特許 7607847 レーザ装置、ミラーおよびレーザ加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-19

(45)【発行日】2024-12-27

(54)【発明の名称】レーザ装置、ミラーおよびレーザ加工装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/08 20230101AFI20241220BHJP

【ＦＩ】

H01S3/08

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2024559950

(86)(22)【出願日】2024-08-05

(86)【国際出願番号】 JP2024027929

【審査請求日】2024-10-09

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】山本 達也

(72)【発明者】

【氏名】田所 譲

(72)【発明者】

【氏名】川島 拓也

【審査官】佐藤 美紗子

(56)【参考文献】

【文献】特開平５－２４３６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３９７６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ３／００－３／２２７

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

共振器の一端を構成する部分反射鏡として用いられるミラーを備え、
前記ミラーは、
特定の波長に対する部分反射コーティングが施されているか、または、部分反射コーティングが施されていない内面と、
前記内面とは反対を向く面であって、特定の波長に対する全透過コーティングが施されている外面と、
を有し、
前記内面は、前記共振器の光軸上に位置する曲率中心を有する曲面であり、
前記外面は、前記共振器の前記光軸上からずれた曲率中心を有する曲面であることを特徴とするレーザ装置。

【請求項2】

１次元の再帰反射鏡であり、前記共振器の他端を構成する全反射鏡を備え、
前記ミラーの前記内面と前記全反射鏡との間で前記共振器の前記光軸に沿ったレーザビームが発生させられることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。

【請求項3】

前記ミラーと前記全反射鏡との間において前記共振器の前記光軸上に配置される折り返しミラーを備えることを特徴とする請求項２に記載のレーザ装置。

【請求項4】

前記折り返しミラーは、トロイダル面であることを特徴とする請求項３に記載のレーザ装置。

【請求項5】

前記ミラーの前記外面は、トロイダル面であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。

【請求項6】

前記ミラーの前記外面は、シリンドリカル面であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。

【請求項7】

前記ミラーの材料は、ダイヤモンドを含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。

【請求項8】

前記外面の前記曲率中心は、前記外面に対して前記内面とは反対側にあることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。

【請求項9】

共振器の一端を構成する部分反射鏡として用いられるミラーであって、
特定の波長に対する部分反射コーティングが施されている面か、または、部分反射コーティングが施されていない内面と、
前記内面とは反対を向く面であって、特定の波長に対する全透過コーティングが施されている外面と、
を有し、
前記内面は、前記共振器の光軸上に位置する曲率中心を有する曲面であり、
前記外面は、前記共振器の前記光軸上からずれた曲率中心を有する曲面であることを特徴とするミラー。

【請求項10】

請求項１から８のいずれか１つに記載のレーザ装置と、
前記レーザ装置から出射されたレーザビームを集光して加工対象物上に照射するレーザ加工機と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザビームを出射するレーザ装置、レーザ装置に用いられるミラーおよびレーザ装置を備えるレーザ加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光を部分反射鏡と全反射鏡との間で往復させることにより増幅させて、増幅させた光（レーザビーム）の一部を出射するレーザ装置が知られている。部分反射鏡は、共振器の一端を構成し、全反射鏡は、共振器の他端を構成している。

【0003】

部分反射鏡は、全反射鏡の方を向く内面と、内面とは反対を向く外面とを有している。全反射鏡は、部分反射鏡に向かって光を反射させる反射面を有している。共振器の光軸は、部分反射鏡の内面の曲率中心と全反射鏡の反射面の曲率中心とを通る線上に位置する。部分反射鏡の内面の曲率中心は、共振器の光軸上に位置している。

【0004】

特許文献１には、従来例として、曲面状の凹面である内面と曲面状の凸面である外面とを有する部分反射鏡が開示されている。特許文献１に開示された部分反射鏡では、外面の曲率中心が内面の曲率中心を通る共振器の光軸上に位置している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平５－１９８８８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

レーザ装置では、部分反射鏡の内面を通過した光の一部が部分反射鏡の外面で反射され、共振器内に戻る場合がある。このとき、特許文献１に開示されているように外面の曲率中心が共振器の光軸上に位置していると、部分反射鏡の外面で反射した光が全反射鏡との間で往復して増幅することにより、寄生発振光が発生し、寄生発振光がレーザビームの光軸と概ね同じ方向に射出されるという問題がある。

【0007】

また、特許文献１に開示されているように外面の曲率中心が共振器の光軸上に位置していると、部分反射鏡の外面と内面とが概ね同じ向きになり、レーザ装置から出射されるレーザビームが部分反射鏡の外面および内面で反射され発生した迷光は、レーザビームの光軸と概ね同じ方向に射出されるという問題がある。

【0008】

このため、加工対象物の加工に用いられるレーザビームと、加工対象物の加工に不要な寄生発振光、迷光などとを分離することが困難となり、寄生発振光、迷光などが加工対象物に照射されることによる加工不具合を発生させる可能性がある。

【0009】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、加工不具合の発生を抑制することができるレーザ装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかるレーザ装置は、共振器の一端を構成する部分反射鏡として用いられるミラーを備えている。ミラーは、特定の波長に対する部分反射コーティングが施されているか、または、部分反射コーティングが施されていない内面と、内面とは反対を向く面であって、特定の波長に対する全透過コーティングが施されている外面と、を有している。内面は、共振器の光軸上に位置する曲率中心を有する曲面である。外面は、共振器の光軸上からずれた曲率中心を有する曲面である。

【発明の効果】

【0011】

本開示にかかるレーザ装置は、加工不具合の発生を抑制することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態１にかかるレーザ装置を備えるレーザ加工装置を示した構成図

【図2】実施の形態１にかかるレーザ装置を示した斜視図

【図3】図１の部分拡大図であって、実施の形態１にかかるレーザ装置の共振器を示した構成図

【図4】図３の部分拡大図であって、実施の形態１にかかるレーザ装置の部分反射鏡を示した構成図

【図5】実施の形態１にかかるレーザ装置の共振器の作用を説明するための図

【図6】実施の形態１にかかるレーザ装置における部分反射鏡の内面の曲率半径と、部分反射鏡の外面の曲率半径と、部分反射鏡の外面で反射することによりレーザ発振する光の光軸と共振器の光軸との距離と、部分反射鏡の外面の光軸からの偏芯量との関係を示した図

【図7】外面の曲率中心が共振器の光軸上に位置する場合のレーザ装置の一例を示した構成図

【図8】実施の形態２にかかるレーザ装置を示した斜視図

【図9】実施の形態２にかかるレーザ装置の共振器を示した構成図

【図10】実施の形態３にかかるレーザ装置を示した斜視図

【図11】実施の形態３にかかるレーザ装置の共振器を示した構成図

【図12】実施の形態４にかかるレーザ装置を備えるレーザ加工装置を示した構成図

【図13】実施の形態４にかかるレーザ装置を示した斜視図

【図14】図１２の部分拡大図であって、実施の形態４にかかるレーザ装置の共振器を示した構成図

【図15】実施の形態４にかかるレーザ装置の作用を説明するための図

【図16】実施の形態５にかかるレーザ装置を示した斜視図

【図17】実施の形態５にかかるレーザ装置の共振器を示した構成図

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、実施の形態にかかるレーザ装置、ミラーおよびレーザ加工装置を図面に基づいて詳細に説明する。

