JP2001168431A - レーザ装置及びマイクロ波発生装置 - Google Patents

レーザ装置及びマイクロ波発生装置

Info

Publication number
JP2001168431A
JP2001168431A JP35298699A JP35298699A JP2001168431A JP 2001168431 A JP2001168431 A JP 2001168431A JP 35298699 A JP35298699 A JP 35298699A JP 35298699 A JP35298699 A JP 35298699A JP 2001168431 A JP2001168431 A JP 2001168431A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
discharge
microwave
laser
discharge space
laser device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP35298699A
Other languages
English (en)
Inventor
Taiji Narita
太治 成田
Minoru Kimura
実 木村
Koichi Saito
幸一 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP35298699A priority Critical patent/JP2001168431A/ja
Publication of JP2001168431A publication Critical patent/JP2001168431A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型で安定したレーザ発振が得られるレーザ装
置およびマイクロ波発生装置を提供する。 【解決手段】レーザ気体の励起を放電により行うレーザ
装置であって、放電によってレーザ気体の励起が行われ
る1またはそれ以上の放電空間13が、冷却板4の冷却
面により挟まれて形成され、この放電空間13の励起源
としてマイクロ波を発生するマグネトロン8を用いてい
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、レーザ気体の励起
を行う手段としてマイクロ波を用いて行うマイクロ波励
起気体レーザ装置等のレーザ装置およびマイクロ波発生
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図31は特開昭63−192285号公
報に示された従来の気体レーザ装置の概要断面図であ
る。図において、91は72MHz高周波発生器、92
は電力整合回路、93は高周波ケーブル、94は絶縁フ
イードスルー、95、96は電極、97、98は電極の
表面で光学反射面に研磨してある。99は放電用隙間、
100、101は電極95、96を絶縁するためのスぺ
ーサ、102はU字型をした基部で、電極95、96と
スぺーサ100、101よりなる組立体が基部102上
に取り付けられ、U字上の基部102は蓋103により
閉じられ、セラミツク絶縁材104が蓋103と電極9
5との間に配設されている。
【0003】上記構成部品からなる従来の気体レーザ装
置においては、高周波発生器91により発生された高周
波は電力整合器92を介して高周波ケーブル93を電送
されて電極95、96間に印加される。放電用隙間99
に充填されたレーザ気体は高周波により放電励起され
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような構成の従
来の気体レーザ装置では、レーザ気体を放電励起するの
にRF高周波電力を用いているために、電極によって挟
まれた放電用隙間内に放電空間を形成するための高周波
電力を供給する電極及びレーザ装置を構成する光共振器
を形成する鏡等を保持する部材を絶縁材等によって分離
する必要がある。また、放電空間を形成するための電極
を積層配置することや電極部に絶縁無しに放電によって
生じる熱を有効に除去することが困難であるという問題
点があった。
【0005】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、放電空間を形成する電極等を絶
縁物等で隔離することなく放電空間を形成するとともに
放電によって発生する熱を有効に除去することにより小
型で安定したレーザ発振が得られるレーザ装置およびマ
イクロ波発生装置を提供することを目的とする。
【0006】
【問題を解決するための手段】この発明に係るレーザ装
置の概要は、放電空間を形成する為の放電空間をマイク
ロ波回路の一部を構成している導波管内に、レーザ気体
を封入するための一対のマイクロ波が透過可能な誘電体
窓を設けることにより形成し、この放電空間内に放電領
域を形成すると共に放電によって発生する熱を除去する
冷却面を設け、この放電空間に封入されたレーザ気体に
マイクロ波電力を供給することにより、レーザ気体を励
起し、この放電空間の両端に配した光共振器によりレー
ザ光を発生させるレーザ装置である。
【0007】この発明におけるレーザ装置によれば、放
電をマイクロ波電力によって行うことによって放電空間
を形成する冷却面を絶縁物等により分離する必要が無
く、放電空間を形成する冷却面を電気的に閉じた形態に
することが可能である。また、冷却面に熱を強制的に除
去する為の付加物を設けることが可能である。
【0008】請求項1記載のレーザ装置は、レーザ気体
の励起を放電により行うレーザ装置であって、放電によ
ってレーザ気体の励起が行われる1またはそれ以上の放
電空間が、複数の偏平な板状の冷却面により挟まれてス
ラブ状に形成され、この放電空間の励起源としてマイク
ロ波を用いたことを特徴とするものである。
【0009】請求項1記載のレーザ装置によれば、スラ
ブ状の放電空間により放電によって発生した熱は、冷却
面から有効に除去されるので、より小型で安定したレー
ザ装置をえることができると共に、スラブ状の放電空間
を複数積層することにより単位体積当たりの放電空間を
容易に拡大する。
【0010】請求項2記載のレーザ装置は、レーザ気体
の励起を放電により行うレーザ装置であって、レーザ気
体の励起源としてマイクロ波を用い、このマイクロ波の
電界方向に対して垂直方向の姿勢をとる一枚以上の冷却
板により分割形成された放電空間を有することを特徴と
するものである。
【0011】請求項2記載のレーザ装置によれば、スラ
ブ状の放電空間により放電によって発生した熱は、冷却
面から有効に除去されると共にスラブ状の放電空間を積
層することによって、単位体積当たりの放電空間を容易
に拡大するとともに、マイクロ波の電界方向に対して垂
直方向に放電空間を分割し、各々の放電空間のギャップ
を変化させることによって各放電空間に印加されるマイ
クロ波電界強度を任意に分配する事が可能となり、放電
空間から取り出されるレーザ光の強度分布を制御するこ
とができる。
【0012】請求項3記載のレーザ装置は、レーザ気体
の励起を放電により行うレーザ装置であって、レーザ気
体の励起源としてマイクロ波を用い、このマイクロ波の
電界方向に対して平行方向の姿勢をとる一枚以上の冷却
板により分割形成された放電空間を有することを特徴と
するものである。
【0013】請求項3記載のレーザ装置によれば、スラ
ブ状の放電空間により放電によって発生した熱は、冷却
面から有効に除去されると共にスラブ状の放電空間を積
層することによって、単位体積当たりの放電領域を容易
に拡大するとともに、マイクロ波の電界方向に対して平
行な方向に放電空間を分割し、放電空間の励起源である
マイクロ波の電界分布を任意に変化させることによって
放電空間内に形成された放電領域のレーザ気体の励起分
布を変化させるとともに放電空間の形状を変化させるこ
とにより、上記放電領域の放電面積を任意に変化させる
ことができる。
【0014】請求項4記載のレーザ装置は、請求項1、
請求項2または請求項3において、マイクロ波の進行方
向に並んだ放電領域を複数有するものである。
【0015】請求項4記載のレーザ装置によれば、請求
項1、請求項2または請求項3と同様な効果のほか、同
一放電空間内に複数の放電領域を形成することにより単
位面積あたりの放電領域を容易に拡大できる。
【0016】請求項5記載のレーザ装置は、請求項1、
請求項2、請求項3または請求項4において、放電空間
の励起源として用いるマイクロ波の導波管内伝送モード
をマルチモードとしたものである。
【0017】請求項5記載のレーザ装置によれば、請求
項1、請求項2、請求項3または請求項4と同様な効果
のほか、同一放電空間内に複数の放電領域を形成するこ
とにより単位面積あたりの放電領域を容易に拡大でき
る。
【0018】請求項6記載のレーザ装置は、請求項1、
請求項2、請求項3、請求項4または請求項5におい
て、一枚以上の冷却板にマイクロ波の電気力線を貫通さ
せるための貫通穴を設けたものである。
【0019】請求項6記載のレーザ装置によれば、請求
項1、請求項2、請求項3、請求項4または請求項5と
同様な効果のほか、放電空間に形成される放電の安定度
を高めることにより、安定したレーザ出力を供給でき
る。
【0020】請求項7記載のレーザ装置は、請求項1、
請求項2、請求項3、請求項4、請求項5または請求項
6において、放電空間を形成する面に電界強度を高める
ための突起を設けたものである。
【0021】請求項7記載のレーザ装置によれば、請求
項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5または
請求項6と同様な効果のほか、放電空間に形成される放
電の安定度を高め、安定したレーザ出力を供給すること
ができる。
【0022】請求項8記載のレーザ装置は、レーザ気体
の励起を放電により行うレーザ装置であって、放電よっ
てレーザ気体の励起が行われる放電空間が、マイクロ波
の伝送路であるストリップラインの一部によって形成さ
れ、ストリップラインが光導波路を兼ねたことを特徴と
するものである。
【0023】請求項8記載のレーザ装置によれば、マイ
クロ波伝送路を形成する導体によって構成されるストリ
ップラインを構成する平面板が放電によって発生する熱
の冷却板として働くと共にストリップラインの放電面を
光学鏡面にすることにより光導波面として働くため空間
的に有効に構成部品を利用できるので、小型で安定した
レーザ発振器を提供出来る。
【0024】請求項9記載のレーザ装置は、レーザ気体
の励起を放電により行うレーザ装置であって、マイクロ
波を励起源として放電によってレーザ気体の励起が行わ
れる放電空間が、断面が格子状の冷却用金属壁によって
複数形成され、金属壁に1またはそれ以上のマイクロ波
を透過させるための伝送路を有し、放電空間の長手方向
をレーザ光の光軸としたことを特徴とするものである。
【0025】請求項9記載のレーザ装置によれば、放電
空間が格子状の冷却面よって囲まれることにより、放電
によって発生した熱を有効に除去することによって安定
してレーザ装置を実現する作用を有すると共に、複数の
放電空間の断面積を変化させ放電領域の励起状態を制御
することによってレーザ光の強度分布を任意に変化させ
ることができる。
【0026】請求項10記載のレーザ装置は、請求項
1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5または請
求項9において、放電空間を形成する部材が誘電体材料
或いは半導体材料である。
【0027】請求項10記載のレーザ装置によれば、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5また
は請求項9と同様な効果のほか、放電空間を形成する部
材が冷却を行うための板状あるいは格子状の冷却機能を
有する誘電体材料または半導体材料を用いることによ
り、マイクロ波による電気力線が複数の放電空間を貫通
することによって安定した放電を形成することができ
る。
【0028】請求項11記載のレーザ装置は、レーザ気
体の励起を放電により行うレーザ装置であって、マイク
ロ波を励起源として放電によってレーザ気体の励起が行
われる複数の放電空間が、冷却面である金属壁によって
囲まれた断面ハニカム状であり、金属壁にマイクロ波を
透過させる為の伝送路を有し、上記放電空間の長手方向
をレーザ光の光軸としたことを特徴とするものである。
【0029】請求項11記載のレーザ装置によれば、請
求項9と同様な効果のほか、放電空間がハニカム状の冷
却面によって形成することによって、機械的強度を高め
安定した放電を実現することができる。
【0030】請求項12記載のレーザ装置は、レーザ気
体の励起を放電により行うレーザ装置であって、マイク
ロ波を励起源として放電によってレーザ気体の励起が行
われる複数の放電空間が、冷却面である金属壁によって
形成された断面同心円状の形態を有し、これらの複数の
円管の側壁にマイクロ波を透過させるための伝送路を有
し、この放電空間の長手方向をレーザ光の光軸としたこ
とを特徴とするものである。
【0031】請求項12記載のレーザ装置によれば、請
求項11記載と同様な効果のほか、放電空間を形成する
同心円状の断面を有する金属壁が第二のマイクロ波伝送
路として働くことにより、放電領域を拡大できる。
【0032】請求項13記載のレーザ装置は、請求項1
1または請求項12の金属壁に代えて、一部或いは全部
を誘電体材料或いは半導体材料からなる部材によって形
成している。
【0033】請求項13記載のレーザ装置によれば、請
求項11または請求項12と同様な効果のほか、マイク
