JP5147574B2

JP5147574B2 - Gas laser oscillator

Info

Publication number: JP5147574B2
Application number: JP2008178801A
Authority: JP
Inventors: 友博京藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2028-07-09
Also published as: JP2010021236A

Description

本発明は、ガスレーザ発振器に係り、特にガスの循環方向と放電方向とレーザビームの出力方向とが三軸に直交する三軸直交型のガスレーザ発振器に関するものである。 The present invention relates to a gas laser oscillator, and more particularly to a three-axis orthogonal gas laser oscillator in which a gas circulation direction, a discharge direction, and an output direction of a laser beam are orthogonal to three axes.

レーザ加工システムなどに用いられるガスレーザ発振器の１つとして、ガスの循環方向、放電方向およびレーザビームの出力方向が三軸に直交する三軸直交型ガスレーザ発振器がある。このような三軸直交型ガスレーザ発振器は、１対の放電電極に電力を投入することによって放電電極間に励起放電を起こさせる。そして、部分反射鏡と全反射鏡により構成される光共振器によって光を増幅させ、部分反射鏡と全反射鏡との間でレーザ発振を行なう。このとき、放電電極間（励起放電領域）への投入電力が大きいと、励起されるガス温度が高くなり、励起効率が低下する。このため、三軸直交型ガスレーザ発振器は、送風機によって常に高温ガスを放電幅方向（レーザビームの出力方向および放電方向に垂直な方向）に流し、熱交換器で高温ガスを冷却する構成となっている。このような構成とすることで、光共振する励起放電領域では、励起放電が常に高い発振効率で保たれる。 As one of gas laser oscillators used in laser processing systems and the like, there is a three-axis orthogonal gas laser oscillator in which a gas circulation direction, a discharge direction, and a laser beam output direction are orthogonal to three axes. Such a three-axis orthogonal gas laser oscillator causes excitation discharge between the discharge electrodes by applying power to the pair of discharge electrodes. Then, light is amplified by an optical resonator composed of a partial reflection mirror and a total reflection mirror, and laser oscillation is performed between the partial reflection mirror and the total reflection mirror. At this time, if the input power between the discharge electrodes (excitation discharge region) is large, the gas temperature to be excited becomes high and the excitation efficiency is lowered. For this reason, the three-axis orthogonal gas laser oscillator has a configuration in which a high-temperature gas is always flowed in a discharge width direction (a laser beam output direction and a direction perpendicular to the discharge direction) by a blower, and the high-temperature gas is cooled by a heat exchanger. Yes. With such a configuration, the excitation discharge is always maintained at a high oscillation efficiency in the excitation discharge region where optical resonance occurs.

また、三軸直交型ガスレーザ発振器には、部分反射鏡や全反射鏡の近傍に、ガスの流れを作るためのダクトが設けられている。このダクトは、励起放電領域と非励起領域（部分反射鏡と全反射鏡の間の領域であって励起放電領域以外の領域）との圧力差を利用して、部分反射鏡側から励起放電領域側へのガス流と、全反射鏡側から励起放電領域側へのガス流とを形成している。三軸直交型ガスレーザ発振器は、このようなダクトによって非励起領域に常に冷えたガスを流している。これにより、三軸直交型ガスレーザ発振器は、レーザ発振効率が低下することを防ぎ、安定した高いレーザ出力を得ている。 Further, the triaxial orthogonal gas laser oscillator is provided with a duct for creating a gas flow in the vicinity of the partial reflection mirror and the total reflection mirror. This duct uses the pressure difference between the excitation discharge region and the non-excitation region (the region between the partial reflection mirror and the total reflection mirror and other than the excitation discharge region), from the partial reflection mirror side to the excitation discharge region. The gas flow to the side and the gas flow from the total reflection mirror side to the excitation discharge region side are formed. In the triaxial orthogonal gas laser oscillator, a cold gas is always supplied to the non-excitation region by such a duct. Thus, the three-axis orthogonal gas laser oscillator prevents a decrease in laser oscillation efficiency and obtains a stable high laser output.

ところで、励起放電領域などには、金属ダストが発生する。この金属ダストが部分反射鏡や全反射鏡に付着すると、三軸直交型ガスレーザ発振器が出力するレーザビームのビーム品質に悪影響を及ぼす。前述のダクトを有した三軸直交型ガスレーザ発振器の場合、ガス流によって発生する渦状のガスの流れにより、放電電極などを格納する真空容器内に浮遊するホコリなどの微粒子が部分反射鏡や全反射鏡に付着する。このため、光学部品のメンテナンスを頻繁に行なわないと、安定したビーム品質を得られない。特に高出力タイプのレーザ発振器では、光学部品のメンテナンス頻度が高くなる。 Incidentally, metal dust is generated in the excitation discharge region and the like. If this metal dust adheres to the partial reflection mirror or the total reflection mirror, the beam quality of the laser beam output from the three-axis orthogonal gas laser oscillator is adversely affected. In the case of the three-axis orthogonal gas laser oscillator having the above-mentioned duct, fine particles such as dust floating in the vacuum vessel storing the discharge electrode etc. are partially reflected or totally reflected by the flow of the spiral gas generated by the gas flow. Adhere to the mirror. Therefore, stable beam quality cannot be obtained unless the optical components are frequently maintained. In particular, in a high-output type laser oscillator, the maintenance frequency of optical components is increased.

金属ダストを部分反射鏡や全反射鏡へ到達させにくくする方法として、部分反射鏡と励起放電領域との間や、全反射鏡と励起放電領域との間に、ガスの流れが生じない空間（静ガス室）を設ける方法がある。また、部分反射鏡と励起放電領域との間（静ガス室の入口）や、全反射鏡と励起放電領域との間に、ダスト反発電極を設ける方法がある。ダスト反発電極は、負電圧印加電源によって負の電圧が印加されており、放電によってマイナスに帯電している金属ダストの静ガス室への進入をクーロン力によって防いでいる（例えば、特許文献１参照）。 As a method to make it difficult for metal dust to reach the partial or total reflection mirror, a space where no gas flow occurs between the partial reflection mirror and the excitation discharge region, or between the total reflection mirror and the excitation discharge region ( There is a method of providing a static gas chamber. There is also a method of providing a dust repulsion electrode between the partial reflection mirror and the excitation discharge region (inlet of the static gas chamber) or between the total reflection mirror and the excitation discharge region. The dust repulsion electrode is applied with a negative voltage by a negative voltage application power source, and prevents metal dust charged negatively by discharge from entering the static gas chamber by Coulomb force (see, for example, Patent Document 1). ).

特開平５−６７８２３号公報JP-A-5-67823

しかしながら、上記従来の技術では、励起放電領域にプラスに帯電した金属ダストが浮遊している場合、ダスト反発電極に印加されている負の電圧により金属ダストが部分反射鏡や全反射鏡の方向に加速され光学部品に付着する。この結果、光学部品のメンテナンスを頻繁に行わないと、安定したビーム品質を得られないという問題点があった。 However, in the above conventional technique, when positively charged metal dust is floating in the excitation discharge region, the metal dust is directed in the direction of the partial reflection mirror or the total reflection mirror by the negative voltage applied to the dust repulsion electrode. Accelerates and adheres to optical components. As a result, there has been a problem that stable beam quality cannot be obtained unless the optical components are frequently maintained.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安定したビーム品質を有したレーザビームを長期間にわたって出力することができる三軸直交型のガスレーザ発振器を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a triaxial orthogonal gas laser oscillator capable of outputting a laser beam having stable beam quality over a long period of time.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、部分反射鏡と全反射鏡との間に配置された１対の放電電極間で励起放電を起こすとともに部分反射鏡と全反射鏡との間で励起光を増幅させて部分反射鏡側からレーザビームを出力し、かつレーザガスの循環方向と、放電方向と、レーザビームの出力方向と、が互いに直交する三軸直交型のガスレーザ発振器において、前記部分反射鏡と前記全反射鏡との間に挟まれた領域のうち前記放電電極と前記部分反射鏡との間の非励起領域に配置されて前記レーザガスのガス流を制御する出力側ダクトと、第１の平板状部材を用いて形成されるとともに、前記部分反射鏡側に進む前記レーザビームと垂直な方向に前記第１の平板状部材の主面が向くよう前記出力側ダクト内に配置され、かつ前記第１の平板状部材に前記レーザビームを通過させる隙間があけられた出力側仕切り部と、を備え、前記出力側仕切り部は、所定の位置で絶縁されて分断されており、分断されている一方の出力側仕切り部にプラスの電圧が印加されるとともに、分断されている他方の出力側仕切り部にマイナスの電圧が印加されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention causes an excitation discharge between a pair of discharge electrodes arranged between a partial reflection mirror and a total reflection mirror, and also causes the partial reflection mirror and the total reflection to occur. A three-axis orthogonal type gas laser that amplifies the excitation light with the mirror and outputs a laser beam from the side of the partial reflection mirror, and the circulation direction of the laser gas, the discharge direction, and the output direction of the laser beam are orthogonal to each other In the oscillator, an output that is arranged in a non-excitation region between the discharge electrode and the partial reflection mirror in a region sandwiched between the partial reflection mirror and the total reflection mirror and controls the gas flow of the laser gas. The output-side duct is formed using a side duct and a first flat plate-shaped member, and the main surface of the first flat plate-shaped member is directed in a direction perpendicular to the laser beam traveling toward the partial reflector. disposed within, and before An output-side partition part gap is opened to pass the laser beam to the first plate member, wherein the output-side partition portion is separated and insulated in place, it is divided A positive voltage is applied to one output-side partition, and a negative voltage is applied to the other output-side partition that is divided.

