JPH05190941A - レーザ発振器 - Google Patents

レーザ発振器

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JPH05190941A
JPH05190941A JP4004770A JP477092A JPH05190941A JP H05190941 A JPH05190941 A JP H05190941A JP 4004770 A JP4004770 A JP 4004770A JP 477092 A JP477092 A JP 477092A JP H05190941 A JPH05190941 A JP H05190941A
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JP
Japan
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mirror
reflecting surface
laser
laser beam
hole
Prior art date
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Pending
Application number
JP4004770A
Other languages
English (en)
Inventor
Shuji Ogawa
周治 小川
Shigenori Yagi
重典 八木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to US08/003,725 priority patent/US5317589A/en
Priority to DE4300812A priority patent/DE4300812A1/de
Publication of JPH05190941A publication Critical patent/JPH05190941A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/0818Unstable resonators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 筺体内のコリメーションミラーを無くし、小
形でかつ安価なレーザ発振器を得る。 【構成】 レーザ媒質ガスを大気と遮断する筺体1、こ
の筺体1内に設けられ、前記レーザ媒質ガスを介在して
対向する凹面鏡3と凸面鏡4、前記凹面鏡3と凸面鏡4
の対向間隙に配置されると共に、前記凹面鏡3と凸面鏡
4の球心を結ぶ線上に、この線に対して反射面が所定の
角度を有して配置されるミラー10、前記ミラー10に
より反射されるレーザ光を前記筺体体外に取り出すウィ
ンドー9を備え、前記ミラー10をその中央部に穴を有
する穴付ミラーで構成すると共に、反射面を曲率を有す
る反射面で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザ発振器に係
り、特にその共振器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レーザ発振器においては、筺体から大気
側へレーザビームを取り出す場合、取り出す窓に対して
ビーム径を変える必要のあることは周知で、図6はレー
ザビームを取り出す窓がジンクセレン(ZnSe材)等
で構成された従来のCO2 ガスレーザ発振器の構成を示
す断面図である。図6において、1は図示しない電極間
で発生させる放電エネルギーで励起されたレーザ媒質ガ
ス2を大気としゃ断する筺体、3は反射面が凹面状に形
成された凹面鏡、4は反射面が凸面状に形成された凸面
鏡、5は凹面鏡3と凸面鏡4の球心を結ぶ線、6は前記
球心を結ぶ線5上に、この線5に対し反射面が45度の
傾斜角を有して設置され、反射面が平面の穴付ミラー、
7は反射面が凸面のコリメーション凸ミラーで、穴付き
ミラー6からのレーザビームを拡げる作用を成す。又、
8は反射面が平面のベンドミラーで、コリメーション凸
ミラー7で反射されたレーザビームの方向を変える作用
を成すものである。9はレーザ媒質ガス2をしゃ断する
と共に、レーザビームを透過させるウィンドーで、この
ウインドー9はジンクセレン(ZnSe材)等で構成さ
れており、ベンドミラー8により方向が変えられたレー
ザビームを大気側へ取り出すものである。
【0003】図6に示すレーザ発振器は上記のようにに
構成されており、次にその動作について説明する。CO
