＴｅが電気光学振幅変調器７として正常に動作するレーザ出力の限界は、ＣｄＴｅ自身の特性上６０Ｗが限界であり、通常の連続発振やパルス動作での平均出力６００ＷがＣｄＴｅを通過すると、ＣｄＴｅ自身の限界を超えてしまうことになる。
従って、このような状況下でＱスイッチパルスと通常の連続発振やパルス動作を組み合わせた形でレーザ装置を動作させると、始めのうちは正常に動作するが、しばらくすると電気光学振幅変調器７が壊れたり、壊れないまでも動作が不安定になるなどして、満足のいくレーザ加工ができないなどの問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題を解消し、高性能なレーザ装置及びレーザ加工装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るレーザ装置は、レーザ媒質を有し少なくともパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームを出射可能な２組のレーザ共振器と、各レーザ共振器から出射された少なくともパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームの光軸を結合する偏光制御素子とを備えたＣＯ２レーザ装置であって、上記２組のレーザ共振器は、レーザ媒質を有し実質的に対向配置された一対の反射ミラーと、偏光分離素子と電気光学結晶とを有し上記一対の反射ミラー間の光軸上に設けられた電気光学振幅変調器と、この電気光学振幅変調器に接続されたパルス電圧を発生するパルス発生器とを有し、高ピーク、短パルスのＱスイッチパルスを発生する第１のレーザ共振器と、レーザ媒質を有し、一対の反射ミラーが実質的に対向配置され、連続発振するか、あるいはピーク強度は低くパルス幅は長いパルスを発振する、第２のレーザ共振器と、から構成され、上記第２のレーザ共振器の平均出力が、第１のレーザ共振器の平均出力の限界である６０Ｗよりも大きなものであって、上記２組のレーザ共振器から出射されたレーザビームの光軸を結合する偏光分離ミラーをさらに備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明に係るレーザ装置は、レーザ媒質を有し少なくともパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームを出射可能な２組のレーザ共振器と、各レーザ共振器から出射された少なくともパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームの光軸を結合する偏光制御素子とを備えたＣＯ２レーザ装置であって、上記２組のレーザ共振器は、レーザ媒質を有し全反射ミラーと部分反射ミラーとが対向配置され、この全反射ミラーと部分反射ミラー間の光軸上に設けられた偏光分離素子と電気光学結晶とを有する電気光学振幅変調器と、この電気光学振幅変調器に接続されたパルス電圧を発生するパルス発生器とを有し、高ピーク、短パルスのＱスイッチパルスを発生する第１のレーザ共振器と、レーザ媒質を有し、全反射ミラーと部分反射ミラーとが全反射ミラーを介して実質的に対向配置され、連続発振するか、あるいは、ピーク強度は低くパルス幅は長いパルスを発振する、第２のレーザ共振器と、から構成され、上記第２のレーザ共振器の平均出力が、第１のレーザ共振器の平均出力の限界である６０Ｗよりも大きなものであって、上記２組のレーザ共振器から出射されたレーザビームの光軸を結合する偏光分離ミラーをさらに備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明に係るレーザ加工装置は、上記２組のレーザ共振器から発生するパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームを被加工物に集光することによってレーザ加工を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のレーザ装置を備えたレーザ加工装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
実施の形態１は、放電励起のガスレーザ、特にＣＯ２レーザに本発明を適用した例である。
