JP2001230474A

JP2001230474A - レーザ発振装置

Info

Publication number: JP2001230474A
Application number: JP2000037691A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Iwasaki; 泰岩崎; Masahiko Kubo; 昌彦久保
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】安定したレーザ光の立ち上がり、安定したパル
スレーザ光出力を可能としたレーザ発振装置を提供す
る。【解決手段】レーザ媒質を内部に有するレーザ管９と、
レーザ管９に設けた複数の電極５、６と、電極５、６に
高電圧を印加して放電によりレーザ媒質を励起する電源
１を備え、レーザ管９の外周に電極６と接続した外部カ
ソード電極１１を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電によりレーザ
ガスの励起を行うレーザ発振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガスレーザ発振装置は大出力化と
小型化の流れがあり、励起方法や電極形状等に種々の検
討が行われている。

【０００３】以下、従来のガスレーザ発振装置について
図面を参照しながら説明する。図５は従来のガスレーザ
発振装置の構成を示す模式図である。図５において、１
はレーザガスを放電により励起する高圧電源、２はレー
ザ光を部分透過する出カミラー、３は出力ミラー２と光
共振器を構成する全反射ミラー、４はレーザガスを強制
循環させる送風機、５は高圧電源１の正極に接続されレ
ーザガスに励起エネルギーを与えるアノード電極、６は
高圧電源１の負極に接続されたカソード電極、７は抵抗
８を介してカソード電極６に接続された補助カソード電
極である。９はレーザ管である。

【０００４】上記構成においてその動作を説明する。高
圧電源１はアノード電極５とカソード電極６との間に高
電圧を発生し、放電励起部１０に放電を発生させる。放
電励起部１０により励起されたレーザガスから出たレー
ザ光は出力ミラー２と全反射ミラー３とで構成されたレ
ーザ光共振器により増幅され、その一部が出力ミラー２
により取り出される。また補助カソード電極７には放電
開始直前、高圧電源１により発生した電圧が高圧抵抗８
を介して印加されるため、放電点弧性がよくなる効果が
ある。また放電開始後は高圧抵抗８に流れる電流を極力
抑えるため、高圧抵抗８のインピーダンスは放電管イン
ピーダンスに対して十分大きい値を選定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、レーザ発振装置の大出力化、小型化を実現
するためレーザガスの高ガス圧化を行うと放電点弧性が
不十分であるという問題点を有していた。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、安定したレーザ光の立ち上がり、安定したパルスレ
ーザ光出力を可能とした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】請求項１記載のレーザ発
振装置は、レーザ媒質を内部に有するレーザ管と、レー
ザ管に設けた複数の電極と、電極に高電圧を印加して放
電により前記レーザ媒質を励起する電源を備え、レーザ
管の外周に電極の一つと接続した導電部材を設けたもの
である。

【０００８】請求項１記載のレーザ発振装置によれば、
放電開始時の放電の安定性が確保でき、放電点弧性が向
上し、安定したレーザ光の立ち上がり、安定したパルス
レーザ光出力が可能となり、小型、大出力のガスレーザ
発振装置を提供することができる。

【０００９】請求項２記載のレーザ発振装置は、請求項
１において、導電部材としてコイル状の金属線を用い、
金属線にレーザ管の外周に配設した補助電極を接続した
ものである。

【００１０】請求項２記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１と同様な効果がある。

【００１１】請求項３記載のレーザ発振装置は、請求項
１または請求項２において、導電部材を絶縁物で覆った
ものである。

【００１２】請求項３記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１または請求項２と同様な効果がある。

【００１３】請求項４記載のレーザ発振装置は、請求項
１、請求項２または請求項３において、マイナスの電位
を印加する電極に導電部材を接続したものである。

【００１４】請求項４記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１、請求項２または請求項３と同様な効果があ
る。

【００１５】請求項５記載のレーザ発振装置は、請求項
１、請求項２、請求項３または請求項４において、プラ
スの電位を印加する電極をレーザ光軸から外して配置
し、レーザ光軸を中心とするようにマイナスの電位を印
加する電極を配置したものである。

【００１６】請求項５記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１、請求項２、請求項３または請求項４と同様な
効果がある。

【００１７】請求項６記載のレーザ発振装置は、請求項
５において、プラスの電位を印加する電極とマイナスの
電位を印加する電極の略中間位置に補助電極を配置した
ものである。

