JPH06302900A - Optical system of laser resonator - Google Patents
Optical system of laser resonatorInfo
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- JPH06302900A JPH06302900A JP10747193A JP10747193A JPH06302900A JP H06302900 A JPH06302900 A JP H06302900A JP 10747193 A JP10747193 A JP 10747193A JP 10747193 A JP10747193 A JP 10747193A JP H06302900 A JPH06302900 A JP H06302900A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は産業用高出力炭酸ガス
レ−ザ加工機の共振器(光学系ミラ−)に関するもので
ある。炭酸ガスレ−ザは直線偏光を発生するが、目的に
応じて、偏光方向を任意の方向に変化させることがで
き、あるいは円偏光にした場合回転方向を左右いずれに
も変化させることができるようにした光学系の構造に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resonator (optical system mirror) for an industrial high power carbon dioxide laser processing machine. The carbon dioxide laser generates linearly polarized light, but depending on the purpose, the polarization direction can be changed to any direction, or when circularly polarized, the rotation direction can be changed to either left or right. The structure of the optical system.
【0002】[0002]
【従来の技術】産業用高出力炭酸ガスレ−ザビ−ムを用
いて金属等の切断、溶接、表面処理など熱加工を行うこ
とができる。炭酸ガスレ−ザ共振器は直線偏光を発生す
る。偏光というのは電界ベクトルの方向のことである。
炭酸ガスレ−ザの直線偏光の方向は、従来、水平方向、
鉛直方向、またはそれら両方向の丁度中間の方向になる
ように、共振器内のミラ−構成が取られていた。2. Description of the Related Art Thermal processing such as cutting, welding, and surface treatment of metals can be performed using an industrial high-power carbon dioxide laser beam. The carbon dioxide laser resonator generates linearly polarized light. Polarization is the direction of the electric field vector.
The direction of linearly polarized light of a carbon dioxide laser is conventionally the horizontal direction,
The mirror configuration in the resonator was taken to be in the vertical direction, or just in the direction between these two directions.
【0003】レ−ザの光は共振器をなすふたつのミラ−
の間を往復し増幅される。しかし偏光が同一でなければ
互いに増幅しない。共振器のミラ−の向きにより増幅さ
れる光の偏光が決まる。だからレ−ザからの出射光の偏
光は共振器のミラ−の方向で決まる。レ−ザの共振器を
構成する二つのミラ−の内、100%光を反射する後方
のミラ−をリアミラ−と呼ぶ。反射率が100%でな
く、一部の光を外部に出すミラ−をここでは出力鏡と呼
ぶことにする。この発明は出力鏡と対象物の間に設けら
れる光学系に関する。The laser light is composed of two mirror-like mirrors.
It is reciprocated between and amplified. However, if the polarizations are not the same, they do not amplify each other. The polarization of the amplified light is determined by the orientation of the mirror of the resonator. Therefore, the polarization of the light emitted from the laser is determined by the mirror direction of the resonator. Of the two mirrors that make up the laser resonator, the rear mirror that reflects 100% of the light is called the rear mirror. A mirror that has a reflectance of not 100% and emits a part of light to the outside will be referred to as an output mirror here. The present invention relates to an optical system provided between an output mirror and an object.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】炭酸ガスレ−ザによる
対象物の切断加工では、レ−ザビ−ムの偏光状態と切断
面状態の間に強い関連性がある。共振器の出力鏡(レ−
ザの出力側のミラ−)より出射する直線偏光ビ−ムを複
数の金属ミラ−(誘電体多層膜をコ−テイングしている
こともある)を介して加工対象物まで導き集光レンズな
どにて集光させて加工対称物を切断する。ところが炭酸
ガスレ−ザの光は直線偏光性である。切断方向と偏光方
向の相対的な関係により、切断速度や切断口形状が異な
る。When cutting an object with a carbon dioxide gas laser, there is a strong relationship between the polarization state of the laser beam and the cut surface state. Resonator output mirror
A linearly polarized beam emitted from the output side mirror) is guided to the object to be processed through a plurality of metal mirrors (which may be coated with a dielectric multilayer film) and a condenser lens, etc. Cut the symmetrical object by condensing at. However, the light of the carbon dioxide gas laser is linearly polarized. The cutting speed and the shape of the cutting opening differ depending on the relative relationship between the cutting direction and the polarization direction.
【0005】つまり偏光方向と切断方向が直交する場合
と、偏光方向が切断方向に平行である場合とで、切断の
状況が著しく異なる。これには幾つかの理由がある。加
工対象物が金属である場合は、電界の方向に渦電流が流
れる。つまり偏光の方向に電流が流れる。切断方向と偏
光方向が平行であると、切断方向に電流が流れこれによ
り金属が加熱される。この場合切断面が最も整ってい
る。切断方向と偏光方向が直交すると、電流が切断方向
と直角に流れる。この場合は切断面が広がり、切断面に
不規則な波面が入ったりする。That is, the cutting situation is significantly different between the case where the polarization direction and the cutting direction are orthogonal to each other and the case where the polarization direction is parallel to the cutting direction. There are several reasons for this. When the object to be processed is metal, an eddy current flows in the direction of the electric field. That is, a current flows in the direction of polarization. When the cutting direction and the polarization direction are parallel, a current flows in the cutting direction, which heats the metal. In this case, the cut surface is the best. When the cutting direction and the polarization direction are orthogonal to each other, a current flows at right angles to the cutting direction. In this case, the cut surface expands, and the cut surface may have an irregular wave front.
【0006】これがひとつの理由であるが、対象物が金
属でも絶縁体でも共通に起こるより有力な非対称性があ
る。それはP偏光とS偏光の非対称性である。P偏光と
いうのは、入射ビ−ム、反射ビ−ム、屈折ビ−ムを含む
面(光学面と仮に呼ぶ)に対して電界ベクトルが平行な
ビ−ムをいう。電界方向が偏光方向であるが、これが光
学面に平行(PARALLEL)であるからP偏光という。これに
対して、偏光方向つまり電界の方向が光学面に対して垂
直(SENKRECHT) なものをS偏光という。[0006] This is one reason, but there is a stronger asymmetry that occurs in common whether the object is a metal or an insulator. It is the asymmetry of P and S polarization. P-polarized light is a beam whose electric field vector is parallel to a surface (tentatively called an optical surface) including an incident beam, a reflected beam and a refracted beam. The direction of the electric field is the polarization direction, which is called P-polarized light because it is parallel to the optical surface (PARALLEL). On the other hand, the polarization direction, that is, the direction of the electric field perpendicular to the optical surface (SENKRECHT) is called S-polarized light.
【0007】一般にある材料の面に対して光が斜めに入
射する場合、ビ−ムが面に対してなす角(入射角)が小
さい程光の反射率が小さい。垂直入射の場合に最も反射
率が小さくなる。ビ−ムを傾けてゆくと反射率が増えて
ゆく。しかしこの変化がS偏光とP偏光で異なってい
る。S偏光の場合は入射角が増えるに従って単調に反射
率が増える。しかしP偏光の場合は、入射角が増えるに
従い一旦反射率が減少し、ブル−スタ−角で0となりこ
れ以後急激に増加する。Generally, when light is obliquely incident on the surface of a certain material, the smaller the angle (incident angle) the beam makes with the surface, the smaller the light reflectance. The reflectance becomes the smallest in the case of vertical incidence. The reflectance increases as the beam is tilted. However, this change is different between S-polarized light and P-polarized light. In the case of S-polarized light, the reflectance monotonically increases as the incident angle increases. However, in the case of P-polarized light, the reflectance decreases once as the incident angle increases, becomes 0 at the Brewster angle, and increases sharply thereafter.
【0008】常にS偏光の反射率の方がP偏光の反射率
よりも大きい。つまりP偏光の方が吸収が多いというこ
とである。対象物にレ−ザ光を当てて切断する場合、光
のエネルギ−で材料が溶けて、溝ができる。溝の面とビ
−ムは90°に近い角度をなす。ために反射率が高い。
従って多くの成分は多重反射されて溝の底にまで達す
る。しかし反射率がP偏光とS偏光で異なる。P偏光は
反射率がより低いので溝の浅い部分で吸収されやすい。
S偏光は反射率がより高いので多数回反射されて溝の奥
にまで達する。The reflectance of S-polarized light is always higher than that of P-polarized light. That is, P-polarized light has more absorption. When laser light is applied to an object to cut it, the material is melted by the energy of light to form a groove. The surface of the groove and the beam make an angle close to 90 °. Therefore, the reflectance is high.
Therefore, many components are multi-reflected and reach the bottom of the groove. However, the reflectance differs between P-polarized light and S-polarized light. Since P-polarized light has a lower reflectance, it is easily absorbed in the shallow portion of the groove.
Since the S-polarized light has a higher reflectance, the S-polarized light is reflected many times and reaches the depth of the groove.
【0009】P偏光は浅いところで吸収されるのでエネ
ルギ−が浅い部分に集中しやすい。熱により溝壁部分が
溶けて溝がひろがってしまう。S偏光はV溝の奥まで行
くので溝が拡がらず、エネルギ−が一点に集中しやす
い。切断、溶接、熱処理などの用途により、エネルギ−
を奥まで到達させるべきか、そうでないかという条件が
異なる。Since the P-polarized light is absorbed at a shallow depth, the energy tends to concentrate at the shallow portion. The heat causes the groove wall portion to melt and the groove to expand. Since the S-polarized light goes to the back of the V groove, the groove does not spread, and the energy is likely to concentrate at one point. Depending on the application such as cutting, welding, heat treatment, etc.
The conditions differ depending on whether or not to reach deep inside.