図１は実施の形態１の構成を示す断面図である。図中の１１は例えばＣｕよりなる凹面状の全反射ミラーであり、レーザ媒質６を有する全反射ミラー１と部分反射ミラー２とで構成されるレーザ共振器とは別の異なるレーザ共振器を構成するために設けられたものである。１２は全反射ミラー１１に対向配置された部分反射ミラーであり、全反射ミラー１１と部分反射ミラー１２とでレーザ媒質１６を有する別の安定型のレーザ共振器を構成している。
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは上記二組のレーザ共振器内に挿入された調節可能な口径を有する開口である。１３はこの別のレーザ共振器、即ちレーザ媒質１６を有するレーザ共振器内に発生するレーザビームである。このレーザ媒質１６は、例えばＣＯ２レーザ等のガスレーザの場合、放電などにより励起されたガス媒質である。１９ａ、１９ｂは部分反射ミラー１２より発振器の外部に取り出されたレーザビームである。
１０１は偏光制御ミラーであり、全反射ミラー１１と部分反射ミラー１２との間に挿入されたレーザ共振器内のレーザビーム１３の偏光を規定する。この例ではＳ偏光が規定されている。
他方１０２は全反射ミラーであり、この例では出射されたレーザビーム１９ａの偏光状態を保ったまま９０度折り返すゼロシフトミラーを用いている。
１０４は偏光分離ミラーであり、この例ではＰ偏光で規定されたレーザビーム９を透過し、Ｓ偏光で規定されたレーザビーム１９ｂは反射する作用を有する。１０５ａ、１０５ｂはレーザ媒質が収められた箱体である。
尚、図中の１〜９は図７に示す従来のレーザ装置と同一若しくは同等部材なので同一符号を付して説明を省略する。
【００２０】
次に、動作について説明する。
先ず、レーザ媒質６を有し全反射ミラー１と部分反射ミラー２とで構成されるレーザ共振器は、従来と同じ動作をし、パルス発生器８より電気光学振幅変調器７に２進数的にオン・オフを繰り返すパルス電圧を印加することで、図１０に示すような高いピーク強度と短いパルス幅を有するＱスイッチパルスのレーザビーム９とを取り出すことができる。
一方、レーザ媒質１６を有し全反射ミラー１１と部分反射ミラー１２とで構成される別のレーザ共振器は、レーザ媒質１６に連続的に電力を投入するか、若しくはパルス的に投入するかによって、連続発振やパルス発振で動作させることができ、従って、部分反射ミラー１２から出射されるレーザビーム１９ａは連続発振したり、或いはパルス的な投入電力に比例した形でパルス発振したりする。パルス動作時のパルス波形は図１２に示すようにピーク強度は低く、パルス幅は長いものになる。
【００２１】
このようにレーザ媒質６を有し全反射ミラー１と部分反射ミラー２とで構成されるレーザ共振器からはＰ偏光のレーザビーム９、レーザ媒質１６を有し全反射ミラー１１と部分反射ミラー１２で構成されるレーザ共振器からはＳ偏光のレーザビーム１９ａがそれぞれ出射されるわけであるが、レーザの発振光軸が２つあるので、この例ではゼロシフトミラー１０２と偏光分離ミラー１０４とを用いて１つにしている。
Ｓ偏光のレーザビーム１９ａはゼロシフトミラー１０２で反射されて、９０度角度偏向されたレーザビーム１９ｂとなるが、このときの偏光状態はゼロシフトミラー１０２を用いているため、Ｓ偏光のままである。従って、偏光分離ミラー１０４に入射したレーザビーム１９ｂは反射されることになる。
一方、Ｐ偏光のレーザビーム９は偏光分離ミラー１０４を透過するので、上記二組のレーザ共振器から出射されたレーザビーム９とレーザビーム１９ｂとは１つの光軸となる。
【００２２】
図１のような構成を用いることで、レーザ媒質６とレーザ媒質１６へ投入する電力を切り替え、又、これに同期させてパルス発生器８より電気光学振幅変調器７に２進数的にオン・オフを繰り返すパルス電圧を制御してやれば、図２に示すように１つの光軸からＱスイッチパルス、通常の連続発振やパルス動作が出ていくことが可能になる。
更に、通常の連続発振やパルス動作は別のレーザ共振器でレーザ発振しているので、電気光学振幅変調器７として正常に動作するレーザ出力の限界が６０Ｗであっても、そのレーザビームは電気光学振幅変調器７を通過することはないので、平均出力６００Ｗの連続発振やパルス動作も難なく発振させることができる。
【００２３】
