特許 7499630 アイリス及びレーザ発振器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-06

(45)【発行日】2024-06-14

(54)【発明の名称】アイリス及びレーザ発振器

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/106 20060101AFI20240607BHJP

【ＦＩ】

H01S3/106

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020119131

(22)【出願日】2020-07-10

(65)【公開番号】P2022015941

(43)【公開日】2022-01-21

【審査請求日】2023-05-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105887

【弁理士】

【氏名又は名称】来山 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】河村 譲一

(72)【発明者】

【氏名】田中 研太

【審査官】村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３４２６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０９８８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４９－０３７８９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－０６４７５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ３／００－３／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光共振器に閉じ込められたレーザビームの経路に配置されるアイリスであって、
前記光共振器に閉じ込められたレーザビームが通過する通過領域と、前記通過領域の周囲に配置された遮光領域とを画定し、前記光共振器の光軸に対して直交する平面内で相互に直交する二方向の前記通過領域の寸法の比である縦横比が可変であり、
前記光共振器に閉じ込められたレーザビームはパルスレーザビームであり、レーザビームのパルスの繰り返し周波数に基づいて、前記通過領域の縦横比が調整されるアイリス。

【請求項2】

前記光共振器の光軸に対して直交する平面内で相互に直交する二方向のうち第１方向の前記通過領域の寸法が可変であり、前記第１方向と直交する第２方向の前記通過領域の寸法が固定である請求項１に記載のアイリス。

【請求項3】

大きさが不変の開口が設けられた第１部材と、
前記第１部材に対して前記第１方向に移動可能に支持され、前記第１方向に移動することによって前記第１部材の開口の縁から内側に入り込んだ一部の領域を塞ぐ第２部材と
を含み、
前記第１部材の開口のうち前記第２部材で塞がれていない領域が前記通過領域となる請求項２に記載のアイリス。

【請求項4】

前記第２部材は、前記第１方向に分割された２つのパーツを含み、前記第２部材の２つのパーツは、前記第１部材の開口の一部分を、前記第１方向の両側から塞ぐ請求項３に記載のアイリス。

【請求項5】

レーザビームを閉じ込める光共振器と、
前記光共振器に閉じ込められたレーザビームが通過する通過領域と、前記通過領域の周囲に配置された遮光領域を画定し、前記光共振器の光軸に対して直交する平面内で相互に直交する二方向の前記通過領域の寸法の比である縦横比が可変であるアイリスと、
前記光共振器、前記アイリス、及びレーザ媒質ガスを収容するチェンバと、
前記アイリスの前記通過領域の縦横比を、前記チェンバの外から操作して変更する縦横比変更機構と
を有し、
前記光共振器に閉じ込められたレーザビームはパルスレーザビームであり、レーザビームのパルスの繰り返し周波数に基づいて、前記通過領域の縦横比が調整されるレーザ発振器。

【請求項6】

前記光共振器の光軸に対して直交する平面内で相互に直交する二方向のうち第１方向の前記通過領域の寸法が可変であり、前記第１方向と直交する第２方向の前記通過領域の寸法が固定されている請求項５に記載のレーザ発振器。

【請求項7】

前記アイリスは、
大きさが不変の開口が設けられた第１部材と、
前記第１部材に対して前記第１方向に移動可能に支持され、前記第１方向に移動することによって前記第１部材の開口の縁から内側に入り込んだ一部の領域を塞ぐ第２部材と
を含み、
前記縦横比変更機構は、前記第２部材を前記第１部材に対して前記第１方向に移動させる請求項６に記載のレーザ発振器。

【請求項8】

前記第２部材は、前記第１方向に分割された２つのパーツを含み、前記第２部材の２つのパーツは、前記第１部材の開口を、前記第１方向の両側から塞ぎ、
前記縦横比変更機構は、前記第２部材の２つのパーツをそれぞれ前記第１方向に移動させる請求項７に記載のレーザ発振器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光共振器内に配置されるアイリス、及びアイリスを搭載したレーザ発振器に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ発振器は、フロントミラー及びリアミラーで構成される光共振器、及び放電電極等の励起機構を含む。一般的に、光共振器の光軸上にフロントアイリス、リアアイリス、またはその両方が配置される。アイリスを配置することにより、ビーム断面を真円に整形し、広がり角を抑制し、及び寄生発振を抑制することができる。円形のビーム断面のレーザビームを取り出すために、アイリスとして、真円の開口が設けられた金属板が使用される（例えば、下記の特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開昭６１－２７６３８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

