激光振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种通过放电管激励激光气体来使激光振荡的激光振荡器。
【背景技术】
[0002]—般来讲，模次数越低次化则从激光振荡器输出的激光光束的质量(聚光性)越高。公知一种考虑这一点来抑制高次模的激光振荡、以低次模进行激光振荡的激光振荡器(例如参照日本专利第3313623号公报、日本特开2013-247260号公报、日本特开2009-94161号公报)。在日本专利第3313623号公报、日本特开2013-247260号公报、日本特开2009-94161号公报等中记载的激光振荡器中，在输出镜与后镜之间配置孔构件，通过孔构件来限制激光的直径，由此抑制高次模的激光振荡。
[0003]然而，在日本专利第3313623号公报、日本特开2013-247260号公报、日本特开2009-94161号公报等记载的激光振荡器由于具有孔构件，因此存在如下问题:不仅结构变得复杂，而且孔构件吸收激光而导致激光输出下降。对此，公知一种在输出镜或后镜的表面实施反射率不同的两种涂覆来只使低次模的激光进行振荡的激光振荡器(例如参照日本特开平2-166778号公报)。在日本特开平2-166778号公报所记载的激光振荡器中，在输出镜的径向中心部实施半透过膜的涂覆，在其周边部实施无反射膜的涂覆。或者，在后镜的径向中心部实施全反射涂覆，在其周边部实施无反射涂覆。
[0004]然而，在日本特开平2-166778号公报所记载的激光振荡器中，由于在输出镜或后镜的表面实施反射率不同的两种涂覆，因此制造工序变得复杂。
【发明内容】
[0005]根据本发明的第一方式，提供如下一种激光振荡器:具备:放电管，其具有用于激励激光气体的放电空间；以及分别配置在放电管的两侧的输出镜和后镜，在该激光振荡器中，输出镜和后镜由对激光的反射率分别为第一反射率和第二反射率的材料构成，在输出镜的面对放电空间的表面上，在放电管的内径的90%以上且100%以下的第一圆的内侧涂布有具有比第一反射率高的反射率的第一涂覆材料，另一方面在第一圆的外侧未涂布涂覆材料，在后镜的面对放电空间的表面上，在放电管的内径的90 %以上且100 %以下的第二圆的内侧涂布有具有比第二反射率高且比第一涂覆材料的反射率高的反射率的第二涂覆材料，另一方面在第二圆的外侧未涂布涂覆材料。
[0006]根据本发明的第二方式，提供如下一种激光振荡器:在第一方式的激光振荡器中，输出镜的构成材料为砸化锌。
[0007]根据本发明的第三方式，提供如下一种激光振荡器:在第一方式或第二方式的激光振荡器中，后镜的构成材料为锗单晶或者砷化镓。
[0008]根据本发明的第四方式，提供如下一种激光振荡器:在第一方式至第三方式中的任一方式的激光振荡器中，第一圆的直径与第二圆的直径彼此相等。
[0009]根据本发明的第五方式，提供如下一种激光振荡器:在第一方式至第四方式中的任一方式的激光振荡器中，在输出镜的与放电空间相反的一侧的表面上涂布有与第一涂覆材料相同的直径的反射防止涂覆材料，该反射防止涂覆材料的反射率比第一反射率低。
[0010]由附图所表示的本发明的代表性的实施方式的详细说明，可更明确本发明的这些目的、特征及优点以及其它目的、特征及优点。
【附图说明】
[0011]图1是表示本发明的实施方式所涉及的激光振荡器的整体结构的图。
[0012]图2是图1的输出镜的第一面的主视图。
[0013]图3是图1的后镜的第一面的主视图。
[0014]图4是构成作为本发明的变形例的激光振荡器的输出镜的主要部分截面图。
【具体实施方式】
[0015]下面参照图1?图4来说明基于本发明的激光振荡器100的实施方式。图1是表示本发明的实施方式所涉及的激光振荡器100的整体结构的图。本实施方式所涉及的激光振荡器100是以激光气体为介质来通过放电管激励激光气体的高输出二氧化碳气体激光振荡器。
[0016]如图1所示，激光振荡器100具有:用于激光气体循环的气体流路I ;与气体流路I连通的放电管2 ;隔着放电管2配置在放电管2的两侧的输出镜3和后镜4 ;对放电管2的电极5、6施加电压(放电管电压)的电源部7 ;检测激光输出的传感器8 ;冷却激光气体的热交换器9、10 ;以及使激光气体沿气体流路I如箭头所示那样循环的送风机11。