【0014】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかるレーザ装置２００を備えるレーザ加工装置１００を示した構成図である。以下、方向を説明するときには、図１に示される右手系のＸＹＺ座標に従う。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向とは、互いに直交する方向である。レーザ加工装置１００は、レーザビームｒ１を加工対象物４００上に照射することにより加工対象物４００を加工する装置である。加工とは、例えば、切断、溶接、穴開けである。加工対象物４００は、例えば、金属板、基板である。レーザ加工装置１００は、レーザビームｒ１を出射するレーザ装置２００と、レーザ装置２００から出射されたレーザビームｒ１を集光して加工対象物４００上に照射するレーザ加工機３００とを備えている。レーザ装置２００の詳細については後記する。レーザ加工機３００は、レーザビームｒ１を加工対象物４００に導くための図示しないミラー、レンズなどの光学部品と、光学部品を収容する筐体３００ａとを含んで構成されている。図示は省略するが、レーザ加工装置１００は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向において加工対象物４００の位置を移動させる駆動機構などを備えている。なお、仮に、図１のＹ軸方向を上下方向としたとき、図１のレーザ装置２００は上下方向に沿って見たときの状態であるが、図１のレーザ加工機３００は上下方向と直交する方向に沿って見たときの状態であり、実際にはドットハッチングで表したレーザビームｒ１および加工対象物４００がＹ軸方向のマイナス向きに位置するようにレーザ加工機３００が配置される。図１では、説明の便宜上、レーザ加工機３００を実際の状態から９０度回転させて図示している。図１に示された各方向は、レーザ装置２００とレーザ加工機３００とを説明する上で便宜上設定したものであり、レーザ装置２００とレーザ加工機３００とが使用される姿勢を特定するものではない。

【0015】

次に、図２および図３を参照して、レーザ装置２００の詳細について説明する。図２は、実施の形態１にかかるレーザ装置２００を示した斜視図である。図３は、図１の部分拡大図であって、実施の形態１にかかるレーザ装置２００の共振器１０を示した構成図である。図３は、実施の形態１にかかるレーザ装置２００の共振器１０をＹ軸方向のプラス向きからマイナス向きに見た図である。図３では、図２で省略したアパーチャ８，９が図示されている。図２および図３に示すように、レーザ装置２００は、筐体１と、２つの電極２，３と、送風機４と、熱交換器５と、部分反射鏡６と、全反射鏡７と、２つのアパーチャ８，９とを備えている。

【0016】

図２に示される筐体１は、レーザ媒質であるレーザガスを封入する箱状の部材である。図３に示すように、筐体１には、１つの開口１ａが形成されている。開口１ａは、本実施の形態では筐体１のうちＺ軸方向における一方の側壁に形成されている。開口１ａは、筐体１の内部と外部とを連通している。開口１ａは、レーザビームｒ１をレーザ装置２００の外部へ出射させるための部分である。

【0017】

図２に示すように、２つの電極２，３は、筐体１の内部に設置されている。２つの電極２，３は、Ｙ軸方向に互いに間隔を空けて配置されている。２つの電極２，３の間の空間は、レーザガスを励起させる放電領域１２になる。部分反射鏡６と全反射鏡７との間で光を往復させて増幅させる際（光をレーザ発振する際）には、２つの電極２，３の間に高周波電圧をＹ軸方向に印加することにより、無声放電を発生させ、レーザガスを励起させる。放電方向は、Ｙ軸方向と一致する。

【0018】

送風機４は、筐体１の内部に設置されている。送風機４は、Ｙ軸方向において電極３に対して放電領域１２とは反対側に設置されている。送風機４は、図２の矢印Ａ，Ｂに示すように、レーザガスを循環させる役割を果たす。図示の例では、送風機４は、Ｚ軸周りの回転方向にレーザガスを循環させている。具体的に、レーザガスは、送風機４から放電領域１２に向かって矢印Ａに示す方向に流れた後、放電領域１２をＸ軸方向のマイナス向きに流れる。放電領域１２を通過したレーザガスは、熱交換器５に向かって矢印Ｂに示す方向に流れた後、熱交換器５を通過して冷却される。熱交換器５で冷却されたレーザガスは、送風機４に流入して、再度送風機４から放電領域１２に向かって矢印Ａに示す方向に流れる。放電領域１２におけるガス流方向は、Ｘ軸方向と一致する。ガス流方向は、矢印Ａ，Ｂに示す方向とは逆向きであってもよい。このようなガス流方向の場合、レーザガスは、放電領域１２をＸ軸方向のプラス向きに流れる。送風機４の数は、本実施の形態では２つであるが、１つまたは３つ以上の複数でもよい。２つの送風機４は、Ｚ軸方向に互いに間隔を空けて配置されている。

【0019】

熱交換器５は、筐体１の内部に設置されている。熱交換器５は、Ｙ軸方向において電極３に対して放電領域１２とは反対側に設置されている。熱交換器５は、送風機４に隣接して配置されている。熱交換器５は、放電領域１２を通過したレーザガスを冷却して、筐体１の内部の温度上昇を抑制する役割を果たす。

【0020】

図３に示すように、共振器１０は、部分反射鏡６と全反射鏡７とで構成されている。ミラーである部分反射鏡６は、共振器１０の一端を構成する。部分反射鏡６は、電極２，３のＺ軸方向の一端から離れて配置されている。部分反射鏡６は、内面６ａと、外面６ｂとを有している。部分反射鏡６は、開口１ａ内に配置されている。部分反射鏡６の内面６ａ側は、レーザガス雰囲気中となり、部分反射鏡６の外面６ｂ側は、大気中となっている。つまり、開口１ａにおいては、部分反射鏡６によって筐体１の内部と外部とが隔てられている。なお、図３の外面６ｂから飛び出ている破線は、外面６ｂの延長線を示している。部分反射鏡６の詳細については後記する。

【0021】

全反射鏡７は、共振器１０の他端を構成する。部分反射鏡６と全反射鏡７とは、Ｚ軸方向に互いに離れて配置されている。部分反射鏡６と全反射鏡７とは、Ｚ軸方向において電極２，３を間において配置されている。全反射鏡７は、電極２，３のＺ軸方向の他端から離れて配置されている。全反射鏡７は、部分反射鏡６に向かって光を全反射させる反射面７ａを有している。反射面７ａは、本実施の形態では平面である。