真円の開口を持つアイリスを用いてビーム断面を整形しても、レーザ発振器から出力されたレーザビームのビーム断面の形状が真円から崩れて楕円状になる場合がある。

【0005】

本発明の目的は、ビーム断面の、真円からの崩れを抑制することが可能なアイリスを提供することである。本発明の他の目的は、ビーム断面の、真円からの崩れを抑制することが可能なレーザ発振器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一観点によると、
光共振器に閉じ込められたレーザビームの経路に配置されるアイリスであって、
前記光共振器に閉じ込められたレーザビームが通過する通過領域と、前記通過領域の周囲に配置された遮光領域とを画定し、前記光共振器の光軸に対して直交する平面内で相互に直交する二方向の前記通過領域の寸法の比である縦横比が可変であり、
前記光共振器に閉じ込められたレーザビームはパルスレーザビームであり、レーザビームのパルスの繰り返し周波数に基づいて、前記通過領域の縦横比が調整されるアイリスが提供される。

【0007】

本発明の他の観点によると、
レーザビームを閉じ込める光共振器と、
前記光共振器に閉じ込められたレーザビームが通過する通過領域と、前記通過領域の周囲に配置された遮光領域を画定し、前記光共振器の光軸に対して直交する平面内で相互に直交する二方向の前記通過領域の寸法の比である縦横比が可変であるアイリスと、
前記光共振器、前記アイリス、及びレーザ媒質ガスを収容するチェンバと、
前記アイリスの前記通過領域の縦横比を、前記チェンバの外から操作して変更する縦横比変更機構と
を有し、
前記光共振器に閉じ込められたレーザビームはパルスレーザビームであり、レーザビームのパルスの繰り返し周波数に基づいて、前記通過領域の縦横比が調整されるレーザ発振器が提供される。

【発明の効果】

【0008】

アイリスの通過領域の縦横比を変化させることにより、ビーム断面の形状を調整し、真円からの崩れを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本実施例によるレーザ発振器を搭載したレーザ加工装置の概略図である。

【図2】図２は、実施例によるレーザ発振器の光軸を含む断面図である。

【図3】図３は、実施例によるレーザ発振器の光軸に垂直な断面図である。

【図4】図４は、放電電極、電極ボックス、及びアイリスを正面から見たときの位置関係を示す図である。

【図5】図５Ａは、アイリスの斜視図であり、図５Ｂ及び図５Ｃは、アイリスの第１部材及び第２部材の正面図である。

【図6】図６は、パルスの繰り返し周波数を変化させて、レーザ発振器の光透過窓から一定の光路長だけ進んだ位置でレーザビームのビームスポットのビーム径を測定する評価実験の結果を示すグラフである。

【図7】図７は、他の実施例によるレーザ発振器の光軸に垂直な断面図である。

【図8】図８は、さらに他の実施例によるレーザ発振器に用いられるアイリスの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１～図６を参照して、一実施例によるレーザ発振器について説明する。
図１は、本実施例によるレーザ発振器を搭載したレーザ加工装置の概略図である。レーザ加工装置は、レーザ発振器１２、及び加工装置８０を含む。

【0011】

レーザ発振器１２は架台１１の上に支持されており、架台１１は共通ベース１００に固定されている。加工装置８０は、ビーム整形光学系８１及びステージ８２を含む。ステージ８２の上に加工対象物９０が保持される。ビーム整形光学系８１及びステージ８２は、共通ベース１００に固定されている。レーザ発振器１２とビーム整形光学系８１との間のレーザビームの経路に、ビームプロファイラ５０を配置することができる。レーザ加工中は、ビームプロファイラ５０がレーザビームの経路から退避される。共通ベース１００は、例えば床である。