2 ガスレーザの場合、通常筺体1内にはCO2、He、
N2の混合ガスが、数十Torr〜数百Torrの負圧
状態で封入されている。放電エネルギーにより励起され
たレーザ媒質ガス2の両端には、凹面鏡3と凸面鏡4及
び穴付ミラー6で構成される光共振器が設けられてお
り、凹面鏡3と凸面鏡4間では穴付ミラー6の穴を通し
てレーザビームが反射増幅される。その結果、穴付ミラ
ー6の穴外へはみ出したレーザビームが穴付ミラー6の
反射面で反射されコリメーション凸ミラー7に反射す
る。コリメーション凸ミラー7の反射面は凸状面となっ
ており、このコリメーション凸ミラー7で、反射された
レーザビームは拡げられた状態でベンドミラー8を介し
てジンクセレン(ZnSe材)等で構成されるウィンド
ー9に導かれる。ウィンドー9はCO2 レーザビームを
99%以上透過させ、かつ、レーザ媒質ガスと大気とを
しゃ断する働きを行なうため、レーザビームのみが大気
側へ取り出される。
【0004】又、図7は他の従来例を示すもので、レー
ザビームを取り出す窓がエアロダイナミックウィンドー
で構成されたCO2 ガスレーザ発振器の構成を示す断面
図である。図7において図6と同一符号は同一又は相当
部分を示し、70は反射面が凹面状に形成されたコリメ
ーション凹ミラーーで、穴付ミラー6からのレーザビー
ムを集光させるものである。80はコリメーション凹ミ
ラー70で反射されたレーザビームの方向を変えるベン
ドミラー、90はエアロダイナミックウィンドーで、ベ
ンドミラー80で反射されたレーザビームを大気側へ取
り出すものであり、このエアロダイナミックウィンドー
90は次のようにに構成されている。即ち、エアロダイ
ナミックウィンドー90の中央部にはレーザビームが通
過する***91が形成されており、空気92の噴出力に
より大気が***91を通して筺体内に侵入するのを防ぐ
ように作用するものである。換言すれば、空気92の噴
出力により、***91から大気が筺体内に侵入するのを
防ぐエアーカーテンが形成されのである。
【0005】次にこの図7で示す従来装置の動作につい
て説明する。穴付ミラー6の反射面で反射されたレーザ
ビームは、コリメーション凹ミラー70に入射する。コ
リメーション凹ミラー70の反射面は凹面状になってお
り、このコリメーション凹ミラー70で反射されたレー
ザビームは集光された状態でベンドミラー80を介して
エアロダイナミックウィンドー90の***91を通って
大気側へ取り出される。なお、その他の動作については
図6で説明したものと同様であり、説明を省略する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ発振器は
以上のように構成されているので、ジンクセレン(Zn
Se材)等のレーザビームを透過させる窓を使用した場
合、窓に対するレーザビームのエネルギー密度を低く押
さえる為に、コリメーション凸ミラー、ベンドミラーの
光学系が必要となり、又、エアロダイナミックウィンド
ーの場合、コリメーション凹ミラー、ベンドミラーの光
学系によりエアロダイナミックウィンドーに形成される
***をレーザビームが透過できるように集光させる必要
があって、筺体内の光学系が複雑になるなどの問題点が
あった。
【0007】この発明は上記のようにな問題点を解決す
るためになされたもので、筺体内の光学系が簡素化でき
るとともに、筺体のコンパクト化、信頼性向上を図るこ
とのできるレーザ発振器を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係るレーザ
発振器は、レーザ媒質ガスを大気と遮断する筺体、この
筺体内に設けられ、前記レーザ媒質ガスを介在して対向
する凹面鏡と凸面鏡、前記凹面鏡と凸面鏡の対向間隙に
配置されると共に、前記凹面鏡と凸面鏡の球心を結ぶ線
上に、この線に対して反射面が所定の角度を有して配置
さられるミラー、前記ミラーにより反射されるレーザ光
を前記筺体外に取り出すウィンドーを備え、前記ミラー
をその中央部に穴を有する穴付ミラーで構成すると共
に、その反射面を曲率を有する反射面で構成したもので
ある。
【0009】また、第2の発明に係るレーザ発振器は、
レーザ媒質ガスを大気と遮断する筺体、この筺体内に設
けられ、前記レーザ媒質ガスを介在して対向する凹面鏡
と凸面鏡、前記凹面鏡と凸面鏡の対向間隙に配置される
と共に、前記凹面鏡と凸面鏡の球心を結ぶ線上に、この
線に対して反射面が所定の角度を有して配置さ設られる
ミラー、前記ミラーにより反射されるレーザ光を前記筺