【0022】

共振器１０の光軸１０ａは、部分反射鏡６の内面６ａの曲率中心Ｏ１と全反射鏡７の反射面７ａの曲率中心とを通る線上に位置する。ただし、全反射鏡７の反射面７ａが平面の場合は、共振器１０の光軸１０ａは、部分反射鏡６の内面６ａの曲率中心Ｏ１を通り全反射鏡７に垂直に入射する線上、つまり全反射鏡７の垂線上に位置する。なお、線上とは、折り返しミラーを介して光学的に光を折り曲げたときの光軸上を含む。部分反射鏡６の内面６ａの曲率中心Ｏ１は、共振器１０の光軸１０ａ上に位置する。部分反射鏡６の内面６ａと全反射鏡７の反射面７ａとの間で共振器１０の光軸１０ａに沿ったレーザビームｒ１が発生させられる。具体的には、光が放電領域１２の励起されたレーザガス中を通って部分反射鏡６の内面６ａと全反射鏡７の反射面７ａとの間で往復することにより増幅され、増幅された光（レーザビームｒ１）の一部が部分反射鏡６を透過してレーザ装置２００の外部へ出射される。共振器１０の光軸１０ａに沿った光は、放電領域１２をＺ軸方向に伝搬する。本実施の形態のレーザ装置２００は、光の伝搬方向（Ｚ軸方向）と放電領域１２におけるガス流方向（Ｘ軸方向）と放電方向（Ｙ軸方向）とが互いに直交する三軸直交型のガスレーザ装置である。なお、図３には、部分反射鏡６の外面６ｂと全反射鏡７の反射面７ａとの間で往復することにより増幅された光の光軸１１も図示している。

【0023】

２つのアパーチャ８，９は、筐体１の内部に設置されている。アパーチャ８，９には、Ｚ軸方向に貫通する開口部８ａ，９ａが形成されている。一方のアパーチャ８は、Ｚ軸方向において部分反射鏡６と電極２，３との間に設置されている。アパーチャ８の開口部８ａの中心が共振器１０の光軸１０ａ上に位置するようにアパーチャ８が設置されている。他方のアパーチャ９は、Ｚ軸方向において全反射鏡７と電極２，３との間に設置されている。アパーチャ９の開口部９ａの中心が共振器１０の光軸１０ａ上に位置するようにアパーチャ９が設置されている。

【0024】

次に、図３および図４を参照して、部分反射鏡６について詳しく説明する。図４は、図３の部分拡大図であって、実施の形態１にかかるレーザ装置２００の部分反射鏡６を示した構成図である。

【0025】

図３に示すように、内面６ａは、本実施の形態ではＺ軸方向において電極２，３から遠ざかる方に向かって凹状となる凹面である。内面６ａは、特定の波長に対する部分反射コーティングが施されているか、または、部分反射コーティングが施されていない面である。図４に示すように、内面６ａは、共振器１０の光軸１０ａ上に位置する曲率中心Ｏ１を有する曲面である。内面６ａは、曲率中心Ｏ１を中心とする曲率半径Ｒ₁の曲面である。内面６ａの形状は、例えば、球冠状であるが、適宜変更してもよい。内面６ａの形状は、同一の形状かつ同一の大きさの円弧がＹ軸方向の全長に亘って連続する形状であってもよい。

【0026】

図３に示すように、外面６ｂは、内面６ａとは反対を向く面であって、特定の波長に対する全透過コーティングが施されている面である。外面６ｂは、本実施の形態ではＺ軸方向において電極２，３から遠ざかる方に向かって凸状となる凸面である。図４に示すように、外面６ｂは、共振器１０の光軸１０ａ上からＸ軸方向にずれた曲率中心Ｏ２を有する曲面である。外面６ｂは、曲率中心Ｏ２を中心とする曲率半径Ｒ₂の曲面である。外面６ｂの曲率中心Ｏ２は、共振器１０の光軸１０ａおよび内面６ａの曲率中心Ｏ１に対してＸ軸方向に偏芯している。外面６ｂの形状は、例えば、球冠状であるが、適宜変更してもよい。外面６ｂの形状は、シリンドリカル面などの一次元に曲率が付いた形状でもよい。外面６ｂの形状は、同一の形状かつ同一の大きさの円弧がＹ軸方向の全長に亘って連続する形状であってもよい。

【0027】

外面６ｂの曲率中心Ｏ２は、本実施の形態では共振器１０の光軸１０ａ上からＸ軸方向にずれた位置にあるが、共振器１０の光軸１０ａと交差する方向にずれた位置にあればよい。例えば、外面６ｂの曲率中心Ｏ２は、共振器１０の光軸１０ａ上からＹ軸方向にずれた位置にあってもよい。外面６ｂの曲率中心Ｏ２は、内面６ａでの光の屈折を考慮した位置、すなわち内面６ａで屈折した光が通過する位置にある。共振器１０の光軸１０ａに対して外面６ｂを偏芯させることにより、共振器１０の光軸１０ａ上からずれた位置に外面６ｂの曲率中心Ｏ２を設けることができる。なお、光軸１０ａに沿う方向の部分反射鏡６の厚み（図示の例ではＺ軸方向の寸法）を部分的に変化させることにより、共振器１０の光軸１０ａ上からずれた位置に外面６ｂの曲率中心Ｏ２を設けてもよい。図３に示すように、内面６ａの曲率中心Ｏ１および外面６ｂの曲率中心Ｏ２は、共振器１０の外に位置してもよい。

【0028】

部分反射鏡６の外面６ｂの曲率中心Ｏ２は、以下のように計算できる。ここでは、図４に示される部分反射鏡６の内面６ａの曲率半径をＲ₁、部分反射鏡６の外面６ｂの曲率半径をＲ₂とする。部分反射鏡６の光軸１０ａ上の厚みをｄ、部分反射鏡６の外面６ｂの光軸１０ａからの偏芯量をΔ₂とする。偏芯量Δ₂は、共振器１０の光軸１０ａと平行な光ｒ５が部分反射鏡６の外面６ｂと垂直に交わる位置と共振器１０の光軸１０ａとのＸ軸方向に沿った距離である。部分反射鏡６の屈折率は、ｎ₂である。レーザガスの屈折率ｎ₁は、概ね１である。光が、ある位置（例えば図４の符号Ｏ２の位置）から紙面右方向に距離Ｌだけ伝搬し、部分反射鏡６の内面６ａで屈折および透過し、その後外面６ｂに到達し、外面６ｂで反射した光が再度内面６ａで屈折および透過し、距離Ｌだけ紙面左方向に伝搬して同じ位置（図４の符号Ｏ２の位置）に戻ってくるときの条件は、以下の数式（１）を用いて計算することができる。Ｘは、光の位置であり、Ｘ′は、光の傾きである。数式（１）のｅ，ｆは、以下の数式（２）を用いて計算することができる。