【0012】

レーザ発振器１２はパルスレーザビームを出力する。レーザ発振器１２として、例えば炭酸ガスレーザ発振器が用いられる。なお、レーザ発振器１２としてその他のガスレーザ発振器、例えばエキシマレーザ発振器を用いてもよい。レーザ発振器１２から出力されたパルスレーザビームがビーム整形光学系８１によってビームプロファイルを整形され、加工対象物９０に入射する。

【0013】

図２は、実施例によるレーザ発振器１２の光軸を含む断面図である。レーザ発振器１２は、レーザ媒質ガス及び光共振器２０等を収容するチェンバ１５を含む。チェンバ１５の内部空間が、相対的に上側に位置する光学室１６と、相対的に下側に位置するブロワ室１７とに区分されている。光学室１６とブロワ室１７とは、上下仕切り板１８で仕切られている。なお、上下仕切り板１８には、レーザ媒質ガスを光学室１６とブロワ室１７との間で流通させる開口が設けられている。ブロワ室１７の側壁から光学室１６の底板１９が、光共振器２０の光軸２０Ａの方向に張り出しており、光学室１６の光軸方向の長さが、ブロワ室１７の光軸方向の長さより長くなっている。

【0014】

チェンバ１５の底板１９が、４個の支持箇所４５で架台１１（図１）に支持されている。４個の支持箇所４５は、平面視において長方形の４個の頂点に相当する位置に配置されている。

【0015】

光学室１６内に、一対の放電電極２１及び一対の共振器ミラー２５が配置されている。一対の放電電極２１は、それぞれ電極ボックス２２に固定されている。一対の電極ボックス２２は複数の電極支持部材２３を介して底板１９に支持されている。一対の放電電極２１は、上下方向に間隔を隔てて配置され、両者の間に放電領域２４が画定される。放電電極２１は放電領域２４に放電を生じさせることにより、レーザ媒質ガスを励起させる。一対の共振器ミラー２５は、放電領域２４を通る光軸２０Ａを持つ光共振器２０を構成する。後に図３を参照して説明するように、放電領域２４を図２の紙面に垂直な方向にレーザ媒質ガスが流れる。

【0016】

一対の共振器ミラー２５は、光学室１６内に配置された共通の共振器ベース２６に固定されている。共振器ベース２６は、光軸２０Ａの方向に長い板状の部材であり、複数の光共振器支持部材２７を介して底板１９に支持されている。

【0017】

放電領域２４で発生した光が一対の共振器ミラー２５の間で反射を繰り返し、一対の共振器ミラー２５の間の領域２０Ｂに、共振器ミラー２５の間の光路長に応じた波長の定在波が生じる。このようにして、一対の共振器ミラー２５の間の領域２０Ｂにレ―ザビームが閉じ込められる。光共振器２０に閉じ込められたレーザビームの一部は、一方の共振器ミラー２５（図２において左側の共振器ミラー２５）を透過して外部に出力される。光共振器２０に閉じ込められたレーザビームの経路に、２つのアイリス６０、７０が配置されている。アイリス６０、７０は共振器ベース２６に支持されている。２つのアイリス６０、７０は、放電領域２４を光軸２０Ａの方向に挟む位置に配置されている。

【0018】

光共振器２０の光軸２０Ａを一方向（図１において左方向）に延伸させた延長線と光学室１６の壁面との交差箇所に、レーザビームを透過させる光透過窓２８が取り付けられている。光共振器２０内で励振されたレーザビームが光透過窓２８を透過して外部に放射される。光透過窓２８側に配置されたアイリス６０をフロントアイリスといい、他方のアイリス７０をリアアイリスという場合がある。