体外に取り出すウィンドーを備え、前記ミラーをその中
央部に穴を有する穴付ミラーで構成すると共に、その反
射面を放物面で構成したものである。
【0010】
【作用】第1の発明における反射面に曲率を有する穴付
きミラーは、反射するレーザビーム径を変化させる。
【0011】また、第2の発明における反射面が放物面
の穴付きミラーは、これにより反射される反射光の球面
収差を無くした上でレーザビーム径を変化させる。
【0012】
【実施例】実施例1.以下、この発明の一実施例を図1
について説明する。図1において、10は穴付きミラー
で、このミラー10の反射面は凸面に形成されており、
凹面鏡3と凸面鏡4の球心を結ぶ線5上に、この線5に
対して反射面が45度の傾斜角を有して設置されてい
る。なお、その他の構成については、従来例として説明
した図6と同様であり、同一符号で示すことによりその
説明を省略する。
【0013】次にこの図1に示す実施例の動作について
説明する。反射面が凸面に形成された穴付きミラー10
で反射されたレーザビームは、拡げられてジンクセレン
(ZnSe材)からなるウィンドー9を介して大気側へ
レーザビームとして取り出される。この場合、ウィンド
ー9の位置でのレーザビームは拡げられているため、ウ
ィンドー9に対するレーザビームのエネルギー密度が低
く押えられ、安定してレーザビームを得ることができ
る。
【0014】実施例2.図2はこの発明の第2の実施例
を示すもので、20は穴付きミラーを示し、このミラー
20の反射面は凹面に形成されており、凹面鏡3と凸面
鏡4の球心を結ぶ線上5に、この線5に対して反射面が
45度の傾斜角を有して設置されている。なお、その他
の構成については、従来例として説明した図7と同様で
あり、同一符号で示すことによりその説明を省略する。
【0015】次にこの図2に示す実施例の動作について
説明する。反射面が凹面に形成された穴付きミラー20
で反射されたレーザビームは、集光されるがその集光さ
れたレーザビームの位置には、エアロダイナミックウィ
ンドー90が設けられており、その***91を通してレ
ーザビームを大気側へ取り出すことができる。前記図
1、図2に示す実施例によるレーザ発振器は、反射面が
凸面または凹面に形成された穴付きミラー10または2
0が、凹面鏡3と凸面鏡4との球心を結ぶ線5上に、こ
の線5に対して反射面が45度の傾斜角を有して設けら
れているため、得られるレーザビームは球面収差を持っ
た楕円形状となり。集光性能が悪いレーザビームにな
る。この欠点を除去したのが図3〜図5に示す実施例に
よるレーザ発振器である。
【0016】実施例3.図3はこの発明の第3の実施例
を示すもので、30は反射面が凸面を有する穴付きミラ
ーである。この穴付きミラー30は、凹面鏡3と凸面鏡
4の球心を結ぶ線5上に、この線5に対して反射面が4
5度未満、好適には反射面が10度以下の傾斜角となる
ように設置された例を示すものである。このように反射
面の傾斜角を前記線5に対して10度以下にすることに
より、球面収差を減少させた上でビーム径を変えること
ができる。前記傾斜角を零度、すなわち垂直入射に近づ
くほど、球面収差が減少することは当然である。なお、
レーザ媒質ガス5を励起させるために、図示しない電極
間に電圧を印加し、放電を発生させる必要があるが、こ
の電極は、図3のレーザ媒質ガス5の上下方向に配置さ
れているが、凹面鏡3とウィンドー9の位置関係を紙面
手前側と向こう側に配置することにより、レーザビーム
が電極に干渉しない構成としている。なお又、この図3
に示す実施例の動作は、夫々図1、図2に示す実施例の
ものと同様であるためその説明を省略する。
【0017】実施例4.図4はこの発明の第4の実施例
を示すもので、40は反射面が凹面を有する穴付きミラ
ーである。なお、その他の構成並びに動作については図
3に示す第3の実施例と同様であり、その説明を省略す
る。
【0018】実施例5.図5はこの発明の第5の実施例
を示すもので、50は反射面が凹面状の放物面形状を有
する穴付きミラーである。この穴付きミラー50は、凹
面鏡3と凸面鏡4の球心を結ぶ線5上に、レーザビーム
の入射角が45度となるように設置されたものである
が、反射面が放物面形状を有しているため、エアロダイ
ナミックウィンドー90の***91から大気側に取り出
されるレーザビームは球面収差が少ないほぼ円形のレー
ザビームとなるものである。なお、その他の構成並びに
動作は図2または図4に示す実施例のもと同様であり、
その説明は省略する。
【0019】実施例6.前記図5の実施例においては、
