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    • 专利摘要:

    公开号:WO1988009577A1
    申请号:PCT/JP1988/000493
    申请日:1988-05-24
    公开日:1988-12-01
    发明作者:Norio Karube
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:H01S3-00
    专利说明:
    [0001] 明 l レーザ発振装置 技 術 分 野
    [0002] 本発明は金属などの切断加工用大出力レーザ発振装置に関 する。 より詳細には高周波励起高速軸流 c 0 2 レーザの横方 向モー ドの改良に関する。 背 景 技 術
    [0003] 高周波励起軸流 c o 2 レーザは高出力でかつ安定した発振 が可能であり、 開発がすすめられており、 このような例とし て本出願人による特願昭 6 1 — 2 4 3 2 1 2号がある。
    [0004] 従来の蚰流型高周波放電励起レーザ発振装置の例を第 3図 に示す。 図において、 1 は放電管であり、 図では 4本の放電 管セグメ ン トを直列に結合した例を示しているが、 出力に応 じて種々 の本数が使用される。 2 は全反射鏡、 3 は出力結合 鏡であり、 2個の鏡は正確に位置が決められている。 4 はレ 一ザ光を示す。 放電管 1 の各セグメ ン 卜にはガスの出入口が 設けられており、 それは 1 台のルーツプロ一ヮ 8 に結合され ている。 6及び 7 は冷却機であり、 放電ならびにルーツプロ ヮにおける圧縮作用で発熱したレーザガスを冷却する。 放電 管 1及びガス送風管内のガス流の方向は矢印で示してある。 9 a 、 9 ！) 〜 1 2 a 、 1 2 b は電極であり、 高周波電源 5 に 接続されている。 放電管 1 内のガス流は約 1 0 0 秒であ り、 高周波電源 5からの高周波電圧によって放電が行われ、 レーザビームが発振増幅される。
    [0005] 第 4図に各放電管セグメ ン トの構造を示す。 電極 9 a、 9 b は図のように 2重ラセン構造になっており、 放電は各放電 管断面について見ると第 5図の斜線に示すように電極簡に発 生する。 この放電面の方向は第 6図に示すようなねじれた形 となる。 これは、 各放電管 1 の断面では円形でない断面を連 続的に捻り、 全体を加え併せることにより、 円形モー ドを得 ることを目的としている。
    [0006] しかし、 実際のレーザ発振装置では第 7図 （ a ) に示すよ うな完全な円形モー ドは得られない。 実際には各放電管セグ メ ン ト内でガス流方商に放電利得が分布を有する等の原因に より、 第 7図 （ b ) に示すような完全な円形モードからずれ . たモー ドになつてしまう。 発 明 の 開 示
    [0007] 本発明の目的は上記問題点を解決し、 高周波励起軸流 C 0 2 レーザの横方向モー ドを円形モー ドに改良したレーザ発振 ^置を提供することにある。
    [0008] 上記の問題点を解決するために、
    [0009] 第 1 の発明では、
    [0010] 対向する 2重ラセン電極間の放電によつてレーザ励起を行 わせて発振させる レーザ発振装置において、
    [0011] 前記電極のラセン搆造タ一ン数が整数である こ とを特徴と する レーザ発振装置が、 提供される。
    [0012] 第 2 の発明では、
    [0013] 対向する 2重ラセ ン電極間の放電によってレーザ励起を行 わせて発振させる レーザ発振装置において、
    [0014] レーザ共振器が n本の放電管セグメ ン トの直列結合からな
    [0015] ¾、
    [0016] 該放電管セグメ ン トの電極のラセ ン開始点が、 前記放電管 の軸管回りに π / ηづっずれていることを特徴とする レーザ 発振装置が、
    [0017] 提供される。
    [0018] 第 3 の発明では、
    [0019] 対向する 2重ラセン電極間の放電によってレーザ励起を行 わせて発振させる レーザ発振装置において、
    [0020] 前記電極のラセ ン構造ター ン数が整数であり、
    [0021] レーザ共振器が η本の放電管セグメ ン トの直列結合からな
    [0022] ¾、
    [0023] 該放電管セグメ ン ト の電極のラセ ン開始点が、 前記放電管 の蚰管回りに π , ηづっずれているこ とを特徴とする レーザ 発振装置が、
