JP2001024257A - ガスレーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスレーザ発振装置において、メインパイプ
円周方向の温度分布に温度差をなくする構成にすること
により光共振器の熱歪みをなくし、安定したレーザ出力
を得ることを目的とする。 【解決手段】 メインパイプをメインパイプ外管１５ａ
とメインパイプ内管１５ｂとで構成し、かつその間に螺
旋状の突起１７を設けたことにより、一定温度に制御さ
れた液体がメインパイプ外管１５ａとメインパイプ内管
１５ｂとの間を円周方向にかつ螺旋状に流れ、メインパ
イプ円周方向の液体の流れのムラが無くなり、メインパ
イプ円周方向の温度差が生じず、光共振器の熱歪みを防
止することができ、安定したレーザ出力を得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電管の軸方向と
光軸方向が一致したガスレーザ発振装置に閑するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のガスレーザ発振装置は、図６に示
すものであった。この図において、１はガラスなどの誘
電体よりなる放電管、２は放電管１の外部に設けられた
マイクロ波空胴共振器、３は空胴共振器２にマイクロ波
を出射するマグネトロン、４はマグネトロン３にエネル
ギを供給するマグネトロン電源、５はマイクロ波空胴共
振器２で覆われた放電管１内の放電空間、６は全反射
鏡、７は部分反射鏡であり、全反射鏡６と部分反射鏡７
は放電空間５の両端に固定配置され、光共振器を形成し
ている。８は部分反射鏡７より出力されるレーザビーム
である。矢印９はレーザガスの流れる方向を示してお
り、軸流形レーザ装置の中を循環している。１０は送気
管、１１はレーザガス循環用送風機、１２は放電空間５
にて温度上昇したレーザガスの温度を下げるためのレー
ザガス冷却用熱交換器、１３はレーザガス循環用送風機
１１の圧縮熱にて温度上昇したレーザガスの温度を下げ
るためのレーザガス冷却用熱交換器である。１４は放電
管１を保持するためのメインフランジ、１６はメインフ
ランジ１４を保持するためのメインパイプである。矢印
１８はメインパイプを流れる液体の流れる方向を示して
いる。１９はメインパイプを流れる液体の配管、２０は
液体タンク、２１は液体循環用ポンプ、２２は液体の温
度を一定に保つためのヒータ、２３は液体の温度を測定
する温度センサであり、ヒータ２２の制御に用いる。な
お、液体にはオイルまたは水を用いている。

【０００３】以上が従来の軸流形レーザ装置の構成であ
り、次にその動作について説明する。まずマグネトロン
３から出射したマイクロ波がマイクロ波空胴共振器２内
で定在波を形成し、放電空間５にグロー状の放電を発生
させる。放電空間５を通過するレーザガスは、この放電
エネルギーを得て励起され、その励起されたレーザガス
は全反射鏡６および部分反射鏡７により形成された光共
振器で共振状態となり、部分反射鏡７からレーザビーム
８が出力される。このレーザビーム８がレーザ加工等の
用途に用いられる。

【０００４】また、配管１９，液体タンク２０，液体循
環用ポンプ２１，ヒータ２２および温度センサ２３等に
より、メインパイプ１６の温度を制御する温度制御部を
構成している。そして液体を一定温度に保つため、温度
センサ２３の測定温度に基づきヒータ２２を制御するヒ
ータ制御部（図示せず）が存在する。配管１９を介して
液体タンク２０の液体を液体循環用ポンプ２１によりメ
インパイプ１６内に流しながら、温度センサ２３により
測定される液体の温度が一定温度に保たれるようにヒー
タ２２で液体を加熱し、メインパイプ１６内に一定温度
の液体が流れるようにしている。これにより、メインパ
イプ１６が一定温度に保たれるようにしてある。このよ
うにメインパイプ１６を一定温度に保つことにより、光
共振器の熱歪みを防止するようにしている。なお、ヒー
タ２２で液体を加熱するのは、液体温度を一定に保つた
めで、制御温度を光共振器内温度より高い値に設定して
いるためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のガスレーザ
発振装置のメインパイプ１６は内管と外管で構成され、
その内管と外管との間を液体が流れるが、そのメインパ
イプ１６を流れる円周方向の液体の流れにムラが生じ、
メインパイプ１６の円周方向に温度差が生じる（すなわ
ち円周方向の温度分布にばらつきが生じる）。そのた
め、熱膨張の差によりメインパイプ１６が歪み、光共振
器に熱歪みが生じ、安定したレーザ出力を得られない。

【０００６】本発明は上記従来の間題点を解決するもの
で、光共振器の熱歪みを防止し、安定したレーザ出力が
得られるガスレーザ発振装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明におけるガスレー
ザ発振装置においては、メインパイプ円周方向の温度分
布の温度差をなくする構造を有したものである。

【０００８】本発明によれば、メインパイプ円周方向に
温度差が生じないので、光共振器の熱歪みを防止するこ
とができ、安定したレーザ出力を得ることが可能とな
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、放電管の一端に全反射鏡を配置し他端に部分反射鏡
を配置した光共振器と、放電管を保持する保持部と、保
持部の温度を制御する温度制御部とを備え、保持部は、
温度制御部により一定温度に制御された液体が両端の間
に渡って円周方向かつ螺旋状に流れるメインパイプを有
することを特徴とするガスレーザ発振装置であり、メイ
ンパイプ円周方向の液体の流れのムラが無くなり、メイ
ンパイプ円周方向の温度差が生じなくなるため、光共振
器の熱歪みを防止することができ、安定したレーザ出力
を得られるという作用を有する。