ロ波による電気力線が複数の放電空間を貫通することに
よってより安定した放電を形成することができる。
【0034】請求項14記載のレーザ装置は、請求項
1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項
9、請求項11、請求項12または請求項13におい
て、放電空間を構成する部分に熱移動媒体を設けたもの
である。
【0035】請求項14記載のレーザ装置によれば、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請
求項9、請求項11、請求項12または請求項13と同
様な効果のほか、レーザ気体は放電領域の温度によって
レーザ発振の利得が変化するため放電領域の放電温度を
冷却或いは一定に保つために熱移動媒体によって冷却面
温度を制御し、より安定したレーザ発振を実現すること
ができる。また、個々の冷却面に複数の熱移動媒体を形
成することにより、一つの板状の冷却面内において温度
分布を形成し、放電空間内で形成される放電形状、利得
分布を制御することにより、レーザ発振器から取り出さ
れるレーザ光のモード分布を変化させることができる。
【0036】請求項15記載のレーザ装置は、請求項1
4において、熱移動媒体がペルチェ素子およびヒートパ
イプの少なくとも一方である。
【0037】請求項15記載のレーザ装置によれば、請
求項14と同様な効果がある。
【0038】請求項16記載のレーザ装置は、請求項
1、請求項2、請求項3、請求項8、請求項9、請求項
11または請求項12において、レーザ光を励起された
放電空間よりレーザビームを取り出すための安定型共振
器を放電空間のマイクロ波伝搬方向と直交する方向に配
置したものである。
【0039】請求項16記載のレーザ装置によれば、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項8、請求項9、請
求項11または請求項12と同様な効果のほか、マイク
ロ波伝送路とレーザ光光軸を直交させることによりマイ
クロ波電力を有効に放電空間に供給すると共に光共振器
の配置を容易にすることができる。
【0040】請求項17記載のレーザ装置は、請求項
1、請求項2または請求項3において、放電空間の幅
を、0.1〜5.0mmの範囲とするものである。
【0041】請求項17記載のレーザ装置によれば、講
求項1、請求項2または請求項3と同様な効果のほか、
放電空間の放電によって生じた熱を冷却面から効率よく
拡散冷却するためには、励起するマイクロ波の周波数と
放電空間のギヤツプによって決定され、また放電ギヤツ
プ幅は、取り出しレーザ光のカップリング損失量を決め
る因子となるため、冷却面問隔を上記範囲に設定するこ
とにより有効にレーザ光を取り出すことができる。
【0042】請求項18記載のレーザ装置は、レーザ気
体の励起を放電により行うレーザ装置であって、筒状の
金属壁と、この金属壁の中心に軸方向に配してマイクロ
波を電送するための導体と、円筒状の金属壁の両端に配
置された共振器鏡とを備え、金属壁ととの間を放電空間
としたことを特徴とするものである。
【0043】請求項18記載のレーザ装置によれば、放
電空間とマイクロ波伝送路を兼ねた構成とすることによ
り、マイクロ波電力を有効に利用することができる。
【0044】請求項19記載のレーザ装置は、請求項1
8において、導体の内部に冷却水を循環するための水路
を設けたものである。
【0045】請求項19記載のレーザ装置によれば、請
求項18と同様な効果のほか、放電によって生じた熱を
効率よく除去することにより、より安定したレーザ光を
提供することができる。
【0046】請求項20記載のレーザ装置は、請求項1
8において、導体が熱移動素子である。
【0047】請求項20記載のレーザ装置によれば、請
求項18と同様な効果のほか、例えばヒートパイプによ
り放電によって生じた熱を効率よく除去ことにより、よ
り安定したレーザ光を提供することができる。
【0048】請求項21記載のレーザ装置は、レーザ気
体の励起を放電により行うレーザ装置であって、マイク
ロ波発生装置と、このマイクロ波発生装置で発生したマ
イクロ波を伝送するための筒状の導波路と、この導波路
の外周壁に設けられたマイクロ波を放出するための開放
窓と、導波路の外周に設けられ内部に開放窓を通して放
電によって励起が行なわれるレーザ気体を封入した環状
の放電空間部とを備えたものである。
【0049】請求項21記載のレーザ装置によれば、例
えば円筒導波路のマイクロ波伝送モードに適したマイク
ロ波開放窓として、円筒導波管の管壁に設けたスリット
を介して放電空間にマイクロ波を注入することにより、
放電空間に均一な放電領域を形成することができる。
【0050】請求項22記載のレーザ装置は、請求項2
1において、導波路の外壁に設ける開放窓が導波路内を
伝送するマイクロ波電界の方向に対して垂直方向に形成
したものである。
【0051】請求項22記載のレーザ装置によれば、請
求項21と同様な効果のほか、例えば円筒導波路の伝送
モードE0nモードを使用することにより、放電空間に
均一な放電領域を形成することができる。
【0052】請求項23記載のレーザ装置は、請求項2
1において、導波路の外壁に設ける開放窓が導波路内を
伝送するマイクロ波電界の方向に対して平行方向に形成
したものである。
【0053】請求項23記載のレーザ装置によれば、請
求項21と同様な効果のほか、例えば円筒導波路の伝送
モードH0nモードを使用することにより、放電空間に
均一な放電領域を形成することができる。
【0054】請求項24記載のレーザ装置は、レーザ気
体の励起を放電によって行うレーザ装置であって、マイ
クロ波を伝送するための導波管の内部に、複数の扁平な
冷却板により挟まれた放電空間を1つ以上有し、冷却板
の表面が光導波面及びマイクロ波伝送路としての機能を
有し、放電空間の励起源としてマイクロ波を用いたこと
を特徴とするものである。
【0055】請求項24記載のレーザ装置によれば、導
波管の伝送長及び伝送モードを変化させることにより、
容易に任意の放電面積及び放電長を変化させることが可
能となる。
【0056】請求項25記載のレーザ装置は、請求項2
4において、複数の冷却板により挟まれた放電空間内を
伝搬するマイクロ波の電界方向が冷却板の表面の冷却面
に対して平行な成分を有するものである。
【0057】請求項25記載のレーザ装置によれば、請
求項24と同様な効果のほか、放電空間内の放電によっ
て発生した熱は、冷却面から有効に除去されると共にス
ラブ状の放電空間を積層することにより、単位体積当た
りの放電領域を容易に拡大するとともに、マイクロ波の
電界方向に対して平行な方向に放電空間を分割すること
によって、放電空間の励起源であるマイクロ波の電界分
布を任意に変化させ、放電空間内に形成された放電領域
のレーザ気体の励起分布を変化させるとともに放電空間
の形状を変化させることにより、上記放電領域の放電面
積を任意に変化させることが可能となる。
【0058】請求項26記載のレーザ装置は、請求項2
4において、複数の冷却板により挟まれた放電空間内を
伝搬するマイクロ波の電界方向が冷却板の表面の冷却面
に対して垂直な成分を有するものである。
【0059】請求項26記載のレーザ装置によれば、請
求項24と同様な効果のほか、放電空間内の放電によっ
て発生した熱は、冷却面から有効に除去されると共にス
ラブ状の放電空間を積層することにより、単位体積当た
りの放電領域を容易に拡大するとともに、マイクロ波の
電界方向に対して垂直方向に放電空間を分割することに
よって、各々の放電空間のギャップを変化させることに
よって各放電空間に印加されるマイクロ波電界強度を任
意に分配する事が可能となり、放電空間から取り出され
るレーザ光の強度分布を制御可能となる。
【0060】請求項27記載のレーザ装置は、請求項
1、請求項2、請求項3、請求項8、請求項9、請求項
11、請求項12、請求項17、請求項18、請求項2
1または請求項24において、放電空間を励起するマイ
クロ波の発振周波数が、2.4GHzから2.5GHz
の範囲である。
【0061】請求項27記載のレーザ装置によれば、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項8、請求項9、請
求項11、請求項12、請求項17、請求項18、請求
項21または請求項24と同様な効果のほか、2.45
GHz帯のマイクロ波は一般的な電子レンジ等に使用さ
れる周波数帯で有るためレーザ気体を放電により励起す
るためのマイクロ波電力として電子レンジ用のマグネト
ロンが使用可能であるので、供給電力源を容易に低価格
で得ることができる。
【0062】請求項28記載のマイクロ波発生装置は、
電子放出用のフィラメントを有してマイクロ波を発生さ
せるマグネトロンと、フィラメントに印加する電圧の変
動を検出しマグネトロンの異常動作及び寿命を予知する
検出回路とを備えたものである。
【0063】請求項28記載のマイクロ波発生装置によ
れば、マグネトロンは寿命、劣化或いは異常動作に至る
過程において、マグネトロン内のフイラメント素子のイ
ンビーダンスが変化するため、フイラメントに印加する
電圧の変化を監視することにより、異常動作検出及びマ
グネトロンの動作条件からマグネトロンの異常動作発生
或いは動作寿命までのマグネトロンの動作可能時間を推
定することが出来る。その結果、より安定した製造設備
等の産業上におけるレーザ装置或いはマイクロ波発生装
置を提供できる。
【0064】請求項29記載のマイクロ波発生装置は、
電子放出用のフィラメントを有してマイクロ波を発生さ
せるマグネトロンと、フィラメントに流れる電流を検出
しマグネトロンの異常動作及び寿命を予知する検出回路
とを備えたものである。
【0065】請求項29記載のマイクロ波発生装置によ
れば、マグネトロンは寿命、劣化或いは異常動作に至る
過程において、マグネトロン内のフィラメント素子のイ
ンピーダンスが変化するため、フィラメントに流れる電
流の変化を監視することにより、異常動作検出及びマグ
ネトロンの動作条件からマグネトロンの異常動作発生或
いは動作寿命までのマグネトロンの動作可能時間を推定
することができ、請求項28と同様な効果がある。
【0066】請求項30記載のマイクロ波発生装置は、
マイクロ波を発生するマグネトロンと、このマグネトロ
ンに通常使用状態よりを高い陽極電流を流してマグネト
ロンのフイラメント電流或いは電圧の変化を測定するこ
とによりマグネトロンの寿命を検出する装置とを備えた
ものである。
【0067】請求項30記載のマイクロ波発生装置は、
マグネトロンを正常動作させるには、マグネトロンに流
れる陽極電流に見合ったフイラメント素子からの電子放
出量が必要であり、意図的に陽極電流を増加させてフィ
ラメントからの電子放出量を推定することにより、マグ
ネトロンの動作可能時間を推定することが出来る。
【0068】請求項31記載のレーザ装置は、レーザ気
体の励起をマイクロ波による放電によって行なうレーザ
装置であって、マイクロ波の発生に、請求項28、請求
項29または請求項30記載のマイクロ波発生装置を用
いたものである。
【0069】請求項31記載のレーザ装置によれば、マ
グネトロンの出力、発振形態や条件、フイラメント電圧
或いは電流からマグネトロンの動作寿命を予測すること
ができるので、マグネトロンを用いてマイクロ波によっ
てレーザ気体を放電励起する気体レーザ装置において、
マグネトロンの動作状態を監視することにより、レーザ
装置の、動作寿命及び異常動作の可能性及び異常動作を
予測し、安定に有効にレーザ装置を動作させることがで
きる。
【0070】請求項32記載のレーザ装置は、請求項
1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項
6、請求項7、請求項8、請求項9、請求項10、請求
項11、請求項12、請求項13、請求項14、請求項
15、請求項16、請求項17、請求項18、請求項1
9、請求項20、請求項21、請求項22、請求項2
3、請求項24、請求項25、請求項26または請求項
27において、マイクロ波の発生に請求項28、請求項
29または請求項30記載のマイクロ波発生装置を用い
たものである。
【0071】請求項32記載のレーザ装置によれば、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請
求項6、請求項7、請求項8、請求項9、請求項10、
請求項11、請求項12、請求項13、請求項14、請
求項15、請求項16、請求項17、請求項18、請求
項19、請求項20、請求項21、請求項22、請求項
23、請求項24、請求項25、請求項26または請求
項27と同様な効果に加えて、請求項28、請求項29
または請求項30と同様な効果がある。
【0072】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【0073】(実施の形態1)本発明の第1の実施の形
態を図1から図3により説明する。図1は、請求項1記
載のレーザ装置の縦断正面図、図2は、そのA−A線断
面図、図3は外観図である。図において、1はマイクロ
波放電によってレーザ気体にプラズマを発生させ、レー
ザ励起を行うためのマイクロ波回路の一種である。2は
マイクロ波を伝送し放電空間13まで伝送するための方
形型導波管、3は複数の冷却板4と冷却板4から熱を除
去するための冷却ブロック5と冷却板4を保持すると共
にレーザ光を外部に取り出すための開口部を有する冷却
板ラック6からなる、レーザ気体を封入するためのチャ
ンバであり、冷却板4の表面はレーザ光を効率よく反射
するために鏡面に仕上げられている。放電空間13は冷