この発明によれば、一方の出力側仕切り部にプラスの電圧を印加し他方の出力側仕切り部にマイナスの電圧を印加しているので、部分反射鏡側へ流れ込む微粒子を減少させることができ、この結果、部分反射鏡に付着する微粒子が減少するので、安定したビーム品質を有したレーザビームを長期間にわたって出力することが可能になるという効果を奏する。 According to this invention, since a positive voltage is applied to one output side partition and a negative voltage is applied to the other output side partition, it is possible to reduce fine particles flowing into the partial reflector side, As a result, since the fine particles adhering to the partial reflection mirror are reduced, it is possible to output a laser beam having stable beam quality over a long period of time.

以下に、本発明に係るガスレーザ発振器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a gas laser oscillator according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るガスレーザ発振器の概略構成を示す図である。ガスレーザ発振器１００は、真空容器１０からレーザビームＬをパルス発振させる装置であり、真空容器１０の横にガス（レーザガス）の流れを補助（制御）するダクト８Ａが配置されている。ガスレーザ発振器１００は、ガスの循環方向、放電方向、レーザビームＬの出力方向が三軸に直交する三軸直交型のレーザ発振器である。なお、以下では、ガスの循環方向をｚ軸方向、放電方向をｙ軸方向、レーザビームＬの出力方向をｘ軸方向として説明する。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a gas laser oscillator according to Embodiment 1 of the present invention. The gas laser oscillator 100 is a device that oscillates a laser beam L from the vacuum vessel 10, and a duct 8 A that assists (controls) the flow of gas (laser gas) is disposed beside the vacuum vessel 10. The gas laser oscillator 100 is a three-axis orthogonal laser oscillator in which the gas circulation direction, the discharge direction, and the output direction of the laser beam L are orthogonal to the three axes. In the following description, the gas circulation direction is the z-axis direction, the discharge direction is the y-axis direction, and the output direction of the laser beam L is the x-axis direction.

真空容器１０は、主放電するための電極（後述する１対の放電電極１）を格納しており、放電電極１に電圧を印加することによって、レーザビームＬを発生させる。真空容器１０のうち、レーザビームＬの出力方向となる端部側には、レーザビームＬの一部を反射するとともに残りの一部を外部に出力する光学部品（後述する部分反射鏡４）が配置されている。 The vacuum vessel 10 stores electrodes (a pair of discharge electrodes 1 described later) for main discharge, and generates a laser beam L by applying a voltage to the discharge electrodes 1. An optical component (partial reflecting mirror 4 to be described later) that reflects a part of the laser beam L and outputs the remaining part to the outside is provided on the end of the vacuum vessel 10 in the output direction of the laser beam L. Has been placed.

ダクト８Ａは、部分反射鏡４と真空容器１０との間に配置されており、部分反射鏡４と真空容器１０との間の空間のガス流を制御する。ダクト８Ａは、例えば柱軸方向をレーザビームＬの出力方向とした概略四角柱状をなしている。ダクト８Ａの柱軸方向には、レーザビームＬを通過させる通過穴Ｈが設けられている。真空容器１０内で発生したレーザビームＬは、通過穴Ｈを通って部分反射鏡４に到達し、レーザビームＬの一部がガスレーザ発振器１００の外部に出力される。 The duct 8 A is disposed between the partial reflection mirror 4 and the vacuum container 10, and controls the gas flow in the space between the partial reflection mirror 4 and the vacuum container 10. The duct 8A has, for example, a substantially square column shape in which the column axis direction is the output direction of the laser beam L. A passage hole H through which the laser beam L passes is provided in the column axis direction of the duct 8A. The laser beam L generated in the vacuum vessel 10 reaches the partial reflection mirror 4 through the passage hole H, and a part of the laser beam L is output to the outside of the gas laser oscillator 100.

ガスレーザ発振器１００は、ダクト８Ａ内に１対の仕切り板２５を有している。各仕切り板２５は、ｙｚ平面と平行な位置に配置されており、真空容器１０から部分反射鏡４側へのガスの進入を防止する。また、２枚の仕切り板２５は、ｙ軸方向に所定の距離だけ離されて配置されており、それぞれにプラスの電圧（＋Ｖ）とマイナスの電圧（−Ｖ）が印加されている。真空容器１０から部分反射鏡４側へ流れてくる粉塵などの不純物（後述の微粒子１２Ｍ，１２Ｐ）は、プラスまたはマイナスに帯電している。したがって、ガスレーザ発振器１００は、プラスとマイナスの電圧が印加された１対の仕切り板２５によって、プラスやマイナスに帯電している微粒子（荷電粒子）１２Ｍ，１２Ｐの部分反射鏡４側への進入を抑止する。具体的には、プラスの電圧が印加された仕切り板２５によって、マイナスに帯電している微粒子１２Ｐを引きつけ、マイナスの電圧が印加された仕切り板２５によって、プラスに帯電している微粒子１２Ｍを引きつける。また、プラスの電圧が印加された仕切り板２５によって、プラスに帯電している微粒子１２Ｐを真空容器１０へ跳ね返し、マイナスの電圧が印加された仕切り板２５によって、マイナスに帯電している微粒子１２Ｍを真空容器１０へ跳ね返す。 The gas laser oscillator 100 has a pair of partition plates 25 in the duct 8A. Each partition plate 25 is disposed at a position parallel to the yz plane, and prevents gas from entering the partial reflector 4 side from the vacuum vessel 10. The two partition plates 25 are arranged at a predetermined distance in the y-axis direction, and a positive voltage (+ V) and a negative voltage (−V) are applied to each of them. Impurities such as dust (fine particles 12M and 12P described later) flowing from the vacuum vessel 10 toward the partial reflecting mirror 4 are charged positively or negatively. Therefore, the gas laser oscillator 100 allows the fine particles (charged particles) 12M and 12P that are positively or negatively charged to enter the partial reflector 4 side by the pair of partition plates 25 to which positive and negative voltages are applied. Deter. Specifically, the positively charged fine particles 12P are attracted by the partition plate 25 to which a positive voltage is applied, and the positively charged fine particles 12M are attracted by the partition plate 25 to which a negative voltage is applied. . Further, the positively charged fine particles 12P are bounced back to the vacuum vessel 10 by the partition plate 25 to which a positive voltage is applied, and the negatively charged fine particles 12M are returned by the partition plate 25 to which a negative voltage is applied. Bounce back to the vacuum vessel 10.

なお、ここではレーザビームＬの部分反射側（出力側）に配置されるダクト８Ａについて説明したが、本実施の形態では、レーザビームＬの全反射側にもダクト８Ａと同様の構成を有したダクト（後述のダクト８Ｂ）を配置しておく。また、図１では真空容器１０やダクト８Ａ，８Ｂが四角柱状である場合を図示したが、真空容器１０やダクト８Ａ，８Ｂは、円柱状などの柱状であってもよい。 Although the duct 8A disposed on the partial reflection side (output side) of the laser beam L has been described here, the present embodiment also has a configuration similar to that of the duct 8A on the total reflection side of the laser beam L. A duct (duct 8B described later) is arranged. Further, FIG. 1 illustrates the case where the vacuum vessel 10 and the ducts 8A and 8B have a quadrangular column shape, but the vacuum vessel 10 and the ducts 8A and 8B may have a column shape such as a columnar shape.