【００１０】本発明の請求項２に記載の発明は、温度制
御部は、メインパイプの両端に液体の流入口と流出口を
設け、メインパイプの外部で流入口と流出口とを結ぶ液
体の流路中に、液体を循環させるポンプと、液体の温度
を測定する温度センサと、液体を加熱するヒータとを配
置し、温度センサの測定温度に基づきヒータを制御する
ヒータ制御部を設けた請求項１記載のガスレーザ発振装
置であり、液体の温度を一定に制御することにより、光
共振器の熱歪みを防止することができ、安定したレーザ
出力を得られるという作用を有する。

【００１１】本発明の請求項３に記載の発明は、メイン
パイプを内管と外管で構成し、この内管と外管の間に液
体を流すようにした請求項１または２記載のガスレーザ
発振装置であり、光共振器の熱歪みを防止することによ
り、安定したレーザ出力を得られるという作用を有す
る。

【００１２】本発明の請求項４に記載の発明は、内管と
外管の間に螺旋状の仕切り部を設けた請求項３記載のガ
スレーザ発振装置であり、メインパイプ円周方向の液体
の流れのムラが無くなるため、光共振器の熱歪みを防止
することができ、安定したレーザ出力を得られるという
作用を有する。

【００１３】本発明の請求項５に記載の発明は、放電管
の一端に全反射鏡を配置し他端に部分反射鏡を配置した
光共振器と、放電管内を流れるレーザ媒質と、レーザ媒
質を温度制御する第１の熱交換器と、放電管を保持する
保持部と、保持部の温度を制御する温度制御部とを備
え、保持部は液体が流れるメインパイプを有し、温度制
御部は、メインパイプの両端に液体の流入口と流出口を
設け、メインパイプの外部で流入口と流出口とを結ぶ液
体の流路中に、液体を循環させるポンプと、液体の温度
を測定する温度センサと、第１の熱交換器とを配置し、
温度センサの測定温度に基づき第１の熱交換器を制御す
る制御部を設けたことを特徴とするガスレーザ発振装置
であり、液体の温度を一定に保つことによりメインパイ
プの温度を一定に保ち、光共振器の熱歪みを防止し、レ
ーザ媒質の温度を一定に保つことにより、安定したレー
ザ出力を得られる作用を有するとともに、液体の熱源と
してのヒータが不要となり低コスト化が可能である。

【００１４】本発明の請求項６に記載の発明は、放電管
の一端に全反射鏡を配置し他端に部分反射鏡を配置した
光共振器と、放電管内を流れるレーザ媒質と、レーザ媒
質を温度制御する第１の熱交換器と、放電管を保持する
保持部と、保持部の温度を制御する温度制御部とを備
え、保持部は液体が流れるメインパイプを有し、温度制
御部は、メインパイプの両端に液体の流入口と流出口を
設け、メインパイプの外部で流入口と流出口とを結ぶ液
体の流路中に、液体を循環させるポンプと、液体の温度
を測定する温度センサと、第１の熱交換器と、第２の熱
交換器とを配置し、温度センサの測定温度に基づき第２
の熱交換器を制御する制御部を設けたことを特徴とする
ガスレーザ発振装置であり、液体の温度を一定に保つこ
とによりメインパイプの温度を一定に保ち、光共振器の
熱歪みを防止し、レーザ媒質の温度を一定に保つことに
より、安定したレーザ出力を得られる作用を有するとと
もに、液体の熱源としてのヒータが不要となり低コスト
化が可能である。

【００１５】本発明の請求項７に記載の発明は、第２の
熱交換器は、その冷却源としてガスレーザ発振装置の冷
却を行うチラーを用い、チラーからの冷却液の流量を制
御部で制御する請求項６記載のガスレーザ発振装置であ
り、光共振器の熱歪みを防止し、レーザ媒質の温度を一
定に保つことにより、安定したレーザ出力を得られる作
用を有するとともに、液体の熱源としてのヒータが不要
となり低コスト化が可能である。

【００１６】本発明の請求項８に記載の発明は、メイン
パイプを内管と外管で構成し、この内管と外管の間に液
体を流すようにした請求項５，６または７記載のガスレ
ーザ発振装置であり、光共振器の熱歪みを防止し、レー
ザ媒質の温度を一定に保つことにより、安定したレーザ
出力を得られる作用を有するとともに、液体の熱源とし
てのヒータが不要となり低コスト化が可能である。

【００１７】本発明の請求項９に記載の発明は、内管と
外管の間に螺旋状の仕切り部を設けた請求項８記載のガ
スレーザ発振装置であり、メインパイプ円周方向の液体
の流れのムラが無くなるため、光共振器の熱歪みを防止
され、レーザ媒質の温度を一定に保つことにより、安定
したレーザ出力を得られる作用を有するとともに、液体
の熱源としてのヒータが不要となり低コスト化が可能で
ある。

