(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光のビーム径をアパーチャの開口に通して絞る当該アパーチャであって、レーザ光を透過する材質より成り、且つ余分なレーザ光を制限しビーム径を絞る縁部の両面をレーザ光に対して垂直な入射面にすると共に、入射面より入射したレーザ光を所定内部に向け全反射する反射面を備えた切欠きを入射面の先端に形成したことを特徴とするアパーチャ。
【請求項２】
垂直な入射面に、レーザ光が反射しない無反射コートを設ける請求項１に記載のアパーチャ。
【請求項３】
制限されたレーザ光の熱を吸収する吸収材を備える請求項１又は２に記載のアパーチャ。
【請求項４】
吸収材の加熱を防止する冷却器を備える請求項３に記載のアパーチャ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を絞るアパーチャに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示す如く、一般的な固体レーザ発振器においては、キャビティ１と呼ばれるハウジング内にレーザロッド２（例えばＮｄ：ＹＡＧレーザロッドなどの固体レーザ媒質）と励起ランプ３（クリプトンランプなどの励起光源）とを収容し、光学定盤上にキャビティ１を位置決めして据え付け、該キャビティ１の前後位置に光共振器を成す透過鏡４（部分反射ミラー）と反射鏡５（全反射ミラー）とを配置し、キャビティ１内で励起ランプ３の点灯によりレーザロッド２を励起状態として光を出射させ、その光を透過鏡４及び反射鏡５の相互間を往復させて前記レーザロッド２に対し入出射を繰り返させることにより光共振を起こして光のエネルギーを増幅し、透過鏡４を介しレーザ光Ｒを発振し得るようにしてある。
【０００３】
この種のレーザ発振器にあっては、キャビティ１と、その前後位置にある透過鏡４及び反射鏡５の夫々との間に、図６、図７に示すごとく、開口６を中央部分に穿設した金属製で薄板状のアパーチャ７を配置し、縁部８を厚さ方向で楔状にした開口６を通すことで所要のビーム拡がり角を持つ余分な外側部分のレーザ光Ｒａを制限してビーム径を絞り、これにより指向性の高い良好なビーム品質を保ち得るようにしてある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金属製のアパーチャ７により制限された余分なレーザ光Ｒａは反射、散乱してアパーチャ７の周囲に位置する部材に当たり、該周囲の部材を加熱するという問題があった。
【０００５】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、レーザ光の反射、散乱を低減し、周囲の部材の加熱を防止することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、レーザ光のビーム径をアパーチャの開口に通して絞る当該アパーチャであって、レーザ光を透過する材質より成り、且つ余分なレーザ光を制限しビーム径を絞る縁部の両面をレーザ光に対して垂直な入射面にすると共に、入射面より入射したレーザ光を所定内部に向け全反射する反射面を備えた切欠きを入射面の先端に形成したことを特徴とするアパーチャ、に係るものである。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
請求項１に記載の発明において、好ましくは、垂直な入射面に、レーザ光が反射しない無反射コートを設けてもよい。
【００１０】
請求項１及び請求項２に記載の発明において、好ましくは、制限されたレーザ光の熱を吸収する吸収材を備えてもよく、又、吸収材の加熱を防止する冷却器を備えてもよい。
【００１１】
請求項１に記載の発明によると、レーザ光をアパーチャの開口に通してビーム径を絞る際には、制限される余分なレーザ光は縁部の垂直な入射面よりアパーチャの内部に入射すると共に、切欠きの反射面により全反射されてアパーチャの所定内部を進行し、アパーチャの所定位置より外部へ導かれる。
【００１２】
このように、アパーチャの縁部により制限されるレーザ光は、反射、散乱する代りにアパーチャの所定内部を進行してアパーチャの所定位置より外部へ導かれるので、制限されたレーザ光は反射、散乱によりアパーチャの周囲に位置する部材に当たることがなく、該周囲の部材の加熱を防止できる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