図２および図３は、実施の形態１に係るガスレーザ発振器の断面構成を示す図である。図２では、ｚ軸方向から見たガスレーザ発振器１００の断面図（ｘｙ平面で切断した場合）を示している。また、図３では、ｘ軸方向から見たガスレーザ発振器１００の断面図（ｙｚ平面で切断した場合）を示している。なお、ダクト８Ａが特許請求の範囲に記載の出力側ダクトに対応し、ダクト８Ｂが特許請求の範囲に記載の全反射側ダクトに対応している。 2 and 3 are diagrams showing a cross-sectional configuration of the gas laser oscillator according to the first embodiment. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the gas laser oscillator 100 as viewed from the z-axis direction (when cut along the xy plane). 3 shows a cross-sectional view of the gas laser oscillator 100 as viewed from the x-axis direction (when cut along the yz plane). The duct 8A corresponds to the output side duct described in the claims, and the duct 8B corresponds to the total reflection side duct described in the claims.

ガスレーザ発振器１００は、真空容器１０と、ガスの流れを補助するダクト８Ａ，８Ｂと、部分反射鏡４と、全反射鏡５と、電源３０と、を有している。真空容器１０は、その内部が真空に保たれた概略四角柱状の筐体であり、レーザビームＬを発生させる。真空容器１０内には、１対の放電電極１と、ガスを循環させるための送風機６と、ガスを冷却するための熱交換器７と、ダクト８Ａ，８Ｂの一部と、ダクト９と、が格納されている。 The gas laser oscillator 100 includes a vacuum vessel 10, ducts 8 A and 8 B that assist gas flow, a partial reflection mirror 4, a total reflection mirror 5, and a power supply 30. The vacuum vessel 10 is a substantially quadrangular prism-shaped casing whose inside is kept in vacuum, and generates a laser beam L. In the vacuum vessel 10, a pair of discharge electrodes 1, a blower 6 for circulating gas, a heat exchanger 7 for cooling the gas, a part of the ducts 8A and 8B, a duct 9, Is stored.

放電電極１は、概略平板状をなしており、それぞれの主面がｘｚ平面と平行になるよう所定の距離だけ離された状態で真空容器１０内に固定されている。放電電極１に電力が投入されると放電電極１間に励起放電が起こる。上側の放電電極１と下側の放電電極１とで挟まれた領域が、励起放電領域２となる。 The discharge electrode 1 has a substantially flat plate shape, and is fixed in the vacuum vessel 10 in a state where each main surface is separated by a predetermined distance so as to be parallel to the xz plane. When power is supplied to the discharge electrode 1, excitation discharge occurs between the discharge electrodes 1. A region sandwiched between the upper discharge electrode 1 and the lower discharge electrode 1 is an excitation discharge region 2.

熱交換器７は、放電電極１の下側に配置されており、真空容器１０の下部にあるガス（高温ガス）を冷却する。送風機６は、熱交換器７の横に配置されており、熱交換器７によって冷却されたガスをｚ軸方向（放電幅方向）へ送風する。送風機６から送り出されたガスは、真空容器１０の側壁面や底面に衝突して真空容器１０の上部に送られ、励起放電領域２などを通過する。励起放電領域２などを通過したガスは、真空容器１０の側壁面や上面に衝突して真空容器１０の下部に送られる。真空容器１０の下部に送られてくるガスは、熱交換器７で冷却されて送風機６によって吸い込まれる。これにより、光共振領域では励起放電領域２の温度を低く保つことができ、高い発振効率を維持することができる。 The heat exchanger 7 is disposed on the lower side of the discharge electrode 1 and cools the gas (hot gas) in the lower part of the vacuum vessel 10. The blower 6 is disposed beside the heat exchanger 7 and blows the gas cooled by the heat exchanger 7 in the z-axis direction (discharge width direction). The gas sent out from the blower 6 collides with the side wall surface and the bottom surface of the vacuum vessel 10 and is sent to the upper portion of the vacuum vessel 10 and passes through the excitation discharge region 2 and the like. The gas that has passed through the excitation discharge region 2 or the like collides with the side wall surface or the upper surface of the vacuum vessel 10 and is sent to the lower portion of the vacuum vessel 10. The gas sent to the lower part of the vacuum vessel 10 is cooled by the heat exchanger 7 and sucked by the blower 6. Thereby, in the optical resonance region, the temperature of the excitation discharge region 2 can be kept low, and high oscillation efficiency can be maintained.

ダクト８Ａ，８Ｂは、概略四角柱状の外壁を有しており、レーザビームＬの通過穴を有した有底筒状をなしている。ダクト８Ａ，８Ｂは、その一部が真空容器１０内に挿入されるとともに、残りの一部が真空容器１０から突出した状態で真空容器１０に固定されている。ダクト８Ａ，８Ｂは、柱軸（ｘ軸方向）が、真空容器１０の柱軸（レーザビームＬの出力方向）と同じになるよう、真空容器１０に接合されている。 The ducts 8 A and 8 B have a substantially quadrangular columnar outer wall and have a bottomed cylindrical shape having a passage hole for the laser beam L. The ducts 8 A and 8 B are fixed to the vacuum container 10 with a part thereof being inserted into the vacuum container 10 and a remaining part protruding from the vacuum container 10. The ducts 8A and 8B are joined to the vacuum vessel 10 such that the column axis (x-axis direction) is the same as the column axis of the vacuum vessel 10 (the output direction of the laser beam L).

本実施の形態のガスレーザ発振器１００は、２つのダクト８Ａ，８Ｂを有している。一方のダクト８Ａが、真空容器１０のｘ軸方向の一方の端部（レーザビームＬの出力側）に配置され、他方のダクト８Ｂが真空容器１０のｘ軸方向の他方の端部（レーザビームＬの反射側）に配置されている。ダクト８Ａ，８Ｂ内には、真空容器１０からのレーザビームＬを通過させるためのｘ軸方向の経路（レーザ光の通過穴Ｈ）が設けられている。 The gas laser oscillator 100 according to the present embodiment has two ducts 8A and 8B. One duct 8A is disposed at one end of the vacuum vessel 10 in the x-axis direction (laser beam L output side), and the other duct 8B is disposed at the other end of the vacuum vessel 10 in the x-axis direction (laser beam). L reflection side). In the ducts 8A and 8B, a path in the x-axis direction (laser beam passage hole H) for allowing the laser beam L from the vacuum vessel 10 to pass therethrough is provided.

部分反射鏡４は、ダクト８Ａのｘ軸方向の端部（真空容器１０の反対側）に配置されている。部分反射鏡４は、概略平板状をなしており、主面がｙｚ平面と平行になるようダクト８Ａ（通過穴Ｈの出口）に接合されている。部分反射鏡４は、ダクト８Ａの内部を通過してくるレーザビームＬの一部をガスレーザ発振器１００の外部に通過させるとともに、残りの一部を真空容器１０の内部に反射する。 The partial reflecting mirror 4 is disposed at the end of the duct 8A in the x-axis direction (the side opposite to the vacuum vessel 10). The partial reflecting mirror 4 has a substantially flat plate shape, and is joined to the duct 8A (exit of the passage hole H) so that the main surface is parallel to the yz plane. The partial reflecting mirror 4 allows a part of the laser beam L passing through the inside of the duct 8 A to pass outside the gas laser oscillator 100 and reflects the remaining part to the inside of the vacuum vessel 10.

全反射鏡５は、ダクト８Ｂのｘ軸方向の端部（真空容器１０の反対側）に配置されている。全反射鏡５は、概略平板状をなしており、主面がｙｚ平面と平行になるようダクト８Ｂに接合されている。全反射鏡５は、ダクト８Ｂの内部を通過してくるレーザビームＬを真空容器１０の内部に反射する。 The total reflection mirror 5 is disposed at the end of the duct 8B in the x-axis direction (the opposite side of the vacuum vessel 10). The total reflection mirror 5 has a substantially flat plate shape, and is joined to the duct 8B so that the main surface is parallel to the yz plane. The total reflection mirror 5 reflects the laser beam L passing through the inside of the duct 8 B to the inside of the vacuum container 10.