【0019】

ブロワ室１７にブロワ２９が配置されている。ブロワ２９は、光学室１６とブロワ室１７との間でレーザ媒質ガスを循環させる。

【0020】

図３は、実施例によるレーザ発振器１２の光軸２０Ａ（図２）に垂直な断面図である。図２を参照して説明したように、チェンバ１５の内部空間が上下仕切り板１８により、上方の光学室１６と下方のブロワ室１７とに区分されている。光学室１６内に、一対の放電電極２１及び共振器ベース２６が配置されている。一対の放電電極２１は、それぞれ電極ボックス２２に固定されている。電極ボックス２２は、複数の電極支持部材２３によってチェンバ１５の底板１９（図２）に支持されている。一対の放電電極２１の間に放電領域２４が画定される。共振器ベース２６は、複数の光共振器支持部材２７によってチェンバ１５の底板１９（図２）に支持されている。電極支持部材２３及び光共振器支持部材２７は、図３に示した断面からずれた位置に配置されているため、図３において電極支持部材２３及び光共振器支持部材２７を破線で表している。

【0021】

光学室１６内に仕切り板４０が配置されている。仕切り板４０は、上下仕切り板１８に設けられた開口１８Ａから放電領域２４までの第１ガス流路４１、放電領域２４から上下仕切り板１８に設けられた他の開口１８Ｂまでの第２ガス流路４２を画定する。レーザ媒質ガスは、放電領域２４を、光軸２０Ａ（図２）に対して直交する方向に流れる。放電方向は、レーザ媒質ガスが流れる方向、及び光軸２０Ａの両方に対して直交する。ブロワ室１７、第１ガス流路４１、放電領域２４、及び第２ガス流路４２によって、レーザ媒質ガスが循環する循環路が形成される。ブロワ２９は、この循環路をレーザ媒質ガスが循環するように、矢印で示したレーザ媒質ガスの流れを発生させる。

【0022】

ブロワ室１７内の循環路に、熱交換器４３が収容されている。放電領域２４で加熱されたレーザ媒質ガスが熱交換器４３を通過することによって冷却され、冷却されたレーザ媒質ガスが放電領域２４に再供給される。

【0023】

図４は、放電電極２１、電極ボックス２２、及びアイリス６０を正面から見たときの位置関係を示すである。図４において電極ボックス２２にハッチングを付している。上下方向に対向する一対の放電電極２１が、それぞれ電極ボックス２２に固定されている。電極ボックス２２に取り付けられた仕切り板４０によって、レーザ媒質ガスの第１ガス流路４１及び第２ガス流路４２が画定される。なお、図３は、仕切り板４０を模式的に示しており、図４に示した仕切り板４０の形状は、図３に模式的に示した仕切り板４０の形状と異なっている。

【0024】

レーザ媒質ガスが、第１ガス流路４１から一対の電極ボックス２２の間の空間を経由し、第２ガス流路４２に向かって流れる。図４において、レーザ媒質ガスの流れを矢印で示している。一対の電極ボックス２２の間の空間に放電領域２４が含まれている。一対の電極ボックス２２の間の空間へのレーザ媒質ガスの流入端に整流板４４が配置されている。

【0025】

放電領域２４と重なる位置にアイリス６０が配置されている。正面から見てアイリス６０は、レーザビームが通過する通過領域６０Ａと、その周囲に配置された遮光領域６０Ｂとを含む。通過領域６０Ａは、正面から見て放電領域２４に包含されている。光共振器２０の光軸２０Ａ（図２）に直交する平面内で相互に直交する二方向の、通過領域６０Ａの寸法の比が可変である。なお、もう一方のアイリス７０（図２）の通過領域は真円であり、その大きさは不変である。

【0026】

例えば、レーザ媒質ガスが流れる方向（図４において横方向）を第１方向Ｄ１と定義し、一対の放電電極２１が隔たる方向（図４において縦方向）を第２方向Ｄ２と定義する。通過領域６０Ａの第１方向Ｄ１の寸法が可変であり、第２方向Ｄ２の寸法が固定されている。通過領域６０Ａの第１方向Ｄ１の寸法が変化すると、通過領域６０Ａの第１方向Ｄ１の寸法と第２方向Ｄ２の寸法との比（以下、縦横比という。）が変化する。図４において、実線で示した通過領域６０Ａに対して第１方向Ｄ１の寸法が小さくなった通過領域６０Ａを破線で示している。

