JP2002111100A - Gas laser oscillator - Google Patents

Gas laser oscillator

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JP2002111100A
JP2002111100A JP2000294909A JP2000294909A JP2002111100A JP 2002111100 A JP2002111100 A JP 2002111100A JP 2000294909 A JP2000294909 A JP 2000294909A JP 2000294909 A JP2000294909 A JP 2000294909A JP 2002111100 A JP2002111100 A JP 2002111100A
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discharge
gas
dielectric
laser
laser oscillator
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JP2000294909A
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Shigeo Eguri
成夫 殖栗
Satoshi Nishida
聡 西田
Kazuhiko Fukushima
一彦 福島
Yasushi Hisaoka
靖 久岡
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a gas laser oscillator in which the design margin of a discharge electrode is widened and the product is stabilized. SOLUTION: The gas laser oscillator comprises a gas laser housing for encapsulating laser gas, means for circulating the encapsulated laser gas in the gas laser housing, a pair of electrodes for discharging the gas by applying a voltage to the laser gas at a specified position of the circulating laser gas, and a discharge power supply connected with the pair of discharge electrodes and feeding the discharge electrodes with a voltage for discharging the laser gas, wherein the wall material constituting the housing is composed of a dielectric material at at least a part corresponding to a specified position and the pair of discharge electrodes are buried in the wall material composed of the dielectric material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ガスレーザ発振
器の放電電極の構造に関するものである。
The present invention relates to a structure of a discharge electrode of a gas laser oscillator.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は、例えば特開平6−204589
号公報に示された従来のガスレーザ発振器の構成を示す
ものである。図中、1は上部金属電極、2は下部金属電
極であり、レーザガス流Gを挟んで対向している。3は
上部第一誘電体、4は下部第一誘電体で上記上部金属電
極1と上記下部金属電極2とをレーザガス流Gから遮蔽
する。5は上部第二誘電体、6は下部第二誘電体であ
り、上記上部、下部金属電極1、2の左右端面と上記上
部および下部第一誘電体3、4の間に充填されている。
また、7は上記上部金属電極1内に設けられた上部冷却
水通路、8は上記下部金属電極2内に設けられた下部冷
却水通路である。次に、動作について説明する。レーザ
ガス流Gを発生させ、図示しない高周波電源から、上部
および下部金属電極1、2に電圧を印加すると、上部第
一誘電体3と下部第一誘電体4との間に放電が発生す
る。この放電によってレーザガス分子が励起され、図示
しない数枚の共振器ミラー間で光増幅が起こりレーザ発
振が生じる。そして、かかる従来のガスレーザ発振器の
放電電極は、上部および下部金属電極1,2の表面を誘
電率2〜200程度の上部および下部誘電体3,4で覆
うことにより上部および下部金属電極1,2の消耗を防
ぎつつ高周波放電を発生させ、また、上部および下部金
属電極1,2の端部と上部および下部第一誘電体3,4
との隙間に誘電率2〜20程度の上部および下部第二誘
電体5,6を充填することにより、上部および下部金属
電極1,2端部における電界の集中を緩和させ、均一な
放電を得ている。
2. Description of the Related Art FIG.
1 shows a configuration of a conventional gas laser oscillator disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. H10-15095. In the figure, reference numeral 1 denotes an upper metal electrode, and 2 denotes a lower metal electrode, which are opposed to each other with a laser gas flow G therebetween. Reference numeral 3 denotes an upper first dielectric, and 4 denotes a lower first dielectric, which shields the upper metal electrode 1 and the lower metal electrode 2 from the laser gas flow G. Reference numeral 5 denotes an upper second dielectric, and reference numeral 6 denotes a lower second dielectric, which is filled between the left and right end surfaces of the upper and lower metal electrodes 1 and 2 and the upper and lower first dielectrics 3 and 4.