部分反射鏡４と全反射鏡５の間の領域であって励起放電領域２以外の領域が、非励起領域３となる。したがって、ダクト８Ａ内とダクト８Ｂ内は、非励起領域３である。ガスレーザ発振器１００では、非励起領域３と励起放電領域２との圧力差を利用して、部分反射鏡４側から励起放電領域２側へのガス流を形成するとともに、全反射鏡５側から励起放電領域２側へのガス流を形成している。 A region between the partial reflection mirror 4 and the total reflection mirror 5 and other than the excitation discharge region 2 is a non-excitation region 3. Therefore, the inside of the duct 8A and the duct 8B is the non-excitation region 3. The gas laser oscillator 100 uses the pressure difference between the non-excitation region 3 and the excitation discharge region 2 to form a gas flow from the partial reflection mirror 4 side to the excitation discharge region 2 side, and is excited from the total reflection mirror 5 side. A gas flow toward the discharge region 2 is formed.

ガスレーザ発振器１００は、１対の放電電極１に電力を投入することによって放電電極１間に励起放電を起こさせる。そして、部分反射鏡４と全反射鏡５によって構成される光共振機構によって励起光を増幅させ、部分反射鏡４と全反射鏡５との間でレーザ発振を行なわせる。 The gas laser oscillator 100 causes excitation discharge between the discharge electrodes 1 by applying power to the pair of discharge electrodes 1. Then, the excitation light is amplified by an optical resonance mechanism constituted by the partial reflection mirror 4 and the total reflection mirror 5, and laser oscillation is performed between the partial reflection mirror 4 and the total reflection mirror 5.

電源３０は、ダクト８Ａ，８Ｂ内の上部側に配置される仕切り板２５と、ダクト８Ａ，８Ｂ内の下部側に配置される仕切り板２５とに接続されている。電源３０は、ダクト８Ａ，８Ｂ内の上部側に配置される仕切り板２５にプラスの電圧を印加し、ダクト８Ａ，８Ｂ内の下部側に配置される仕切り板２５にマイナスの電圧を印加する。ダクト９は、上部側の放電電極１の近傍から真空容器１０の外部へと延びる送風管（風道）である。 The power source 30 is connected to the partition plate 25 disposed on the upper side in the ducts 8A and 8B and the partition plate 25 disposed on the lower side in the ducts 8A and 8B. The power source 30 applies a positive voltage to the partition plate 25 disposed on the upper side in the ducts 8A and 8B, and applies a negative voltage to the partition plate 25 disposed on the lower side in the ducts 8A and 8B. The duct 9 is a blower pipe (air passage) extending from the vicinity of the discharge electrode 1 on the upper side to the outside of the vacuum vessel 10.

真空容器１０内には、浮遊する微粒子（不純物）１２Ｍ，１２Ｐが発生する。微粒子１２Ｍは、マイナスに帯電している金属ダストや埃などであり、微粒子１２Ｐは、プラスに帯電している金属ダストやホコリなどである。本実施の形態では、ダクト８Ａ，８Ｂと電源３０によって、真空容器１０内の微粒子１２Ｍ，１２Ｐが部分反射鏡４や全反射鏡５へ付着することを防止する。 In the vacuum vessel 10, floating fine particles (impurities) 12M and 12P are generated. The fine particles 12M are metal dust or dust charged negatively, and the fine particles 12P are metal dust or dust charged positively. In the present embodiment, the ducts 8 A and 8 B and the power supply 30 prevent the fine particles 12 M and 12 P in the vacuum vessel 10 from adhering to the partial reflection mirror 4 and the total reflection mirror 5.

つぎに、ダクト８Ａ，８Ｂの構成と、ダクト８Ａ，８Ｂによって形成される主なガスの流れ（ガス流）について説明する。なお、ダクト８Ａ内の仕切り板２５が特許請求の範囲に記載の出力側仕切り部に対応し、ダクト８Ｂ内の仕切り板２５が特許請求の範囲に記載の全反射側仕切り板に対応している。ダクト８Ａによって形成されるガス流とダクト８Ｂによって形成されるガス流とは、ほぼ同じであるので、ここではダクト８Ａによって形成されるガス流について説明する。 Next, the configuration of the ducts 8A and 8B and the main gas flow (gas flow) formed by the ducts 8A and 8B will be described. In addition, the partition plate 25 in the duct 8A corresponds to the output side partition portion described in the claims, and the partition plate 25 in the duct 8B corresponds to the total reflection side partition plate described in the claims. . Since the gas flow formed by the duct 8A and the gas flow formed by the duct 8B are substantially the same, the gas flow formed by the duct 8A will be described here.

図４は、ダクトの構成を示す図である。図４では、ｚ軸方向から見たダクト８Ａの断面図（ｘｙ平面で切断した場合）を示している。ダクト８Ａは、真空容器１０内に挿入される挿入部８３と、ガイド板８４ａ，８４ｂと、真空容器１０から突出した状態で真空容器１０に固定される突出部８１，８２と、接合部９１とによって構成されている。そして、挿入部８３と突出部８２とが、接合部９１によって接合されている。 FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the duct. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the duct 8A viewed from the z-axis direction (when cut along the xy plane). The duct 8A includes an insertion portion 83 that is inserted into the vacuum vessel 10, guide plates 84a and 84b, protrusions 81 and 82 that are fixed to the vacuum vessel 10 while protruding from the vacuum vessel 10, and a joint portion 91. It is constituted by. The insertion portion 83 and the protruding portion 82 are joined by the joining portion 91.

また、ダクト８Ａの内部には、２枚の仕切り板２５が配置されている。仕切り板２５は、導体で構成され平板状をなしている。一方の仕切り板２５は、ダクト８Ａ内の上部側（上面）からレーザビームＬの光軸方向へ延設されており、他方の仕切り板２５は、ダクト８Ａ内の下部側（底面）からレーザビームＬの光軸方向へ延設されている。各仕切り板２５は、ｙｚ平面と平行な位置に配置されている。一方の仕切り板２５と他方の仕切り板２５との間には、レーザビームＬを通過させる隙間（通過穴Ｈ）が空けられている。これにより、ダクト８Ａの内部のうち、部分反射鏡４側の空間（突出部内）が仕切り板２５によって２つの領域に分けられている。 Further, two partition plates 25 are arranged inside the duct 8A. The partition plate 25 is made of a conductor and has a flat plate shape. One partition plate 25 extends from the upper side (upper surface) in the duct 8A in the optical axis direction of the laser beam L, and the other partition plate 25 extends from the lower side (bottom surface) in the duct 8A. It is extended in the optical axis direction of L. Each partition plate 25 is disposed at a position parallel to the yz plane. A gap (passage hole H) through which the laser beam L passes is formed between one partition plate 25 and the other partition plate 25. Thereby, in the inside of the duct 8 A, the space on the partial reflecting mirror 4 side (in the protruding portion) is divided into two regions by the partition plate 25.

仕切り板２５によって分断されている領域のうち、部分反射鏡４側の領域が、突出部８１内の領域（ガスの流れが遮蔽された空間）であり、真空容器１０側の領域が突出部８２内の領域である。また、挿入部８３内の領域は、真空容器１０内の領域と繋がっている。また、仕切り板２５は、ダクト８Ａや真空容器１０から絶縁されている。 Of the regions divided by the partition plate 25, the region on the partial reflector 4 side is a region in the protrusion 81 (a space where the gas flow is shielded), and the region on the vacuum vessel 10 side is the protrusion 82. It is an area within. Further, the region in the insertion portion 83 is connected to the region in the vacuum vessel 10. Further, the partition plate 25 is insulated from the duct 8 A and the vacuum container 10.