    [0024] 提供される。
    [0025] 第 4 の発明では、
    [0026] 対向する 2重ラセ ン電極間の放電によってレーザ励起を行 わせて発振させる レーザ発振装置において、
    [0027] レーザ共振器が η太の放電管セグメ ン トの直列結合からな ¾、 前記放電管セグメ ン トがレーザガスの流れがレーザ光と 同一 向と、 レーザ光と逆方向のものからなり、
    [0028] レーザガスの流れの方商毎に該放電管セグメ ン トを分け、 各レーザガスの流れの組毎に該放電管セグメ ン トの電極のラ セ ン開始点が、 前記放電管の軸管画りに 2 π Ζ ηづっずれて いることを特徴とするレーザ発振装置が、
    [0029] 提供される。
    [0030] 第 1 の発明でば、 各放電管セグメ ン トの電極のラセン構造 ターン数を整数にすることにより、 より円形モードに近くな る。 これは各放電管セグメ ン ト単位で円形モー ドを求めるも のである。
    [0031] 第 2の発明でば、 各放電管セグメ ン トの電極のラセン構造 タ一ンの開始点を各放電管セグメ ン ト毎に π Ζ ηずらすこと により、 各放電管セグメ ン トの軸画りの向きを全放電管セグ メ ン トについて均等に分布するように配置したものである。 第 3 の発明でば、 第 1 の発明の放電管セグメ ン トを結合し て、 さ らに第 2の発明のように、 各放電管セグメ ン トの電極 のラセン構造ターンの開始点を ττ Ζ ηずつずらして、 第 1 の 発明と第 2 の発明を結合して、 より完全な円形モードを得る。
    [0032] 第 4 の発明は放電管セグメ ン トのなかには、 レーザガスの 流れる方商が異なるものがあり、 レーザガス流方向で利得分 布が一様でな く これをレーザガス流の方向毎に 2個のグル一 プに分けて、 それぞれの方向毎に均等な利得分布を得るもの である。 図 面 の 簡 単 な 説 明 第 1図は電極のラセ ン構造を示す図、
    [0033] 第 2図は各放電管セグメ ン ト のラセ ン構造の開始点の位相 のずれを示す図、
    [0034] 第 3図は従来のレーザ発振装置の構成を示す図、
    [0035] 第 4図は電極の 2重ラセ ン構造を示す図、
    [0036] 第 5図は放電管の断面の放電の状態を示す図、
    [0037] 第 6図は 2重ラセ ン構造の放電のねじれの状態を概念的に 示す図、
    [0038] 第 7図 （ a ) は円対称の横モー ドを示す図、
    [0039] 第 7図 （ b ) は円対称からずれた横モー ドを示す図である。 発明を実施するための最良の形態
    [0040] 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
    [0041] 第 1図に放電管セグメ 'ン ト のラセ ン構造を示す。 図におい て、 1 は放電管セグメ ン トであり、 9 a及び 9 b は電極であ り、 2重ラセ ン構造をしている。 但し、 図では電極のラセ ン 構造の位相、 特に開始点と終了点が明確になるように、 電極 の構造を立体的に表している。 図ではター ン数は 2である。 勿論これが整数であれば円形モー ドに近く なる。 たとえば、 1 . 8 ター ン と 2 ター ンのものを実験比較する と、 明らかに 1 . 8 タ 一 ンのものは円形モー ドからずれたモー ド となる。 第 2図に各放電管セグメ ン ト の ラ セ ン構造の開始点の位相 を示す。 図では、 放電管セグメ ン ト の数は 8本であり、 各位 相のずれは π Ζ 8 である。 第 1 の放電管セ グメ ン トは = 0 であり、 次の放電管セグメ ン トのラセ ン構造の開始点は e = 7τ Ζ 8から開始し、 3番目の放電管セグメ ン トのラセ ン構造 の開 ½点は 2 ノ 8から開始し、 以下開始点の位相が / 8 づっずれてい く のである。
    [0042] 勿論放電管セグメ ン トが η本ある場合の各放電詧セグメ ン トの位相のずれは、 π Ζ ηである。 これによつて、 管敏まわ り向きを全放電管セグメ ン トについて均等に分布させること ができる。
    [0043] さらに、 第 1図に示すような各放電管セグメ ン トのターン 数が整数であるものを、 第 2図のように配置すれば、 より円 形モー ドに近く なる。