Reference numeral 7 denotes an upper cooling water passage provided in the upper metal electrode 1, and reference numeral 8 denotes a lower cooling water passage provided in the lower metal electrode 2. Next, the operation will be described. When a laser gas flow G is generated and a voltage is applied to the upper and lower metal electrodes 1 and 2 from a high-frequency power supply (not shown), a discharge occurs between the upper first dielectric 3 and the lower first dielectric 4. This discharge excites the laser gas molecules and causes optical amplification between several resonator mirrors (not shown) to cause laser oscillation. The discharge electrodes of the conventional gas laser oscillator cover the upper and lower metal electrodes 1 and 2 by covering the surfaces of the upper and lower metal electrodes 1 and 2 with upper and lower dielectrics 3 and 4 having a dielectric constant of about 2 to 200. High-frequency discharge is generated while preventing wear of the upper and lower metal electrodes 1, 2 and the upper and lower first dielectrics 3, 4.
The upper and lower second dielectrics 5 and 6 having a dielectric constant of about 2 to 20 are filled in the gap between the upper and lower metal electrodes 1 and 2 to reduce the concentration of the electric field and to obtain a uniform discharge. ing.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のガスレーザ発振
器の放電電極においては、上部および下部第一誘電体
3、4と上部および下部金属電極1、2との間に上部お
よび下部第二誘電体5、6が充填されていた。かかる構
成においては、上部および下部第一誘電体3、4、上部
および下部金属電極1、2及び上部および下部第二誘電
体5、6の表面性状が異なること、及びそれらの熱膨張
率の差に起因して残留応力が大きくなることから、それ
らの密着は不完全になりやすく、界面などにボイドが発
生する。そして、ボイドが発生した部分においては電界
が集中して部分放電が起こるなどの問題を生ずることが
あった。この発明は、上記のような問題点を解決するた
めになされたものであり、ガスレーザ発振器の放電電極
において、金属電極の長寿命化を図ると共に、ボイドの
発生などによる部分放電が生じにくく、レーザガス中の
安定な放電、ひいては安定なレーザ出力が得られる、信
頼性の高いガスレーザ発振器を実現することを目的とす
るものである。
In a discharge electrode of a conventional gas laser oscillator, an upper and lower second dielectric 5 is provided between upper and lower first dielectrics 3 and 4 and upper and lower metal electrodes 1 and 2. , 6 were filled. In such a configuration, the surface properties of the upper and lower first dielectrics 3, 4 and the upper and lower metal electrodes 1, 2 and the upper and lower second dielectrics 5, 6 are different from each other, and the difference in their thermal expansion coefficients is different. As a result, the residual stress increases, so that their adhesion is likely to be incomplete, and voids are generated at the interface and the like. In some cases, the electric field is concentrated in the portion where the void is generated, causing a problem such as partial discharge. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. In a discharge electrode of a gas laser oscillator, the life of a metal electrode is extended, and partial discharge due to generation of voids and the like hardly occurs. It is an object of the present invention to realize a highly reliable gas laser oscillator capable of obtaining a stable discharge therein and a stable laser output.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明にかかるガスレー
ザ発振器は、内部にレーザガスを封入するガスレーザ用
筐体と、封入されたレーザガスをガスレーザ用筐体内部
で循環させるガス循環手段と、循環するレーザガスの所
定位置においてレーザガスへ電圧を印加しガス放電させ
るための一対の放電電極と、一対の放電電極に接続され
レーザガスをガス放電させるための電圧を放電電極に供
給する放電電源とを有し、筐体を構成する壁材のうち、
少なくとも所定位置に対応する部材の壁材が誘電体材料
で構成されてなり、この誘電体材料からなる壁材中に一
対の放電電極が埋設されたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A gas laser oscillator according to the present invention comprises a gas laser casing for enclosing a laser gas therein, a gas circulating means for circulating the enclosed laser gas inside the gas laser casing, and a circulating laser gas. A pair of discharge electrodes for applying a voltage to the laser gas at a predetermined position to cause gas discharge, and a discharge power supply connected to the pair of discharge electrodes and supplying a voltage for gas discharge of the laser gas to the discharge electrodes; Of the wall materials that make up the body,
At least a wall material of a member corresponding to a predetermined position is made of a dielectric material, and a pair of discharge electrodes is embedded in the wall material made of the dielectric material.