却手段を構成する複数の扁平な板状である冷却板4およ
び冷却ブロック5の表面である冷却面間に挟まれてスラ
ブ状に複数形成され、また冷却板ラック6の開口部に連
通する開口部をチャンバ3に形成している。
【0074】7はレーザ気体を封入したチャンバ3にマ
イクロ波を導入するための誘電体窓、11はチャンバ3
を挟んだ領域にマイクロ波閉じこめ効率良くインピーダ
ンス整合させ空洞共振器を形成するための結合窓を兼ね
た整合器、12はマイクロ波の電界分布位置を制御する
と共に空洞共振器を形成するためのマイクロ波反射板、
8はマイクロ波を発生させる為のマグネトロンである。
【0075】9、10はチャンバ3において発生した放
電気体からレーザ光を取り出すための光共振器を構成す
る鏡であり、9は全反射鏡、10は部分透過鏡である。
【0076】次に動作について説明する。マグネトロン
8で発生したマイクロ波は、導波管2によって伝送され
整合器11でインピーダンス整合させることにより、効
率よくチャンバ3に結合される。チャンバ3の冷却板4
の位置においてマイクロ波電界強度が最大となるように
マイクロ波反射板12は配置されており、レーザ気体は
マイクロ波電界強度の高い冷却板4に挟まれた放電空間
13において、マイクロ波電磁界により放電空間13に
封入された炭酸ガスレーザ気体等のレーザ気体が放電破
壊し、プラズマが発生してレーザ媒質が励起される。こ
こで、冷却ブロック5の水路14に冷却水を流し放電プ
ラズマを冷却するとともにレーザ気体の圧力等の放電条
件を適切に選択することによって、レーザ発振条件が得
られ、全反射鏡9と部分反射鏡10との間で冷却板4を
光導波路としてレーザ共振器を形成することにより、レ
ーザ発振光が得られる。
【0077】(実施の形態2)この発明の第2の実施の
形態を図1から図4により説明する。図1は、請求項1
記載のレーザ装置の縦断正面図、図2は、そのA−A線
断面図、図3は外観図である。図において、1はマイク
ロ波放電によってレーザ気体にプラズマを発生させ、レ
ーザ励起を行うためのマイクロ波回路の一種である。2
はマイクロ波を伝送し放電空間13まで伝送するための
方形型導波管、3は板状の冷却面を形成する複数の冷却
板4と冷却板4から熱を除去するための冷却ブロック5
と冷却板4を保持すると共にレーザ光を外部に取り出す
ための開口部を有する冷却板ラック6からなるレーザ気
体を封入するためのチャンバであり、冷却板4の表面は
レーザ光を効率よく反射するために鏡面に仕上げられて
いる。7はレーザ気体を封入したチャンバ3にマイクロ
波を導入するための誘電体窓、11は、チャンバ3を挟
んだ領域にマイクロ波閉じ込め効率良くインピーダンス
整合させ空洞共振器を形成するための結合窓を兼ねた整
合器、12は、マイクロ波の電界分布位置を制御すると
共に空洞共振器を形成するためのマイクロ波反射板、8
は、マイクロ波を発生させる為のマグネトロンである。
【0078】9、10は、チャンバ3において発生した
放電気体からレーザ光を取り出すための光共振器を構成
する鏡であり、9は全反射鏡、10は部分透過鏡であ
る。
【0079】図4は、チャンバ3内に印加されるマイク
ロ波電界ベクトルE及び冷却板4によって分割された各
々放電空間内に印加されるマイクロ波電界の関係を図示
した図1のA−A線断面図である。図4内において簡単
のため冷却ブロック5は省略してある。
【0080】次に動作について説明する。マグネトロン
8で発生したマイクロ波は、導波管2によって伝送さ
れ、整合器11でインピーダンス整合させることによ
り、効率よくチャンバ3に結合される。チャンバ3の冷
却板4の位置においてマイクロ波電界強度が最大となる
ようにマイクロ波反射板12は配置されており、レーザ
気体はマイクロ波電界強度の高い冷却板4に挟まれた放
電空間13部において、マイクロ波電磁界により放電空
間13に封入された炭酸ガスレーザ気体等のレーザ気体
が放電破壊し、プラズマが発生してレーザ媒質が励起さ
れる。ここで、冷却ブロック5の水路14に冷却水を流
し放電プラズマを冷却するとともにレーザ気体の圧力等
の放電条件を適切に選択することによって、レーザ発振
条件が得られ、全反射鏡9と部分反射鏡10との間で冷
却板4を光導波路としてレーザ共振器を形成することに
より、レーザ発振光が得られる。チャンバ3内に形成さ
れた放電空間を冷却板4によってマイクロ波の電界方向
に対して垂直方向に分割することにより、導波管2によ
って伝送されたマイクロ波は、チャンバ3内において冷
却板4によって電界強度分配され、複数の放電空間13
に印加されるマイクロ波電界強度Enは冷却板4によっ
て分割された空間のギャップdnに比例するように各々
の放電空間13に印加される。En、dnにおいて、n
=1、2または3である。またE=E1 +E2 +E3
ある。この時放電空間13に封入された炭酸ガスレーザ
気体等のレーザ気体は、ガス組成に従うE/N値となる
ため異なったギャップ及びマイクロ波電界により、各々
の放電空間内で形成される放電形態は異なることにな
る。ギャップdを大きくなるように形成すれば矩形の放
電空間13が形成され、ギャップdを小さくなるように
形成すれば扁平な放電空間13が形成されることにな
る。
【0081】従って、冷却板4からの放熱効率及び放電
形態から各々の放電空間に形成されるレーザ媒質の利得
は異なる。従って、チャンバ3内に形成する冷却板4或
いは放電空間13のギヤツプdnを変化させることによ
り、複数の放電空間13に形成されたレーザ媒質から光
共振器によって取り出されるレーザ光の断面強度分布を
任意に変化させることが出来る。
【0082】(実施の形態3)この発明の第3の実施の
形態を図1から図3および図5により説明する。図1は
請求項1記載のレーザ装置の縦断正面図、図2はそのA
−A線断面図、図3は外観図である。図において、1は
マイクロ波放電によってレーザ気体にプラズマを発生さ
せ、レーザ励起を行うためのマイクロ波回路の一種であ
る。2はマイクロ波を伝送し放電空間13まで伝送する
ための方形型導波管、3は板状の冷却面を形成する複数
の冷却板4と冷却板4から熱を除去するための冷却ブロ
ック5と冷却板4を保持すると共にレーザ光を外部に取
り出すための開口部を有する冷却板ラック6からなるレ
ーザ気体を封入するためのチャンバであり、冷却板4の
表面はレーザ光を効率よく反射するために鏡面に仕上げ
られている。7はレーザ気体を封入したチャンバ3にマ
イクロ波を導入するための誘電体窓、11はチャンバ3
を挟んだ領域にマイクロ波閉じこめ効率良くインピーダ
ンス整合させ空洞共振器を形成するための結合窓を兼ね
た整合器、12はマイクロ波の電界分布位置を制御する
と共に空洞共振器を形成するためのマイクロ波反射板、
8はマイクロ波を発生させる為のマグネトロンである。
【0083】9、10は、チャンバ3において発生した
放電気体からレーザ光を取り出すための光共振器を構成
する鏡であり、9は全反射鏡、10は部分透過鏡であ
る。
【0084】図5は、チャンバ3内に印加される導波管
2内の電送モードがE01時のマイクロ波電界ベクトル
E(矢印)及び冷却板4によって分割された各々放電空
間13内に印加されるマイクロ波電界の関係を図示した
図1のA−A線断面図である。図5内において簡単のた
め冷却ブロック5は省略してある。ただし、図1、図2
は放電空間13が横方向に延びているが、図5は縦方向
に延びている。
【0085】次に動作について説明する。マグネトロン
8で発生したマイクロ波は、導波管2によって伝送さ
れ、整合器11でインピーダンス整合させることによ
り、効率よくチャンバ3に結合される。チャンバ3の冷
却板4の位置においてマイクロ波電界強度が最大となる
ようにマイクロ波反射板12は配置されており、レーザ
気体はマイクロ波電界強度の高い冷却板4に挟まれた放
電空間13において、マイクロ波電磁界により放電空間
13に封入された炭酸ガスレーザ気体等のレーザ気体が
放電破壊し、プラズマが発生してレーザ媒質が励起され
る。ここで、冷却ブロック5の水路14に冷却水を流し
放電プラズマを冷却するとともにレーザ気体の圧力等の
放電条件を適切に選択することによって、レーザ発振条
件が得られ、全反射鏡9と部分反射鏡10との間で冷却
板4を光導波路としてレーザ共振器を形成することによ
り、レーザ発振光が得られる。チャンバ3内に形成され
た放電空間13を冷却板4によってマイクロ波の電界方
向と平行方向に分割することにより、複数の放電空間1
3に形成される放電によって発生した熱を有効に除去す
ることが出来る。冷却板4のマイクロ波進行方向の長さ
をマイクロ波の管内波長入gの1/4以下とすることに
より、冷却板4の間隔を遮断周波数以下に設定してもマ
イクロ波は冷却板4によって挟まれた放電空間14に浸
透し、レーザ気体を放電破壊し、プラズマが発生する。
複数の冷却板で構成された放電空間の上下に冷却板によ
って仕切られていない空間を設けることによって、上記
整合器11及びマイクロ波反射板12により構成される
空洞共振器の形成を保証する事により、冷却板4によっ
て形成された放電空間13においてプラズマを有効に発
生させレーザ媒質を励起する。冷却板4或いはチャンバ
3内壁によって挟まれた放電空間13のギャップ幅を可
変することにより、冷却板4からの放熱効率及び放電形
態から各々の放電空間13に形成されるレーザ媒質の利
得を可変することが出来るため、複数の放電空間に形成
されたレーザ媒質から光共振器によって取り出されるレ
ーザ光の断面強度分布を任意に変化させることが出来
る。
【0086】(実施の形態4)この発明の第4の実施の
形態を図6により説明する。図6は、第1の実施の形態
において示す図1内のチャンバ3をマイクロ波の進行方
向に対して拡げた場合の冷却ブロック5、冷却板ラック
6を含む冷却板4、放電空間13を表すチャンバ3の縦
断正面図である。
【0087】次に動作について説明する。マグネトロン
8で発生したマイクロ波は、図1に記す導波管2によっ
て導波管2の断面寸法によって決定される導波管2内を
伝送するマイクロ波モード、管内波長入gでチャンバ3
方向へ伝搬していく。この時、マイクロ波は、菅内波長
入gに従ったマイクロ波強度分布を有する.従って、冷
却板4の寸法がマイクロ波の進行方向に対して、導波管
2内を伝搬する管内半波長入g/2の整数倍Nの長さを
有すれば、冷却板4で挟まれた各々の放電空間において
N個の放電領域が形成される。
【0088】(実施の形態5)この発明の第5の実施の
形態を図7および図8により説明する。 図7は請求項
5記載のレーザ装置の外観図、図8はそのB−B線断面
図である。図において、15はマイクロ波放電によって
レーザ気体にプラズマを発生させ、レーザ励起を行うた
めのマイクロ波回路の一種である。16、22はマイク
ロ波を伝送し放電空間26まで伝送するための方形型導
波管、25は導波管22内を伝送するマイクロ波の伝送
モードを変換するためのテーパ導波管、23は内部を光
反射鏡面を持つ複数の冷却板24で仕切り、間に放電空
間26を形成するレーザ気体が封入されるチャンバ、2
7はチャンバ23内にレーザ気体を封入すると共にマイ
クロ波をチャンバ23内に導入するための誘電体窓、1
1はチャンバ23を挟んだ領域にマイクロ波閉じこめ効
率良くインピーダンス整合させ空洞共振器を形成するた
めの結合窓を兼ねた整合器、28はマイクロ波の電界分
布位置を制御すると共に空洞共振器を形成するためのマ
イクロ波反射板、8はマイクロ波を発生させる為のマグ
ネトロン、9は光共振器を形成する全反射鏡、10は光
共振器を形成する部分透過鏡である。
【0089】次に動作について説明する。マグネトロン
8で発生したマイクロ波は、導波管22、25によって
伝送され、整合器11でインピーダンス整合させること
により、誘電体窓27を介して効率よくチャンバ23に
結合される。導波管22を伝送してきた低次のモードの
マイクロ波は、テーパー導波管25によって高次の伝送
モードに変換されチャンバ23に結合される。また、チ
ャンバ23を透過したマイクロ波は、マイクロ波反射板
28によって反射され再びチャンバ23に導入される、
整合器11とマイクロ波反射板28は導波管内を伝搬す
るマイクロ波の管内波長に対して空洞共振器を形成する
ように調整されており、マグネトロン8から放出された
マイクロ波は、チャンバ23を挟んだ整合器11とマイ
クロ波反射板28の間に閉じこめられ効率よくチヤンバ
23内のレーザ気体を励起するために使用される。ま
た、上記空洞共振器は、チャンバ23内の放電空間26
においてマイクロ波の電界強度が最大となるように構成
される。マイクロ波電界強度の高い空洞共振器の電界分
布の腹部と導波管内のマイクロ波伝送モードに従う導波
管およびチャンバ23の断面におけるマイクロ波電界分
布の高い部位の重なる位置に於ける冷却板24に挟まれ
た放電空間26において、マイクロ波電磁界により放電
空間26に封入された炭酸ガスレーザ気体等のレーザ気
体が放電破壊し、プラズマが発生してレーザ媒質を励起
する。放電により発生した放電プラズマは、上記電界強
度の高い部位を基点として発生するが、冷却板24によ
って放電部で発生した熱を効率よく除去することによ
り、チャンバ23に導入されるマイクロ波電力の増加と
共に冷却板24に沿って拡がる。ここで、放電プラズマ
の冷却、レーザ気体の圧力等の放電条件を最適化する事
によって、レーザ発振条件が得られ、全反射鏡9及び部
分透過鏡10との間で冷却板24を光導波面としてレー
ザ共振器が形成され、レーザ発振光が得られる。
【0090】なお導波管22、テーパ導波管25を同一
のマルチモード伝送可能な断面寸法を有する導波管を用
いて構成しても同様の動作が実現できる。また第5の実
施の形態を上記第1から第4の実施の形態に適用でき