【0029】

【数1】

【0030】

【数2】

【0031】

Ｘ′によらずＸが一定になる条件は、これら２つの数式（１），（２）を連立して解を求めると、以下の数式（３），（４）となる。これら２つの数式（３），（４）より部分反射鏡６の外面６ｂの曲率半径Ｒ₂の曲率中心Ｏ２が求められる。ただし、ここでは部分反射鏡６の内面６ａへの光の入射角が小さい場合の近軸近似としている。外面６ｂの曲率中心Ｏ２は、内面６ａから距離Ｌだけ離れた位置、かつ、光軸１０ａから距離Ｘだけ離れた位置になる。

【0032】

【数3】

【0033】

【数4】

【0034】

例えば、図３に示すように全反射鏡７の反射面７ａが平面である場合、光が部分反射鏡６の外面６ｂで反射することによりレーザ発振する際の光の光軸１１は、部分反射鏡６の内面６ａで反射することによりレーザ発振する際の光の光軸である共振器１０の光軸１０ａと平行になり、共振器１０の光軸１０ａから距離Ｘだけ離れたところに存在する。したがって、例えば、共振器１０内にあるアパーチャ８またはアパーチャ９で部分反射鏡６の外面６ｂで反射する光を遮れば、部分反射鏡６の外面６ｂで反射する光はレーザ発振しない。これが成立する条件は、アパーチャ８，９の開口部８ａ，９ａの半径をＲ_aとすると、以下の数式（５）となる。

【0035】

【数5】

【0036】

また、距離Ｘ≠０の場合は、光が部分反射鏡６の外面６ｂで反射することによりレーザ発振しても、部分反射鏡６の内面６ａで反射することによりレーザ発振した光とは異なる方向に伝搬する。この状態を図５に示す。図５は、実施の形態１にかかるレーザ装置２００の共振器１０の作用を説明するための図である。図５には、光が部分反射鏡６の内面６ａで反射することによりレーザ発振して部分反射鏡６を透過したレーザビームｒ１と、光が部分反射鏡６の外面６ｂで反射することによりレーザ発振して部分反射鏡６を透過したレーザビームｒ２とを図示している。

【0037】

レーザ装置２００の後にアパーチャなどの空間フィルタ１３を設置することにより、レーザビームｒ２のみを遮断することができる。つまり、距離Ｘ≠０にすれば、レーザ装置２００の後に設置したレーザ加工機３００内（図１参照）でレーザビームｒ２のみをフィルタリングすることにより、レーザビームｒ２が加工対象物４００（図１参照）に到達することがなく、レーザビームｒ２を起因とする加工不具合を抑制することができる。図示の例では、空間フィルタ１３のみが設置されているが、空間フィルタ１３の前に図示しないレンズ、球面ミラーなどを設置してレーザビームｒ１またはレーザビームｒ２を集光させて、２つのレーザビームｒ１，ｒ２の分離を促進するようにしてもよい。距離Ｘ≠０となる条件は、以下の数式（６）かつ数式（７）となる。

【0038】

【数6】

【0039】

【数7】

【0040】

また、距離Ｘの絶対値が極大となり、最も効果が大きくなる条件は、以下の数式（８）となる。

【0041】

【数8】

【0042】

ここで、曲率半径Ｒ₁と、曲率半径Ｒ₂と、距離Ｘと、偏芯量Δ₂との関係を図６に示す。図６は、実施の形態１にかかるレーザ装置２００における部分反射鏡６の内面６ａの曲率半径Ｒ₁と、部分反射鏡６の外面６ｂの曲率半径Ｒ₂と、部分反射鏡６の外面６ｂで反射することによりレーザ発振する光の光軸１１と共振器１０の光軸１０ａとの距離Ｘと、部分反射鏡６の外面６ｂの光軸１０ａからの偏芯量Δ₂との関係を示した図である。例えば、Ｒ₁／Ｒ₂が約０．４から１．２のとき、Ｘ／Δ₂＞２となる。つまり、上記した数式（５）に示すように偏芯量Δ₂をアパーチャ８，９の開口部８ａ，９ａの半径Ｒａの半分以上にすれば、部分反射鏡６の外面６ｂで反射した光がアパーチャ８，９で遮られてレーザ発振しないことになる。したがって、部分反射鏡６の外面６ｂで反射した光のレーザ発振を抑制する上で、Ｒ₁／Ｒ₂が約０．４から１．２までの範囲が最も効果が大きい。

【0043】

次に、本実施の形態にかかるレーザ装置２００の効果について説明する。

【0044】

はじめに、図７を参照して、従来のレーザ装置５００について説明する。図７は、外面５２０ｂの曲率中心Ｏ５が共振器５６０の光軸５６０ａ上に位置する場合のレーザ装置５００の一例を示した構成図である。レーザ装置５００は、放電領域５１０と、部分反射鏡５２０と、全反射鏡５３０と、ベンドミラー５４０と、リターダ５５０とを備えている。部分反射鏡５２０と全反射鏡５３０とは、放電領域５１０を間に置いて配置されている。ベンドミラー５４０は、放電領域５１０と全反射鏡５３０との間に設置されている。ベンドミラー５４０は、光路（光軸５６０ａ）を９０°に折り曲げるための金属製のミラーである。リターダ５５０は、部分反射鏡５２０に対して放電領域５１０とは反対側に設置されている。従来のレーザ装置５００のように、外面５２０ｂの曲率中心Ｏ５が、部分反射鏡５２０の内面５２０ａの曲率中心Ｏ４を通る共振器５６０の光軸５６０ａ上にあると、部分反射鏡５２０の外面５２０ｂで反射した光がレーザ発振することによって寄生発振光が発生し、寄生発振光は、レーザビームの光軸（共振器５６０の光軸５６０ａ）と概ね同じ方向に射出されるという問題がある。また、従来のレーザ装置５００のように、外面５２０ｂの曲率中心Ｏ５が、共振器５６０の光軸５６０ａ上にあると、部分反射鏡５２０の外面５２０ｂと内面５２０ａとが概ね同じ向きになり、レーザ装置５００から出射されるレーザビームが部分反射鏡５２０の外面５２０ｂおよび内面５２０ａで反射され発生した迷光は、レーザビームの光軸（共振器５６０の光軸５６０ａ）と概ね同じ方向に射出されるという問題がある。このため、加工対象物の加工に用いられるレーザビームと、加工対象物の加工に不要な寄生発振光、迷光などとを分離することが困難となり、寄生発振光、迷光などがレーザ加工機へ入射して加工対象物に照射されることによる加工不具合を発生させる可能性がある。