請求項２に記載の発明のごとく、請求項１に記載の発明における垂直な入射面に、レーザ光が反射しない無反射コートを設けると、余分なレーザ光がアパーチャの縁部に入射する際に、入射面においてレーザ光が反射することがなく、レーザ光の反射、散乱を確実に防止することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明のごとく、制限されたレーザ光の熱を吸収する吸収材を備えると、アパーチャの内部に導かれたレーザ光は、吸収材により吸収されるので、レーザ光を制限する縁部の加熱を防止することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明のごとく、吸収材の加熱を防止する冷却器を備えると、吸収材の加熱も防止し得るので、縁部及び吸収材の加熱を確実に防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
本発明の実施の形態におけるアパーチャの第一の例を図１、図２により説明すると、第一の例のアパーチャ９は、薄板に開口１０を中央部分に穿設して形成したものである。
【００２０】
アパーチャ９の材質は、光学ガラスなどの透過するものを用いており、好ましくは、サファイヤ、ＹＡＧなどの高光透過性及び高熱伝導性を持つものが望ましい。
【００２１】
アパーチャ９の開口１０の縁部１１は、アパーチャ９の厚さ方向で、両面をレーザ光Ｒに対して垂直な入射面１２に形成し且つ無反射コートを設けており、入射面１２の先端部には、光を全反射する反射面１３を備えるようＶ字状の切欠き１４を形成している。
【００２２】
一方、アパーチャ９には、熱を吸収するよう、黒色に塗装した金属などの吸収材１５を備えており、吸収材１５には冷却器１６を備えている。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態の第一の例の作用を説明する。
【００２４】
レーザ光Ｒをアパーチャ９の開口１０に通してビーム径を絞る際には、制限された余分なレーザ光Ｒａは縁部１１の垂直な入射面１２よりアパーチャ９の内部に入射し、切欠き１４の反射面１３により全反射されてアパーチャ９の所定内部を進行し、アパーチャ９の所定位置より外部の吸収材１５へ導かれる。
【００２５】
吸収材１５へ導かれたレーザ光Ｒａは熱となって吸収材１５を加熱するが、同時に冷却器１６により吸収材１５を冷却するので吸収材１５の温度上昇を防ぐ。
【００２６】
このように、アパーチャ９の縁部１１により制限されるレーザ光Ｒａは、反射、散乱する代りにアパーチャ９の所定内部を進行してアパーチャ９の所定位置より外部へ導かれるので、制限されたレーザ光Ｒａは反射、散乱によりアパーチャ９の周囲に位置する部材に当たることがなく、該周囲の部材の加熱を防止できる。
【００２７】
又、垂直な入射面１２に、レーザ光Ｒａが反射しない無反射コートを設けると、余分なレーザ光Ｒａがアパーチャ９の縁部１１に入射する際に、入射面１２においてレーザ光Ｒａが反射することがなく、レーザ光Ｒａの反射、散乱を確実に防止することができる。
【００２８】
更に、アパーチャ９に、制限されるレーザ光Ｒａの熱を吸収する吸収材１５を備えると、アパーチャ９の内部に導かれたレーザ光Ｒａは吸収材１５により吸収されるので、縁部１１の加熱を防止することができる。
【００２９】
更に又、吸収材１５の加熱を防止する冷却器１６を備えると、吸収材１５の加熱も防止し得るので、縁部１１及び吸収材１５の加熱を確実に防止できる。
【００３０】
アパーチャの第一の参考例を図３により説明すると、第一の参考例のアパーチャ１７は、第一の例のアパーチャ９の縁部１１を一方の入射面１２より切欠き１４の中間位置すなわち反射面１３までの形状にしたものである。
【００３１】
具体的に説明すると、開口１８の縁部１９は、レーザ光Ｒの出射側の側面をレーザ光Ｒに対して垂直な入射面２０に形成し且つ無反射コートを設けており、入射面２０の反対側には、レーザ光Ｒを所定内部に向け全反射する反射面２１を形成するよう斜面の切欠き２２を形成している。
【００３２】
又、アパーチャ１７の材質は、第一の例のアパーチャ９と同様に、光学ガラスなどの透過するものを用いており、好ましくは、サファイヤ、ＹＡＧなどの高光透過性及び高熱伝導性を持つものが望ましい。
【００３３】
一方、アパーチャ１７には、熱を吸収するよう、黒色に塗装した金属などの吸収材を備えており、吸収材には冷却器を備えている。
【００３４】
以下、第一の参考例の作用を説明する。
【００３５】
伝送路、増幅器などを通過してレーザ光Ｒが一方向からのみであり、且つレーザ光Ｒをアパーチャ１７の開口１８に通してビーム径を絞る際には、制限された余分なレーザ光Ｒａは縁部１９の垂直な入射面２０より透過する材質の所定内部に入射し、反対側の切欠き２２の反射面２１により全反射されてアパーチャ１７の所定内部を進行し、アパーチャ１７の所定位置より外部の吸収材へ導かれる。
【００３６】
又、吸収材へ導かれたレーザ光Ｒａは熱となって吸収材を加熱するが、同時に冷却器により吸収材を冷却するので吸収材の温度上昇を防ぐ。
【００３７】
このように、アパーチャ１７の縁部１９により制限されるレーザ光Ｒａは、反射、散乱する代りにアパーチャ１７の所定内部を進行してアパーチャ１７の所定位置より外部へ導かれるので、第一の例と略同様な作用を得ることができる。