反射面が凹面状の放物面形状を有する穴付きミラー50
と、エアロダイナミックウィンドー90の組合わせにつ
いて説明したが、反射面が凸面状の放物面形状を有する
穴付きミラーと、ジンクセレン(ZnSe材)等のレー
ザビームを透過させるウィンドーとの組合せであっても
同様の効果を奏することは容易に推考し得るものであ
る。
【0020】実施例7.更に、図5の実施例において
は、反射面が凹面状の放物面形状を有する穴付きミラー
50へレーザビームが45度の入射角を有して入射する
場合について図示説明したが、45度未満の入射角、す
なわち、図3、図4で示す実施例のように構成すること
により、球面収差を少なくし、集光性能のより優れたレ
ーザビームを得ることができる。
【0021】実施例8.前記第1〜第7の実施例におい
ては、いずれもCO2 ガスレーザ発振器を例に挙げて説
明したが、この発明はこれに限定されるものでなく、他
のガスレーザ発振器への適用も可能であり、この発明の
主旨を逸脱しない範囲で諸種の設計的変更をも含むもの
である。
【0022】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、穴付き
ミラーの反射面を凸面または凹面化し、レーザビームを
拡大又は集光させる機能を付加した構成にしたので装置
構成が簡素化でき、安価でコンパクトレーザな発振器を
得ることができる。また、従来のレーザ発振器に比べミ
ラー枚数を最小限にすることができ、レーザビームのミ
ラーでの損失を低減する効果をも得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるレーザ発振器の構成
を示す断面図である。
【図2】この発明の他の実施例によるレーザ発振器の構
成を示す断面図である。
【図3】この発明の異なる他の実施例によるレーザ発振
器の構成を示す断面図である。
【図4】この発明の更に異なる他の実施例によるレーザ
発振器の構成を示す断面図である。
【図5】この発明の異なる他の実施例よるレーザ発振器
の構成を示す断面図である。
【図6】従来のレーザ発振器の構成を示す断面図であ
る。
【図7】従来の異なるレーザ発振器の構成を示す断面図
である。
【符号の説明】
1 筺体 2 レーザ媒質ガス 3 凹面鏡 4 凸面鏡 9 ウィンドー 10 穴付きミラー 20 穴付きミラー 30 穴付きミラー 40 穴付きミラー 50 穴付きミラー 90 エアロダイナミックウィンドー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ媒質ガスを大気と遮断する筺体、
    この筺体内に設けられ、前記レーザ媒質ガスを介在して
    対向する凹面鏡と凸面鏡、前記凹面鏡と凸面鏡の対向間
    隙に配置されると共に、前記凹面鏡と凸面鏡の球心を結
    ぶ線上に、この線に対して反射面が所定の角度を有して
    配置されるミラー、前記ミラーにより反射されるレーザ
    光を前記筺体体外に取り出すウィンドーを備え、前記ミ
    ラーをその中央部に穴を有する穴付ミラーで構成すると
    共に、反射面を曲率を有する反射面で構成することを特
    徴とするレーザ発振器。
  2. 【請求項2】 穴付きミラーの反射面を放物面にするこ
    とを特徴とする請求項1記載のレーザ発振器。
JP4004770A 1992-01-14 1992-01-14 レーザ発振器 Pending JPH05190941A (ja)

Priority Applications (3)

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JP4004770A JPH05190941A (ja) 1992-01-14 1992-01-14 レーザ発振器
US08/003,725 US5317589A (en) 1992-01-14 1993-01-13 Laser oscillator having a curved mirror with a through-hole
DE4300812A DE4300812A1 (ja) 1992-01-14 1993-01-14

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JP4004770A JPH05190941A (ja) 1992-01-14 1992-01-14 レーザ発振器

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