【００１８】本発明の請求項１０に記載の発明は、メイ
ンパイプとメインパイプ内部を流れる液体との接触面に
メインパイプよりも熱伝導率の高い部材を設けた請求項
１，２，３，４，５，６，７，８または９記載のガスレ
ーザ発振装置であり、光共振器の熱歪みを防止すること
により、安定したレーザ出力を得ることができるととも
に、熱伝導率の高い部材を設けることにより、メインパ
イプの温度分布がより早く定常状態に達するため、レー
ザ出力が早く安定する作用を有する。

【００１９】本発明の請求項１１に記載の発明は、メイ
ンパイプ外周にメインパイプよりも熱伝導率の低い部材
を設けた請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９ま
たは１０記載のガスレーザ発振装置であり、光共振器の
熱歪みを防止するとともに、メインパイプに対する雰囲
気温度等の外乱を抑制することができ、安定したレーザ
出力を得られるという作用を有する。

【００２０】本発明の請求項１２に記載の発明は、放電
管の一端に全反射鏡を配置し他端に部分反射鏡を配置し
た光共振器と、放電管を保持する保持部と、保持部の温
度を制御する温度制御部とを備え、保持部はメインパイ
プを有し、温度制御部はメインパイプの外周面に複数の
ヒータを円周方向に配設したことを特徴とするガスレー
ザ発振装置であり、メインパイプ円周方向の温度差が無
くなるため、光共振器の熱歪みを防止することができ、
安定したレーザ出力を得られるという作用を有する。

【００２１】本発明の請求項１３に記載の発明は、複数
のヒータを、メインパイプの外周面に配設する代わり
に、メインパイプの内周面に配設した請求項１２記載の
ガスレーザ発振装置であり、請求項１２と同様の作用を
有する。

【００２２】本発明の請求項１４に記載の発明は、メイ
ンパイプの円周方向に少なくとも１つ以上の温度センサ
を配設し、温度センサの測定温度に基づきヒータを制御
するヒータ制御部を設けた請求項１２または１３記載の
ガスレーザ発振装置であり、メインパイプ円周方向の温
度差が無くなるため、光共振器の熱歪みを防止すること
ができ、安定したレーザ出力を得られるという作用を有
する。

【００２３】本発明の請求項１５に記載の発明は、複数
のヒータをメインパイプの円周上に対面配置するととも
に、メインパイプの円周上に対面配置した複数の温度セ
ンサを設け、各温度センサの測定温度に基づき各ヒータ
を制御するヒータ制御部を設けた請求項１２または１３
記載のガスレーザ発振装置であり、メインパイプ円周方
向の温度差が無くなるため、光共振器の熱歪みを防止す
ることができ、安定したレーザ出力を得られるという作
用を有する。

【００２４】本発明の請求項１６に記載の発明は、放電
管の一端に全反射鏡を配置し他端に部分反射鏡を配置し
た光共振器と、放電管を保持する保持部と、保持部の温
度を制御する温度制御部とを備え、保持部はメインパイ
プを有し、温度制御部はメインパイプの外周面にヒータ
を円周方向かつ螺旋状に配設したことを特徴とするガス
レーザ発振装置であり、メインパイプ円周方向の温度差
が無くなるため、光共振器の熱歪みを防止することがで
き、安定したレーザ出力を得られるという作用を有す
る。

【００２５】本発明の請求項１７に記載の発明は、螺旋
状のヒータをメインパイプの長さ方向に伸ばす力をヒー
タに加えた請求項１６記載のガスレーザ発振装置であ
り、メインパイプとヒータを密着させることで、熱伝達
を向上させ、メインパイプ円周方向の温度分布をより均
一にすることにより、光共振器の熱歪みを防止すること
ができ、安定したレーザ出力を得られるという作用を有
する。

【００２６】本発明の請求項１８に記載の発明は、メイ
ンパイプの外側に、内部に充填材を有する筒状の袋部を
配置し、袋部とメインパイプとでヒータを挟持した請求
項１２，１６または１７記載のガスレーザ発振装置であ
り、メインパイプとヒータをより密着させることで、熱
伝達を向上させ、メインパイプ円周方向の温度分布をよ
り均一にすることにより、光共振器の熱歪みを防止する
ことができ、安定したレーザ出力を得られるという作用
を有する。

【００２７】本発明の請求項１９に記載の発明は、ヒー
タを、メインパイプの外周面に配設する代わりに、メイ
ンパイプの内周面に配設した請求項１６記載のガスレー
ザ発振装置であり、請求項１６と同様の作用を有する。

【００２８】本発明の請求項２０に記載の発明は、螺旋
状のヒータをメインパイプの長さ方向に縮める力をヒー
タに加えた請求項１９記載のガスレーザ発振装置であ
り、メインパイプとヒータを密着させることで、熱伝達
を向上させ、メインパイプ円周方向の温度分布をより均
一にすることにより、光共振器の熱歪みを防止すること
ができ、安定したレーザ出力を得られるという作用を有
する。

【００２９】本発明の請求項２１に記載の発明は、メイ
ンパイプの内側に、内部に充填材を有する袋部を配置
し、袋部とメインパイプとでヒータを挟持した請求項１
３，１９または２０記載のガスレーザ発振装置であり、
メインパイプとヒータをより密着させることで、熱伝達
を向上させ、メインパイプ円周方向の温度分布をより均
一にすることにより、光共振器の熱歪みを防止すること
ができ、安定したレーザ出力を得られるという作用を有
する。

