波长变换激光器及采用波长变换激光器的激光加工装置制造方法及图纸

一种用于生成合频激光束的波长变换激光器，包括激光共振腔、固态激光器激活媒质、二次谐波生成波长变换晶体及合频生成波长变换晶体，其中二次谐波生成波长变换晶体在光轴方向上的长度设定为比合频生成波长变换晶体在光轴方向上的长度短。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可以以高再现性的稳定方式生成高输出功率和高可聚焦性的合频激光束的波长变换激光器及激光加工装置。附图说明图15示出通常的波长变换激光器，例如在日本公开专利申请No.148096/1975(特开昭50-148096)中所示出的，的结构示意图。在图15中，标号1为对基频激光束具有高反射率的激光器共振腔反射镜，3为固态激光器激活媒质，6c为二次谐波生成波长变换晶体，7c为合频生成(三次谐波生成)变换晶体，9为对二次谐波激光束和基频激光束具有高反射率的激光器共振腔反射镜，而18为对基频激光束具有高反射率并且对二次谐波和合频激光束具有高透射率的反射镜。在图15中示出的波长变换激光器中，由激光器共振腔反射镜1，9和反射镜18及固态激光器激活媒质3组成的共振腔所生成的基频激光束由置于激光器共振腔内部的二次谐波生成波长变换晶体6c部分地变换为二次谐波激光束，并且如此生成的二次谐波激光束的一部分和基频激光束的一部分由合频生成波长变换晶体7c变换为用作合频激光束的三次谐波激光束。未经波长变换的二次谐波激光束(2ω)和三次激光束(3ω)从反射镜1抽出。在将合频生成波长变换晶体和二次谐波生成波长变换晶体插入激光共振腔以生成合频激光束的上述波长变换激光器中，合频激光束的输出通过交替调节相应的波长变换晶体角度和温度而达到极大。在图15所示的场合，用于生成合频激光束的波长变换激光器的结构是将二次谐波生成波长变换晶体和合频生成波长变换晶体插入激光共振腔。然而，波长变换效率依波长变换晶体角度和温度而改变，结果激光共振腔内的基频激光束的特性也改变；因而很难构造具有高再现性的此种装置。构造此种装置的复杂性及困难比构造激光共振腔中只有一个波长变换晶体的基频激光束生成装置的复杂性及困难要大得多。此外，专利公报No.2654728号等等中也公开了一种波长变换晶体波长变换激光器，其中波长变换晶体置于激光共振腔之内；然而，如图15所示，即使应用这种装置也很难提供一种具有高再现性的装置。上述取决于波长变换晶体的角度和温度的波长变换激光输出功率波动的复杂性，以及在生产这种装置中不可避免的障碍(如部件中的变化和各个工人能力上的差异)使得在工厂中生产和成批制造波长变换激光器很困难。此外，此装置制造和维护所需要的复杂的加工过程使制造成本更高。另外，还需要有熟练工人。在采用由上述波长变换激光器生成的激光束进行机械加工的场合，如激光器的一个组成部件(如半导体激光器和抽运光源用灯、波长变换晶体及像反射镜这样的光学部件)受到损害并需要更换时，光学系统和共振腔需要进行耗费时间的调节，并且即使是在同样的操作条件下，有时也难于再现修理之前的加工结果，因为激光器不能再现修理之前的同一状态。根据本专利技术的第1种波长变换激光器是一种通过将二次谐波生成波长生成变换晶体和合频生成波长变换晶体置于激光共振腔之内的波长变换激光器，其特征在于采用的二次谐波生成波长变换晶体比合频生成波长变换晶体为短。此外，根据本专利技术的第2种波长变换激光器与第1种波长变换激光器相同，其特征在于合频生成波长变换晶体用作三次谐波生成波长变换晶体。另外，根据本专利技术的第3种波长变换激光器与第1种波长变换激光器相同，其特征在于合频生成波长变换晶体是由多个波长变换晶体制成。根据本专利技术的第4种波长变换激光器与第3种波长变换激光器相同，其特征在于合频生成波长变换晶体是两个波长变换晶体，以便生成四次谐波激光束。此外，根据本专利技术的第5种波长变换激光器与第1种波长变换激光器相同，其特征在于合频生成波长变换晶体被置于固态激光器激活媒质和二次谐波生成波长变换晶体之间。另外，根据本专利技术的第6种波长变换激光器与第1种波长变换激光器相同，其特征在于共振腔Q值调制元件置于激光器共振腔之内。