【0005】本発明にかかるガスレーザ発振器は、放電
電極は、誘電体の厚みの中心よりも放電部側に配置して
もよい。
[0005] In the gas laser oscillator according to the present invention, the discharge electrode may be arranged closer to the discharge portion than the center of the thickness of the dielectric.

【0006】本発明にかかるガスレーザ発振器は、CO
2レーザ発振器であってもよい。
[0006] The gas laser oscillator according to the present invention comprises a CO
It may be a two- laser oscillator.

【0007】本発明にかかるガスレーザ発振器は、放電
電力値が1kW以上であり、かつ、誘電体材料の、放電
電極を挟んだ非放電側の厚みが5mm以上であっても構
わない。
In the gas laser oscillator according to the present invention, the discharge power value may be 1 kW or more, and the thickness of the dielectric material on the non-discharge side across the discharge electrode may be 5 mm or more.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】実施の形態1 図5は、本発明にかかるガスレーザ発振器の1構成例を
示したものであり、また、図1は、本発明にかかるガス
レーザ発振器の放電電極部の構成例を拡大して示したも
のである。図において、1は上部金属電極、2は下部金
属電極であるが、それらは各々、単一の誘電体材料から
成る非放電側誘電体31、放電側誘電体41中に埋設さ
れている。また、7は上部冷却水通路であり、上部冷却
体11内に設けられている。さらに、8は下部冷却水通
路であり、下部冷却体12内に設けられている。筐体9
の一部として設けられた上部誘電体31、下部誘電体4
1中に埋設された上部金属電極1および下部金属電極2
に放電電源10より電圧が印加されると、上部誘電体3
1のうち上記金属電極1の放電側の部分、および下部誘
電体41のうち上記下部金属電極2の放電側の部分が静
電容量として放電に寄与し、この放電によりレーザガス
が励起され、レーザ発振が起こる。レーザガスはファン
13により上部誘電体31および下部誘電体41間を循
環するようにガス流Gを形成し、かつ、熱交換器14で
そのガス流を冷却して大出力発振を可能としている。本
発明にかかるガスレーザ用放電電極部は、上部及び下部
金属電極1、2が同一種の誘電体材料からなる2以上の
異なる誘電体に埋設されるように構成されているので、
放電による金属電極の損傷が無いうえ、金属電極を覆う
誘電体部における異種の誘電体同士の接合にて問題とな
っていた、界面におけるボイド発生による局所的な放電
等が発生することがなく、信頼性の高い放電電極を得る
ことができる。
FIG. 5 shows an example of a configuration of a gas laser oscillator according to the present invention, and FIG. 1 shows a configuration of a discharge electrode section of the gas laser oscillator according to the present invention. An example is shown enlarged. In the figure, 1 is an upper metal electrode and 2 is a lower metal electrode, which are respectively buried in a non-discharge-side dielectric 31 and a discharge-side dielectric 41 made of a single dielectric material. Reference numeral 7 denotes an upper cooling water passage, which is provided in the upper cooling body 11. Reference numeral 8 denotes a lower cooling water passage, which is provided in the lower cooling body 12. Case 9
Upper dielectric 31 and lower dielectric 4 provided as part of
Upper electrode 1 and lower metal electrode 2 embedded in 1
When a voltage is applied from the discharge power supply 10 to the upper dielectric 3
1, a discharge-side portion of the metal electrode 1 and a discharge-side portion of the lower metal electrode 2 in the lower dielectric 41 contribute to discharge as capacitance, and the discharge excites a laser gas, thereby causing laser oscillation. Happens. The laser gas forms a gas flow G so as to circulate between the upper dielectric material 31 and the lower dielectric material 41 by the fan 13 and cools the gas flow by the heat exchanger 14 to enable large output oscillation. The gas laser discharge electrode portion according to the present invention is configured such that the upper and lower metal electrodes 1 and 2 are embedded in two or more different dielectrics made of the same type of dielectric material.
There is no damage to the metal electrode due to the discharge, and there is no local discharge etc. due to void generation at the interface, which has been a problem in joining different kinds of dielectrics in the dielectric part covering the metal electrode, A highly reliable discharge electrode can be obtained.

【0009】次に、上述した下部誘電体と上部誘電体の
厚みの設計方法について説明する。これら誘電体の、金
属電極より放電側の部分の厚みはガスレーザの放電特性
から決定される。ガスレーザに投入される電力量(放電
電力量)は、次式(1)により決定される。 W=π・f・Cg・Vop *・{(Vop2−(Vop *2
1/2--------(1)ここで、fは放電電圧の周波数、Cg
は誘電体の静電容量(電極を挟んだ上下分)、Vop *
抵抗と見なされる放電部にかかる電圧、Vopは放電電圧
の波高値である。また、Cgは次式(2)で決定され
る。 Cg=1/2・ε・S/d ここで、εは誘電体の誘電率、Sは誘電体の面積、dは
誘電体の放電側の部分の厚みである。また、Vop *は、
ガス種、ガス圧、放電ギャップ長によって変化する値
で、実験によって求められる。たとえば、ガス種をCO
2:CO:N2:He=8:4:60:28の混合ガス、
圧力60Torr、放電ギャップ長40mmとすると、
op *=5kVが得られる。なお、式(1)の詳細は、
例えば、「高周波無声放電によるCO2レーザ励起」電
気学会論文集A、104、4、217(1984)、田
中、八木、田畑に開示されている。
Next, a method of designing the thickness of the lower dielectric and the upper dielectric will be described. The thickness of these dielectrics on the discharge side of the metal electrode is determined from the discharge characteristics of the gas laser. The amount of power (discharge power) input to the gas laser is determined by the following equation (1). W = π · f · C g · V op * · {(V op ) 2 − (V op * ) 2 }
1/2 -------- (1) where f is the frequency of the discharge voltage, C g
Is the capacitance of the dielectric (the upper and lower sides of the electrode), V op * is the voltage applied to the discharge part regarded as resistance, and V op is the peak value of the discharge voltage. C g is determined by the following equation (2). C g = 1/2 · ε · S / d Here, ε is the dielectric constant of the dielectric, S is the area of the dielectric, and d is the thickness of the discharge side portion of the dielectric. V op * is
A value that varies depending on the gas type, gas pressure, and discharge gap length, and is determined experimentally. For example, if the gas type is CO
2 : a mixed gas of CO: N 2 : He = 8: 4: 60: 28,
Assuming a pressure of 60 Torr and a discharge gap length of 40 mm,
V op * = 5 kV is obtained. Note that the details of the equation (1) are
For example, it is disclosed in “Transmission of CO 2 laser by high-frequency silent discharge”, Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan, A, 104, 4, 217 (1984), Tanaka, Yagi, and Tabata.