【００３０】本発明の請求項２２に記載の発明は、ヒー
タとメインパイプの間に軟質金属を配置した請求項１
２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０
または２１記載のガスレーザ発振装置であり、メインパ
イプとヒータの間の熱伝達を向上させ、メインパイプ円
周方向の温度分布をより均一にすることにより、光共振
器の熱歪みを防止することができ、安定したレーザ出力
を得られるという作用を有する。

【００３１】本発明の請求項２３に記載の発明は、メイ
ンパイプより熱伝導率の高い軟質金属を用いる請求項２
２記載のガスレーザ発振装置であり、メインパイプとヒ
ータの間の熱伝達を向上させ、メインパイプ円周方向の
温度分布をより均一にすることにより、光共振器の熱歪
みを防止することができ、安定したレーザ出力を得られ
るという作用を有する。

【００３２】本発明の請求項２４に記載の発明は、ヒー
タとメインパイプの間に空気より熱伝導率の高いペース
ト状の材料を配置した請求項１２，１３，１４，１５，
１６，１７，１８，１９，２０または２１記載のガスレ
ーザ発振装置であり、メインパイプとヒータの間の熱伝
達を向上させ、メインパイプ円周方向の温度分布をより
均一にすることにより、光共振器の熱歪みを防止するこ
とができ、安定したレーザ出力を得られるという作用を
有する。

【００３３】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。

【００３４】（第１の実施の形態）図１は本発明の請求
項１〜４等に対応した第１の実施の形態におけるガスレ
ーザ発振装置の構成を示す図である。

【００３５】図１において、１はガラスなどの誘電体よ
りなる放電管、２は放電管１の外部に設けられたマイク
ロ波空胴共振器、３は空胴共振器２にマイクロ波を出射
するマグネトロン、４はマグネトロン３にエネルギを供
給するマグネトロン電源、５はマイクロ波空胴共振器２
で覆われた放電管１内の放電空間、６は全反射鏡、７は
部分反射鏡であり、全反射鏡６と部分反射鏡７は放電空
間５の両端に固定配置され、光共振器を形成している。
８は部分反射鏡７より出力されるレーザビームである。
矢印９はレーザガスの流れる方向を示しており、軸流形
レーザ装置の中を循環している。１０は送気管、１１は
レーザガス循環用送風機、１２は放電空間５にて温度上
昇したレーザガスの温度を下げるためのレーザガス冷却
用熱交換器、１３はレーザガス循環用送風機１１の圧縮
熱にて温度上昇したレーザガスの温度を下げるためのレ
ーザガス冷却用熱交換器である。１４は放電管１を保持
するためのメインフランジ（保持部の一部）、１５ａは
メインフランジ１４を保持するためのメインパイプ外
管、１５ｂはメインパイプ外管１５ａ内に設けられたメ
インパイプ内管である。１７は液体をメインパイプ円周
方向に流すためにメインパイプ外管１５ａとメインパイ
プ内管１５ｂの間に設けた螺旋状の仕切り部であり、矢
印１８はメインパイプを流れる液体の流れる方向を示し
ており、液体はメインパイプ外管１５ａとメインパイプ
内管１５ｂとの間を流れている。１９はメインパイプを
流れる液体の配管、２０は液体タンク、２１は液体循環
用ポンプ、２２は液体の温度を調整するためのヒータ、
２３は液体の温度を測定する温度センサであり、ヒータ
２２の制御に用いる。

【００３６】図１では、図６と同一機能部分には同一符
号を付している。従来例でも述べたが、配管１９，液体
タンク２０，液体循環用ポンプ２１，ヒータ２２および
温度センサ２３等により、メインパイプの温度を制御す
る温度制御部を構成している。そして液体を一定温度に
保つため、温度センサ２３の測定温度に基づきヒータ２
２を制御するヒータ制御部（図示せず）が存在すること
も従来例で述べている。

【００３７】本実施の形態の特徴は、メインパイプを、
管の中心を同一となるように配置されたメインパイプ外
管１５ａとメインパイプ内管１５ｂとで構成し、かつメ
インパイプ外管１５ａとメインパイプ内管１５ｂとの間
に螺旋状の仕切り部１７を設けたことである。螺旋状の
仕切り部１７は、メインパイプ外管１５ａの内周面から
突起状に設けてメインパイプ内管１５ｂの外周面に達す
るようにしたものでもよいし、メインパイプ内管１５ｂ
の外周面から突起状に設けてメインパイプ外管１５ａの
内周面に達するようにしたものでもよい。この螺旋状の
仕切り部１７により、一定温度の液体がメインパイプ外
管１５ａとメインパイプ内管１５ｂとの間を螺旋状に流
れる。

【００３８】本実施の形態によれば、メインパイプ外管
１５ａとメインパイプ内管１５ｂとの間に螺旋状の仕切
り部１７を設けたことにより、一定温度に制御された液
体がメインパイプ外管１５ａとメインパイプ内管１５ｂ
との間を円周方向にかつ螺旋状に流れ、メインパイプ円
周方向の液体の流れのムラが無くなり、メインパイプ円
周方向の温度差が生じず、光共振器の熱歪みを防止する
ことができ、安定したレーザ出力を得ることができる。