【0027】

次に、図５Ａ～図５Ｃを参照してアイリス６０の構成について説明する。
図５Ａは、アイリス６０の斜視図である。アイリス６０は、第１部材６１及び第２部材６２を含む。第２部材６２は、２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂを含む。第１部材６１は、光共振器２０（図２）の光軸２０Ａに対して垂直に配置された板材（例えば金属板）であり、この板材にレーザビームの経路と重なる開口６３が設けられている。開口６３の大きさは不変である。

【0028】

第２部材６２の２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂは、正面から見て光軸２０Ａを第１方向Ｄ１に挟む位置に配置されている。２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂの各々は、光軸２０Ａに対して垂直に配置された板材である。２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂの相互に対向する縁が、内側に向かって窪むように湾曲している。

【0029】

第２部材６２の２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂは、スライド機構６５によって第１方向Ｄ１に移動可能に支持されている。スライド機構６５の案内面は共振器ベース２６（図２）に固定されている。２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂは、第１方向Ｄ１に独立に移動可能である。２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂを第１方向Ｄ１に移動させると、正面から見て第１部材６１の開口６３と、２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂとの相対位置関係が変化する。２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂが開口６３と重なっていない状態から、２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂを光軸２０Ａに近づく向きに移動させると、２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂが開口６３の一部分と重なり、開口６３の一部分を第１方向Ｄ１の両側から塞ぐ。例えば、２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂは、開口６３の縁から内側に入り込んだ領域を塞ぐ。開口６３の塞がれた領域の面積は、第２部材６２の２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂを移動させることによって変化する。

【0030】

図５Ｂ及び図５Ｃは、第１部材６１及び第２部材６２の正面図である。図５Ｂは、第２部材６２の２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂが第１部材６１の開口６３と重なっていない状態を示している。このとき、第１部材６１の開口６３が、アイリス６０の通過領域６０Ａに一致する。

【0031】

図５Ｃは、第２部材６２の２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂが第１部材６１の開口６３の一部と重なった状態を示している。開口６３のうち第２部材６２と重なっていない領域が、アイリス６０の通過領域６０Ａに一致する。第２部材６２の２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂが開口６３の一部分を塞ぐことにより、通過領域６０Ａの第１方向Ｄ１の寸法が小さくなる。通過領域６０Ａの第２方向Ｄ２の寸法は開口６３の第２方向Ｄ２の寸法と等しく、不変である。

【0032】

次に、上記実施例の優れた効果について説明する。
レーザ発振器から出力されたパルスレーザビームを加工対象物に入射させて複数の穴を形成する加工を行う場合、穴を形成すべき複数の位置にパルスレーザビームを順番に入射させる。直前に加工した穴から、次に加工すべき穴までの距離が長くなると、パルスレーザビームの入射位置の移動距離が長くなり、直前のショットから次のショットまでの時間が長くなる場合がある。このため、形成すべき穴の分布の影響を受けて、パルスの繰り返し周波数が変動する。形成する穴の形状を均一にするために、パルスの繰り返し周波数が変動してもビームスポットの形状が変わらないことが好ましい。

【0033】

本願の発明者らは、レーザ発振器１２のパルスの繰り返し周波数を変化させて、レーザ発振器１２の光透過窓２８（図２）から一定の光路長だけ進んだ位置でレーザビームのビームスポットの形状を観測する評価実験を行った。評価実験においては、アイリス６０の通過領域６０Ａを真円とした。

【0034】

図６は、評価実験の結果を示すグラフである。横軸はパルスの繰り返し周波数を単位「ｋＨｚ」で表し、縦軸は第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２のビームスポットの寸法を相対値で表す。グラフ中の丸記号及び三角記号が、それぞれ第１方向Ｄ１の寸法及び第２方向Ｄ２寸法を示す。パルスの繰り返し周波数がいずれの値の場合でも、ビーム断面の第１方向Ｄ１の寸法が第２方向Ｄ２の寸法より大きい。このように、通過領域が真円のアイリス６０、７０を用いているにもかかわらず、ビーム断面は真円にならず、横長になる。これは、レーザ媒質ガスの流れと、放電の空間的不均一さの影響を受けて、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とで発振の状況が異なるためである。