この実施の形態１では、Ｑスイッチパルス動作時に使われるレーザ共振器と通常の連続発振やパルス動作時に使われるレーザ共振器とを分離した構成としてあるので、電気光学振幅変調器７を通過するレーザビームの平均出力をＱスイッチパルスの平均出力だけにすることができる。
更に、レーザビーム９は１つの出射口から出射されるので、レーザ装置自体を非常にコンパクトにすることができる。
更に、このレーザ装置をレーザ加工機に使用した場合、Ｑスイッチパルスと通常の連続発振やパルス動作を自由自在に組み合わせることができるので、従来よりも非常に効率良くレーザ加工を行うことができる。又、従来では不可能であったレーザ加工が初めて実現できる。
【００２４】
この実施の形態１では、Ｑスイッチパルスを発生させるレーザ共振器内に４分の１波長板５を用いる場合について説明したが、これに限るものではなく、図３に示すように、４分の１波長板５を用いなくても構成できる。ただし、この場合には、パルス発生器８から電気光学振幅変調器７に印加する電圧は２分の１波長の電圧が必要となる。
【００２５】
又、この実施の形態１では、透過型の４分の１波長板５を用いる場合について説明したが、これに限るものではなく、反射型の４分の１波長板を用いても同様の効果が得られる。
又、４分の１波長板を例えば８分の１波長板を２枚用いて構成するなどしても同様の効果が得られる。
【００２６】
又、この実施の形態１では、レーザ共振器として安定型共振器を構成するものについて説明したが、これに限るものではなく、不安定型共振器であっても同様の効果が得られる。
【００２７】
又、この実施の形態１では、レーザビーム１９ｂが４５度で入射する偏光分離ミラー１０４を用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、Ｐ偏光成分のみを透過させ、Ｓ偏光成分は反射させるブリュースターミラーを用いても同様の効果が得られる。
【００２８】
実施の形態２．
図４は実施の形態２を示す断面図であり、基本的な構成は上記実施の形態１と同じであるが、上記実施の形態１ではレーザ媒質６とレーザ媒質１６とが別々の箱体１０５ａ、１０５ｂに存在していたのに対し、この実施の形態２では同一の箱体２０５に存在させている。
レーザ発振の動作は上記実施の形態１と同じであり、レーザ媒質６とレーザ媒質１６へ投入する電力を切り替え、又、これに同期させてパルス発生器８より電気光学振幅変調器７に２進数的にオン・オフを繰り返すパルス電圧を制御してやれば、図２に示す実施の形態１の場合と同様に１つの光軸からＱスイッチパルスや、通常の連続発振やパルス動作が出ていくことが可能になる。
更に、通常の連続発振やパルス動作は別のレーザ共振器でレーザ発振しているので、電気光学振幅変調器７として正常に動作するレーザ出力の限界が６０Ｗであっても、そのレーザビームは電気光学振幅変調器７を通過することはないので、平均出力６００Ｗの連続発振やパルス動作も難なく発振させることができる。
【００２９】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、レーザ共振器内に挿入された開口１０ａ、開口ｂ、開口ｃ、開口ｄの動作ついては記述しなかったが、例えば、この開口１０ａ、開口ｂ、開口ｃ、開口ｄは何れもその口径が調節可能となっており、この直径を調節することで、レーザ共振器内で発振するレーザビームのモードをＴＥＭ００モードに選択すると、更に高品質な穴明け加工を行うことができる。
【００３０】
実施の形態４．
図５は実施の形態４を示すもので、本発明におけるレーザ装置をレーザビーム発振段とし、レーザビーム増幅段と組み合わせて多段増幅レーザ装置として適用した例である。
図において、５１はレーザビーム発振段、５２はレーザビーム増幅段である。５３はレーザ媒質で、ＣＯ２レーザを例にとれば放電等により励起されたガス媒質である。５４ａ、５４ｂは透過窓、５５はレーザビーム増幅段内に存在するレーザビーム、５６はレーザビーム増幅段外に出射されたレーザビームである。
【００３１】
次に、動作について説明する。
レーザビーム発振段５１において、その動作は上記実施の形態１で示したものと同様である。レーザ共振器外に出射されたレーザビーム９は、レーザビーム増幅段５２に導かれる。透過窓５４ａを透過してレーザビーム増幅段５２内に導かれたレーザビーム５５は、増幅段内のレーザ媒質５３により増幅され、透過窓５４ｂを透過した後、大出力のレーザビーム５６となる。