【0045】

この点、本実施の形態では、図３に示すように、部分反射鏡６の外面６ｂは、共振器１０の光軸１０ａ上からずれた曲率中心Ｏ２を有する曲面であることにより、部分反射鏡６の外面６ｂで反射した光は、全反射鏡７との間で往復せずにレーザ発振しないか、または、全反射鏡７との間で往復してレーザ発振したとしても共振器１０の光軸１０ａとは異なる方向に伝搬する。つまり、寄生発振光が発生しないか、または、寄生発振光が発生したとしても共振器１０の光軸１０ａとは異なる方向に伝搬する。したがって、本実施の形態のレーザ装置２００をレーザ加工装置１００に搭載しても、寄生発振光が加工対象物４００に照射されないため、寄生発振光が加工対象物４００に照射されることによる加工不具合の発生を抑制することができる。

【0046】

また、本実施の形態では、部分反射鏡６の内面６ａは、共振器１０の光軸１０ａ上に位置する曲率中心Ｏ１を有する曲面であり、外面６ｂは、共振器１０の光軸１０ａ上からずれた曲率中心Ｏ２を有する曲面であることにより、部分反射鏡６の内面６ａと外面６ｂとで角度がつくため、レーザ装置２００から出射されるレーザビームｒ１が部分反射鏡６の外面６ｂおよび内面６ａで反射され発生した迷光は、レーザビームｒ１の光軸（共振器１０の光軸１０ａ）に対して角度を持って異なる方向に射出される。このため、加工対象物４００の加工に用いられるレーザビームｒ１と、加工対象物４００の加工に不要な迷光とを分離することが可能となる。したがって、レーザ装置２００の後の光路中にアパーチャなどを設置して迷光のみを遮ることにより、迷光が加工対象物４００に到達することがなく、迷光が加工対象物４００に照射されることによる加工不具合の発生を抑制することができる。

【0047】

図１に示すように、レーザ装置２００から出射されたレーザビームｒ１がレーザ加工機３００の図示しない光学部品に入射する際に、レーザビームｒ１の一部が反射され、反射光ｒ３としてレーザ装置２００に戻ってくる場合がある。このとき、図７に示すように、部分反射鏡５２０の外面５２０ｂの曲率中心Ｏ５と内面５２０ａの曲率中心Ｏ４とが同じ光軸５６０ａ上にあると、図１に示されるレーザ加工機３００から戻ってきた反射光ｒ３が図７に示される部分反射鏡５２０の外面５２０ｂに照射され、その照射された反射光ｒ３の一部が再度反射してレーザ加工機３００に入射する。そして、この反射光ｒ３が加工対象物４００に照射されると、加工不具合が発生することがある。この点、本実施の形態では、図３に示すように、部分反射鏡６の外面６ｂは、共振器１０の光軸１０ａ上からずれた曲率中心Ｏ２を有する曲面であることにより、図１に示されるレーザ加工機３００からの反射光ｒ３が部分反射鏡６の外面６ｂに照射され、その照射された反射光ｒ３の一部が再度反射した反射光ｒ４はレーザビームｒ１の光軸（共振器１０の光軸１０ａ）上から外れた方向に伝搬する。つまり、反射光ｒ４が加工対象物４００に照射されることはない。これにより、反射光ｒ４が加工対象物４００に照射されることによる加工不具合の発生を抑制することができる。

【0048】

また、本実施の形態では、図１に示すように、部分反射鏡６の外面６ｂが曲面であることにより、レーザ装置２００から出射されるレーザビームｒ１の発散角を所定の値に設定できるため、レーザ装置２００の後に設置されるレーザ加工機３００に入射するレーザビームｒ１の径を適切な大きさにすることができる。例えば、レーザ装置２００からコリメートされた（つまり発散角が０の）レーザビームｒ１を出射させるようにすると、レーザ加工機３００の光学部品の設計が簡単になる。

【0049】

部分反射鏡６の外面６ｂが平面である場合に、レーザ加工機３００からの反射光ｒ３が部分反射鏡６の外面６ｂに垂直に入射すると、加工対象物４００に向かってそのまま反射することがある。この点、本実施の形態のように、部分反射鏡６の外面６ｂが曲面であると、部分反射鏡６の外面６ｂで反射した反射光ｒ４は、発散しながら加工対象物４００に向かって伝搬するため、加工対象物４００に到達したときには減衰される。これにより、反射光ｒ４が加工対象物４００に照射されることによる加工不具合の発生を抑制することができる。

【0050】

次に、実施の形態１にかかるレーザ装置２００の変形例について説明する。

【0051】

図３に示される全反射鏡７の反射面７ａは、本実施の形態では平面であったが、曲面であってもよい。例えば、全反射鏡７の反射面７ａは、Ｚ軸方向において電極２，３から遠ざかる方に向かって凹状となる凹面であってもよい。

【0052】

実施の形態２．
次に、図８および図９を参照して、実施の形態２にかかるレーザ装置２００Ａについて説明する。図８は、実施の形態２にかかるレーザ装置２００Ａを示した斜視図である。図９は、実施の形態２にかかるレーザ装置２００Ａの共振器１０Ａを示した構成図である。図９は、実施の形態２にかかるレーザ装置２００Ａの共振器１０ＡをＹ軸方向のプラス向きからマイナス向きに見た図である。図９では、図８で省略したアパーチャ８，９が図示されている。本実施の形態では、レーザ装置２００Ａが折り返しミラー１４をさらに備える点が上記した実施の形態１と相違する。なお、実施の形態２では、上記した実施の形態１と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0053】

図８および図９に示すように、共振器１０Ａは、部分反射鏡６と全反射鏡７と折り返しミラー１４とで構成されている。折り返しミラー１４は、部分反射鏡６と全反射鏡７との間において共振器１０Ａの光軸１０ａ上に配置されている。図９に示すように、折り返しミラー１４と部分反射鏡６とは、Ｚ軸方向に互いに間隔を空けて配置されている。折り返しミラー１４と全反射鏡７とは、Ｘ軸方向に互いに間隔を空けて配置されている。部分反射鏡６と全反射鏡７とは、Ｘ軸方向かつＺ軸方向に互いに間隔を空けて配置されている。折り返しミラー１４は、光路（光軸１０ａ）を９０°に折り曲げるための金属製のミラーである。折り返しミラー１４の枚数は、本実施の形態では１枚であるが、２枚以上でもよい。折り返しミラー１４は、部分反射鏡６および全反射鏡７に向かって光を全反射させる反射面１４ａを有している。反射面１４ａは、本実施の形態では平面である。他方のアパーチャ９は、Ｚ軸方向において折り返しミラー１４と電極２，３との間に設置されている。

【0054】

次に、本実施の形態にかかるレーザ装置２００Ａの効果について説明する。

【0055】

本実施の形態では、レーザ装置２００Ａは、部分反射鏡６と全反射鏡７との間において共振器１０Ａの光軸１０ａ上に配置される折り返しミラー１４を備えている。このようにしても、部分反射鏡６の外面６ｂは、共振器１０Ａの光軸１０ａ上からずれた曲率中心Ｏ２を有する曲面であることにより、上記した実施の形態１と同じ効果を奏することができる。