る。
【0091】(実施の形態6)この発明の第6の実施の
形態を図9により説明する。図9は第1から第5の実施
の形態のチャンバに適用されるもので、請求項6に記載
のレーザ装置の構成チャンバ内の冷却板の外観図(a)
及び模式図(b)である。図において、31は扁平面が
光鏡面を有する冷却板、32はマイクロ波の電気力線、
電界を透過させるための貫通穴、33はレーザ気体が封
入された冷却板31に挟まれた放電空間、34はマイク
ロ波電磁界によって放電破壊された放電領域、36は冷
却ブロックを兼ねたチャンバ金属壁である。
【0092】次に動作について説明する。導波管を伝搬
してきたマイクロ波は、複数の冷却板31によって空間
的に分割されることにより、マイクロ波電界Eは、次式
に従うように電圧分配される。
【0093】E=El+E2+E3+E4 D=εl・El=ε2・E2 D=ε2・El=ε2・E2=ε2・E3=ε2・E4 各々の放電空間33に於いて、印加されたマイクロ波電
界Enによって放電空間33に封入された炭酸ガスレー
ザ気体等のレーザ気体が放電破壊し、放電プラズマとな
りレーザ媒質が励起されるが、冷却板31に設けられた
貫通穴32によって、冷却板31上のマイクロ波電界の
分割が解消され冷却板31の貫通穴32上において、マ
イクロ波の電気力線が連続性を有することになる。従っ
て、複数の放電空間33の一部においてレーザ気体の放
電破壊によって放電空間33内に放電領域(放電プラズ
マ)34が生じたとき、放電空間33内のレーザ気体の
誘電率ε1と放電プラズマが発生した放電領域の誘電率
ε2が異なることにより、 放電プラズマ領域誘電率 ε2 > レーザ気体の誘電
率 εl 貫通穴32によって、分圧比が変化し未放電部の放電領
域のマイクロ波電界強度が上昇し、未放電の放電領域を
放電破壊し易くすると共に、分割された放電空間内にお
いて同一線上以外に放電プラズマが形成されることを防
ぐように働く。
【0094】(実施の形態7)この発明の第7の実施の
形態を図10により説明する。図10は、第1から第6
の実施の形態のチャンバに適用されるもので、請求項7
記載のレーザ装置を構成するチャンバ内の冷却板の外観
図及び模式図である。図において、31は扁平面が光鏡
面を有する冷却板、35はマイクロ波の電界強度を高め
るための突起、33はレーザ気体が封入された冷却板3
1に爽まれた放電空間、34はマイクロ波電磁界によっ
て放電破壌された放電領域、36は冷却ブロックを兼ね
たチャンバ金属壁である。冷却ブロックの放電空間33
に接する面にも突起35を設けることができる。
【0095】次に動作について説明する。導波管を伝搬
してきたマイクロ波は、複数の冷却板31によって空間
的に分割されることにより、マイクロ波電界Eは、次式
に従うように電圧分配される。
【0096】E=El+E2+E3+E4 E・T∝A Eはマイクロ波電磁界強度、Tはレーザ気体温度、Aは
放電破壊係数である。
【0097】各々の放電空間33に於いて、印加された
マイクロ波電界Enによって放電空間33に封入された
炭酸ガスレーザ気体等のレーザ気体が放電破壊し、放電
プラズマとなりレーザ媒質が励起される。レーザ気体の
放電破壊の生じ易さは、レーザ気体に印加される電界強
度とレーザ気体の温度に比例するため、冷却板31内に
設けたリッジ35によって冷却板31に電界強度の高い
部位を形成する事により放電位置が安定して形成され
る。
【0098】(実施の形態8)この発明の第8の実施の
形態を図11により説明する。図11は、例えば図1や
図7等の導波管のチャンバに代えて適用されるもので、
請求項8記載のレーザ装置のマイクロ波を伝搬するため
の対称形ストリップ線路(a)、(b)及び非対称形ス
トリップ線路(c)、(d)の外観図である。37はス
トリップ線路を構成する基板導体、38はストリップ導
体、39は基板導体37とストリップ導体38の間隔を
保持するためのテフロン、石英等の誘電体層、40はス
トリップ線路を構成する誘電体層39の一部を取り除い
て形成した放電空間である。
【0099】次に動作について説明する。ストリップラ
インのストリップ導体38の幅を誘電体層39の高さよ
り十分にとればマイクロ波は、少ない放射損失で伝搬で
き、また誘電体層39内に設けた放電空間40の幅をス
トリップラインを伝搬するマイクロ波の波長の1/4以
下に設定することによって放電空間40内に於いて大き
なマイクロ波損失無く放電空間40にマイクロ波電界を
印加できるため、放電空間40に封入された炭酸ガスレ
ーザ気体等のレーザ気体が放電破壊し、放電プラズマと
なりレーザ媒質が励起される。この時マイクロ波ストリ
ップラインを構成する基板導体37及びストリップ導体
38の表面を光鏡面とし、レーザ気体の圧力等の放電条
件を適切に選択することによって、レーザ発振条件が得
られ、放電空間40を隔てて全反射鏡と部分反射鏡との
間で基板導体37とストリップ導体38の表面を光導波
路としてレーザ共振器を形成することにより、レーザ発
振光が得られる。
【0100】(実施の形態9)この発明の第9の実施の
形態を図12および図13により説明する。図12は請
求項9記載のレーザ装置の縦断正面図、図13は放電空
間が格子状の形状を有する冷却体の外観図である。図に
おいて、20はマイクロ波放電によってレーザ気体にプ
ラズマを発生させ、レーザ励起を行うためのマイクロ波
回路の一種である。18は、マイクロ波を伝送し放電空
間13まで伝送するための方形型導波管、19は放電ブ
ロック29の冷却板から熱を除去するための冷却ブロッ
ク、放電ブロック29は放電空間13を形成するように
格子状の断面を有するように冷却板によって形成された
放電ブロックで、放電空間13を形成する内壁面は、レ
ーザ光を効率よく反射するために鏡面に仕上げられてい
る。21はレーザ気体を封入するためのチャンバ、22
はレーザ気体を封入したチャンバ21にマイクロ波を導
入するための誘電体窓、11はチャンバ21を挟んだ領
域にマイクロ波閉じ込め効率良くインピーダンス整合さ
せ空洞共振器を形成するための結合窓を兼ねた整合器、
12はマイクロ波の電界分布位置を制御すると共に空洞
共振器を形成するためのマイクロ波反射板、8はマイク
ロ波を発生させる為のマグネトロン、30は放電ブロッ
ク29の放電空間13にマイクロ波を伝送するための伝
送路となる結合窓である。
【0101】次に動作について説明する。マグネトロン
8で発生したマイクロ波は、導波管18によって伝送さ
れ、整合器11でインピーダンス整合させることによ
り、効率よくチャンバ21に結合される。チャンバ21
の放電ブロック29の位置においてマイクロ波電界強度
が最大となるようにマイクロ波反射板12は配置されて
おり、レーザ気体はマイクロ波電界強度の高い放電ブロ
ック29内の放電空間13において、マイクロ波電磁界
により放電空間13に封入された炭酸ガスレーザ気体等
のレーザ気体が放電破壊し、プラズマが発生してレーザ
媒質が励起される。
【0102】ここで、冷却ブロック19の水路57に冷
却水を流し放電プラズマを冷却するとともにレーザ気体
の圧力等の放電条件を適切に選択することによって、レ
ーザ発振条件が得られ、放電ブロック29の格子状の断
面を有する両端面に配した一対の全反射鏡と部分反射鏡
からなる光共振器によって、放電ブロック29内の放電
空間13の冷却壁面を光導波路として一対のミラー間で
共振する事によるレーザ発振光が得られる。1以上例え
ば複数のマイクロ波が伝送する場合も同様である。
【0103】(実施の形態10)この発明の第10の実
施の形態を図14により説明する。図14は請求項10
記載のレーザ装置に対応し、上記各実施の形態において
特に請求項1、2、3、4、5、9記載のレーザ装置の
放電空間を形成するための板状或いは格子状を形成する
冷却板を誘電体或いはシリコン等の半導体材料で構成し
た場合の放電空間内に印加されるマイクロ波電界の分圧
変化を表す概念図である。図14において、13はレー
ザ気体を封入された放電空間、5はチャンバ3を形成す
る冷却板4から熱を除去するための冷却ブロック、41
は誘電体或いは半導体材料からなる冷却板、42はマイ
クロ波電界によって放電破壊した放電プラズマである。
次に動作について説明する。放電空間13がマイクロ
波電界によって放電空間13内に封入されたレーザ気体
が放電破壊されていない状態(図14(a))において
は、複数の放電空間13及び冷却板41の厚みが等しい
場合において、各放電空間に印加されるマイクロ波電界
は同一強度を示す。また同様に冷却板41内に印加され
るマイクロ波電界も同一強度を示す。図14(a)にお
いて、 E0=El×3+E2×2 D =ε0・El=ε1・E2 ε0<ε1、El>E2 E0は総マイクロ波電界強度、Elは未放電時の各放電
空間に印加されるマイクロ波電界、E2は冷却板41に
印加されるマイクロ波電界、ε0はレーザ気体の誘電
率、ε1は冷却板を構成する誘電体或いは半導体の誘電
率、Dは電束密度である。
【0104】図14(b)は複数の放電空間13の内の
一部の放竜空間においてレーザ気体がマイクロ波電界に
よって放電破壊され放電プラズマ42が形成された状態
である。図14(b)において、E0′は総マイクロ波
電界強度、El′は未放電時の各放電空間に印加される
マイクロ波電界、ε2は放電プラズマの誘電率である。
【0105】 D=ε0・El′=ε1・E2′=ε2・E3 E0=E0′、ε0<ε2、El′>E3、E1>E1′ 放電プラズマ42は、印加されるマイクロ波の電磁波の
周波数に対して未放電状態のレーザ気体に比べ誘竜率ε
2が高くなる。この時、各放電空間13を仕切る冷却板
41が、誘電体或いは半導体によって形成されている場
合、各放電空間13内を貫く電気力線は連続性を有する
ため各部位を通過するマイクロ波による電束密度Dは一
定の値となるように各部位に印加されるマイクロ波電界
強度が変化することになる。従って、放電プラズマ42
が発生した放電空間13に印加されたマイクロ波電界強
度は小さくなり、冷却板41及び放電破壊されていない
放電空間13に印加されるマイクロ波電界強度は大きく
なり、未放電の放電空間13がマイクロ波電界によって
封入されたレーザ気体が放電破壊されやすくなるように
印加電圧の強度が増大する。上記分圧効果は、全ての放
電空間13内のレーザ気体が放電破壊し、放電プラズマ
の状態においても各放電空間に発生した放電プラズマ4
2の状態が等しくなるようにマイクロ波電界強度が放電
空間に発生した放電プラズマ42の誘電率に見合ったマ
イクロ波電界強度となるようにバランサーとして働き各
放電空間内に発生した放電プラズマが安定するようにマ
イクロ波電界が分圧されることは云うまでもない。複数
の放電空間13及び冷却板41の厚みが異なる場合にお
いても上記各放電空間13の状態によってマイクロ波電
界の分圧効果は同様に働くことは云うまでもない。
【0106】(実施の形態11)この発明の第11の実
施の形態を図15および図16により説明する。図15
は、請求項11に対応する第11の実施の形態のレーザ
装置の縦断正面図、図16は放電空間が格子状の形状を
有する冷却体の外観図である。図において、20はマイ
クロ波放電によってレーザ気体にプラズマを発生させ、
レーザ励起を行うためのマイクロ波回路の一種である。
18はマイクロ波を伝送し放電空間まで伝送するための
方形型導波管、19は放電ブロック43の冷却板から熱
を除去するための冷却ブロツクであり、放電ブロツク4
3は放電空間13を形成するハニカム状の断面を有する
ように冷却板によって形成され、放電空間13を形成す
る内壁面はレーザ光を効率よく反射するために鏡面に仕
上げられている。21はレーザ気体を封入するためのチ
ャンバ、22はレーザ気体を封入したチャンバ21にマ
イクロ波を導入するための誘電体窓、11はチャンバ2
1を挟んだ領域にマイクロ波閉じこめ効率良くインピー
ダンス整合させ空洞共振器を形成するための結合窓を兼
ねた整合器、12はマイクロ波の電界分布位置を制御す
ると共に空洞共振器を形成するためのマイクロ波反射
板、8はマイクロ波を発生させる為のマグネトロン、1
7は放電ブロックの各放電空間13にマイクロ波を伝送
するための伝送路の結合窓であり、放電空間13を仕切
る冷却板の図中の縦板に形成されている。14は水路で
ある。
【0107】次に動作について説明する。マグネトロン
8で発生したマイクロ波は、導波管18によって伝送さ
れ、整合器11でインピーダンス整合させることによ
り、効率よくチャンバ21に結合される。チャンバ21
の放電ブロック43の位置においてマイクロ波電界強度
が最大となるようにマイクロ波反射板12は配置されて
おり、レーザ気体はマイクロ波電界強度の高い放電ブロ
ック43内の放電空間13において、マイクロ波電磁界
により放電空間13に封入された炭酸ガスレーザ気体等
のレーザ気体が放電破壊し、プラズマが発生してレーザ
媒質が励起される。
【0108】ここで、冷却ブロック19の水路14に冷
却水を流し放電プラズマを冷却するとともにレーザ気体
の圧力等の放電条件を適切に選択することによって、レ
ーザ発振条件が得られ、放電ブロックの格子状の断面を
有する長手方向の両端面に配した一対の全反射鏡と部分
反射鏡からなる光共振器によって、放電ブロック43内
の放電空間13の冷却壁面を光導波路として一対のミラ
ー間で共振する事によるレーザ発振光が得られる。
【0109】(実施の形態12)この発明の第12の実
施の形態を図17および図18により説明する。図17
は、講求項12に対応するレーザ装置の外観図、図18
は縦断正面図である。これらの図において、44はマイ
クロ波放電によってレーザ気体にプラズマを発生させ、
レーザ励起を行うためのマイクロ波回路の一種である.