【００３９】なお、メインパイプ外管１５ａとメインパ
イプ内を流れる液体との接触面に（すなわちメインパイ
プ外管１５ａの内周面を覆うように）メインパイプ外管
１５ａよりも熱伝導率が高い部材を設けることにより、
レーザ出力を早く安定させることができる。

【００４０】また、メインパイプ外管１５ａの外周面を
覆うようにメインパイプ外管１５ａよりも熱伝導率の低
い部材を設けることにより、レーザ発振装置雰囲気温度
による外乱を防止することができる。

【００４１】（第２の実施の形態）図２は本発明の請求
項５，６等に対応した第２の実施の形態におけるガスレ
ーザ発振装置の構成を示す図である。

【００４２】図２において、１はガラスなどの誘電体よ
りなる放電管、２は放電管１の外部に設けられたマイク
ロ波空胴共振器、３は空胴共振器２にマイクロ波を出射
するマグネトロン、４はマグネトロン３にエネルギを供
給するマグネトロン電源、５はマイクロ波空胴共振器２
で覆われた放電管１内の放電空間、６は全反射鏡、７は
部分反射鏡であり、全反射鏡６と部分反射鏡７は放電空
間５の両端に固定配置され、光共振器を形成している。
８は部分反射鏡７より出力されるレーザビームである。
矢印９はレーザガスの流れる方向を示しており、軸流形
レーザ装置の中を循環している。１０は送気管、１１は
レーザガス循環用送風機、１２は放電空間５にて温度上
昇したレーザガスの温度を下げるためのレーザガス冷却
用熱交換器、１３はレーザガス循環用送風機１１の圧縮
熱にて温度上昇したレーザガスの温度を下げるためのレ
ーザガス冷却用熱交換器（第１の熱交換器）である。１
４は放電管１を保持するためのメインフランジ、１６は
メインフランジ１４を保持するためのメインパイプであ
る。矢印１８はメインパイプを流れる液体の流れる方向
を示しており、メインパイプ内を流れている。１９はメ
インパイプを流れる液体の配管、２０は液体タンク、２
１は液体循環用ポンプである。２４はレーザ発振装置を
冷却するためのチラー、２５はチラー２４から冷却水を
流すための配管、２６は配管２４に設けられた電磁弁、
２３は液体の温度を測定する温度センサであり、電磁弁
２６の制御に用いる。２７は液体の温度調整用熱交換器
（第２の熱交換器）であり、温度センサ２３により、電
磁弁２６を制御することにより、チラー２７からの冷却
水の流量を調整して、メインパイプ１６を流れる液体の
温度を一定に保つ。図２でも、図６と同一機能部分には
同一符号を付している。

【００４３】本実施の形態では、メインパイプ１６は従
来例と同じものを用い、チラー２４から冷却水が供給さ
れる熱交換器２７と、熱交換器２７への冷却水の流量を
調整するための電磁弁２６とを設け、メインパイプ１６
を流れる液体が熱交換器１３および熱交換器２７内を流
れるように配管１９を配している。電磁弁２６の制御
は、温度センサ２３の測定温度に基づいて制御部（図示
せず）が行う。熱交換器１３はレーザ媒質を冷却するた
めの熱交換器で、熱交換器２７は光共振器内の液体を冷
却するための熱交換器である。

【００４４】本実施の形態によれば、メインパイプ１６
を流れる液体は熱交換器１３により加熱されるため、従
来用いていた液体の熱源としてのヒータ２２が不要とな
り、低コスト化を図ることができる。また、チラー２４
から冷却水が供給され、その供給量が温度センサ２３の
測定温度に基づいて制御される熱交換器２７によりメイ
ンパイプ１６を流れる液体の温度が上昇しすぎるのを防
止でき、２つの熱交換器１３，２７内を流れることによ
りメインパイプ１６を流れる液体の温度が一定温度に保
たれる。したがって、熱交換器１３の冷却液の温度も一
定に保たれるため、レーザガスの温度も一定にすること
ができ、安定したレーザ出力を得ることができる。

【００４５】なお、メインパイプ１６とメインパイプを
流れる液体との接触面にメインパイプ１６よりも熱伝導
率が高い部材を設けることにより、レーザ出力を早く安
定させることができる。また、メインパイプ１６の外周
にメインパイプよりも熱伝導率の低い部材を設けること
により、レーザ発振装置雰囲気温度による外乱を防止す
ることができる。

【００４６】また、本実施の形態では、従来と同様のメ
インパイプ１６を用いたが、代わりに、第１の実施の形
態で用いたメインパイプを用いることにより、メインパ
イプ円周方向の液体の流れのムラが無くなり、より安定
したレーザ出力を得ることができる。

【００４７】（第３の実施の形態）図３（ａ），
（ｂ），（ｃ）はそれぞれ本発明の請求項１２，１３等
に対応した第３の実施の形態におけるガスレーザ発振装
置のメインパイプ部の構成を示す図である。

【００４８】図３において、１６はメインパイプ、２８
ａ〜２８ｄはメインパイプ１６を加熱するためのヒー
タ、２９ａ〜２９ｄは各ヒータ２８ａ〜２８ｄの近傍に
配置されたメインパイプ１６の温度を測定する温度セン
サである。