挿入部８３と真空容器１０の間には、挿入部８３の上面および下面（ｙｚ平面）と平行なガイド板（平板）８４ａ，８４ｂが設けられている。ガイド板８４ａ，８４ｂは、微粒子１２Ｍ，１２Ｐをｘ軸方向に導くためのガイドとして機能する。ガイド板８４ａとガイド板８４ｂとは、レーザビームＬ、ガス、微粒子１２Ｍ，１２Ｐを通過させるため、ｙ軸方向に所定の距離だけ離されて配置されている。また、上側の接合部９１と下側の接合部９１とは、レーザビームＬ、ガス、微粒子１２Ｍ，１２Ｐを通過させるため、ｙ軸方向に所定の距離だけ離されて配置されている。 Between the insertion part 83 and the vacuum vessel 10, guide plates (flat plates) 84a and 84b parallel to the upper surface and the lower surface (yz plane) of the insertion part 83 are provided. The guide plates 84a and 84b function as guides for guiding the fine particles 12M and 12P in the x-axis direction. The guide plate 84a and the guide plate 84b are arranged apart from each other by a predetermined distance in the y-axis direction in order to pass the laser beam L, gas, and fine particles 12M and 12P. Further, the upper joint portion 91 and the lower joint portion 91 are arranged apart from each other by a predetermined distance in the y-axis direction in order to allow the laser beam L, gas, and fine particles 12M and 12P to pass therethrough.

ガスレーザ発振器１００内では、非励起領域３内の圧力が励起放電領域２内の圧力よりも大きい。このため、ガスレーザ発振器１００内では、部分反射鏡４側から真空容器１０側へガス流Ｆが形成される。 In the gas laser oscillator 100, the pressure in the non-excitation region 3 is higher than the pressure in the excitation discharge region 2. Therefore, in the gas laser oscillator 100, a gas flow F is formed from the partial reflection mirror 4 side to the vacuum vessel 10 side.

挿入部８３と突出部８２との接合部９１には、レーザビームＬが通過できる程度の小さな通過穴Ｈがあけられている。部分反射鏡４側から真空容器１０側へのガス流Ｆは、この通過穴Ｈを通って真空容器１０に進む。換言すると、挿入部８３内では、レーザビームＬの光軸上をレーザビームＬの出力方向と逆の方向にガス流Ｆが形成される。このため、ガイド板８４ａと挿入部８３の上部側の壁面との間には、レーザビームＬの出力方向と同じ方向のガス流ｆ１が形成される。また、ガイド板８４ｂと挿入部８３の下部側の壁面との間には、レーザビームＬの出力方向と同じ方向のガス流ｆ２が形成される。 A small passage hole H that allows the laser beam L to pass therethrough is formed in the joint portion 91 between the insertion portion 83 and the protruding portion 82. The gas flow F from the partial reflecting mirror 4 side to the vacuum vessel 10 side passes through the passage hole H and proceeds to the vacuum vessel 10. In other words, in the insertion portion 83, a gas flow F is formed on the optical axis of the laser beam L in the direction opposite to the output direction of the laser beam L. For this reason, a gas flow f1 in the same direction as the output direction of the laser beam L is formed between the guide plate 84a and the upper wall surface of the insertion portion 83. Further, a gas flow f 2 in the same direction as the output direction of the laser beam L is formed between the guide plate 84 b and the lower wall surface of the insertion portion 83.

これにより、ガイド板８４ａと挿入部８３の上部側の壁面との間の微粒子１２Ｍ，１２Ｐは、接合部９１側へ送られた後、接合部９１で跳ね返される。そして、ガス流Ｆにしたがって真空容器１０側へ送られる。また、ガイド板８４ｂと挿入部８３の下部側の壁面との間の微粒子１２Ｍ，１２Ｐは、接合部９１側へ送られた後、接合部９１で跳ね返される。そして、ガス流Ｆにしたがって真空容器１０側へ送られる。 Thereby, the fine particles 12M and 12P between the guide plate 84a and the upper wall surface of the insertion portion 83 are sent to the joint portion 91 side and then rebound at the joint portion 91. And it is sent to the vacuum vessel 10 side according to the gas flow F. Further, the fine particles 12M and 12P between the guide plate 84b and the lower wall surface of the insertion portion 83 are rebounded at the joint portion 91 after being sent to the joint portion 91 side. And it is sent to the vacuum vessel 10 side according to the gas flow F.

接合部９１は、ガス流ｆ１，ｆ２に沿って送られてくるガスをガス流Ｆに沿って送り返せるよう、ガス流ｆ１，ｆ２と衝突する部分を所定の角度（例えば４５度）だけガス流Ｆ側に向けてある。これにより、ガス流ｆ１，ｆ２に沿って接合部９１側に送られてくるガスは、所定の角度で接合部９１に衝突し、この所定の角度を有した接合部９１に沿ってガス流Ｆ側へ送られる。 The joining portion 91 has a gas flow at a predetermined angle (for example, 45 degrees) at a portion that collides with the gas flows f1 and f2 so that the gas sent along the gas flows f1 and f2 can be sent back along the gas flow F. It faces the F side. Thereby, the gas sent to the joining portion 91 side along the gas flows f1 and f2 collides with the joining portion 91 at a predetermined angle, and the gas flow F along the joining portion 91 having the predetermined angle. Sent to the side.

挿入部８３内の空間では、ガスが拡散されることによって、挿入部８３側から突出部８２側への僅かなガス流ｆ３，ｆ４が形成される場合がある。このガス流ｆ３，ｆ４に沿って流れるガスは、仕切り板２５によって抵抗を受けて押し戻される。このため、ガス流ｆ３，ｆ４に沿って流れてくるガスは、仕切り板２５によって跳ね返されて、突出部８２内に送り込まれる。突出部８２内に送り込まれたガスは、ガス流Ｆに沿って、真空容器１０側へ排出される。 In the space inside the insertion portion 83, a slight gas flow f3, f4 from the insertion portion 83 side to the protruding portion 82 side may be formed due to gas diffusion. The gas flowing along the gas flows f3 and f4 receives resistance and is pushed back by the partition plate 25. For this reason, the gas flowing along the gas flows f3 and f4 is rebounded by the partition plate 25 and sent into the protruding portion 82. The gas sent into the protrusion 82 is discharged along the gas flow F to the vacuum vessel 10 side.

ガス流Ｆやガス流ｆ１，ｆ２は、非励起領域３内と励起放電領域２内の圧力差とともに、仕切り板２５によって押し返されるガスの流れによっても生じる。したがって、部分反射鏡４側に向かうガスの流れは、ガス流ｆ３，ｆ４が無い場合よりもさらに小さなものとなる。 The gas flow F and the gas flows f 1 and f 2 are generated by the gas flow pushed back by the partition plate 25 as well as the pressure difference in the non-excitation region 3 and the excitation discharge region 2. Therefore, the gas flow toward the partial reflecting mirror 4 side is even smaller than when there is no gas flow f3, f4.

また、仕切り板２５への衝突などによって真空容器１０側へ排出されなかった微粒子１２Ｍ，１２Ｐが、突出部８１内に進入した場合であっても、微粒子１２Ｍ，１２Ｐはガス流Ｆによって真空容器１０側へ押し戻される。 Further, even when the fine particles 12M and 12P that have not been discharged to the vacuum container 10 due to collision with the partition plate 25 or the like have entered the protrusion 81, the fine particles 12M and 12P are caused to flow into the vacuum container 10 by the gas flow F. Pushed back to the side.

ここで、仕切り板２５の構成について説明する。図５は、仕切り板の構成の一例を示す図である。同図に示すように、上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５には、レーザビームＬを通過させるため、レーザビームＬの光軸と交わる箇所に穴（レーザビームＬの通過穴Ｈ）（筒状の内壁面で囲まれる空間）などの隙間が設けられている。上側の仕切り板２５に設けられた穴と、下側の仕切り板２５に設けられた穴は、それぞれ概略半円状をなしている。また、上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５とを絶縁して分断するため、上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５との間は所定の距離だけ離されている。上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５との間は、例えばレーザビームＬを挟むような位置やレーザビームＬの通過穴Ｈを通る位置で絶縁されている。 Here, the configuration of the partition plate 25 will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the partition plate. As shown in the figure, in the upper partition plate 25 and the lower partition plate 25, in order to allow the laser beam L to pass therethrough, a hole (passage hole H for the laser beam L) is formed at a location that intersects the optical axis of the laser beam L. A gap such as (a space surrounded by a cylindrical inner wall surface) is provided. The holes provided in the upper partition plate 25 and the holes provided in the lower partition plate 25 are each substantially semicircular. Further, in order to insulate and divide the upper partition plate 25 and the lower partition plate 25, the upper partition plate 25 and the lower partition plate 25 are separated from each other by a predetermined distance. The upper partition plate 25 and the lower partition plate 25 are insulated at, for example, a position where the laser beam L is sandwiched or a position where the laser beam L passes through the passage hole H.