【0010】誘電体の、金属電極を挟んで非放電側の部
分の厚みは、外部の大気圧と筐体内の圧力差に耐えうる
ための強度をもつように設計される。筐体内は大気から
レーザガスに置換させる必要があるため真空に排気され
る。したがって、大気圧と筐体内の最大圧力差は、1気
圧である。1気圧の圧力差によって生じる曲げ応力の最
大値 σmax を、長方形板への等分布荷重と見なして計
算すると以下のようになる。誘電体の形状を短辺a、長
辺b、厚さhの長方体とし、圧力をpとすると、 σmax=β1・p・a2/h2 ------------(2) である。ここで、β1はb/aで決まる係数である。た
とえば、a=300mm、b=600mmとすれば、β
1=0.62である。pを大気圧(1.03×10-2
gf/mm2)として (2)式を計算すると、 σmax=574.7/h2 [kgf/mm2] となる。誘電体をアルミナセラミックとし、耐えうる曲
げ強度を 30kgf/mm2とすれば、 h>4.4mm となり、アルミナセラミックを用いた場合、放電電力値
が1KWを超えるCO2レーザにて用いられる放電電極
に対応する、600mm×300mm程度の大きさであ
れば、誘電体の、金属電極を挟んで非放電側の部分の厚
みとしては約5mm程度あれば、筐体としての機能を果
たすことが可能であることが分かる。
The thickness of the portion of the dielectric on the non-discharge side with respect to the metal electrode is designed to be strong enough to withstand the difference between the external atmospheric pressure and the pressure inside the housing. The inside of the housing is evacuated to vacuum because it is necessary to replace the atmosphere with laser gas. Therefore, the difference between the atmospheric pressure and the maximum pressure in the housing is 1 atm. The maximum value σmax of the bending stress generated by the pressure difference of 1 atm is calculated assuming that the load is equally distributed on the rectangular plate as follows. Assuming that the shape of the dielectric is a rectangular body having a short side a, a long side b, and a thickness h, and the pressure is p, σmax = β1 · p · a 2 / h 2 ----------- -(2). Here, β1 is a coefficient determined by b / a. For example, if a = 300 mm and b = 600 mm, β
1 = 0.62. p at atmospheric pressure (1.03 × 10 -2 k
gf / mm 2 ) and the calculation of equation (2), σmax = 574.7 / h 2 [kgf / mm 2 ]. If the dielectric is made of alumina ceramic and the withstanding bending strength is 30 kgf / mm 2 , h> 4.4 mm. In the case of using alumina ceramic, the discharge electrode used for a CO2 laser having a discharge power value exceeding 1 KW is used. If the size of the corresponding dielectric material is about 600 mm × 300 mm, and the thickness of the non-discharge side portion of the dielectric with the metal electrode interposed therebetween is about 5 mm, it can function as a housing. You can see that.

【0011】上述したように、本発明にかかるガスレー
ザ発振器における放電電極の誘電体のうち、金属電極を
挟んだ放電側の部分の厚みはガスレーザ発振器の放電特
性から決定され、金属電極を挟んで非放電側の部分の厚
みはガスレーザ発振器の筐体としての強度から決定さ
れ、通常、非放電側の部分の厚みが放電側の部分の厚み
よりも大きな厚みとなる。
As described above, of the dielectric of the discharge electrode in the gas laser oscillator according to the present invention, the thickness of the portion on the discharge side across the metal electrode is determined from the discharge characteristics of the gas laser oscillator. The thickness of the discharge side portion is determined from the strength of the gas laser oscillator as a housing, and the thickness of the non-discharge side portion is generally larger than the thickness of the discharge side portion.