【００４９】本実施の形態におけるガスレーザ発振装置
は、例えば図６の装置で、メインパイプ１６に代えて、
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）のいずれかで示されたメイ
ンパイプ部を使用したものであり、図６中の配管１９，
液体タンク２０，液体循環用ポンプ２１，液体加熱用の
ヒータ２２および液体温度測定用の温度センサ２３は不
要であり、メインパイプ１６内に液体を流さない構成で
ある。

【００５０】本実施の形態では、メインパイプ１６の円
周方向に温度差が生じないよう、特にメインパイプ１６
の対面に温度差が生じないように、図３（ａ），
（ｂ），（ｃ）で示されるように、ヒータ２８ａ〜２８
ｄおよび温度センサ２９ａ〜２９ｄを、それぞれメイン
パイプ１６の外周または内周上に対向させて配置し、例
えば温度センサ２９ａ部より温度センサ２９ｃ部の温度
が高い場合はヒータ２８ａで温めることにより温度セン
サ２９ａ部と温度センサ２９ｃ部の温度を同一に保つよ
うにし、同様にして温度センサ２９ｂ部と温度センサ２
９ｄ部の温度を同一に保つことにより、メインパイプ１
６の円周方向に温度差が生じないようにしている。その
結果、光共振器の熱歪みを防止することができ、安定し
たレーザ出力を得ることができる。なお、温度センサ２
９ａ〜２９ｄの測定温度に基づきヒータ２８ａ〜２８ｄ
を制御するヒータ制御部は図示されていない。

【００５１】各ヒータ２８ａ〜２８ｄは、２つのメイン
フランジ１４（図６）の間に配置されたメインパイプ１
６の長さ方向においてその一端から他端に渡って配置さ
れ、各温度センサ２９ａ〜２９ｄは、各ヒータ２８ａ〜
２８ｄの近傍に配置される。

【００５２】なお、ヒータ２８ａ〜２８ｄと温度センサ
２９ａ〜２９ｄは、図３（ａ）に示すようにメインパイ
プ１６の外周に配置してもよいし、図３（ｂ），図３
（ｃ）のようにメインパイプ１６の外周および内周のど
ちらに配置してもよい。また、ヒータ２８ａ〜２８ｄと
温度センサ２９ａ〜２９ｄはメインパイプ１６の円周上
に対面配置するのであれば、どこに配置してもよく、ま
た数はいくつでもかまわない。さらには、ヒータ２８ａ
〜２８ｄと温度センサ２９ａ〜２９ｄはメインパイプ１
６の円周上に対面配置されていなくても、メインパイプ
１６の円周方向の温度分布を測定でき、その温度分布を
均一にできるように配置されてあればよい。

【００５３】（第４の実施の形態）図４は本発明の請求
項１６等に対応した第４の実施の形態におけるガスレー
ザ発振装置のメインパイプ部の構成を示し、１６はメイ
ンパイプ、３０はメインパイプ１６を加熱するためのヒ
ータである。

【００５４】本実施の形態におけるガスレーザ発振装置
は、例えば図６の装置で、メインパイプ１６に代えて、
図４で示されたメインパイプ部を使用したものであり、
図６中の配管１９，液体タンク２０，液体循環用ポンプ
２１，液体加熱用のヒータ２２および液体温度測定用の
温度センサ２３は不要であり、メインパイプ１６内に液
体を流さない構成である。

【００５５】本実施の形態では、ヒータ３０をメインパ
イプ１６の両端の間に渡って円周方向かつ螺旋状に配設
することにより、メインパイプ１６の円周方向に温度差
が生じない構成となっている。その結果、光共振器の熱
歪みを防止することができ、安定したレーザ出力を得る
ことができる。

【００５６】なお、図４ではヒータ３０をメインパイプ
１６の外周面に配置した場合で説明したが、ヒータ３０
をメインパイプ１６の内周面に配置しても同様の効果が
得られる。

【００５７】さらに、図４のようにヒータ３０をメイン
パイプ１６の外周に配置した場合にはヒータ３０の両端
に引張り力をかける、すなわち螺旋状のヒータ３０をメ
インパイプ１６の長さ方向に伸ばす力をヒータ３０に加
えることにより、また、ヒータ３０をメインパイプ１６
の内周に配置した場合にはヒータ３０の両端に引張り力
とは逆方向の力をかける、すなわち螺旋状のヒータ３０
をメインパイプ１６の長さ方向に縮める力をヒータ３０
に加えることにより、よりメインパイプ１６とヒータ３
０との密着性を高め、ヒータ３０とメインパイプ１６の
間の熱伝達を向上させ、メインパイプ１６の円周方向の
温度分布をより均一にすることができる。

【００５８】（第５の実施の形態）図５は本発明の請求
項１８等に対応した第５の実施の形態におけるガスレー
ザ発振装置のメインパイプ部の構成を示し、１６はメイ
ンパイプ、３０はメインパイプ１６を加熱するためのヒ
ータであり、３１はメインパイプ１６とヒータ３０を密
着させるための袋状部材（袋部）であり、袋内部に充填
材を充填している。