【0010】切断について言えば、P偏光では切り口が
乱れるので、S偏光にすることが望ましい。ここでS偏
光とかP偏光とかいうのは溝の面に対してである。切断
の軌跡からいうと偏光が軌跡に平行な場合が前述のS偏
光に当たる。切断を行う場合は、偏光が軌跡に平行であ
ることが望ましいということである。ところがレ−ザ装
置は固定してあるし、切断の軌跡は一定でない。曲線に
そって切断する場合は、切断の方向が変化する。従って
光の偏光面を常に切断軌跡に平行になるようにすること
はできない。In terms of cutting, it is desirable to use S-polarized light because the cut end is disturbed with P-polarized light. Here, S-polarized light and P-polarized light refer to the surface of the groove. From the cut locus, the case where the polarized light is parallel to the locus corresponds to the above-mentioned S-polarized light. When making a cut, it is desirable that the polarization be parallel to the locus. However, the laser device is fixed, and the locus of cutting is not constant. When cutting along a curve, the cutting direction changes. Therefore, the polarization plane of light cannot always be made parallel to the cutting locus.
【0011】直線偏光であるからこのような問題が起こ
るのである。もしもレ−ザ光が、円偏光であれば切断面
の形状の乱れの問題は回避できるはずである。こういう
考えから、現在は炭酸ガス加工機において、直線偏光を
円偏光に変換してから対象物に当てるようになってい
る。伝送途中の1枚のミラ−に90°レタ−デ−ション
ミラ−(通称は円偏光ミラ−)を設け、直線偏光を円偏
光に変換する。90°リタ−デ−ションミラ−というの
は、金属基板の上に誘電体多層膜を形成し、誘電体層の
膜厚、屈折率を、S偏光とP偏光の反射光の間で90°
の位相差を発生させるようにしたミラ−である。Since it is linearly polarized light, such a problem occurs. If the laser light is circularly polarized light, the problem of disorder of the shape of the cut surface should be avoided. Based on this idea, currently, in a carbon dioxide processing machine, linearly polarized light is converted to circularly polarized light and then applied to an object. A 90 ° retardation mirror (commonly called a circular polarization mirror) is provided on one mirror during transmission to convert linearly polarized light into circularly polarized light. The 90 ° retardation mirror means that a dielectric multilayer film is formed on a metal substrate, and the film thickness and refractive index of the dielectric layer are 90 ° between reflected light of S-polarized light and P-polarized light.
This mirror is designed to generate a phase difference of.
【0012】光は45°の方向に入射させる、反射角も
45°であり、結局光路が90°曲がることになる。9
0°遅延というのは位相差が90°であるという意味で
ある。こうして円偏光にすると、時間的に偏光面が回転
するので、異方性が時間的に平均化される。こうして切
断方向に依存しない安定した良質な切断品質を得てい
る。これが現状である。Light is incident in the direction of 45 °, the reflection angle is also 45 °, and the optical path is bent 90 °. 9
The 0 ° delay means that the phase difference is 90 °. When circularly polarized light is thus used, the plane of polarization is rotated with time, so that the anisotropy is averaged with time. In this way, stable and good cutting quality independent of the cutting direction is obtained. This is the current situation.
【0013】レ−ザから出射された光は直線偏光で、9
0°リタ−デ−ションミラ−(円偏光ミラ−ともいう)
に対して偏光方向が入射面に対して45°の角度をなす
ようにしなければならない。レ−ザ光の偏光方向は装置
により決まる。レ−ザ装置の配置により、90°リタ−
デ−ションミラ−の配置も決まるし、これからの反射光
の偏光方向も決まってしまう。光学系の配置の自由度が
限られている。また任意の方向に偏光した直線偏光を作
り出すことができない。The light emitted from the laser is linearly polarized light and
0 ° retardation mirror (also called circularly polarized mirror)
In contrast, the polarization direction must be at an angle of 45 ° with respect to the plane of incidence. The polarization direction of laser light is determined by the device. Depending on the layout of the laser device, a 90 ° retarder
The arrangement of the section mirror is also decided, and the polarization direction of the reflected light from now on is also decided. The degree of freedom in the arrangement of the optical system is limited. Also, it is not possible to create linearly polarized light polarized in any direction.
【0014】先に円偏光のビ−ムが加工に使われている
ということを述べた。偏光方向が時間的に回転し異方性
が時間的に平均化される。これで良いように見えるがそ
うではない。最近の加工品質の高度化により、円偏光の
回転方向が加工品質に影響することが分かってきた。つ
まり円偏光といっても右廻りの円偏光と左回りの円偏光
が存在する。右回りと左回りで加工品質が違うことが見
いだされた。しかし円偏光ミラ−を用いて、右あるいは
左に回転する円偏光を作ることができるが、右と左に自
由に切り換えることができない。つまり現在のレ−ザ共
振器は最終状態の円偏光ビ−ムの回転方向を制御できな
い。以上は切断の話である。It has been described above that a circularly polarized beam is used for processing. The polarization direction rotates with time and the anisotropy is averaged with time. This looks good, but it's not. With the recent advancement in processing quality, it has been found that the rotation direction of circularly polarized light affects processing quality. In other words, even if it is called circularly polarized light, there are right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light. It was found that the processing quality differs between clockwise and counterclockwise. However, circularly polarized mirrors can be used to create circularly polarized light that rotates to the right or left, but cannot be freely switched between right and left. That is, the current laser resonator cannot control the rotation direction of the circularly polarized beam in the final state. The above is a disconnection story.
【0015】レ−ザを用いた溶接について述べる。レ−
ザ溶接加工では、これまでビ−ムの偏光に関する依存性
があまり問題視されなかった。しかし、溶接加工技術の
進展により、溶け込み深さや溶接速度に対して、レ−ザ
光の偏光が影響するという報告があらわれている。これ
らの報告は加工軌跡に沿う方向へ直線偏光を制御するこ
とが重要であると述べている。つまりS偏光にすべきだ
というのである。Welding using a laser will be described. Ray
In the welding process, the dependence of the beam on the polarization has not been considered as a problem so far. However, with the progress of welding technology, it has been reported that the polarization of laser light affects the penetration depth and the welding speed. These reports state that it is important to control the linearly polarized light in the direction along the processing locus. In other words, it should be S-polarized.
【0016】現状の市販レンズでは出射ビ−ムの直線偏
光の偏光面は固定されている。ために溶接加工の場合
も、レ−ザ光の直線偏光の偏光方向を制御することがで
きない。溶接の方向が一直線なら、偏光方向と溶接軌跡
を平行にすることはできる。しかし溶接軌跡が曲がって
いる場合はこれは不可能である。In the current commercially available lens, the plane of polarization of the linearly polarized light of the exit beam is fixed. Therefore, even in the case of welding, the polarization direction of the linearly polarized laser light cannot be controlled. If the welding direction is straight, the polarization direction and the welding locus can be made parallel. However, this is not possible if the welding trajectory is curved.
【0017】炭酸ガスレ−ザ装置から発生する直線偏光
の光を、任意の方向の偏光に変換することのできる光学
系を提供することが本発明の第1の目的である。円偏光
ミラ−を用いて円偏光にした時、円偏光の回転方向を自
在に変えることの出来る光学系を提供することが第2の
目的である。It is a first object of the present invention to provide an optical system capable of converting linearly polarized light generated from a carbon dioxide gas laser device into polarized light in an arbitrary direction. A second object is to provide an optical system capable of freely changing the rotation direction of circularly polarized light when the circularly polarized light is converted into circularly polarized light.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明は、レ−ザ共振器
の出力鏡直後に3枚のミラ−を設け、各ミラ−は同一平
面内に入射光と反射光を有し最終的な反射光が最初の入
射光と同一直線上にあるようにし、ミラ−系の全体が最
初の入射ビ−ムを中心として回転できるようにした光学
系を与える。According to the present invention, three mirrors are provided immediately after an output mirror of a laser resonator, and each mirror has incident light and reflected light in the same plane, and finally, An optical system is provided in which the reflected light is collinear with the first incident light and the entire mirror system is rotatable about the first incident beam.
【0019】より詳しく述べる。図1が本発明の光学系
の構成図である。3枚のミラ−をP、Q、Rとする。炭
酸ガスレ−ザの出力鏡から出る光の経路の延長線上に
(ここでは基準線sという)二つのミラ−P、Rがあ
る。二つ目のミラ−Qは基準線から外れたところにあ
る。炭酸ガスレ−ザの出力鏡から出た光がミラ−P、
Q、Rの順に反射される。入射光と反射光は全て同一平
面上にある。この面をΣ面とする。それぞれのミラ−に
おいてビ−ムの入射反射点をA、B、Cとする。炭酸ガ
スレ−ザの出力鏡からのビ−ムをhとする。A more detailed description will be given. FIG. 1 is a block diagram of the optical system of the present invention. Let the three mirrors be P, Q, and R. There are two mirrors P and R (herein referred to as the reference line s) on an extension of the path of the light emitted from the output mirror of the carbon dioxide laser. The second Mira-Q is off the reference line. The light emitted from the output mirror of the carbon dioxide laser is Mira P,
It is reflected in the order of Q and R. The incident light and the reflected light are all on the same plane. Let this surface be the Σ surface. In each mirror, the incident reflection points of the beam are A, B and C. Let the beam from the output mirror of the carbon dioxide laser be h.
【0020】これが第1のミラ−に入射し点Aで反射さ
れてビ−ムkとなる。これが第2のミラ−Qの点Bに至
り反射されてビ−ムmとなる。ビ−ムmが、先程のビ−
ムh、kと同一の平面上にある。この平面をΣというの
である。従って、先程定義した光学面が全てのミラ−
P、Q、Rについて、Σ面に含まれるということであ
る。ビ−ムmが第3のミラ−Rの点Cで反射されてビ−
ムnとなる。ビ−ムnが初めのビ−ムhと同一直線上に
ある。この直線を基準線sということにする。さらにミ
ラ−系の全体が、基準線sを中心として回転できるよう
にしている。つまりΣ面が基準線sを中心に回転できる
のである。これが本発明の特徴である。This enters the first mirror and is reflected at the point A to become a beam k. This reaches the point B of the second mirror Q and is reflected to become a beam m. Beam m is the previous beam
It is on the same plane as h and k. This plane is called Σ. Therefore, the optical surface defined above is all mirrors.