【0012】次に、図3を参照して、本発明にかかるレ
ーザ発振器の放電電極の製造方法の一例について説明す
る。図3(a)において、まずアルミナセラミック等の
セラミック粉体をバインダーにて混練し、半乾き状態と
したグリーンシート22を用意し、送り出しロール20
等を用いて所定の放電側厚みを構成するグリーンシート
23を搬送台21上に形成する。次に図3(b)で示し
たように、このグリーンシート23の上に金属電極1を
設置し、焼成炉24にて仮焼成を行い、グリーンシート
に含まれるバインダーを適量加熱除去し、構造物として
の強度を付与する。この仮焼成により誘電体の面精度が
確保される。次に非放電側誘電体用グリーンシート25
を図3(a)と同様の方法にて所定の厚みに調整し、図
3(c)にて示すように、仮焼成された放電側用誘電体
23上に積層し、焼成炉26にて本焼成を行う。この本
焼成によりグリーンシート23と25は加熱成型され、
一体となり、放電電極の一方が形成される。放電電極の
もう一方も同様にして形成する。
Next, an example of a method for manufacturing a discharge electrode of a laser oscillator according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3A, first, a ceramic sheet such as alumina ceramic is kneaded with a binder to prepare a green sheet 22 in a semi-dry state.
A green sheet 23 having a predetermined discharge-side thickness is formed on the transfer table 21 by using the method described above. Next, as shown in FIG. 3B, the metal electrode 1 is placed on the green sheet 23, pre-fired in a firing furnace 24, and an appropriate amount of binder contained in the green sheet is removed by heating. Gives strength as an object. This preliminary firing ensures the surface accuracy of the dielectric. Next, the non-discharge side dielectric green sheet 25
3A is adjusted to a predetermined thickness in the same manner as in FIG. 3A, and as shown in FIG. The main firing is performed. By this firing, the green sheets 23 and 25 are formed by heating.
Together, one of the discharge electrodes is formed. The other of the discharge electrodes is formed in the same manner.

【0013】なお、本実施例においては誘電体としては
アルミナセラミックを用いたが、誘電体材料としてはこ
れに限る必要はなく、酸化珪素や窒化珪素のようなもの
でもよく、誘電体材料でさえあれば特に制限されるもの
ではない。
In this embodiment, alumina ceramic is used as the dielectric material. However, the dielectric material is not limited to this, and may be a material such as silicon oxide or silicon nitride. If it is, there is no particular limitation.

【0014】また、本実施例においては焼成前の誘電体
材料としてグリーンシートを用いたが、所定の厚みを有
する誘電体材料であれば特に制限されるものではなく、
バインダーに溶解させたセラミックスをロールコート法
にて塗布する方法にて形成してもよいし、これらロール
コート法にて形成された誘電体とグリーンシート状の誘
電体を放電側用誘電体、非放電側用誘電体として混用し
てもよく、同じ誘電体材料からなるものであれば他の形
態でも構わない。
In this embodiment, a green sheet is used as a dielectric material before firing, but is not particularly limited as long as the dielectric material has a predetermined thickness.
The ceramics dissolved in the binder may be formed by a method of applying by a roll coating method, or the dielectric formed by the roll coating method and the green sheet-shaped dielectric may be formed by a discharge side dielectric, It may be mixed as a discharge-side dielectric, and other forms may be used as long as they are made of the same dielectric material.

【0015】さらに、本実施例においては放電側用誘電
体を仮焼成後、非放電側用誘電体を積層したが、放電側
用誘電体の仮焼成をせずに非放電側用誘電体を積層し、
放電側用誘電体と非放電側用誘電体を金属電極と同時に
加熱成型することも可能で、この場合焼成工程が少なく
て済むというメリットがある。
Further, in this embodiment, after the discharge-side dielectric is pre-fired, the non-discharge-side dielectric is laminated. However, the non-discharge-side dielectric is not fired and the discharge-side dielectric is not fired. Laminated,
The discharge-side dielectric and the non-discharge-side dielectric can be simultaneously heated and molded at the same time as the metal electrode. In this case, there is an advantage that the number of firing steps can be reduced.

