JP2000101171A - スラブ状気体レ―ザ - Google Patents
スラブ状気体レ―ザInfo
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0975—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極間電圧を変化させることなく、各電極と
周囲の接地面との電位差を半減させた状態で、バランス
の取れた放電を行うことができ、放電エネルギが同じで
あっても、漏洩を増加させることなく、最適な周波数に
近づけることが可能となるスラブ状気体レーザを提供す
る。 【解決手段】１対の電極１０４、１０６間に導入したレ
ーザ媒質と、これらの両電極に高周波電力を印加するた
めの高周波電源１００とを備え、レーザ媒質として導入
された気体を高周波電力によって励起放電し、その励起
放電状態の媒体を両電極１０４、１０６間にスラブ状に
閉じ込め、その媒体によってレーザ光を形成する。電極
１０４、１０６を接地させず、電極１０４、１０６に印
加する電圧波形の位相を偏移した状態で供給する。この
電圧波形の位相は互いに約１８０°偏移させた状態が好
ましい。
周囲の接地面との電位差を半減させた状態で、バランス
の取れた放電を行うことができ、放電エネルギが同じで
あっても、漏洩を増加させることなく、最適な周波数に
近づけることが可能となるスラブ状気体レーザを提供す
る。 【解決手段】１対の電極１０４、１０６間に導入したレ
ーザ媒質と、これらの両電極に高周波電力を印加するた
めの高周波電源１００とを備え、レーザ媒質として導入
された気体を高周波電力によって励起放電し、その励起
放電状態の媒体を両電極１０４、１０６間にスラブ状に
閉じ込め、その媒体によってレーザ光を形成する。電極
１０４、１０６を接地させず、電極１０４、１０６に印
加する電圧波形の位相を偏移した状態で供給する。この
電圧波形の位相は互いに約１８０°偏移させた状態が好
ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スラブ状気体レー
ザに関し、更に詳しくはレーザ媒体を放電励起する構造
に関する。
ザに関し、更に詳しくはレーザ媒体を放電励起する構造
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、容量結合による高周波気体レー
ザ放電を示す概略図である。電極間における横方向の重
要な電気構造については、D.R.Hall and H.J.Baker,
「スラブ状導波管ＣＯ2 レーザ」, Japan Society of L
aser Technology, 20(4), p.31-52, October 1995 、及
び、Y.P.Raizer et al. 「高周波容量放電」，CRC Pres
s,Fl, 1995 などに詳細に説明されている。
ザ放電を示す概略図である。電極間における横方向の重
要な電気構造については、D.R.Hall and H.J.Baker,
「スラブ状導波管ＣＯ2 レーザ」, Japan Society of L
aser Technology, 20(4), p.31-52, October 1995 、及
び、Y.P.Raizer et al. 「高周波容量放電」，CRC Pres
s,Fl, 1995 などに詳細に説明されている。
【０００３】図３に示すスラブ状気体レーザにおいて、
各電極２，４付近には陽イオンが高濃度で存在してい
る。このような高濃度領域はイオンシース領域６，８と
呼ばれ、放電特性に大きな影響を与える。２つのイオン
シース領域６，８に挟まれたプラズマ領域９において
は、均一な励起状態となりレーザが形成される。従来か
ら知られているように、安定した正インピーダンスを特
徴とするα型放電により、気体放電レーザにおいて高レ
ベルのレーザ励起を効率良く行うことができる。この
時、シース領域は、プラズマ領域を効果的に安定させる
媒体を提供する上で非常に重要であると考えられてい
る。何らかの理由により、シース領域が壊された場合に
は、α型放電の安定性が損なわれ、γ型の高周波放電に
転換する可能性がある。極端な場合、特に高出力の高周
波を用いている場合には、γ型放電の開始に続いて全体
の放電が崩壊して電気アークが生じる可能性がある。結
果的に、レーザの機能は大きく失われる。
各電極２，４付近には陽イオンが高濃度で存在してい
る。このような高濃度領域はイオンシース領域６，８と
呼ばれ、放電特性に大きな影響を与える。２つのイオン
シース領域６，８に挟まれたプラズマ領域９において
は、均一な励起状態となりレーザが形成される。従来か
ら知られているように、安定した正インピーダンスを特
徴とするα型放電により、気体放電レーザにおいて高レ
ベルのレーザ励起を効率良く行うことができる。この
時、シース領域は、プラズマ領域を効果的に安定させる
媒体を提供する上で非常に重要であると考えられてい
る。何らかの理由により、シース領域が壊された場合に
は、α型放電の安定性が損なわれ、γ型の高周波放電に
転換する可能性がある。極端な場合、特に高出力の高周
波を用いている場合には、γ型放電の開始に続いて全体
の放電が崩壊して電気アークが生じる可能性がある。結
果的に、レーザの機能は大きく失われる。
【０００４】従って、スラブ状気体レーザの設計におい
て重要な点は、縦横両方向において均一な矩形状の放電
利得媒体を精度よく形成することである。この時、シー
ス電圧を非常に大きくすると（例えば、５０〜１５０Ｖ
rms ）、これに対応して、低プラズマ電界の大きさが縮
小される。この電界は、約０．４Ｖrms ／ｃｍ程度でよ
い。放電インピーダンスは、非常に低い値、例えば数オ
ーム程度とすることができる。イオンシース中の高電界
によって高エネルギの電子（５０〜１５０ｅＶ）が発生
し、この電子がプラズマ領域に衝撃を与えることによ
り、高レベルのレーザの形成と分布に適切な電子温度と
なる。
て重要な点は、縦横両方向において均一な矩形状の放電
利得媒体を精度よく形成することである。この時、シー
ス電圧を非常に大きくすると（例えば、５０〜１５０Ｖ
rms ）、これに対応して、低プラズマ電界の大きさが縮
小される。この電界は、約０．４Ｖrms ／ｃｍ程度でよ
い。放電インピーダンスは、非常に低い値、例えば数オ
ーム程度とすることができる。イオンシース中の高電界
によって高エネルギの電子（５０〜１５０ｅＶ）が発生
し、この電子がプラズマ領域に衝撃を与えることによ
り、高レベルのレーザの形成と分布に適切な電子温度と
なる。
【０００５】イオンシース特性は、１０〜１５０ＭＨｚ
程度の低めの周波数の高周波でレーザ性能を改善するこ
とができる。しかし、伝送線路を越えて周囲の接地面に
漏洩させることなく、高周波入力電力が印加される領域
全体にわたって、放電を電極間の空間に確実に閉じ込め
ることが必要である。このため、通常は、低めの周波数
を自由に選択することができない。つまり、この閉じ込
めは、周波数が１５０ＭＨｚを越える場合には容易に達
成できるが、周波数が低くなるほど困難となるのであ
る。しかし、一方ではこのような低い周波数は、最大出
力のレーザを発振させる上で最適の周波数となってい
る。
程度の低めの周波数の高周波でレーザ性能を改善するこ
とができる。しかし、伝送線路を越えて周囲の接地面に
漏洩させることなく、高周波入力電力が印加される領域
全体にわたって、放電を電極間の空間に確実に閉じ込め
ることが必要である。このため、通常は、低めの周波数
を自由に選択することができない。つまり、この閉じ込
めは、周波数が１５０ＭＨｚを越える場合には容易に達
成できるが、周波数が低くなるほど困難となるのであ
る。しかし、一方ではこのような低い周波数は、最大出
力のレーザを発振させる上で最適の周波数となってい
る。
【０００６】従来より、電極によって形成される高周波
ストリップ線路の特性インピーダンスを変化させるため
の構成として、誘電体を電極間の長手方向に所定間隔を
空けて整列させることが知られている。この誘電体の誘
電率は、長手方向の電圧変化、及び、高周波の定在波に
よって発生する不均一な放電を減少させるように設定さ
れている。
ストリップ線路の特性インピーダンスを変化させるため
の構成として、誘電体を電極間の長手方向に所定間隔を
空けて整列させることが知られている。この誘電体の誘
電率は、長手方向の電圧変化、及び、高周波の定在波に
よって発生する不均一な放電を減少させるように設定さ
れている。
【０００７】図４は、高周波励起による気体放電の典型
的な回路構成を示す図である（Griffithの米国特許第
４，３５２，１８８号、及び、Chenausky の米国特許第
４，３６３，１２６号，第４，４４３，８７７号参
照）。高周波電源１０から供給される電圧は、同軸ケー
ブル１４、インピーダンス整合ネットワーク１６、及
び、高周波真空貫通接続器１８を介して放電電極１２の
中心部に供給される。
的な回路構成を示す図である（Griffithの米国特許第
４，３５２，１８８号、及び、Chenausky の米国特許第
４，３６３，１２６号，第４，４４３，８７７号参
照）。高周波電源１０から供給される電圧は、同軸ケー
ブル１４、インピーダンス整合ネットワーク１６、及
び、高周波真空貫通接続器１８を介して放電電極１２の
中心部に供給される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のGrif
fithやChenausky の構成では、電極に印加される高周波
電圧が半減した場合には、当然ながら、高周波電極とそ
の周囲の接地面との電位差も半減する。このように電位
差が減少することにより、放電が漏洩する可能性が低く
なるものの、このような公知の放電構成では、入力電圧
を低くした場合、放電が弱くなり、レーザ出力が減少し
てしまう問題がある。
fithやChenausky の構成では、電極に印加される高周波
電圧が半減した場合には、当然ながら、高周波電極とそ
の周囲の接地面との電位差も半減する。このように電位
差が減少することにより、放電が漏洩する可能性が低く
なるものの、このような公知の放電構成では、入力電圧
を低くした場合、放電が弱くなり、レーザ出力が減少し
てしまう問題がある。
【０００９】本発明はこのような問題を鑑み、電極間電
圧を変化させることなく、各電極と周囲の接地面との電
位差を半減させた状態で、バランスの取れた放電を行う
ことができ、放電エネルギが同じであっても、漏洩を増
加させることなく、最適な低周波数に近づけることが可
能となるスラブ状気体レーザを提供することを目的とす
る。
圧を変化させることなく、各電極と周囲の接地面との電
位差を半減させた状態で、バランスの取れた放電を行う
ことができ、放電エネルギが同じであっても、漏洩を増
加させることなく、最適な低周波数に近づけることが可
能となるスラブ状気体レーザを提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のスラブ状気体レーザは、１対の電極間に導
入したレーザ媒質と、これらの両電極に高周波電力を印
加するための高周波電源とを備え、上記レーザ媒質とし
て導入された気体を上記高周波電力によって励起放電
し、その励起放電状態の媒体を上記１対の電極間にスラ
ブ状に閉じ込めるとともに、その媒体によってレーザ光
を形成するためのスラブ状気体レーザであって、上記各
電極に印加される電圧波形の位相が偏移した状態で供給
されていることによって特徴付けられる。この各電極に
印加される電圧波形の位相の偏移は、互いに約１８０°
偏移した状態で供給されていることが好ましい。
め、本発明のスラブ状気体レーザは、１対の電極間に導
入したレーザ媒質と、これらの両電極に高周波電力を印
加するための高周波電源とを備え、上記レーザ媒質とし
て導入された気体を上記高周波電力によって励起放電
し、その励起放電状態の媒体を上記１対の電極間にスラ
ブ状に閉じ込めるとともに、その媒体によってレーザ光
を形成するためのスラブ状気体レーザであって、上記各
電極に印加される電圧波形の位相が偏移した状態で供給
されていることによって特徴付けられる。この各電極に
印加される電圧波形の位相の偏移は、互いに約１８０°
偏移した状態で供給されていることが好ましい。
【００１１】以上の構成により、電極間の電圧を変化さ
せることなく、各電極と周囲の接地面との電位差を半減
させた状態で、バランスの取れた放電を行うことができ
る。
せることなく、各電極と周囲の接地面との電位差を半減
させた状態で、バランスの取れた放電を行うことができ
る。
【００１２】特に、各電極に印加される電圧波形の位相
の偏移が、互いに約１８０°偏移した状態で供給されて
いる場合、上記作用が顕著なものとなる。
の偏移が、互いに約１８０°偏移した状態で供給されて
いる場合、上記作用が顕著なものとなる。
【００１３】また、上記の構成において、上記高周波電
源の出力を２つの出力に分割するための電力分割器を備
え、その分割した出力をそれぞれ上記電極に供給すると
ともに、供給される電力波形が互いに逆位相の状態とさ
れている構成であってもよい。この逆位相の状態とする
ための構成として、上記電力分割器と上記一方の電極と
の間に、供給される高周波電圧の半波長の奇数個を含む
高周波伝送線路を設けた構成としてもよい。
源の出力を２つの出力に分割するための電力分割器を備
え、その分割した出力をそれぞれ上記電極に供給すると
ともに、供給される電力波形が互いに逆位相の状態とさ
れている構成であってもよい。この逆位相の状態とする
ための構成として、上記電力分割器と上記一方の電極と
の間に、供給される高周波電圧の半波長の奇数個を含む
高周波伝送線路を設けた構成としてもよい。
【００１４】さらに、両電極に電圧を供給する構成とし
て、電力分割器を設けず、上記高周波電圧を上記一方の
電極に直接供給するとともに、もう一方の電極に、高周
波電圧の１／４波長の奇数個を含む高周波伝送線路を接
続する構成であってもよい。この構成において、上記高
周波伝送線路の端部が接地した状態とされる同軸ケーブ
ルとしてもよい。さらに、この同軸ケーブルを、インピ
−ダンス整合ネットワークを介して上記もう一方の電極
に接続した構成としてもよい。
て、電力分割器を設けず、上記高周波電圧を上記一方の
電極に直接供給するとともに、もう一方の電極に、高周
波電圧の１／４波長の奇数個を含む高周波伝送線路を接
続する構成であってもよい。この構成において、上記高
周波伝送線路の端部が接地した状態とされる同軸ケーブ
ルとしてもよい。さらに、この同軸ケーブルを、インピ
−ダンス整合ネットワークを介して上記もう一方の電極
に接続した構成としてもよい。
【００１５】この構成では、高周波エネルギを電極間の
間隙を越えてもう一方の電極と容量結合させてもよい。
もう一方の電極は、短絡した１／４波長スタブや開放半
波長スタブのように、もう一方の電極に対して開放イン
ピーダンスを示す回路に接続されており、これらの電極
には逆位相の高周波電圧が印加される。当該技術分野に
おいてこのような回路はその他多数知られており、当業
者は短絡した１／４波長スタブや開放半波長スタブと同
等の構成を採用することもできる。例えば、「マイクロ
波工学の基礎」(R.E.Collin ，McGraw-Hill Book Compa
ny，1966）、「マイクロ波工学」（David Pozar, Addis
on Wesley, 1990)のような文献を参考にすることができ
る。
間隙を越えてもう一方の電極と容量結合させてもよい。
もう一方の電極は、短絡した１／４波長スタブや開放半
波長スタブのように、もう一方の電極に対して開放イン
ピーダンスを示す回路に接続されており、これらの電極
には逆位相の高周波電圧が印加される。当該技術分野に
おいてこのような回路はその他多数知られており、当業
者は短絡した１／４波長スタブや開放半波長スタブと同
等の構成を採用することもできる。例えば、「マイクロ
波工学の基礎」(R.E.Collin ，McGraw-Hill Book Compa
ny，1966）、「マイクロ波工学」（David Pozar, Addis
on Wesley, 1990)のような文献を参考にすることができ
る。
【００１６】
【実施の形態】本発明の実施の形態を、以下、図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【００１７】図１は、本発明のスラブ状気体レーザに適
用される励起部の実施の形態を示す概略図である。
用される励起部の実施の形態を示す概略図である。
【００１８】この実施の形態の励起部は、電極１０４、
１０６に電力を供給する高周波電源１００と、この高周
波電源１００からの電力を分割する電力分割器１０２
と、分割された電力をそれぞれ同軸ケーブル１０８，１
１０を介してインピ−ダンス整合を行うためのインピ−
ダンス整合ネットワーク１１２、１１４が設けられてい
る。また、放電励起を行うに真空容器１１６内には、電
極１０４，１０６が対向して設けられ、この電極１０
４，１０６にはそれぞれ高周波貫通接続器１１８，１２
０を介して高周波電力が直接供給される構成となってい
る。この構成において、高周波電力を電極１０４に供給
する同軸ケーブル１０８は、電極１０６に電力を供給す
る同軸ケーブル１１０よりも長い。このケーブル長さの
差は、選択した高周波の周波数の半波長の奇数分に対応
する。この構成により、電極１０４，１０６に印加され
る高周波電圧は、逆位相となる。
１０６に電力を供給する高周波電源１００と、この高周
波電源１００からの電力を分割する電力分割器１０２
と、分割された電力をそれぞれ同軸ケーブル１０８，１
１０を介してインピ−ダンス整合を行うためのインピ−
ダンス整合ネットワーク１１２、１１４が設けられてい
る。また、放電励起を行うに真空容器１１６内には、電
極１０４，１０６が対向して設けられ、この電極１０
４，１０６にはそれぞれ高周波貫通接続器１１８，１２
０を介して高周波電力が直接供給される構成となってい
る。この構成において、高周波電力を電極１０４に供給
する同軸ケーブル１０８は、電極１０６に電力を供給す
る同軸ケーブル１１０よりも長い。このケーブル長さの
差は、選択した高周波の周波数の半波長の奇数分に対応
する。この構成により、電極１０４，１０６に印加され
る高周波電圧は、逆位相となる。
【００１９】また、この２つの電極１０４、１０６に印
加される電圧の波形図を合わせて図１に示す。この波形
図から明らかなように、二電極間の有効電圧Ｖは正弦波
形状をなして変化する。また、比較のため、一方の電極
を接地した構成を示す図４にも、対応する波形図が図示
されている。この波形図においても、電極間の電位差に
より、電圧波形は正弦波形状に変化し、また電極間のピ
ーク電圧Ｖは等しい。しかし、図４における接地面に対
する電極のピーク電圧が図１のそれと比べ２倍である。
従って、図４に示す公知の構成によれば、電極からの放
電が真空容器に漏洩する可能性が、図１の実施の形態の
構成に比べてかなり高くなることが判る。 さらに、図
１によれば、各電極に供給される高周波電力は、それぞ
れ図４において一方の電極に供給される高周波電力の半
分である。この結果、２つの高周波貫通接続器１１８，
１２０の定格電力は、図４で必要な定格電力の半分でよ
い。 次に、図２に貫通接続器の定格電力が制限されな
い場合に適用される励起部として好ましい他の実施の形
態の概略図を示す。
加される電圧の波形図を合わせて図１に示す。この波形
図から明らかなように、二電極間の有効電圧Ｖは正弦波
形状をなして変化する。また、比較のため、一方の電極
を接地した構成を示す図４にも、対応する波形図が図示
されている。この波形図においても、電極間の電位差に
より、電圧波形は正弦波形状に変化し、また電極間のピ
ーク電圧Ｖは等しい。しかし、図４における接地面に対
する電極のピーク電圧が図１のそれと比べ２倍である。
従って、図４に示す公知の構成によれば、電極からの放
電が真空容器に漏洩する可能性が、図１の実施の形態の
構成に比べてかなり高くなることが判る。 さらに、図
１によれば、各電極に供給される高周波電力は、それぞ
れ図４において一方の電極に供給される高周波電力の半
分である。この結果、２つの高周波貫通接続器１１８，
１２０の定格電力は、図４で必要な定格電力の半分でよ
い。 次に、図２に貫通接続器の定格電力が制限されな
い場合に適用される励起部として好ましい他の実施の形
態の概略図を示す。
【００２０】この構成は、図１に示した構成とは、高周
波電源１００の電力は分割されずに一本の同軸ケーブル
１０８を通って、インピ−ダンス整合ネットワーク１１
２及び高周波貫通接続器１１８を介して電極１０４に印
加される点が相違している。さらに、電極１０６は、高
周波貫通接続器１２０とインピ−ダンス整合ネットワー
ク１１４を介して、１／４波長の奇数分に対応するスタ
ブ同軸ケーブル１２２に接続されている点が特徴的構成
である。
波電源１００の電力は分割されずに一本の同軸ケーブル
１０８を通って、インピ−ダンス整合ネットワーク１１
２及び高周波貫通接続器１１８を介して電極１０４に印
加される点が相違している。さらに、電極１０６は、高
周波貫通接続器１２０とインピ−ダンス整合ネットワー
ク１１４を介して、１／４波長の奇数分に対応するスタ
ブ同軸ケーブル１２２に接続されている点が特徴的構成
である。
【００２１】以上の構成により、高周波電力が、第一の
電極１０４から第二の電極１０６に容量結合され、同軸
ケーブル１２２の最端部で反射されて、電極１０６に戻
る。このように戻ってきた高周波エネルギーは、電極１
０４の電圧に対して逆位相となる。高周波ネットワーク
を分析したところ、一方の電極のみから電力を印加し、
スタブを利用する方法は、双方の電極から均等に電力を
印加する励起方法にほぼ匹敵することが明らかとなっ
た。
電極１０４から第二の電極１０６に容量結合され、同軸
ケーブル１２２の最端部で反射されて、電極１０６に戻
る。このように戻ってきた高周波エネルギーは、電極１
０４の電圧に対して逆位相となる。高周波ネットワーク
を分析したところ、一方の電極のみから電力を印加し、
スタブを利用する方法は、双方の電極から均等に電力を
印加する励起方法にほぼ匹敵することが明らかとなっ
た。
【００２２】以上の構成の実施の形態は、例えば、数キ
ロワット程度に及ぶ高出力のＣＯ2気体放電レーザな
ど、スラブ状気体レーザに適用される。スラブ状電極
は、１２０ｍｍ×１２００ｍｍ程度の大きさのものを約
２ｍｍ離して配置することが好ましい。安定した完全な
放電を行うためには、放電領域１ｃｍ2 当り約１０Ｗの
平均高周波出力が必要である。このような放電は高周波
電力発振器によって行われ、１００ＭＨｚでの高周波電
力が２０ｋＷまでであれば、高周波電力を等しい長さの
５０オームの同軸ケーブル２本に均等に分割し、一方
で、ケーブル終端の高周波電圧間で１８０°の位相差を
生じさせ、同一のケーブルに戻す。２本のケーブルはそ
の終端が、それぞれインピーダンス整合πネットワーク
の入力部に接続され、それぞれの出力は対向する電極の
高周波真空貫通接続口に接続される。共有される放電イ
ンピーダンス分割が、単純な二次方程式を満足すると想
定される場合には、インピーダンス整合πネットワーク
は、４オームの放電励起に対してそれぞれ５０〜１．０
オームのインピーダンス変換を行うように設定されてい
る。
ロワット程度に及ぶ高出力のＣＯ2気体放電レーザな
ど、スラブ状気体レーザに適用される。スラブ状電極
は、１２０ｍｍ×１２００ｍｍ程度の大きさのものを約
２ｍｍ離して配置することが好ましい。安定した完全な
放電を行うためには、放電領域１ｃｍ2 当り約１０Ｗの
平均高周波出力が必要である。このような放電は高周波
電力発振器によって行われ、１００ＭＨｚでの高周波電
力が２０ｋＷまでであれば、高周波電力を等しい長さの
５０オームの同軸ケーブル２本に均等に分割し、一方
で、ケーブル終端の高周波電圧間で１８０°の位相差を
生じさせ、同一のケーブルに戻す。２本のケーブルはそ
の終端が、それぞれインピーダンス整合πネットワーク
の入力部に接続され、それぞれの出力は対向する電極の
高周波真空貫通接続口に接続される。共有される放電イ
ンピーダンス分割が、単純な二次方程式を満足すると想
定される場合には、インピーダンス整合πネットワーク
は、４オームの放電励起に対してそれぞれ５０〜１．０
オームのインピーダンス変換を行うように設定されてい
る。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスラブ状
気体レーザによれば、１対の電極間に導入したレーザ媒
質としての気体を、両電極に高周波電力を印加して励起
放電し、その励起放電状態の媒体を上記１対の電極間に
スラブ状に閉じ込め、レーザ光を形成するスラブ状気体
レーザにおいて、両電極に印加する電圧波形の位相を偏
移した状態で供給する構成としたので、電極間の電圧を
変化させることなく、バランスの取れた放電を行うこと
ができ、この結果、放電出力が、放電の漏洩によって相
殺されることを防ぐことが可能となり、最適な低周波数
に近づけることが可能となる。また、この電圧波形の位
相を偏移が互いに約１８０°として供給する構成とした
場合、さらに、上記効果が顕著なものとなる。
気体レーザによれば、１対の電極間に導入したレーザ媒
質としての気体を、両電極に高周波電力を印加して励起
放電し、その励起放電状態の媒体を上記１対の電極間に
スラブ状に閉じ込め、レーザ光を形成するスラブ状気体
レーザにおいて、両電極に印加する電圧波形の位相を偏
移した状態で供給する構成としたので、電極間の電圧を
変化させることなく、バランスの取れた放電を行うこと
ができ、この結果、放電出力が、放電の漏洩によって相
殺されることを防ぐことが可能となり、最適な低周波数
に近づけることが可能となる。また、この電圧波形の位
相を偏移が互いに約１８０°として供給する構成とした
場合、さらに、上記効果が顕著なものとなる。
【００２４】また、 また、上記の構成において、上記
高周波電源の出力を２つの出力に分割するための電力分
割器を備え、その分割した出力をそれぞれ上記電極に供
給するとともに、供給される電力波形が互いに逆位相の
状態とされている構成とした場合、各電極に供給される
高周波電力は、従来技術に比べ必要な定格電力の半分で
よく、省エネルギとすることが可能であり、経済的であ
る。この逆位相の状態とするための構成として、上記電
力分割器と上記一方の電極との間に、供給される高周波
電圧の半波長の奇数個を含む高周波伝送線路を設けた構
成を採用したり、あるいは、電力分割器を設けず、高周
波電圧を一方の電極に直接供給するとともに、もう一方
の電極に、高周波電圧の１／４波長の奇数個を含む高周
波伝送線路を接続する構成を採用したりするなど、適宜
選択することによって、上記効果と同様な効果を奏する
ことが可能となる。
高周波電源の出力を２つの出力に分割するための電力分
割器を備え、その分割した出力をそれぞれ上記電極に供
給するとともに、供給される電力波形が互いに逆位相の
状態とされている構成とした場合、各電極に供給される
高周波電力は、従来技術に比べ必要な定格電力の半分で
よく、省エネルギとすることが可能であり、経済的であ
る。この逆位相の状態とするための構成として、上記電
力分割器と上記一方の電極との間に、供給される高周波
電圧の半波長の奇数個を含む高周波伝送線路を設けた構
成を採用したり、あるいは、電力分割器を設けず、高周
波電圧を一方の電極に直接供給するとともに、もう一方
の電極に、高周波電圧の１／４波長の奇数個を含む高周
波伝送線路を接続する構成を採用したりするなど、適宜
選択することによって、上記効果と同様な効果を奏する
ことが可能となる。
【００２５】さらに、これらの高周波伝送線路の端部が
接地した状態とされる同軸ケーブルを採用し、この同軸
ケーブルを、インピ−ダンス整合ネットワークを介して
もう一方の電極に接続した構成とした場合に、高周波エ
ネルギを電極間の間隙を越えてもう一方の電極と容量結
合させることができ、両電極に逆位相の高周波電圧を印
加することが可能となるので、この構成によっても上記
効果と同様な効果が得られる。
接地した状態とされる同軸ケーブルを採用し、この同軸
ケーブルを、インピ−ダンス整合ネットワークを介して
もう一方の電極に接続した構成とした場合に、高周波エ
ネルギを電極間の間隙を越えてもう一方の電極と容量結
合させることができ、両電極に逆位相の高周波電圧を印
加することが可能となるので、この構成によっても上記
効果と同様な効果が得られる。
【図１】本発明のスラブ状気体レーザに適用される励起
部の実施の形態を示す概略図
部の実施の形態を示す概略図
【図２】本発明のスラブ状気体レーザに適用される励起
部の他の実施の形態を示す概略図
部の他の実施の形態を示す概略図
【図３】従来の容量結合による高周波気体レーザ放電を
示す概略図
示す概略図
【図４】従来の高周波励起による気体放電の典型的な回
路構成を示す図
路構成を示す図
１００ 高周波電源 １０２ 電力分割器 １０４，１０６ 電極 １０８，１１０ 同軸ケーブル １１２，１１４ インピーダンス整合ネットワーク １１６ 真空容器 １１８，１２０ 貫通接続器 １２２ 同軸ケーブル
Claims (7)
- 【請求項１】 １対の電極間に導入したレーザ媒質と、
これらの両電極に高周波電力を印加するための高周波電
源とを備え、上記レーザ媒質として導入された気体を上
記高周波電力によって励起放電し、その励起放電状態の
媒体を上記１対の電極間にスラブ状に閉じ込めるととも
に、その媒体によってレーザ光を形成するためのスラブ
状気体レーザであって、上記各電極に印加される電圧波
形の位相が偏移した状態で供給されていることを特徴と
するスラブ状気体レーザ。 - 【請求項２】 上記各電極に印加される電圧波形の位相
が互いに約１８０°偏移した状態で供給されていること
を特徴とする請求項１に記載のスラブ状気体レーザ。 - 【請求項３】 上記高周波電源の出力を２つの出力に分
割するための電力分割器を備え、その分割した出力をそ
れぞれ上記電極に供給するとともに、供給される電力波
形が互いに逆位相の状態とされていることを特徴とする
請求項１に記載のスラブ状気体レーザ。 - 【請求項４】 上記電力分割器と上記一方の電極との間
に、供給される高周波電圧の半波長の奇数個を含む高周
波伝送線路を設けることにより、上記両電極に供給され
る電圧波形が互いに逆位相とされることを特徴とする請
求項３に記載のスラブ状気体レーザ。 - 【請求項５】 上記高周波電圧が上記一方の電極に直接
供給されるとともに、もう一方の電極には、高周波電圧
の１／４波長の奇数個を含む高周波伝送線路が接続され
ていることを特徴とする請求項１に記載のスラブ状気体
レーザ。 - 【請求項６】 上記供給される高周波電圧の１／４波長
の奇数個を含む高周波伝送線路の端部が接地した状態と
される同軸ケーブルであることを特徴とする請求項５に
記載のスラブ状気体レーザ。 - 【請求項７】 上記同軸ケーブルは、インピ−ダンス整
合ネットワークを介して上記もう一方の電極に接続され
ていることを特徴とする請求項６に記載のスラブ状気体
レーザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/148,714 US6137818A (en) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | Excitation of gas slab lasers |
| US09/148714 | 1998-09-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000101171A true JP2000101171A (ja) | 2000-04-07 |
Family
ID=22527013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11249884A Pending JP2000101171A (ja) | 1998-09-04 | 1999-09-03 | スラブ状気体レ―ザ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6137818A (ja) |
| EP (1) | EP0986147A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000101171A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017073420A (ja) * | 2015-10-05 | 2017-04-13 | ファナック株式会社 | 補助電極を備えたガスレーザ発振器 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6636545B2 (en) * | 1996-09-26 | 2003-10-21 | Alexander V. Krasnov | Supersonic and subsonic laser with radio frequency excitation |
| US11095088B1 (en) | 2018-02-21 | 2021-08-17 | Zoyka Llc | Multi-pass coaxial molecular gas laser |
| EP3550678B1 (en) | 2018-04-04 | 2020-02-26 | Kern Technologies, LLC | Folded slab waveguide laser |
| EP3700028B1 (en) | 2019-02-22 | 2021-01-13 | Kern Technologies, LLC | Radio frequency slab laser |
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|---|---|---|---|---|
| JPS5673484A (en) * | 1979-11-21 | 1981-06-18 | Mitsubishi Electric Corp | Voiceless discharge gas laser device |
| IT1143072B (it) * | 1980-02-25 | 1986-10-22 | Selenia Ind Elettroniche | Circuito di pompa ad alta tensione per laser ad eccitazione trasversa |
| US4352188A (en) * | 1980-07-03 | 1982-09-28 | Hughes Aircraft Company | rf Pumped waveguide laser with inductive loading for enhancing discharge uniformity |
| US4363126A (en) * | 1980-12-10 | 1982-12-07 | United Technologies Corporation | Tuned-circuit RF-excited laser |
| JPS57183087A (en) * | 1981-05-07 | 1982-11-11 | Mitsubishi Electric Corp | Laser equipment |
| US4443877A (en) * | 1982-02-01 | 1984-04-17 | United Technologies Corporation | Uniformly excited RF waveguide laser |
| US4618961A (en) * | 1982-12-16 | 1986-10-21 | Sutter Jr Leroy V | Configuration of electrodes for transversely excited gas lasers |
| JPS60147186A (ja) * | 1984-01-11 | 1985-08-03 | Mitsubishi Electric Corp | 軸流型無声放電励起ガスレ−ザ装置 |
| US4633478A (en) * | 1985-06-17 | 1986-12-30 | Hughes Aircraft Company | High efficiency RF excited gas laser with transverse discharge excitation |
| US5065405A (en) * | 1990-01-24 | 1991-11-12 | Synrad, Incorporated | Sealed-off, RF-excited gas lasers and method for their manufacture |
| US5008894A (en) * | 1990-03-30 | 1991-04-16 | Synrad, Incorporated | Drive system for RF-excited gas lasers |
| JPH05299741A (ja) * | 1992-04-16 | 1993-11-12 | Toshiba Corp | ガスレーザ装置 |
| US5236039A (en) * | 1992-06-17 | 1993-08-17 | General Electric Company | Balanced-line RF electrode system for use in RF ground heating to recover oil from oil shale |
-
1998
- 1998-09-04 US US09/148,714 patent/US6137818A/en not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-09-03 JP JP11249884A patent/JP2000101171A/ja active Pending
- 1999-09-06 EP EP99307063A patent/EP0986147A3/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017073420A (ja) * | 2015-10-05 | 2017-04-13 | ファナック株式会社 | 補助電極を備えたガスレーザ発振器 |
| US9819139B2 (en) | 2015-10-05 | 2017-11-14 | Fanuc Corporation | Gas laser oscillator having auxiliary electrodes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6137818A (en) | 2000-10-24 |
| EP0986147A2 (en) | 2000-03-15 |
| EP0986147A3 (en) | 2000-04-19 |
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