It means that P, Q, and R are included in the Σ plane. The beam m is reflected at the point C of the third mirror R
It becomes m n. Beam n is collinear with the first beam h. This straight line will be referred to as a reference line s. Furthermore, the whole mirror system is made to rotate around the reference line s. That is, the Σ plane can rotate about the reference line s. This is the feature of the present invention.
【0021】3点A、B、Cは2等辺三角形をなしても
良いし、そうでなくとも良い。2等辺三角形の場合は、
AB=BCとなるが、底角Ψと底辺の長さACが決まれ
ば他のパラメ−タが全て決まってしまう。第2ミラ−Q
は基準線sに平行になる。ミラ−Pの基準線sにたいす
る傾角はΨ/2であるし、ミラ−Rの傾角はπ−Ψ/2
である。設計の自由度が低い。しかしこの場合、第2ミ
ラ−を円偏光ミラ−にすることができる。そうすれば、
ビ−ムm、nを円偏光にできる。円偏光ミラ−の場合、
入射光と出射光が直交するので、第2ミラ−しか円偏光
ミラ−に置き換える可能性がない。The three points A, B and C may or may not form an isosceles triangle. For an isosceles triangle,
AB = BC, but if the base angle Ψ and the length AC of the base are determined, all other parameters are determined. Second Mira-Q
Becomes parallel to the reference line s. The tilt angle of the Mira-P with respect to the reference line s is Ψ / 2, and the tilt angle of the Mira-R is π-Ψ / 2.
Is. Low degree of freedom in design. However, in this case, the second mirror can be a circularly polarized mirror. that way,
The beams m and n can be circularly polarized. In the case of a circularly polarized mirror,
Since the incident light and the emitted light are orthogonal to each other, it is possible to replace only the second mirror with the circularly polarized mirror.
【0022】不等辺三角形の場合は、底辺ACが決まっ
ても他のパラメ−タが決まらないので、設計の自由度が
高い。ミラ−Qは基準線に平行でなくて良いし、ミラ−
PとRの傾角が互いに補角をなす必要がない。また第
1、第3ミラ−を円偏光ミラ−とすることができる。そ
うすればビ−ムnを円偏光にできる。In the case of a scalene triangle, other parameters are not determined even if the base AC is determined, so that the degree of freedom in design is high. Mira-Q does not have to be parallel to the reference line,
It is not necessary for the tilt angles of P and R to complement each other. The first and third mirrors can be circularly polarized mirrors. Then, the beam n can be circularly polarized.
【0023】3つのミラ−が全てΣ面に垂直である必要
がある。これはミラ−の方向を規定る条件である。これ
は最終的なビ−ムnが、入射ビ−ムhと同一直線上sに
あるという条件と同じことである。All three mirrors need to be perpendicular to the Σ plane. This is a condition that defines the direction of the mirror. This is the same as the condition that the final beam n is on the same straight line s as the incident beam h.
【0024】また、基準線sに対する、ミラ−P、Q、
Rの傾き角α、β、γを図1のように定義する。αはミ
ラ−Pの入射ビ−ムhに対する傾き角である。γは出射
ビ−ムnに対するミラ−Rの傾き角である。βはミラ−
Qの基準線に対する右廻りの傾き角である。この場合、
α+β=γであればビ−ムnがビ−ムhに平行になる。
両者を一致させるにはミラ−の方向だけでなく位置も適
当に決めなければならない。The mirrors P, Q, and
The inclination angles α, β and γ of R are defined as shown in FIG. α is the tilt angle of the mirror P with respect to the incident beam h. γ is the tilt angle of the mirror R with respect to the output beam n. β is a mirror
It is the tilt angle of Q to the right with respect to the reference line. in this case,
If α + β = γ, the beam n becomes parallel to the beam h.
In order to match the two, not only the direction of the mirror but also the position must be determined appropriately.
【0025】ミラ−は金属やSiの単体からなるミラ−
であっても良いし、金属の上に誘電体の多層膜を形成し
反射率を高めたものであってよい。The mirror is made of a simple substance of metal or Si.
Alternatively, a multi-layered dielectric film may be formed on a metal to increase the reflectance.
【0026】[0026]
【作用】本発明はミラ−で反射される光の偏光面(偏光
方向と進行方向を含む面)が、光学面に対して、反対側
にほぼ同じ角度だけふれるという現象を利用する。入射
光の偏光面が光学面に対してΘだけ傾いていたとする。
反射光の偏光面が光学面に対してなす角をΦとする。正
確ではないが、Φはほぼ−Θに等しい。この性質は幾何
光学的な反射の法則とは違い、常に正しいというもので
はない。しかしΦがΘに比例し、比例定数がマイナスで
あり、これが−1から−無限大であるということは言え
る。特に高反射率のミラ−の場合は比例定数がほぼ−1
である。The present invention utilizes the phenomenon that the plane of polarization of light reflected by the mirror (the plane including the polarization direction and the traveling direction) touches the optical surface at the same angle on the opposite side. Suppose that the plane of polarization of the incident light is inclined by Θ with respect to the optical surface.
Let Φ be the angle that the plane of polarization of the reflected light makes with the optical surface. Although not exact, Φ is approximately equal to −Θ. This property is not always correct, unlike the geometrical optical law of reflection. However, it can be said that Φ is proportional to Θ and the constant of proportionality is negative, which is −1 to −infinity. Especially in the case of mirrors with high reflectance, the proportional constant is almost -1.
Is.
【0027】つまりミラ−一つによる反射で、偏光面が
光学面に関して反対方向に振れることになる。二つのミ
ラ−で連続的に反射すれば、偏光面が元に戻る。そうす
れば奇数個のミラ−で反射をさせることにより、初めの
光の偏光面を反対方向の偏光面に変化することができ
る。奇数個のミラ−でも、その光学面を同一にすれば、
定数項がなくなるので、最後の光の偏光面が、最初の光
の偏光面と光学面に関して、反対方向を向くようにでき
る。That is, the reflection by one mirror causes the plane of polarization to swing in the opposite direction with respect to the optical surface. If it is reflected by two mirrors continuously, the plane of polarization returns to the original. By doing so, the polarization plane of the initial light can be changed to the polarization plane of the opposite direction by causing reflection with an odd number of mirrors. Even if an odd number of mirrors have the same optical surface,
Since there is no constant term, the plane of polarization of the last light can be oriented in the opposite direction with respect to the plane of polarization of the first light.
【0028】どうして偏光面が光学面に関して反対側に
ふれるのか、ということについて説明する。ミラ−に対
して斜めに入射する光はS偏光とP偏光に分けて考えな
ければならない。図2にS偏光の場合の入射、出射、屈
折光の電界ベクトルと磁界ベクトルを示す。The reason why the polarization plane touches the opposite side with respect to the optical surface will be described. The light obliquely incident on the mirror must be considered as S-polarized light and P-polarized light. FIG. 2 shows the electric field vector and magnetic field vector of incident, outgoing, and refracted light in the case of S-polarized light.
【0029】S偏光の場合、電界ベクトルは光学面に垂
直である。TE波ともいう。電界が光学面に直角だから
である。境界面で電界、磁界の接線方向成分が連続する
ので、反射ビ−ムの電界が求められる。これは入射電界
と反対方向である。電界が境界面に平行であるので、光
の垂直入射の場合と同じで、低屈折率媒質から高屈折率
媒質に入ると位相が反転(180°ずれる)するのであ
る。つまり入射光の電界方向を1とすると、反射光の電
界が−rs である。ここでrs は反射率である。入射角
θが小さい内(垂直入射)は反射率が低く、入射角が増
えるにしたがい反射率が単調に増加する。重要なこと
は、S偏光の場合反射光では必ず電界方向が反転すると
いうことである。For S-polarized light, the electric field vector is perpendicular to the optical plane. Also called TE wave. This is because the electric field is perpendicular to the optical surface. Since the tangential components of the electric field and magnetic field are continuous at the boundary surface, the electric field of the reflected beam can be obtained. This is in the opposite direction of the incident electric field. Since the electric field is parallel to the boundary surface, the phase is inverted (shifted by 180 °) when entering the high refractive index medium from the low refractive index medium, as in the case of vertical incidence of light. That is, when the electric field direction of the incident light and 1, the electric field of the reflected light is -r s. Here, r s is the reflectance. The reflectance is low when the incident angle θ is small (normal incidence), and the reflectance monotonously increases as the incident angle increases. What is important is that in the case of S-polarized light, the electric field direction is always reversed in the reflected light.
【0030】図3に、P偏光の場合の入射、出射屈折光
の電界ベクトル、磁界ベクトルを示す。P偏光の場合
は、電界ベクトルが光学面に含まれる。従って、入射角
をθとすると、P偏光の電界ベクトルは、境界面に対し
てθの角度をなす。入射角θが小さい内は、反射光の電
界は、入射光の電界と同方向である。P偏光の場合θが
増えると反射率が減少し、ブル−スタ−角で反射率が0
になる。この後、電界の方向が負になり(入射光の電界
と反対方向)絶対値が急激に増加する。ブル−スタ−角
が定義できるのは、ミラ−が誘電体の場合であり誘電率
が実数の場合である。金属の場合は損失があるので、ブ
ル−スタ−角が明確な意味を持たず、ここで反射率が0
になるということはない。FIG. 3 shows the electric field vector and magnetic field vector of incident and outgoing refracted light in the case of P-polarized light. In the case of P-polarized light, the electric field vector is included in the optical surface. Therefore, when the incident angle is θ, the electric field vector of P-polarized light makes an angle of θ with respect to the boundary surface. As long as the incident angle θ is small, the electric field of the reflected light is in the same direction as the electric field of the incident light. In the case of P-polarized light, the reflectance decreases as θ increases, and the reflectance decreases to 0 at the Brewster angle.
become. After this, the direction of the electric field becomes negative (the direction opposite to the electric field of the incident light), and the absolute value sharply increases. The Brewster angle can be defined when the mirror is a dielectric and the permittivity is a real number. Since there is a loss in the case of metal, the Brewster angle does not have a clear meaning, and the reflectance is 0 here.