45はマグネトロン8から放射されたマイクロ波を伝送
すると共に閉じ込めマイクロ波の電界強度を高めるため
の空胴共振器、47は空胴共振器45によって増幅され
たマイクロ波電力を放電空間51、52まで伝送するた
めの伝送路となるマイクロ波アンテナ、46は導波管内
に設けられた空胴共振器45のQ値を調整するための整
合器、48はマイクロ波アンテナ47と空胴共振器及び
冷却管53、54を分離し放電空間51、52内に封入
したレーザ気体をシールするための誘電体からなるスペ
ーサ、53、54はレーザ気体が封入された放電空間5
1、52を形成するための金属製の同心円状の形態を有
する冷却管A及びBで、内壁管A54の内壁面は光反射
鏡面を有し、内壁管B53はその内壁、外壁ともに光反
射鏡面を有する。49は放電によって発生した熱を除去
するための冷却ブロック、50は冷却ブロック49を有
効に冷却するための水路、51はレーザ気体が封入され
た放電空間A、52はレーザ気体が封入された放電空間
Bである。8はマイクロ波を発生させる為のマグネトロ
ン、10は全反射鏡及び部分透過鏡からなる光共振器を
形成する共振器鏡の内の部分反射鏡であり、全反射鏡
(図示せず)とともに放電空間A、Bの長手方向の両端
に配置される。
【0110】次に動作について説明する。マグネトロン
8で発生したマイクロ波は、導波皆45によって閉じ込
められかつ増幅される。このとき空胴共振器45内にお
けるマイクロ波の増幅率は、整合器46によって調整さ
れ、マイクロ波伝送路の一種であるマイクロ波アンテナ
47によって空胴共振器45内に蓄えられたマイクロ波
電力は空胴共振器45から取り出され放電空間B52ま
で電送される。マイクロ波アンテナ47は、マイクロ波
伝送路の一種であるG線路の効果を有するため、放電空
間B52にマイクロ波を伝送する経路状に存在する放電
空間A51内にマイクロ波を放出しながらマイクロ波を
伝送する。放電空間B52は、マイクロ波アンテナ47
によって伝送されたマイクロ波電力によって、また、放
電空間B52は、マイクロ波アンテナ47を伝送するマ
イクロ波電力の放射電力によって、放電空間に封入され
た炭酸ガス等のレーザ気体は放電破壊し、プラズマが発
生してレーザ媒質が励起される。ここで、冷却ブロック
49の水路50に冷劫水を流し放電プラズマを冷却する
とともにレーザ気体の圧力等の放電条件を適切に選択す
ることによって、レーザ発振条件が得られ、冷却ブロッ
クの両端面に配した一対の全反射鏡と部分反射鏡からな
る光共振器によって、冷却ブロック内の放電空間の冷却
壁面を光導波路として一対のミラー間で共振することに
より、レーザ発振光が得られる。
【0111】マイクロ波アンテナ47を伝送するマイク
ロ波の伝送中の放射量は、冷却管53、54とマイクロ
波アンテナとの位置関係を変化させることにより容易に
放射量を調整することができる。また、放電空間A5
1、B52の状態によって放射量が変化するため各放電
空間がバランサとして働く。
【0112】(実施の形態13)請求項13に対応する
第13の実施の形態は、第10の実施の形態において記
載した効果を第11および第12の実施の形態のレーザ
装置に適用したものであり、同一の動作を示す。すなわ
ち、第11の実施の形態および第12の実施の形態にお
いて、放電空間13、51、52を形成する金属壁に代
えて、一部或いは全部を誘電体材料或いは半導体材料か
らなる部材によって形成している。この実施の形態によ
れば、第10の実施の形態において記載した効果と同様
な効果が得られる。
【0113】(実施の形態14)この発明の第14の実
施の形態を図19により説明する。図19(a)、
(b)は、請求項14および請求項15に対応するレー
ザ装置における放電空間を構成する冷却面及び支持材を
含む冷却板ラック部の断面図である。図において、5は
放電空間を構成する冷却面等の冷却を行うための冷却ブ
ロック、14は冷却ブロックから有効に熱を除去するた
めの冷却水を流すための水路、4は放電空間を積層する
と共に放電空間で発生した熱を除去するための冷却板で
表面は光導波面を構成するように鏡面仕上げされてい
る。13はレーザ気体が封入された放電空間、55は熱
移動媒体であるヒートパイプ、56は冷却板57内に内
蔵された熱移動媒体であるペルチェ素子である。
【0114】次に動作について説明する。マイクロ波に
よって、放電空間13に形成されたレーザ気体が放電破
壊して発生した放電プラズマはレーザ発振のためのレー
ザ媒質として働くが、炭酸ガス等のレーザ気体はガス温
度が高くなり過ぎるとレーザ媒質としての働きをしなく
なるため、放電プラズマから効率よく熱を除去してやる
必要がある。放電空間13において発生した放電及び導
波モードによって冷却板4の反射面をレーザ光が反射す
る時に生じる導波損失により、発生した熱は冷却板4に
よって拡散冷却されるが、冷却板4からすばやく熱を冷
却水を流すことによって冷やされた冷却ブロック5まで
熱を移動させるために、冷却ブロック5を構成する冷却
板ラック等の一部にヒートパイプ55を用い、通常のA
l等の導体材料を使用するよりも効率よく熱移動させる
ことにより、放電プラズマの平均温度をレーザ発振にと
って最適な温度に維持安定させ、これにより安定したレ
ーザ光を取り出せるように動作する。また冷却板57等
の内部に熱移動素子であるペルチェ素子56を内蔵する
ことにより、放電によって発生した熱をすばやく冷却ブ
ロック5に伝えることが可能となり、放電プラズマの温
度が最適温度となるように動作する。
【0115】(実施の形態15)この発明の第15の実
施の形態を図20により説明する。図20はレーザ装置
における放電空間を構成する冷却面及び支持材を含む冷
却板ラック部の断面図である。この実施の形態は請求項
14に対応する第14の実施の形態において、ペルチェ
素子56とヒートパイプ55を併用して第14の実施の
形態と同様の効果を得ている。また冷却板57の内部に
複数のペルチェ素子56を内蔵し、各ベルチェ素子56
に流す電流(印加する電圧)を制御することにより、各
ペルチェ素子の熱移動能力を可変し、冷却板4内での温
度分布を作り出すことによって、放電空間13内におけ
る放電プラズマの温度を可変することにより、レーザ媒
質の利得を制御し、安定したレーザ光が取り出せるよう
に動作させる。
【0116】なお、第14の実施の形態および第15の
実施の形態において、放電空間13を形成する部分は、
冷却板、放電空間を形成する支持材を含み、これらの部
材または放電空間が熱移動媒体を構成する部品の一部を
兼ねている場合がある。
【0117】(実施の形態16)この発明の第16の実
施の形態を図3により説明する。図3は、第1の実施の
形態に用いた図面であり、請求項16に対応するレーザ
装置の外観図である。図3において、8はマイクロ波を
発生するためのマグネトロン、2はマイクロ波を放電空
間まで伝送するための導波管、3はレーザ気体を封入す
るためのチャンバ、9、10はチャンバ3において発生
した放電気体からレーザ光を取り出すための光共振器を
構成する鏡であり、9は全反射鏡、10は部分透過鏡で
ある。
【0118】次に動作について説明する。チャンバ3内
の放電空間まで伝送されたマイクロ波電力は、チャンバ
3内に封入されたレーザ気体を放電破壊し、放電プラズ
マを形成することによりレーザ媒質を得るが、レーザ媒
質からレーザ光を取り出すためには、最低一対の鏡が必
要である。炭酸ガス等のレーザ気体からレーザ光を取り
出すための光共振器を構成する鏡として主にZnSe、
Ge等のマイクロ波が透過可能な材質が使用されている
ため、マイクロ波の放電空間への伝搬方向とレーザ光取
り出し方向を直交させることにより、マイクロ波のマイ
クロ波回路からの漏洩を防ぐことが容易である。また、
光共振器を構成する鏡の母材としてCu等のマイクロ波
不透過の鏡を使用し、不安定共振器を構成することによ
ってレーザ光を取り出すよりもマイクロ波伝搬方向とレ
ーザ光取り出し方向を直交させ安定型共振器を形成する
ことにより、導波モード伝送のための冷却面とのカップ
リング損失を低減するという動作をする。
【0119】(実施の形態17)この発明の第17の実
施の形態は、請求項1、2、3に対応する第1の実施の
形態、第2の実施の形態および第3の実施の形態のレー
ザ装置において、放電空間13を形成する複数の扁平な
板状の冷却面の間隔すなわち放電空間13の幅を0.1
mm〜5.0mmの範囲としている。
【0120】(実施の形態18)この発明の第18の実
施の形態を図21により説明する。図21は、請求項1
8記載のレーザ装置の縦断正面図である。図において、
60は、マイクロ波を発生させるためのマイクロ波発生
装置、61はマイクロ波を放電チャンバ67まで伝送す
るための同軸ケーブル等のマイクロ波伝送路、70はマ
イクロ波発生装置60と放電チャンバ67を接続するた
めのコネクタ、62はマイクロ波を伝送するためのマイ
クロ波伝送導体線、63は放電チャンバ67とマイクロ
波伝送導体線62との間に設けられたレーザ気体を封入
した放電空間、66は放電チャンバ67を冷却するため
の冷却パイプ、68は放電チャンバ67内に封入された
レーザ気体をシールすると共にマイクロ波伝送導体線6
2と放電チャンバ67を絶縁するためのスペーサ、69
はマイクロ波を終端するための終端Boxである。放電
チャンバ67は筒状例えば円筒状の金属壁により形成し
ている。
【0121】次に動作について説明する。マイクロ波発
生装置60によって発生したマイクロ波電力は、コネク
タ70を介してマイクロ波伝送路61を伝搬して放電チ
ヤンバ67内のマイクロ波伝送導体線62まで伝送され
る。マイクロ波発生装置60によって発生したマイクロ
波電力は、マイクロ波伝送導体線62を伝搬しながらマ
イクロ波電力の一部を放電チャンバ67内の放電空間6
3に放射しながら終端Box69まで到達し反射され、
再びマイクロ波伝送導体線62によってマイクロ波を放
電空間63に放射しながら伝送され減衰する。この時放
電空間63内に放射されたマイクロ波電力(電界)によ
って、放電空間に封入された炭酸ガス等のレーザ気体が
放電破壊し、プラズマが発生してレーザ媒質が励起され
る。ここで、放電チャンバ67の外壁に設けられた冷却
パイプ66によって放電プラズマを冷却すると共にレー
ザ気体の圧力等の放電条件を適切に選択することによっ
て、レーザ発振条件が得られ、全反射鏡65と部分透過
鏡64によってレーザ共振器を形成することにより、レ
ーザ光が得られる。
【0122】(実施の形態19)この発明の第19の実
施の形態は、請求項18記載のレーザ装置に対応する第
18の実施の形態のレーザ装置において、マイクロ波伝
送導体線62の内部に放電プラズマを冷却するための冷
却水を流す構造としたものである。
【0123】(実施の形態20)この発明の第20の実
施の形態は、請求項18記載のレーザ装置に対応する第
18の実施の形態のレーザ装置において、マイクロ波伝
送導体線62として熱移動素子であるヒートパイプを用
いることによって、マイクロ波の伝送線と放電プラズマ
によって発生する熱を除去する機能を有するものであ
る。
【0124】(実施の形態21)この発明の第21の実
施の形態を図22および図23により説明する。図22
は請求項21記載のレーザ装置に対応する第21の実施
の形態の縦断正面図、図23はそのC−C断面図であ
る。図において、71はマイクロ波放電によってレーザ
気体にプラズマを発生させ、レーザ励起を行うためのマ
イクロ波回路の一種である。72はマイクロ波を伝送し
放電空間まで伝送するための導波路である例えば円筒の
導波管、73はマイクロ波発生装置の一種であるマグネ
トロン8から放射されたマイクロ波を蓄積するための例
えば円筒の空胴共振器85の一部を構成する筒状例えば
円筒の空胴管、74はマグネトロン8から放射されたマ
イクロ波を円筒空胴管73に蓄積し効率よくインピーダ
ンス整合させ空胴共振器85を形成するための結合窓、
75は円筒の空胴共振器85内に蓄墳したマイクロ波を
環状の放電空間80に放射するための開放窓、76は環
状放電空間80内に封入されたレーザ気体をシールする
とともに円筒空胴共振器からのマイクロ波を透過するた
めのマイクロ波透過窓、79は開放窓75と同様の形状
の切り欠きを有する環状放電空間を形成する金属円筒管
A、77は環状放電空間を形成するための金属円筒管
B、78は金属円筒管77を冷却するための冷却パイ
プ、83、84は環状放電空間80を形成するための金
属円筒管A77、B79等を保持するためのフランジA
及びBである。フランジA83、フランジB84には、
レーザ光透過窓が取り付けられる。81は部分透過鏡、
82は全反射鏡である。
【0125】次に動作について説明する。マグネトロン
8で発生したマイクロ波は、円筒導波管72によって伝
送され、結合窓74でインピーダンス整合させることに
より、効率よく円筒空胴共振器85に結合される。円筒
空胴共振器85に蓄えられたマイクロ波電力は開放窓7
5からマイクロ波透過窓76を介して環状放電空間80
に結合され、環状放電空間80内に封入された炭酸ガス
レーザ気体等のレーザ気体が放電破壊し、プラズマが発
生してレーザ媒質が励起される。ここで、金属円筒管の
外壁に設けられた冷却パイプ78に冷却水を流し放電プ
ラズマを冷却するとともにレーザ気体の圧力等の放電条
件を適切に選択することによって、レーザ発振条件が得
られる。全反射鏡81、部分透過鏡82によって外部形
レーザ光共振器を形成することによりレーザ発振光が得
られる。部分透過鏡81、全反射鏡82を環状放電空間
80内に設置し、内部型光共振器としても良いことは云
うまでもない。
【0126】(実施の形態22)この発明の第22の実
施の形態は、請求項21記載のレーザ装置に対応する第
21の実施の形態において、円筒導波路の外壁に設ける
開放窓の形状が円筒導波路内を伝送するマイクロ波の電
界方向に対して垂直方向になるように形成したものであ
る。
【0127】(実施の形態23)この発明の第23の実
施の形態は、請求項21記載のレーザ装置に対応する第
21の実施の形態において、円筒導波路の外壁に設ける
開放窓の形状が円筒導波路内を伝送するマイクロ波の電
界方向に対して平行方向になるように形成したものであ
る。例えば、開放窓の形状を図22、図23と同様にし
て円筒導波管の伝送モードH0nを使用する。
【0128】(実施の形態24)この発明の第24の実
施の形態を図24により説明する。図24は、講求項2
4記載のレーザ装置に対応する第24の実施の形態の破
断面を有する斜視図である。図において、8はマイクロ
波発生装置の一種であるマグネトロン、87はマイクロ
波を伝送するための導波管、86はマイクロ波を伝送さ
せるための導波管を兼ねた放電チャンバ、88はレーザ
光の導波面を兼ねた扁平な放電空間89を形成するため
の冷却板で、冷却板88の扁平な表面はレーザ光を効率
よく反射するために鏡面に仕上げられている。90はマ
グネトロン8によって発生したマイクロ波を導波管87
から放電チャンバ86へ結合するための結合窓である。
【0129】次に動作について説明する。マグネトロン
8で発生したマイクロ波は、導波管87によって伝送さ
れ結合窓90でインピーダンス整合された効率よく放電
チャンバ86に伝送される。放電チャンバ86と導波管
87は、導波管伝送路の一種であるT形分岐導波管とな
るように構成する事により、マグネトロン8で発生した
マイクロ波は放電チャンバ86内を伝送する。放電チャ
ンバ86の長手方向の寸法を管内半波長の整数倍に設定
することによって放電チャンバ86内には伝送するマイ