【００３２】
実施の形態５．
上記実施の形態４では、レーザビーム増幅段５２を一段用いた場合について説明したが、レーザビーム増幅段５２を複数段用いても同様の効果を得ることができ、このとき、最終のレーザビーム増幅段から取り出されたレーザビームは更に大出力となる。
【００３３】
実施の形態６．
図６は実施の形態６を示す斜視図で、上記実施の形態１乃至５で説明した発振器の何れかを内蔵したレーザ装置が搭載されたレーザ加工装置の一例を示す。図において、６１は発振器であり、上述の発振器を内蔵したレーザ装置である。
６２はビーム伝送系で、ビームダクト６３ａ、ビームダクトｂ及びベンドミラー６４ａ、ベンドミラーｂ、ベンドミラーｃ、ベンドミラーｄなどから構成され、発振器６１から発生されるレーザビーム９を伝送する。
６５は加工ヘッドで、レーザビーム９を被加工物６６上に集光するための加工レンズ６７、及びアシストガス管６８より送気されるアシストガスを被加工物６６に吹き付けるためのノズル６９などから構成される。
７０は被加工物６６を動かすための加工テーブルである。７１ａ、７１ｂは水管である。
このように構成されたレーザ加工装置にあっては、例えばピーク強度が適度に高く、かつ１サイクル内に含まれるレーザエネルギーも大きいので高品質な穴明け加工を高速で行うことができる。
【００３４】
実施の形態７．
上記実施の形態１乃至６では、放電励起のガスレーザ、特にＣＯ２レーザに本発明を適用した場合について説明したが、本発明のレーザ装置はこれに限るものではなく、放電励起のガスレーザ、例えばエキシマレーザや金属蒸気レーザに適用しても同様の効果が得られる。
又、レーザ媒質が固体である固体レーザに適用しても同様の効果が得られる。
【００３５】
請求項１の発明によれば、レーザ媒質を有し少なくともパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームを出射可能な２組のレーザ共振器と、各レーザ共振器から出射された少なくともパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームの光軸を結合する偏光制御素子とを備えたＣＯ２レーザ装置であって、上記２組のレーザ共振器は、レーザ媒質を有し実質的に対向配置された一対の反射ミラーと、偏光分離素子と電気光学結晶とを有し上記一対の反射ミラー間の光軸上に設けられた電気光学振幅変調器と、この電気光学振幅変調器に接続されたパルス電圧を発生するパルス発生器とを有し、高ピーク、短パルスのＱスイッチパルスを発生する第１のレーザ共振器と、レーザ媒質を有し、一対の反射ミラーが実質的に対向配置され、連続発振するか、あるいはピーク強度は低くパルス幅は長いパルスを発振する、第２のレーザ共振器と、から構成され、上記第２のレーザ共振器の平均出力が、第１のレーザ共振器の平均出力の限界である６０Ｗよりも大きなものであって、上記２組のレーザ共振器から出射されたレーザビームの光軸を結合する偏光分離ミラーをさらに備えた構成としたので、Ｑスイッチパルス動作時に使われるレーザ共振器と通常の連続発振やパルス動作時に使われるレーザ共振器を分離することができ、電気光学振幅変調器を通過するレーザビームの平均出力をＱスイッチパルスの平均出力だけにすることができる。
又、レーザビームは１つの出射口から出射されるので、レーザ装置自体を非常にコンパクトにすることができるため、設置スペースを小さくすることができ、かつレーザ装置の大幅なコストダウンが可能となる。
更に、このレーザ装置をレーザ加工機に使用した場合、Ｑスイッチパルスと通常の連続発振やパルス動作を自由自在に組み合わせることができるので、従来よりも非常に効率良くレーザ加工を行うことができる。
更に又、従来では不可能であったレーザ加工が初めて実現できる。
【００３７】