[0017]放电管2呈以穿过其中心的长边方向的轴线CL为中心的圆筒形状，在放电管2的内部具有放电空间12。输出镜3和后镜4呈各自的外周面以轴线CL为中心的圆筒形状，它们的外径比放电管2的内径DO大。输出镜3具有面对放电空间12的第一面31以及与该第一面31相反的一侧的第二面32。后镜4具有面对放电空间12的第一面41以及与该第一面41相反的一侧的第二面42。输出镜3的第一面31和后镜4的第一面41分别形成为凹状，分别具有规定的曲率半径。输出镜3的第二面32为具有规定的曲率半径的凸面或者平坦面。后镜4的第二面42为平坦面。
[0018]在这样的激光振荡器100中，当对放电管2的各电极5、6提供电力时，即当施加放电管电压时，在放电管2内的放电空间12中开始激光气体的放电。通过该放电开始，激光气体被激励而产生光，光在输出镜3与后镜4之间发生谐振而通过受激发射被放大，被放大后的光的一部分作为激光13从输出镜3被取出。被取出的激光13例如从未图示的激光加工机输出，来进行工件的切断等。
[0019]在该情况下，激光13的光束质量(聚光性)的好坏对工件的切断能力和切断质量产生影响。在光束质量差的情况下，在通过加工用聚光透镜对激光进行了聚光的情况下，由于因聚光直径没有变得足够小或者瑞利长度短而无法进行稳定的加工等理由，招致切断能力的恶化、不稳定化。
[0020]为了使光束质量提尚，构成为抑制尚次t旲的激光振荡、只以低次t旲进彳丁激光振荡是有效的。关于这一点，例如在构成为在输出镜3与后镜4之间配置孔构件、并且通过孔构件来限制激光的直径的情况下，不仅部件个数增加使得结构变得复杂，而且孔构件吸收激光而导致激光输出下降。另一方面，在构成为在输出镜3的第一面31的径向中心部实施半透过膜的涂覆、并在其周边部实施无反射膜的涂覆的情况下，实施反射率不同的两种涂覆，制造工序变得复杂。因此，在本实施方式中，为了不会使制造工序复杂化并且使光束质量提高，如以下那样构成输出镜3和后镜4。
[0021]图2是本实施方式所涉及的输出镜3的第一面31的主视图。输出镜3由激光吸收率低的材料构成。举一个例子，能够优选地使用砸化锌(ZnSe)作为输出镜3的构成材料。包括砸化锌的输出镜3的反射率α O对波长10.6 μπι的激光为约20% (20% R)。
[0022]将以轴线CL为中心的圆35作为界限来将输出镜3的第一面31分割为圆35的内侧的第一区域33以及圆35的外侧的环状的第二区域34。作为第一区域33与第二区域34之间的边界的圆35的直径Dl例如为放电管2的内径DO的90%?100%。在第一区域33涂布有具有规定的反射率α I的第一涂覆材料36。例如在第一区域33层叠有第一涂覆材料36来作为电介质多层膜。在第二区域34未涂布涂覆材料，第二区域34的反射率为由输出镜3的材质决定的值、S卩a O0
[0023]第一涂覆材料36具有适于激光振荡的反射率α I。根据激光振荡器100的结构而从40%?70% (40% R?70% R)的范围内选定反射率α 1，反射率α I比第二区域34的反射率α O高。例如在放电管2的根数多、或者放电管2的全长长、或者介质浓度高、或者谐振器长度长等的情况下，增益变大，因此使用具有稍小的反射率α I(例如40%)的第一涂覆材料36。另一方面，在放电管2的根数少、或者放电管2的全长短、或者介质浓度低、或者谐振器长度短等的情况下，增益变小，因此使用具有稍大的反射率α I(例如70% )的第一涂覆材料36。
[0024]像这样在输出镜3的第一面31上，在比放电管2的内径DO的90%?100%靠内侧的区域层叠有具有规定的反射率α I (40%?70%)的第一涂覆材料36来作为电介质多层膜。由此，能够抑制高次模的激光振荡、以低次模进行激光振荡，从而能够使光束质量提高。另外，由具有比反射率α I低的反射率α O的砸化锌构成输出镜3，在第一涂覆材料36的周围不施加涂覆材料。由此，只要在输出镜3的第一面31上仅涂布一种涂覆材料即可，因此制造工序容易。
[0025]图3是本实施方式所涉及的后镜4的第一面41的主视图。后镜4由对于激光吸收、热膨胀率小的材料构成。举一个例子，能够优选地使用锗单晶(Ge单晶体)作为后镜4的构成材料。包括锗单晶的后镜4的反射率β O对波长10.6 μπι的激光为约35% (35%R)。也能够代替锗单晶而使用砷化镓(GaAs)作为后镜4的构成材料。
[0026]将以轴线CL为中心的圆45作为界限来将后镜4的第一面41分割为圆45的内侧的第一区域43和圆45的外侧的环状的第二区域44。作为第一区域43与第二区域44之间的边界的圆45的直径D2例如为放电管2的内径DO的90%?100%。优选的是，直径D2与输出镜3的第一面31的圆35的