It never becomes.
【0031】また誘電体であっても多層膜にすると、ブ
ル−スタ−角が複数になり、明瞭な意味を失う。したが
って反射率が0になるところがない。しかし一般にP偏
光の反射率rp がS偏光の反射率rs よりも小さい。Further, even if it is a dielectric material, if it is made into a multilayer film, the Brewster angle becomes plural, and the clear meaning is lost. Therefore, there is no place where the reflectance becomes zero. However, the reflectance r p of P-polarized light is generally smaller than the reflectance r s of S-polarized light.
【0032】入射光の電界をEi とすると、偏光面が光
学面に対してなす角度がΘであるので、S偏光成分の電
界はEisinΘである。P偏光成分の電界はEicosΘであ
る。反射光のS偏光成分の電界は−rs EisinΘであ
る。P偏光成分の電界はrp Ei cos Θである。When the electric field of the incident light is E i , the angle formed by the polarization plane with respect to the optical surface is Θ, so the electric field of the S-polarized component is E i sin Θ. The electric field of the P-polarized component is E i cos Θ. The electric field of the S-polarized component of the reflected light is −r s E i sin Θ. The electric field of the P-polarized component is r p E i cos Θ.
【0033】反射光の偏光面の光学面に対してなす角を
Φとする。tan Φは、S偏光の電界とP偏光の電界の比
に等しいので、The angle made by the polarization plane of the reflected light with respect to the optical surface is Φ. Since tan Φ is equal to the ratio of the electric field of S polarization and the electric field of P polarization,
【0034】 tan Φ=−rs EisinΘ/rp EicosΘ=−(rs /rp ) tanΘ (1) Tan Φ = −r s E i sin Θ / r p E i cos Θ = − (r s / r p ) tan Θ (1)
【0035】となる。一般にrs とrp は等しくない。
この比は1より大きいことが多い。しかし反射率の高い
ミラ−の場合は、いずれも100%の反射率に近いの
で、rsもrp も1に近い。したがって高反射率ミラ−
の場合は、rs /rp がほぼ1になる。この場合、Φが
ほぼ−Θに等しいということになる。−ΦはΘより少し
大きいかも知れないが、ほぼ等しいのである。図4は入
射光、反射光の偏光面の回転を略示する図面である。[0035] In general, r s and r p are not equal.
This ratio is often greater than 1. But high reflectivity mirror - If, because none close to 100% reflectance, r s also r p be close to one. Therefore, the high reflectance mirror
In the case of, r s / r p becomes almost 1. In this case, Φ is approximately equal to −θ. -Φ may be a little larger than Θ, but they are almost equal. FIG. 4 is a diagram schematically showing rotation of polarization planes of incident light and reflected light.
【0036】ここで説明したのは、斜め入射の光がミラ
−で反射されることにより、偏光面が光学面に関してほ
ぼ反対になるということである。これは幾何光学的な真
理ではなくて、高反射率ミラ−の場合にいえることであ
る。S偏光とP偏光の反射率の絶対値が等しいと仮定す
ると、Φ=−Θである。What has been described here is that the obliquely incident light is reflected by the mirror, so that the polarization planes are substantially opposite with respect to the optical plane. This is not the case in the geometrical optics truth, but in the case of a high reflectance mirror. Assuming that the absolute values of the reflectances of S-polarized light and P-polarized light are equal, Φ = −Θ.
【0037】するとm個のミラ−で多重反射された場
合、最終ミラ−での反射光の光学面に対する偏光面の傾
き角Φm は、Then, in the case of multiple reflection by m mirrors, the tilt angle Φ m of the polarization plane with respect to the optical plane of the reflected light at the final mirror is
【0038】Φm =(−1)m Θ+Φ0 (2)Φ m = (-1) m Θ + Φ 0 (2)
【0039】と書ける。Φ0 はΘ=0の時の最終反射光
の偏光面の傾きである。ミラ−の数が偶数であれば、Can be written as Φ 0 is the inclination of the plane of polarization of the final reflected light when Θ = 0. If the number of mirrors is even,
【0040】Φm =Θ+Φ0 (3)Φ m = Θ + Φ 0 (3)
【0041】である。図5にミラ−が偶数である場合を
示す。これは入射光の偏光面と、最終反射光の偏光が同
じ変化をするということである。ミラ−の数が奇数であ
れば、図6に示すようになる。It is FIG. 5 shows a case where the number of mirrors is even. This means that the polarization plane of the incident light and the polarization of the final reflected light have the same change. If the number of mirrors is odd, the result is as shown in FIG.
【0042】Φm =−Θ+Φ0 (4)Φ m = −Θ + Φ 0 (4)
【0043】さらに、もしも全てのミラ−の光学面があ
る同一面に含まれるように配置すると、Φ0 が0とな
る。この場合は、さらに単純化されて、Further, if all the mirror optical surfaces are arranged so as to be included in the same surface, Φ 0 becomes 0. In this case,
【0044】Φm =−Θ (5)Φ m = −Θ (5)
【0045】となる。本発明はこのような配置に3つの
ミラ−を設けたものである。m=3であり奇数であるか
ら、このような式になるのである。It becomes The present invention provides three mirrors in such an arrangement. Since m = 3, which is an odd number, this formula is obtained.
【0046】本発明において3つのミラ−をその入射
光、反射光が同一のΣ面に含まれるようにするというこ
とは、Φ0 =0にするための条件である。各ミラ−での
(rs/rp )が1であると仮定すると、炭酸ガスレ−
ザの出力鏡から出たビ−ムhの光学面に対する偏光面の
傾きがΘであるとして続く3つのビ−ムの偏光面の傾き
は次のようになる。ビ−ムkは−Θ、ビ−ムmは+Θ、
ビ−ムnは−Θである。In the present invention, it is a condition for setting Φ 0 = 0 that the incident light and the reflected light of the three mirrors are included in the same Σ plane. Assuming that (r s / r p ) in each mirror is 1, carbon dioxide gas
Assuming that the inclination of the plane of polarization of the beam h emitted from the output mirror with respect to the optical plane is Θ, the inclinations of the planes of polarization of the following three beams are as follows. Beam k is -Θ, beam m is + Θ,
The beam n is-?.
【0047】以上により奇数個のミラ−により、偏波面
が反対方向に変わることを説明した。出力鏡からのビ−
ムhと、3つのミラ−で反射された最終のビ−ムnが同
一の基準線sの上にある。これが必要なのは、ミラ−ユ
ニットの全体を基準線sを中心として回転するからであ
る。3つのミラ−からなるユニットを回転した時、hと
nが同一直線上にないと、ビ−ムの位置が変わってしま
う。ユニットを回転してもビ−ムnの位置が変わらない
ために、h=n=sとなっているのである。As described above, it has been explained that the polarization plane changes in the opposite direction by the odd number of mirrors. Bee from the output mirror
The beam h and the final beam n reflected by the three mirrors are on the same reference line s. This is necessary because the entire mirror unit rotates about the reference line s. When the unit consisting of three mirrors is rotated, if h and n are not on the same straight line, the position of the beam will change. Since the position of the beam n does not change even when the unit is rotated, h = n = s.
【0048】図10に3枚ミラ−の場合において、入射
レ−ザビ−ムの偏光方向Θと、出射レ−ザビ−ムの偏光
方向−Θを示す。この3枚のミラ−の組み合わせは、レ
−ザ光の偏光面を任意の角度に回転できる。これを説明
する。既に述べたように光の偏光面を回転させるのは、
ファラデ−回転素子が代表的な素子である。しかし炭酸
ガスレ−ザの光を無損失で透過ししかもファラデ−効果
があるような結晶は今のところ存在しない。本発明はフ
ァラデ−素子に代わり、偏光面を自在に回転できる。こ
れが本発明の特徴である。FIG. 10 shows the polarization direction .THETA. Of the incident laser beam and the polarization direction .THETA. Of the exit laser beam in the case of the three-mirror system. The combination of these three mirrors can rotate the polarization plane of the laser light at an arbitrary angle. This will be explained. As I said, rotating the plane of polarization of light is
A Faraday rotator element is a typical element. However, there is currently no crystal that transmits the light of carbon dioxide laser without loss and has the Faraday effect. In the present invention, the plane of polarization can be freely rotated instead of the Faraday element. This is the feature of the present invention.
【0049】図1、図100において、3つのミラ−
P、Q、Rの中心と、入射光、出射光を含むΣ面が回転
できるようになっている。これまでの説明でわかるよう
に、入射光がΣ面となす角度がΘであり、出射光がΣ面
となす角度が−Θである。つまり図10で、入射光の準
拠する座標系でz軸を光の進行方向にとり、Σ面に含ま
れる座標をyとする。入射光の偏光方向というのは、y
軸と偏光のなす角度である。出射光の偏光方向というの
もy軸となす角度である。In FIGS. 1 and 100, three mirrors are shown.
The centers of P, Q and R and the Σ plane including the incident light and the emitted light can be rotated. As can be seen from the above description, the angle formed by the incident light with the Σ plane is Θ, and the angle formed by the emitted light with the Σ plane is −Θ. That is, in FIG. 10, the z axis is taken as the traveling direction of light in the coordinate system on which the incident light is based, and the coordinate included in the Σ plane is y. The polarization direction of the incident light is y
It is the angle between the axis and the polarized light. The polarization direction of the emitted light is also the angle formed with the y axis.
【0050】Σ面というのは、z軸とy軸を含む面であ
る。基準線sがz軸に等しくなっている。Φ=−Θであ
るので、出射光と入射光の偏光方向の違いΔΘは、出射
光の偏光角から入射光の偏光角を差し引いたものにな
る。The Σ plane is a plane including the z axis and the y axis. The reference line s is equal to the z axis. Since Φ = −Θ, the difference Δθ between the polarization directions of the emitted light and the incident light is the difference between the polarization angle of the emitted light and the polarization angle of the incident light.