クロ波の管内波長に従った電界強度分布が形成され、冷
却板88によって挟まれた放電空間89においてマイク
ロ波の電界強度分布に従ったマイクロ波電界によって、
放電空間89に封入された炭酸ガスレーザ気体等のレー
ザ気体が放電破壊し、プラズマが発生してレーザ媒質が
励起される。ここで冷却板88によって放電プラズマを
拡散冷却するとともにレーザ気体の圧力等の放電条件を
適切に選択することによって、レーザ発振条件が得ら
れ、放電チャンバ86の長手方向の両端に配置された全
反射鏡(図示せず)および部分反射鏡10との間で冷却
板88を光導波路としてレーザ共振器を形成することに
よりレーザ発振光が得られる。
【0130】なお、放電チャンバ86と導波管87によ
り形成されるT形分岐導波管は、方形導波管でもよく円
筒を含む筒状の導波管でもよい。
【0131】(実施の形態25)この発明の第25の実
施の形態は、請求項24記載のレーザ装置に対応する第
24の実施の形態において、複数の扁平な冷却板の表面
の冷却面により挟まれた放電空間内を伝搬するマイクロ
波の電界方向が冷却面に対して、平行な成分になるよう
に配置したものである。
【0132】(実施の形態26)この発明の第26の実
施の形態は、請求項24記載のレーザ装置に対応する第
24の実施の形態において、複数の扁平な冷却板の表面
の冷却面により挟まれた放電空間内を伝搬するマイクロ
波の電界方向が冷却面に対して、垂直な成分になるよう
に配置したものである。
【0133】(実施の形態27)この発明の第27の実
施の形態は、上記の各実施の形態、例えば請求項1、
2、3、8、9、11、12、17、18、21、24
に対応する実施の形態において、放電空間に封入された
炭酸ガス等のレーザ気体を放電破壊し、プラズマを発生
させてレーザ媒質を励起するためのマイクロ波の発振周
波数を2.4GHzから2.5GHZの範囲としたもの
である。
【0134】(実施の形態28)この発明の第28の実
施の形態を図25および図26により説明する。図25
は請求項28記載のマイクロ波発生装置に対応する第2
8の実施の形態の基本構成図、図26はマグネトロンの
異常動作及び寿命を検出するための検出回路を含むブロ
ック図である。これらの図において、58はマグネトロ
ン、59はマグネトロン駆動電源、105はフィラメン
ト電力供給電源、106は検出回路Aである。107、
108、109はフィラメント電力供給電源105を構
成するEf供給電源107、スライダック、AVR等の
電圧変調器108、ダウントランス等の絶縁トランス1
09である。110はマグネトロンのフィラメント素子
である。111、112、113は検出回路Al06を
構成するEf電圧比較回路111、演算回路Al12、
表示指示回路A113である。
【0135】次に動作について説明する。マグネトロン
駆動電源59からマグネトロン58に陽極電圧Eb、陽
極電流Ibが供給されることによりマグネトロン58は
動作するが、この時マグネトロン58の内部にあるフィ
ラメント素子から放出される電子が印加される陽極電圧
Ebとマグネトロン58の永久磁石等の磁界によってマ
グネトロン58の内部の空胴共振器で励振されてマイク
ロ波をマグネトロン58のアンテナから放出する。マグ
ネトロン58の使用条件規定範囲の温度、印加電圧及び
電流等以内で使用する場合、マグネトロン58はフィラ
メント素子110から放出される電子の量が低下したこ
とによって生じるモーディングと呼ばれる現象が発生し
た時点において、マイクロ波を放出することが出来なく
なり、使用不可能となる。マグネトロン58は、動作さ
せる直前あるいは同時にフィラメント素子110から電
子を放出するために、フィラメント素子110にフィラ
メント電圧Efを印加し、フィラメント電流Ifをフィ
ラメント素子110に流すことによりフィラメント素子
110が加熱される。フィラメント素子110からの種
電子は、マグネトロン58の内部空胴共振器において励
振増幅され、マイクロ波を放出する。マグネトロン58
は、フィラメント素子110が劣化する事により、電子
放出量が低下し、モーディングが発生する。この時、陽
極電圧Eb、フィラメント電圧Efが正常動作時に比べ
変化する。この変化量をEf電圧比較回路111によっ
て正常動作時のEf電圧値と比較することにより、マグ
ネトロシ58の異常動作の有無を検出する。また、フィ
ラメント素子110は、劣化の進行と共にフィラメント
素子110のインピーダンス値が変化する。そこで、フ
ィラメント素子110に印加するEf供給電源とフィラ
メント素子110の間に負荷変動によって二次電圧が大
きく変化する。例えば垂下特性が大きい絶縁トランス1
09等を設け、マグネトロン58の動作初期のEf電圧
と動作後のEf電圧をEf電圧比較回路111によって
比較し、マグネトロン58のフィラメント素子の劣化特
性とマグネトロン駆動電源59によるマグネトロン動作
条件を比較演算する。そして、マグネトロン58がフィ
ラメント素子110の劣化による異常動作が発生する前
にマグネトロン58の可能動作時間を予測し表示指示回
路Al13によって表示警告することが出来る。また、
電圧変調器108によって、マグネトロン58がフィラ
メント素子110の電子放出量低下による異常動作が発
生した時、フィラメント素子110の絶対定格電圧、電
流以内においてフィラメント素子110への印加フィラ
メント電圧Efを上昇させることによりフィラメント素
子110からの電子放出量を増加させてやることによ
り、マグネトロン58を一時的に動作可能な状態にもど
すことが出来る。
【0136】(実施の形態29)この発明の第29の実
施の形態を図27から図29により説明する。図27は
請求項29記載のマイクロ波発生装置に対応する第29
の実施の形態の基本構成図、図28はマグネトロンの異
常動作及び寿命を検出するための検出回路を含むブロッ
ク図である。図において、58はマグネトロン、59は
マグネトロン駆動電源、107はEf電圧供給電源、1
14は検出回路Bである。110はマグネトロン58の
フィラメント素子、115はマグネトロンのフィラメン
ト素子110に流れるフィラメント電流値を検出するた
めのIf電流検出回路、116、117、118、11
9は検出回路Bl14を構成する記憶回路116、If
電流比較回路117、演算回路Bl18、表示指示回路
Bl19である。
【0137】図29は、フィラメントの劣化度に対する
フィラメント電流If及びフィラメント素子110のイ
ンピーダンス値Zfの変化の相関図である。
【0138】次に動作について説明する。マグネトロン
58は、マグネトロン58の内部のフィラメント素子1
10に印加されるフィラメント電圧Ef及びフィラメン
ト素子を流れるフィラメント電流Ifによってフィラメ
ント素子110が加熱され電子を放出する。このフィラ
メント素子110から放出された電子は、マグネトロン
駆動電源59からマグネトロン58に陽極電圧Eb及び
陽極電流Ibを供給することで、マグネトロン58の内
部で励振しマイクロ波を放出する。マグネトロン58の
寿命及び異常動作は、マグネトロン58の使用条件規定
範囲の温度及び印加電圧、電流等以内で使用する場合、
マグネトロン58のフィラメントから放出される電子の
量が低下したことによって生じるモーディングと呼ばれ
る現象が発生した時点である。これは、マグネトロン5
8のフィラメント素子110の劣化によって生じる。フ
ィラメント素子110は、劣化と共にインピーダンスが
低下しフィラメント電圧Efを一定に保持した場合、I
f電流値は図29に示すようにフィラメント素子110
の劣化と共に上昇する。従って、If電流検出回路11
5によってマグネトロンのフィラメント素子110を流
れるフィラメント電流値Ifを検出し、記録回路116
に記録しておいた概値のフィラメント素子110の劣化
特性とをIf電流比較回路117によって比較すれば、
マグネトロン58の劣化状態が予測できマグネトロン5
8の異常動作発生前に表示指示回路119によって警告
表示する。また、マグネトロン駆動電源59からのマグ
ネトロン動作条件とIf電流比較回路117の結果を演
算回路Bl18によって演算することにより、マグネト
ロン58の動作寿命時間を検出することが出来る。フィ
ラメント素子110がマイクロ波発生に対して十分か或
いは不足するかは、マグネトロン58の動作条件である
陽極電流値或いはマグネトロン出力値によって決まるた
め、マグネトロン58の動作条件とフィラメント素子1
10の劣化状態から、マグネトロン58の動作条件に対
する可能動作時間を予測することが出来る。
【0139】(実施の形態30)この発明の第30の実
施の形態を図30により説明する。図30は請求項30
記載のマイクロ波発生装置を構成するマグネトロン寿命
を推定するための検出回路の第30の実施の形態の構成
プロツク図である。図において、107はEf供給電
源、110はマグネトロンのフィラメント素子、58は
マグネトロン、59はマグネトロン駆動電源、120は
記録回路C、121は比較回路、122は演算回路C、
123は表示指示回路C、124は動作条件指示回路で
ある。
【0140】次に動作について説明する。Ef供給電源
107よりマグネトロン58のフィラメント素子110
に電力が供給されフィラメント素子110から電子放出
が生じ、マグネトロン駆動電源59によってマグネトロ
ン58に電力が供給されることによってマグネトロン5
8はマイクロ波を放出するが、マグネトロン58の寿命
及び異常動作は、マグネトロン58の使用条件規定範囲
の温度及び印加電圧、電流等以内で使用する場合、マグ
ネトロン58のフィラメントから放出される電子の量が
低下したことによって生じるモーディングと呼ばれる現
象が発生した時点である。これは、マグネトロン58の
フィラメント素子110の劣化によって生じる。ここ
で、マグネトロン58の通常動作時よりも大きな電力を
動作条件指示回路124からの指示によって、徐々にマ
グネトロン駆動電源59が出力を増大する様にすること
により、フィラメント素子110からの電子放出が不足
し、マグネトロン58は、モーディングと呼ばれる現象
が発生する。この時、マグネトロン58に印加する陽極
電圧Eb、フィラメント電圧Ef、フィラメント電流I
fは正常動作時に比べ大きく変化する。この変化量をE
f・If検出回路125によって検出し、正常動作時の
陽極電圧Eb、フィラメント電圧Ef、フィラメント電
流Ifを記録しておいた記録回路C120からの値とを
比較回路121によって比較する。この比較結果とモー
デイング現象が発生した動作条件指示回路124の指示
値から演算回路C122によって、マグネトロン58の
フィラメント素子110から放出可能な電子量を予測す
ることにより、マグネトロン58のフィラメント素子1
10の劣化度を予測し、マグネトロン58の動作可能時
間を表示指示回路C123によって表示する。
【0141】(実施の形態31)この発明の第31の実
施の形態は、マイクロ波を用いてレーザ気体を励起する
上記の各実施の形態を含むレーザ装置において、マイク
ロ波を発生するマイクロ波発生装置を、請求項28、請
求項29、または請求項30記載のマイクロ波発生装置
に対応する第28から第30の実施の形態に示すマイク
ロ波発生装置を用いたものである。
【0142】なお、上記の各実施の形態において、マイ
クロ波は一つ以上放電空間に供給するようにしてもよ
い。
【0143】
【発明の効果】請求項1記載のレーザ装置によれば、ス
ラブ状の放電空間により放電によって発生した熱は、冷
却面から有効に除去されるので、より小型で安定したレ
ーザ装置をえることができると共に、スラブ状の放電空
間を複数積層することにより単位体積当たりの放電空間
を容易に拡大する。
【0144】請求項2記載のレーザ装置によれば、スラ
ブ状の放電空間により放電によって発生した熱は、冷却
面から有効に除去されると共にスラブ状の放電空間を積
層することによって、単位体積当たりの放電空間を容易
に拡大するとともに、マイクロ波の電界方向に対して垂
直方向に放電空間を分割し、各々の放電空間のギャップ
を変化させることによって各放電空間に印加されるマイ
クロ波電界強度を任意に分配する事が可能となり、放電
空間から取り出されるレーザ光の強度分布を制御するこ
とができる。
【0145】請求項3記載のレーザ装置によれば、スラ
ブ状の放電空間により放電によって発生した熱は、冷却
面から有効に除去されると共にスラブ状の放電空間を積
層することによって、単位体積当たりの放電領域を容易
に拡大するとともに、マイクロ波の電界方向に対して平
行な方向に放電空間を分割し、放電空間の励起源である
マイクロ波の電界分布を任意に変化させることによって
放電空間内に形成された放電領域のレーザ気体の励起分
布を変化させるとともに放電空間の形状を変化させるこ
とにより、上記放電領域の放電面積を任意に変化させる
ことができる。
【0146】請求項4記載のレーザ装置によれば、請求
項1、請求項2または請求項3と同様な効果のほか、同
一放電空間内に複数の放電領域を形成することにより単
位面積あたりの放電領域を容易に拡大できる。
【0147】請求項5記載のレーザ装置によれば、請求
項1、請求項2、請求項3または請求項4と同様な効果
のほか、同一放電空間内に複数の放電領域を形成するこ
とにより単位面積あたりの放電領域を容易に拡大でき
る。
【0148】請求項6記載のレーザ装置によれば、請求
項1、請求項2、請求項3、請求項4または請求項5と
同様な効果のほか、放電空間に形成される放電の安定度
を高めることにより、安定したレーザ出力を供給でき
る。
【0149】請求項7記載のレーザ装置によれば、請求
項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5または
請求項6と同様な効果のほか、放電空間に形成される放
電の安定度を高め、安定したレーザ出力を供給すること
ができる。
【0150】請求項8記載のレーザ装置によれば、マイ
クロ波伝送路を形成する導体によって構成されるストリ
ップラインを構成する平面板が放電によって発生する熱
の冷却板として働くと共にストリップラインの放電面を
光学鏡面にすることにより光導波面として働くため空間
的に有効に構成部品を利用できるので、小型で安定した
レーザ発振器を提供出来る。
【0151】請求項9記載のレーザ装置によれば、放電
空間が格子状の冷却面よって囲まれることにより、放電
によって発生した熱を有効に除去することによって安定
してレーザ装置を実現する作用を有すると共に、複数の
放電空間の断面積を変化させ放電領域の励起状態を制御
することによってレーザ光の強度分布を任意に変化させ
ることができる。
【0152】請求項10記載のレーザ装置によれば、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5また
は請求項9と同様な効果のほか、放電空間を形成する部
材が冷却を行うための板状あるいは格子状の冷却機能を
有する誘電体材料または半導体材料を用いることによ
り、マイクロ波による電気力線が複数の放電空間を貫通
することによって安定した放電を形成することができ
る。
【0153】請求項11記載のレーザ装置によれば、請
求項9と同様な効果のほか、放電空間がハニカム状の冷
却面によって形成することによって、機械的強度を高め
安定した放電を実現することができる。
【0154】請求項12記載のレーザ装置によれば、請
求項11記載と同様な効果のほか、放電空間を形成する
同心円状の断面を有する金属壁が第二のマイクロ波伝送
