(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径が異なる２つの円筒状電極を垂直に立てて同心状に配置し、上記２つの円筒状電極の間に囲まれてレーザー媒質を充満した円筒形ストレートスラブを形成し、上記円筒形ストレートスラブの一端部にリング状のトリックミラーを配置し、上記円筒形ストレートスラブの一端部中央に、一部の光線を透過させて他の一部の光線を反射させる出力ミラーを配置し、上記円筒形ストレートスラブの他端部にダブルアクシコン・ミラーを配置し、上記２つの円筒状電極を強磁性材料で作って、それらを２極以上に着磁して円筒状永久磁石を形成し、内外２つの円筒状永久磁石が互いに反発するように配置して、上記２つの円筒状電極の間にスペーサを設けないことを特徴とする円筒ストレートスラブ型ガス・レーザー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スラブ型ガス・レーザーに関し、特に、出力されたレーザービームをレンズで集光した遠視野像において、断面の強度分布がガウス分布に近似した良質なレーザー光線を得るように構成したものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＯ2レーザーなどのガス・レーザーとして、スラブ型ガス・レーザーが知られている。このスラブ型ガス・レーザーにおいては、励起電極の間隔が狭いので、励起されたガスは、電極に衝突することにより冷却され、レーザーの下位順位の緩和が早く行なわれるから、電極による拡散冷却型レーザーであると言われている。
【０００３】
このスラブ型ガス・レーザーにおいては、光の伝搬の仕方により導波路型レーザーとストレート型レーザーに分類される。導波路型レーザーにおいては放射光線の波長が１０μｍのＣＯ2レーザーの場合でも２枚の電極の間隔が数ｍｍ程度であって、レーザー光線は、電極の間を導波路モードでジグザグに反射しながら伝搬する。ストレート型ガス・レーザーにおいては、２枚の電極の間隔は、光が自由空間を伝搬できる程度に広く、２枚の電極の間を自由空間モードで光が伝搬する。
【０００４】
円筒ストレートスラブ型ガス・レーザーには、図５(ａ)の縦断面図および図５(ｂ)の側面図に示すように、直径が異なる２つの円筒状電極11、12を同心状かつ水平に配置して、２つの円筒状電極11、12の間に囲まれてレーザー媒質を充満した円筒形ストレートスラブ１を形成し、この円筒形ストレートスラブ１の一端部にリング状のトリックミラーＭ1を配置するとともに、円筒形ストレートスラブ１の一端部中央に、一部の光線を透過させて他の一部の光線を反射させる出力ミラーＭ2（ハーフミラー）を配置し、円筒形ストレートスラブ１の他端部にダブルアクシコン（Ｗ-axicon）ミラーＭ3を配置したものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように円筒形ストレートスラブ１を用いた円筒ストレートスラブ型ガス・レーザーにおいては、２つの円筒状電極11、12を同心状に正確に位置決めして動作させなければ、出力されたレーザー光線をレンズで集光したときに、図３(ａ)(ｂ)に示すような断面の強度分布がガウス分布に近い優れたモードのビームを得ることができず、図７(ａ)(ｂ)に示すような割れた強度分布を有するモードのビームしか得られないので、図５（ｂ)の側面図に示すように、２つの円筒状電極11、12の間に複数のスペーサ13を設けて同心状に配置していた。
【０００６】
しかし、スペーサ13を設けると、その影響により出力ミラーＭ2の出口における強度分布が、図６に包絡線で示すように、ピークの割れたモードとなり、レンズで集光した遠視野像も図７(ａ)(ｂ)に示すように割れて、一様な形状にならない。
【０００７】
強度分布がガウス分布に近い一様なビームでなければ、切断加工に利用した場合には、ビームを動かす方向によって、切断幅や切断効率が変わって実用に供し得ない。
【０００８】
また、２つの円筒状電極11、12を同心状に位置決めするためのスペーサ13が邪魔になって、よいモードのビームを得ることは困難であった。
【０００９】