此外，根据本专利技术的第7种波长变换激光器与第1种波长变换激光器相同，其特征在于安装有可对至少一个波长变换晶体的角度以不大于±0.1度的精度进行细调的装置。此外，根据本专利技术的第8种波长变换激光器与第1种波长变换激光器相同，其特征在于安装有可对至少一个波长变换晶体的温度以不大于±0.5摄氏度的精度进行细调的装置。另外，根据本专利技术的第9种波长变换激光器与第1种波长变换激光器相同，其特征在于偏振控制元件置于激光器共振腔之内。根据本专利技术的第10种波长变换激光器与第1种波长变换激光器相同，其特征在于采用NdYAG、NdYLF或NdYVO4作为固态激光器激活媒质。根据本专利技术的第11种波长变换激光器与第1种波长变换激光器相同，其特征在于二次谐波生成波长变换晶体或合频生成波长变换晶体中的至少一个采用LBO(LiB3O5)晶体。此外，根据本专利技术的第12种波长变换激光器与第1种波长变换激光器相同，其特征在于合频激光束的平均输出功率不小于1W。另外，根据本专利技术的第13种波长变换激光器与第1种波长变换激光器相同，其特征在于二次谐波生成波长变换晶体和合频生成波长变换晶体形成一个集成波长变换元件，以便整体改变二次谐波生成波长变换晶体和合频生成波长变换晶体的温度或角度。根据本专利技术的机加工装置是用由上述波长变换激光器生成的波长变换激光束作为光源，对加工对象进行机加工的激光机加工装置。图1为示出根据本专利技术的实施例1至8的波长变换激光器的配置的示图。图2为示出在外腔频率变换的场合二次谐波激光束平均输出功率与波长变换晶体的角度的关系的示意图，其中频率变换晶体置于共振腔的外部。图3为示出在内腔频率变换的场合二次谐波激光束平均输出功率与晶体角度的关系的示意图，其中频率变换晶体置于共振腔的内部。图4为示出由利用置于激光共振腔内的二次谐波生成波长变换晶体和合频生成波长变换晶体生成的合频激光束平均输出功率与晶体角度的关系的示意图。图5为示出在采用长二次谐波生成波长变换晶体的场合二次谐波激光束平均输出功率与晶体角度的关系的示意图。图6为示出在采用短二次谐波生成波长变换晶体的场合二次谐波激光束功率与晶体角度的关系的示意图。图7为示出在采用长二次谐波生成波长变换晶体的场合合频激光束平均输出功率与晶体角度的关系的示意图。图8为示出在采用短二次谐波生成波长变换晶体的场合合频激光束平均输出功率与晶体角度的关系的示意图。图9为示出合频激光束功率根据二次谐波生成波长变换晶体的长度的改变情况的示意图。图10为示出根据本专利技术的实施例9的波长变换激光器的配置的示图。图11为示出根据本专利技术的实施例10的波长变换激光器的配置的示图。图12为示出根据本专利技术的实施例11的波长变换激光器的配置的示图。图13为示出根据本专利技术的实施例12的波长变换激光器的配置的示图。图14为示出根据本专利技术的实施例13的波长变换激光器的配置的示图。图15为示出通常的波长变换激光器的配置的示图。实施例1图1为示出本专利技术的实施例1的波长变换激光器的构造的示意图。在图1中，标号1为对基频激光束具有高反射率的激光器共振腔反射镜，2为用于控制在共振腔内部基频激光束的偏振的偏振器，如布儒斯特片，3为固态激光器激活媒质，4为对基频激光束具有高反射率并且对二次谐波激光束具有高透射率的反射镜，5为对合频激光束具有高透射率并对二次谐波和基频激光束具有高反射率的反射镜，6为二次谐波生成波长变换晶体，7为用于生成合频(三次谐波)激光束的合频生成波长变换晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成合频激光束的波长变换激光器，包括激光共振腔、固态激光器激活媒质、二次谐波生成波长变换晶体、合频生成波长变换晶体，其中二次谐波生成波长变换晶体在光轴方向上的长度设定为比合频生成波长变换晶体在光轴方向上的长度短。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：今野进，安井公治，熊本健二，岩城邦明，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]