【0051】ΔΘ=Φ−Θ=−2Θ (6)ΔΘ = Φ−Θ = −2Θ (6)
【0052】この式は何を意味するか?これは、入射ビ
−ムhの偏光面と、Σ面のなす角度Θの2倍だけ、出射
光の偏光面が回転するという事である。今まではΣ面を
中心として考えたが、逆に入射ビ−ムhが固定ビ−ムで
あるとし、Σ面が回転すると考える。入射ビ−ムhの偏
光面に対して、Σ面が一致していれば、出射ビ−ムnの
偏光面もこれらに一致する。しかし入射ビ−ムhの偏光
面に対して、Σ面がΘだけ回転すると、出射ビ−ムの偏
光面が2Θだけ回転する、ということを意味するのであ
る。What does this expression mean? This means that the polarization plane of the outgoing light is rotated by twice the angle Θ between the polarization plane of the incident beam h and the Σ plane. Up to now, the Σ plane was considered as the center, but conversely, it is assumed that the incident beam h is a fixed beam and the Σ plane rotates. If the Σ plane coincides with the polarization plane of the incident beam h, the polarization plane of the emission beam n also coincides with them. However, this means that when the Σ plane rotates by Θ with respect to the plane of polarization of the incident beam h, the plane of polarization of the outgoing beam rotates by 2Θ.
【0053】つまり、Σ面を回転させると、これの2倍
の速さで、同じ方向に出射ビ−ムの偏光面が回転すると
いってもよい。Σ面を例えば30°回転すると、出射ビ
−ムnの偏光面は60°回転する。Σ面を22.5°回
転すると、出射ビ−ムnの偏光面は45°回転する。Σ
面を45°回転させると、出射ビ−ムnの偏光面は90
°回転する。偏光面の回転範囲は180°であるから、
Σ面が一方向に90°回転できれば、出射ビ−ムの偏光
面は180°回転できる。つまり任意の偏光方向を与え
ることができる。That is, it can be said that when the Σ plane is rotated, the polarization plane of the outgoing beam rotates in the same direction at twice the speed. For example, when the Σ plane is rotated by 30 °, the polarization plane of the outgoing beam n is rotated by 60 °. When the Σ plane is rotated by 22.5 °, the polarization plane of the outgoing beam n is rotated by 45 °. Σ
When the plane is rotated by 45 °, the plane of polarization of the exit beam n is 90 °.
° rotate. Since the rotation range of the plane of polarization is 180 °,
If the Σ plane can rotate 90 ° in one direction, the polarization plane of the outgoing beam can rotate 180 °. That is, an arbitrary polarization direction can be given.
【0054】同じことは色々な表現で表すことができ
る。例えば次のように言うことも出来る。、出力鏡より
出射する直線偏光hの偏光面が水平方向にあって、これ
を鉛直方向にしたければ、ミラ−ユニットの入射面(Σ
面)を基準線を中心に回転し、水平方向(または鉛直方
向)に対して45°傾けた配置とすれば良い。また、出
力鏡より出射する直線偏光の偏光面がミラ−ユニットの
入射面に対して+45°をなしている場合にこれをミラ
−ユニット通過後入射面に対し−45°とするには、ユ
ニット入射面(Σ面)を鉛直面とすれば良い。The same thing can be expressed in various ways. For example, you could say: , The plane of polarization of the linearly polarized light h emitted from the output mirror is in the horizontal direction, and if this is desired to be the vertical direction, the plane of incidence of the mirror unit (Σ
The plane may be rotated about the reference line and inclined by 45 ° with respect to the horizontal direction (or the vertical direction). When the plane of polarization of the linearly polarized light emitted from the output mirror is + 45 ° with respect to the incident surface of the mirror unit, if this is set to -45 ° with respect to the incident surface after passing through the mirror unit, The incident surface (Σ surface) may be a vertical surface.
【0055】あるいは次のようにいっても良い。入射ビ
−ムの偏光面に対して、出射ビ−ムの偏光面をある角度
χだけ変えたいという場合、ミラ−ユニットを同じ方向
にχ/2だけ回転させればよい。ミラ−ユニットを基準
線の廻りに回転させるのであるから、ファラデ−素子な
どによる偏光面回転に比べて極めて容易である。しかも
優れて的確である。Alternatively, the following may be said. When it is desired to change the polarization plane of the outgoing beam by a certain angle χ with respect to the polarization plane of the incident beam, the mirror unit may be rotated by χ / 2 in the same direction. Since the mirror unit is rotated around the reference line, it is extremely easy as compared with the rotation of the polarization plane by a Faraday element or the like. Moreover, it is excellent and accurate.
【0056】以上は、3つのミラ−をすべて通常のミラ
−にしたものである。これは出射ビ−ムも直線偏光であ
る。この直線偏光の偏光面を自在に回転できるというこ
とが本発明の第1の利点である。しかしそれに止まらな
い。本発明はもう一つ重大な効果がある。これはファラ
デ−素子によっても得ることのできない作用であり本発
明の独自性が強く現れる。先に円偏光ミラ−を用いて直
線偏光を円偏光にするということを述べた。円偏光は異
方性が時間的に平均化されるので、どのように切断して
も異方性がないはずである。The above is a case where all three mirrors are ordinary mirrors. In this case, the outgoing beam is also linearly polarized light. It is the first advantage of the present invention that the plane of polarization of this linearly polarized light can be freely rotated. But it doesn't stop there. The present invention has another significant effect. This is an action that cannot be obtained even with a Faraday element, and the uniqueness of the present invention strongly appears. It was described above that the linearly polarized light is changed to circularly polarized light by using the circularly polarized light mirror. Circularly polarized light should have no anisotropy no matter how it is cut, because the anisotropy is averaged over time.
【0057】しかし円偏光にしても偏光の回転方向が切
断に影響するということが最近になって分かってきた。
円偏光ミラ−で円偏光にしても、回転方向は一方向に決
まり、自在に方向を変えるという訳に行かない。ところ
が本発明は円偏光の回転方向を右にも左にも自由に変え
ることができる。このようなことは従来は不可能であっ
た。However, it has recently been found that even with circularly polarized light, the rotation direction of the polarized light affects cutting.
Even if the circularly polarized light is used for circularly polarized light, the direction of rotation is determined as one direction, and it cannot be changed freely. However, in the present invention, the rotation direction of circularly polarized light can be freely changed to the right or left. This has not been possible in the past.
【0058】3つのミラ−の内どれか一つを円偏光ミラ
−(90°リタ−デ−ションミラ−ともいう)に置き換
える。残りのミラ−は通常のミラ−である。円偏光ミラ
−の場合、入射光と出射光は90°の角度をなす。これ
がミラ−系の配置に制限を生ずる。三角形の内角の和が
180°であるからである。Any one of the three mirrors is replaced with a circular polarization mirror (also referred to as a 90 ° retardation mirror). The remaining mirrors are normal mirrors. In the case of a circularly polarized mirror, the incident light and the outgoing light form an angle of 90 °. This places restrictions on the arrangement of the mirror system. This is because the sum of the interior angles of the triangle is 180 °.
【0059】第2ミラ−を円偏光ミラ−にする場合は、
図7のように、ミラ−の配置ABCにおいて、角Bが9
0°になる。角AとBは和が90°であればよい。図7
のように二等辺三角形とすると対称性が良い。しかし別
段二等辺三角形にしなくてはならないということはな
い。When the second mirror is a circularly polarized mirror,
As shown in FIG. 7, in the arrangement ABC of the mirror, the corner B is 9
It becomes 0 °. The sum of angles A and B may be 90 °. Figure 7
If the shape is an isosceles triangle, the symmetry is good. However, there is no need to make another isosceles triangle.
【0060】第1ミラ−を円偏光ミラ−とする時は、図
8のようになる。ビ−ムhとkが直交する。角Bと角C
は和が90°であれば良い。第3ミラ−を円偏光ミラ−
とする場合は、図9のようになる。角Cが90°であ
る。When the first mirror is a circularly polarized mirror, it is as shown in FIG. Beams h and k are orthogonal. Corner B and corner C
The sum may be 90 °. Circular polarization mirror for the third mirror
If so, it becomes as shown in FIG. The angle C is 90 °.
【0061】このように円偏光ミラ−にするのはどのミ
ラ−でも良い。直線偏光ビ−ムを円偏光ミラ−に入射す
るのであるが、偏光面が光学面に対して45°をなすよ
うに入射しなければならない。円偏光ミラ−というの
は、S偏光とP偏光の位相に90°の差を与えることに
より偏光状態を直線偏光から円偏光に変えるものであ
る。Any mirror may be used as the circularly polarized mirror. The linearly polarized beam is incident on the circularly polarized mirror, which must be incident such that the plane of polarization forms an angle of 45 ° with the optical surface. The circularly polarized mirror is to change the polarization state from linearly polarized light to circularly polarized light by giving a difference of 90 ° between the phases of S-polarized light and P-polarized light.
【0062】この原理をまず説明する。入射ビ−ムの偏
光面が円偏光ミラ−の光学面となす角度をΘとする。電
界をEi とすると、S偏光成分の電界Es はEisinΘで
ある。P偏光成分電界Ep はEicosΘである。この円偏
光ミラ−は例えばS偏光の位相をP偏光の位相に対して
90°増加するようにしたものであるとする。すると、
出射ビ−ムの電界のS偏光成分Ersと、P偏光成分Erp
は、This principle will be described first. The angle formed by the plane of polarization of the incident beam and the optical plane of the circularly polarized mirror is Θ. When the electric field is E i , the electric field E s of the S-polarized component is E i sin Θ. The P-polarized component electric field E p is E i cos Θ. This circularly polarized mirror is, for example, one in which the phase of S-polarized light is increased by 90 ° with respect to the phase of P-polarized light. Then,
The S-polarized component E rs and the P-polarized component E rp of the electric field of the outgoing beam
Is
【0063】 Ers=EisinΘsin (ωt+90) (7) Erp=EicosΘsin (ωt) (8)E rs = E i sin Θ sin (ωt + 90) (7) E rp = E i cos Θ sin (ωt) (8)
【0064】となるが、sin (ωt+90)=cos (ω
t)であるので、However, sin (ωt + 90) = cos (ω
t),
【0065】 Ers=EisinΘcos (ωt) (9) Erp=EicosΘsin (ωt) (10)E rs = E i sin Θ cos (ωt) (9) E rp = E i cos Θ sin (ωt) (10)
【0066】となる。これは出射光の電界が楕円軌跡を
描くということである。つまり出射ビ−ムは一般に楕円
偏光になる。しかし特にΘ=45°であると、これは円
偏光である。It becomes This means that the electric field of the emitted light draws an elliptical locus. That is, the exit beam is generally elliptically polarized. However, this is circularly polarized, especially at Θ = 45 °.