なお、レーザビームＬの通過穴Ｈの形状は、何れの形状であってもよい。例えば、通過穴Ｈの形状は、四角形や三角形であってもよい。また、ここでは上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５との間を所定の距離だけ離すことによって、上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５とを絶縁する場合について説明したが、他の構成によって上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５とを絶縁してもよい。 The shape of the passage hole H for the laser beam L may be any shape. For example, the shape of the passage hole H may be a square or a triangle. In addition, here, a case has been described in which the upper partition plate 25 and the lower partition plate 25 are insulated by separating the upper partition plate 25 and the lower partition plate 25 by a predetermined distance. The upper partition plate 25 and the lower partition plate 25 may be insulated by other configurations.

図６は、仕切り板の他の構成例を示す図である。同図に示すように、上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５とを絶縁するため、上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５との間には絶縁体で構成される絶縁部２６が設けられている。そして、絶縁体、上側および下側の仕切り板２５を接合するとともに、絶縁体、上側および下側の仕切り板２５のうち、レーザビームＬの光軸と交わる箇所にレーザビームＬの通過穴Ｈを設けておく。この通過穴Ｈは、概略円状をなしている。 FIG. 6 is a diagram illustrating another configuration example of the partition plate. As shown in the figure, in order to insulate the upper partition plate 25 and the lower partition plate 25 from each other, an insulating portion composed of an insulator is provided between the upper partition plate 25 and the lower partition plate 25. 26 is provided. Then, the insulator and the upper and lower partition plates 25 are joined, and the passage hole H for the laser beam L is formed at a location where the insulator, the upper and lower partition plates 25 intersect with the optical axis of the laser beam L. Keep it. The passage hole H has a substantially circular shape.

また、図５や図６では、上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５にレーザビームＬの通過穴Ｈを設けた場合について説明したが、上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５との間にレーザビームＬの通過穴Ｈを設けない構成としてもよい。 5 and FIG. 6, the case where the upper partition plate 25 and the lower partition plate 25 are provided with the passage holes H for the laser beam L has been described. However, the upper partition plate 25 and the lower partition plate 25 are provided. It is good also as a structure which does not provide the passage hole H of the laser beam L between.

図７は、仕切り板の間にレーザビームの通過穴を設けない場合の仕切り板の構成の一例を示す図である。同図に示すように、上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５の間は、レーザビームＬを通過させるため、所定の距離（通過穴Ｈの直径程度）だけ隙間を設けている。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the partition plate when no laser beam passage hole is provided between the partition plates. As shown in the figure, a gap is provided between the upper partition plate 25 and the lower partition plate 25 by a predetermined distance (about the diameter of the passage hole H) in order to allow the laser beam L to pass therethrough.

図８は、仕切り板の間にレーザビームの通過穴を設けない場合の仕切り板の他の構成例を示す図である。同図に示すように、上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５とを絶縁するため、上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５との間には絶縁部２６が設けておく。そして、絶縁部２６の厚さ（上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５と間の距離）を、通過穴Ｈの直径程度にしておく。 FIG. 8 is a diagram showing another configuration example of the partition plate when no laser beam passage hole is provided between the partition plates. As shown in the figure, an insulating portion 26 is provided between the upper partition plate 25 and the lower partition plate 25 in order to insulate the upper partition plate 25 from the lower partition plate 25. Then, the thickness of the insulating portion 26 (the distance between the upper partition plate 25 and the lower partition plate 25) is set to about the diameter of the passage hole H.

つぎに、ガスレーザ発振器１００の動作について説明する。ガスレーザ発振器１００が動作を開始すると、ダクト８Ａ，８Ｂによって部分反射鏡４や全反射鏡５側から励起放電領域２側にガス流Ｆとガス流ｆ１，ｆ２が形成される。このとき、接合部９１の近傍に存在するガスの拡散によってガス流ｆ３，ｆ４が僅かに発生する。このガス流ｆ３，ｆ４は、仕切り板２５によって押し戻されるので、部分反射鏡４側へ流れるガスや微粒子１２Ｍ，１２Ｐの量が抑制される。 Next, the operation of the gas laser oscillator 100 will be described. When the gas laser oscillator 100 starts operation, the gas flow F and the gas flows f1 and f2 are formed from the partial reflection mirror 4 and the total reflection mirror 5 side to the excitation discharge region 2 side by the ducts 8A and 8B. At this time, gas flows f3 and f4 are slightly generated by the diffusion of the gas existing in the vicinity of the joint 91. Since the gas flows f3 and f4 are pushed back by the partition plate 25, the amount of gas and fine particles 12M and 12P flowing toward the partial reflecting mirror 4 is suppressed.

真空容器１０内で浮遊している微粒子１２Ｍ，１２Ｐは、放電電極１間の放電によってプラスやマイナスに帯電している。このため、本実施の形態では、電源３０によって仕切り板２５に直列の電圧を印加する。例えば、上側の仕切り板２５に＋Ｖの電圧を印加し、下側の仕切り板２５に−Ｖの電圧を印加する。上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５とは、光軸に対して垂直な方向に配置されているので、プラスに帯電した微粒子１２Ｐはクーロン力によって下側の仕切り板２５側に引き寄せられて下側の仕切り板２５に付着する。また、マイナスに帯電した微粒子１２Ｍは、クーロン力によって上側の仕切り板２５に引き寄せられて上側の仕切り板２５に付着する。 The fine particles 12M and 12P floating in the vacuum vessel 10 are positively or negatively charged by the discharge between the discharge electrodes 1. For this reason, in the present embodiment, a series voltage is applied to the partition plate 25 by the power source 30. For example, a voltage of + V is applied to the upper partition plate 25, and a voltage of −V is applied to the lower partition plate 25. Since the upper partition plate 25 and the lower partition plate 25 are arranged in a direction perpendicular to the optical axis, the positively charged fine particles 12P are attracted to the lower partition plate 25 by the Coulomb force. And adheres to the lower partition plate 25. Further, the negatively charged fine particles 12M are attracted to the upper partition plate 25 by the Coulomb force and adhere to the upper partition plate 25.

なお、プラスに帯電した微粒子１２Ｐがガス流ｆ３によって上側の仕切り板２５側に流れ込んだ場合であっても、微粒子１２Ｐは上側の仕切り板２５によって跳ね返されるだけで、微粒子１２Ｐが部分反射鏡４側へ進入することはない。また、マイナスに帯電した微粒子１２Ｍがクーロン力によって下側の仕切り板２５側に流れ込んだ場合であっても、微粒子１２Ｍが下側の仕切り板２５に跳ね返されるだけで、微粒子１２Ｍが部分反射鏡４側へ進入することはない。 Even when the positively charged fine particles 12P flow into the upper partition plate 25 by the gas flow f3, the fine particles 12P are merely rebounded by the upper partition plate 25, and the fine particles 12P are moved to the partial reflector 4 side. Never enter. Further, even when the negatively charged fine particles 12M flow into the lower partition plate 25 due to the Coulomb force, the fine particles 12M are merely bounced back to the lower partition plate 25, so that the fine particles 12M are partially reflected. There is no entry to the side.

ここで、クーロン力によって得られる微粒子１２Ｍ，１２Ｐの変位量について説明する。ここでは、突出部８１，８２内の空間のｘ軸方向の長さの合計値が距離ｌであり、突出部８１，８２内の空間のｙ軸方向の長さが幅ｄである場合について説明する。また、微粒子１２Ｍ，１２Ｐの質量をｍ、微粒子１２Ｍ，１２Ｐの電荷量をｑ、仕切り板２５への印加電圧をＶ、仕切り板２５間に形成される電界をＥとする。また、時間ｔにおける光軸方向、光軸に垂直な方向の変位量をそれぞれ変位量ｘ、変位量ｙとし、ｔ＝０での変位量をそれぞれｘ₀、ｙ₀とし、光軸方向へ流れる微粒子１２Ｍ，１２Ｐの速度をｖ_x0、光軸に垂直な方向の速度をｖ_y0とする。この場合にクーロン力によって得られる微粒子１２Ｍ，１２Ｐの変位量ｘ、ｙは、式（１）、式（２）によって示すことができる。 Here, the displacement amount of the fine particles 12M and 12P obtained by the Coulomb force will be described. Here, the total value of the lengths in the x-axis direction of the spaces in the protrusions 81 and 82 is the distance l, and the length in the y-axis direction of the spaces in the protrusions 81 and 82 is the width d. To do. Further, m is the mass of the fine particles 12M and 12P, q is the charge amount of the fine particles 12M and 12P, V is the voltage applied to the partition plate 25, and E is the electric field formed between the partition plates 25. In addition, the displacement amounts in the optical axis direction and the direction perpendicular to the optical axis at time t are defined as displacement amount x and displacement amount y, respectively, and the displacement amounts at t = 0 are represented as x ₀ and y ₀ , respectively. The velocity of the fine particles 12M and 12P is v _x0 , and the velocity in the direction perpendicular to the optical axis is v _y0 . In this case, the displacement amounts x and y of the fine particles 12M and 12P obtained by the Coulomb force can be expressed by the equations (1) and (2).