【0035】

パルスの繰り返し周波数を低下させると、ビーム断面の寸法が大きくなる。ただし、第１方向Ｄ１の寸法の増加量が、第２方向Ｄ２の寸法の増加量より大きい。これは、レーザ媒質ガスの流れの方向（第１方向Ｄ１）に関する放電状態の不均一さが、第２方向Ｄ２に関する放電状態の不均一さに比べて、パルスの繰り返し周波数の変化の影響をより大きく受けるためである。パルスの繰り返し周波数が低下すると、ビーム断面の形状の、真円からの崩れが大きくなる。

【0036】

本実施例では、アイリス６０の通過領域６０Ａの第１方向Ｄ１の寸法を変化させることにより、ビーム断面の形状を真円に近付けることができる。例えば、パルスの繰り返し周波数を低下させてビーム断面が第１方向Ｄ１に長くなったとき、通過領域６０Ａの第１方向Ｄ１の寸法を小さくすればよい。

【0037】

パルスの繰り返し周波数に応じて通過領域６０Ａの縦横比を調整することにより、パルスの繰り返し周波数を変えても、ビーム断面がほぼ真円の状態を維持することができる。

【0038】

さらに、本実施例では、第１部材６１の開口６３（図５Ａ）の一部分を第１方向Ｄ１の両側から塞ぐため、通過領域６０Ａの第１方向Ｄ１の寸法を変化させても、通過領域６０Ａの幾何学的中心位置は移動しない。このため、通過領域６０Ａの第１方向Ｄ１の寸法を変化させても、レーザビームの中心軸のずれは生じない。

【0039】

次に、上記実施例の変形例について説明する。
上記実施例ではフロント側のアイリス６０（図２）の通過領域６０Ａ（図４）の縦横比を可変としたが、リア側のアイリス７０の通過領域の縦横比を可変としてもよい。さらに、２つのアイリス６０、７０の通過領域の縦横比を可変としてもよい。

【0040】

上記実施例では、アイリス６０の通過領域６０Ａの第２方向Ｄ２の寸法を固定し、第１方向Ｄ１の寸法を可変にしているが、その逆に第１方向Ｄ１の寸法を固定し、第２方向Ｄ２の寸法を可変にしてもよい。この場合、第１部材６１に設けられた開口６３（図５Ａ）を第２方向Ｄ２に長い楕円とし、第２部材６２を第２方向に分割された２つの部材で構成するとよい。パルスの繰り返し周波数を低下させるにしたがって、通過領域６０Ａの第２方向Ｄ２の寸法を大きくすればよい。これにより、ビーム断面の真円からの崩れを低減させることができる。

【0041】

また、通過領域６０Ａの第１方向Ｄ１の寸法と第２方向Ｄ２の寸法との両方を可変にしてもよい。これにより、ビーム断面の形状の調整の自由度を高めることができる。

【0042】

上記実施例では、一対の共振器ミラー２５で１本の直線状の光軸２０Ａ（図２）を持つ光共振器２０を構成しているが、さらに他の種々の反射鏡を配置して折返し光共振器を構成してもよい。この場合には、光共振器は例えば折れ線状の光軸を持ち、両端の一対の共振器ミラーの間の折れ線状の光軸に沿ってレーザビームが閉じ込められる。アイリスは、光共振器に閉じ込められている折れ線状のレーザビームの経路のいずれかの位置に配置すればよい。

【0043】

次に、図７を参照して他の実施例によるレーザ発振器について説明する。以下、図１～図６に示した実施例によるレーザ発振器と共通の構成については説明を省略する。

【0044】

図７は、本実施例によるレーザ発振器の光軸２０Ａに垂直な断面図である。アイリス６０の第１部材６１が共振器ベース２６に固定されている。第２部材６２の２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂが、スライド機構６５を介して共振器ベース２６に支持されている。第２部材６２の２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂに、それぞれロッド６６Ａ、６６Ｂが接続されている。ロッド６６Ａ、６６Ｂは、それぞれ２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂから第１方向Ｄ１に延び、チェンバ１５の側壁を貫通してチェンバ１５の外側まで引き出されている。ロッド６６Ａ，６６Ｂの各々がチェンバ１５の側壁を貫通する箇所は、Ｏリングを含む密封構造６７Ａ、６７Ｂによって気密性が確保されている。