【0056】

次に、実施の形態２にかかるレーザ装置２００Ａの変形例について説明する。

【0057】

図９に示される外面６ｂの曲率中心Ｏ２は、本実施の形態では共振器１０Ａの光軸１０ａ上からＸ軸方向にずれた位置にあるが、共振器１０Ａの光軸１０ａと交差する方向にずれた位置にあればよい。例えば、部分反射鏡６の外面６ｂの曲率中心Ｏ２は、共振器１０Ａの光軸１０ａ上からＹ軸方向にずれた位置にあってもよい。なお、光軸１０ａに沿う方向の部分反射鏡６の厚み（図示の例ではＺ軸方向の寸法）を部分的に変化させることにより、共振器１０の光軸１０ａ上からずれた位置に外面６ｂの曲率中心Ｏ２を設けてもよい。

【0058】

図９に示される全反射鏡７の反射面７ａは、本実施の形態では平面であったが、曲面であってもよい。例えば、全反射鏡７の反射面７ａは、Ｘ軸方向において折り返しミラー１４から遠ざかる方に向かって凹状となる凹面であってもよい。

【0059】

図９に示される折り返しミラー１４の反射面１４ａは、本実施の形態では平面であったが、曲面であってもよい。例えば、折り返しミラー１４の反射面１４ａは、電極２，３から遠ざかる方に向かって凹状となる凹面であってもよい。

【0060】

実施の形態３．
次に、図１０および図１１を参照して、実施の形態３にかかるレーザ装置２００Ｂについて説明する。図１０は、実施の形態３にかかるレーザ装置２００Ｂを示した斜視図である。図１１は、実施の形態３にかかるレーザ装置２００Ｂの共振器１０Ｂを示した構成図である。図１１は、実施の形態３にかかるレーザ装置２００Ｂの共振器１０ＢをＹ軸方向のプラス向きからマイナス向きに見た図である。図１１では、図１０で省略したアパーチャ８，９が図示されている。本実施の形態では、全反射鏡７が１次元の再帰反射鏡である点が上記した実施の形態２と相違する。なお、実施の形態３では、上記した実施の形態１，２と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0061】

図１０および図１１に示すように、全反射鏡７は、相互に直交する２枚の反射面７ａを有する１次元の再帰反射鏡である。２枚の反射面７ａは、Ｙ軸方向に平行である。２枚の反射面７ａの境界線７ｂの延伸方向は、Ｙ軸方向に平行である。図１１に示すように、外面６ｂの曲率中心Ｏ２は、共振器１０Ｂの光軸１０ａ上からずれた位置にある。なお、全反射鏡７として１次元の再帰反射鏡を用いているため、部分反射鏡６の外面６ｂで反射することによりレーザ発振する光の光軸１１は、全反射鏡７の境界線７ｂを通る。

【0062】

ここで、本実施の形態にかかるレーザ装置２００Ｂの共振器長をＬｒとし、部分反射鏡６の外面６ｂで反射することによりレーザ発振する光の光軸１１と共振器１０Ｂの光軸１０ａとのＸ軸方向に沿った距離をｄｓとすると、距離ｄｓは、以下の数式（９）および数式（１０）を用いて計算することができる。なお、共振器長Ｌｒは、部分反射鏡６の内面６ａから全反射鏡７の反射面７ａまでの長さである。

【0063】

【数9】

【0064】

【数10】

【0065】

これら２つの数式（９），（１０）より部分反射鏡６の近くのアパーチャ８の開口部８ａの半径Ｒａを、以下の数式（１１）を満たすように設定すれば、部分反射鏡６の外面６ｂで反射した光のレーザ発振は抑制される。

【0066】

【数11】

【0067】

次に、本実施の形態にかかるレーザ装置２００Ｂの効果について説明する。

【0068】

本実施の形態では、レーザ装置２００Ｂは、１次元の再帰反射鏡であり、共振器１０Ｂの他端を構成する全反射鏡７を備え、部分反射鏡６の内面６ａと全反射鏡７との間で共振器１０Ｂの光軸１０ａに沿ったレーザビームｒ１が発生させられる。このようにしても、部分反射鏡６の外面６ｂは、共振器１０Ｂの光軸１０ａ上からずれた曲率中心Ｏ２を有する曲面であることにより、上記した実施の形態１と同じ効果を奏することができる。すなわち、光が部分反射鏡６の外面６ｂで反射することによりレーザ発振しても、部分反射鏡６の内面６ａで反射することによりレーザ発振した光とは異なる方向に伝搬する。したがって、レーザ装置２００Ｂの後に設置したレーザ加工機３００内（図１参照）でレーザビームｒ２（図５参照）のみをフィルタリングすることにより、レーザビームｒ２が加工対象物４００（図１参照）に到達することがなく、レーザビームｒ２を起因とする加工不具合を抑制することができる。

【0069】

次に、実施の形態３にかかるレーザ装置２００Ｂの変形例について説明する。

【0070】

図１１に示される外面６ｂの曲率中心Ｏ２は、本実施の形態では共振器１０Ｂの光軸１０ａ上からＸ軸方向にずれた位置にあるが、共振器１０Ｂの光軸１０ａと交差する方向にずれた位置にあればよい。例えば、部分反射鏡６の外面６ｂの曲率中心Ｏ２は、共振器１０Ｂの光軸１０ａ上からＹ軸方向にずれた位置にあってもよい。当該構成の場合は、実施の形態１と同様に上記した数式（５）を満たす条件で、部分反射鏡６の外面６ｂで反射した光のレーザ発振は抑制される。一方で、本実施の形態では、全反射鏡７が１次元（Ｘ軸方向）の再帰反射鏡であるため、部分反射鏡６の外面６ｂの曲率中心Ｏ２が共振器１０Ｂの光軸１０ａ上からＸ軸方向にずれた位置にある場合には、上記した数式（１１）を満たす条件で、部分反射鏡６の外面６ｂで反射した光のレーザ発振は抑制される。つまり、数式（５）の条件と数式（１１）の条件とを比較して、共振器１０Ｂの光軸１０ａ上から値の大きくなる方向（Ｘ軸方向またはＹ軸方向）へ外面６ｂの曲率中心Ｏ２をずらした方が、部分反射鏡６の外面６ｂで反射した光のレーザ発振を抑制する効果が大きくなる。また、数式（５）の条件と数式（１１）の条件とのいずれかを満たすように、部分反射鏡６の曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂をＸ軸方向とＹ軸方向とで変えてもよい。例えば、部分反射鏡６の外面６ｂは、トロイダル面またはシリンドリカル面であってもよい。なお、光軸１０ａに沿う方向の部分反射鏡６の厚み（図示の例ではＺ軸方向の寸法）を部分的に変化させることにより、共振器１０の光軸１０ａ上からずれた位置に外面６ｂの曲率中心Ｏ２を設けてもよい。