【0016】なお、金属電極は板状の金属を用いてもよ
いし、下部誘電体用グリーンシートの上に金属をライニ
ングすることにより金属電極を形成しても構わない。ま
た、導電体は金属でなくとも、導電性があるものであれ
ば特に制限はなく、例えば、セラミックス表面にメタラ
イジングしたようなものでもあるいはセラミックス表面
に透明導電体のような導電物質を形成したものでも構わ
ない。
The metal electrode may be a plate-like metal, or the metal electrode may be formed by lining the metal on the lower dielectric green sheet. In addition, the conductor is not limited to a metal, and is not particularly limited as long as it has conductivity. For example, a conductor such as a metallized ceramic surface or a conductive material such as a transparent conductor formed on a ceramic surface may be used. It doesn't matter.

【0017】以上のように、本発明にかかるレーザ発振
器においては放電電極を覆う誘電体材料の厚みを放電側
と非放電側とで異なるように設計したため、放電電極を
覆う誘電体材料は非放電側で筐体の機械強度として十分
な厚みを有することができるため、放電電極を覆う誘電
体材料を筐体の壁材として、放電ガスを筐体に閉じ込め
るフランジとして用いることができる。ただし、放電電
極と誘電体材料は筐体の内壁部に設けて、必ずしも放電
ガスを封じ込めるためのフランジとして用いなくてもよ
いことはいうまでもない。
As described above, in the laser oscillator according to the present invention, the thickness of the dielectric material covering the discharge electrode is designed to be different between the discharge side and the non-discharge side. Since the side can have a sufficient thickness as the mechanical strength of the housing, the dielectric material covering the discharge electrodes can be used as a wall material of the housing and used as a flange for confining the discharge gas in the housing. However, it goes without saying that the discharge electrode and the dielectric material need not be provided on the inner wall of the housing and used as a flange for containing the discharge gas.

【0018】実施の形態2 図2は、本発明にかかるガスレーザ発振器の放電電極の
他の構成例を示す図である。図2の放電電極において
は、上記電極が片側に金属層を付着させた誘電体板を、
金属層側を接合面としてそれと同一の誘電体材料の誘電
体に接合して構成されるようにしている。図2におい
て、図1と同一の符号を付したものは、同一またはこれ
に相当するものである。31は片面に金属層1を付着さ
せた上部誘電体板、41は片面に金属層2を付着させた
下部誘電体板であり、それらはそれぞれ同一種の誘電体
材料から成る上部第二誘電体32、下部第二誘電体42
に接合されている。このように、上部誘電体板31、下
部誘電体板41を予め作成した後、金属電極を配置する
ことにより、誘電体の厚みを均一にすることが容易で、
放電への電力投入の観点から見ると、上部及び下部金属
電極1、2から放電側に接する静電容量が空間的に均一
となるので、投入される放電電力の空間分布も均一にな
って、レーザ媒質の均一化、レーザ出力の安定化が容易
に実現される。
Embodiment 2 FIG. 2 is a view showing another configuration example of the discharge electrode of the gas laser oscillator according to the present invention. In the discharge electrode of FIG. 2, the above-mentioned electrode is a dielectric plate having a metal layer adhered to one side,
The metal layer side is used as a bonding surface and bonded to a dielectric of the same dielectric material. In FIG. 2, components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same or corresponding components. Reference numeral 31 denotes an upper dielectric plate having a metal layer 1 adhered on one side, and reference numeral 41 denotes a lower dielectric plate having a metal layer 2 adhered to one side, each of which is an upper second dielectric made of the same kind of dielectric material. 32, lower second dielectric material 42
Is joined to. As described above, after preparing the upper dielectric plate 31 and the lower dielectric plate 41 in advance, by arranging the metal electrodes, it is easy to make the thickness of the dielectric uniform,
From the viewpoint of the power input to the discharge, since the capacitance in contact with the discharge side from the upper and lower metal electrodes 1 and 2 is spatially uniform, the spatial distribution of the input discharge power is also uniform, Uniformization of the laser medium and stabilization of the laser output are easily realized.

【0019】実施の形態3 図4は、本発明にかかるレーザ発振器の放電電極の、他
の製造方法を示したものである。本実施の形態において
は、まず、図4(a)のように、金属電極を挿入する溝
を設けた非放電側誘電体を金型もしくはブロック状誘電
体の削り出し等にて作成する。次に図4(b)に示した
ように、この溝に金属電極を埋め込む。そして、図4
(c)に示したように、放電側誘電体を積層し、焼成炉
27にて加熱成型を行うことにより、放電電極が形成さ
れることになる。
Third Embodiment FIG. 4 shows another method of manufacturing a discharge electrode of a laser oscillator according to the present invention. In the present embodiment, first, as shown in FIG. 4A, a non-discharge-side dielectric provided with a groove for inserting a metal electrode is formed by cutting a die or a block-shaped dielectric. Next, as shown in FIG. 4B, a metal electrode is embedded in this groove. And FIG.
As shown in (c), the discharge electrodes are formed by laminating the discharge-side dielectrics and performing heat molding in the firing furnace 27.