【００５９】この第５の実施の形態は、第４の実施の形
態の構成に袋状部材３１を追加した構成であり、これに
より、メインパイプ１６とヒータ３０との密着性をより
高め、ヒータ３０とメインパイプ１６の間の熱伝達を向
上させ、メインパイプ１６の円周方向の温度分布をより
均一にすることができる。

【００６０】なお、図５は、図４同様、ヒータ３０をメ
インパイプ１６の外周に配置した場合で説明したが、ヒ
ータ３０をメインパイプ１６の内周に配置した場合に
は、内部に充填材が充填された袋状部材をメインパイプ
１６の内側に配置してメインパイプ１６とヒータ３０と
の密着性を高める構成とする。

【００６１】また、ヒータ３０とメインパイプ１６との
間に、鉛等の軟質金属を配置したり、空気より熱伝導率
の高いペースト状の材料を配置することにより、よりメ
インパイプ１６とヒータ３０との密着性を高めることが
できる。軟質金属の場合はメインパイプ１６より熱伝導
率の高いものを用いるのが好ましい。

【００６２】以上の第５の実施の形態では、第４の実施
の形態の構成をもとに説明したが、第３の実施の形態の
構成をもとにしても、同様にして袋状部材や，ヒータ２
８ａ〜２８ｄとメインパイプ１６との間に軟質金属ある
いは空気より熱伝導率の高いペースト状の材料を配置す
ることにより、同様の効果が得られる。

【００６３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、メインパ
イプ円周方向の温度差を無くすことにより、光共振器の
熱歪みを防止することができ、安定したレーザ出力を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるガスレーザ
発振装置の構成図。

【図２】本発明の第２の実施の形態におけるガスレーザ
発振装置の構成図。

【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）それぞれは本発明の第
３の実施の形態におけるガスレーザ発振装置のメインパ
イプ部の構成図。

【図４】本発明の第４の実施の形態におけるガスレーザ
発振装置のメインパイプ部の構成図。

【図５】本発明の第５の実施の形態におけるガスレーザ
発振装置のメインパイプ部の構成図。

【図６】従来のガスレーザ発振装置の構成図。

【符号の説明】

１ 放電管 ２ マイクロ波空胴共振器 ３ マグネトロン ４ マグネトロン電源 ５ 放電空間 ６ 全反射鏡 ７ 部分反射鏡 ８ レーザビーム ９ レーザガス流 １０ 送気管 １１ レーザガス循環用送風機 １２ レーザガス冷却用熱交換器 １３ レーザガス冷却用熱交換器 １４ メインフランジ １５ａ メインパイプ外管 １５ｂ メインパイプ内管 １６ メインパイプ １７ 螺旋状の仕切り部 １８ メインパイプ液流 １９ メインパイプ液配管 ２０ メインパイプ液タンク ２１ メインパイプ液循環用ポンプ ２２ メインパイプ液温度調整用ヒータ ２３ メインパイプ液温度測定用温度センサ ２４ ガスレーザ発振装置冷却用チラー ２５ 冷却水配管 ２６ 電磁弁 ２７ メインパイプ液温度調整用熱交換器 ２８ メインパイプ温度調整用ヒータ ２９ メインパイプ温度測定用温度センサ ３０ メインパイプ温度調整用ヒータ ３１ 袋状部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 哲二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F072 JJ05 JJ08 KK06 TT05 TT14 TT28 YY06