【0071】

実施の形態４．
次に、図１２から図１５を参照して、実施の形態４にかかるレーザ装置２００Ｃについて説明する。図１２は、実施の形態４にかかるレーザ装置２００Ｃを備えるレーザ加工装置１００Ｃを示した構成図である。図１３は、実施の形態４にかかるレーザ装置２００Ｃを示した斜視図である。図１４は、図１２の部分拡大図であって、実施の形態４にかかるレーザ装置２００Ｃの共振器１０Ｃを示した構成図である。図１５は、実施の形態４にかかるレーザ装置２００Ｃの作用を説明するための図である。図１４は、実施の形態４にかかるレーザ装置２００Ｃの共振器１０ＣをＹ軸方向のプラス向きからマイナス向きに見た図である。図１２，１４，１５では、図１３で省略したアパーチャ８，９が図示されている。本実施の形態では、部分反射鏡６の材料がダイヤモンドである点と全反射鏡７が凹面鏡である点とが上記した実施の形態２と相違する。なお、実施の形態４では、上記した実施の形態１から３と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。仮に、図１２のＹ軸方向を上下方向としたとき、図１２のレーザ装置２００Ｃは上下方向に沿って見たときの状態であるが、図１２のレーザ加工機３００は上下方向と直交する方向に沿って見たときの状態であり、実際にはドットハッチングで表したレーザビームｒ１および加工対象物４００がＹ軸方向のマイナス向きに位置するようにレーザ加工機３００が配置される。図１２では、説明の便宜上、レーザ加工機３００を実際の状態から９０度回転させて図示している。図１２に示された各方向は、レーザ装置２００Ｃとレーザ加工機３００とを説明する上で便宜上設定したものであり、レーザ装置２００Ｃとレーザ加工機３００とが使用される姿勢を特定するものではない。

【0072】

図１２から図１５に示される部分反射鏡６の材料は、ダイヤモンドである。部分反射鏡６は、例えば、厚さが１ｍｍ程度の薄いダイヤモンドで形成されている。部分反射鏡６の材料は、本実施の形態ではダイヤモンドのみを含んでいるが、ダイヤモンドに加えて別の物質も含んでいてもよい。別の物質としては、例えば、セレン化亜鉛、ゲルマニウム、ケイ素、硫化亜鉛、カルコゲナイドガラスが挙げられる。図１４に示される部分反射鏡６の内面６ａ側は、レーザガス雰囲気中となり、部分反射鏡６の外面６ｂ側は、大気中となっている。つまり、開口１ａにおいては、部分反射鏡６によって筐体１の内部と外部とが隔てられている。

【0073】

レーザガス圧は、大気圧より低い圧力に設定されている。部分反射鏡６が薄いダイヤモンドで形成されているため、レーザ発振時には、レーザガス圧と大気圧との圧力差により部分反射鏡６に圧力ひずみが生じる。これにより、部分反射鏡６の形状は、レーザ発振が開始される前とレーザ発振時とで変化する。レーザ発振が開始される前とは、例えば、筐体１への部分反射鏡６の取り付け時、筐体１へ部分反射鏡６を取り付ける前である。レーザ発振が開始される前における部分反射鏡６の内面６ａおよび外面６ｂは、平面である。

【0074】

レーザ発振時における部分反射鏡６の内面６ａは、共振器１０Ｃの光軸１０ａ上に位置する曲率中心Ｏ１を有する曲面となる。内面６ａは、Ｚ軸方向において電極２，３に近付く方に向かって凸状となる凸面となる。レーザ発振時における部分反射鏡６の外面６ｂは、共振器１０Ｃの光軸１０ａ上からずれた曲率中心Ｏ２を有する曲面となる。外面６ｂは、Ｚ軸方向において電極２，３に近付く方に向かって凹状となる凹面となる。内面６ａの曲率中心Ｏ１および外面６ｂの曲率中心Ｏ２は、外面６ｂに対して内面６ａとは反対側に位置している。例えば、レーザガス圧が２００Ｔｏｒｒ、ダイヤモンドの直径が２５．４ｍｍの場合、圧力ひずみによる内面６ａおよび外面６ｂの曲率半径は５５ｍ程度になる。なお、光軸１０ａに沿う方向の部分反射鏡６の厚み（図示の例ではＺ軸方向の寸法）を部分的に変化させることにより、共振器１０Ｃの光軸１０ａ上からずれた位置に外面６ｂの曲率中心Ｏ２を設けてもよい。

【0075】

全反射鏡７は、凹面となる反射面７ａを有する凹面鏡である。反射面７ａは、Ｘ軸方向において折り返しミラー１４から遠ざかる方に向かって凹状となる凹面である。折り返しミラー１４の反射面１４ａは、本実施の形態では平面であるが、電極２，３から遠ざかる方に向かって凹状となる凹面であってもよい。すなわち、折り返しミラー１４は、凹面鏡であってもよい。例えば、折り返しミラー１４の反射面１４ａをトロイダル面またはシリンドリカル面にすれば、レーザビームｒ１（図１２参照）の真円度を適切な値に設定することができる。また、折り返しミラー１４の反射面１４ａを凹面にした場合には、全反射鏡７の反射面７ａを平面にしてもよい。すなわち、全反射鏡７の反射面７ａまたは折り返しミラー１４の反射面１４ａを凹面にすればよい。本実施の形態では、部分反射鏡６の内面６ａが凸面となるため、全反射鏡７の反射面７ａまたは折り返しミラー１４の反射面１４ａに曲率を持たせることにより、部分反射鏡６と全反射鏡７と折り返しミラー１４とで安定型の共振器１０Ｃが構成される。

【0076】

次に、本実施の形態にかかるレーザ装置２００Ｃの効果について説明する。

【0077】

本実施の形態では、図１４に示すように、部分反射鏡６の外面６ｂは、共振器１０Ｃの光軸１０ａ上からずれた曲率中心Ｏ２を有する曲面であることにより、上記した実施の形態１と同じ効果を奏することができる。すなわち、光が部分反射鏡６の外面６ｂで反射することによりレーザ発振してレーザビームｒ２が発生したとしても、部分反射鏡６の内面６ａで反射することによりレーザ発振して発生したレーザビームｒ１とは異なる方向に伝搬する。したがって、レーザ装置２００Ｃの後に設置したレーザ加工機３００内（図１２参照）でレーザビームｒ２のみをフィルタリングすることにより、レーザビームｒ２が加工対象物４００に到達することがなく、レーザビームｒ２を起因とする加工不具合を抑制することができる。