【0020】なお、対向電極間で放電を行う電極を誘電
体で覆う構造の一例として、オゾン発生器等における、
無声放電用放電電極をガラスライニングによりコーティ
ングする構造が知られているが、本願発明のように、大
電力が投入されるガスレーザ用電極に用いられる放電電
極において、放電電極を構成する誘電体の放電電極を挟
んだ放電側の厚みと非放電側の厚みを、各々放電設計、
機械設計の観点から規定し、最適厚みに調整するような
ものではない。
As an example of a structure in which an electrode that performs discharge between opposed electrodes is covered with a dielectric, an example of an ozone generator or the like is as follows.
A structure in which a discharge electrode for silent discharge is coated with a glass lining is known. However, as in the present invention, in a discharge electrode used for a gas laser electrode to which high power is applied, discharge of a dielectric material constituting the discharge electrode is performed. The thickness of the discharge side and the thickness of the non-discharge side sandwiching the electrodes are respectively designed for discharge,
It is not specified from the viewpoint of mechanical design and is not adjusted to the optimum thickness.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、筐体
内にレーザガスを封入するとともに、対向する放電電極
間で放電を発生させてレーザ発振を起こすガスレーザ発
振器において、放電電極を、単一の誘電体材料にて形成
された誘電体に導体層が埋設された構成としたので、異
種の誘電体を接合することにより形成される界面にて生
じる、ボイド発生等による局所的な放電が発生すること
がなく、信頼性の高い放電電極を得ることができる。
As described above, according to the present invention, in a gas laser oscillator in which a laser gas is sealed in a housing and a discharge is generated between opposed discharge electrodes to cause laser oscillation, a single discharge electrode is used. Since the conductor layer is embedded in the dielectric made of the above dielectric material, local discharge occurs at the interface formed by joining different kinds of dielectrics due to voids, etc. And a highly reliable discharge electrode can be obtained.

【0022】また、金属電極の放電側に接する誘電体の
厚みを、所要電力を放電空間に注入するための電源仕様
の観点で決定し、金属電極の非放電側に接する誘電体の
厚みを、構造的な仕様から決定することによって、電気
的な要求仕様と構造的な要求仕様を別個に満足させる最
適な誘電体厚みを有するガスレーザ用放電電極を得るこ
とができる。
Further, the thickness of the dielectric in contact with the discharge side of the metal electrode is determined from the viewpoint of a power supply specification for injecting required power into the discharge space, and the thickness of the dielectric in contact with the non-discharge side of the metal electrode is determined as follows. By determining from the structural specifications, it is possible to obtain a gas laser discharge electrode having an optimum dielectric thickness that separately satisfies the electrical requirements and the structural requirements.

【0023】その上、この発明によれば、片側に金属層
を付着させた誘電体板を、金属層側を接合面としてそれ
と同一の誘電体材料の誘電体に一体化して電極を構成し
たので、誘電体板の厚みを均一に製作しやすく、放電へ
の電力投入の観点から、金属電極から放電側の静電容量
の空間的な分布が均一となり、投入される放電電力の空
間分布も均一になって、レーザ媒質の均一化、さらにレ
ーザ出力の安定化が実現できる。
In addition, according to the present invention, the electrode is formed by integrating the dielectric plate having the metal layer adhered on one side to the dielectric of the same dielectric material with the metal layer side as the bonding surface. , The thickness of the dielectric plate is easy to manufacture uniformly, and from the viewpoint of power supply to the discharge, the spatial distribution of the capacitance from the metal electrode to the discharge side becomes uniform, and the spatial distribution of the discharge power applied is also uniform Thus, the laser medium can be made uniform and the laser output can be stabilized.

【0024】さらに、この発明によれば、放電部を冷却
させるための冷却体と放電のための金属電極が電気的に
接続されておらず、冷却水の導電度の管理が容易とな
る。
Further, according to the present invention, since the cooling body for cooling the discharge part and the metal electrode for discharge are not electrically connected, the conductivity of the cooling water can be easily managed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明にかかるガスレーザ発振器の放電電極
を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a discharge electrode of a gas laser oscillator according to the present invention.

【図2】 本発明にかかるガスレーザ発振器の放電電極
を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a discharge electrode of the gas laser oscillator according to the present invention.

【図3】 本発明にかかるガスレーザ発振器の放電電極
の製造方法を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a method of manufacturing a discharge electrode of a gas laser oscillator according to the present invention.