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電管の一端に全反射鏡を配置し他端に
   部分反射鏡を配置した光共振器と、前記放電管を保持す
   る保持部と、前記保持部の温度を制御する温度制御部と
   を備え、 前記保持部は、前記温度制御部により一定温度に制御さ
   れた液体が前記両端の間に渡って円周方向かつ螺旋状に
   流れるメインパイプを有することを特徴とするガスレー
   ザ発振装置。
2. 【請求項２】 温度制御部は、メインパイプの両端に液
   体の流入口と流出口を設け、前記メインパイプの外部で
   前記流入口と流出口とを結ぶ前記液体の流路中に、前記
   液体を循環させるポンプと、前記液体の温度を測定する
   温度センサと、前記液体を加熱するヒータとを配置し、
   前記温度センサの測定温度に基づき前記ヒータを制御す
   るヒータ制御部を設けた請求項１記載のガスレーザ発振
   装置。
3. 【請求項３】 メインパイプを内管と外管で構成し、こ
   の内管と外管の間に液体を流すようにした請求項１また
   は２記載のガスレーザ発振装置。
4. 【請求項４】 内管と外管の間に螺旋状の仕切り部を設
   けた請求項３記載のガスレーザ発振装置。
5. 【請求項５】 放電管の一端に全反射鏡を配置し他端に
   部分反射鏡を配置した光共振器と、前記放電管内を流れ
   るレーザ媒質と、前記レーザ媒質を温度制御する第１の
   熱交換器と、前記放電管を保持する保持部と、前記保持
   部の温度を制御する温度制御部とを備え、 前記保持部は液体が流れるメインパイプを有し、前記温
   度制御部は、前記メインパイプの両端に前記液体の流入
   口と流出口を設け、前記メインパイプの外部で前記流入
   口と流出口とを結ぶ前記液体の流路中に、前記液体を循
   環させるポンプと、前記液体の温度を測定する温度セン
   サと、前記第１の熱交換器とを配置し、前記温度センサ
   の測定温度に基づき前記第１の熱交換器を制御する制御
   部を設けたことを特徴とするガスレーザ発振装置。
6. 【請求項６】 放電管の一端に全反射鏡を配置し他端に
   部分反射鏡を配置した光共振器と、前記放電管内を流れ
   るレーザ媒質と、前記レーザ媒質を温度制御する第１の
   熱交換器と、前記放電管を保持する保持部と、前記保持
   部の温度を制御する温度制御部とを備え、 前記保持部は液体が流れるメインパイプを有し、前記温
   度制御部は、前記メインパイプの両端に前記液体の流入
   口と流出口を設け、前記メインパイプの外部で前記流入
   口と流出口とを結ぶ前記液体の流路中に、前記液体を循
   環させるポンプと、前記液体の温度を測定する温度セン
   サと、前記第１の熱交換器と、第２の熱交換器とを配置
   し、前記温度センサの測定温度に基づき前記第２の熱交
   換器を制御する制御部を設けたことを特徴とするガスレ
   ーザ発振装置。
7. 【請求項７】 第２の熱交換器は、その冷却源としてガ
   スレーザ発振装置の冷却を行うチラーを用い、前記チラ
   ーからの冷却液の流量を制御部で制御する請求項６記載
   のガスレーザ発振装置。
8. 【請求項８】 メインパイプを内管と外管で構成し、こ
   の内管と外管の間に液体を流すようにした請求項５，６
   または７記載のガスレーザ発振装置。
9. 【請求項９】 内管と外管の間に螺旋状の仕切り部を設
   けた請求項８記載のガスレーザ発振装置。
10. 【請求項１０】 メインパイプと前記メインパイプ内部
    を流れる液体との接触面に前記メインパイプよりも熱伝
    導率の高い部材を設けた請求項１，２，３，４，５，
    ６，７，８または９記載のガスレーザ発振装置。
11. 【請求項１１】 メインパイプ外周に前記メインパイプ
    よりも熱伝導率の低い部材を設けた請求項１，２，３，
    ４，５，６，７，８，９または１０記載のガスレーザ発
    振装置。
12. 【請求項１２】 放電管の一端に全反射鏡を配置し他端
    に部分反射鏡を配置した光共振器と、前記放電管を保持
    する保持部と、前記保持部の温度を制御する温度制御部
    とを備え、 前記保持部はメインパイプを有し、前記温度制御部は前
    記メインパイプの外周面に複数のヒータを円周方向に配
    設したことを特徴とするガスレーザ発振装置。
13. 【請求項１３】 複数のヒータを、メインパイプの外周
    面に配設する代わりに、前記メインパイプの内周面に配
    設した請求項１２記載のガスレーザ発振装置。
14. 【請求項１４】 メインパイプの円周方向に少なくとも
    １つ以上の温度センサを配設し、前記温度センサの測定
    温度に基づきヒータを制御するヒータ制御部を設けた請
    求項１２または１３記載のガスレーザ発振装置。
15. 【請求項１５】 複数のヒータをメインパイプの円周上
    に対面配置するとともに、前記メインパイプの円周上に
    対面配置した複数の温度センサを設け、各前記温度セン
    サの測定温度に基づき各前記ヒータを制御するヒータ制
    御部を設けた請求項１２または１３記載のガスレーザ発
    振装置。
16. 【請求項１６】 放電管の一端に全反射鏡を配置し他端
    に部分反射鏡を配置した光共振器と、前記放電管を保持
    する保持部と、前記保持部の温度を制御する温度制御部
    とを備え、 前記保持部はメインパイプを有し、前記温度制御部は前
    記メインパイプの外周面にヒータを円周方向かつ螺旋状
    に配設したことを特徴とするガスレーザ発振装置。
17. 【請求項１７】 螺旋状のヒータをメインパイプの長さ
    方向に伸ばす力を前記ヒータに加えた請求項１６記載の
    ガスレーザ発振装置。
18. 【請求項１８】 メインパイプの外側に、内部に充填材
    を有する筒状の袋部を配置し、前記袋部と前記メインパ
    イプとでヒータを挟持した請求項１２，１６または１７
    記載のガスレーザ発振装置。
19. 【請求項１９】 ヒータを、メインパイプの外周面に配
    設する代わりに、前記メインパイプの内周面に配設した
    請求項１６記載のガスレーザ発振装置。
20. 【請求項２０】 螺旋状のヒータをメインパイプの長さ
    方向に縮める力を前記ヒータに加えた請求項１９記載の
    ガスレーザ発振装置。
21. 【請求項２１】 メインパイプの内側に、内部に充填材
    を有する袋部を配置し、前記袋部と前記メインパイプと
    でヒータを挟持した請求項１３，１９または２０記載の
    ガスレーザ発振装置。
22. 【請求項２２】 ヒータとメインパイプの間に軟質金属
    を配置した請求項１２，１３，１４，１５，１６，１
    ７，１８，１９，２０または２１記載のガスレーザ発振
    装置。
23. 【請求項２３】 メインパイプより熱伝導率の高い軟質
    金属を用いる請求項２２記載のガスレーザ発振装置。
24. 【請求項２４】 ヒータとメインパイプの間に空気より
    熱伝導率の高いペースト状の材料を配置した請求項１
    ２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０
    または２１記載のガスレーザ発振装置。