【００１８】請求項６記載のレーザ発振装置によれば、
請求項５と同様な効果がある。

【００１９】請求項７記載のレーザ発振装置は、レーザ
媒質を内部に有するレーザ管と、このレーザ管に設けた
複数の電極と、これらの電極に高電圧を印加して放電に
より前記レーザ媒質を励起する電源を備え、マイナスの
電位を印加する電極およびプラスの電位を印加する電極
の双方と分圧抵抗を介して接続された補助電極とを備え
たものである。

【００２０】請求項７記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１と同様な効果のほか、定常時の放電の偏りを低
減できる。

【００２１】請求項８記載のレーザ発振装置は、請求項
７において、補助電極をレーザ管の外周に設けたもので
ある。

【００２２】請求項８記載のレーザ発振装置によれば、
請求項７と同様な効果がある。

【００２３】請求項９記載のレーザ発振装置は、請求項
７または請求項８において、プラスの電位を印加する電
極をレーザ光軸から外して配置し、レーザ光軸を中心と
するようにマイナスの電位を印加する電極を配置したも
のである。

【００２４】請求項９記載のレーザ発振装置によれば、
請求項７または請求項８と同様な効果がある。

【００２５】請求項１０記載のレーザ発振装置は、請求
項７、請求項８または請求項９において、プラスの電位
を印加する電極とマイナスの電位を印加する電極の略中
問位置に補助電極を配置したものである。

【００２６】請求項１０記載のレーザ発振装置によれ
ば、請求項７、請求項８または請求項９と同様な効果が
ある。また、レーザ媒質を内部に有するレーザ管と、レ
ーザ管に設けた複数の電極と、電極に高電圧を印加する
電源を備え、電源とは異なる第２の電源を少なくとも電
極の一つに接続し、該電極と相対向する位置に第２の電
源と接続した第２の電極を設けた構成を有している。

【００２７】請求項１１記載のレーザ発振装置は、レー
ザ媒質を内部に有するレーザ管と、このレーザ管に設け
た複数の電極と、これらの電極に高電圧を印加して放電
により前記レーザ媒質を励起する第１の電源と、電極の
一つに一極が接続された、第１の電源とは異なる第２の
電源と、第２の電源に接続された電極と相対向する位置
に第２の電源の他極と接続した第２の電極とを備えたも
のである。

【００２８】請求項１１記載のレーザ発振装置によれ
ば、請求項１と同様な効果がある。

【００２９】請求項１２記載のレーザ発振装置は、請求
項１１において、プラスの電位を印加する電極をレーザ
光軸から外して配置し、レーザ光軸を中心とするように
マイナスの電位を印加する電極を配置したものである。

【００３０】請求項１２記載のレーザ発振装置によれ
ば、請求項１１と同様な効果がある。

【００３１】請求項１３記載のレーザ発振装置は、請求
項１１または請求項１２において、第１の電源の電流を
第２の電源の電流よりも大きくしたものである。

【００３２】請求項１３記載のレーザ発振装置によれ
ば、請求項１１または請求項１２と同様な効果がある。

【００３３】請求項１４記載のレーザ発振装置は、請求
項１１、請求項１２または請求項１３において、第１の
電源の電圧を第２の電源の電圧よりも高くしたものであ
る。

【００３４】請求項１４記載のレーザ発振装置によれ
ば、請求項１１、請求項１２または請求項１３と同様な
効果がある。

【００３５】請求項１５記載のレーザ発振装置は、請求
項１１、請求項１２、請求項１３または請求項１４にお
いて、第１の電源によりプラスの電位を印加する電極に
第２の電源のプラス電位の出力を接続したものである。

【００３６】請求項１５記載のレーザ発振装置によれ
ば、請求項１１、請求項１２、請求項１３または請求項
１４と同様な効果がある。

【００３７】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明のガスレ
ーザ発振装置の第１の実施の形態について図１および図
２を参照しながら説明する。図１は第１の実施の形態の
構成を示す模式図である。なお従来例と同じ構成要素に
は同一番号を付与し、その説明を省略している。従来例
と異なる点は、外部カソード電極１１が導電部材にてカ
ソード電極６に接続され、レーザ管９の放電励起部１０
の外周に設けられていることである。

【００３８】外部カソード電極１１の導電部材としてコ
イル状の金属線を用い、金属線にレーザ管９の外周に配
設した補助電極を接続している。また導電部材を絶縁物
で覆っている。この補助電極はプラスの電位を印加する
アノード電極５とマイナスの電位を印加するカソード電
極６の略中間位置に配置している。なお、プラスの電位
を印加するアノード電極５をレーザ光軸から外して配置
し、レーザ光軸を中心とするようにマイナスの電位を印
加するカソード電極６を配置している。