【0067】 Ers 2 +Erp 2 =Ei 2/2 (11) Ers=(Ei /21/2 )cos (ωt) (12) Erp=(Ei /21/2 )sin (ωt) (13)[0067] E rs 2 + E rp 2 = E i 2/2 (11) E rs = (E i / 2 1/2) cos (ωt) (12) E rp = (E i / 2 1/2) sin (Ωt) (13)
【0068】しかもこれはS偏光の軸をx軸、P偏光の
軸をy軸とした時、反時計廻りの回転である。つまり左
廻りの円偏光である。Moreover, this is a counterclockwise rotation when the axis of S-polarized light is the x-axis and the axis of P-polarized light is the y-axis. In other words, it is a left-handed circularly polarized light.
【0069】ところがΘ=−45°とすると、 Ers=−(Ei /21/2 )cos (ωt) (14) Erp=(Ei /21/2 )sin (ωt) (15)However, when Θ = −45 °, E rs = − (E i / 2 1/2 ) cos (ωt) (14) E rp = (E i / 2 1/2 ) sin (ωt) (15) )
【0070】というふうにS偏光の符号が逆になる。こ
の出射ビ−ムも円偏光である。しかし偏光の回転方向は
時計廻りになる。つまり右回りの円偏光となる。これか
らΘをプラス45°とマイナス45°に切り替えること
ができれば、円偏光の回転方向を右にも左にも変えるこ
とができるということが明らかになる。As described above, the sign of S-polarized light is reversed. This exit beam is also circularly polarized. However, the rotation direction of polarized light is clockwise. In other words, it becomes clockwise circularly polarized light. From this, it becomes clear that the rotation direction of circularly polarized light can be changed to the right or left if Θ can be switched to plus 45 ° and minus 45 °.
【0071】本発明はミラ−ユニットを基準線の廻りに
任意角回転できる。つまりΣ面を回転できる。すると第
1ミラ−に入る初めの入射ビ−ムhの偏光面がΣ面とな
す角度を+45°かあるいは−45°にすることによ
り、円偏光ミラ−へ入る入射ビ−ムの偏光面を±45°
に切り替えることができる。これは少し分かり難いかも
しれないがこれまでに説明してきたことから理解でき
る。According to the present invention, the mirror unit can be rotated around the reference line by an arbitrary angle. That is, the Σ plane can be rotated. Then, the polarization plane of the incident beam entering the circularly polarized mirror is set by setting the angle formed by the polarization plane of the first incident beam h entering the first mirror with the Σ plane to be + 45 ° or −45 °. ± 45 °
Can be switched to. This may be a little confusing, but it's understandable from what I've explained so far.
【0072】図8のように第1ミラ−Pが円偏光ミラ−
の場合は簡単である。ビ−ムhの偏光面とΣ面が+45
°をなせば、Pで作られる円偏光は左回りである。これ
がQで反射されて、右廻りになる。Rで反射されて左回
りに戻る。最終的に左廻りである。As shown in FIG. 8, the first mirror P is a circularly polarized mirror.
The case is simple. Polarization plane of beam h and Σ plane are +45
If the angle is °, the circularly polarized light created by P is counterclockwise. This is reflected by Q and turns clockwise. It is reflected by R and returns counterclockwise. Finally it is counterclockwise.
【0073】反対にビ−ムhの偏光面がΣ面と−45°
をなすと、Pで作られる円偏光は右廻りである。これ
が、QとRで反射され最終的には右廻りの円偏光にな
る。つまり、レ−ザからの入射ビ−ムhに対して、Σ面
を+45°にすると左回り、−45°にすると右廻りの
円偏光になる。On the contrary, the polarization plane of the beam h is -45 ° with the Σ plane.
The circularly polarized light created by P is clockwise. This is reflected by Q and R, and finally becomes clockwise circularly polarized light. That is, with respect to the incident beam h from the laser, circularly polarized light becomes counterclockwise when the Σ plane is + 45 ° and clockwise when it is −45 °.
【0074】第2ミラ−Qが円偏光ミラ−の場合も同様
なのであるが、念のため説明する。この場合も、入射ビ
−ムhの偏光面がΣ面に対して±45°をなすようにす
る。ビ−ムhの偏光面がΣ面に対して+45°の場合、
ミラ−Pで−45°の偏光面になり、これがミラ−Qに
入るので、右廻りの円偏光になる。これがRで反射され
るので左回りの円偏光になる。反対にビ−ムhの偏光面
がΣ面に対して−45の場合は、ミラ−Pで+45°の
偏光面になる。これがミラ−Qに入るので、左回りの円
偏光になる。これがミラ−Rで反射されるので、右廻り
の円偏光になる。この場合も、入射ビ−ムhの偏光面が
Σ面に対して+45°だと、出射ビ−ムnは左廻り、−
45°だと出射ビ−ムnは右廻りということである。The same applies to the case where the second mirror Q is a circularly polarized mirror, but it will be described just in case. Also in this case, the plane of polarization of the incident beam h is set to ± 45 ° with respect to the Σ plane. When the polarization plane of the beam h is + 45 ° with respect to the Σ plane,
The mirror P has a plane of polarization of -45 °, and this enters the mirror Q, so that it becomes a clockwise circularly polarized light. Since this is reflected by R, it becomes a left-handed circularly polarized light. On the contrary, when the polarization plane of the beam h is -45 with respect to the Σ plane, it becomes a polarization plane of + 45 ° at the mirror P. Since this enters Mira-Q, it becomes a left-handed circularly polarized light. Since this is reflected by the mirror R, it becomes clockwise circularly polarized light. Also in this case, if the plane of polarization of the incident beam h is + 45 ° with respect to the Σ plane, the outgoing beam n turns counterclockwise,
At 45 °, the output beam n is clockwise.
【0075】結局どのミラ−が円偏光ミラ−であっても
同じ事で、ビ−ムhがΣ面に対して+45°なら、出射
ビ−ムnは左廻り、−45°なら出射ビ−ムnは右回り
ということである。After all, which mirror is a circularly polarized mirror is the same. If the beam h is + 45 ° with respect to the Σ plane, the output beam n is counterclockwise, and if it is -45 °, the output beam is n. It means that n is clockwise.
【0076】図11は本発明の光学系の全体の構成を示
す。レ−ザ共振器1は炭酸ガスレ−ザであり、内部に炭
酸ガスを放電励起する機構を持つ。ミラ−はリアミラ−
と出力鏡である。出力鏡から出たビ−ムhは直線偏光で
ある。これが3つのミラ−P、Q、Rからなる、反射ミ
ラ−ユニット2に入る。ここで入射ビ−ムhが反射さ
れ、ビ−ムk、m、nになる。最終のビ−ムnが入射ビ
−ムhと同一直線上にある。この直線を基準線sとい
う。反射ミラ−ユニット2は基準線sを中心として回転
できるようになっている。FIG. 11 shows the overall construction of the optical system of the present invention. The laser resonator 1 is a carbon dioxide gas laser, and has a mechanism for discharge-exciting carbon dioxide gas inside. Mirror is rear mirror
And the output mirror. The beam h emitted from the output mirror is linearly polarized light. This enters a reflective mirror unit 2 consisting of three mirrors P, Q and R. Here, the incident beam h is reflected and becomes beams k, m, and n. The final beam n is collinear with the incident beam h. This straight line is referred to as a reference line s. The reflection mirror unit 2 can rotate about the reference line s.
【0077】ユニット回転ドライバ−3があってこれが
反射ミラ−ユニット2を回転させる。反射ミラ−ユニッ
ト2を出た光は、伝送光学系4を通り、集光レンズ5で
絞られて、対象物6に当てられる。これは切断、溶接、
熱処理の場合がある。There is a unit rotation driver-3, which rotates the reflection mirror unit 2. The light emitted from the reflection mirror unit 2 passes through the transmission optical system 4, is focused by the condenser lens 5, and is applied to the object 6. This is cutting, welding,
It may be heat treatment.
【0078】切断の場合は、切断軌跡と直線偏光の偏光
面が平行であるのが望ましい。この場合、ユニット回転
ドライバ−3により反射ミラ−ユニット2を適当に回転
し、対象物6における偏光面が切断方向に合致するよう
にする。切断方向が変化するとこれに合わせて変化角の
約半分だけ反射ミラ−ユニット2を回転させることによ
り、常に、切断方向と偏光面を合致させることができ
る。直線の軌跡で切断する時に限らず、曲線軌跡で切断
する場合有効である。この場合は、曲線の変化角速度の
約半分の速度で連続的に反射ミラ−ユニット2を少しず
つ回転させればよい。In the case of cutting, it is desirable that the cutting locus and the plane of polarization of linearly polarized light are parallel. In this case, the reflection mirror unit 2 is appropriately rotated by the unit rotation driver-3 so that the plane of polarization of the object 6 coincides with the cutting direction. When the cutting direction changes, the reflecting mirror unit 2 is rotated by about half of the change angle in accordance with this, so that the cutting direction and the polarization plane can be always matched. This is effective not only when cutting along a straight track but also when cutting along a curved track. In this case, the reflection mirror unit 2 may be continuously rotated little by little at a speed which is about half the changing angular speed of the curve.