    [0044] 上記の説明では各放電管セグメ ン トのレーザガス流の流れ の方向は考盧していないが、 レーザガス流が 2方向ある場合 には、 それぞれの方向について均等な利得分布が成立すれば よいので、 各方^ごとに分けると、 放電管セグメ ン 卜の数ば、 η / 2
    [0045] となり、 さらにこれを第 2図に示すように均等に位相をずら せば、
    [0046] π / ( η 2 ) = 2 ノ n
    [0047] づっその位相をずらせることとなる。
    [0048] 勿論レーザガスの方商が異なつても、 近似的にはレーザガ スの方向毎に分けないで扱う こともできる。 これは、 求める 円形モー ドの程度によつて選択することができる。
    [0049] さらに、 上記の実施例のなかで、 各放電管セグメ ン ト のタ ーン数が整数でなくても、 各放電管セグメ ン トのターン開始 点の位相を変化させることのみ採用するこ とでも充分円形モ 一ドに対する効果を得ることができる場合もある。
    [0050] 以上説明したように本発明では、 均等な利得分布を得るた めに、 各放電管セグメ ン ト のター ン数を整数とする、 各放電 管セグメ ン トのラセン構造のターンの開始点を一定位相ずら す、 またレーザガス流の方向ごとに分けて位相をずらす等の 構成を採用したので、 より完全に近い円形モー ドが得られ、 基本モー ドである T M o。モー ドが得られ安く なり、 集光特性 の向上とともに加工特性の改善が図られる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . 対向する 2重ラセ ン電極間の放電によってレーザ励起 を行わせて発振させる レーザ発振装置において、
    前記電極のラセン構造ターン数が整数であることを特徴と する レーザ発振装置。
    2 . 対向する 2重ラセ ン電極間の放電によってレーザ励起 を行わせて発振させる レーザ発振装置において、
    レーザ共振器が n本の放電管セグメ ン トの直列結合からな り、
    該放電管セグメ ン ト の電極のラセン開始点が、 前記放電管 の軸管回りに？ r Z nづっずれていることを特徴とする レーザ 発振装置。
    3 . 対向する 2重ラセ ン電極間の放電によってレーザ励起 を行わせて発振させるレーザ発振装置において、
    前記電極のラセ ン構造ターン数が整数であり、
    レーザ共振器が n-本の放電管セグメ ン トの直列結合からなり、 該放電管セグメ ン ドの電極のラセ ン開始点が、 前記放電管 の軸管回りに ττ / ηづっずれていることを特徴とする レ一ザ
    4 . 対向する 2重ラセン電極間の放電によつてレーザ励起 を行わせて発振させる レーザ発振装置において、
    レーザ共振器が η本の放電管セグメ ン トの直列結合からな 、
    前記放電管セグメ ン トがレーザガスの流れが、 レーザ光と 同一方向と、 レーザ光と逆方商のものからなり、 レーザガスの流れの方向毎に放電管セグメ ン トを分け、 各 レーザガスの流れの組毎に該放電管セグメ ン 卜の電極のラセ ン開始点が、 前記放電管の軸管回りに 2 πノ nづっずれてい るこ とを特徴とする レーザ発振装置。
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-12-01| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1988-12-01| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    1989-01-19| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988904628 Country of ref document: EP |
    1989-05-17| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988904628 Country of ref document: EP |
    1992-04-09| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1988904628 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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