【００３９】このように外部カソード電極１１を設ける
ことにより、高圧電源１が起動すると正常な放電励起部
１０内にカソード電極６と同じ電圧が印加されるため、
図２に示すように従来例よりも放電開始電圧が下がり立
ち上がりの遅れは改善される。図２は、従来例と第１の
実施の形態について、（ａ）が放電電圧、（ｂ）が放電
電流、（ｃ）がレーザ光出力の波形図である。

【００４０】また、放電開始電圧と放電維持電圧との差
が大きいほど瞬間的に過大な放電電流が流れアーク放電
に移行しやすい。故に、放電開始電圧が下がることによ
り放電の安定性も改善でき、安定したレーザ光の立ち上
がり、安定したパルスレーザ光出力が可能となる。

【００４１】外部カソード電極１１に代えて、外部電極
として陽極に接続してもよい。

【００４２】（実施の形態２）本発明のガスレーザ発振
装置の第２の実施の形態について図３を参照しながら説
明する。図３は第２の実施の形態の構成を示す模式図で
ある。第１の実施の形態において、分圧抵抗１２、１
２′によりアノード電極５とカソード電極６間の電圧を
分圧し、この分圧を外部カソード電極１１に印加するも
のである。分圧抵抗１２、１２′が無い第１の実施の形
態では放電開始電圧が下がり安定したレーザ光の立ちパ
ルスレーザ光出力が可能となるが、放電の偏りが定常的
に発生し、放電が広がっている場合と比して光出力が低
下するという問題があった。そこで分圧抵抗１２、１
２′を用い外部カソード電極１１に印加される電圧を下
げることにより、定常時に放電が偏ることを低減でき
た。

【００４３】（実施の形態３）本発明のガスレーザ発振
装置の第３の実施の形態について図４を参照しながら説
明する。図４は第３の実施の形態の構成を示す模式図で
ある。なお従来例と同じ構成要素には同一番号を付与
し、その説明を省略している。従来例と異なる点は、従
来のように補助カソード電極７を抵抗８を介してカソー
ド電極６に接続することに代えて、補助カソード電極７
に第２の高圧電源１３を接続するものである。第２の高
圧電源１３は常時微弱な電流を流す様制御しアノード電
極５との間で放電している。また、その電流値はレーザ
光が出力されないレベルである。

【００４４】ここで、プラスの電位を印加するアノード
電極５はレーザ光軸から外して配置し、レーザ光軸を中
心とするようにマイナスの電位を印加するカソード電極
６を配置している。また高圧電源１の電流を第２の高圧
電源１３の電流よりも大きくし、高圧電源１の電圧を第
２の高圧電源１３の電圧よりも高くし、高圧電源１によ
りプラスの電位を印加するアノード電極５に第２の高圧
電源１３のプラス電位の出力を接続している。

【００４５】このような構成にすることにより、常時放
電しているため安定したレーザ光の立ち上がり、安定し
たパルスレーザ光出力が可能となる。

【００４６】

【発明の効果】請求項１記載のレーザ発振装置によれ
ば、放電開始時の放電の安定性が確保でき、放電点弧性
が向上し、安定したレーザ光の立ち上がり、安定したパ
ルスレーザ光出力が可能となり、小型、大出力のガスレ
ーザ発振装置を提供することができる。

【００４７】請求項２記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１と同様な効果がある。

【００４８】請求項３記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１または請求項２と同様な効果がある。

【００４９】請求項４記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１、請求項２または請求項３と同様な効果があ
る。

【００５０】請求項５記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１、請求項２、請求項３または請求項４と同様な
効果がある。

【００５１】請求項６記載のレーザ発振装置によれば、
請求項５と同様な効果がある。

【００５２】請求項７記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１と同様な効果のほか、定常時の放電の偏りを低
減できる。