【００３８】
アパーチャの第二の参考例を図４により説明すると、第二の参考例のアパーチャ２３は、第一例のアパーチャ９において縁部１１の形状を変形したものである。
【００３９】
アパーチャ２３の開口２４の縁部２５は、両面が開口に向け楔状に形成されており、楔状の具体的な形状は、両面を入射面２６として、レーザ光Ｒａが一方の入射面２６よりアパーチャ２３の内部に入射すると共に他方の反対側の入射面２６で所定内部に向け反射される角度で形成されている。
【００４０】
ここで、アパーチャ２３の材質は、第一の例のアパーチャ９と同様に光学ガラスなどの透過するものであり、好ましくは、サファイヤ、ＹＡＧなどの高光透過性及び高熱伝導性を持つものが望ましい。
【００４１】
又、アパーチャ２３には、第一の例のアパーチャ９と同様に熱を吸収するよう、黒色に塗装した金属などの吸収材を備えており、吸収材には冷却器を備えている。
【００４２】
以下、第二の参考例の作用を説明する。
【００４３】
レーザ光Ｒをアパーチャ２３の開口２４に通してビーム径を絞る際には、制限される余分なレーザ光Ｒａは楔状の一方の入射面２６よりアパーチャ２３の内部に入射し、楔状の反対側の入射面２６により反射されてアパーチャ２３の所定内部を進行し、アパーチャ２３の所定位置より外部へ導かれる。
【００４４】
ここで、第二の参考例のアパーチャ２３は、入射面２６においてレーザ光Ｒが約５％反射するが、アパーチャ２３の周囲に位置する部材の加熱を十分に防止できた。
【００４５】
次に吸収材へ導かれたレーザ光Ｒａは熱となって吸熱材を加熱するが、同時に冷却器により加熱材を冷却するので加熱材の温度上昇を防ぐ。
【００４６】
このように、アパーチャ２３の縁部２５により制限されるレーザ光Ｒａは、反射、散乱する代りにアパーチャ２３の所定内部を進行してアパーチャ２３の所定位置より外部へ導かれるので、制限されたレーザ光Ｒａは反射、散乱によりアパーチャ２３の周囲に位置する部材に当たることがなく、該周囲の部材の加熱を防止できる。又、アパーチャ２３の縁部２５は楔状の簡単な形状であるので容易に成型でき、製造コストを下げることができる。
【００４７】
更に、第二の参考例の作用は、第一の例と同様な作用を得ることができる。
【００４８】
尚、本発明のアパーチャは、上述の実施の形態例のみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によると、アパーチャの縁部により制限されるレーザ光は、反射、散乱する代りにアパーチャの所定内部を進行してアパーチャの所定位置より外部へ導かれるので、制限されたレーザ光は反射、散乱によりアパーチャの周囲に位置する部材に当たることがなく、該周囲の部材の加熱を防止できる。
【００５０】
【００５１】
請求項２に記載の発明のごとく、請求項１に記載の発明における垂直な入射面に、レーザ光が反射しない無反射コートを設けると、余分なレーザ光がアパーチャの縁部に入射する際に、入射面においてレーザ光が反射することがなく、レーザ光の反射、散乱を確実に防止することができる。
【００５２】
請求項３に記載の発明のごとく、制限されたレーザ光の熱を吸収する吸収材を備えると、アパーチャの内部に導かれたレーザ光は、吸収材により吸収されるので、レーザ光を制限する縁部の加熱を防止することができる。
【００５３】
請求項４に記載の発明のごとく、吸収材の加熱を防止する冷却器を備えると、吸収材の加熱も防止し得るので、縁部及び吸収材の加熱を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のアパーチャの実施の形態の第一の例を示す縦断面図である。
【図２】  第一の例のアパーチャに吸収材及び冷却器を備えた状態を示す概略図である。
【図３】  第一の参考例を示す縦断面図である。
【図４】  第二の参考例を示す縦断面図である。
【図５】  一般的な固体レーザ発振器の一例を示す概略平面図である。
【図６】  従来のアパーチャの例を示す縦断面図である。
【図７】  従来のアパーチャの例を示す平面図である。
【符号の説明】
２    レーザロッド
９    アパーチャ
１０    開口
１１    縁部
１２    入射面
１３    反射面
１４    切欠き
１５    吸収材
１６    冷却器
Ｒ    レーザ光
Ｒａ  レーザ光
【図１】
0004325036.tif 000002
【図２】
0004325036.tif 000003
【図３】
0004325036.tif 000004
【図４】
0004325036.tif 000005
【図５】
0004325036.tif 000006
【図６】
0004325036.tif 000007
【図７】
0004325036.tif 000008