このとき、電源３０が仕切り板２５に印加する電圧は、ダクト８Ａ内の空間寸法に応じた電圧にする。具体的には、ガスレーザ発振器１００では、例えば、光軸上にある微粒子がｘ軸方向に距離ｌを進む間に、クーロン力によってｙ軸方向の電極（仕切り板２５）に当たるよう電圧Ｖを設定しておく。この場合、式（１）と式（２）において、ｘ₀＝ｙ₀＝０とし、変移量ｙが幅ｄ／２よりも大きくなるよう電圧Ｖを設定すればよい。Ｖ＝Ｅｄであるので、電圧Ｖは、式（３）によって示すことができる。 At this time, the voltage applied by the power source 30 to the partition plate 25 is set to a voltage corresponding to the space size in the duct 8A. Specifically, in the gas laser oscillator 100, for example, the voltage V is set so that the fine particles on the optical axis travel on the electrode (partition plate 25) in the y-axis direction by Coulomb force while traveling the distance l in the x-axis direction. Keep it. In this case, in Expressions (1) and (2), x ₀ = y ₀ = 0 and the voltage V may be set so that the displacement amount y is larger than the width d / 2. Since V = Ed, the voltage V can be expressed by equation (3).

式（３）に示すように、光軸方向へ流れる微粒子１２Ｍ，１２Ｐの速度ｖ_x0が大きい場合にクーロン力による効果（部分反射鏡４への進入防止）を得るためには、電圧Ｖを高くするか、または距離ｌを長くする必要がある。本実施の形態では、ダクト８Ａ，８Ｂや仕切り板２５の構造により、微粒子１２Ｍ，１２Ｐの速度ｖ_x0は大きく減速されている。ダクト８Ａ，８Ｂによってガス流ｆ３，ｆ４は、ガスの拡散成分のみとなるのに加えて、仕切り板２５によって部分反射鏡４から遠ざかる方向へ向かうガス流が発生するので、結果として光軸方向へ流れる微粒子１２Ｍ，１２Ｐの速度ｖ_x0が小さくなるからである。 As shown in Expression (3), in order to obtain the effect (prevention of entry into the partial reflection mirror 4) due to the Coulomb force when the velocity v _x0 of the fine particles 12M and 12P flowing in the optical axis direction is large, the voltage V is increased. Or the distance l needs to be increased. In the present embodiment, due to the structure of the ducts 8A and 8B and the partition plate 25, the velocity v _x0 of the fine particles 12M and 12P is greatly reduced. Since the gas flows f3 and f4 are only gas diffusion components by the ducts 8A and 8B, a gas flow is generated in the direction away from the partial reflecting mirror 4 by the partition plate 25. As a result, in the optical axis direction. This is because the velocity v _x0 of the flowing fine particles 12M and 12P becomes small.

したがって、本実施の形態のガスレーザ発振器１００は、ダクト８Ａ，８Ｂの距離ｌを短く構成した場合であっても、主放電に印加する主電圧（放電電極１への電圧）と比較して低い電圧Ｖで十分大きな変位量ｘ、変位量ｙを得ることができる。この結果、部分反射鏡４側へ流れる微粒子１２Ｍ，１２Ｐの数は一層抑制されることになる。 Therefore, the gas laser oscillator 100 according to the present embodiment has a voltage lower than the main voltage applied to the main discharge (voltage to the discharge electrode 1) even when the distance l between the ducts 8A and 8B is short. A sufficiently large displacement amount x and displacement amount y can be obtained with V. As a result, the number of fine particles 12M and 12P flowing toward the partial reflecting mirror 4 is further suppressed.

なお、本実施の形態では、ダクト８Ａ，８Ｂ内に各１対の仕切り板２５を設置する場合について説明したが、ダクト８Ａ，８Ｂ内には、それぞれ複数組の仕切り板２５を設置してもよい。 In the present embodiment, the case where each pair of partition plates 25 is installed in the ducts 8A and 8B has been described. However, a plurality of sets of partition plates 25 may be installed in the ducts 8A and 8B. Good.

また、本実施の形態では、仕切り板２５が平板状である場合について説明したが、仕切り板２５は平板以外の形状であってもよい。この場合であっても、仕切り板２５には、部分反射鏡４側に進むレーザビームＬと垂直な方向の壁面を設けておく。また、上側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５との間の隙間や絶縁部２６は、何れの形状であってもよい。 Moreover, although the case where the partition plate 25 has a flat plate shape has been described in the present embodiment, the partition plate 25 may have a shape other than a flat plate. Even in this case, the partition plate 25 is provided with a wall surface in a direction perpendicular to the laser beam L traveling toward the partial reflection mirror 4 side. Further, the gap between the upper partition plate 25 and the lower partition plate 25 and the insulating portion 26 may have any shape.

このように実施の形態１によれば、真空容器１０の中に浮遊している微粒子１２Ｍ，１２Ｐが光学部品（部分反射鏡４や全反射鏡５）に付着する量を大幅に抑制できるので、光学部品のメンテナンス周期を延長でき、長期にわたって安定したビーム品質を確保することが可能となる。また、光学部品の寿命が向上する。 As described above, according to the first embodiment, the amount of the fine particles 12M and 12P floating in the vacuum container 10 can be significantly suppressed, so that the amount of the fine particles 12M and 12P attached to the optical component (the partial reflection mirror 4 and the total reflection mirror 5) can be significantly reduced. The maintenance cycle of optical components can be extended, and stable beam quality can be ensured over a long period of time. Moreover, the lifetime of the optical component is improved.

また、一方の仕切り板２５にはプラスの電圧を印加し、他方の仕切り板２５にはマイナスの電圧を印加するのでプラス／マイナスの何れに帯電した微粒子１２Ｍ，１２Ｐに対しても光学部品への付着を抑制することが可能となる。 Further, since a positive voltage is applied to one partition plate 25 and a negative voltage is applied to the other partition plate 25, the positive and negative charged fine particles 12M and 12P are applied to the optical component. It becomes possible to suppress adhesion.

また、非励起領域３と励起放電領域２との圧力差や仕切り板２５によって光学部品側へ進入するガスを減少させて光学部品側へガスを到達しにくくしているので、低い電圧で光学部品への微粒子１２Ｍ，１２Ｐの付着量を抑制することが可能となる。また、ダクト８Ａ，８Ｂによって、微粒子１２Ｍ，１２Ｐの光学部品への付着を防止するので、コンパクトで簡易な構成のガスレーザ発振器１００によって光学部品への微粒子１２Ｍ，１２Ｐの付着量を抑制することができる。 In addition, the pressure difference between the non-excitation region 3 and the excitation discharge region 2 and the gas entering the optical component side are reduced by the partition plate 25 to make it difficult for the gas to reach the optical component side. It becomes possible to suppress the adhesion amount of the fine particles 12M and 12P to the surface. Further, since the ducts 8A and 8B prevent the fine particles 12M and 12P from adhering to the optical component, the gas laser oscillator 100 having a compact and simple configuration can suppress the adhering amount of the fine particles 12M and 12P to the optical component. .

また、非励起領域３での発熱を抑制することができるので、レーザビームＬを高出力で出力でき、さらに光学部品のメンテナンス周期を延長し長期にわたって安定したビーム品質を確保できる。 In addition, since heat generation in the non-excitation region 3 can be suppressed, the laser beam L can be output at a high output, and the maintenance period of the optical components can be extended to ensure stable beam quality over a long period of time.