【図4】 本発明にかかるガスレーザ発振器の放電電極
の製造方法を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a method of manufacturing a discharge electrode of a gas laser oscillator according to the present invention.

【図5】 本発明にかかるガスレーザ発振器の構成を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a gas laser oscillator according to the present invention.

【図6】 従来のガスレーザ発振器の放電電極を示す図
である。
FIG. 6 is a view showing a discharge electrode of a conventional gas laser oscillator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 上部金属電極、2 下部金属電極、3 上部第一誘
電体、4 下部第一誘電体、5 上部第二誘電体、6
下部第二誘電体、7 上部冷却水通路、8 下部冷却水
通路、9 筐体、10 放電電源、11上部冷却体、1
2 下部冷却体、13 ファン、14 熱交換器、20
送りロール、21 搬送台、22 グリーンシート、
23 放電側誘電体用グリーンシート、24 焼成炉、
25 非放電側誘電体用グリーンシート、26 焼成
炉、27 焼成炉、31上部誘電体板、32 上部第二
誘電体、41 下部誘電体板、42 下部第二誘電
体、G レーザガス流
1 upper metal electrode, 2 lower metal electrode, 3 upper first dielectric, 4 lower first dielectric, 5 upper second dielectric, 6
Lower second dielectric, 7 upper cooling water passage, 8 lower cooling water passage, 9 housing, 10 discharge power, 11 upper cooling body, 1
2 lower cooling body, 13 fan, 14 heat exchanger, 20
Feed roll, 21 conveyor, 22 green sheet,
23 green sheet for discharge side dielectric, 24 firing furnace,
25 Non-discharge side dielectric green sheet, 26 Firing furnace, 27 Firing furnace, 31 Upper dielectric plate, 32 Upper second dielectric, 41 Lower dielectric plate, 42 Lower second dielectric, G Laser gas flow

フロントページの続き (72)発明者 福島 一彦 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 久岡 靖 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5F071 AA05 CC07 EE02 FF04 JJ05 JJ09 Continued on the front page (72) Inventor Kazuhiko Fukushima 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Yasushi Hisaoka 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Co., Ltd. In-house F term (reference) 5F071 AA05 CC07 EE02 FF04 JJ05 JJ09

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部にレーザガスを封入するガスレーザ
用筐体と、封入された前記レーザガスを当該ガスレーザ
用筐体内部で循環させるガス循環手段と、循環する前記
レーザガスの所定位置において前記レーザガスへ電圧を
印加しガス放電させるための一対の放電電極と、当該一
対の放電電極に接続され前記レーザガスをガス放電させ
るための電圧を前記放電電極に供給する放電電源とを有
し、 前記筐体を構成する壁材のうち、少なくとも前記所定位
置に対応する部材の壁材が誘電体材料で構成されてな
り、この誘電体材料からなる壁材中に上記一対の放電電
極が埋設されてなるガスレーザ発振器。
1. A gas laser casing for enclosing a laser gas therein, gas circulating means for circulating the enclosed laser gas inside the gas laser casing, and applying a voltage to the laser gas at a predetermined position of the circulating laser gas. A pair of discharge electrodes for applying and discharging gas; and a discharge power supply connected to the pair of discharge electrodes and supplying a voltage for discharging the laser gas to the discharge electrodes to form the housing. A gas laser oscillator wherein at least a wall material of a member corresponding to the predetermined position among the wall materials is made of a dielectric material, and the pair of discharge electrodes are embedded in the wall material made of the dielectric material.
【請求項2】 前記放電電極は、前記誘電体の厚みの中
心よりも放電部側に配置されてなる請求項1に記載のガ
スレーザ発振器。
2. The gas laser oscillator according to claim 1, wherein the discharge electrode is disposed closer to a discharge portion than a center of a thickness of the dielectric.
【請求項3】 前記ガスレーザ発振器はCO2レーザ発
振器である請求項1または2に記載のガスレーザ発振
器。
3. The gas laser oscillator according to claim 1, wherein the gas laser oscillator is a CO 2 laser oscillator.
【請求項4】 前記ガスレーザ発振器の放電電力値が1
kW以上であり、かつ、前記誘電体材料の、前記放電電
極を挟んだ非放電側の厚みが5mm以上である請求項1
から3のいずれかに記載のガスレーザ発振器。
4. A discharge power value of said gas laser oscillator is 1
2. The kW or more, and the thickness of the dielectric material on the non-discharge side sandwiching the discharge electrode is 5 mm or more.
4. The gas laser oscillator according to any one of items 1 to 3.
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