【0045】

ロッド６６Ａ、６６Ｂをチェンバ１５の外から操作して第１方向Ｄ１に移動させると、第２部材６２の２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂが第１方向Ｄ１に移動する。これにより、通過領域６０Ａの縦横比が変化する。ロッド６６Ａ、６６Ｂは、通過領域６０Ａの縦横比を変化させる縦横比変更機構としての機能を有する。

【0046】

次に、本実施例の優れた効果について説明する。
本実施例では、チェンバ１５の外側からロッド６６Ａ、６６Ｂを介して第２部材６２の２つのパーツ６２Ａ、６２Ｂを第１方向Ｄ１に移動させることができる。このため、レーザ発振器１２を発振させた状態で、ビームプロファイラ５０（図１）でビーム断面の形状を観察しながら、アイリス６０の通過領域６０Ａの縦横比を調整することができる。これにより、ビーム断面を真円に近付けるための調整を容易に行うことができる。

【0047】

次に、図８を参照してさらに他の実施例によるレーザ発振器について説明する。以下、図１～図６に示した実施例によるレーザ発振器と共通の構成については説明を省略する。

【0048】

図８は、本実施例によるレーザ発振器に用いられるアイリス６０の斜視図である。図１～図６に示した実施例では、第２部材６２（図５Ａ）が第１方向Ｄ１に二分割されている。これに対して本実施例では、第１部材６１及び第２部材６２のいずれも分割されていない。第２部材６２は第１部材６１と同様に、開口６４が設けられた板材で構成される。第１部材６１及び第２部材６２は、スライド機構６５によって第１方向Ｄ１に独立に移動可能に支持されている。

【0049】

アイリス６０を正面から見て第１部材６１の開口６３と第２部材６２の開口６４とが重なっている領域が、アイリス６０の通過領域６０Ａに一致する。第１部材６１と第２部材６２との第１方向Ｄ１の相対位置関係を変化させると、通過領域６０Ａの第１方向Ｄ１の寸法が変化する。なお、通過領域６０Ａの第２方向Ｄ２の寸法も変化するが、その変化量はわずかであるため、通過領域６０Ａの縦横比が変化する。また、第１部材６１と第２部材６２とを相互に反対向きに等距離だけ移動させれば、通過領域６０Ａの中心位置が固定された状態で、通過領域６０Ａの第１方向の寸法が変化する。

【0050】

次に、本実施例の優れた効果について説明する。
本実施例においても、アイリス６０の通過領域６０Ａの縦横比を変化させることにより、図１～図６に示した実施例と同様に、パルスの繰り返し周波数を変えても、ビーム断面がほぼ真円の状態を維持することができる。

【0051】

上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

【符号の説明】

【0052】

１１ 架台
１２ レーザ発振器
１５ チェンバ
１６ 光学室
１７ ブロワ室
１８ 上下仕切り板
１８Ａ、１８Ｂ 開口
１９ 底板
２０ 光共振器
２０Ａ 光軸
２０Ｂ 一対の共振器ミラーの間の光が閉じ込められる領域
２１ 放電電極
２２ 電極ボックス
２３ 電極支持部材
２４ 放電領域
２５ 共振器ミラー
２６ 共振器ベース
２７ 光共振器支持部材
２８ 光透過窓
２９ ブロワ
４０ 仕切り板
４１ 第１ガス流路
４２ 第２ガス流路
４３ 熱交換器
４４ 整流板
４５ 支持箇所
５０ ビームプロファイラ
６０ アイリス
６０Ａ 通過領域
６０Ｂ 遮光領域
６１ 第１部材
６２ 第２部材
６２Ａ、６２Ｂ 第２部材のパーツ
６３ 第１部材の開口
６４ 第２部材の開口
６５ スライド機構
６６Ａ、６６Ｂ ロッド
６７Ａ、６７Ｂ 密封構造
７０ アイリス
８０ 加工装置
８１ ビーム整形光学系
８２ ステージ
９０ 加工対象物
１００ 共通ベース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】