路として働くことにより、放電領域を拡大できる。
【0155】請求項13記載のレーザ装置によれば、請
求項11または請求項12と同様な効果のほか、マイク
ロ波による電気力線が複数の放電空間を貫通することに
よってより安定した放電を形成することができる。
【0156】請求項14記載のレーザ装置によれば、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請
求項9、請求項11、請求項12または請求項13と同
様な効果のほか、レーザ気体は放電領域の温度によって
レーザ発振の利得が変化するため放電領域の放電温度を
冷却或いは一定に保つために熱移動媒体によって冷却面
温度を制御し、より安定したレーザ発振を実現すること
ができる。また、個々の冷却面に複数の熱移動媒体を形
成することにより、一つの板状の冷却面内において温度
分布を形成し、放電空間内で形成される放電形状、利得
分布を制御することにより、レーザ発振器から取り出さ
れるレーザ光のモード分布を変化させることができる。
【0157】請求項15記載のレーザ装置によれば、請
求項14と同様な効果がある。
【0158】請求項16記載のレーザ装置によれば、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項8、請求項9、請
求項11または請求項12と同様な効果のほか、マイク
ロ波伝送路とレーザ光光軸を直交させることによりマイ
クロ波電力を有効に放電空間に供給すると共に光共振器
の配置を容易にすることができる。
【0159】請求項17記載のレーザ装置によれば、講
求項1、請求項2または請求項3と同様な効果のほか、
放電空間の放電によって生じた熱を冷却面から効率よく
拡散冷却するためには、励起するマイクロ波の周波数と
放電空間のギヤツプによって決定され、また放電ギヤツ
プ幅は、取り出しレーザ光のカップリング損失量を決め
る因子となるため、冷却面問隔を上記範囲に設定するこ
とにより有効にレーザ光を取り出すことができる。
【0160】請求項18記載のレーザ装置によれば、放
電空間とマイクロ波伝送路を兼ねた構成とすることによ
り、マイクロ波電力を有効に利用することができる。
【0161】請求項19記載のレーザ装置によれば、請
求項18と同様な効果のほか、放電によって生じた熱を
効率よく除去することにより、より安定したレーザ光を
提供することができる。
【0162】請求項20記載のレーザ装置によれば、請
求項18と同様な効果のほか、例えばヒートパイプによ
り放電によって生じた熱を効率よく除去ことにより、よ
り安定したレーザ光を提供することができる。
【0163】請求項21記載のレーザ装置によれば、例
えば円筒導波路のマイクロ波伝送モードに適したマイク
ロ波開放窓として、円筒導波管の管壁に設けたスリット
を介して放電空間にマイクロ波を注入することにより、
放電空間に均一な放電領域を形成することができる。
【0164】請求項22記載のレーザ装置によれば、請
求項21と同様な効果のほか、例えば円筒導波路の伝送
モードE0nモードを使用することにより、放電空間に
均一な放電領域を形成することができる。
【0165】請求項23記載のレーザ装置によれば、請
求項21と同様な効果のほか、例えば円筒導波路の伝送
モードH0nモードを使用することにより、放電空間に
均一な放電領域を形成することができる。
【0166】請求項24記載のレーザ装置によれば、導
波管の伝送長及び伝送モードを変化させることにより、
容易に任意の放電面積及び放電長を変化させることが可
能となる。
【0167】請求項25記載のレーザ装置によれば、請
求項24と同様な効果のほか、放電空間内の放電によっ
て発生した熱は、冷却面から有効に除去されると共にス
ラブ状の放電空間を積層することにより、単位体積当た
りの放電領域を容易に拡大するとともに、マイクロ波の
電界方向に対して平行な方向に放電空間を分割すること
によって、放電空間の励起源であるマイクロ波の電界分
布を任意に変化させ、放電空間内に形成された放電領域
のレーザ気体の励起分布を変化させるとともに放電空間
の形状を変化させることにより、上記放電領域の放電面
積を任意に変化させることが可能となる。
【0168】請求項26記載のレーザ装置によれば、請
求項24と同様な効果のほか、放電空間内の放電によっ
て発生した熱は、冷却面から有効に除去されると共にス
ラブ状の放電空間を積層することにより、単位体積当た
りの放電領域を容易に拡大するとともに、マイクロ波の
電界方向に対して垂直方向に放電空間を分割することに
よって、各々の放電空間のギャップを変化させることに
よって各放電空間に印加されるマイクロ波電界強度を任
意に分配する事が可能となり、放電空間から取り出され
るレーザ光の強度分布を制御可能となる。
【0169】請求項27記載のレーザ装置によれば、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項8、請求項9、請
求項11、請求項12、請求項17、請求項18、請求
項21または請求項24と同様な効果のほか、2.45
GHz帯のマイクロ波は一般的な電子レンジ等に使用さ
れる周波数帯で有るためレーザ気体を放電により励起す
るためのマイクロ波電力として電子レンジ用のマグネト
ロンが使用可能であるので、供給電力源を容易に低価格
で得ることができる。
【0170】請求項28記載のマイクロ波発生装置によ
れば、マグネトロンは寿命、劣化或いは異常動作に至る
過程において、マグネトロン内のフイラメント素子のイ
ンビーダンスが変化するため、フイラメントに印加する
電圧の変化を監視することにより、異常動作検出及びマ
グネトロンの動作条件からマグネトロンの異常動作発生
或いは動作寿命までのマグネトロンの動作可能時間を推
定することが出来る。その結果、より安定した製造設備
等の産業上におけるレーザ装置或いはマイクロ波発生装
置を提供できる。
【0171】請求項29記載のマイクロ波発生装置によ
れば、マグネトロンは寿命、劣化或いは異常動作に至る
過程において、マグネトロン内のフィラメント素子のイ
ンピーダンスが変化するため、フィラメントに流れる電
流の変化を監視することにより、異常動作検出及びマグ
ネトロンの動作条件からマグネトロンの異常動作発生或
いは動作寿命までのマグネトロンの動作可能時間を推定
することができ、請求項28と同様な効果がある。
【0172】請求項30記載のマイクロ波発生装置は、
マグネトロンを正常動作させるには、マグネトロンに流
れる陽極電流に見合ったフイラメント素子からの電子放
出量が必要であり、意図的に陽極電流を増加させてフィ
ラメントからの電子放出量を推定することにより、マグ
ネトロンの動作可能時間を推定することが出来る。
【0173】請求項31記載のレーザ装置によれば、マ
グネトロンの出力、発振形態や条件、フイラメント電圧
或いは電流からマグネトロンの動作寿命を予測すること
ができるので、マグネトロンを用いてマイクロ波によっ
てレーザ気体を放電励起する気体レーザ装置において、
マグネトロンの動作状態を監視することにより、レーザ
装置の、動作寿命及び異常動作の可能性及び異常動作を
予測し、安定に有効にレーザ装置を動作させることがで
きる。
【0174】請求項32記載のレーザ装置によれば、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請
求項6、請求項7、請求項8、請求項9、請求項10、
請求項11、請求項12、請求項13、請求項14、請
求項15、請求項16、請求項17、請求項18、請求
項19、請求項20、請求項21、請求項22、請求項
23、請求項24、請求項25、請求項26または請求
項27と同様な効果に加えて、請求項28、請求項29
または請求項30と同様な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による請求項1記載
のレーザ装置の縦断正面図である。
【図2】そのA−A線断面図である。
【図3】第1の実施の形態による請求項1記載のレーザ
装置の外観図である。
【図4】第2の実施の形態におけるマイクロ波電界の関
係を図示した図1のA−A線断面略図である。
【図5】第3の実施の形態におけるマイクロ波電界の関
係を図示した図1のA−A線断面略図である。
【図6】第4の実施の形態の図1のチャンバ3に相当す
る縦断正面図である。
【図7】第5の実施の形態による請求項5記載のレーザ
装置の外観図である。
【図8】そのB−B線断面斜視図である。
【図9】第6の実施の形態による請求項6記載のレーザ
装置の外観図(a)及び模式図(b)である。
【図10】第7の実施の形態による請求項7記載のレー
ザ装置の外観図(a)及び模式図(b)である。
【図11】第8の実施の形態による請求項8記載のスト
リップ線路の外観図であり、(a)は対称形ストリップ
線路の斜視図、(b)はその断面図、(c)は非対称形
ストリップ線路の斜視図、(d)はその断面図である。
【図12】第9の実施の形態による請求項9記載のレー
ザ装置の外観図である。
【図13】そのレーザ装置の冷却体の外観図である。
【図14】第10の実施の形態による請求項10記載の
レーザ装置のマイクロ波電界の分圧変化を表す概念図で
ある。
【図15】第11の実施の形態による請求項11記載の
レーザ装置の縦断正面図である。
【図16】そのレーザ装置の冷却体の外観図である。
【図17】第12の実施の形態による請求項12記載の
レーザ装置の外観図である。
【図18】そのレーザ装置の縦断正面図である。
【図19】第14の実施の形態における放電空間の冷却
ラック部の断面図である。
【図20】第15の実施の形態における放電空間の冷却
ラック部の断面図である。
【図21】第18の実施の形態による講求項18記載の
レーザ装置の縦断正面図である。
【図22】第21の実施の形態による講求項21記載の
レーザ装置の縦断正面図である。
【図23】そのレーザ装置のC−C断面図である。
【図24】第24の実施の形態による請求項24記載の
レーザ装置の縦断面斜視図である。
【図25】第28の実施の形態による請求項28記載の
マイクロ波発生装置の基本構成図である。
【図26】そのマグネトロンの異常動作及び寿命を検出
するための検出回路を含むブロック図である。
【図27】第29の実施の形態による請求項29記載の
マイクロ波発生装置の基本構成図である。
【図28】そのマイクロ波発生装置の検出回路を含むブ
ロック図である。
【図29】第29の実施の形態におけるフィラメント素
子の劣化度とフィラメント電流及びインピーダンス値の
相関図である。
【図30】第30の実施の形態による請求項30記載の
レーザ装置内のマグネトロン寿命検出回路の構成ブロッ
ク図である。
【図31】従来例の気体レーザ装置の概要断面図であ
る。
【符号の説明】
1 マイクロ波回路 2 方形導波管 3 チャンバ 4 冷却板 5 冷却ブロック 6 冷却板ラック 7 誘電体窓 8 マグネトロン 9 全反射鏡 10 部分反射鏡 11 整合器 12 マイクロ波反射板 13 放電空間 14 水路 15 マイクロ波回路 16 方形導波管 17 結合窓 18 方形導波管 19 冷却ブロック 20 マイクロ波回路 21 チャンバ 22 誘電体窓 23 チャンバ 24 冷却板 25 テーパ導波管 26 放電空間 27 誘電体窓 28 マイクロ波反射板 29 放電ブロック 30 結合窓 31 冷却板 32 買通穴 33 放電空間 34 放電領域 35 突起 36 チャンバ金属壁 37 基板導体 38 ストリップ導体 39 誘電体層 40 放電空間 41 誘電体或いは半導体からなる冷却板 42 放電プラズマ 43 放電ブロック 44 マイクロ波回路 45 空胴共振器 46 整合器 47 マイクロ波アンテナ 48 誘電体スペーサ 49 冷却ブロック 50 冷却水路 51 放電空間A 52 放電空間B 53 冷却管B 54 冷却管A 55 ヒートパイプ 56 ペルチェ素子 57 水路 58 マグネトロン 59 マグネトロン駆動電源 60 マイクロ波発生装置 61 マイクロ波伝送路 62 マイクロ波伝送導体線 63 放電空間 64 部分透過鏡 65 全反射鏡 66 冷却パイプ 67 放電チャンバ 68 スペーサ 69 終端Box 70 コネクタ 71 マイクロ波回路
, 72 円筒導波管 73 円筒空胴管 74 結合窓 75 開放窓 76 マイクロ波透過窓 77 金属円筒管B 78 冷却パイプ 79 金属円筒管A 80 環状放電空間 81 全反射鏡 82 部分透過鏡 83 フランジA 84 フランジB 85 円筒空胴共振器 86 放電チャンバ 87 導波管 88 冷却板 89 放電空間 90 結合窓 91 高周波発生装置 92 電力整合回路 93 高周波ケーブル 94 絶縁フィードスルー 95 電極 96 電極 97 電極表面 98 電極表面 99 放電用隙間 100 スペーサ 101 スペーサ 102 U字型基部 103 蓋 104 セラミック絶縁材 105 フィラメント電力供給電源 106 検出回路A l07 Ef供給電源 108 電圧変調器 109 絶縁トランス 110 マグネトロンのフィラメント素子 111 Ef電圧比較回路 112 演算回路A l13 表示指示回路A 114 検出回路B l15 If電流検出回路 116 記録回路 117 If電流比較回路 118 演算回路B l19 表示指示回路B 120 記録回路C 121 比較回路 122 演算回路C 123 表示指示回路C 124 動作条件指示回路 125 Ef・If検出回路
フロントページの続き (72)発明者 斉藤 幸一 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 Fターム(参考) 5F071 DD01 DD08 GG09 HH02 JJ05 JJ10

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ気体の励起を放電により行うレー
    ザ装置であって、放電によってレーザ気体の励起が行わ
    れる1またはそれ以上の放電空間が、冷却手段の冷却面
    により挟まれて形成され、この放電空間の励起源として
    マイクロ波を用いたことを特徴とするレーザ装置。
  2. 【請求項2】 レーザ気体の励起を放電により行うレー
    ザ装置であって、レーザ気体の励起源としてマイクロ波
    を用い、このマイクロ波の電界方向に対して垂直方向の
    姿勢をとる一枚以上の冷却板により分割形成された放電
    空間を有することを特徴とするレーザ装置。
  3. 【請求項3】 レーザ気体の励起を放電により行うレー
    ザ装置であって、レーザ気体の励起源としてマイクロ波
    を用い、このマイクロ波の電界方向に対して平行方向の
    姿勢をとる一枚以上の冷却板により分割形成された放電
    空間を有することを特徴とするレーザ装置。
  4. 【請求項4】 マイクロ波の進行方向に並んだ放電領域
    を複数有する請求項1、請求項2または請求項3記載の
    レーザ装置。
  5. 【請求項5】 放電空間の励起源として用いるマイクロ
    波の導波管内伝送モードをマルチモードとした請求項
    1、請求項2、請求項3または請求項4記載のレーザ装
    置。
  6. 【請求項6】 一枚以上の冷却板にマイクロ波の電気力
    線を貫通させるための貫通穴を設けた請求項1、請求項
    2、請求項3、請求項4または請求項5記載のレーザ装
    置。
  7. 【請求項7】 放電空間を形成する面に電界強度を高め