【0078】

図１２に示すように、レーザ装置２００Ｃから出射されたレーザビームｒ１がレーザ加工機３００の図示しない光学部品に入射する際に、レーザビームｒ１の一部が反射され、反射光ｒ３としてレーザ装置２００に戻ってくる場合がある。このとき、本実施の形態では、図１４に示すように、部分反射鏡６の外面６ｂは、共振器１０Ｃの光軸１０ａ上からずれた曲率中心Ｏ２を有する曲面であることにより、図１２に示されるレーザ加工機３００からの反射光ｒ３が部分反射鏡６の外面６ｂに照射され、その照射された反射光ｒ３の一部が再度反射した反射光ｒ４はレーザビームｒ１の光軸（共振器１０Ｃの光軸１０ａ）から外れた方向に伝搬する。つまり、反射光ｒ４が加工対象物４００に照射されることはない。これにより、反射光ｒ４が加工対象物４００に照射されることによる加工不具合の発生を抑制することができる。特に、本実施の形態では、図１５に示すように、部分反射鏡６の外面６ｂが凹面であることにより、外面６ｂで反射した後の反射光ｒ４は集光されるため、実施の形態１よりも限定した領域に反射光ｒ４が照射される。したがって、反射光ｒ４の進行方向の先にダンパー１５などを設置することにより、反射光ｒ４を確実に遮断できる。

【0079】

以上説明したとおり、本開示の範囲は、レーザ発振が開始される前から部分反射鏡６の外面６ｂが共振器１０Ｃの光軸１０ａ上からずれた曲率中心Ｏ２を有する曲面となる場合に限定されるものではない。本開示の範囲には、本実施の形態のように、レーザ発振時に部分反射鏡６の変形、曲率の変化などを引き起こすことにより、部分反射鏡６の外面６ｂが共振器１０Ｃの光軸１０ａ上からずれた曲率中心Ｏ２を有する曲面となる場合も含まれる。また、レーザ発振時に部分反射鏡６の変形、曲率の変化などを引き起こす要因としては、上記したレーザガス圧と大気圧との圧力差の他に、部分反射鏡６の内面６ａ、外面６ｂなどに加わる物理的な力、部分反射鏡６の内面６ａ側と外面６ｂとの温度差などが挙げられる。

【0080】

実施の形態５．
次に、図１６および図１７を参照して、実施の形態５にかかるレーザ装置２００Ｄについて説明する。図１６は、実施の形態５にかかるレーザ装置２００Ｄを示した斜視図である。図１７は、実施の形態５にかかるレーザ装置２００Ｄの共振器１０Ｄを示した構成図である。図１７は、実施の形態５にかかるレーザ装置２００Ｄの共振器１０ＤをＹ軸方向のプラス向きからマイナス向きに見た図である。図１７では、図１６で省略したアパーチャ８，９が図示されている。本実施の形態では、部分反射鏡６の材料がダイヤモンドである点と全反射鏡７が１次元の再帰反射鏡である点と折り返しミラー１４が凹面鏡である点とが上記した実施の形態２と相違する。なお、実施の形態５では、上記した実施の形態１から４と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。

【0081】

図１６および図１７に示すように、部分反射鏡６の構成は、上記した実施の形態４と同一である。全反射鏡７の構成は、上記した実施の形態３と同一である。図１７に示すように、折り返しミラー１４は、凹面となる反射面１４ａを有する凹面鏡である。折り返しミラー１４の反射面１４ａは、電極２，３から遠ざかる方に向かって凹状となる凹面である。部分反射鏡６の内面６ａが凸面となるため、折り返しミラー１４の反射面１４ａに曲率を持たせることにより、部分反射鏡６と全反射鏡７と折り返しミラー１４とで安定型の共振器１０Ｄが構成される。なお、光軸１０ａに沿う方向の部分反射鏡６の厚み（図示の例ではＺ軸方向の寸法）を部分的に変化させることにより、共振器１０Ｄの光軸１０ａ上からずれた位置に外面６ｂの曲率中心Ｏ２を設けてもよい。

【0082】

次に、本実施の形態にかかるレーザ装置２００Ｄの効果について説明する。

【0083】

本実施の形態では、図１７に示すように、部分反射鏡６の外面６ｂは、共振器１０Ｄの光軸１０ａ上からずれた曲率中心Ｏ２を有する曲面であることにより、上記した実施の形態１と同じ効果を奏することができる。すなわち、光が部分反射鏡６の外面６ｂで反射することによりレーザ発振してレーザビームｒ２が発生したとしても、部分反射鏡６の内面６ａで反射することによりレーザ発振して発生したレーザビームｒ１とは異なる方向に伝搬する。したがって、上記した実施の形態４と同じように、レーザ装置２００Ｄの後に設置したレーザ加工機３００内（図１２参照）でレーザビームｒ２のみをフィルタリングすることにより、レーザビームｒ２が加工対象物４００（図１２参照）に到達することがなく、レーザビームｒ２を起因とする加工不具合を抑制することができる。また、本実施の形態では、上記した実施の形態４と同じように、反射光ｒ４（図１２参照）が加工対象物４００に照射されることによる加工不具合の発生を抑制することができる。また、本実施の形態では、部分反射鏡６の外面６ｂが凹面であることにより、上記した実施の形態４と同じように、外面６ｂで反射した後の反射光ｒ４は集光されるため、実施の形態１よりも限定した領域に反射光ｒ４が照射される。したがって、反射光ｒ４の進行方向の先にダンパー１５（図１５参照）などを設置することにより、反射光ｒ４を確実に遮断できる。

【0084】

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【符号の説明】

【0085】

１，３００ａ 筐体、１ａ 開口、２，３ 電極、４ 送風機、５ 熱交換器、６，５２０ 部分反射鏡、６ａ，５２０ａ 内面、６ｂ，５２０ｂ 外面、７，５３０ 全反射鏡、７ａ，１４ａ 反射面、７ｂ 境界線、８，９ アパーチャ、８ａ，９ａ 開口部、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，５６０ 共振器、１０ａ，１１，５６０ａ 光軸、１２，５１０ 放電領域、１３ 空間フィルタ、１４ 折り返しミラー、１５ ダンパー、１００，１００Ｃ レーザ加工装置、２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ，５００ レーザ装置、３００ レーザ加工機、４００ 加工対象物、５４０ ベンドミラー、５５０ リターダ、Ｏ１，Ｏ２，Ｏ４，Ｏ５ 曲率中心。

【要約】

レーザ装置（２００）は、共振器（１０）の一端を構成する部分反射鏡（６）として用いられるミラーを備えている。ミラーは、特定の波長に対する部分反射コーティングが施されているか、または、部分反射コーティングが施されていない内面（６ａ）と、内面（６ａ）とは反対を向く面であって、特定の波長に対する全透過コーティングが施されている外面（６ｂ）と、を有している。内面（６ａ）は、共振器（１０）の光軸（１０ａ）上に位置する曲率中心（Ｏ１）を有する曲面である。外面（６ｂ）は、共振器（１０）の光軸（１０ａ）上からずれた曲率中心（Ｏ２）を有する曲面である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】