【００５３】請求項８記載のレーザ発振装置によれば、
請求項７と同様な効果がある。

【００５４】請求項９記載のレーザ発振装置によれば、
請求項７または請求項８と同様な効果がある。

【００５５】請求項１０記載のレーザ発振装置によれ
ば、請求項７、請求項８または請求項９と同様な効果が
ある。

【００５６】請求項１１記載のレーザ発振装置によれ
ば、請求項１と同様な効果がある。

【００５７】請求項１２記載のレーザ発振装置によれ
ば、請求項１１と同様な効果がある。

【００５８】請求項１３記載のレーザ発振装置によれ
ば、請求項１１または請求項１２と同様な効果がある。

【００５９】請求項１４記載のレーザ発振装置によれ
ば、請求項１１、請求項１２または請求項１３と同様な
効果がある。

【００６０】請求項１５記載のレーザ発振装置によれ
ば、請求項１１、請求項１２、請求項１３または請求項
１４と同様な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスレーザ発振装置の第１の実施の形
態の構成を示す構成図である。

【図２】放電開始時の放電電圧、放電電流、および光出
力の波形図である。

【図３】本発明のガスレーザ発振装置の第２の実施の形
態の構成を示す構成図である。

【図４】本発明のガスレーザ発振装置の第３の実施の形
態の構成を示す構成図である。

【図５】従来例のガスレーザ発振装置の構成を示す構成
図である。

【符号の説明】

１高圧電源２出力ミラー３全反射ミラー４送風機５アノード電極６カソード電極７補助カソード電極８高圧抵抗９レーザ管１０放電励起部１１外部カソード電極１２、１２′ 分圧抵抗１３第２の高圧電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ媒質を内部に有するレーザ管と、
前記レーザ管に設けた複数の電極と、前記電極に高電圧
を印加して放電により前記レーザ媒質を励起する電源を
備え、前記レーザ管の外周に前記電極の一つと接続した
導電部材を設けたレーザ発振装置。
【請求項２】導電部材としてコイル状の金属線を用
い、前記金属線にレーザ管の外周に配設した補助電極を
接続した請求項１記載のレーザ発振装置。
【請求項３】導電部材を絶縁物で覆った請求項１また
は請求項２記載のレーザ発振装置。
【請求項４】マイナスの電位を印加する電極に導電部
材を接続した請求項１、請求項２または請求項３記載の
レーザ発振装置。
【請求項５】プラスの電位を印加する電極をレーザ光
軸から外して配置し、レーザ光軸を中心とするようにマ
イナスの電位を印加する電極を配置した請求項１、請求
項２、請求項３または請求項４記載のレーザ発振装置。
【請求項６】プラスの電位を印加する電極とマイナス
の電位を印加する電極の略中間位置に補助電極を配置し
た請求項５記載のレーザ発振装置。
【請求項７】レーザ媒質を内部に有するレーザ管と、
このレーザ管に設けた複数の電極と、これらの電極に高
電圧を印加して放電により前記レーザ媒質を励起する電
源を備え、マイナスの電位を印加する電極およびプラス
の電位を印加する電極の双方と分圧抵抗を介して接続さ
れた補助電極とを備えたレーザ発振装置。
【請求項８】補助電極をレーザ管の外周に設けた請求
項７記載のレーザ発振装置。
【請求項９】プラスの電位を印加する電極をレーザ光
軸から外して配置し、レーザ光軸を中心とするようにマ
イナスの電位を印加する電極を配置した請求項７または
請求項８記載のレーザ発振装置。
【請求項１０】プラスの電位を印加する電極とマイナ
スの電位を印加する電極の略中問位置に補助電極を配置
した請求項７、請求項８または請求項９記載のレーザ発
振装置。
【請求項１１】レーザ媒質を内部に有するレーザ管と、
このレーザ管に設けた複数の電極と、これらの電極に高
電圧を印加して放電により前記レーザ媒質を励起する第
１の電源と、前記電極の一つに一極が接続され前記第１
の電源とは異なる第２の電源と、前記第２の電源に接続
された前記電極と相対向する位置に前記第２の電源の他
極と接続した第２の電極とを備えたレーザ発振装置。
【請求項１２】プラスの電位を印加する電極をレーザ光
軸から外して配置し、レーザ光軸を中心とするようにマ
イナスの電位を印加する電極を配置した請求項１１記載
のレーザ発振装置。
【請求項１３】第１の電源の電流を第２の電源の電流よ
りも大きくした請求項１１または請求項１２記載のレー
ザ発振装置。
【請求項１４】第１の電源の電圧を第２の電源の電圧よ
りも高くした請求項１１、請求項１２または請求項１３
記載のレーザ発振装置。
【請求項１５】第１の電源によりプラスの電位を印加す
る電極に第２の電源のプラス電位の出力を接続した請求
項１１、請求項１２、請求項１３または請求項１４記載
のレーザ発振装置。