請求項２の発明によれば、レーザ媒質を有し少なくともパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームを出射可能な２組のレーザ共振器と、各レーザ共振器から出射された少なくともパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームの光軸を結合する偏光制御素子とを備えたＣＯ２レーザ装置であって、上記２組のレーザ共振器は、レーザ媒質を有し全反射ミラーと部分反射ミラーとが対向配置され、この全反射ミラーと部分反射ミラー間の光軸上に設けられた偏光分離素子と電気光学結晶とを有する電気光学振幅変調器と、この電気光学振幅変調器に接続されたパルス電圧を発生するパルス発生器とを有し、高ピーク、短パルスのＱスイッチパルスを発生する第１のレーザ共振器と、レーザ媒質を有し、全反射ミラーと部分反射ミラーとが全反射ミラーを介して実質的に対向配置され、連続発振するか、あるいは、ピーク強度は低くパルス幅は長いパルスを発振する、第２のレーザ共振器と、から構成され、上記第２のレーザ共振器の平均出力が、第１のレーザ共振器の平均出力の限界である６０Ｗよりも大きなものであって、上記２組のレーザ共振器から出射されたレーザビームの光軸を結合する偏光分離ミラーをさらに備えた構成としたので、Ｑスイッチパルス動作時に使われるレーザ共振器と通常の連続発振やパルス動作時に使われるレーザ共振器を分離することができ、電気光学振幅変調器を通過するレーザビームの平均出力をＱスイッチパルスの平均出力だけにすることができる。
又、レーザビームは１つの出射口から出射されるので、レーザ装置自体を非常にコンパクトにすることができるため、設置スペースを小さくすることができ、かつレーザ装置の大幅なコストダウンが可能となる。
更に、このレーザ装置をレーザ加工機に使用した場合、Ｑスイッチパルスと通常の連続発振やパルス動作を自由自在に組み合わせることができるので、従来よりも非常に効率良くレーザ加工を行うことができる。
更に又、従来では不可能であったレーザ加工が初めて実現できる。
【００４２】
請求項４の発明によれば、請求項１乃至請求項３の何れかに記載のレーザ装置を備え、上記２組のレーザ共振器から発生するパルス幅やピーク出力が異なるレーザビームを被加工物に集光することによってレーザ加工を行うようにしたので、集光性の良いレーザビームにより被加工物を加工でき、高速な加工が可能になる。
又、レーザ装置自体を非常にコンパクトにできるため、レーザ装置、更にはレーザ加工装置の設置スペースを小さくすることができ、かつ大幅なコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１を示す断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態１のパルス特性を表す図である。
【図３】  本発明の実施の形態１を示す断面図である。
【図４】  本発明の実施の形態２を示す断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態４を示す断面図である。
【図６】  本発明の実施の形態６を示す断面図である。
【図７】  従来のレーザ装置を示す断面図である。
【図８】  従来のレーザ装置の動作を表す図である。
【図９】  従来のレーザ装置の動作を表す図である。
【図１０】  従来のレーザ装置のＱスイッチパルス特性を表す図である。
【図１１】  従来のレーザ装置の等価的なレーザ共振器を表す図である。
【図１２】  従来のレーザ装置の通常のパルス特性を表す図である。
【符号の説明】
１、１１  全反射ミラー、２、１２  部分反射ミラー、３、９、１３、１９ａ、ｂ、５５、５６  レーザビーム、４  ブリュースター窓、５  ４分の１波長板、６、１６、５３  レーザ媒質、７  電気光学振幅変調器、８  パルス発生器、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  開口、１０１  偏光制御ミラー、１０２  ゼロシフトミラー、１０４  偏光分離ミラー、１０５ａ、１０５ｂ、２０５  箱体、５１  レーザビーム発振段、５２  レーザビーム増幅段、５４ａ、ｂ  透過窓、６１  発振器、６２  ビーム伝送系、６３ａ、６３ｂ  ビームダクト、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ  ベンドミラー、６５  加工ヘッド、６６  被加工物、６７  加工レンズ、６８  アシストガス管、６９  ノズル、７０  加工テーブル、７１ａ、７１ｂ  水管。
【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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