【0079】以上は直線偏光の光を利用する場合であ
る。円偏光を利用する場合は、次のようになる。左廻り
の円偏光が必要であれば、ビ−ムhに対して、反射ミラ
−ユニット2のΣ面が−45°になるように反射ミラ−
ユニット2を回転する。右廻りの円偏光が必要であれ
ば、ビ−ムhに対して、反射ミラ−ユニット2のΣ面が
+45°になるように反射ミラ−ユニット2を回転す
る。こうして所望の回転方向を持つ円偏光を簡単に得る
ことができる。ファラデ−素子のように磁界を必要とし
ないので極めて簡単でしかも正確である。The above is the case of using linearly polarized light. When circularly polarized light is used, it becomes as follows. If left-handed circularly polarized light is required, the reflection mirror unit 2 is set so that the Σ plane of the reflection mirror unit 2 is −45 ° with respect to the beam h.
Rotate unit 2. If the clockwise circularly polarized light is required, the reflection mirror unit 2 is rotated so that the Σ surface of the reflection mirror unit 2 is + 45 ° with respect to the beam h. In this way, circularly polarized light having a desired rotation direction can be easily obtained. It is extremely simple and accurate because it does not require a magnetic field like a Faraday element.
【0080】ミラ−の材質について述べる。炭酸ガスレ
−ザの強い光を受けるのであるから、高反射率のもので
なければならない。金属又はSiのミラ−で内部を水冷
したものでも良い。しかし金属、Siだけでは反射率が
不足するということもある。反射率が充分に1に近くな
いと、レ−ザビ−ムの減衰が無視できないし、ミラ−の
冷却も難しくなる。この場合は、ミラ−ベ−ス状に貴金
属(金、銀等)コ−トを施すか、さらに誘電体多層膜コ
−トを施す。こうすることによりビ−ム強度低下を極力
防ぐことができる。同時に、反射に伴う位相差変化(ミ
ラ−ユニットに入射する直線偏光の偏光面がミラ−ユニ
ットの入射面と同一または直交でない場合に、位相差変
化が発生する)をできるだけ小さくすることができる。The material of the mirror will be described. Since it receives the strong light of a carbon dioxide laser, it must have a high reflectance. It may be a water-cooled one using a metal or Si mirror. However, the reflectance may be insufficient with only metal or Si. Unless the reflectance is close to 1, the attenuation of the laser beam cannot be ignored and cooling of the mirror becomes difficult. In this case, a noble metal (gold, silver, etc.) coat is applied in the form of a mirror base, or a dielectric multilayer film coat is further applied. By doing so, it is possible to prevent a decrease in beam strength as much as possible. At the same time, the phase difference change due to the reflection (when the plane of polarization of the linearly polarized light incident on the mirror unit is not the same as or orthogonal to the plane of incidence of the mirror unit, the phase difference change occurs) can be minimized.
【0081】[0081]
【実施例】3枚の反射ミラ−として形状φ60−6tの
Auコ−トSiミラ−を作製した。ミラ−表面中心が正
三角形の3頂点に位置するようにこれらミラ−を配置し
た。それぞれのミラ−裏面側に間接冷却構造を設けた。
この反射ミラ−ユニットを市販の出力2.5kWの炭酸
ガスレ−ザ共振器の出射口に取り付けた。そして、ユニ
ットを回転して、出力光の偏光面が回転することを確認
した。EXAMPLE An Au-coated Si mirror having a shape of φ60-6t was prepared as three reflection mirrors. These mirrors were arranged such that the surface centers of the mirrors were located at the three vertices of an equilateral triangle. An indirect cooling structure was provided on the back side of each mirror.
This reflection mirror unit was attached to the emission port of a commercially available carbon dioxide gas laser resonator having an output of 2.5 kW. Then, the unit was rotated, and it was confirmed that the polarization plane of the output light was rotated.
【0082】反射ミラ−ユニットの回転による出射ビ−
ムの偏光面の回転は、出射光の経路に赤外ポ−ラライザ
を置くことにより確かめた。出射ビ−ムの内、赤外ポ−
ラライザを透過したレ−ザビ−ムをパワ−メ−タによっ
て測定する。ポ−ラライザの偏光面を回転し、透過光が
最大になる方向を求める。これが出射ビ−ムの偏光方向
である。こうしてビ−ムの偏光方向の関係が分かる。反
射ミラ−ユニットの回転と、偏光面の回転の関係がすで
に述べたような関係であるということを確かめた。Output beam by rotation of the reflection mirror unit
The rotation of the plane of polarization of the beam was confirmed by placing an infrared polarizer in the path of the emitted light. Infrared beam in the output beam
The laser beam transmitted through the riser is measured by a power meter. The polarization plane of the polarizer is rotated to find the direction in which the transmitted light becomes maximum. This is the polarization direction of the outgoing beam. In this way, the relationship between the polarization directions of the beams can be known. It was confirmed that the relationship between the rotation of the reflection mirror unit and the rotation of the polarization plane is as described above.
【0083】ミラ−ユニット内の反射ミラ−によるレ−
ザ光の強度低下は約2%であった。反射率低下を防ぐた
め、Auコ−トミラ−に(ThF4 /ZnSe)系の誘
電体多層膜を付加した低位相差(Δ≦1°)で高反射率
(R≧99。6%)のミラ−を用いてさらに同じ実験を
した。このミラ−系では、レ−ザ強度低下は、約1%で
あった。先述のAuコ−トミラ−系の場合に対し改善が
見られた。Rays by a reflection mirror in the mirror unit
The intensity decrease of the light was about 2%. In order to prevent a decrease in reflectance, a mirror having a low phase difference (Δ ≦ 1 °) and a high reflectance (R ≧ 99.6%) obtained by adding a (ThF 4 / ZnSe) -based dielectric multilayer film to an Au coat mirror. The same experiment was performed with-. In this mirror system, the reduction in laser intensity was about 1%. An improvement was seen over the case of the Au Co-Tomylar system described above.
【0084】[0084]
【発明の効果】本発明によれば、 反射ミラ−ユニット2を回転することにより任意の方
向に偏光面を回転できる。レ−ザ装置の出力ビ−ムの偏
光面が如何なる場合でも、対象物に当たる時のビ−ムの
偏光面を制御することができる。つまり、伝送系の光学
系配置が、レ−ザ共振器からの出射ビ−ムの偏光面の方
向によって全く制約を受けない。According to the present invention, the plane of polarization can be rotated in any direction by rotating the reflection mirror unit 2. Whatever the plane of polarization of the output beam of the laser device, the plane of polarization of the beam when it hits the object can be controlled. That is, the arrangement of the optical system of the transmission system is not restricted by the direction of the polarization plane of the beam emitted from the laser resonator.
【0085】レ−ザ切断加工において、円偏光ビ−ム
の偏光面回転方向の反転操作はミラ−ユニットの90°
回転で容易に実現することができる。このようなことは
従来不可能であった。In the laser cutting process, the operation of reversing the direction of rotation of the polarization plane of the circularly polarized light beam is performed at 90 ° of the mirror unit.
It can be easily realized by rotation. This has not been possible in the past.
【0086】溶接加工において、直線偏光ビ−ムの偏
光面を溶接加工軌跡上に揃える操作は、加工軌跡上の接
線方向の傾きに連動させて、ミラ−ユニットを回動操作
することで実現可能である。In the welding process, the operation of aligning the polarization planes of the linearly polarized beam on the welding process locus can be realized by rotating the mirror unit in conjunction with the inclination of the tangential direction on the processing locus. Is.
【図1】本発明の原理を示す一般的な反射ミラ−ユニッ
トの概略図。FIG. 1 is a schematic view of a general reflection mirror unit showing the principle of the present invention.
【図2】S偏光の場合の入射ビ−ム、反射ビ−ム、屈折
ビ−ムの電界、磁界の方向を示す図。FIG. 2 is a diagram showing directions of an electric field and a magnetic field of an incident beam, a reflection beam and a refraction beam in the case of S-polarized light.
【図3】P偏光の場合の入射ビ−ム、反射ビ−ム、屈折
ビ−ムの電界、磁界の方向を示す図。FIG. 3 is a diagram showing directions of an electric field and a magnetic field of an incident beam, a reflection beam and a refraction beam in the case of P-polarized light.
【図4】斜め入射光がミラ−で反射された時に、出射ビ
−ムの偏光面が入射ビ−ムの偏光面と反対方向にずれる
ということを説明するための概略斜視図。FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining that when the obliquely incident light is reflected by the mirror, the polarization plane of the outgoing beam is displaced in the opposite direction to the polarization plane of the incident beam.
【図5】偶数個のミラ−で多重反射された時に出射ビ−
ムの偏光面が入射ビ−ムの偏光面と同一方向にずれると
いうことを示す概略図。FIG. 5 is an output beam when multiple reflections are performed by an even number of mirrors.
6 is a schematic view showing that the plane of polarization of the beam is displaced in the same direction as the plane of polarization of the incident beam. FIG.
【図6】奇数個のミラ−で多重反射された時に出射ビ−
ムの偏光面が入射ビ−ムの偏光面と反対方向にずれると
いうことを示す概略図。FIG. 6 is an emission beam when multiple reflections are performed by an odd number of mirrors.
FIG. 3 is a schematic view showing that the plane of polarization of the beam is displaced in the opposite direction to the plane of polarization of the incident beam.
【図7】3つのミラ−を第2ミラ−が頂点である2等辺
三角形になるように配置した例を示すレ−ザ、ミラ−の
概略図。FIG. 7 is a schematic view of a laser and a mirror showing an example in which three mirrors are arranged so as to form an isosceles triangle whose second mirror is the apex.
【図8】3つのミラ−を第1ミラ−が直角である直角三
角形になるように配置した例を示すレ−ザ、ミラ−の概
略図。FIG. 8 is a schematic view of a laser and a mirror showing an example in which three mirrors are arranged so as to form a right triangle in which the first mirror is a right angle.