また、レーザビームＬが概略円形の場合、側の仕切り板２５と下側の仕切り板２５との間にレーザビームＬを中心とした通過穴Ｈのみを設けることにより、光学部品側へのガスの流れを抑制することができる。また、通過穴Ｈを概略円状または２つの概略半円状とすることにより、光学部品側へのガスの流れを抑制することができる。したがって、光学部品への微粒子１２Ｍ，１２Ｐの付着量を抑制することが可能となる。 In addition, when the laser beam L is substantially circular, by providing only the passage hole H centered on the laser beam L between the side partition plate 25 and the lower partition plate 25, gas to the optical component side can be obtained. Flow can be suppressed. Moreover, the flow of the gas to the optical component side can be suppressed by making the passage hole H into a substantially circular shape or two approximately semicircular shapes. Therefore, it becomes possible to suppress the adhesion amount of the fine particles 12M and 12P to the optical component.

実施の形態２．
つぎに、図９を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、レーザビームＬのビーム品質に大きな影響を与える部分反射鏡４側にのみ、ダクト８Ａを配置し、全反射鏡５側にはダクト８Ｂを配置しない。 Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the duct 8A is arranged only on the partial reflection mirror 4 side that has a great influence on the beam quality of the laser beam L, and the duct 8B is not arranged on the total reflection mirror 5 side.

図９は、実施の形態２に係るガスレーザ発振器の断面構成を示す図である。図９では、ｚ軸方向から見たガスレーザ発振器１００の断面図を示している。図９の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１のガスレーザ発振器１００と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。なお、実施の形態２に係るガスレーザ発振器１００のｘ軸方向から見た断面構成は、実施の形態１に係るガスレーザ発振器１００と同様であるのでその説明を省略する。 FIG. 9 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the gas laser oscillator according to the second embodiment. FIG. 9 shows a cross-sectional view of the gas laser oscillator 100 viewed from the z-axis direction. Among the constituent elements in FIG. 9, constituent elements that achieve the same functions as those of the gas laser oscillator 100 of the first embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Note that the cross-sectional configuration of the gas laser oscillator 100 according to the second embodiment viewed from the x-axis direction is the same as that of the gas laser oscillator 100 according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

ダクト８Ａは、図２に示した実施の形態１のダクト８Ａと同じである。本実施の形態のガスレーザ発振器１００には、全反射鏡５側にダクト８Ｂの代わりにダクト８Ｘを配置している。ダクト８Ｘは、ダクト８Ｂから突出部８１，８２を取り除いた構成を有している。換言すると、ダクト８Ｘは、挿入部８３と、ガイド板８４ａ，８４ｂと、接合部９１とを有している。そして、接合部９１のｘ軸方向の端部（真空容器１０と反対側）で接合部９１と部分反射鏡４とが接合されている。 Duct 8A is the same as duct 8A of Embodiment 1 shown in FIG. In the gas laser oscillator 100 of the present embodiment, a duct 8X is arranged on the total reflection mirror 5 side instead of the duct 8B. The duct 8X has a configuration in which the protruding portions 81 and 82 are removed from the duct 8B. In other words, the duct 8X includes the insertion portion 83, the guide plates 84a and 84b, and the joint portion 91. And the junction part 91 and the partial reflective mirror 4 are joined by the edge part (opposite side to the vacuum vessel 10) of the junction part 91 in the x-axis direction.

このように実施の形態２によれば、微粒子１２Ｍ，１２Ｐの光学部品への付着を実施の形態１のガスレーザ発振器１００よりも簡易な構成で防止することが可能となる。また、部分反射鏡４は、全反射鏡５よりもメンテナンス周期が１／３〜１／２程度短いので、光学部品のメンテナンス周期を延長し、長期にわたって安定したビーム品質を確保することが可能となる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to prevent the fine particles 12M and 12P from adhering to the optical component with a simpler configuration than the gas laser oscillator 100 according to the first embodiment. Further, since the partial reflection mirror 4 has a maintenance cycle shorter than the total reflection mirror 5 by about 1/3 to 1/2, it is possible to extend the maintenance cycle of the optical components and ensure stable beam quality over a long period of time. Become.

以上のように、本発明に係るガスレーザ発振器は、三軸直交型のガスレーザ発振に適している。 As described above, the gas laser oscillator according to the present invention is suitable for three-axis orthogonal gas laser oscillation.

実施の形態１に係るガスレーザ発振器の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a gas laser oscillator according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係るガスレーザ発振器をｘｙ平面で切断した場合の断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure at the time of cut | disconnecting the gas laser oscillator which concerns on Embodiment 1 in xy plane. 実施の形態１に係るガスレーザ発振器をｙｚ平面で切断した場合の断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure at the time of cut | disconnecting the gas laser oscillator which concerns on Embodiment 1 at yz plane. ダクトの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a duct. 仕切り板の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a partition plate. 仕切り板の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of a partition plate. 仕切り板の間にレーザビームの通過穴を設けない場合の仕切り板の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a partition plate when not providing the passage hole of a laser beam between partition plates. 仕切り板の間にレーザビームの通過穴を設けない場合の仕切り板の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of a partition plate when not providing the passage hole of a laser beam between partition plates. 実施の形態２に係るガスレーザ発振器をｘｙ平面で切断した場合の断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure at the time of cut | disconnecting the gas laser oscillator which concerns on Embodiment 2 in xy plane.

Explanation of symbols

１放電電極
２励起放電領域
３非励起領域
４部分反射鏡
５全反射鏡
６送風機
７熱交換器
８Ａ，８Ｂダクト
１０真空容器
１２Ｍ，１２Ｐ微粒子
２５仕切り板
２６絶縁部
３０電源
１００ガスレーザ発振器
Ｆ，ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４ガス流
Ｈ通過穴
Ｌレーザビーム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge electrode 2 Excitation discharge area | region 3 Non-excitation area | region 4 Partial reflection mirror 5 Total reflection mirror 6 Blower 7 Heat exchanger 8A, 8B Duct 10 Vacuum container 12M, 12P Fine particle 25 Partition plate 26 Insulation part 30 Power supply 100 Gas laser oscillator F, f1 , F2, f3, f4 gas flow H passage hole L laser beam

Claims

An excitation discharge is caused between a pair of discharge electrodes arranged between the partial reflection mirror and the total reflection mirror, and the excitation light is amplified between the partial reflection mirror and the total reflection mirror so that the laser beam is emitted from the partial reflection mirror side. In a three-axis orthogonal gas laser oscillator in which the laser gas circulation direction, the discharge direction, and the laser beam output direction are orthogonal to each other,
An output-side duct that is disposed in a non-excitation region between the discharge electrode and the partial reflection mirror in a region sandwiched between the partial reflection mirror and the total reflection mirror and controls the gas flow of the laser gas; ,
The first flat plate member is formed in the output duct so that the main surface of the first flat plate member faces in a direction perpendicular to the laser beam traveling toward the partial reflector. And an output side partition portion in which a gap for allowing the laser beam to pass through the first flat plate member is formed ;
With
The output side partition portion is insulated and divided at a predetermined position, and a positive voltage is applied to one of the divided output side partition portions, and the other output side partition portion is divided. A gas laser oscillator to which a negative voltage is applied.

A total reflection side duct arranged in a non-excitation region between the discharge electrode and the total reflection mirror in a region sandwiched between the partial reflection mirror and the total reflection mirror to control the gas flow of the laser gas. When,
A second flat plate-shaped member is formed and arranged in the total reflection side duct so that the main surface of the second flat plate member faces in a direction perpendicular to the laser beam traveling toward the total reflection mirror. And a total reflection side partition portion in which a gap for allowing the laser beam to pass through is formed in the second flat plate member ,
Further comprising
The total reflection side partition portion is insulated and divided at a predetermined position, and a positive voltage is applied to one divided total reflection side partition portion and the other total reflection partition is divided. The gas laser oscillator according to claim 1, wherein a negative voltage is applied to the portion.

The positive voltage applied to the one output-side partition and the negative voltage applied to the other output-side partition are voltages according to the space dimensions in the output-side duct. The gas laser oscillator according to claim 1.

The positive voltage applied to the one total reflection side partition and the negative voltage applied to the other total reflection side partition are voltages according to the spatial dimensions in the total reflection side duct. The gas laser oscillator according to claim 2, wherein: