JP2000511005A - 無線周波数励起導波レーザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＲＦ励起レーザ用の締め付け装置（２３）が備えられ、締め付け装置は、セラミックス部材上の歪みを減少し、従来の締め付け装置よりも、低コストである。ＲＦ励起レーザの導波チャネル交差部分（３９）の上には電極が配置されていない。セラミックスカバー（４８）が上述した導波チャネルの交差部分の上に配置され、プラズマの蓄積を少なくする。光学機材搭載装置（５５）は、半径方向の（外周から中心に向う方向の）圧縮力を使用して、光学機材をポスト（５４）に固定し、その結果、光学機材の表面が歪むのを防止している。ＲＦ励起レーザの導波チャネル（３７）は、Ｕ字型断面を有しており、縦横比は１対１よりも大きく、レーザ性能を高める。ビーム再指向装置（８８）は、レーザヘッドを他の光学機材の搭載面として機能させる。導波路（３６）には、放出用の孔またはスロットが設けられ、導波路（３６）の導波チャネルに圧力が蓄積しないように機能する。

Description

【発明の詳細な説明】 無線周波数励起導波レーザ発明の背景 発明の属する技術分野 この発明は、無線周波数（以下、「ＲＦ」という）励起導波レーザ、特に、Ｒ Ｆ励起導波レーザの構成部材の改良に関する。従来の技術 一般に、分布インダクタンスを有するＲＦ励起導波レーザが知られている。先 行技術の図１に、アメリカ特許４，７８７，０９０（以下、「特許０９０」とい う）に開示された従来のＲＦ励起導波レーザを示す。特許０９０は、金属製ハウ ジングに挿入された分布インダクタンスＲＦ励起導波レーザ装置を開示している 。上記金属製ハウジングは真空ハウジングであるとともに、共振器ミラーを支持 する構造になっている。特許０９０は、金属製ハウジング内に挿入されたＲＦ励 起導波レーザ装置の一つの表面に、外部締め付け板を押し付けて、挿入された装 置を締め付けることを教示している。しかし、実際には、上記締め付け方法には レーザの精度および性能に悪影響を及ぼす多くの問題があることが判明した。例 えば、締め付ける力の強さを制御することが難しく、その結果、締め付ける力が 強すぎて、内部のセラミックス導波構造を破損してしまうことがある。更に、上 記締め付け装置では、真空ハウジングの一つの面が非常に薄く、締め付け板によ って変形する可能性がある。更にハウジングの強度が低下し、レーザの光整列の 安定性を損なう。 先行技術の図２および３に、通常の電極を使用して、Ｚ型光導波路構造内のガ ス放電を励起する従来の屈折導波路を示す。上記構造においては、全てのチャネ ル（経路）においてガス放電が起きる。上記導波路は、その中に導波チャネル６ が形成されたセラミックス基材４からなっている。金属電極８がセラミックス基 材４の両面に設置されている。この状態でＲＦエネルギーが与えられると導波路 の中でプラズマ放電が起きる。導波チャネルの交差部分１２では、導波チャネル のその他の通常の部分におけるよりも実質的に高電流であり、そ の結果、交差部分のプラズマは相対的に温度が高く、強度が高いことが判明した 。上述した不均一なガス放電の状態は、レーザ変換効率を低下させ、交差部分で 電極のスパッタリング（飛散）が生じることがある。 先行技術の図４に、Ｕ型孔導波スラブを含む、従来のＺ型導波路共振器の配置 を示す。Ｚ型は、導波チャネル６の配列がＺの形をしていることを意味する(即 ち、３つの導波チャネルであって、それぞれが導波路を横切って通過する)。反 射ミラー１１がチャネル６に隣接して位置している。出力レーザビームは、透過 ミラー１３を通って放出される。 先行技術の図５には、従来の導波路に使用されている導波チャネルの端部を示 す。図示されているように、従来の導波チャネルは円形、四角形、およびＵ形の 断面を有している。各チャネルは、概ね１対１の縦横比（高さと幅の比率）を有 している。各導波チャネルの端部に位置するミラー１１および１３（図４参照） は、同時に多数の要件を満たす光マウント（光学機材搭載装置）に搭載されてい る。 第１の要件は、ガス封入器の真空度を損なうことなく、ミラーの角度設定が行 われなければならないことである。 第２の要件は、上記設定は広範な環境条件において、安定していることである 。更に、高出力レーザにおいては、上記光マウントはミラーの光基材から余剰の 熱を取り除いて、潜在的な損傷および表面形状の歪みを極小化することである。 これらは、矯正しないで放置すると、性能の低下および信頼性の低下に結びつく 。角度を安定に維持し、且つ、表面形状を歪めることなく、共振装置をマウント に締め付けることは緊要であるが、達成が困難である。最後の要件は、商業的に 有効であって、コストが安く、その適用が、マーケットにとっても経済的に通常 認められるレベルであることである。 先行技術の図６に、従来のガスレーザー共振器用の透過ミラーマウントを示す 。上記ミラーマウントは、透過ミラー１６を有する金属ポスト１４を使用してい る。湾曲点の周りの湾曲部１７は、真空封入器を通る角度を変える働きをする。 ミラーマウントが、取り付けボルト１９によって、（図示されていない）レーザ ハウジングに締め付けられることは公知である。「Ｏ」リング２１お よび２３によって、ミラーとレーザハウジングとが密封される。マウントの角度 変化は、真空封入器の外側に位置する精密ねじ込み式調整ネジ１８を使用して行 われる。ネジ１８は、順次、ポスト１４に対して力を加える。上述したように、 ポストは通常（図示されていない）レーザハウジングと一体的で、そして、レー ザハウジングに密封される。多くの場合、４本の調整ネジ１８は、直角方向に傾 斜する動きをもたらすけれども、３点システムのようには安定していない。透過 ミラーは、押圧キャップ２０によって、「Ｏ」リング２１に押圧された状態で固 定されている。 ミラー１６をポスト１４に取り付けるために用いられている従来の方法には、 問題点がある。透過ミラー１６（および図示されていない高反射ミラー）は、典 型的に、ミラーに軸方向の力を加える押圧キャップ２０を使用して取り付けられ ている。冷却目的のために、図７に示すように、高反射ミラーの背面に強く密着 することが要求される。押圧キャップ２０をそのように配置するためには、（図 中矢印Ｆで示すように）ミラー１６の軸方向の力が生じる。この力によって、ミ ラーの２２の部分に歪みが生じ、ミラーの表面形状を損傷する。この問題点を解 決する方法の１つは、ポストの端に古典的な３点接触でミラーを搭載することで あるが、この方法によると、熱的な面を犠牲にしなければならない。発明の要旨 上述した問題点および従来技術の他の欠陥は、本発明のＲＦ励起レーザによっ て解決される。締め付け装置が提供され、その締め付け装置はセラミックス部材 上の歪みを減少し、従来の締め付け装置よりも費用が易い。導波チャネルの交差 部分を電極で覆う必要が少なくなったり全く不要となり、この部分におけるプラ ズマの蓄積が少なくなる。効率性およびモードの質を向上させるために、導波チ ャネルの交差部分をセラミックスで覆うことが行われる。従来の導波チャネルに 第４のチャネルを追加して、「ボウタイ」または「８の字」形のリング共振器を 形成することによって、出力の増加が達成される。従来の導波チャネルに第４、 ５またはそれ以上のチャネルを追加することによって、Ｗ(またはＭ)、またはＷ Ｉ（またはＮＶまたはＭＩ）の組み合わせ、または多数 からなるジグザグ形状の導波チャネルを形成することができる。標準的なＺ型導 波路構造に上述した追加の導波チャネルを収容するために、追加のレーザ高反射 ミラーが提供され、レーザビームを導波チャネルを通って、伝搬する。改良型光 マウント（光学器材搭載装置）は、半径方向の圧縮力を使用して光学器材をポス トに保持している。これによって、光学器材の表（前）面に歪が生じるのを防止 している。 光学器材搭載装置は、レーザの各端末に、追加のミラーを搭載することができ る形状になっいる。Ｕ字型断面積を有し、縦横比率が１対１よりも大きい導波チ ャネルは、レーザ導波路設計を複雑にすることなく、レーザ出力性能を向上させ る。レーザ再指向装置は、レーザヘッドを他の光学器材のための搭載面として機 能させる。１対１より大きい縦横比を有する導波チャネルによって放出される矩 形のレーザビームに対しては、レーザビームのｘ、ｙ軸の大きさが同じ位置に、 ２個のレンズからなる望遠鏡と共に、円筒状レンズを配置して、円形ビームを維 持し、ビーム直径を変える能力を付与する。別の方法は、アナモルフィックなビ ームエクスパンダープリズムを使用して、コンパクト且つ質素な装置内で、レー ザビームの直径を変化させレーザビームをコンパクト且つ質素な装置内で再コリ メート（視準）する。解放用開口またはスロットを導波路に設けて、パルス的な ガス放出条件下で導波チャネル内に蓄積する音響共振を減少する。 上述したこの発明の特徴および他の特徴ならびに利点は、次の詳細な記述およ び図面から、当業者は理解し、識別することができる。図面の詳細な説明 次に、図面を説明する。 図面には類似の要素には類似の番号が付されている。 図１は、先行技術のレーザ締め付け装置の部分分解透視図である。 図２は、先行技術の、金属電極を含む導波路の平面図である。 図３は、図２の導波路の側面図である。 図４は、先行技術の、導波チャネルの近傍にミラーの設置を示した導波路の平面 図である。 図５は、先行技術の、導波路に使用されるチャネルの端部を示す図である。 図６は、先行技術の、光マウントの断面図である。 図７は、先行技術の、従来の光マウントにミラーを搭載するための装置の側面図 である。 図８は、この発明の締め付け装置の、端の部分を取り除いた側面図である。 図９は、この発明の金属電極およびセラミックスカバーを備えた導波路の底面図 である。 図１０は、図９の導波路の側面図である。 図１１は、この発明のリングレーザ装置のボウタイまたは８の字型導波路を上か ら示した概略図である。 図１２は、この発明の光マウントの側面図である。 図１３は、この発明のミラーハウジングの後面図である。 図１４は、図１３の線１４ー１４における断面図である。 図１５は、図１３のミラーハウジングの前面図である。 図１６は、この発明の高反射ミラーの搭載装置の断面図である。 図１７は、この発明の導波チャネルの端面を示す図である。 図１８は、他の光学機材のための搭載面として使用されるレーザヘッドの上面を 示す図である。 図１９は、図１８のレーザヘッドの側面図である。 図２０は、図１８の底面を示す図である。 図２１は、図１９の線２１ー２１における断面図である。 図２２は、図１８のレーザヘッドの端面を示す図である。 図２３は、光スキャナを備えた図１８のレーザヘッドの側面図である。 図２４は、図１８に示されたレーザヘッドと使用されるビーム再指向装置の前面 図である。 図２５は、図２４のビーム再指向装置を側方から見たときの断面図である。 図２６は、図２４のビーム再指向装置の後面を示す図である。 図２７は、図２４のビーム再指向装置の側面を示す図である。 図２８は、図２４のビーム再指向装置を端部から見たときの断面図である。 図２９は、図１８に示すレーザヘッドと使用される第１ミラーマウントの前面を 示す図である。 図３０は、図１８に示すレーザヘッドと使用される第２ミラーマウントの前面 を示す図である。 図３１は、図１８に示すレーザヘッドと使用される第３ミラーマウントの前面を 示す図である。 図３２は、図３１の線３２ー３２における断面図である。 図３３は、この発明のＷ型導波路の上面を示す図である。 図３４は、この発明のＷＩまたはＮＶ型導波路の上面を示す図である。 図３５は、この発明の、Ｗ型導波路（図３３）の３個のミラーの側の端部または ＷＩまたはＮＶ型導波路（図３４）の両方の端部のためのミラーハウジングの後 面を示す図である。 図３６は、図３５のミラーハウジングの上面を示す図である。 図３７は、水平および垂直部分のレーザビームの大きさが等しくなる位置に円筒 状レンズを配置し、水平部分４．５７ｍｍ、垂直部分２．７９ｍｍの矩形レーザ を円形レーザに変換する状態を示した光波分析結果をプロットした図である。 図３８は、この発明の、短い距離において、矩形のレーザビームを円形のレーザ ビームに変換するためのアナモルフィックなビームエクスパンダの側面を示す図 である。 図３９は、この発明の、電極および導波チャネルの交差部分の上を覆うセラミッ クスカバーを備えたリング導波路の底面を示す図である。 図４０は、この発明の、周波数の関数としてレーザ出力をプロットした図である 。 図４１は、この発明の、レーザ導波チャネルの音響調波の波型をプロットした図 である。 図４２は、この発明の、ガス圧ベントホールを有する導波路の上面を示す図であ る。 図４３は、この発明の、ガス圧放出スロットを有する導波路の底面を示す図であ る。発明の詳細な説明 図８に、先行技術の締め付け板の問題点を解決したこの発明の改良締め付け装 置が示されている。レーザヘッド（または装置）２３は、レーザヘッドの電 気的アースとしての機能も併せ持つ１個の金属ハウジング２４を有している。金 属ハウジング２４内には、ハウジングと電気的に接続された金属電極３８および 非酸素放出・非微粒子放出電極３２が配置され、セラミックス導波路３６が両電 極の間に位置している。導波路３６は、その中に形成された導波チャネル３７を 有している。ＲＦ電源装置３０は、同軸ケーブル２５によって、真空密封された ＲＦコネクタ１３３を介して、そして、更に位相の一致した同軸ライン１３５に よって、真空密封されたＲＦコネクタ１３７を介して、電極３８に接続されてい る。内部冷却経路３１を形成する冷却液封入プレート２９が、ハウジング２４に 取り付けられている。なお、内部冷却経路３１は、ハウジング２４内に形成して 、プレート２９によって密封してもよい。セラミックス導波路３６は、上下右左 の全ての方向において、電極３８および３２の外方に張り出して、上下の電極の 端において、電極間で放電が起きることを防止する。この導波路３６の張り出し （または電極３８および３２の引き込み）によって、セラミックスの表面に沿う 方向の電極間の電気抵抗が、導波路を通る方向の電極間の電気抵抗よりも全ての 個所で確実に大きくなっている。 分布インダクタンス４０は、先行技術の図１に用いられているように、セラミ ックススペーサ２８によって、電極３８の上方に設置されている。分布インダク タンス４０の一端は、ワイヤー１４１によって電極３８と電気的に結合され、そ して、分布インダクタンス４０の他端は、金属製Ｃ型スプリング２６によって、 アースとして機能する金属ハウジングに電気的に結合されている。この発明のレ ーザ２３は、先行技術において使用されている外部締め付け板、例えば、図１に 示す締め付け板を除外した締め付け装置を備えている。外部締め付け板の代わり に、Ｃ型スプリング２６とセラミックススペーサ２８との組み合わせからなる装 置を用いている。Ｃ型スプリングは、金めっきベリリウム−カッパー等の弾力性 のある材料から作られている。Ｃ型スプリング２６によって、所定の締め付け力 、および、インダクタンス４０と金属ハウジング２４との間の低インダクタンス 接続が得られる。この装置によって、非常に均一な締め付け力が得られ、その締 め付け力は、セラミックス部材の破損を引き起こさない程度の大きさである。 更に、この発明の締め付け装置によると、ハウジング２４を薄くする必要が 無いので、従来の装置に比して、ハウジングの堅固さを向上し、センタリングが 安定する。更に、セラミックススペーサ２８は単純な、２個の部材からなってお り、図１に示す先行技術の装置に使用されるセラミックス部材よりもコストが低 い。（低出力レーザに対しては）ハウジング２４に取り付けられた金属フィン４ ２によって空冷することができる。フィン２４は、図に示すように、ハウジング の底部に取り付けるのが望ましい。（４０Ｗ以上の）高出力レーザに対しては、 冷却経路３４の中を液体または圧縮空気を流す装置が用いられる。または、図に 示されているように、上述した両方の方法を使用することができる。 先行技術においては、電極としてアルミニウムが一般的に用いられている。ア ルミニウムは以下の点でこの装置の材料として優れている。即ち、安価である。 電気抵抗が低く、熱伝導率が高い。酸素の減少を阻止する優れた酸化物を形成す る。更に、ＣＯ₂レーザと共通の波長において、導波路として使用するとき、伝 搬損失が低い。残念なことに、アルミニウムの上に形成される固有の酸化物（Ａ ｌ₂Ｏ₃）の熱膨張係数は、アルミニウム基板の熱膨張係数と係数で３．５異なっ ている。レーザが起動、停止（スイッチオンおよびオフ）されたとき、またはパ ルスモードで操作されたときに生じる熱サイクルは、上記酸化物を損傷して、粒 子を発散させる。これ等の粒子は、レーザの、高い光強度の導波路の中で直接生 じるので、上述した飛散した粒子は加熱され、光学ミラーを損傷し、レーザの性 能を低下させる。特に、垂直の位置でレーザが操作されるとき、その信頼性を低 下させ、ある位置から他の位置への移動時または移動を伴う操作時には、移動の 影響を受ける。 上述した酸化物の飛散問題を低減するために、通常、アルミニウムに電解薄膜 を施す。電解浴は、レーザガス媒質の汚染をさけるために特に清浄に保たなけれ ばならない。ガスを放出すると、レーザヘッドハウジング内でレーザガスと混合 して汚染を引き起こす。電解浴の清浄性を保つために特別な配慮をすると、レー ザの製造コストが高くなる。電解薄膜形成工程で析出した酸化物のガス放出に対 して必要な追加の熱処理を行うと、追加の出費が必要になる。更に、電解薄膜形 成によって、アルミニウムにおける上述した飛散の問題は軽減されるけれども、 根本的にその問題は解決されない。 本発明においては、図８に示した非酸素放出・非微粒子放出電極シム板３２と して、アルミニウムの代わりにチタンを使用することによって、上述した問題点 を解決する。チタンおよびその合金の耐酸化性および耐腐食性は、４００℃未満 の温度で優れている。８００℃未満の温度では、チタン−アルミナイド合金の耐 酸化性は十分である。チタンおよびその合金は、空気中において、頑強な表面酸 化物被膜を形成するので、熱伝導率およびＲＦ抵抗に関してはアルミニウムほど は良くないという事実にかかわらず、この装置へ適用する利点がある。他の適切 な材料は、金およびプラチナであるが、コストが高く、大きな装置に使用するに は適していない。これ等の材料は、適切なコストにするために、導波路をカバー する金属電極の部分だけを覆う薄いフォイル（箔）の形で使用することができる 。更に、上述した材料は、公知の薄膜析出技術（蒸着、スパッタリング等）によ って、電極を覆う薄膜の形で析出させることができ、優れた耐酸化性／耐腐食性 を示す。 非酸素放出・非微粒子放出電極３２は、チタン薄板の形状とすることができる 。チタン薄板を使用することによって、この相対的に低い熱伝導材の温度上昇を 最小化して、レーザガスの過度の温度上昇を防止する。しかしながら、容易な操 作ができる厚さは必要である。この発明の態様においては、チタンシム電極は、 １／４インチ以下の厚さを有している。 図９および１０には、この発明の１つの態様の、電極３８および３２の間に配 置されたセラミックス導波路３６が、導波チャネル３７の配列とともに示されて いる。先行技術の図２および３を参照しながら述べたように、過度のプラズマ放 電が導波チャネルの交差部分に生じる。図８および９に示された実施態様は、セ ラミックス導波路３６と接触する相対的に厚いアルミニウム電極３８を有してお り、ＲＦ電気的接触は、（電気）ワイヤ１４１によって分布インダクタンス４０ に対してなされている。相対的に厚い電極は、ホットＲＦ電極として機能すると ともに、セラミックス導波路３６から伝導によつて熱を除去する働きをする。チ タン電極３２は、装置の底部において導波チャネル内のプラズマと接触している 。必ずしも必要ではないが、３９で示される導波チャネルの各交差部分の上に、 セラミックス製カバー４８が使用されている。使用されるときには、セラミック ス製カバーは、セラミックスサポート１４３および圧 縮バネ１４５によってその位置に固定される。交差部分３９の全域が金属電極３ ２および３８によって覆われないようにすると、交差部分内のプラズマは交差部 分全域の８０％以下を占める結果となる。好ましい実施態様においては、金属電 極３２および３８は、各導波チャネルの交差部分３９の所定部分まで延び（図９ において「ｄ」として示す距離）ており、所定部分の長さは非交差部分における 導波チャネル３７の幅の大きさに概ね等しい。これによって、交差部分３９にお いて高温強度のプラズマが生じないようにし、更に、その結果、高度に均一なポ ンピング、レーザ効率の向上およびレーザ寿命の向上をもたらす。セラミックス 製カバー４８は、金属電極３２によって覆われていない導波チャネルの交差部分 ３９を覆うように置かれる。セラミックス製カバーは導波路を延長して、レーザ のモードの質を向上させる。このように配置することによって、プラズマの移動 を共振器の光学器材から遠ざけて、レーザ寿命の向上に良い結果をもたらす。 更に別の実施態様においては、セラミックスカバー４８は取り除かれて、チャ ネルの交差部分３９はカバーされない状態にある。セラミックスカバーを取り除 くことによって、出力の低下は生じない。しかしながら、セラミックスカバー４ ８を金属電極３２によって覆われていない導波チャネルの交差部分の上に置くこ とによって、少し優れた質のモードが得られる。 図１１には、別の配置の導波チャネル３７を有するセラミックス導波路３６を 示す。導波チャネル３７ａ−３７ｄは、リング共振器の形状が「ボウタイ(蝶ネ クタイ)」または「８の字」を形成するように配置される。従って、導波チャネ ル３７ａおよび３７ｂは実質的に平行であり、第３の導波チャネル３７ｃは第１ および第２導波チャネル３７ａおよび３７ｂと斜めに交差する。第４の導波チャ ネル３７ｄは第１および第２導波チャネル３７ａおよび３７ｂと斜めに交差する 。反射ミラー４５、４７および４９、ならびに、部分反射ミラー５１はチャネル ３７ａー３７ｄを通ってビームを誘導する。ミラー ５１は部分透過であり、導 波路からレーザビームを出力する。更に、第５のミラー５２は、従来から知られ ているように、導波路のビーム取り出し口（出力口）の近くに配置されて、リン グ共振器から出てくる所定値以下の小さい第２ビームを共振器の中にフィードバ ックする。このような配置によって、リングレーザの単 一方向操作を可能にし、図１１に示すように、１つの出力ビームを生じる。リン グ共振器においては、レーザ利得媒質の光学的長さを増大することによって、物 理的に同一の大きさのレーザヘッドから、出力が増大したレーザを得ることがで きる。図９に示す導波路に、対角線の導波チャネル３７ｄを追加して、リング共 振器を構成することによって、出力を約２５％増大することができる。図１１に 示すように、リング共振器の放電長さを長くすることによって、レーザ増幅器と しても魅力あるものになる。図３９に示すように、電極３２および３８に設けら れた、図１１に示す導波中央交差部６３に一致する開口部６１は、図９のチャネ ル交差部分に関して述べ、そして、図３９に示すように、この交差部分における 放電強度を低下させる。電極３２が十分に厚いとき、電極３２をサポートする金 属レーザハウジングに、対応する開口部を設ける必要はない。開口部６１におけ る部分６３を覆うように、セラミックス製カバー４８と同様のセラミックス製カ バー６５を配置してもよい。 図１２Ａ−図１２Ｃには、符号５５で指示される、高反射ミラーのための本発 明による改良された光マウント（光学機材搭載装置）が一般的に示されている。 光マウントはポスト５４からなっており、ポスト５４は所定の間隔をおいて設け られた複数のタブ５６を有しており、タブ５６はポスト５４から内側に向って延 び、そして、ポスト５４の軸線方向と平行である。光学機材（例えば、反射ミラ ー、または、伝導（透過）ミラー）は、ポスト５４の端部に置かれ、スペース５ ８によって隔てられたタブ５６によって囲まれている。次いで、圧縮リング６０ をタブの周りに嵌合し、そして、適切な道具６１によって、ポストの縦軸方向に 押し込む。これによって、タブ５６は光学機材６２に向って押され、光学機材６ ２をポスト５４に固定する。光学機材６２に加わる上述した力は図１２Ａにおい て「Ｆ」の矢印で示されるように、半径方向（外周から中心に向う方向）である 。即ち、光学機材の表面に直接力が加わることが無いので、光学機材６２の表面 の歪みが最小化される。光マウント５５は、レーザの端部を密封（シール）する 端壁部材に組み込むことができる。更に、レーザ、例えば、図１１、３３および ３４に示される屈折型の共振レーザの１つの端壁に複数個の光マウントを組み込 むことができる。先行技術（図６、７参照）においては、共振器のミラーは、通 常、光学機材（ミラー）に軸方向の力が加 わる押圧キャップを使用して取り付けられていた。また冷却のためには、光学機 材の背面への緊密な接触が必要とされていた。しかしながら、細心の注意をはら って準備しないと、基材に変形が生じて、光学機材の表面形状を損傷する。この 問題点を解決するための１つの方法は、光学機材をポストの端部に３点接触で搭 載することである。しかし、この方法によると、装置に熱に関する問題が生じる 。 これらの問題点は、この発明の光マウント５５によって解決される。光マウン トから光学機材、例えば、ミラー４５、４７、４９または５１に加えられる力は 、軸線方向ではなく、半径方向であり、しかも、この力は光学機材の表面から十 分後退した側面部分に加えられる。先行技術の図７を参照しながら述べたように 、光学機材の表面に不均一に加えられる軸線方向の力によって、光学機材の表面 が変形する。他方、この発明の図１２Ａに示されるように、半径方向の力は、光 学機材の表面と平行に加えられるので、光学機材の表面に与える影響は非常に小 さい。更に、外周から中心に向う半径方向の締め付け力が、光学機材の前面から 十分に後退した部分に加わるので、光学機材の表面を変形から守ることができる 。熱的な観点では、最大の熱的抵抗は、光学機材とポスト５４の境界部分に生じ 、接触面が増えるにしたがって熱的抵抗を少なくすることができ、表面仕上げが 向上し、結合力が高まる。この発明の光マウントによると、接触面および結合力 が先行技術によって得られるよりも大きいので、光学機材の熱伝導性が向上する 。コスト面では、変形を生じること無く、光学機材を光マウントに効果的に取り 付けるに当たり、表面の準備およびその技術はそれ程要求されない。光マウント ５５は、図１３から図１６に示されているように、ミラーハウジング６５に直接 組み込まれて製作される。 図１３から図１５および図１６には、２個の光マウント５５を使用するミラー ハウジング６５を示す。導波路の各端末に反射面を設けるために、複数個の光マ ウント５５を１個のミラーハウジングに組み込んで製作してもよい。ポスト５４ （その結果として、光学機材６２）の指向方向はセットネジ６６を使用して調節 する。かくして、ポストを図１６に示す屈曲点６８の周りに傾斜させる。屈曲点 は、薄い金属板材６８からなっており、同時に、レーザヘッドの内 部を外気から遮断する働きを有し、そして、ポスト５４を屈曲させる。 溝７０（図１５参照）がミラーハウジングの面に形成され、ガスケット７２が 備えられて、ミラーハウジングとレーザヘッドとの間を真空密封させる。ガスケ ットとして、例えば、インジウムワイヤが使用され、ミラーハウジングとレーザ ヘッドとの間を金属と金属で密封する。ガスケットを形成するために、他の金属 を用いてもよい。密封するために、ゴムガスケットよりも、金属と金属で密封す るほうが好ましい。ゴムガスケットを使用すると、ガスの発生に伴ってレーザガ スを汚染しレーザの操作寿命を短くする。 図１６において、それを通ってレーザビームが取り出される部分反射ミラー５ １のために、ミラーを搭載するポスト５４の中を貫通するように孔７１が形成さ れて、開口が形成され、その結果、ポストの中を通って、レーザビームが進む。 圧縮リング６０がミラー５１をポスト５４に固定する。ガスケット７２によって 、レーザヘッドの内部がレーザヘッドの外側の大気と接触するのを妨げる。ポス ト５４の位置は、図１３から図１５において述べたと同様の方法で、セットネジ ６６によって調節される。 図１７に、この発明の導波チャネル３７の端部を示す。導波チャネル３７は１ 対１よりも大きい縦横比を有している(先行技術の縦横比は図５を参照)。与えら れた導波路の長さに対しては、上述した矩形の導波チャネルは、高出力を得るた めに、レーザ利得体積を増大する。四角形のｘ，ｙ両方の大きさを増大すること に関して、上述した方法は好ましい。その理由は、より良いモード識別およびよ り良いガス冷却が得られるからである。図１７に示す導波チャネルの断面積は、 スラブ放電形態のように、広い範囲の高い縦横比にわたって、高次モードの識別 を向上させる。この発明の導波路は容易に製作することができ、その非対称的な 断面積は、スラブまたは大きな丸型または四角の断面を有する導波チャネル（図 ５参照）を使用する従来技術のレーザが通常直面する高次モードに対して、識別 力が高まる。この発明においては、Ｕ字型の導波チャネルは、幅方向に延伸され て、１対１よりも広い縦横比、即ち、横４．５７ｍｍ×縦２．７９ｍｍを形成す る。この実施態様（図１７参照）では、縦横比は概ね横２対縦１で、ローブを追 加することなく、軸場で、単一中心を備える低次の横方向モードを維持している 。共振器に使用される共振器光学機器は全て フラットであり、導波路共振器と連携するフラットな波面と一致している。 １対１の縦横比の導波路を使用する場合は、出力されるレーザビームの直径は 、基本的に導波チャネルの大きさと同一である。レーザ使用者は、多くの場合、 特定の光システム、例えば、光スキャナの開口部に一致する、特定の直径を有す るビームを要望する。従って、光学機材はビームの直径を変更し、レーザビーム を視準再整正する機能が要求される。ビーム直径の変更は、公知の通り、合理的 な長さにおいて、２個のレンズからなる望遠鏡を使用して典型的に行われる。そ のような２個のレンズからなる装置は、光スキャナと共に、レーザヘッドに直接 搭載することができる。これは、そのような要求に対して、効果的な解決方法を 提供する。 導波チャネルの幅が高さよりも大きい場合、または、導波チャネルの高さが幅 よりも大きい場合（縦横比が１対１よりも大きい）、レーザビームの回折角はレ ーザ放出口（即ち、矩形の導波路）の２つの軸に関して同一ではない。導波チャ ネル断面の最小の大きさ、最大の大きさに伴って、それぞれ、最大の回折角およ び最小の回折角を有している。その結果、非円形ビームを生じる。 図３７に、スリットからの距離の関数として、幅４．７５ｍｍ高さ２．２６ｍ ｍのスリットから放出される矩形のＣＯ₂レーザビームの水平軸および垂直軸を 展開したものについてのガウスのビーム計算を示す。回折物理に従って、狭い部 分は広い部分よりもより急速に拡大する。ガウスのビーム分析に基づいて、垂直 に狭く、水平に広い大きさを有する導波チャネルの場合に対して、スリットから 約３８０ｍｍ離れた地点において、垂直部分は十分に拡大されて、矩形のレーザ ビームの水平部分の大きさに一致する。この地点において共振レーザビームは円 形である。図３７に使用されているスリットに対して、６１６ｍｍの焦点長を有 する円筒状レンズをこの位置に配置することによって、この距離から外に向って 円形が維持される。円筒状レンズはビームの垂直部分の回折角を変換して、ビー ムの水平部分と等しくする。この方法では、ビームはビームの水平部分と等しい 回折角で伝播し、円筒状レンズは、幾何学光学的分析では明らかではない非点収 差を生じることはない。この方法は、矩形の導波レーザから円形ビームを得るた めの、低コストで、低光損失、コンパクトな解決 方法である。次いで、焦点レンズが配置され、レーザビームを、除去、切開、掘 削等のタイプの材料処理／加工を行うための地点に指向する。例として、図３７ に、レーザスリットから５７５ｍｍの距離の位置に焦点長１２７ｍｍのレンズを 配置して、所望の適用のために必要な焦点位置を得る場合を図示している。円筒 状レンズおよび焦点レンズは、図１９および２０に示すように、レーザヘッドに 直接搭載することができる。 円筒状レンズの後に、公知の通り、２個のレンズからなる望遠鏡を装入して、 レーザビームの直径を増大または減少し、所望の直径のレーザビームを得る。更 に、円筒状レンズと焦点レンズとの間の距離は、スキャナ、焦点レンズまたは回 転ミラー等の他の光学機材を備えることができるように、十分にとる。コンパク トさを保つために、全ての光学機材は、上述したように、レーザヘッドに直接搭 載することができる。光ベンチとして機能するレーザヘッドに搭載された３個レ ンズからなる光装置（ビーム矯正装置）は、低コスト、低損失およびコンパクト であって、ユーザが特定の直径を有する丸いビームを要求するような場合に、こ の装置によって、矩形の導波チャネルから所望の直径を有する円形レーザビーム を得ることができる。 矩形の導波チャネルの例として、３個のレンズからなる公知のビーム矯正装置 を使用して、短い距離内で所望の直径を有する丸いビームを得て、光スキャナ等 の所望の光サブシステムに提供することができる。このような３個のレンズから なるサブシステムは、光スキャナ等の光装置と共にレーザヘッドに直接塔載する ことができる。 図１８から図２３には、装置（レーザヘッド）２３が、ビームを形成する光学 機器、反転ミラー、音響−光、振動ミラー型スキャナ（即ち、検流計型スキャナ ）モータ駆動回転ミラー等の転向装置のための搭載装置として示されている。図 １８に示されているように、レーザヘッド２３には、ＲＦコネクタおよびＲＦ位 相調節装置８２が取り付けられている。装置８２（図８参照）によって、レーザ は、各種同軸ケーブルおよびＲＦ電源装置に結合され、レーザヘッド、ケーブル および遠隔ＲＦ電源装置は交換可能である。装置８２は同軸ケーブル２５に連結 され、同軸ケーブルは密封されたＲＦコネクタ１３３に連結さ れる。この交換可能性は特に好ましい特徴である。レーザヘッド２３の各端部上 には、ミラーハウジング６５（図１３から１５を参照）が配置されている。冷却 口９０を通って、内部冷却経路３１（図８および２３参照）を流れる冷却液が出 入する。冷却液密封プレート２９（図８参照）は、（図示しない）「Ｏ」リング シールを備えており、冷却液がレーザヘッド２３から流出するのを防止している 。ミラー４５、４７、４９および５１はミラーハウジング６５に搭載され、導波 路３６を通ってレーザビームを導く。ビーム再指向装置８８は、ミラー５１が搭 載されているミラーハウジング６５の出力側に連結され、図２３に示すように、 ビームを再指向する。その結果、ビームは、ビーム再指向装置からレーザヘッド ２３に実質的に平行に出ていく。レンズ９２、９４および９６は、ビームを修正 して、上述したように、所望の断面積を有するビームを生じる。光スキャナ９５ 等の他の光学機材を、図２３に示すように、レーザヘッド２３に搭載してもよい 。スキャナは、音響−光セル、モータ駆動回転ミラー、または、検流計、同調フ ォーク等の振動ミラースキャナであればよい。スキャナおよび追加のミラー（図 示しない）を適切な位置に配置することによって、スキャナケーブルを出るビー ムを所望の方向に曲げることができる。 レンズの保持方法の１つの実施態様を図示する。ビーム再指向装置８８をミラ ーハウジング６５に（例えば、ネジで）取り付け、ビーム直径調節光学機材９２ 、９４、９６およびそれに伴う搭載装置をレーザヘッド２３に取り付ける。レン ズ９２、９４および９６の間の距離を調節して、円形ビームを得る。所望のビー ム形状を得るための調節量は、公知の技術にあるように、レンズのために選択さ れた曲率によって決定される。 レーザビームの形状は、このようにして、レーザハウジングに搭載されている 光学スキャナモジュール９５の穴と一致するまで調節される。ビーム再指向装置 ８８とスキャナとの間にはカバーが設けられ、埃および水がビーム再指向装置８ ８−スキャナ間のレーザビーム経路に入らないようにする。他の実施態様は、（ 図示しない）スライド式外部円柱状筒内に搭載されたレンズからなっており、外 部円柱状筒はレーザヘッドに搭載されている。円柱状筒のスライドによって、レ ンズ間の距離を調節し、直径が所望の大きさに調節されたビームを得る。 １８０度ビーム再指向装置８８は、図２３に示すように、ミラーハウジング６ ５の１つから出力するレーザビームを、レーザヘッドの長い方の表面と平行にな るように導く。ビーム再指向装置の詳細を図２４−３２に示す。ビーム再指向装 置８８は、２個の４５度の傾斜面を有するミラーを搭載するミラーマウント１０ ０および１０２からなっている。各ミラーマウント１００および１０２はミラー １０４を備えている。レーザビームはミラーハウジング６５から出力して、ビー ム再指向装置に形成された開口１０６に入り、ミラーマウント１００および１０ ２で反射して、開口１０８を通って出る。 図１１に示す「ボウタイ」（「８の字」）型導波レーザに対しては、ビーム再 指向装置８８は、２個のミラーマウント１００および１０２、穴１１２を有する 第３のミラーマウント１１０、およびフィードバックミラー１１４（フィードバ ックミラー５２と類似）を備えており、図１１に示された「ボウタイ」(「８の字」 )型導波レーザのための一方向の操作を生じる。第３のミラーマウント１１０は 、第２の開口１０８に位置する。 ミラーマウント１００および１０２の調節は、１つの実施態様では、セットネ ジの周りに、ミラーマウント１００および１０２をビーム再指向装置ハウジング １１６に保持するゴム製「Ｏ」リングを備えることによって行う。逆回転セット ネジは、最終的な調節が終了した後、ミラー位置を固定するために使用される。 更に、少量の接着剤を、ミラーマウント１００および１０２の最終的な調節が終 了した後、ミラー位置を固定するために使用してもよい。 図３１および３２には、備えられた穴１１２からレーザビームがビーム再指向 装置８８を出る第３のミラーマウント１１０が示されている。更に、図３１には 、「ボウタイ」型導波路（図１１参照）を一方向に操作させるためのフィードバ ックミラー１１４が示されている。第３のミラーマウント１１０を調節するため のメカニズムはミラーマウント１００および１０２に関して用いられたのと同一 である。セットネジの周りに装入されたゴム製「Ｏ」リングは、一方向の操作を 行うように、ミラーを調節するために使用される。整列は、例えば、４回折限定 可視Ｈｅ−Ｎｅレーザに使用される整列手続きによって、行われる。一度調節さ れると、一方向ミラーの位置を固定するために、逆回転 セットネジが再度使用される。更に、適切な整列が維持されるように、ミラー１ １４を固定するために、再び接着剤を使用してもよい。 この発明によって、ＲＦ励起レーザの改良された種々の構成部材が提供される 。この発明は、基本的にＺ型導波路を参照して説明した。この発明によって得ら れる利点は、ＷまたはＷＩ（ＮＶ）および他の複数のチャネル形状を含む各種の 導波路に関しても、同様に得られる。従って、この発明のＲＦ励起レーザの改良 された種々の構成部材は、単に、Ｚ型導波路に限定されるものではない。 この発明の多くの適用に際して、これまで述べた装置よりも、更にコンパクト でコストの低い光ビーム矯正装置が望まれる。 図３８に、アナモルフィックなビーム拡大器（エクスパンダ）２００によって 達成されるコンパクトな低コストの装置を示す。アナモルフィックなビームエク スパンダ２００は、側断面図で示すように、単純な２個の部品からなるホルダ２ ０６内に配置される２個の単純なプリズムを使用する。プリズム２０４はホルダ ２０６ａ内に装入され、プリズム２０２はホルダ２０６ｂ内に装入される。図に 示すように、ホルダ２０６ｂはホルダ２０６ａ内に装入される。ホルダ２０６ｂ は、プリズム２０２、２０４が適切に整列されるまで、回転し、（図示しない） 圧カネジまたは他の適切な整列保持機構によってその位置に固定される。２個の プリズムの各々は、所定のウエッジ角を有するように設計され、レーザビームの ｘ、ｙ軸の回折角の１つを矯正する。プリズムは所望のレーザ波長を伝える適切 な光学材によって製作される。ＣＯ₂レーザに対して、ＺｎＳｅは、プリズム材 に適している。プリズム２０２は、図１６に示す透過ミラーによって取り出され る矩形のレーザビーム２０８の垂直部分の分散を増大するように、製造され、配 置される。従って、プリズム２０４の表面では、レーザビームの垂直方向の大き さは、レーザビームの水平方向の大きさと等しい。この位置では、レーザビーム は円形である。プリズム２０４のウエッジ角が選択され、そのウエッジ角でブリ ズムが配置される。その結果、円形のビームが維持されアナモルフィックなビー ムエクスパンダから前方に進む。プリズム２０４のウエッジ角を、ビームの垂直 部分の分散を減少し、ビームの水平部分の分散と一致するように選択することに よって、上述したことが可能に なる。この例では、装置２００をレーザヘッドの透過ミラーにボルトで止めるこ とによって、レーザヘッドの長さが約２．５４ｃｍだけ長くなることに留意すれ ば、上述した装置が魅力的であることが明らかである。従って、上述した装置は 、前述した円筒状レンズを使用する場合よりも、更にコンパクトであるが、コス トが少し高くなる。 図３３および３４は、Ｚ型（図９参照）または「ボウタイ」型リング形状の代 わりに、Ｗ（またはＭ）(図３３参照)およびＷＩ（またはＮＶ）(図３４参照)型 の導波チャネル構造がそれぞれ形成されたセラミックス構造を示す。ガスレーザ のガス放出利得領域は図１７（または図５）に従っている。Ｗ型導波路は、３個 のミラーを有する端部を備えている。ＷＩ（またはＮＶ）型構造は、各端部に３ 個のミラーを必要とし、３軸調節および／または３個ミラーの中央ミラーの整列 を、図１３、１４および１５で示した手続き／説明によって、行うことは難しい 。その理由は、ミラーの間隔が近すぎて、中央反射ミラーを保持する傾斜可能な ポストに対して、３軸ネジ調節を行うことが出来ないからである。 図３５および３６は、この問題に対する解決策を示す。光マウント５５（図１ ２〜１５参照）の少なくとも１つのミラーホルダが延伸している。この例では、 長いポストを使用することによって、中央部の光マウントが延伸されている。セ ットネジ６６へのアクセスは明確に可能であり(図３６参照)、それによって、ミ ラーは上述したように、調節することができる。あるいは、より広いレーザ配置 を用いることによって、セットネジ間の距離を大きくする。この方法は、２以上 のＷ型導波チャネルを組み合わせた導波レーザに対しても適用できる。 ＲＦ（無線周波数）パルスを導波路に適用する度毎に、得られる媒質の温度が 上昇し、膨張する。導波チャネル内で膨張するガスは、導波チャネルからレーザ ハウジング内のバラスト容積部へと広がって行き、安定した均一な圧力に達する 。ＲＦのパルス−レート−周波数が導波チャネル内のガス円柱の音響−共振−周 波数に近づくと、チャネル内に永続的な圧力波が蓄積し、導波チャネルに沿って 、非均一圧力変化が生じる。この非均一圧力が生じると、放電がチ ャネルの中央部分で消滅してしまう。その結果、逆に、圧力の低い端部に向って 更に強いガス放電が生じる。ガスの放電励起における非均一性は、レーザ出力の 劇的な減衰、パルス間のピーク出力の変動、出力ビームの質、低効率等のレーザ 性能を引き起こす。 音響共振、レーザ性能を損ねる力が生じる周波数は、ガスの成分組成、圧力、 導波チャネルの長さおよび直径、電気的パルスのピーク電力、衝撃係数を含む各 種要因に影響を受ける。例えば、ＮまたはＮＶ型からなる長さ４５ｃｍの導波チ ャネルにおいて、音響共振ポイントは、８００〜９００Ｈｚ(基本)、１６００〜 １８００Ｈｚ(第２調波)、２４００〜２７００Ｈｚ（第３調波）の範囲に位置す る。 音響共振がレーザ性能に及ぼす悪影響は、基本および第２調波共振、即ち、導 波チャネルの長さＬの一端からＬ／４、Ｌ／２および３Ｌ／４の地点に対してガ ス圧ピークが生じる位置に、開口を設けることによって排除することができる。 そのようなガス圧解放用の開口は、セラミックス導波路の全幅にわたって、導波 チャネルが位置する部分の上に、切り開いた狭いスロットによって形成すること ができる。このように形成されたスロットは、更に、導波路の全てのアーム間に おける電気的相互連結を強化する優れた効果がある。それによって、レーザ放電 の開始を容易にし、レーザの開始におけるタイムジッターを減少する。更に、開 口を新たに設けることによって、バラスト容積部および導波チャネル内のガス間 の新たなガス交換を可能にする。このガス交換は、レーザの全般性能を強化する 効果がある。 ＮおよびＮＶ型導波チャネルでは、多くの場合、基本および第２調波音響共振 のピークにガス放出用開口を設けることによって、音響共振の及ぼす悪影響を取 り除くことができる。多数の穴は一般的に必要とされない。図４０に、レーザを 駆動するＲＦパルスの繰り返し率が５０Ｈｚから７０００Ｈｚの間で変化すると きに生じる出力の大きな変化を表すデータを示す。図９および１０に示すセラミ ックスカバー４８が無いとき、全体の長さＬｗ＝１８．７インチを有するＮ型導 波路に対しては、(これはＮ型導波路の１つのアームに対するのと概ね同じ長さ である)、チタン電極によって覆われている導波路の長さＬｅ（即ち、導波チャ ネルの覆われた部分）によって、音響共振が決まる。この発 明の実施例では、導波路の長さＬｅ＝１４．１２インチであって、それはチタン 電極によって覆われた部分である。図４０に、８４０Ｈｚおよび１６８０Ｈｚで 起きている強共振を示す。これは、実施例に使用した典型的な形のセラミックス 導波路に対して□で示すデータから明らかである。パルス繰返周波数が音響共振 周波数を上回り、等しくなり、下回って変動する際に、生じている、出力におけ る大きな変動は、基本共振および第２調波共振において明らかである。 図４１に、基本、第２および第３調波音響共振に対する典型的な圧力変化を示 す。基本に対しては、最大圧力がＬｅ／２で生じ、第２調波に対しては、Ｌｅ／ ４および３Ｌｅ／４で最大圧力が生じている。これらの位置にベント開口を設け ることによって、これらの強共振が生じるのを防止し、レーザ性能を向上させる ことが判明した。更に、第３調波は生じないことが判明した。その理由は、第３ 調波はＬｅ／２の位置に最大圧力点があるが、そこにはベント開口が設けられて 、基本共振を弱める。従って、Ｌｅ／２の位置に設けられた開口は、第３調波共 振を排除するように機能する。他の形状の導波レーザを使用して第４またはそれ 以上の音響共振が問題となるときには、上述したことを適用して、これら高い周 波数共振を排除することができる。 図４２には、上述した導波路３６の各導波チャネル３７内におけるベントホー ル１００ａ−ｃの配置の一例を示す。ベント開口の大きさを、音響共振を所望の 量まで弱めるために必要な大きさよりも、大きくしないことが重要である。その 理由は、開口が大き過ぎると、上部電極３８（図８参照）からベントホールを通 って、下部電極３２への放電に対して、低いインピーダンスを生じるからである 。これによって、放電の位置にホットスポット（過熱点）を生じ、そして、レー ザ効率を低下させる。 セラミックス導波路３６の上を通るベントホール１００を設けることは、上部 電極３８、および、ある場合にはセラミックススペーサ２８に、上記ベントホー ルに対応するベントホールを設ける必要がある。これらの複数の穴を設けるとき は、組立工程において、圧力放出ベントホールをふさがないように、心合せをし て整列することが必要である。更に、アルミニウム電極３８が放電に 晒されると、上述したように、導波路に微粒子が析出する。これ等の微粒子はレ ーザビームによって加熱されたとき、導波路から推進されてミラーの損傷を引き 起こし、最終的にレーザ帰還キャビティミラーの一つに衝突する。図４３に示す ように、１端から所定の位置の、セラミックス導波路３６の底面を横切る、浅く 、狭い切り込み１０２ａ−ｃ（またはスロット）が好ましい。これは、組み立て が容易で、同一の所望の結果をもたらす。深さ０．０３インチ、幅０．０８８イ ンチのスロットが、図４３に示すように、セラミックス導波路の底面を横切って 形成されたときに、図４０で×印のデータで示すように、５０％の一定のパワー デュウティを維持しながら、レーザ放出を駆動するＲＦパルス繰返比率によって 出力が変動する。この圧力放出用開口は、底部のチタン電極と接触し、その結果 、アースとして機能するアルミニウムハウジングと電気的熱的に接触する。 図３４に示すＮＶ型セラミックス導波路および他の形状の導波路に対して、浅 い、狭いスロットを設けた場合にも同様の結果が得られる。レーザ放出のエネル ギーとしての電気パルスのパルス繰返比がレーザの注入ガス放出器の音響共振と 重なるときに、レーザ性能に悪影響を及ぼすような、形状の封入されたレーザ放 出器の全てに対して、本発明は適用することができる。そのような悪影響を及ぼ す音響共振は、封入されたレーザ放出器を駆動するＲＦまたはｄｃ電気パルスの 何れかによって生じる。この発明は、パルスガスレーザに対して広く適用できる 。 素数は、１またはそれ自体以外の如何なる数字によっても割る事が出来ない数 字、即ち、１、３、５、７、１１、１３、等である。導波路に沿って、長さがｎ Ｌｅ／３，ｎＬｅ／５，ｎＬｅ／７等の選択された素数の位置にベント開口を設 けることによって、同じような結果を得ることができる。ここで、ｎは整数１、 ２、３、４、５等音響共振の波長の半分を示す。図４０に示す○印で示すデータ は、孔がＬｅ／３，３Ｌｅ／５，６Ｌｅ／７の位置に配置された結果である。孔 の直径は、０．０８０インチであった。すべての場合において、ＲＦパワーピー クは６００Ｗに維持され、そして、パルス列の衝撃係数はＣＷパワーの５０％に 維持された。 好ましい実施態様について示し説明したが、この発明の思想、範囲から離れ ることなく各種の修正、置き換えが行われる。従って、この発明は説明の目的で 記述されたものであって、それによって何ら制限されるものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック アール．ミューラー アメリカ合衆国 コネチカット州 06093 ウエスト サフィールド ウイーラ ド ライブ 34番地 (72)発明者 レオン エイ．ニューマン アメリカ合衆国 コネチカット州 06033 グラストンベリ、コルスウオールド ク ローズ 75

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．下記の部材を備えた導波レーザ。 ハウジングと、 前記ハウジング内に位置する導波路と、 前記導波路の対向する表面に位置する第１および第２電極、および、 前記ハウジング内の前記導波路および前記第１および第２電極に圧縮力を加 える弾力性のある部材。 ２．前記弾力性のある部材がＣ型スプリングからなっていることを特徴とする、 請求項１記載の導波レーザ。 ３．前記Ｃ型スプリングが、前記ハウジング内で、前記第１および第２電極の何 れか１つと、前記ハウジングとの間に位置していることを特徴とする、請求項１ 記載の導波レーザ。 ４．下記の部材を備えた導波レーザ。 導波路と、 前記導波路の対向する面に位置する第１および第２電極、および、 前記導波路内に形成される第１、第２、第３および第４導波チャネルで、前 記第１および第３導波チャネルは、第１交差部分で交差し、前記第２および第３ 導波チャネルは、第２交差部分で交差し、前記第１および第４導波チャネルは、 第３交差部分で交差し、前記第２および第４導波チャネルは、第４交差部分で交 差し、そして、前記第３および第４導波チャネルは、第５交差部分で交差してい る。 ５．前記第１電極は、前記導波路の上の、前記第１、第２、第３および第４導波 チャネルの地点に位置し、前記第１電極は、前記第１、第２、第３、第４および 第５交差部分の第１の部分を覆って延伸しており、そして、 第１のカバーは、前記導波路の上に前記第１および第４交差部分の第２の部 分を覆うように位置しており、 第２のカバーは、前記導波路の上に前記第２および第３交差部分の第２の部 分を覆うように位置しており、 第３のカバーは、前記導波路の上に前記第５項交差部分の第２の部分を覆う ように位置していることを特徴とする、請求項４記載の導波レーザ。 ６．前記第１、第２および第３カバーはセラミックスからなっていることを特徴 とする、請求項５記載の導波レーザ。 ７．前記導波路はセラミックスからなっていることを特徴とする、請求項４記載 の導波レーザ。 ８．前記第２電極は、チタン、チタン−アルミナイド合金、金またはプラチナか らなっていることを特徴とする、請求項４記載の導波レーザ。 ９．前記第１、第２、第３および第４導波チャネルは、約１対１よりも大きい縦 横比を有していることを特徴とする、請求項４記載の導波レーザ。 １０．前記第１、第２、第３および第４導波チャネルは、約１対２の縦横比を有 していることを特徴とする、請求項９記載の導波レーザ。 １１．前記第１、第２、第３および第４導波チャネルは、幅を有しており、そし て、前記第１、第２、第３、第４および第５交差部分の前記第１の部分は、前記 幅と概ね等しい距離からなっていることを特徴とする、請求項５記載の導波レー ザ。 １２．前記第３導波チャネルは、前記第１および第２導波チャネルと斜角を形成 し、そして、前記第４導波チャネルは、前記第１および第２導波チャネルと斜角 を形成していることを特徴とする、請求項４記載の導波レーザ。 １３．下記の部材を備えた導波レーザ。 ハウジングと、 前記ハウジング内に位置する導波路と、 前記導波路の対向する面に位置する第１および第２電極と、 前記導波路に形成された少なくとも１個の導波チャネル、および、 前記ハウジングに配置され、そして、前記導波チャネルに対応して位置す る光マウントで、前記光マウントは、 ポストと、 前記ポストの端部に位置する光学部材、および 前記ポストに搭載され、前記光学部材に対して、環状に半径方向の力を加 える圧縮リングを備える。 １４．前記ポストから離れるように延伸し、そして、前記光学部材と前記圧縮リ ングとの間に位置する、所定の間隔をおいて配置された複数個のタブを更に備え た請求項１３記載の導波レーザ。 １５．前記光マウントは、前記ポストの複数個の個所に働きかけて、前記光学部 材に角度調節を行う細線式調節器を更に備えていることを特徴とする、請求項１ ３記載の導波レーザ。 １６．前記光マウントの少なくとも１個が延伸して、前記光マウントの各々の前 記細線式調節器にアクセスできる、複数個の前記光マウントを更に備えている、 請求項１５記載の導波レーザ。 １７．下記の部材を備えた導波レーザ。 ハウジングと、 前記ハウジング内に位置する導波路と、 前記導波路の対向する表面に位置する第１および第２電極と、 前記導波路に形成された少なくとも２個の導波チャネル、および、 前記導波チャネルの１つから放出されるレーザビームを受け、そして、前 記導波チャネルの他の１つにレーザビームを指向する、前記ハウジングに取り付 けられたビーム再指向装置。 １８．前記ビーム再指向装置は、それぞれの導波チャネルの縦軸に対して約４５ 度の角度で搭載された第１および第２ミラーを更に備えており、前記第１ミラー は前記第２ミラーに対して約９０度の角度で配置されていることを特徴とする、 請求項１７記載の導波レーザ。 １９．前記ビーム再指向装置は、その中に、レーザビームを放出するために位置 する開口、および、レーザビームをフィードバックするための第３ミラーマウン トを更に備えていることを特徴とする、請求項１８記載の導波レーザ。 ２０．下記の部材を備えた導波レーザ。 ハウジングと、 前記ハウジング内に位置する導波路と、 前記導波路の対向する表面に位置する第１および第２電極と、 前記導波路に形成された少なくとも１個の導波チャネル、および、 前記導波チャネルから放出されるレーザビームの断面積の形状を変更する ための、前記ハウジングに搭載された光ビーム矯正装置、前記光ビーム矯正装置 は、離れた相関位置に配置された、一般的に矩形のレーザビームを一般的に円形 のレーザビームに変換する第１および第２プリズム。 ２１．その中に形成された少なくとも１個の導波チャネルを備えた、導波レー ザであって、前記導波チャネルは約１対２の縦横比を有している。 ２２．下記の部材を備えた導波レーザ。 導波路と、 前記導波路の中に形成された第１、第２、第３および第４導波チャネルで 、前記第１および第３導波チャネルは、第１交差部分で交差し、前記第２および 第３導波チャネルは、第２交差部分で交差し、そして、前記第２および第４導波 チャネルは第３交差部分で交差している。 ２３．前記導波路の中に形成された第５導波チャネルを更に備えており、前記第 ４および第５導波チャネルは、第４交差部分で交差していることを特徴とする、 請求項２２記載の導波レーザ。 ２４．前記第１、第２、第３および第４導波チャネルは、１対１より大きい縦横 比を有していることを特徴とする、請求項２２記載の導波レーザ。 ２５．前記第１、第２、第３および第４導波チャネルは、約１対２の縦横比をを 有していることを特徴とする、請求項２４記載の導波レーザ。 ２６．前記第１電極は、前記導波路の上の、前記第１、第２、第３および第４導 波チャネルの地点に位置し、前記第１電極は、前記第１、第２、第３交差部分の 第１の部分を覆って延伸していることを特徴とする、請求項２２記載の導波レー ザ。 ２７．前記第１および第３交差部分の第２の部分を覆うように、前記導波路の上 に位置している第１のカバー、および 前記第２交差部分の第２の部分を覆うように、前記導波路の上に位置して いる第２のカバーを更に備えている、請求項２６記載の導波レーザ。 ２８．前記第１および第２カバーはセラミックスからなっていることを特徴とす る、請求項２７記載の導波レーザ。 ２９．前記導波路はセラミックスからなっていることを特徴とする、請求項２２ 記載の導波レーザ。 ３０．前記第２電極は、チタン、チタン−アルミナイド合金、金またはプラチナ からなっていることを特徴とする、請求項２２記載の導波レーザ。 ３１．前記第１、第２、第３および第４導波チャネルは、幅を有しており、そし て、前記第１、第２、第３交差部分の前記第１の部分は、前記幅と概ね等しい距 離からなっていることを特徴とする、請求項２６記載の導波レーザ。 ３２．前記第３導波チャネルは、前記第１および第２導波チャネルと斜角を形成 していることを特徴とする、請求項２２記載の導波レーザ。 ３３．下記の部材を備えた導波レーザ。 導波路と、 前記導波路の対向する面に位置する第１および第２電極で、前記第１およ び第２電極の１つは、チタン、チタン−アルミナイド合金、金またはプラチナか らなっている。 ３４．下記の部材を備えた導波レーザ。 導波路と、 前記導波路の対向する面に位置する第１および第２電極と、 前記導波路の中に形成された少なくとも１個の導波チャネルで、前記導波 チャネルは、１対１より大きい縦横比を有している。 ３５．前記導波チャネルは約１対２の縦横比を有していることを特徴とする、請 求項３４記載の導波レーザ。 ３６．前記導波路に関連して位置して、ビームの広い部分を狭い部分に転換する ことによって、前記導波チャネルを出るビームの丸さを維持するためのレンズを 更に備えた、請求項３５記載の導波レーザ。 ３７．前記導波チャネルを出るビームの直径を変更するための、前記導波路に関 連して位置する２個のレンズからなるテレスコープを更に備えた、請求項３４記 載の導波レーザ。 ３８．下記の部材を備えた導波レーザ。 導波路と、 前記導波路の対向する面に位置する第１および第２電極と、 前記導波路の中に形成された少なくとも１個の導波チャネルで、前記導波 路は前記導波路の前記対向する面の１つに、少なくとも１つの前記導波チャネル に通ずる少なくとも１つの開口を有しており、前記少なくとも１つの開口は、前 記少なくとも１つの導波チャネルの音響共振の圧力ピークに概ね対応する位置に 配置されている。 ３９．前記音響共振は、基本音響共振または調波共振からなっていることを特徴 とする、請求項３８記載の導波レーザ。 ４０．前記少なくとも１つの開口は、前記少なくとも１個の導波チャネルの覆 われた部分の長さの１／２、前記少なくとも１個の導波チャネルの覆われた部分 の長さの１／４、および、前記少なくとも１個の導波チャネルの覆われた部分の 長さの３／４に位置する３つの開口からなっている、請求項３８記載の導波レー ザ。 ４１．前記少なくとも１つの開口は、ｎＬｅ／ＰＮに位置する複数個の開口から なっている、但し、ｎは整数、Ｌｅは前記少なくとも１個の導波チャネルの覆わ れた部分の長さ、そして、ＰＮは素数を示す、ことを特徴とする、請求項３８記 載の導波レーザ。 ４２．下記の部材を備えた導波レーザ。 導波路と、 前記導波路の対向する面に位置する第１および第２電極と、 前記導波路の中に形成された少なくとも１個の導波チャネルで、前記導波 路は前記少なくとも１個の導波チャネルと交差する、前記導波路の前記面の１つ に少なくとも１つのスロットを有しており、前記少なくとも１つのスロットは、 前記少なくとも１つの導波チャネルの音響共振の概ね圧力ピークに概ね対応する 位置に配置されている。 ４３．前記音響共振は、基本音響共振または調波共振からなっていることを特徴 とする、請求項４２記載の導波レーザ。 ４４．前記少なくとも１つのスロットは、前記少なくとも１個の導波チャネルの 覆われた部分の長さの１／２、前記少なくとも１個の導波チャネルの覆われた部 分の長さの１／４、および、前記少なくとも１個の導波チャネルの覆われた部分 の長さの３／４に位置する３つのスロットからなっている、請求項３８記載の導 波レーザ。 ４５．前記少なくとも１つのスロットは、ｎＬｅ／ＰＮに位置する複数個のスロ ットからなっている、但し、ｎは整数、Ｌｅは前記少なくとも１個の導波チャネ ルの覆われた部分の長さ、そして、ＰＮは素数を示す、ことを特徴とする、請求 項４２記載の導波レーザ。 ４６．下記の部材を備えた導波レーザ。 導波路と、 前記導波路の対向する面に位置する第１および第２電極と、 前記導波路の中に形成された第１、第２および第３導波チャネル、前記 第１および第３導波チャネルは、第１交差部分で交差し、前記第２および第３導 波チャネルは、第２交差部分で交差し、 前記第１電極は、前記導波路の上の、前記第１、第２および第３導波チャ ネルの地点に位置し、前記第１電極は、前記第１、第２交差部分の第１の部分を 覆って延伸しており、 前記第１交差部分の第２の部分を覆うように、前記導波路の上に位置して いる第１のカバー、および 前記第２交差部分の第２の部分を覆うように、前記導波路の上に位置して いる第２のカバー。 ４７．前記第１および第２カバーはセラミックスからなっていることを特徴とす る、請求項４６記載の導波レーザ。 ４８．前記導波路はセラミックスからなっていることを特徴とする、請求項４６ 記載の導波レーザ。 ４９．前記第２電極は、チタン、チタン−アルミナイド合金、金またはプラチナ からなっていることを特徴とする、請求項４６記載の導波レーザ。 ５０．前記第１、第２および第３導波チャネルは、１対１より大きい縦横比を有 していることを特徴とする、請求項４６記載の導波レーザ。 ５１．前記第１、第２および第３導波チャネルは、１対１の縦横比を有している ことを特徴とする、請求項５０記載の導波レーザ。 ５２．前記第１、第２および第３導波チャネルは、幅を有しており、そして、前 記第１、第２交差部分の前記第１の部分は、前記幅と概ね等しい距離からなって いることを特徴とする、請求項４６記載の導波レーザ。 ５３．前記第３導波チャネルは、前記第１および第２導波チャネルと斜角を形成 していることを特徴とする、請求項４６記載の導波レーザ。