【図9】3つのミラ−を第3ミラ−が直角である直角三
角形になるように配置した例を示すレ−ザ、ミラ−の概
略図。FIG. 9 is a schematic view of a laser and a mirror showing an example in which three mirrors are arranged in a right triangle in which the third mirror is a right angle.
【図10】本発明の3つのミラ−からなる反射ミラ−ユ
ニットにおいて、入射ビ−ムの偏光面が光学面(Σ面)
に対して角度Θをなす時、出力ビ−ムの偏光面が光学面
に対して−Θをなすことを示す概略斜視図。FIG. 10 is a reflection mirror unit composed of three mirrors according to the present invention, wherein the polarization plane of the incident beam is an optical plane (Σ plane).
FIG. 6 is a schematic perspective view showing that the polarization plane of the output beam forms −θ with respect to the optical surface when the angle θ is formed with respect to.
【図11】本発明のレ−ザ光学系の全体構成を示す概略
構成図。FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing the overall configuration of a laser optical system of the present invention.
1 レ−ザ共振器 2 反射ミラ−ユニット 3 ユニット回転ドライバ− 4 伝送光学系 5 集光レンズ 6 対象物 1 Laser Resonator 2 Reflection Mirror Unit 3 Unit Rotation Driver 4 Transmission Optical System 5 Condenser Lens 6 Object
Claims (5)
を出すレ−ザ共振器と、出力鏡直後に設けられ3枚のミ
ラ−P、Q、Rを含む反射ミラ−ユニットからなり対象
物に光を当てて、切断、溶接、熱処理などの加工をおこ
なうレ−ザ共振器光学系であって、前記反射ミラ−ユニ
ットのミラ−はレ−ザからの入射ビ−ムhを第1ミラ−
P、第2ミラ−Q、第3ミラ−Rで順次反射し、第3の
ミラ−の反射ビ−ムnが前記入射ビ−ムhと同一の直線
上にあるようにし、この直線を基準線として、反射ミラ
−ユニットの全体がユニット回転ドライバ−により任意
角回転できるようにしたことを特徴とするレ−ザ共振器
光学系。1. A laser resonator which includes an output mirror and a rear mirror and emits light from the output mirror, and a reflection mirror unit which is provided immediately after the output mirror and includes three mirrors P, Q and R. A laser resonator optical system for irradiating an object with light to perform processing such as cutting, welding, heat treatment, etc., wherein the mirror of the reflection mirror unit is designed to receive an incident beam h from the laser as a first beam. Mira
P, the second mirror Q and the third mirror R are sequentially reflected so that the reflected beam n of the third mirror is on the same straight line as the incident beam h, and this straight line is used as a reference. The laser resonator optical system is characterized in that the entire reflection mirror unit can be rotated at an arbitrary angle by a unit rotation driver as a line.
を出すレ−ザ共振器と、出力鏡直後に設けられ3枚のミ
ラ−P、Q、Rを含む反射ミラ−ユニットからなり対象
物に光を当てて、切断、溶接、熱処理などの加工をおこ
なうレ−ザ共振器光学系であって、前記反射ミラ−ユニ
ットのミラ−P、Q、Rはその内部の適当な点A、B、
CがBを頂点とする二等辺三角形をなし、レ−ザからの
入射ビ−ムhを第1ミラ−P、第2ミラ−Q、第3ミラ
−Rの点A、B、Cで順次反射し、第3のミラ−の反射
ビ−ムnが前記入射ビ−ムhと同一の直線上にあるよう
にし、この直線を基準線として、反射ミラ−ユニットの
全体がユニット回転ドライバ−により任意角回転できる
ようにしたことを特徴とするレ−ザ共振器光学系。2. A laser resonator which includes an output mirror and a rear mirror and emits light from the output mirror, and a reflection mirror unit which is provided immediately after the output mirror and includes three mirrors P, Q and R. A laser resonator optical system for irradiating an object with light to perform processing such as cutting, welding, heat treatment, etc., wherein the mirrors P, Q, R of the reflecting mirror unit are appropriate points A inside thereof. B,
C is an isosceles triangle having B as its apex, and the incident beam h from the laser is sequentially at points A, B and C of the first mirror P, the second mirror Q and the third mirror R. It is reflected so that the reflection beam n of the third mirror is on the same straight line as the incident beam h, and with this straight line as a reference line, the entire reflection mirror unit is driven by the unit rotary driver. A laser resonator optical system characterized in that it can rotate at an arbitrary angle.
を出すレ−ザ共振器と、出力鏡直後に設けられ3枚のミ
ラ−P、Q、Rを含む反射ミラ−ユニットからなり対象
物に光を当てて、切断、溶接、熱処理などの加工をおこ
なうレ−ザ共振器光学系であって、前記反射ミラ−ユニ
ットのミラ−P、Q、Rはその内部の適当な点A、B、
CがBを頂点とする直角二等辺三角形をなし、第2ミラ
−Qが円偏光ミラ−であり、レ−ザからの入射ビ−ムh
を第1ミラ−P、第2ミラ−Q、第3ミラ−Rの点A、
B、Cで順次反射し、第3のミラ−の反射ビ−ムnが前
記入射ビ−ムhと同一の直線上にあるようにし、この直
線を基準線として、反射ミラ−ユニットの全体がユニッ
ト回転ドライバ−により任意角回転できるようにしたこ
とを特徴とするレ−ザ共振器光学系。3. A laser resonator which includes an output mirror and a rear mirror and emits light from the output mirror, and a reflection mirror unit which is provided immediately after the output mirror and includes three mirrors P, Q and R. A laser resonator optical system for irradiating an object with light to perform processing such as cutting, welding, heat treatment, etc., wherein the mirrors P, Q, R of the reflecting mirror unit are appropriate points A inside thereof. B,
C is a right-angled isosceles triangle with B as its apex, the second mirror Q is a circularly polarized mirror, and the incident beam h from the laser is
The points A of the first mirror P, the second mirror Q, and the third mirror R,
The reflection beam n of the third mirror is sequentially reflected so that the reflection beam n of the third mirror is on the same straight line as the incident beam h, and with this straight line as a reference line, the entire reflection mirror unit is A laser resonator optical system characterized in that it can be rotated at an arbitrary angle by a unit rotation driver.
を出すレ−ザ共振器と、出力鏡直後に設けられ3枚のミ
ラ−P、Q、Rを含む反射ミラ−ユニットからなり対象
物に光を当てて、切断、溶接、熱処理などの加工をおこ
なうレ−ザ共振器光学系であって、前記反射ミラ−ユニ
ットのミラ−P、Q、Rはその内部の適当な点A、B、
CがAを頂点とする直角三角形をなし、第1ミラ−Pが
円偏光ミラ−であり、レ−ザからの入射ビ−ムhを第1
ミラ−P、第2ミラ−Q、第3ミラ−Rの点A、B、C
で順次反射し、第3のミラ−の反射ビ−ムnが前記入射
ビ−ムhと同一の直線上にあるようにし、この直線を基
準線として、反射ミラ−ユニットの全体がユニット回転
ドライバ−により任意角回転できるようにしたことを特
徴とするレ−ザ共振器光学系。4. A laser resonator which includes an output mirror and a rear mirror and emits light from the output mirror, and a reflection mirror unit which is provided immediately after the output mirror and includes three mirrors P, Q and R. A laser resonator optical system for irradiating an object with light to perform processing such as cutting, welding, heat treatment, etc., wherein the mirrors P, Q, R of the reflecting mirror unit are appropriate points A inside thereof. B,
C is a right triangle whose apex is A, the first mirror P is a circularly polarized mirror, and the incident beam h from the laser is the first.
Points A, B and C of the mirror P, the second mirror Q and the third mirror R
So that the reflection beam n of the third mirror is on the same straight line as the incident beam h, and with this straight line as a reference line, the whole reflection mirror unit is a unit rotary driver. A laser resonator optical system characterized in that it can be rotated by an arbitrary angle by-.
を出すレ−ザ共振器と、出力鏡直後に設けられ3枚のミ
ラ−P、Q、Rを含む反射ミラ−ユニットからなり対象
物に光を当てて、切断、溶接、熱処理などの加工をおこ
なうレ−ザ共振器光学系であって、前記反射ミラ−ユニ
ットのミラ−P、Q、Rはその内部の適当な点A、B、
CがCを頂点とする直角三角形をなし、第3ミラ−Rが
円偏光ミラ−であり、レ−ザからの入射ビ−ムhを第1
ミラ−P、第2ミラ−Q、第3ミラ−Rの点A、B、C
で順次反射し、第3のミラ−の反射ビ−ムnが前記入射
ビ−ムhと同一の直線上にあるようにし、この直線を基
準線として、反射ミラ−ユニットの全体がユニット回転
ドライバ−により任意角回転できるようにしたことを特
徴とするレ−ザ共振器光学系。5. A laser resonator which includes an output mirror and a rear mirror and emits light from the output mirror, and a reflection mirror unit which is provided immediately after the output mirror and includes three mirrors P, Q and R. A laser resonator optical system for irradiating an object with light to perform processing such as cutting, welding, and heat treatment, wherein the mirrors P, Q, and R of the reflection mirror unit are appropriate points A inside thereof. B,
C is a right triangle whose apex is C, the third mirror R is a circularly polarized mirror, and the incident beam h from the laser is the first.
Points A, B and C of the mirror P, the second mirror Q and the third mirror R
So that the reflection beam n of the third mirror is on the same straight line as the incident beam h, and with this straight line as a reference line, the whole reflection mirror unit is a unit rotary driver. A laser resonator optical system characterized in that it can be rotated by an arbitrary angle by-.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10747193A JPH06302900A (en) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | Optical system of laser resonator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10747193A JPH06302900A (en) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | Optical system of laser resonator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06302900A true JPH06302900A (en) | 1994-10-28 |
Family
ID=14460046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10747193A Pending JPH06302900A (en) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | Optical system of laser resonator |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH06302900A (en) |
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1993
- 1993-04-09 JP JP10747193A patent/JPH06302900A/en active Pending
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