そこで、この発明は、このような円筒形ストレートスラブを用いたスラブ型ガス・レーザーが有する問題点を解決するために考えられたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の円筒ストレートスラブ型ガス・レーザーは、直径が異なる２つの円筒状電極11、12を垂直に立てて同心状に配置し、２つの円筒状電極11、12の間に囲まれてレーザー媒質を充満した円筒形ストレートスラブ１を形成し、この円筒形ストレートスラブ１の一端部にリング状のトリックミラーＭ1を配置し、円筒形ストレートスラブ１の一端部中央に、一部の光線を透過させて他の一部の光線を反射させる出力ミラーＭ2を配置し、円筒形ストレートスラブ１の他端部にダブルアクシコン・ミラーＭ3を配置し、２つの円筒状電極11、12を強磁性材料で作って、それらを２極以上に着磁して円筒状永久磁石を形成し、内外２つの円筒状永久磁石が互いに反発するように配置して、２つの円筒状電極11、12の間にスペーサを設けないように構成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明のガス・レーザー装置は、図１に示すように、直径が異なる２つの円筒状電極11、12を垂直に立てて同心状に配置し、２つの円筒状電極11、12の間に囲まれてレーザー媒質を充満した円筒形ストレートスラブ１を形成し、この円筒形ストレートスラブ１の上部にリング状のトリックミラーＭ1を配置し、円筒形ストレートスラブ１の上部中央に、一部の光線を透過させて他の一部の光線を反射させる出力ミラーＭ2（ハーフミラー）を配置し、円筒形ストレートスラブ１の下部にダブルアクシコン・ミラーＭ3を配置して、２つの円筒状電極11、12の間にスペーサを設けないように構成したものである。
【００１２】
外側の円筒状電極11、リング状のトリックミラーＭ1およびダブルアクシコン・ミラーＭ3は、装置の枠体に固定して支持すればよく、また、内側の円筒状電極12は、その上端部をリング状のトリックミラーＭ1の内周面まで延長し、トリックミラーＭ1の内周面に内側の円筒状電極12の上端部を固定することにより支持することができる。また、出力ミラーＭ2は、内側の円筒状電極12の上端部に固定すればよいのである。
【００１３】
垂直に立てた直径が異なる２つの円筒状電極11、12を同心状に位置決めする手段として、図４に示すように、２つの円筒状電極11、12を強磁性材料で製作して、それらを２極以上に着磁して永久磁石を形成し、内外２つの円筒状永久磁石が互いに反発するように配置すると、２つの円筒状電極11、12を同心状に安定に位置決めすることができる。
【００１４】
２つの円筒状電極11、12に高周波電圧を印加すると、円筒形ストレートスラブ１のガスが励起されて、３つのミラーＭ1、Ｍ2、Ｍ3を含む共振器によってレーザー光線を発生し、出力ミラーＭ2より外部へ出力させることができる。
【００１５】
出力ミラーＭ2の出口における強度分布は、図２に示すように、ピーク値の揃ったモードとなり、このモードのレーザー光線をレンズで絞った遠視野像は、図３(ａ)(ｂ)に示すように強度分布がガウス分布に近い一様なビームとなる。
【００１６】
以上の実施の形態においては、円筒形ストレートスラブ１の上にリング状のトリックミラーＭ1および出力ミラーＭ2（ハーフミラー）を配置し、円筒形ストレートスラブ１の下にダブルアクシコン・ミラーＭ2を配置しているが、ダブルアクシコン・ミラーＭ3を円筒形ストレートスラブ１の上に配置し、リング状のトリックミラーＭ1および出力ミラーＭ2（ハーフミラー）を円筒形ストレートスラブ１の下に配置するように、上下反対に配置しても同様に動作させることができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上の実施の形態に基づく説明から明らかなように、この発明の円筒ストレートスラブ型ガス・レーザーによると、出力されたレーザー光線をレンズで集光したときに、強度分布がガウス分布に近い一様な加工に適したビーム出力を得ることが可能になった。
【００１８】
同軸型ストレートスラブ・レーザーは、拡散冷却方式であるから、循環ポンプを必要としないので振動が少なく、かつ、安価に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の円筒ストレートスラブ型ガス・レーザーの実施の形態を示す概要図、
【図２】図１に示すレーザーの出力ミラーの出口におけるレーザー光線の強度分布を示す図、
【図３】図２に示すレーザー光線をレンズで絞った遠視野像の強度分布を示す図、
【図４】この発明のガス・レーザーの実施の形態の要部を示す断面図、
【図５】従来の円筒ストレートスラブ型ガス・レーザーの一例を示す断面図(ａ)および側面図(ｂ)、
【図６】従来のレーザーの出力ミラーの出口におけるレーザー光線の強度分布を示す図、
【図７】図６に示すレーザー光線をレンズで絞った遠視野像の強度分布を示す図である。
【図１】
0003760111.tif 000002
【図２】
0003760111.tif 000003
【図３】
0003760111.tif 000004
【図４】
0003760111.tif 000005
【図５】
0003760111.tif 000006
【図６】
0003760111.tif 000007
【図７】
0003760111.tif 000008