    るための突起を設けた請求項1、請求項2、請求項3、
    請求項4、請求項5または請求項6記載のレーザ装置。
  8. 【請求項8】 レーザ気体の励起を放電により行うレー
    ザ装置であって、放電よってレーザ気体の励起が行われ
    る放電空間が、マイクロ波の伝送路であるストリップラ
    インの一部によって形成され、前記ストリップラインが
    光導波路を兼ねたことを特徴とするレーザ装置。
  9. 【請求項9】 レーザ気体の励起を放電により行うレー
    ザ装置であって、マイクロ波を励起源として放電によっ
    てレーザ気体の励起が行われる放電空間が、断面が格子
    状の冷却用金属壁によって複数形成され、前記金属壁に
    1またはそれ以上のマイクロ波を透過させるための伝送
    路を有し、前記放電空間の長手方向をレーザ光の光軸と
    したことを特徴とするレーザ装置。
  10. 【請求項10】放電空間を形成する部材は誘電体材料或
    いは半導体材料である請求項1、請求項2、請求項3、
    請求項4、請求項5または請求項9記載のレーザ装置。
  11. 【請求項11】レーザ気体の励起を放電により行うレー
    ザ装置であって、マイクロ波を励起源として放電によっ
    てレーザ気体の励起が行われる複数の放電空間が、冷却
    面である金属壁によって囲まれた断面ハニカム状であ
    り、前記金属壁にマイクロ波を透過させるための伝送路
    を有し、上記放電空間の長手方向をレーザ光の光軸とし
    たことを特徴とするレーザ装置。
  12. 【請求項12】レーザ気体の励起を放電により行うレー
    ザ装置であって、マイクロ波を励起源として放電によっ
    てレーザ気体の励起が行われる複数の放電空間が、冷却
    面である金属壁によって形成された断面同心円状の形態
    を有し、これらの複数の円管の側壁にマイクロ波を透過
    させるための伝送路を有し、この放電空間の長手方向を
    レーザ光の光軸としたことを特徴とするレーザ装置。
  13. 【請求項13】請求項11または請求項12の金属壁に
    代えて、一部或いは全部を誘電体材料或いは半導体材料
    からなる部材によって形成した請求項11、12記載の
    レーザ装置。
  14. 【請求項14】放電空間を構成する部分に熱移動媒体を
    設けた請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求
    項5、請求項9、請求項11、請求項12または請求項
    13記載のレーザ装置。
  15. 【請求項15】熱移動媒体がペルチェ素子およびヒート
    パイプの少なくとも一方である請求項14記載のレーザ
    装置。
  16. 【請求項16】レーザ光を励起された放電空間よりレー
    ザビームを取り出すための安定型共振器を放電空間のマ
    イクロ波伝搬方向と直交する方向に配置した請求項1、
    請求項2、請求項3、請求項8、請求項9、請求項11
    または請求項12記載のレーザ装置。
  17. 【請求項17】放電空間の幅が、0.1〜5.0mmの
    範囲とする請求項1、請求項2または請求項3記載のレ
    ーザ装置。
  18. 【請求項18】レーザ気体の励起を放電により行うレー
    ザ装置であって、筒状の金属壁と、この金属壁の中心に
    軸方向に配してマイクロ波を電送するための導体と、円
    筒状の金属壁の両端に配置された共振器鏡とを備え、前
    記前記金属壁と前記との間を放電空間としたことを特徴
    とするレーザ装置。
  19. 【請求項19】導体の内部に冷却水を循環するための水
    路を設けた請求項18記載のレーザ装置。
  20. 【請求項20】導体が熱移動素子である請求項18記載
    のレーザ装置。
  21. 【請求項21】レーザ気体の励起を放電により行うレー
    ザ装置であって、マイクロ波発生装置と、このマイクロ
    波発生装置で発生したマイクロ波を伝送するための筒状
    の導波路と、この導波路の外周壁に設けられたマイクロ
    波を放出するための開放窓と、前記導波路の外周に設け
    られ内部に前記開放窓を通して放電によって励起が行な
    われるレーザ気体を封入した環状の放電空間部とを備え
    たレーザ装置。
  22. 【請求項22】導波路の外壁に設ける開放窓が導波路内
    を伝送するマイクロ波電界の方向に対して垂直方向に形
    成した請求項21記載のレーザ装置。
  23. 【請求項23】導波路の外壁に設ける開放窓が導波路内
    を伝送するマイクロ波電界の方向に対して平行方向に形
    成した請求項21記載のレーザ装置。
  24. 【請求項24】レーザ気体の励起を放電によって行うレ
    ーザ装置であって、マイクロ波を伝送するための導波管
    の内部に、複数の扁平な冷却板により挟まれた放電空間
    を1つ以上有し、前記冷却板の表面が光導波面及びマイ
    クロ波伝送路としての機能を有し、前記放電空間の励起
    源としてマイクロ波を用いたことを特徴とするレーザ装
    置。
  25. 【請求項25】複数の冷却板により挟まれた放電空間内
    を伝搬するマイクロ波の電界方向が前記冷却板の表面の
    冷却面に対して平行な成分を有する請求項24記載のレ
    ーザ装置。
  26. 【請求項26】複数の冷却板により挟まれた放電空間内
    を伝搬するマイクロ波の電界方向が前記冷却板の表面の
    冷却面に対して垂直な成分を有する請求項24記載のレ
    ーザ装置。
  27. 【請求項27】放電空間を励起するマイクロ波の発振周
    波数が、2.4GHzから2.5GHzの範囲である請
    求項1、請求項2、請求項3、請求項8、請求項9、請
    求項11、請求項12、請求項17、請求項18、請求
    項21または請求項24記載のレーザ装置。
  28. 【請求項28】電子放出用のフィラメントを有してマイ
    クロ波を発生させるマグネトロンと、前記フィラメント
    に印加する電圧の変動を検出し前記マグネトロンの異常
    動作及び寿命を予知する検出回路とを備えたマイクロ波
    発生装置。
  29. 【請求項29】電子放出用のフィラメントを有してマイ
    クロ波を発生させるマグネトロンと、前記フィラメント
    に流れる電流を検出し前記マグネトロンの異常動作及び
    寿命を予知する検出回路とを備えたマイクロ波発生装
    置。
  30. 【請求項30】マイクロ波を発生するマグネトロンと、
    このマグネトロンに通常使用状態よりを高い陽極電流を
    流して前記マグネトロンのフイラメント電流或いは電圧
    の変化を測定することによりマグネトロンの寿命を検出
    する装置とを備えたマイクロ波発生装置。
  31. 【請求項31】レーザ気体の励起をマイクロ波による放
    電によって行なうレーザ装置であって、前記マイクロ波
    の発生に、請求項28、請求項29または請求項30記
    載のマイクロ波発生装置を用いたレーザ装置。
  32. 【請求項32】マイクロ波の発生に請求項28、請求項
    29または請求項30記載のマイクロ波発生装置を用い
    た請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項
    5、請求項6、請求項7、請求項8、請求項9、請求項
    10、請求項11、請求項12、請求項13、請求項1
    4、請求項15、請求項16、請求項17、請求項1
    8、請求項19、請求項20、請求項21、請求項2
    2、請求項23、請求項24、請求項25、請求項26
    または請求項27記載のレーザ装置。
JP35298699A 1999-12-13 1999-12-13 レーザ装置及びマイクロ波発生装置 Withdrawn JP2001168431A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35298699A JP2001168431A (ja) 1999-12-13 1999-12-13 レーザ装置及びマイクロ波発生装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35298699A JP2001168431A (ja) 1999-12-13 1999-12-13 レーザ装置及びマイクロ波発生装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001168431A true JP2001168431A (ja) 2001-06-22

Family

ID=18427803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35298699A Withdrawn JP2001168431A (ja) 1999-12-13 1999-12-13 レーザ装置及びマイクロ波発生装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001168431A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7799841B2 (en) 2006-08-25 2010-09-21 Borealis Technology Oy Polypropylene foam
US7914899B2 (en) 2006-07-10 2011-03-29 Borealis Technology Oy Electrical insulation film
US7915367B2 (en) 2006-12-28 2011-03-29 Borealis Technology Oy Process for the manufacture of branched polypropylene
US8142902B2 (en) 2006-08-25 2012-03-27 Borealis Technology Oy Extrusion coated substrate
CN114616928A (zh) * 2019-10-31 2022-06-10 波音公司 用于评价结合的系统和方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7914899B2 (en) 2006-07-10 2011-03-29 Borealis Technology Oy Electrical insulation film
US7799841B2 (en) 2006-08-25 2010-09-21 Borealis Technology Oy Polypropylene foam
US8142902B2 (en) 2006-08-25 2012-03-27 Borealis Technology Oy Extrusion coated substrate
US7915367B2 (en) 2006-12-28 2011-03-29 Borealis Technology Oy Process for the manufacture of branched polypropylene
CN114616928A (zh) * 2019-10-31 2022-06-10 波音公司 用于评价结合的系统和方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sirigiri et al. High-power 140-GHz quasioptical gyrotron traveling-wave amplifier
US5748663A (en) Retangular discharge gas laser
CA1150812A (en) Method of producing a discharge in a supersonic gas flow
Colley et al. Planar waveguide, 1 kW cw, carbon dioxide laser excited by a single transverse rf discharge
US4955035A (en) Microwave-pumped, high-pressure, gas-discharge laser
US5359621A (en) High efficiency gas laser with axial magnetic field and tunable microwave resonant cavity
US7970038B2 (en) Slab laser with stand-off for ceramic spacers
Nishimae et al. Development of CO2 laser excited by 2.45-GHz microwave discharge
US6298806B1 (en) Device for exciting a gas by a surface wave plasma
JP2001168431A (ja) レーザ装置及びマイクロ波発生装置
Pedrozzi et al. Electron beam instabilities in gyrotron beam tunnels
US10186825B2 (en) Gas slab laser
US5079773A (en) Tailored cross section optical waveguide laser array
JPH09172214A (ja) 矩形放出ガスレーザ
Ikeda et al. TM/sub 010/-mode microwave excited high power CO/sub 2/laser using a cylindrical resonant cavity
US6711201B2 (en) Truncated ridge waveguide for all-metal gas laser excitation
Marz et al. Microwave excitation of a diffusion-cooled CO2 laser
JP2566584B2 (ja) 気体レーザ装置
Hall et al. RF excitation of diffusion cooled and fast axial flow lasers
Al-Hawat et al. Construction of a transversely excited slow axial flow radio-frequency CO2 laser at 13.56 MHz
JPH084165B2 (ja) 気体レ−ザ装置
JP2566586B2 (ja) 気体レーザ装置
Bilida et al. Resonant cavity excitation system for radial array slab CO2 lasers
Ahmed et al. RF inductively excited ion laser with aperture-magnetic confinement
JPH07105536B2 (ja) 気体レーザ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060418

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20060609